太原理工大学GIS工程实践生产实习实习报告

1、 成绩： GIS工程实践生产实习 实习报告 铁路交通管理信息系统专 业： 地理信息系统 班 级： 地信1201 姓 名： 指导教师： 隋刚 苏巧梅 二一五年一月城市铁路交通地理信息系统1.实习目的 GIS工程实践生产实习是配合“GIS设计与实现”课程教学而开设的实践环节，目的是让学生深入理解GIS设计与实现课程中讲述的内容，熟悉GIS工程的基本内容和实施GIS应用工程的一般过程；提高学生应用GIS工具分析问题、解决问题的能力。2.实习要求和题目描述2.1 实习要求 通过对城市铁路交通管理信息系统功应用进行系统分析，确定其基本需求；根据需求分析的结果设计相应的要素数据库，进行铁路模型分析，描述相

2、应功能实现的方法；按照规定的格式书写城市铁路交通管理信息系统分析报告。2.2题目概述作为城市功能中最活跃的因素，交通已成为城市可持续发展的关键性问题。从全国大城市来看，交通阻塞、行车速度缓慢已成为城市的顽疾。大力发展铁路交通已然成为城市交通和经济可持续发展的方向和必然要求，这已经在国外大城市交通设施发展实践中得到证实。铁路交通建设是一项投资巨大，工程极其复杂的项目，铁路交通线路网络的运营、服务和管理更是一个纷繁浩大的系统工程。面对如此庞大的建设规模和运营线路，保障铁路交通建设、管理、运营能够高效、有序的运转，满足乘客对铁路交通高速、安全、舒适、便捷、经济等特性不断提高的服务需求。铁路交通信息化

3、发展已经成为国家相关政府部门、企业、科研教学机构及社会公众现实的迫切需求。3. 铁路交通发展现状与GIS需求分析近些年，随着我国铁路交通的快速发展，对铁路交通GIS的需求也是与日俱增。根据国外铁路交通发展启示，国内正在以比较高的起点开展铁路交通GIS的理论研究和开发应用工作。3.1铁路交通发展现状1. 铁路交通成为城市交通主流随着城市发展度的提高，越来越多的人口集中到城市，给城市的交通带来了极大的压力。交通拥堵，行车缓慢，已然成为人们生活中的常见现象。而作为城市交通骨干网的铁路交通，将成为缓解交通压力，解决出行困难的主要途径。 2. 数字铁路交通时代来临铁路交通作为城市大系统行业中的一个有机组

4、成部分，又和其他行业有着千丝万缕的密切联系。为迎接全球信息化的挑战和适应中国加入WTO后所需做出相应的对策，在“数字城市”的大背景环境下，铁路交通行业也必将更加紧密地融入到城市整个大系统中，“数字铁路交通”的实现就具有现实性和紧迫感，它还是“数字城市”实现中的重要环节。多年来在京、沪、津、穗等已运营的城市地铁中，已陆续投资数百亿元，建立了以自动售检票（AFC）、列车自动控制系统（ATC）、电力监控系统（SCADA）、环境监制系统（BAS）、防灾报警系统（FAS）及高速通信网为代表的诸多运营管理、调度指挥和安全监控系统，发挥了重大作用。铁路交通各部门之间也已建立了基于局域网和互联网的办公管理系统

5、并初见成效。随着铁路交通行业的不断发展，信息技术的应用在支持铁路交通企业的业务和管理方面作用越来越重要。列车控制系统（ATC）、通信系统、牵引供电系统(SACDA)、车站设备监控系统(EMCS)、自动售检票系统(AFC)、防灾报警系统（FAS）、旅客服务系统（PIS）等已建成系统众多，且发挥了重要的作用。但是各信息系统相互独立，系统之间信息相对孤立，难以发挥信息综合利用的优势。因此，铁路交通行业需要建设铁路覆盖范围内的信息可视化共享平台，达到“信息共享、综合利用”的发展目的，为各级领导和广大用户提供更加直观而丰富的信息。铁路交通地理信息系统，可以把分散的海量业务信息与铁路空间信息相结合，从而达

