基于GIS的城市轨道交通三维空间选线系统研究

发布时间：2017-03-21 19:03

  本文关键词：基于GIS的城市轨道交通三维空间选线系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：线路设计是城市轨道交通整个工程设计的“龙头”,涉及范围广、信息量大,把握着项目的总体布局,线路走向与空间位置选择合理与否,将直接影响到工程投资、运营期客流量、运营成本、实施难易、与周边环境和景观的协调等。现有的选线设计方法多是基于地形平面图和调查勘探资料在二维设计环境下进行的平、纵交替设计。在复杂的城市环境中,不易直观地发现各种潜在的冲突,需要内外业反复验证,不仅设计效率低下,且容易造成设计缺陷,难以满足城市轨道交通选线设计工作的要求。基于三维地理信息系统,实现三维地理信息平台代替传统的二维CAD平台,有利于从三维可视角度观察、评价设计效果和进行智能化空间分析,有利于随时进行冲突分析、拆迁预测、环境影响评价和景观影响评价。基于这一思想,本文以“基于GIS的城市轨道交通三维空间选线系统研究”为主题,对其中的所涉及的理论方法和关键技术进行了研究,从建模方法和算法方面提出了一整套方法并予以实现。论文主要研究内容及研究结果如下:系统研究了在3D GIS环境下的海量城市三维场景快速生成、城市轨道交通线路设计、线路三维建模与漫游展示、线路方案优化等相关问题。(1)海量城市三维场景快速生成。针对三维城市场景的特点,系统研究了地上三维城市场景和地下三维管网的数据结构。基于城市轨道交通线路三维快速设计的要求,提出了大范围城市场景快速建模的实现方法,解决了三维建筑物景观建模、三维道路景观建模、三维桥梁景观建模、三维地下管网建模等问题,基于流模式,实现了三维城市场景融合,最终实现了城市三维场景由“数据”到“场景”的快速建模。(2)城市轨道交通线路平面设计子系统研究。针对城市轨道交通线路平面的特点,系统研究了平面线路的数据结构和左、右线坐标及参数计算。按照《地铁设计规范》(GB50157-2013)的相关规定,基于Skyline 3D GIS平台,研发了城市轨道交通线路平面设计子系统,解决了左右线的初步设计、平面线路方案展示和动态调整、断链生成与处理、标签显示以及并行段自动提取等问题,实现了城市轨道交通线路的正线平面快速设计。(3)城市轨道交通线路纵断面设计子系统研究。针对纵断面设计的要求和Windows窗体的特点,系统研究了纵断面设计所需的数据结构,开发完成城市轨道交通线路纵断面设计子系统。解决了屏幕分段设计、纵断面设计方案调整、线路方案分段显示的问题,实现了完全并行等高段信息的自动获取,为之后的线路建模以及线路优化提供了数据基础。(4)城市轨道交通线路三维建模与漫游实现。针对线路三维模型在线路不同部分形式不同的特点,研究了线路在完全并行等高段和非完全并行等高段的桥隧结构特点,建立了全线路三维模型,根据Skyline三维展示平台的漫游特点和算法,完成了基于3DGIS平台的城市轨道交通线路三维漫游方案。(5)针对线路噪声,研究了《Scall03》在城市轨道交通线路优化中的应用方式,提出了与Cadna/A相适应的城市三维场景和线路三维模型DXF输出方法,建立了城市轨道交通线路噪声预测模型,为线路方案的优化提供了解决方案。(6)基于所提出的理论和方法,采用Skyline 3D GIS平台,研制了城市轨道交通三维空间选线系统,并用实例对系统的主要功能进行了测试。验证和测试结果表明,本文提出的建模方法和应用技术是切实可行的。基于本文提出的方法所建立的原型系统,可较容易的开发实用的集3D GIS技术、虚拟现实技术、空间数据库等技术的三维可视化选线系统。
【关键词】：城市轨道交通 三维空间选线系统 GIS 三维建模 方案展示
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P208;U212.32
【目录】：

