论文部分内容阅读
摘要：目前，城市轨道交通系统作为快捷、安全、高效的客运交通工具，在我国已进入高速发展阶段。轨道交通管网的扩张及其建设的复杂性对轨道交通管理提出了更高的要求。本文在阐述地理信息系统技术的基础上，研究GIS在城市轨道交通数据管理、应急管理、规划管理、信息共享与发布方面的应用，认为GIS技术能有效提高城市轨道交通管理效率和质量。
关键词：GIS、城市轨道交通、管理应用
中图分类号：C913.32 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
交通作为城市功能中最活跃的因素，已成为城市可持续发展的关键性问题。目前，交通堵塞、行车速度缓慢问题正普遍存在于全国大城市中。城市轨道交通系统作为一种大容量、快捷、安全、高效的客运交通工具，逐渐被城市客运交通市场重视，进入高速发展阶段。截止2012年8月，我国已有北京、上海、广州等28个城市已获批运营、开建、筹划轨道交通[1]。
城市轨道交通的不断扩张，在给人们出行带来极大便利的同时，也带给运行管理部门纷繁复杂且要求较高的系统工程，对管理工作信息化提出了更高的要求。依托于地理位置和城市发展规划而建设运营的轨道交通，其空间信息的处理和有效利用，成为轨道交通管理信息化研究的一个重要方向，而地理信息系统的发展为其提供了有力的技术支持。
2 地理信息系统概述
地理信息系统（GIS）是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的计算机系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题[2]。GIS与常规计算机系统相比，是以地理数据为研究对象，以空间数据库为核心，采用多种数据分析与建模方法，实时提供多种空间和动态资源与环境信息，为科研、管理和决策提供服务。
GIS具有可视化的优势，能在电子地图的基础上处理各种地理空间数据，有效结合图形管理系统和数据管理系统，将复杂的空间关系和对象属性信息可视化形象表达。GIS同时是一种新的区域和空间分析支持系统，不但支持海量数据存储管理，而且通过其强大的空间分析功能可以获得常规方法难以获得的信息，实现在分析功能支撑下的管理与辅助决策支持。
3GIS在城市轨道交通管理中的应用
以往城市轨道交通信息管理，往往依赖于文字、图纸或者数据库系统，并利用上述方式进行统计和计算。这种管理模式不能进行地理空间数据的可视化表达、操作与分析。而城市轨道交通管理中轨道路线、站点的区域空间特征是非常重要的因素，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空间信息和相关属性数据结合，能快速、准确、综合的进行数据检索统计和空间定位，为城市轨道交通信息管理提供现代化管理手段[3]。本文主要从GIS辅助城市轨道交通数据管理、应急管理、规划管理和信息共享与发布四方面进行分析，如图1所示。
图1 GIS辅助城市轨道交通管理应用框架
3.1 GIS辅助城市轨道交通数据管理
GIS辅助轨道交通数据管理包括：数据采集与输入、数据更新、信息查询、数据与图形的可视化显示。
3.1.1 数据的输入
基于GIS实现图形数据和属性数据的输入，图形数据主要包括：城市基础地理信息图层（道路图、建筑物图、街区图、水系、行政区划等基础背景地理信息）和城市轨道交通路线图；属性数据包含轨道线路、电缆、通信线路、信号设备、变电设备相关属性信息及线路周边居住人口、就业人口、建筑数目等社会经济数据。
3.1.2 数据更新
在GIS环境下，通过修改、删除、增添等操作编辑更新图形数据和属性数据项，保证系统数据能真实、准确的反映城市轨道交通的现状情况。
3.1.3 信息查询
基于GIS技术，可对轨道交通数据进行方便、快捷的信息查询，提供有逻辑查询和空间查询两种方式。逻辑查询可以输入站点名称，在电子地图上显示该站点的地理位置，同时可获得该站点其他属性项；空间查询则指用户可以在电子地图上实现随意的缩放和漫游，通过点选、框选等方式，随时查询相关要素的信息，如相关设备的静态动态属性、监控设备的运行状态等。
3.1.4 数据可视化
根据用户需求，GIS对数据进行分图层管理，选择恰当的数据显示方式，完成数据的可视化显示。尤其是在城市轨道交通的基础数据中，存在大量的工程地质和地下管線数据，基于GIS的三维可视化功能可以选择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图像的形式予以直观表现，实现城市轨道交通路线的可视化管理，以便后期对数据进行分析、处理与更新。
3.2GIS辅助城市轨道交通应急管理
随着轨道交通路线不断增多，规模不断增大及线路本身的复杂环境，对突发事件的管理提出了“以地理信息为基础，通过图形化功能体现事故现场相关信息，为调度人员提供决策依据”的需求。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，增强轨道交通网络化运营的应急处理指挥能力，已成为调度指挥管理智能化实现的关键所在。