6、到直观展现、综合利用、信息共享的目的，进一步提高我国铁路交通运营管理的水平，适应高效率、高安全、高水平、高速度的铁路交通行业发展的需要。3.2铁路交通需求分析1.铁路交通GIS数据需求根据铁路交通行业的数据特点和应用要求，铁路交通GIS数据必须满足以下需求：(1)庞大的空间数据需求（多个地域，多级比例尺，多种数据格式）。(2)数据种类多且互相关联：铁路基础设施数据，基础地形图数据，土地利用数据，各种运行数据，车辆数据，各种环境数据(3)数据和静态数据相结合：背景数据，列车定位数据，运行参数，天气变化(4多种数据格式兼容：矢量地形图（包括GIS数据和各种CAD数据等），数字地面模型DEM影像数据

7、（包括航空影像和遥感影像等），表数据/属性数据，视频数据和多媒体数据等。(5需要多种数据采集更新方法：GPS，视频系统，PDA，扫描和数字化。(6需要进行集中管理和共享：业务数据和空间数据。(7数据的高效并发访问：内部工作人员和广大乘客用户。(8数据的分布管理和更新维护：局部地方数据的管理和维护。(9需要以实际设备为对象的管理：每一个铁路设备在地图上又是一个单独的要素，具备与其相关的各种信息。统一的标准和标准化的数据采集。 数据是GIS系统的核心，ArcGIS提供统一的数据标准、专业的数据采集方案，ArcGIS的软件产品具备高效的海量数据处理能力、全面的数据读取和转换功能以及多种数据管理和部署

8、方式。使用ArcGIS建设铁路交通GIS数据，可以为系统的良好运行提供有力的保障。2.铁路交通GIS技术需求建设铁路交通GIS系统，需要具备以下GIS技术：二次开发和整合：建立不同需求和不通操作的GIS系统。SOA技术：基于SOA构建企业级GIS系统，实现数据共享和业务集成。多种坐标系统的支持和转换：进行不同来源的数据整合。线性参考和动态分段技术。网络分析功能：线路追踪、模拟、分析、巡视、抢修的基础。跨平台运行：Windows，Unix。统计决策和专题制图、数据呈报等。能够实时接收和分析动态数据。支持大量用户并发访问。ArcGIS产品体系引领国际GIS技术，提供全面的GIS功能，具备专业的GI

9、S分析能力和高效安全的持续运行能力，它完全满足铁路交通GIS的技术需求。3. 铁路交通GIS应用需求铁路交通行业在生产运营、资产管理以及公众服务和救援抢险等多方面，都有GIS需求。铁路交通GIS需要满足以下应用需求：面向调度指挥和综合监控的需求。面向应急抢险指挥的需求。面向客货营销和公众信息服务的需求。面向设备等资产管理的需求。面向建设项目管理的需求。提高路网规划管理的水平和科学性的需求。4. 系统总体设计4.1 功能设计城市铁路管理信息系统的功能主要包括运营安全监控与预警、应急救援指挥、应急预案管理、信息共享与发布、信息资源管理与维护等。铁路管理信息系统主要功能有(1)城市铁路管理相关的各业

10、务及安全生产动态信息；(2)基于可视化的铁路信息系统平台实现信息共享和综合应用；(3)实现对城市铁路运营过程的全过程可视化监视与协调指挥；(4)实现对城市铁路安全生产的全过程可视化监视与预警；(5)实现对城市铁路突发性事件处理全过程跟踪和监控以及应急救援指挥的决策支持；(6)实现对城市铁路管内跨部门、跨专业的统一协调指挥。4.2铁路管网地理信息系统设计原则在设计过程中应遵循以下原则：(1)保证数据的完整性、现势性，而不以系统检索、运行速度的大幅度减低为代价。数据库设计过程中，对数据种类的设置和数据的存储组织方式要合理，并考虑运用索引、视图等手段对数据检索进行优化。(2)保证系统运行的安全性，而

