三维GIS技术在铁路全生命周期中的应用探讨

研究目的:结合铁路实际工程案例,分析和探讨三维GIS技术如何在铁路勘察设计、施工建设和安全运营各阶段,实现广泛深入的应用,发挥其基础性和支撑性作用,从理论和实践上,验证该技术和思路的可行性和必要性。本文提出的一些理论和思路、研究开发的软件工具,对于铁路信息化建设的进一步提高和铁路BIM技术的推广应用,具有广泛的借鉴和实际应用价值。研究结论:通过对中老、宝兰和成昆铁路的勘察设计、建设施工和安全运营,三阶段的实际研究应用得出:(1)提出了一套面向铁路行业的三维GIS技术应用路线;(2)提出并建设了铁路带状三维场景快速构建三维模型库:(3)研究开发了一系列面向铁路行业的实用三维GIS软件功能和工具,包括:铁路三维环评、征地拆迁、铁路三维中线提取、三维断面采集等功能和工具;(4)该研究成果可广泛应用于铁路信息化建设和BIM技术的研究应用工作中,可产生良好的社会和经济效益。     

三维GIS技术在铁路全生命周期中的应用探讨

以实际案例分析和探讨三维GIS技术如何在铁路勘察设计、施工建设和安全运营各阶段实现广泛深入应用,发挥其基础性和支撑性作用,并为铁路信息化建设的进一步提高提供一些可供参考的技术思路和实用工具;提出一套面向铁路行业的三维GIS技术应用路线,研发一系列面向铁路行业的实用三维GIS软件工具,并通过实际应用验证了技术路线和软件工具的可行性。     

基于OSG的铁路三维实时交互式可视化技术研究

针对现有铁路三维可视化技术的局限性,深入研究了大规模地形建模、铁路建模、地形模型与铁路模型的融合等关键技术问题。基于OSG开发了铁路三维实时交互式可视化平台,该平台可以实现大规模铁路三维场景的快速构建,具有交互式漫游、场景编辑、信息查询等功能,已在成渝城际铁路项目中成功应用。     

基于三维大场景的铁路数字勘察与设计优化技术研究及应用

结合铁路设计人员对三维大场景应用需求不断提升，以及铁路三维GIS技术研究及三维可视化平台开发在勘察设计多专业综合应用方面尚存在不足的现状，开展了基于三维大场景的铁路数字勘察与设计优化技术研究，提出了不同阶段铁路三维大场景的制作方法，构建了铁路勘察设计数据库并开发了后台数据管理系统，研发了大场景铁路线路设计优化与决策系统(简称“大场景平台”),实现了铁路三维大场景网络化构建、多源数据管理以及三维虚拟踏勘、专业调查、线路优化、专业设计验证、成果展示等应用功能。经过铁路工程项目实际应用，大场景平台能够满足铁路勘察设计人员室内开展三维数字勘察与设计优化的应用需求，可明显提高铁路勘察设计作业效率及数字化技术水平，并为设计成果数字化交付打下了良好基础。     

基于SketchUp和ArcGIS的三维GIS开发技术研究

三维GIS是目前GIS科学发展的新趋势之一,针对目前二维GIS数据丰富,三维建模耗时长、三维分析功能不足等现状,提出一条利用SketchUp批量处理二维GIS数据,快速实现三维场景建模;利用ArcGIS平台进行二次开发,实现三维场景驱动,从而完成三维GIS开发的技术路线,并设计开发了相应的实验系统,展示了该路线的可行性与实际应用效果.     

铁路三维大场景虚拟踏勘及线路设计要素系统研究

为解决在二维矢量图中进行铁路选线设计工作时缺乏立体感、不直观的问题，基于SuperMap iObjects. Net GIS组件，采用组件式开发技术研制了铁路三维大场景虚拟踏勘及线路设计优化系统。围绕该系统的设计思路，详细介绍了系统的架构、数据库、功能及界面设计；围绕系统开发关键技术，分别阐述了三维场景中线路方案显示及参数化交互技术、基于最小影响域的线路平纵断面及三维中心线自动更新方法、系统与CAD动态联动实现原理、基于WebService的三维地形模型高程计算、GIS三维模型快速生成方法。该系统综合运用了BIM与GIS技术，采用航测影像、卫星影像、激光雷达点云等多种数据源对铁路沿线及周边的三维大场景进行构建，通过系统研发的各个功能模块能在构建的三维大场景中开展线路虚拟踏勘、专业调查、二三维联动设计、GIS三维模型快速布设、成果展示汇报等工作。系统的应用可以满足铁路设计人员三维选线设计的基本需求，能够进一步提高铁路选线设计效率。     

