基于gis的选线系统开发方法分析

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1．1研究背景和意义1．研究背景铁路线路设计是集决策性、知识往和实践性为一体的半结构化问题；其影响因素可分为两类：一是自然条件引起的对线路的工程、运营的技术和经济方面的影响；自然条件包括地形、地质、水文、土地价值和土地利用情况等。二是根据技术条件和运输任务所确定的设计要求；工程师进行选线设计的过程就是在自然条件、技术条件和人所构成的环境中，综合分析和协调各项影响因素，采用特定的方法进行线路规划、方案设计和方案技术比选的创造性思维活动的过程。由于线路在空间位置的确定依赖于设计人员对自然条件的分析，所以选线设计比其他许多

2、工程设计对环境具有更强的依赖性12J。如何高效管理和充分利用这些地理信息是提高设计质量的一个关键问题，显得尤为重要。传统方法中，这些地理信息是以图形和文本资料的形式提供给线路工程师的。计算机辅助铁路线路设计对提高设计质量、节省入力和资金、加快设计速度均有明显的效益，对改革我国传统的选线方法和促进我国铁路勘测设计现代化将是一种行之有效的手段。目前广泛应用的线路CAD系统，可以完成路线平、纵、横设计计算，土石方计算和调配，纵、横断面图绘制等任务．系统功能主要表现在提高人工拟定线路位置方案之后的计算、绘图、制表等确定性过程的作业效率和成果质量上【21。在针对于勘测设计

3、数据的管理、利用和挖掘方面，显得力不从心．由于现状CAD系统缺乏对数据的空间分析功能，因此缺乏在设计过程中对设计者提供人机交互式的适时决策支持功能。而这些问题的关键症结在于现状线路CAD系统的支持平台——AutoCAD的底层数据结构所决定的。GIS是英文名称(GeographicInformationSystem(地理信息系统)的简称，是集计算机科学、地理学、信息科学和管理科学等相关学科为一体的新兴学科。自1963年世界上第一个GIs一加拿大地理信息系统(CGIS)开发以来，GIS的理论与技术历经四十多年的发展，取得了巨大的成就。其应用已渗透到社会生活的各个领域

4、。GIS借助计算机，可将具有空间特征的信息可视化，为信息的使用者提供更为直观的、清晰的表达西南交通大学硕士研究生学位论文第2页形式，并具有很强的空间分析能力。成为政府、企业进行现代化科学管理及快速决策的强有力的工到4J．目前，GIS在我国的发展越来越受到重视，应用也越来越广泛．近年来，我国在数据采集与处理、勘测设计资料数字化等方面取得的大量成果。目前我国的许多省市均有了1：10000以上比例尺的电子地图，随着各省市数字化项目的进行，城市的数字化地形信息获取已比较方便，为建立交通规划设计GIS空间数据库奠定了基础；人机交互设计技术的渐趋成熟，使基于GIS的设计方案

5、生成与调整更加灵活、方便。但对于如何充分发挥GIS技术的优势，利用交通勘测设计GIS空间数据信息，结合人机交互设计过程，实现设计方案的快速优化、评价和决策还缺乏深入的研究．2．研究意义线路方案的确定需综合考虑地形、地质、水文、生态及已有工程等自然条件外，还必须顾及工程投资及工程使用期内全部使用者费用，以及国家、地方有关用地规划与政策。所有这些尤其是涉及环境影响与工程美学的种种问题，实际上是很难用明确的数学模型及数学公式给出唯一确定解的。这些因素不但具有空间分布特征，又有属性特征；不但有定量描述，也有定性描述，从这些影响因素的表现形式上看，包括图形、图像、文字、表

6、格等多种形式．面对如此庞大、多样的资料，设计人员难以综合衡量各种因素．选线方案的优劣在很大程度上仍然取决于设计人员的实践经验和知识水平。现状线路CAD系统虽然减少了设计者的重复劳动，提高了设计效率．但是，缺乏对地理信息数据的采集、管理与空间分析功能，因此在设计过程中缺乏对设计者的交互式信息支持功能，同时在方案比选过程中也缺乏对于线路方案综合评价的支持．GIS是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的通用技术，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息．是一个为地理研究和地理决策服务而建立起来的一类计算机应用系统。GIS最重要的特点在于把需要

7、研究的数据和反映地理位置的图形有效结合起来，从而根据应用的需要进行信息的空间分析处理．它使决策者处在一个可视化的环境中【12J，本质上是一种空间可视化的辅助决策系统。GIS在分析处理问题中能够方便地接受多种数据来源(包括GPS数据、摄影测量与遥感数据等)，同时，GIS也为解决各种现实问题提供了一些有效的基本工具(即空间分析功能)：包括缓冲区分析、叠置分析、网络分析、地形西南交通大学硕士研究生学位论文第3页分析等。其根本目的在于提取和传输空间信息，发掘隐藏在空间数据之后更具价值的信息．，借助GIS系统建立可视化选线地理环境，开发出基于GIS的选线系统对勘测数据进行

8、管理，并在设计工作中利用