地理信息系统在城市轨道交通中的应用前景

都市快轨交通・第２１卷第６期２００８年１２月　蝌　∞＃　§　删　《快轨论坛．．Ｉ　地理信息系统　在城市轨道交通中的应用前景　黄勇超　（国家林业局西北林业调查规划设计院西安７１００４８）　摘要论述城市轨道交通不断扩展，形成城市轨道　１．１　技术融合　ＧＩＳ的技术融合，主要体现在它与其他信息技术的　结合方面。当前许多计算机领域的新技术，如多媒体　技术、数据库技术、图像处理技术、三维技术、人工智能　（ＡＩ）技术等，都可直接与ＧＩＳ技术进行有机的集成，形　成新的综合性信息管理系统。　交通网络，对勘测设计、综合协调指挥和快速应急处理　能力方面提出更高的要求。利用地理信息系统（ＧＩＳ）　的数据输入、存贮、检索、显示和综合分析应用等功能，　为城市轨道交通信息提供快速、准确的现代化管理手　段。此外．地理信息系统的三维可视化功能可以实现　城市轨道交通基础数据管理的可视化，使轨道交通建　“３ｓ”技术指的是ＧＩＳ（地理信息系统）、ＧＰＳ（全球　定位系统）和ＲＳ（遥感）。ＧＩＳ与ＧＰＳ和ＲＳ集成，构成　实时的动态ＧＩＳ系统。　ＧＩＳ与Ｉｎｔｅｍｅｔ网络技术融合，建立万维网ＧＩＳ　设管理信息从简单的文字、表格形式向图形、报表、三　维模拟，甚至是信息的时空四维动态表达发展。　关键词　地理信息系统城市轨道交通应用前景　（ｗｅｂＧＩＳ），使用户可以直接通过各种网络媒介获取所　ｌ　ＧＩＳ技术发展现状　ＧＩＳ（ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ，地理信息系　统）是集计算机科学、地理科学、测绘学、遥感学、环境　需要的地理信息。　ＧＩＳ与虚拟现实技术（ｖｉｒｔｕａｌ　ｒｅａｌｉｔｙ）的融合称之为　虚拟ＧＩＳ，使ＧＩＳ功能更加完善。　科学、空间科学、信息科学、管理科学等为一体的新兴　边缘学科。ＧＩＳ集图形管理与数据管理于一身，它将空　间数据处理、属性数据处理、空间分析与模型分析与计　ＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ａｉｄｅｄ　ｄｅｓｉｇｎ）为计算机辅助制图和　设计，是一门空问设计技术，ＧＩＳ是一门空间管理技术，　二者结合将提供一个设计和管理的工具。　ＧＩＳ与多媒体技术融合为ＭＧＩＳ（多媒体地理信息　系统），实现了ＧＩＳ最为直观的信息表达方式，提供了　更加形象化、具体化的视听手段。　算机技术紧密结合，通过数据准备、系统建立、空间分　析与模型分析，产生对资源环境管理、区域规划、管理　决策、灾难防控、交通网络化管理等实用的信息。　近年来，随着计算机技术、信息技术、网络技术的　高速发展，计算机软硬件的性能不断提高，多媒体技　术、空间技术、数字测绘技术、数据库技术、图像处理　技术、光纤通信技术的不断完善和成熟，为ＧＩＳ技术　的发展提供了先进的工具和强大的手段，ＧＩＳ技术也　１．２移动ＧＩＳ　移动ＧＩＳ（ｍｏｂｉｌｅ　ＧＩＳ）是建立在移动计算环境、有　限处理能力的移动终端条件下，提供移动中的，分布　式、随遇性的移动地理信息服务的ＧＩＳ，是一个集ＧＩＳ、　ＧＰＳ、移动通信（ＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＣＤ２ＭＡ）三大技术于一体　的系统。它通过ＧＩＳ完成空间数据管理和分析，ＧＰＳ　逐渐与计算机融合，为ＧＩＳ技术的应用奠定了坚实的　基础　进行定位和跟踪，利用移动计算设备完成数据获取功　能，借助无线网络移动通信技术完成图形、文字、声音　等数据的传输。　随着差分ＧＰＳ（ＤＧＰＳ）、移动计算设备和无线网络　收稿日期：２００８－０９—１７　修回日期：２００８－１Ｏ—Ｏ８　作者简介：黄勇超，男，大学本科，高级工程师，长期从事林业勘测设　计及其３Ｓ技术应用与研究，ｈｙｐｅｒｄ＠ｓｉｎａ　ｃｏｍ　通信等设施及ＧＩＳ服务器同步技术的发展与使用，通　ＵＲＢＡＮ　ＲＡＰＩＤ　ＡＩＲＬ　ＴＲＡＮＳＩＴ　氏　都市快轨交通・第２１卷第６期２００８年１２月　过移动ＧＩＳ服务，可以在城市勘测中快速实现野外数　据采集、测量、制图与导航。　线周围土地进行全面规划调整。　某些方案经过规划调整后发展潜力和覆盖人口仍　达不到轨道交通规划的最低要求，或经规划调整后发　展潜力及覆盖人口均较好、但经敏感性分析后风险较　１．