基于GIS的数字铁路选线在工程设计中的应用

研究目的:基于GIS的铁路选线设计,关键的技术实现是空间数据的统一与转换,建立在地理元数据标准之上的统一空间数据架构,是实现从工程数据到地球空间数据转换的依据,通过空间变换机制,实现工程数据与GIS空间数据的统一,并运用GIS的空间数据组织能力、空间分析与三维建模表达技术,为工程设计提供作业数据与直观的分析应用平台。研究结论:基于GIS的铁路选线设计,不仅为基于空间分析的方案策划、工程设计、数据获取、数量统计与三维展示提供了广泛地面向空间信息技术的应用平台,也为大区域的空间工程建设提供了更为合理的数据组织基础,展现出与传统平面设计的优势,为大区域工程设计提供了一种更科学的设计手段。     

基于WebGIS的铁路线路三维场景构建

文章基于WebGIS技术,研究了铁路线路三维场景构建方法并将其应用于工程实践中。利用数字高程模型（DEM,Digital Elevation Model）与高分辨率遥感影像构建了铁路线路三维带状地理环境;对铁路工程要素模型进行参数化建模,并将建筑信息模型（BIM,Building Information Modeling）与三维地理环境场景进行交互定位;基于ArcGIS Online平台,实现某条铁路线路三维场景的发布、在线浏览、空间分析等功能的应用。     

区间测试评估平台的三维交互虚拟场景子系统软件设计

区间信号系统测试评估平台是对铁路区间自动闭塞信号系统进行可靠性、安全性测试及评估的平台。三维交互的虚拟场景子系统是铁路区间信号系统测试平台的一个子系统 ,它为该平台提供了一个虚拟的现场环境。场景子系统划分为 3个子模块 :底层部分、三维模型库、铁路区间仿真部分。底层部分的设计应用了一种支持三维图形重用的动态链接库 (DLL)层次设计方法 ,从而使系统的结构更为合理。基于OpenGL的DLL能提供显示三维图形所必需的各种必要条件 ;能对三维模型库中的基本三维模型进行读取 ,并在OpenGL中重现等。场景子系统的设计中 ,描述了实体的运动层次链接关系和数据结构 ,并实现了三维虚拟场景的建模和铁路区间自动闭塞的仿真。     

基于三维大场景的铁路线路方案优化技术研究及应用

随着正射影像采集、无人机倾斜摄影、点云激光扫描等技术的发展，在GIS平台中构建三维场景的方法日趋成熟，现有的数字化选线软件多为图形、数据分离的二维设计软件，在GIS平台下开发的具备符合线路设计业务且勘察设计流程的软件较为欠缺，因此，从统筹规划、数据筛选和利用服务进行铁路选线的角度出发，开发GIS平台下的人机交互线路方案优化功能势在必行。将目前三维GIS领域的新技术应用于系统开发中，结合铁路选线的常规调整优化作业流程，提出基于GIS三维大场景中的线路方案优化流程、三维单一及二、三维组合场景下的线路方案优化方法。通过集成线路表达参数、平面交点、断链、纵断面等线路走向控制数据，对优化区域内的线路方案进行空间变换及同步调整，为线路设计提供更加直观、全面的环境信息，以及与之契合的线路空间实体。在铁路大场景系统中开发线路方案优化模块，通过对2.3 km线路方案进行功能应用，验证了本文所提方法的科学性和实用性。     

二三维一体化GIS在铁道部调度指挥系统中的应用研究

主要论述二三维一体化GIS技术在铁道部调度指挥系统中的应用方案,论述二三维一体化GIS技术的优越性,阐述铁道部调度指挥系统中二三维一体化GIS的平台选型、系统功能、设计方案,最后给出仿真环境下的系统效果,验证二三维一体化GIS技术在实际工程项目中的可行性。     