• 摘要4-6
• abstract6-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 选题意义13-15
• 1.2 国内外研究现状15-17
• 1.2.1 国内研究现状15-16
• 1.2.2 国外研究现状16-17
• 1.3 研究内容17-18
• 1.4 论文结构安排18-20
• 第二章 海量城市三维场景快速生成20-58
• 2.1 场景数据获取与处理20-30
• 2.1.1 初始场景数据获取21-23
• 2.1.2 初始场景数据处理23-24
• 2.1.3 基于桥梁坐标的道路数据分类方法24-26
• 2.1.4 引桥坐标算法26-27
• 2.1.5 匝道坐标算法27-29
• 2.1.6 场景数据输出29-30
• 2.2 海量城市地上三维场景快速建模30-48
• 2.2.1 场景个体建模流程31-34
• 2.2.2 CityEngine建模常用规则34-36
• 2.2.3 城市场景纹理库与 3D模型库36-37
• 2.2.4 建筑物建模37-38
• 2.2.5 道路建模38-46
• 2.2.6 桥梁建模46-48
• 2.3 城市地下管网建模48-54
• 2.3.1 地下管网数据结构48-49
• 2.3.2 管点模型库与管线类型库49
• 2.3.3 地下管网生成49-54
• 2.4 三维场景融合54-57
• 2.4.1 模型生成与模型格式转换54-55
• 2.4.2 流模式三维场景融合55-57
• 2.5 本章小结57-58
• 第三章 城市轨道交通线路平面子系统设计58-88
• 3.1 数据结构说明与变量假设58-62
• 3.1.1 变量假设58
• 3.1.2 交点类数据结构58-59
• 3.1.3 曲线要素类数据结构59
• 3.1.4 曲线里程类数据结构59-60
• 3.1.5 曲线桩点坐标类数据结构60
• 3.1.6 断链类数据结构60-61
• 3.1.7 平曲线数据结构61-62
• 3.1.8 车站中心数据结构62
• 3.2 右线坐标及参数计算62-75
• 3.2.1 右线交点坐标获取62
• 3.2.2 线路参数计算62-63
• 3.2.3 曲线要素计算63-70
• 3.2.4 曲线段坐标计算70-73
• 3.2.5 右线五大桩里程及坐标计算73-74
• 3.2.6 右线里程及里程标坐标计算74-75
• 3.2.7 车站中心里程计算75
• 3.3 左线坐标及参数计算75-77
• 3.3.1 左线交点坐标计算76
• 3.3.2 左线曲线里程计算76-77
• 3.4 断链生成与处理77-79
• 3.4.1 左右线平行直线段判断77-78
• 3.4.2 断链位置确定及信息计算78-79
• 3.5 平面线路方案生成79-83
• 3.5.1 线路绘制79-81
• 3.5.2 标签插入81-83
• 3.6 平面线路动态调整83-87
• 3.6.1 删除交点83-84
• 3.6.2 修改交点曲线半径84-85
• 3.6.3 拖动交点85-86
• 3.6.4 插入交点86-87
• 3.7 本章小结87-88
• 第四章 城市轨道交通线路纵断面子系统设计88-115
• 4.1 数据结构88-90
• 4.1.1 现有数据的数据结构88-89
• 4.1.2 设计产生数据的数据结构89-90
• 4.2 数据获取90-94
• 4.2.1 数模获取91-92
• 4.2.2 断链数据获取92-93
• 4.2.3 平曲线数据获取93
• 4.2.4 车站中心数据获取93-94
• 4.3 数据屏幕显示算法94-112
• 4.3.1 坐标轴动态显示94-96
• 4.3.2 网格显示96-97
• 4.3.3 设计信息栏动态显示97-103
• 4.3.4 纵断面线路设计及显示103-110
• 4.3.5 纵断面设计方案调整110-111
• 4.3.6 车站中心高程确定111-112
• 4.4 完全并行等高段获取112-113
• 4.5 本章小结113-115
• 第五章 城市轨道交通线路三维建模与方案展示115-135
• 5.1 线路中线坐标获取115-116
• 5.2 线路三维横断面坐标计算116-128
• 5.2.1 完全并行等高段横断面坐标计算117-121
• 5.2.2 非完全并行等高段右线横断面坐标计算121-125
• 5.2.3 非完全并行等高段左线横断面坐标计算125-128
• 5.3 线路三维模型生成128-131
• 5.3.1 线路三维线框生成128-131
• 5.3.2 三维线框纹理布置131
• 5.4 线路漫游方法131-134
• 5.4.1 漫游路径获取132
• 5.4.2 Skyline漫游方法132-133
• 5.4.3 镜头位置逐帧调整133
• 5.4.4 漫游路径点跳转识别方法133-134
• 5.5 本章小结134-135
• 第六章 基于噪声评价的城市轨道交通线路方案优化135-145
• 6.1 线路噪声评价意义135
• 6.2 线路噪声相关规范135-136
• 6.3 噪声预测计算原理136-139
• 6.3.1 发射声级的计算136-137
• 6.3.2 接受声级计算137-139
• 6.4 线路噪声评价流程139-144
• 6.4.1 数据获取139-141
• 6.4.2 模型DXF导入141-142
• 6.4.3 评价相关参数设置142-143
• 6.4.4 评价结果143-144
• 6.5 本章小结144-145
• 第七章 系统实现与验证145-155
• 7.1 系统概况145-147
• 7.1.1 Skyline 3DGIS平台简介145-146
• 7.1.2 运行环境146
• 7.1.3 接口介绍146-147
• 7.2 系统主要功能147-155
• 7.2.1 海量城市三维场景构建148-150
• 7.2.2 线路平面设计150-151
• 7.2.3 线路纵断面设计151-152
• 7.2.4 线路三维模型生成152-153
• 7.2.5 线路三维漫游展示153-155
• 第八章 结论与展望155-157
• 参考文献157-160
• 致谢160-161
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文161

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1 蔡立辉;城市轨道交通 2000亿蛋糕谁来分食[N];中国证券报;2002年

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4 ;我国投资1300亿建城市轨道交通[N];中国信息报;2000年

5 ;投资城市轨道交通重在科学规划[N];中国信息报;2003年

6 张飞雪;轨道交通将行成网络体系[N];中国财经报;2007年

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1 曹阳;城市轨道交通信息融合与决策方法研究[D];吉林大学;2012年

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