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。     

铁路数字化选线三维地质环境建模方法

铁路数字化选线设计达到实用水平的关键是复杂地质区域的数字地质选线技术。本文采用插值n次Bézier曲线和三次参数样条曲线分别实现不同类型地质对象在三维地质环境中的矢量化表达;采用CDT构建方法建立地质对象约束TIN模型,基于纹理定位和影像纹理坐标计算方法,实现栅格解译影像的定位和表达;实现将铁路数字化三维选线的矢量数据、栅格数据一体化的三维地质环境建模方法。根据直观地质遥感解译影像,建立OBB包围盒算法,自动判断线路与地质对象的空间冲突。在三维地形环境的基础上,建立超地图模型,实现三维地质环境和三维地理信息的统一集成和应用。实例表明,本文的三维地质环境模型能够较好满足复杂地质区域的数字选线要求。     

地铁前期工作对地铁造价的影响分析

简要介绍了我国地铁的建设现状及地铁工程建设的几个主要阶段。通过对我国主要城市地铁投资情况的数据进行比较和分析，得出我国部分主要城市的地铁工程前期投资状况。透过案例，着重分析了地铁前期规划阶段包括制定线网规划、制定地铁线路沿线土地利用，以及控制性详细规划、客流预测、确定线路敷设方式等各项工作；同时，深入剖析了前期各项工作对地铁造价的不同影响方式和影响程度，并在此基础上有针对性地提出了一些降低前期投资的方法和建议。     

三维激光扫描技术在地铁隧道断面测量中的应用

地铁隧道土建施工完成后为了对线路进行调线调坡,需要对地铁隧道进行断面测量,三维激光扫描技术与常规测量方法相比具有非接触式测量、可高密度采集空间三维点云数据等特点,为地铁断面测量提供了新的技术手段。介绍三维激光扫描技术的基本原理和在地铁隧道断面测量中的方法,并结合南宁地铁1号线隧道断面测量工程实例,对三维激光扫描技术在地铁隧道断面测量中应用的可行性进行探讨。断面测量成果不仅为线路进行调线调坡提供依据,而且还可以为后续的隧道模型构建、隧道变形分析以及铺轨和设备安装等工作提供相关应用和支持。     

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。     

基于实景三维铁路选线的空间控制要素研究

随着选线环境日渐复杂，约束种类日益多样，空间约束逐渐成为影响线路方案最终决策的关键因素，但现有的数字化选线软件缺少对空间控制要素的自动提取和位置分析。针对上述问题，提出“矢量面提取-简化-单体化”的方法从倾斜摄影模型中自动提取空间约束；对线路设计过程中涉及的多种空间约束进行归纳、分类，定制支持参数化修改的约束实体；确定各类空间约束与线路的碰撞检测规则，优化检测过程中的求交算法，完成约束和线路空间位置关系的快速分析，实现实景三维铁路线路调整过程中空间约束的实时检测、预警。根据上述方法在大场景铁路线路设计系统中开发空间约束处理模块，通过实际案例分析验证本文所提方法的可靠性和高效性。     

新建铁路线路数字化设计平台的研究

利用数字摄影测量技术,已能生产数字线划图、正射影像图、数字高程模型、立体配对影像图等多品种的摄影测量产品。利用这些产品,结合图形图像处理技术、数据库应用技术,建立虚拟现实的立体图形系统来代替现在普遍流行的传统的数字线划地图,进行铁路线路选线设计,将为铁路在三维环境下进行设计提供了新的思路和方法。     

基于Unity3D的地铁线路三维模型自动生成的研究

地铁线路三维模型的自动生成有助于快速实现三维视景仿真。以线路平面和纵断面数据为基础,研究了线路路径点的坐标计算方法;采用Unity3D和C#程序,结合数据库技术,实现了数据读取与路径生成;采用线渲染器组件和生成Mesh网格的方法,实现了轨道、道岔等模型的创建;并通过Douglas–Peucker算法,实现对轨道三维模型的简化,有效提升了画面渲染速度和帧率;运用碰撞检测、消息广播等技术,实现了虚拟场景漫游和列车运行模拟。基于该研究开发的软件可快速构建地铁线路模型并进行驱动,为地铁运营场景仿真提供三维视景基础。     

新建铁路线路数字化设计平台的研究

目前利用数字摄影测量技术,已能生产数字线划图、正射影像图、数字高程模型、立体配对影像图等多品种的摄影测量产品.利用这些产品,结合图形图像处理技术、数据库应用技术,建立虚拟现实的立体图形系统来代替现在普遍流行的传统的数字线划地图,进行铁路线路选线设计,将为铁路在三维环境下进行设计提供了新的思路和方法.     

