2006年12月铁道工程学报December 2006增刊JOURNAL OF RAILWAY ENGINEERING SOCIETYSupplement文章编号：1006-2106(2006)增刊-0135-05GIS在既有铁路中的研究与应用张金龙刘艳芳(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京100020)提要：本文对GS在既有铁路进行的研究与应用情况进行了综述，对工务管理、铁路用地管理、勘察设计抢险救灾及工程地质等主要方面GS应用研究分别进行了阐述。中图分类号：U212文献标识码：AResearch and Application of GIS in Existing RailwaysZHANG Jin-long,LIU Yan-fang(Engineering Design Consultant Group Co.Itd of China Railway,Beijing 100020,China)Abstract:This paper summarizes the research and application of GIS in existing railways,and also respectivelyexpounds the applicable research of GIS in the fields as maintenance management,railway land management,survey and design,emergency rescue,engineering geology and so on.Key words:railway;GIS;maintenance management;railway land;survey and design;emergency rescue随着我国铁路信息化建设的开展与深人，GS技术逐渐应用到铁路各个部门。由于GS的空间性、图形直观性等特性，为铁路信息化建设打开了新的局面，铁路单位根据工作需要，对专项的GS应用系统进行了研究。早期的铁路GS应用研究，主要是运输部门的工务设备维护管理、铁路用地管理、防洪救灾和勘察设计中一体化几方面，随着GS技术在各行各业广泛和深入发展，空间数据交换与共享的重要性得到充分认识，提出建设铁路空间数据基础设施，GS应用进入更高层次的发展，立项进行了铁路地理信息系统综合平台设计方案的研究。现代多媒体、三维景观、GPS、WEB-GIS等新技术的快速发展，促使铁路GIS应用系统的研究更加广泛与深入，在新线设计、新线建设、列车定位检测、地质灾害预报等方面进行了GS应用研究。GS在我国铁路中的发展，大致可分为3个应用领域：一是在勘测设计中的应用；二是在铁路运输管理中的应用；三是在铁路工程建设中的应用。主要的研究的有：铁路地理信息系统(RGS)总体方案设计、铁路工务综合管理信息系统、铁路用地管理信息系统、铁路勘测设计一体化智能化、铁路地质灾害信息管理与预警预报系统等，下面对铁路GS主要应用方面的研究情况分别进行阐述。1铁路地理信息系统(RGIS)的提出与研究铁路信息化经过数年的发展，已成功开发了一些MS系统，并在不同程度上引入了GS概念，“十五”期间要全面实现铁路信息化，即对现有铁路MIS进行整合。已开发的MIS系统虽然提高了铁路信息化水平、工作效率和劳动生产力，但普遍存在一些问题：各信息系统数据存放在异域、异构的数据库中，且不同部门对同一对象有不同的命名习惯；在信息系统建设过程中，没有统一规划，给全国范围的铁路信息共享造成障碍，并且增加了重复投资及维护费用；目前国内许多铁路GS系统设计往往只局限于某一专业领域，如设备管理、工务管理等，缺乏统一的·收稿日期：2006-11-02作者简介：张金龙，1966年出生，男，高级工程师：刘艳芳，1966年出生，女，高级工程师。136铁道工程学报2006年12月框架体系。根据我国铁路信息化的发展进程，2O01年提出了对铁路地理信息系统(RGIS)总体设计方案的研究。该项目研究了RGS的设计原则、目标、总体结构、共享平台、安全机制、管理体系、标准体系、实施方案以及投资方式等内容，为全路RGIS的设计、开发、建设及管理提供了统一的框架及规范建议。