11、不以牺牲系统的兼容性、共享性为代价。选择适合的安全机制，控制用户及其他系统对数据的访问。(3)软件功能的完善不以牺牲系统的易操作性为代价。软件功能设计时考虑易操作性，软件在各种功能的调用方式和运行操作方式采用统一的菜单、工具栏等形式，在整体上形成易操作性。4.3 系统体系结构城市铁路管理信息系统是一项复杂的综合集成计算机系统工程，其涉及到信息资源、技术、组织机构、标准规范等组成要素，关键任务是通过对空间数据和业务数据的集成、融合与再处理实现基于空间定位的集成应用与服务，建立面向整个铁路运营的综合监控、应急指挥及信息共享服务等子系统。此系统的建设实施包括网络与通信平台，数据平台、应用支撑平台、综

12、合应用、系统的安全保障体系、技术标准规范体系、运行管理体系等几个组成部分，其体系结构如图1所系统的体系结构采用分层划分的模式，各层相互独立又互为支撑。系统核心功能的实现由网络与通信平台、数据平台、应用支撑平台和综合应用来完成，网络和信息安全保障体系为各层次提供安全措施和安全技术保障，信息化运行管理体系为网络和系统的运行、维护和管理提供组织机构、岗位职责和管理规范等方面的保障，信息化标准规范体系在技术上和管理上提供标准化依据。4.4 本系统的软件配置包括：(1)GIS软件G I S 软 件 平 台 统 一 采 用 了 美 国 E S R I 公 司 的 产 品 ， 包 括 A r c S D E

13、 V 9 1 、A r c I M S V 9 1 、 A R C I M S D a t a D e l i v e r yExtention、ArcInfoV9.1、ARCGIS-DATA NTEROPERABILITY-CON、ARCGIS-SPATIALCON、ARCGIS-3D-CON、ArcGIS Engine Kit-1V91、ArcGISEngineOption3D、MO-DEVKT forWindows V23等。(2)操作系统数据库服务器：UNIX，Web服务器/GIS服务器：Windows 2003，数据接入服务器：Windows 2003，客户端：Windows2000

14、。(3)数据库系统Oracle 9i(4)Web服务器Weblogic/Tomcat(5)开发软件DotNET/J2EE铁路综合监控中心系统软件架构图4.5系统安全型设计 4.5.1数据安全机制 排水管网地理信息系统中，针对不同的用户需求，设定“数据操作员”、“管网维护调度人员”、“图档资辩管理员”等不同角色，各种角色对应不同的检索权限和操作功能权限，如数据操作员可进行数据的输出、输入、编辑操作，不能调用权限以外的数据和模块。这些权限可由系统管理员根据需要授予或撤销。用户根据工作需要选择相应的用户角色进行进入系统。这样既有利于满足不同用户的需要，也有利于整个系统安全性的维护。4.5.2数据备份

15、和恢复 数据库在运行中，经常可能由于事务处理漏洞或信息阻塞、以及存储介质发生故障等原因，对存储数据的完整性造成危害。因此数据的备份和恢复是维护系统运行，保证数据安全的重要问题。此外，为尽量减少可能发生的介质损坏带来的数据损失，数据备份应与数据存储在不同的硬盘分区或不同的介质。因此，系统应为用户保留备份数据范围、频率和存储位置的设置权利。数据库详细设计5.1铁路交通地理信息系统的数据层主要包括：基础地理数据库和业务数据库。1.基础地理数据库基 于 关 系 型 数 据 库（RDBMS）来进行空间数据的存储和管理，已经成为构建空间数据库的主流技术，ArcSDE技术是 Esri公司开发的，面向关系型数