３组件式ＧＩＳ　组件技术的兴起给ＧＩＳ带来全新的开发方式，　ＣＯＭ　ＧＩＳ就是采用了面向对象技术和组件式软件的　ＧＩＳ系统。它的基本思想是把ＧＩＳ的各种功能模块进　高，则均予以排除，最后提出从发展潜力和覆盖人口方　面值得推荐的线路方案。　２．１．２选站设计规划　主要考虑优越线路的站位在土地利用的结合方面　行分类，划分为不同类型的控件，每个控件完成各自相　应的功能，各ＧＩＳ控件之间以及ＧＩＳ控件与其他非ＧＩＳ　控件之间，通过可视化的开发工具集成起来，ＣＯＭ　ＧＩＳ　控件与其他软件通过标准接口进行通信，形成满足用　户特定功能需求的ＧＩＳ应用系统。　２　ＧＩｓ在城市轨道交通中的应用前景　城市轨道交通以其快速便捷的优点成为中国未来　城市交通发展的主要方向之一，是构成中国未来立体城　市公共交通网络的主体。现代城市轨道交通网的形成，　对勘测设计、综合协调指挥和快速应急处理能力等提出　了更高的要求。北美和西欧等发达国家在城市轨道交　通网的运营、调度、应急处理、管理和维修等方面已逐步　重视ＧＩＳ技术的使用，特别是在轨道交通事故预测预防、　应急处理和调度指挥等方面做了一些深入的工作。在　国内，ＧＩＳ在铁路上也已得到成功的应用，但在城市轨道　交通领域还基本处于空白状态。因此，如何在中国城市　轨道交通领域，特别是在网络化运营条件下采用功能强　大的ＧＩＳ技术，将成为一个新的发展方向。　利用ＧＩＳ的数据输入、存储、检索、显示和综合分　析应用等功能，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　理信息和专题信息检索、统计、分析、修改、打印等，为　城市轨道交通信息提供快速、准确的现代化管理手段；　在城市轨道交通基础数据中，有大量的工程地质和地　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ＧＩＳ的三维可视化功能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，从而实现城市轨道交通基础数据管　理的可视化。　２．１　应用于线路的设计规划与评估　２．１．１选线设计规划　利用ＧＩＳ技术，可以对线路的所有比选方案根据　现状或原规划情况进行测算，检验其是否能充分发挥　轨道交通所带来的开发潜力，若不能满足要求，需对该　…　…　是否适宜。城市基础设施主要是指城市地下管道（包　括自来水、污水排放、煤气等管道）、通信网络、邮政网　点、道路与交通设施等，由于这些设施同时具有与几何　和空间位置相关的特性，建立基于ＧＩＳ的信息系统能　够提高对这些设施的管理水平，同时能够极大地提高　设计与施工、设备维护与故障排除、线路改造等方面的　效率，从而产生巨大的经济效益和社会效益。　２．２应用于应急管理　２．２．１突发事件处置　基于ＧＩＳ的突发事件处置，将突发事件信息看做　空间信息图层，如事件发生地点、可能受到影响的范围　及人数、车站出口分布、车站周边地形和救援物资分布　等信息，这些图层能够通过空间模拟的方法合并，达到　对突发事件的有效处置。　２．２．２应急指挥　随着线网规模的不断扩大，地面或高架线路里程　也不断增多，加之地下线路本身的复杂环境，都对突发　事件情况下的应急指挥提出了“以地理信息为基础，通　过图形化功能体现应急救援现场的相关信息，为调度　人员提供决策依据”的需求。　基于ＧＩＳ的应急指挥，可以轨道交通线路走向图　为背景，当现场出现紧急情况时，利用ＧＩＳ技术，指挥　中心能在最短时间内直观、快速并且简便地得到紧急　事件发生地点的详尽信息，包括事发地点线路、设备情　况、事发地段线路图像资料、救援设备分布情况和应急　预案等，并使相关联的信息一体化显示，让领导和技术　人员在远离现场的情况下，就能对事发地段的情况一　目了然，为抢险救灾赢得时间，为远程指挥提供强大的　决策支持。同时，ＧＩＳ可利用其空间分析的能力，对事　故进行仿真、模拟及评估，为事故预防办法的制定和事　故总结分析提供辅助支持。　２．