铁路运输WebGIS抑尘信息系统的研究与开发

摘要

WebGIS是一种基于HTTP协议并在互联网环境下用来存储、管理、分析、发布和共享地理信息的分布式计算机应用系统，在过去十几年中，WebGIS技术得到了很好的发展。但是，WebGIS仍然存在动态数据难以实时渲染、空间数据难以共享和互操作、地图和地图符号边界出现走样现象等问题。针对这些问题，本文重点研究了地理数据组织管理技术、地图可视化技术和地图缓存技术。其研究成果应用在北京铁路局的抑尘信息系统开发过程中，取得了较好的应用成果。 针对系统中的数据，提出基于XML和PostgreSQL/PostGIS方法进行组织管理。对于基础地图数据，利用XML文档方式进行组织，便于对不同格式的地图数据进行统一组织管理;对于动态数据，提出了建立PostgreSQL/PostGIS空间数据库来进行管理，减少内存消耗，便于数据的快速查询和检索。 针对地图可视化中地图和地图符号边界出现的走样现象，提出了基于亚像素精度的地图反走样算法。通过DDA（Digital Differential Analyzer，数值微分）算法快速丽准确地找到图形边界像素点位置;利用亚像素精度算法快速计算像素覆盖面积;通过透明度加权方法，结合图形自身属性确定图形颜色。实验证明，本文提出的算法绘制出来的地图和符号边界质量较高。 针对每次客户端都要向WMS服务器请求数据并重新绘制的问题，研究了地图缓存技术。提出了金字塔模型来管理缓存目录;通过四叉树分图法进行瓦片切割;key-value索引方式;LRU（Least Recently Used，近期最少使用）置换算法。提高地图服务速度，实现了快速获取地图数据。 最后，针对铁路运输抑尘信息管理的特点，添加了抑尘信息管理模块，将WebGIS应用到抑尘信息管理工作中，并成功应用于北京铁路局，实现铁路局抑尘信息的可视化管理。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题背景与意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 课题意义

1．2 课题研究现状

1．2．1 铁路运输信息系统研究现状

1．2．2 WebGIS研究现状

1．3 本文的研究内容

1．4 论文的组织结构

第2章 系统总体框架设计

2．1 系统体系结构

2．1．1 WebGIS体系结构

2．1．2 铁路运输WebGIS抑尘信息系统体系结构

2．2 功能结构

2．2．1 数据管理

2．2．2 GIS基本功能

2．2．3 抑尘站信息管理

2．3 本章小结

第3章 系统数据组织和管理

3．1 空间数据库概述

3．1．1 空间数据特征

3．1．2 空间数据模型

3．1．3 空间数据结构

3．2 基础地图数据组织和管理

3．2．1 XML文档映射模型

3．2．2 基础地图XML文档结构设计

3．3 动态数据组织和管理

3．3．1 PostgreSQL／PostGIS介绍

3．3．2 空间数据库建设

3．3．3 基于Geoserver的空间数据库发布技术

3．4 本章小结

第4章 地图绘制反走样技术研究

4．1 地图绘制技术原理

4．1．1 DDA算法分析

4．1．2 中点画线法算法分析

4．1．3 Bresenham算法分析

4．2 地图反走样技术原理

4．2．1 反走样理论

4．2．2 常见反走样算法

4．3 改进的地图绘制反走样算法

4．3．1 基于亚像素精度的区域采样方法

4．3．2 基于亚像素精度的任意宽度图形反走样算法

4．3．3 在地图可视化中的应用

4．4 本章小结

第5章 基于WMS地图缓存技术研究

5．1 WMS服务原理

5．1．1 OGC服务

5．1．2 WMS服务

5．2 地图缓存技术原理

5．2．1 瓦片地图金字塔模型

5．2．2 瓦片索引技术

5．2．3 置换策略

5．3 本章小结

第6章 铁路运输WebGIS抑尘信息系统的实现

6．1 平台开发技术路线和总体界面设计

6．1．1 技术路线

6．1．2 总体界面

6．1．3 地图数据组织和绘制模块

6．1．4 PostgreSQL／PostGIS编辑动态数据

6．1．5 静态数据组织和渲染

6．2 地图基本功能模块

6．2．1 地图缓存处理

6．2．2 地图显示

6．2．3 交互操作

6．3 抑尘信息管理模块

6．3．1 喷洒信息管理

6．3．2 库存管理

6．4 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 论文主要成果

7．2 未来的工作

参考文献

个人简历及在学期间发表的论文与研究成果

致谢