基于GIS的空间分析和网络分析功能，对突发事件进行图层信息化描述，分解为事件发生地点、预测可能受影响的范围和人数，车站出口分布、车站周围地形和求援物资分布等信息，通过空间模拟方法，提供应急指挥决策支持。如轨道交通事故紧急情况时，采用GIS和全球定位系统（Global Position System，简称GPS）技术相结合，一方面通过GPS准确获知抢修的地面位置，将数据及时反馈到GIS管理系统，另一方面利用GIS技术，指挥中心在最短时间内直观、快速的获取事故发生地的详细信息，包括事发地点路线、影响范围、设备状况、救援设备分布情况，将相关信息在图上予以准确显示，以便领导和技术人员在远离事故现场的情况下，快速了解对事故发生地情况，并利用最短路径算法，生成救援方案，为救援方案的提出提供决策支持。
同时利用GIS强大地空间分析能力，综合考虑事故发生地的地理区位和周围环境特征，对事故进行仿真、模拟与评估，为事故应急预案的提出提供辅助支持。
3.3GIS辅助城市轨道交通规划管理
城市轨道交通建设目的分为疏导型和引导型。疏导型是为了缓解交通堵塞，增加出行方式，疏散人群；引导的目的是引导区域经济发展和居住导向。两种类型都需要对区域地理、经济、资源、社会信息进行统计分析[4]。
利用GIS技术，对修建轨道交通的地区进行分析，建立涵盖地形、地质、人口、经济、交通等指标在内的评价模型，分析轨道路线铺设的位置和可达性，为轨道交通规划管理提供辅助和支持，保证其安全性与合理性，使得轨道交通可持续健康发展。
3.4GIS辅助城市轨道交通信息共享与发布
基于Web GIS平台，通过网络电子地图向政府部门和社会公众共享和发布轨道交通图和运输流量信息，并辅助进行运输服务质量监督管理，同时让旅客实时了解线路、换乘车站站点、服务设施分布情况，以及运行时刻、车况等信息，合理安排自己的出行方式，优化交通资源的使用效率[5]。
4. 结语
随着各城市轨道交通的建设规模和速度的不断发展，轨道交通信息化管理也将越来越受到重视，GIS凭借其海量数据存储能力、可视化显示与强大的空间分析优势，在城市轨道交通管理多方面都有着广阔的应用前景，成为提高城市轨道交通管理效率和质量的关键所在，为城市轨道交通安全运营与应急管理起到基础支撑作用，推动城市轨道交通向科学化、信息化发展。
参考文献：
[1] 中国轨道交通网. http://www.ccmetro.com/newsite/readnews.aspx?id=68629[EB/OL],2012年.
[2] 黄杏元，马劲松. 地理信息系统概论[M]. .
[3] 郭文军，施仲衡，等. 数字轨道交通基本框架的研究[J].
[4] 孙章，何宗华. 城市轨道交通概论[M]. 北京：中国铁道出版社, 2000年.
[5] 陈舒燕，陈能等. 基于开源Web GIS的泰宁地质公园旅游信息服务平台构筑[J].
关键词：GIS、城市轨道交通、管理应用
中图分类号：C913.32 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
交通作为城市功能中最活跃的因素，已成为城市可持续发展的关键性问题。目前，交通堵塞、行车速度缓慢问题正普遍存在于全国大城市中。城市轨道交通系统作为一种大容量、快捷、安全、高效的客运交通工具，逐渐被城市客运交通市场重视，进入高速发展阶段。截止2012年8月，我国已有北京、上海、广州等28个城市已获批运营、开建、筹划轨道交通[1]。
城市轨道交通的不断扩张，在给人们出行带来极大便利的同时，也带给运行管理部门纷繁复杂且要求较高的系统工程，对管理工作信息化提出了更高的要求。依托于地理位置和城市发展规划而建设运营的轨道交通，其空间信息的处理和有效利用，成为轨道交通管理信息化研究的一个重要方向，而地理信息系统的发展为其提供了有力的技术支持。
2 地理信息系统概述
地理信息系统（GIS）是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的计算机系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题[2]。GIS与常规计算机系统相比，是以地理数据为研究对象，以空间数据库为核心，采用多种数据分析与建模方法，实时提供多种空间和动态资源与环境信息，为科研、管理和决策提供服务。
GIS具有可视化的优势，能在电子地图的基础上处理各种地理空间数据，有效结合图形管理系统和数据管理系统，将复杂的空间关系和对象属性信息可视化形象表达。GIS同时是一种新的区域和空间分析支持系统，不但支持海量数据存储管理，而且通过其强大的空间分析功能可以获得常规方法难以获得的信息，实现在分析功能支撑下的管理与辅助决策支持。
3GIS在城市轨道交通管理中的应用
以往城市轨道交通信息管理，往往依赖于文字、图纸或者数据库系统，并利用上述方式进行统计和计算。这种管理模式不能进行地理空间数据的可视化表达、操作与分析。而城市轨道交通管理中轨道路线、站点的区域空间特征是非常重要的因素，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空间信息和相关属性数据结合，能快速、准确、综合的进行数据检索统计和空间定位，为城市轨道交通信息管理提供现代化管理手段[3]。本文主要从GIS辅助城市轨道交通数据管理、应急管理、规划管理和信息共享与发布四方面进行分析，如图1所示。