３应用于辅助决策　通过ＧＩＳ对地点的精确描述，建立新的数据逻辑　关系（数据的空间关系），利用ＧＩＳ所具有的强大空间　地理信息系统在城市轨道交通中的应用前景　信息处理功能，为辅助决策生成与空间有关的决策依　据，并可与有关紧急事件应急处理的预案相结合，由计　算机自动生成指挥调度决策，并通过ＧＩＳ显示出来。　挥调度提供可视化展现平台，从而增强轨道交通网络化　运营的应急处理指挥能力，提高线路间协调指挥和应急　处理的工作水平，实现智能化的调度指挥管理功能。　２．４应用于设施管理　城市轨道交通网几乎覆盖整个城市，除数字和文　２．７应用于信息共享与发布　轨道交通网络逐步形成，出行路径也体现出多样　化。在高峰时间和突发事件情况下，实现整个轨道交　通线网信息的共享、发布及乘客诱导，是网络化运营提　出的新需求。建立基于ＧＩＳ的具有空间数据存储和空　间分析能力的信息共享与发布系统，将能大大提高信　息系统在调度指挥管理中的辅助决策支持作用，为轨　道交通上级领导、专业管理人员、乘客、业主及外部相　字信息之外，还有大量的空间信息，如各车站的地理位　置，轨道线路、电缆、通信线路、信号设备以及变电设备　的铺设等信息，均沿轨道交通线路分布，随着线路的增　加，传统的设备管理系统很难有效地管理带有位置信　息的复杂数据。　通过ＧＩＳ技术的应用，可随时查询到相关设备的　地理位置，掌握设备的静态和动态属性，监控设备的安　全运行状态，通过不同颜色或标记，显示不同设备的维　关部门提供轨道交通方面的咨询。通过网络电子地　图，可以实现与相关政府部门共享和发布轨道客运量　信息及分布情况，辅助进行运输服务质量的监督管理。　修状态，辅助制订不同线路、区域和种类设备的维修计　划和作业条件。　３结语　ＧＩＳ应用于城市轨道交通是一个新兴的课题，它的　许多技术对城市轨道交通建设的各个方面（包括勘测　２．５应用于规划管理　轨道交通线路建设的目的一般为两种——疏导型　和引导型。疏导的目的是缓解交通拥堵和疏散人流，　引导则是为了引导某一地区的经济发展和居住导向。　不管是疏导型还是引导型，都需要对城市的地方人文、　测绘、规划设计、运营管理、应急指挥、辅助决策等）有　着广阔的应用前景，能大大提高城市轨道交通建设和　管理的效率与质量，使城市轨道交通建设向科学化、数　字化、可视化、智能化方向发展。　参考文献　［１］黄杏元，马劲松，汤勤．地理信息系统概论［Ｍ］．北京：高　等教育出版社，２００１．　经济、资源和地理指标进行统计分析。　通过ＧＩＳ建立城市轨道交通沿线的地形、地质、人　口、经济和交通等数学模型，形成各类专用地图，分析　轨道线路分布，分析轨道铺设的位置及可达性，保证轨　道建设规划的合理性，进而为领导决策提供辅助支持。　【２］陈飞翔，谢忠，周治武．嵌入式ＧＩＳ的研究与开发［Ｊ］．计　算机与现代化，２００３（３）．　２．６应用于运营指挥调度　ＧＩＳ由于其可视化的空间特性，在轨道交通网络中　的运营协调监管和应急处置指挥等方面都存在着巨大　的应用价值。在轨道交通网络中实施基于ＧＩＳ的综合指　【３］孙宁．我国城市轨道交通行业发展现状与对策［Ｊ］．中国　铁路，２００８（４）．　［４］郭文军，施仲衡，等．数字轨道交通基本框架的研究［Ｊ］．　土木工程学报，２００３，３６（１）．　挥调度系统，即以地理信息系统为基础平台，整合现有　轨道交通控制系统和信息资源，为城市轨道交通运营指　［５］康志瑜，王明生．ＧＩＳ发展现状及应用分析［Ｊ］．石家庄铁　道学院学报，２００５，１８（１）．　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｏｆ　ＧＩＳ　ｉｎ　Ｕｒｂａｎ　Ｒａｉｌ　Ｔｒａｎｓｉｔ　Ｈｕａｎｇ　Ｙｏｎｇｃｈａｏ　（Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，Ｐｌａｎｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ，ＳＦＡ，Ｘｉ’ａｎ　７１００４８）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ｕｒｂａｎ　ｒａｉｌ　ｔｒａｎｓｉｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆｉｔｓ　ｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ｉｔｓ　ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ，　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ　ａｂｂｅｙ　ａｎｄ　ｑｕｉｃｋ　ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ　ａｒｅ　ｕｐｇｒａｄｅｄ．