基于GIS空间分析的地铁线路规划决策支持研究

介绍了GIS空间分析技术在地铁线路规划决策支持中的应用,研究了基于GIS的地铁线路规划基础数据采集、组织、保存,以及使用GIS空间分析为线路走向分析,车站选址分析提供决策支持。     

无人机倾斜摄影技术在铁路行业的应用研究

随着以无人机为飞行平台、搭载高精度传感器的倾斜摄影技术日益成熟,大量倾斜摄影项目应运而生。在铁路行业,无人机倾斜摄影技术从带状地形图、断面图的生成到实景三维模型的制作都展现出巨大的应用前景。本文深入研究无人机倾斜摄影的原理和特点,分析倾斜摄影技术在铁路勘察设计、施工建造、运营管理不同阶段的应用,并对该技术目前存在的问题进行探讨。     

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。     

地铁线路数字化设计系统研究

现有的地铁线路设计软件在交互性、易用性和技术水平等方面存在缺陷,导致设计效率不高。基于最新的AutoCAD平台研发了地铁线路数字化设计系统(MLDDS)。介绍软件的功能结构和特点,并从数字地面模型技术、平面线形设计模型、纵断面线形设计模型、平纵智能联动技术四个方面总结软件采用的关键技术。软件有如下显著特点:采用业界领先的数字地面模型技术,实现了地面线内插工作自动化;针对实际设计定制研发的线路平纵断面自定义实体交互简便、性能稳定;平纵断面设计实体相互关联,智能联动,保证了设计的方便性和数据一致性,可大幅提高线路设计工作效率和水平。研究成果可为地铁线路三维设计和BIM应用提供技术基础。     

“无人机+”测绘技术在铁路工程汇报展示中的应用

现有铁路工程方案汇报多采用二维平面图及三维动画模拟的方式,存在二维平面图展示要素不够直观,三维动画模拟制作过程复杂、比例易失真、无地理精度等问题。为解决以上问题,研究融合"无人机+"的铁路工程方案汇报展示方法及流程:在工程相应阶段,利用无人机搭载不同传感器获取线路方案实景视频、数码相片、倾斜摄影影像等多源数据,再基于DOM与DEM三维渲染、视频与二三维模型融合、倾斜建模处理与三维GIS平台管理技术处理,得到相应的铁路工程汇报展示产品,包括铁路工程AR三维基础场景、视频融合模型的VR产品、以及实景三维模型等。通过项目试验,研究不同展示方法在铁路工程竞标、勘察设计阶段的表现效果、制作成本、制作周期和应用策略等指标。研究表明,相较于传统铁路工程方案汇报展示方法,"无人机+"测绘技术展示效果更直观,能有效解决比例失真、无地理精度等问题。     

加拿大蒙特利尔地铁系统

首先介绍蒙特利尔地铁系统的建设背景,然后从现有线路和线路延伸规划两个方面描述线网的总体情况,并对蒙特利尔地铁的车站设计、车辆及运营管理技术等方面进行阐述,分析蒙特利尔地铁车站设计和运营组织的独特之处,最后总结归纳出蒙特利尔地铁所具有的地铁车站艺术设计、多种票制和多种交通衔接等优点及其对国内地铁的启示。     

正射影像图技术在铁路勘测中的应用与发展

研究目的：分析正射影像图技术在铁路勘测中的实际应用及其发展前景。 研究结论：大规模地制作铁路航空或卫星数字正射影像图具有周期短、见效快、节省资金、降低对专门技术设备的需求等特点，能提高信息的现时性；在铁路规划、设计、征地、工务和土地管理中使用数字正射影像图能创造良好的经济效益和社会效益；利用高分辨率的卫星影像或航片制作的各类比例尺正射影像图，可为新线铁路勘测设计的各个设计阶段提供更加直观、信息量丰富、地理精度高等的设计所需信息；将设计区域的地面模型数据（DEM）和正射影像迭合在一起，加上设计的各类铁路设备模型，可以实现设计区域的三维影像图，再沿设计线路加上一条飞行路线，即可实现沿设计线路的三维真实景观图。     

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。     

弹性需求下多方式交通网络中地铁线路规划问题研究

现有路网中是否建设新的地铁线路是一个重要的投资决策问题。本文研究弹性需求下多方式交通网络中地铁线路的投资决策问题。假定路网中的出行者可选择小汽车方式、步行换地铁方式或小汽车换地铁方式出行。将交通系统中交通规划管理者和用户的相互作用描述为离散双层规划模型,其中上层模型中交通规划管理者决定是否新建地铁线路以使得总社会福利最大,下层模型描述网络用户的旅行选择行为,包括出行路径,停车（换乘）设施和出行方式选择行为。设计了基于分枝定界法的算法求解该模型。最后,以一个算例说明模型和算法的应用。结果表明,不同的投资方案将明显影响出行者的旅行选择行为和网络性能。     

智慧地铁的架构参考模型及发展策略

深入阐述了智慧地铁的概念、特征及内涵。智慧地铁的智能特征体现为自主感知、分析诊断、自主决策、精准执行和自我学习,应当具备敏于感知、精于分析、智于决策、准于执行、善于学习等内涵。分析了构建智慧地铁架构参考模型的必要性。智慧地铁建设的基本方法是数字驱动和软件定义。提出了数字化、一体化、软件化、平台化、智慧化的智慧地铁发展策略。     

多旋翼单镜头无人飞行器倾斜摄影测量技术在施工中的应用

工程施工过程中往往需要对局部地形及地物分布、线路与周边地形关系、土石挖填方量、构筑物几何特征等进行较设计过程更加详细的测量以指导施工。采用传统测量方式在精度和工作量上难以取得双向高效的结果。多旋翼无人飞行器可不受地形约束,通过相机以较高的航速对航测区域进行扫描拍摄,通过倾斜摄影测量技术对航测区域进行模型重建继而获得携带更加准确丰富的地物、位置、几何信息的三维模型。本文以大同至张家口高速铁路为施工背景,通过局部地形测绘、路基填方体积计算、既有构筑物信息三维数字化等施工实例,介绍了其在工程施工中的应用。