GIS-BIM在铁路工程建设管理中的应用研究

针对当前铁路工程项目地域广泛、工程复杂,传统的管理模式不能满足多维信息的共享与管理,开展基于GIS-BIM技术在铁路工程建设管理中的应用研究。采用快速建模方法构建大范围三维铁路工程结构物;通过基于数据转换的GIS-BIM融合技术实现铁路工程建设和工程结构的精细化管理;基于倾斜摄影技术,快速真实描述客观场景。利用GIS-BIM技术,构建工程建设环境,工程模型的三维场景,工程结构物模型,实现模型和铁路工程建设项目信息共享与集成、铁路工程建设项目信息化管理。基于GIS-BIM技术构建的铁路工程建设地理信息系统在郑万（郑州南站—万州北站）铁路试点应用,效果良好,此研究可为铁路工程建设信息化、可视化管理提供参考。     

铁路工程地质选线三维可视化技术与评价方法研究

研究目的:针对山区铁路地质选线中的地质条件复杂、线路方案多、论证周期长、方案决策难的问题,研究三维可视化地质选线技术和GIS工程地质评价方法,实现地质选线和评价方法的模型化、定量化和系统化.研究结论:通过研究多源地质信息集成、遥感信息提取、三维地理建模以及工程地质评价方法,建立三维可视化GIS集成体系,实现地质资料管理、空间分析、专题图制作、三维浏览功能,从而有效提高山区铁路地质选线的效率和可靠性.     

铁路线路三维景观动态仿真系统中纹理的应用

介绍了0penGL中纹理贴图技术的基本概念、性质,结合在铁路线路三维景观动态仿真系统的具体应用,深入剖析了纹理贴图在生成高逼真度的三维模型时的应用方法及技术特点.     

基于Revit的铁路线路三维信息平台开发

智能高铁是我国高速铁路发展的趋势,BIM技术融合智能化、信息化等手段,可实现铁路项目的全生命周期管理,提高管理水平和工作效率.根据BIM技术特点,基于Autodesk Revit建立铁路线路三维信息平台,为铁路项目信息化管理提供参考.首先,利用PowerCivil并根据线路平、纵断面等资料,生成线路中心线三维线形,为后...     

航测虚拟现实中三维模型的设计

研究目的:研究在航测虚拟现实中三维模型的设计思路,以及具体的三维房屋模型、道路模型的设计方法,从而达到三维模型在视觉上的逼真重建、显示的效果。研究方法:将需要建模的诸如房屋、道路等复杂的对象分解成多个单独的"面对象",按照实际坐标进行建模,并对每一个面进行贴面,以达到真三维的效果。研究结果:对每一个真实的对象进行三维建模技术上是可行的,但是会对计算机硬件的要求非常高,实际建模时可以综合考虑。研究结论:航测虚拟现实技术,提供三维建模与可视化、数据集成管理和分析应用等功能,能逼真呈现线路所经区域的地形环境。借助这一技术,可以给决策者、设计师以直观的三维立体印象,为道路设计方案评审及优化设计提供决策的依据。可应用在铁(公)路选线、道路空间几何线形评价、行车安全评估、环境影响评估和桥、隧、站位选择等方面。     

铁路隧道工程辅助设计系统的设计与实现

研究目的:在分析铁路工程隧道设计工作流程和特点的基础上,建立铁路工程CAD系统的整体架构,从复杂系统各组成部分统一协调的角度出发,把其中的各子系统看作既互相关联又互相独立的部分,结合辅助设计软件在行业内应用的深度、广度及复杂性等特点,建立各子系统的数学模型,采用面向对象的技术研发系统.研究结论:由于在铁路隧道工程辅助设计系统的研发过程中,坚持了以隧道设计业务需求为导向,以整体架构与局部模块相统一的逻辑模型,采用OOP分析技术,合理划分设计对象的粒度大小,保证了系统功能划分的合理性,有效地提高了开发效率.该系统完成后在多条铁路干线上进行应用,效果良好.系统还具有易于集成,易于维护的特点,为专业设计软件的研发提供了值得借鉴的解决方案.工程应用表明,系统技术架构和实现方法是可行的.     

基于组件GIS的铁路轨道数据空间图形可视化

研究目的:课题基于GIS应用项目,旨在解决铁路轨道精确、直观、可视表达等核心需求。研究方法:研究依照铁路曲线自身规律,严格遵循科学计算,将铁路行车数据库中的里程、方向信息,转换为空间科学中的坐标信息。研究结果:利用GIS组件MapX和SuperMap在VB环境下实现了轨道空间信息的平面图形可视化,利用OpenGL在VC环境下实现了轨道数据的三维可视化。研究结论:铁路轨道的精确、直观、可视表达,为铁路轨道测图节约了大量的时间,有较好的技术效益和经济效益。