图1 GIS辅助城市轨道交通管理应用框架
3.1 GIS辅助城市轨道交通数据管理
GIS辅助轨道交通数据管理包括：数据采集与输入、数据更新、信息查询、数据与图形的可视化显示。
3.1.1 数据的输入
基于GIS实现图形数据和属性数据的输入，图形数据主要包括：城市基础地理信息图层（道路图、建筑物图、街区图、水系、行政区划等基础背景地理信息）和城市轨道交通路线图；属性数据包含轨道线路、电缆、通信线路、信号设备、变电设备相关属性信息及线路周边居住人口、就业人口、建筑数目等社会经济数据。
3.1.2 数据更新
在GIS环境下，通过修改、删除、增添等操作编辑更新图形数据和属性数据项，保证系统数据能真实、准确的反映城市轨道交通的现状情况。
3.1.3 信息查询
基于GIS技术，可对轨道交通数据进行方便、快捷的信息查询，提供有逻辑查询和空间查询两种方式。逻辑查询可以输入站点名称，在电子地图上显示该站点的地理位置，同时可获得该站点其他属性项；空间查询则指用户可以在电子地图上实现随意的缩放和漫游，通过点选、框选等方式，随时查询相关要素的信息，如相关设备的静态动态属性、监控设备的运行状态等。
3.1.4 数据可视化
根据用户需求，GIS对数据进行分图层管理，选择恰当的数据显示方式，完成数据的可视化显示。尤其是在城市轨道交通的基础数据中，存在大量的工程地质和地下管線数据，基于GIS的三维可视化功能可以选择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图像的形式予以直观表现，实现城市轨道交通路线的可视化管理，以便后期对数据进行分析、处理与更新。
3.2GIS辅助城市轨道交通应急管理
随着轨道交通路线不断增多，规模不断增大及线路本身的复杂环境，对突发事件的管理提出了“以地理信息为基础，通过图形化功能体现事故现场相关信息，为调度人员提供决策依据”的需求。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，增强轨道交通网络化运营的应急处理指挥能力，已成为调度指挥管理智能化实现的关键所在。
基于GIS的空间分析和网络分析功能，对突发事件进行图层信息化描述，分解为事件发生地点、预测可能受影响的范围和人数，车站出口分布、车站周围地形和求援物资分布等信息，通过空间模拟方法，提供应急指挥决策支持。如轨道交通事故紧急情况时，采用GIS和全球定位系统（Global Position System，简称GPS）技术相结合，一方面通过GPS准确获知抢修的地面位置，将数据及时反馈到GIS管理系统，另一方面利用GIS技术，指挥中心在最短时间内直观、快速的获取事故发生地的详细信息，包括事发地点路线、影响范围、设备状况、救援设备分布情况，将相关信息在图上予以准确显示，以便领导和技术人员在远离事故现场的情况下，快速了解对事故发生地情况，并利用最短路径算法，生成救援方案，为救援方案的提出提供决策支持。
同时利用GIS强大地空间分析能力，综合考虑事故发生地的地理区位和周围环境特征，对事故进行仿真、模拟与评估，为事故应急预案的提出提供辅助支持。
3.3GIS辅助城市轨道交通规划管理
城市轨道交通建设目的分为疏导型和引导型。疏导型是为了缓解交通堵塞，增加出行方式，疏散人群；引导的目的是引导区域经济发展和居住导向。两种类型都需要对区域地理、经济、资源、社会信息进行统计分析[4]。
利用GIS技术，对修建轨道交通的地区进行分析，建立涵盖地形、地质、人口、经济、交通等指标在内的评价模型，分析轨道路线铺设的位置和可达性，为轨道交通规划管理提供辅助和支持，保证其安全性与合理性，使得轨道交通可持续健康发展。
3.4GIS辅助城市轨道交通信息共享与发布
基于Web GIS平台，通过网络电子地图向政府部门和社会公众共享和发布轨道交通图和运输流量信息，并辅助进行运输服务质量监督管理，同时让旅客实时了解线路、换乘车站站点、服务设施分布情况，以及运行时刻、车况等信息，合理安排自己的出行方式，优化交通资源的使用效率[5]。
4. 结语
随着各城市轨道交通的建设规模和速度的不断发展，轨道交通信息化管理也将越来越受到重视，GIS凭借其海量数据存储能力、可视化显示与强大的空间分析优势，在城市轨道交通管理多方面都有着广阔的应用前景，成为提高城市轨道交通管理效率和质量的关键所在，为城市轨道交通安全运营与应急管理起到基础支撑作用，推动城市轨道交通向科学化、信息化发展。
参考文献：
[1] 中国轨道交通网. http://www.ccmetro.com/newsite/readnews.aspx?id=68629[EB/OL],2012年.
[2] 黄杏元，马劲松. 地理信息系统概论[M]. .
[3] 郭文军，施仲衡，等. 数字轨道交通基本框架的研究[J].
[4] 孙章，何宗华. 城市轨道交通概论[M]. 北京：中国铁道出版社, 2000年.
[5] 陈舒燕，陈能等. 基于开源Web GIS的泰宁地质公园旅游信息服务平台构筑[J].