研究开发了适用于RGS应用系统快速开发和建设的专用控件：采用XMIdGML技术自主开发了WEBGIS软件，为铁路空间数据的共享和空间信息服务提供了统一的信息平台。在多层服务架构的网络GS开发、海量空间数据管理及检索、基于元数据的分布式空间数据共享、异构空间数据融合、统一数据交换与接口以及智能空间数据分析与挖掘等关键技术应用方面进行了研究，并在铁路假日运输管理和铁路行车安全预警分析等系统中得到应用。该项目参考国内外及其它行业的相关标准规范，针对RGS开发和建设标准化的迫切需求，研究提出了RGS分类编码标准、数据模型标准、元数据标准以及数据交换等一系列关键标准建议。2004年年底“铁路地理信息系统研究(RGS)”通过了国家验收。2铁路工务GIS的研究与应用随着我国路网干线的全面提速以及高速、重载铁路的发展，路网设备维护已成为运输生产组织、行车安全中的关键问题。由于客车的提速和高速、重载货车的开行，导致了工务部门工作量的加大；同时由于行车密度的提高、行车间距的缩短，可用于养护维修作业时间却在不断诚少，运营与维护的矛盾日益尖锐，行车安全隐患也潜在地增多：基于上述情况，许多铁路局工务部门联合科研单位、院校开始研究工务管理信息系统。早期的工务管理信息系统是基于数据库的信息系统，近年来随着GS在铁路中的应用发展，工务部门也利用GIS技术进行了研究与开发。基于GS技术开发的有：工务地理信息系统、综合图管理子系统、速度图管理子系统、管界图管理子系统、铁路警务电子网络系统等。下面介绍几个主要的系统。部级科研项目《铁路工务综合管理信息系统(PWMIS)》,包括线路设备、桥隧设备、路基设备、线路秋检、桥隧秋检、路基秋检、工务调度、防洪水害、线路综合图、线路速度图、车站配线图、大桥略图绘制、钢轨伤损、采石管理等14个业务子系统，以及数据同步和系统管理2个维护子系统。PWMS提供了数据采集、传输、建库、查询、检索和报表等数据管理功能，满足了铁道部、铁路局、工务段等单位在线路、桥隧、路基和调度各方面的业务管理需要，提供信息汇总、报表、统计、查询、打印、图形显示和数据传输、维护功能，为铁路工务设备的修建、改造和维护工作提供及时、准确的信息。该系统中大桥略图管理子系统、综合图管理子系统、速度图管理子系统、管界图管理子系统、工务地理信息查询系统等是基于GS开发的应用系统。该系统已经通过验收，并在多个铁路局应用。中铁工程设计咨询集团有限公司（原铁道部专业设计院）开发的《工务地理信息系统》，运用GS空间技术，可按图号、铁路线路里程查询铁路设备所在的平面图，从平面图上可查询到各铁路设备的属性信息，同时在权限许可的情况下可对这些属性信息和平面图进行修改；平面图上表达了全要素地物的图形，信息量非常的丰富，根据不同的类别地物和铁路设备分别存储在不同的图层上，用户根据自己业务需要显示查询所需的信息。利用GS的数据查询统计功能，可以对给定的起终里程内各设备数量进行统计，对各设备如车站、股道、道岔、水准基点、涵渠、坡度、曲线、桥梁、隧道、道口、立交等工务设备属性数据按给定条件进行查询，在权限许可下可编辑属性数据，可把查询的结果形成报表并打印：纵断面图、综合图的自动形成及查询编辑功能方便综合台帐的制作；系统可以使用铁路局内部的局域网及铁路内部办公网络系统发布图形数据、多媒体数据、属性数据等，用E浏览器可浏览和查询所需的数据。本系统2004年通过技术鉴定，已在北京铁路局、南昌铁路局和郑州铁路局推广使用。柳州铁路局开发的《铁路警务电子网络系统》，运用GS技术动态地反映铁路沿线概貌和公安处各辖区派出所、各大队的基本治安管理情况（辖区地图管理、台帐管理和多媒体管理等），使辖区治安情况一目了然。本系统内容全面、图文并茂、信息量大，电子图库可以通过网络进行远程维护。出警时需要的相关资料如铁路沿线设施情况、地形地貌、道路走向及铁路周边村屯的情况可从系统的电子图库中查询，保障出警迅速、准确，提高公安机关和铁路有关部门快速赶赴各类突发性重大案件和事故现场的应急能力。本项目2005年4月通过柳州铁路局科技成果鉴定。3GIS在铁路用地管理中的应用铁道部下属路局共管辖铁路用地50万公顷，铁路用地是铁路运输的基础，是一笔巨大的资产。部领导对铁路增刊张金龙刘艳芳：GS在既有铁路中的研究与应用137求。因此，铁路局用地管理部门利用科学技术手段，开发了铁路用地管理系统，提高铁路用地的管理水平。