１＿￣ｔ３ｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ＧＩＳ　ｉｎ　ｔｅｒｍｓ　ｏｆ　ｄａｔａ　ｉｎｐｕｔ，ｓｔｏｒａｇｅ，　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，ａｉｓｐ￣ｙ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｇｒａｔｄ　ａｅｎａｌｙｓｅｓ，ａ　ｑｕｉｃｋ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｔｅ　ｍｏｄｅｒｎ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｆｏｒ　ｕｒｂａｎ　ｒａｉｌ　ｔｒａｎｓｉｔ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｎｆｏｒｍａｔｉｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｉｓ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｏｆＧＩＳ　ｔｈｅ　ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅ　ｍａｔｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｂａｓｉｃ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｕｒｂａｎ　ｒａｉｌ　ｔｒａｎｓｉｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｒｅａｌｉｚｅｄ，ｅｎａｂｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｒａｉｌ　ｔｒａｎｓｉｔ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　ｄｅｖｅｌｏｐ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍ　ｏｆ　ｌｅｔｔｅｒｓ　ａｎｄ　ｔａｂｌｅｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｉｆｇｕｒｅｓ，ｒｅｐｏｒｔｓ，ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｓｋｎｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｖｅｎ　ｔｏ　ｆｏｕｒ—　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｔｋｎｅ－ｓｐａｔｉａｌ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｎｆｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＧＩＳ（Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｏｉｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）；ｕｒｂａｎ　ｒａｉｌｔｒａｎｓｔｉ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ＵＲＢＡＮ　ＲＡＰＩＤ　ＲＡＩＬ　ＴＲＡＮＳＩＴ　３３