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1、我国城市轨道交通的建设与展望摘 要 线性参考系统和动态分段作为近年来交通地理信息系统中拥有众多优势的两项新技术,在交通系统的信息化建设中受到越来越多的重视。本文设计了这两项技术在城市轨道交通中应用的方法,同时也阐述了一些相关智能技术的实现,并在此基础上开发了一个城市轨道交通信息系统。关键词 线性参考系统 动态分段 城市轨道交通 地理信息系统1引 言地理信息系统集成了数据库技术和计算机图形处理技术。对于交通地理信息系统(GIST,GeographicInformationSystemforTransportation),
2、一个重要的设计目的便是实现灵活、高效的收集、存储、管理、综合分析处理空间信息和交通信息等功能,而这就需要一个精简、可靠的地图数据库以及一套智能处理技术。由于交通系统中所涉及的对象在空间分布上的特殊性,使得基于传统二维平面空间坐标系统的交通地理信息系统在空间利用率和运行效率上无法达到令人满意的效果[1]。因此,近年来在交通地理信息系统中采用了两项新技术———线性参考系统(LRS,LinearReferenceSystem)和动态分段技术(DS,DynamicSegmentation)[2]。另外,交通地理信息系统中所涉及的交
3、通信息经常是海量的数据,并且其中各个对象的属性之间有着千丝万缕的联系,如果没有智能技术的帮助,则交通网络系统中某一部分信息的修改将导致大量数据的不匹配,而这种修改也是经常发生的,因此,人工更正这些数据的工作量是不可想象的。所以,智能技术对城市轨道交通地理信息系统(URGIS,UrbanRailGIS)的正常运行起着至关重要的作用。本文分析了城市轨道交通结构和设施上的特殊性,设计了线性参考系统和动态分段技术在城市轨道交通中应用的方法,同时也阐述了一些相关智能技术的实现,并在此基础上开发了一个城市轨道交通的信息系统。2GIST
4、中的线性参考系统和动态分段技术基于线性参考系统的数据模型是现实世界线性特征及其相关属性的抽象表现,是由基础线性网络、线性参考方法以及属性表构成的[3]。LRS定义一个地理位置的方法是通过与已知位置的距离或其他度量,而不是传统平面坐标系统中的x、y坐标。在GIST中选择线性参考系统的主要优势在于:(1)所需的空间数据量小,有利于数据的录入及维护。(2)依靠统一的参考模型避免数据换算造成的误差。(3)查询和检索操作方便灵活,既可以不依赖地图数据库进行查询,也可与数字地图叠加后进行模糊查询。通常,GIST所涉及的都是有特定几何形
5、态的线性元素,但与这些线性元素相关的分布式属性却随着时间和空间的变化而动态改变。为了便于对这些属性的保存和在地图上的重建,线性参考系统中引入了动态分段技术。动态分段技术是一个建立在线性网络之上的数据模型,是对线性特征进行以某种量测标准为依据的相对位置划分的技术[2]。该技术一方面可以将原有的线性元素划分为一系列的线性段落,并将段落重新连接成线性元素;另一方面,通过动态分段,可以将现实世界中的空间属性与线性元素联系起来。2.1 基于线性参考系统的地图数据库的建库原理基于LRS的地图数据库建立方法有多种,但其基本原理都类似于极
6、坐标系中点的确定方法,即对于沿线性目标分布的未知点,如果知道该点离某一定点的距离和方向,则可以确定它的位置[2]。所以各种建库方法仅在于线性参考方法上的不同,即在采用何种度量方法上有所差异。2.2 基于动态分段技术的线性网络的生成方法动态分段技术的首要任务,就是将原有的数字化图形线段连接成一个或多个具有唯一序号的线路集合,而这个集合就是所需的线性网络[4]。为了构造这样的线性网络,要根据线路地图数据库中提供的线段与线段间的连接关系,生成对线段统一管理的对象———线路,并根据线路的线序最终生成以全部线路为其成员的对象———线
7、路网络。3基于线性参考系统和动态分段技术的URGIS的设计 由于城市轨道交通结构和设施的特殊性,本文所设计的URGIS上运用的线性参考系统和动态分段技术也有很多自身的特点。城市轨道交通线路是由各轨道站点以及连接各站点的轨道线路所构成的一个复杂的交通网络,不仅在线路上有轻轨与地铁的区别,而且在站点上根据其不同的功用,又可细分为普通站点、终点站点、中转站点和复合站点(即同时为终点站和中转站的站点)。此外,不同的线路之间的连接方式也有多种情况。这就使得URGIS的线路地图数据库的构造和普通线性参考系统中的有所不同。在本文所设计
8、的URGIS的线路地图数据库中,记录是以轨道站点为单位的。为了构造正确的线路网络,每条记录中的字段由表1示:根据这样的线路地图数据,URGIS就可以运用动态分段技术分两步来完成对现实属性的还原。首先,根据轨道站点所提供的信息把轨道线段连接成多个具有唯一确定线序的线路集合:通过站点顺序号依次扫描每个站点记
