基于Google Earth的铁路三维空间选线系统研究

发布时间：2020-11-15 20:30

　　铁路选线设计是铁路建设项目的前期和基础工作,选线设计成果的好坏直接影响到铁路的建设成本、运营成本、服务能力和服务质量等方面。然而在铁路前期规划阶段,往往受现场资料缺乏的困扰,地形图成图时间早,时效性差,新增房屋、工厂、路网、机场、车站等地物缺失,地理环境资料匮乏,使选线的效率和质量难以提高。以Google Earth为代表的数字地球软件的出现,为上述问题的解决提供了较好的途径。因此,本文提出基于数字地球进行铁路三维选线的思想,并对Google Earth在铁路选线设计中的应用进行深入的研究,主要研究内容及研究成果如下： (1)应用软件工程的方法分析并设计了基于Google Earth的铁路三维空间选线系统的总体目标、总体结构、功能模块和工作流程,简要介绍了相关开发技术。 (2)实现了从Google Earth快速获取区域地形坐标数据和影像,并对其分别进行坐标系转换和拼接处理,使之作为数字地面模型、地形图制作、平纵横设计和三维仿真的数据源,数据精度满足规划阶段的需求,并可为精细设计提供重要参考。 (3)深入研究了Google Earth平台中线路的关键计算、图形显示和图形交互等原理和算法,实现了在Google Earth上进行平面交互式定线、纵断面变坡点设置和车站桥隧设置,大幅提高了线路规划设计的效率和质量。 (4)研究并实现了在Google Earth平台上综合展示线路设计方案,可展示单个方案的线路、桥梁、隧道、车站、地质等各专业信息且能同时对比显示多个方案,为项目的评价和评审提供了形象的平台。 (5)结合国家自然科学基金科研课题和中铁二院项目,在导师的指导和其他同志的协助下,以本文所述思想和方法为基础,采用C#、C++、Google Earth COM API、KML和ARX等开发工具或接口,开发了基于Google Earth的铁路三维空间选线系统(GERail),该系统已在成渝城际线、毕节至兴义铁路、安康至张家界铁路、玉溪至磨憨铁路、郑州至万州铁路、安哥拉铁路、沙特麦加轻轨等铁路的规划设计中广泛应用。通过大量实践证明了本论文所述理论和方法的正确性。
【学位单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：U212.32
【部分图文】：

示意图,交点法,平面线形设计,铁路

(l)铁路平面线形设计的交点法交点法是顺序输入线路相邻切线的交点大地坐标及该交点所对应的圆曲线半径及缓和曲线长，即可确定线路平面位置，如图4一1所示。这种方法输入数据量最少，适应线形简单的路线，在铁路和公路设计部门广泛采用，其缺点是对较复杂的线形不适用。因为在 GoogleEarth上进行铁路规划定线，一般没有复杂的线形，故本论文采用交点法作为基本的平面线形设计方法。图4一l铁路平面线形设计的交点法示意图

立交方案

sket比一up在 ooogleEartn实现了立交方案的演示系统[”]。sketeh一即中文名为“建筑草图大师”，比较适合用来构造建筑三维模型，用Sketch一uP构建的建筑物三维模型在 GoogleEarth中显示的效果如图1一1所示。该系统首先在AutoCAD中建立立交的较精细三维模型，然后将此模型导入至sketch一uP插件中进行立交及其周边环境(如地面、建筑物)的建模，地面模型可以从 GoogleEarth中提取，Skctch一uP提供了从其它地面建模软件导入数据的接口。在Skctch一uP中完成了立交及周边环境的建模之后，将结果以KML文件的方式导入至 GoogleEarth中即实现了立交方案的演示。可见，该系统采用的是立交三维建模一Sketch一uP整体建模一导入GoogleEarth的方式，虽然实现了利用GoogleE叭h进行方案展示，但其生成一个方案的周期较长

系统总体结构,选线,三维空间,铁路