16、据库的空间数据存储中间件，提供了矢量、栅格和属性数据的一体化数据库存储和管理，具有高效率和可伸缩性、与IT系统集成、版本和非版本编辑、支持跨平台和跨数据库等优点。ArcSDE将地理特征数据和属性数据统一地集成在关系型数据库管理系统（RDBMS）中，如 Oracle，SQL Server等，利用从关系型数据库环境中继承的强大数据库管理功能对空间数据和属性数据进行统一而有效的管理。基础地理数据库的内容主要包括：地理背景矢量图、地理背景影像图、DEM以及三维地形数据以及与轨道相关的线路、场站、设备的空间信息等，例如：行政区划、居民点、道路、地铁等。基础数据库的存在是为了真实的反映轨道覆盖范围内的地理

17、现实情况，以及轨道的分布情况、监测设备的所在位置等。2.业务数据库轨道交通的业务数据主要包括：设备资产信息、轨道运营和监控信息、综合办公信息、轨道规划设计信息等。例如：铁路票务数据、视频监测数据、线路规划数据等。轨道交通业务子系统繁多，业务数据库需要频繁地和它们进行数据同步。轨道交通地理信息系统，正是要把各业务子系统提供的数据进行综合分析处理，从而为各种业务系统提供支持。ArcGIS提供企业级地理信息系统解决方案，可以实现企业内部数据的共享与整合。按性质划分，铁路信息系统的数据库可分为空间数据库和属性数据库。空间数据库由地形图空间数据（x,y坐标等）和铁路网各组成成分（如主干道路，支路线等）的

18、空间数据（x,y坐标等）组成；属性数据库由行政区划性数据和铁路网各组成部分的属性数据（长度、施工时间、路段号等）组成。按属性类型划分，本系统的数据库可包括地形图数据、管线数据、行政数据、铁路站点数据、管段数据等组成。5.2管网数据库设计目标铁路网地理信息数据库应包含以下数据内容： (1)记录管网的主要组成部分：主干道路、枝干道路、废弃道路及紧急维修道路、军事用道路。 (2)记录管渠的起始位置，停靠站点、维修站点、特殊用站点等的位置，时间等信息。 (3)表达管网各组成部分的类型和该类型要素，特别是对管网构造、各部分连接关系产生影响的信息。 (4)对象所在图层、编码等用于系统数据组织的信息。便于系

19、统进行检索信息, 方便用户进行管理。 (5)维修时间、地点、事故原因、维修方式等信息。 (6)可检索管网日常维护的时间、人员、地点、方式、材耗等记录。5.3城市铁路管网组成 1.主干道路铁路主干道路是铁路网的主要组成部分，是火车主要运行的道路，在铁路网中占据主要位置。2.枝干道路。铁路网中不常被使用但起到了链接主干道路，加强铁路网连通性的作业的铁路。3.紧急道路。依附与枝干，主干道路的，用于列车发生事故时的紧急停靠路段。4.废弃道路原先建立的，但现在不使用或不常使用的路段。5.军事铁路有这特殊用途，只允许特殊列车经过的路段，具有较高的保密性和较高的使用条件的路段。5.4空间数据库空间数据主要由

20、地理地图数据、点文件、线文件、网文件组成，其中地理底图上包含一些最基本的信息。地理地图以行政区划图作为地图，显示出主要行政中心等主要信息。点文件有 铁路站点点文件，紧急维修点点文件。线文件.有主干道路线。枝干道路线，废弃道路线，紧急道路线和 特殊道路线等文件。网文件，由各个线文件组成的详细的铁路网文件。5.5属性数据库下列各表表示管网子数据库中各数据表的字段设置、数据类型和约束设置。铁路路段属性表，如下所示。字段名称字段类型字段长度约束设置编号字符型12PRIMARY KEY起始站点字符型12终止站点字符型12路段长度km数值型10路段铁路类型12345数值型10预计寿命数值型12施工时间日期