1996年北京铁路局开发的《GS铁路用地管理信息系统》项目，被铁道部科技司列为科技示范项目在全国各铁路局推广应用；哈尔滨铁路局于1996年和中铁工程设计咨询集团有限公司（原铁道部专业设计院）联合开发了铁路用地综合管理系统；2003年北京铁路局开发的《GS铁路用地综合信息管理系统》已推广应用于北京和太原铁路局的各个单位：2004年成都铁路局土地管理办公室开发了铁路土地管理信息系统；2004年铁道部土地管理局开发了《GS铁路用地综合信息管理系统》：2006年通过了《铁路用地管理信息系统》专项规划审查和《铁路用地管理信息系统》软件技术审查。铁道部科技司审查通过的《铁路用地管理信息系统》是依托GS平台的计算机网络管理信息系统，应用模式采取B/S模式和CS模式的有机结合，提供采集、录入、转换、查询、汇总、统计、报表、传输等数据管理功能，并采用形象直观的地图展示方式，系统设计合理，软件开发规范，用户界面友好，具有较强的实用性、通用性和先进性，符合《铁路信息化总体规划》和《铁路用地管理信息系统专项规划》要求，该系统覆盖了铁道部、铁路局（区域性土地管理办公室)、站段（土地所）三级土地管理部门，涵盖了铁路用地概况、地籍、建设用地、土地利用、监察、综合管理等内容，基本满足铁路用地业务管理需要。总结各个铁路用地管理系统的功能，包括了铁路用地管理的全过程，具有铁路用地概况管理、档案管理、地籍管理、规划管理、动态管理五大功能。4GIS在铁路勘察设计中的应用实现铁路勘测设计一体化、智能化，一直是铁路勘测设计工作者所向往与追求的目标，也是铁路勘测设计工作现代化和自动化的重要标志。早期进行的勘测设计一体化研究与应用主要利用计算机技术和图形技术，属于机助成图系统。近年来，随着各种测绘新技术在勘察设计中大力推广应用，铁路各设计院积极开展了勘察设计自动化一体化的研究，引进网络设备、GPS全球定位仪、全数字化航测工作站和GIS应用软件等先进的技术设备，促进了勘察设计向一体化、信息化、现代化方向发展，并取得了一定的成果。特别是铁道部第一勘测设计院主持的“铁路勘测设计一体化、智能化研究”项目，经过多年的努力，于2004年8月经过专家组鉴定，评价为“铁路勘测设计一体化、智能化系统是以现代信息技术改造传统技术，推进勘测设计现代化的重大成果，该成果达到国际先进水平，可广泛推广使用”。至此，历经近10年艰苦研发的“九五”期间铁路重大科研项目取得了丰硕的成果，获得了圆满的成功，这项成果必将在我国铁路勘察设计领域发挥巨大作用。在铁路勘测设计一体化系统基本建立后，从1999年至今，“铁路勘测设计一体化、智能化研究”成果已经在铁路勘测设计行业各设计院采用。它不仅应用于青藏铁路、朔黄线、遂渝线等多条新建铁路的勘测设计，还有效地用于既有铁路新增二线的勘察设计中，如：西安一安康铁路增建二线、陇海铁路天兰段增建二线。通过这些项目的实践，对新的生产作业模式的先进性、正确性和可操作性进行了检验，对它的实际内容进行了落实和完善。由于消除了“信息孤岛”，各专业在集成化设计环境中进行系统的集成设计替代原先存在的孤立、分离的计算机辅助设计，使勘测设计综合工效提高了30%左右，对提高勘测设计效率和质量发挥了巨大作用，产生了显著的经济效益和社会效益。5GIS在铁路列车定位中的研究与应用随着我国铁路的不断发展和提速，对运行列车进行实时定位，用于监控和调度变得越来越重要。随着铁路网的扩展和纵横交错，越来越小的行车间隔，要求在一个很大的区段范围内和枢纽范围内，实现列车运行集中监测及调度，同时列车的实时位置信息对于智能化的高速列车自动控制系统、货车信息动态追踪系统、运输管理信息系统，以及行车安全保障体系和安全综合检测车都非常重要。利用现代通信技术在车与车、车与监控中心之间传递列车实时位置信息，可以大范围地缩短行车间隔，将固定区间自动闭塞系统变为移动闭塞系统，从而大大提高铁路网的通过能力和行车安全。为此许多科研单位和院校采用全球卫星定位技术(GPS)、地理信息技术(GS)和现代GSM通信技术等先进新技术，研制开发了列车运行定位监控系统。列车运行定位监控系统主要由三大部分组成：车载终端、数据通讯链和监控中心。作为一种实时的列车定位与运营监控系统，必须要解决定位数据的采集、数据的实时传输以及图形可视动态显示等关键技术。目前，利用