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1、城市轨道交通基础地理信息系统的设计与实现论文.freelationSys-tem,简为GIS)是20世纪60年代开始迅速发展起来的地理学研究技术,是多种学科交叉的产物。近年来,地理信息系统在全球得到空前迅速的发展,成为实现现代化科学管理的高新技术。它被广泛地应用到城市规划、城市地下管网管理、城市交通、社会服务等方面。GIS具有处理海量数据的存储、进行复杂的逻辑运算和数据挖掘的功能,同时也是实现空间图形显示与空间信息查询、分析的有效工具。利用GIS的数据输入、存贮、检索、显示和综合分析应用等功能2-3
2、,将轨道交通基础数据的空间信息与其相关的属性信息结合,能够实现城市轨道交通基础地理信息检索、统计、分析、修改、打印等,为城市轨道交通基础地理信息提供快速、准确的现代化管理手段;此外,城市轨道交通基础数据中有大量的工程地质数据和地下管线数据,传统的数据管理很难把不同类型的数据进行三维可视化显示,亦无法对数据进行分析和处理。而地理信息系统的三维可视化功能是以适当的数据结构建立特征数学模型,采用计算机图形技术将数学描述以3D图像的形式予以表现,这样可以实现城市轨道交通基础数据管理的可视化。1城市轨道交通基
3、础GIS的分析与设计1.1总体结构系统利用ArcGIS的强大的地图操作功能,来实现对城市轨道交通所涉及的地层、钻孔、监测、构筑物、管线等基础地理数据的可视化管理和分析。系统由硬件、GIS软件和系统软件、数据库、接口等4部分构成,其总体结构如图1所示。1.2模块设计系统要对大量的轨道交通沿线的各种空间及属性数据进行管理,同时也要实现地层数据、构筑物数据和管线数据的可视化分析。根据通用软件设计原理,系统采用模块化设计。分为专题信息管理、基础信息管理和系统维护3个子系统总共由8个模块组成,如图2所示。1.
4、3系统功能系统要求把孤立、分散的各种城市轨道交通基础数据以地理空间为纽带建立起相关关系,在此基础上开发形成基于GIS的城市轨道交通基础地理信息系统。使各种钻孔数据、轨道周边构筑物基础数据、地面地形数据、地下管线数据等形成一个有机的整体;对城市轨道交通基础信息进行检索、查询、分析;同时可以使地层信息实现三维显示;并初步形成一个可扩展的城市轨道交通基础信息数据库。系统的主要功能如下:1)地图的操作功能。包括地图的放大、缩小和移动等操作;对各种图形要素进行分层显示的功能;此外,还可以执行图形的任意范围打印
5、输出功能。2)属性数据录入编辑。对所有图形的属性建立专门的属性数据库表,通过数据维护子模块完成数据的录入、编辑、修改。主要的属性数据操作对象包括轨道交通概况、钻孔基本信息、轨道项目施工信息、地层分层信息、各类地下管线信息、地面建筑物信息、构筑物基础信息、监测数据等。3)图形输入编辑。系统数据包括空间数据和空间属性数据两种。空间数据是指二维平面数据,主要包括轨道交通及站点、地形地貌、地质构造、建筑物、钻孔、管线、构筑物基础等点、线、面状数据。这些数据以层的方式进行组织,以矢量图的形式在平面图上表现出来
6、。系统可通过数据维护子模块对空间数据进行编辑,即进行点、线、面的添加、删除操作。4)信息检索与查询功能。系统可以同时对空间和属性数据进行方便、灵活、准确的查询与定位。实现空间图形数据和属性数据的双向联合查询和分析,既可由图形信息查询所需的属性信息,又可根据各种的属性信息条件查询图形信息。系统设计了点击、条件、逻辑等查询方式,具有空间位置、属性、范围等多种查询检索功能。5)信息可视化功能。系统可以将数据库中的信息以文字、地图、图片等形式加以显示,并为用户提供分层显示和各要素的选择显示等功能。系统将以点
7、、线为基本形态,以钻孔数据为基础,选用适当的内插方法,将零散的、局部的二维地质钻孔数据构成地层信息在三维空间中显示;并重现地下空间形态和组合关系,重建三维模型,用三维图形生动地表现出来,从而实现地下复杂空间结构与关系的表达、分析和过程的三维可视化。通过三维轨道可视化显示,可以直观、生动地反映轨道及其沿线各区域的概况。6)空间分析功能。强大的系统分析功能是GIS的优点之一。在现有的空间数据基础上,利用缓冲分析、网络分析、叠合分析与数据挖掘技术,支持复杂空间问题的决策研究,模拟预测变化趋势等。如:以轨道
8、线为中心,建立任意长度的缓冲区,分析出在缓冲区范围内各种管线的分布情况,显示某范围内距离轨道最近的管线或者对其进行碰撞检查等;还可以对大量长期的轨道监测数据进行综合分析,建立回归分析模型,以预测轨道沉降变化。7)数字影像叠合。对地面影像数据进行配准后可以叠合在矢量图上,以此来增加地面可视化效果。同时也可在此基础上进行地面要素分析。8)用户权限设置。根据需要设置两类用户:管理员、客户。用户必须使用帐号和密码才能进入系统。管理员具有全部权限,可以进行系统备份、数据录入、修