21、型10UNIQUE施工单位字符型12检修记录字符型16高程浮点型10(1) 站点属性表。如表所示。字段名称字段类型字段长度约束设置站点名称字符型12PRIMARY KEY坐标数值型14站点编号数值型12站点等级字符型10站台数数值型12站长字符型12施工时间日期型8UNIQUE施工单位字符型12（3） 列车属性表。如表所示。字段名称字段类型字段长度约束设置编号字符型12PRIMARY KEY所属车站数值型14经过站点数数值型14列车长字符型10列车单程里程数值型10单程行驶时间字符型12座次规格字符型12建成时间日期型8UNIQUE建成单位字符型16（4） 列车时刻表。如表所示。字段名称字段类

22、型字段长度约束设置编号字符型12PRIMARY KEY经过站点数N数值型14站点1停靠时间字符型14站点2停靠时间字符型10站点3停靠时间字符型10字符型12站点N停靠时间字符型12总停靠时间字符型8UNIQUE总行驶时间字符型16(5)维修点属性表。如表所示。字段名称字段类型字段长度约束设置站点名称字符型12PRIMARY KEY坐标数值型14站点编号数值型12站点等级字符型10站台数数值型12负责人字符型12施工时间日期型8UNIQUE施工单位字符型126系统功能设计6.1 信息共享发布对外界进行列车运行信息，铁路行驶信息，事故处理信息，紧急通知等操作，对内，进行信息的采集输入管理的职能。

23、信息共享发布主要实现基础地理信息与专题地理信息的发布功能，地图浏览功能，地图模糊查询功能，地图定位功能，地物(桥梁、隧道)的图片查询展示功能，风格配置功能；元数据管理功能，根据关键字进行地理信息元数据的检索，并可获得相关地理信息数据和视频、图片数据的浏览播放功能，提供许可用户的地理信息数据下载和程序访问功能。 其中信息共享发布平台子系统是为了保证综合监控系统能够与互连的各专业信息系统进行实时数据交换，为综合监控中心提供运输生产实时动态信息。本系统的信息交换优先采用中间件交换方式，并以XML为信息交换标准，制定各专业系统信息的标记方 6.2 运行监控调度监控中心集成了对各种移动设备(机车、车辆等

24、)、固定设施(线路、信号、电力等)、运营环境(自然环境、设备问等)实时状态等的监测和报警信息，在铁路电子地图上实现对各类状态、安全、报警信息的实时动态监控功能。此功能为本系统日常运行的常规状态。在该状态下，系统的功能是完成对铁路上所有列车的位置监测、车辆状态监测(红外轴温、车辆运行状态)，固定设备状态监测(电力、环境)、运输生产状况(货运、客运)以及关键运输生产地点的视频监控。当系统不处于此状态时，本功能的报警提醒依然有效，系统可以迅速地从其他状态切换到综合6.3应急救援指挥应急救援指挥决策支持包括对应急抢险过程中组织救援的支持和对救援指挥中现场信息的获取、分析和处理。应急救援支持功能实现对救

25、援现场的地理状况、周围环境的查询、三维的模拟显示；对应急救援现场静图的获取和其他现场信息的查看；查询合适的救援预案；查询救援的救援队、救援列车并提示危险源、救援障碍点；查询救援相关人员并可以通过电话等方式进行应急救援的组织。此部分功能操作主要通过空间位置的关联，将救援地点附近的空间信息通过二维地图、三维模拟、视频和现场图片的方式为救援指挥者提供直观明确的救援地点环境和作业信息；同时通过里程、关键字将救援需要的救援预案、救援列车和人员、救援地附近重要障碍物和危险源的信息以及其他相关信息提取出来，供救援人员组织救援的时候参考。7.铁路管理地理信息系统功能的实现7.1数据管理    从系统中可录入相关各种信息数据，可以手动从录入，也可以通过查询，将结果自动录入系统数据库便于数据信息的编辑、输出、更新；7.2地图操作方便用户浏览而提供的一组