铁路线路三维可视化建模研究

摘要

近年来,三维地理信息系统都是GIS领域的一个热门研究方向,三维功能也是GIS中重要的组成部分。三维GIS可以将现实世界以三维立体的方式展现,使得效果更加直观、逼真,给人以“身临其境”的感受;可以通过G IS三维空间分析功能,从现有的地理数据中得到想要的新数据和信息等。
　　铁路是国家经济建设的大动脉,以数字化的概念为基础,结合地理信息技术、计算机技术和图形学知识,以三维可视化的方式来表达线路场景,建设铁路信息化管理平台是当今铁路行业发展的一个重要方向。本文主要研究内容包括以下几方面:
　　基于三维GIS的理论和技术,研究了铁路线路沿线三维地形的建模方法。通过比较和分析CAD数据与ArcGIS数据格式的差异性,应用ArcMap软件对AutoCAD下dwg格式的地形等高线数据进行处理,并分别在SketchUp软件和ArcMap软件中建立了三维地形模型。
　　利用线路中心线设计坐标数据,以AutoCAD二次开发的方式生成了线路空间中心线,配合线路横、纵断面数据,在 SketchUp建模软件中构建了铁路线路三维模型;并利用工程物设计参数等数据,建立线路工程物三维模型,完成铁路线路三维场景的建模。建模过程中,依据线路工程物不同特点和建模过程,简化了模型复杂度和建模过程,在一定程度上提高了模型显示效率,缩短了建模周期。
　　根据采集数据中铁路线路、铁路沿线地形等的坐标位置信息,在 Sketc hUp软件中通过旋转、平移、拉伸等的方法,将地形模型与线路场景模型进行拼合,完成了铁路线路整体三维场景的建模;并在整体建模的基础上,研究了GIS多面体数据模型Multipatch数据存储格式,通过模型格式的转化将 SketchUp软件模型转换为 Multipatch数据,为后期系统的开发提供了三维场景数据支持。
　　应用ArcGIS高级组件ArcEngine,以其中SceneControl控件作为三维场景驱动,利用 Visual Studio C＃开发方式,开发了一个具有场景浏览、信息查询、三维空间分析的GIS应用系统。
　　本文开发的铁路线路三维可视化系统,提供了一个直观、三维的真实虚拟线路场景,通过程序中漫游、缩放、飞行及查询等功能,可以了解线路全线或细部景观与相关信息;程序的三维空间分析功能为相关管理人员提供一定的空间分析功能,为线路管理部门提供可视化平台,对于铁路信息化建设具有一定的现实意义。

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中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1 .1 研究背景

1 .2 国内外研究现状

1 .3 课题的研究意义和研究思路

1 .4 论文内容

2 地形模型的构建方法

2 .1 DEM的概念及分类

2 .2 几种常见DEM的表现模型

2 .3 DEM数据的获取和建立方法

2 .4 应用等高线数据构建地形模型

2 .5 小结

3 铁路线路三维场景建模

3 .1 线路建模数据的采集及预处理

3 .2 线路中心线的自动提取

3 .3 铁路线路场景建模内容分析

3 .4 小结

4 线路模型与地形模型的拼合

4 .1 拼合理论分析

4 .2 线路模型与地形的拼合

4 .3 模型格式转换

4 .4 小结

5 开发实例

5.1 ArcGISEngine的体系结构

5.2 ArcGISEngine三维可视化应用系统开发

5 .3 铁路线路三维可视化应用程序实例

5 .4 小结

6 结论与展望

6 .1 结论

6 .2 展望

致谢

参 考 文 献

攻读学位期间的研究成果和科研工作