基于瓦片的铁路沿线地形虚拟改造技术及Web服务研究

摘要

在“交通强国，铁路先行”的目标引领下，我国高速铁路正在飞速建设。随着计算机信息技术的发展与GIS技术的日益成熟，面向铁路行业勘察设计、建设施工和安全运营的全生命周期三维GIS技术成为现代化铁路发展的趋势。　　数字地形是构建铁路GIS三维虚拟场景的基础，为逼真地展示路基、边坡等要素，需对原始地形进行虚拟改造，构成具有铁路路基特征的数字地形模型。在WebGIS环境景中，为构建基于互联网快速传输的铁路沿线地形，并支持以铁路线路及路基等特征参数进行交互式设计及快速生成功能，本文展开研究。　　本文探讨应用于铁路沿线三维虚拟场景构建所需的数字地形建模技术与大场景的地(形)图的瓦片金字塔模型构建方法，分析铁路地形关键属性及其构建方法，研究QuantizedMesh下地形瓦片数据及其用于表达铁路地形的适宜性。设计算法实现基于瓦片地形图的铁路特征地形虚拟改造，并进行保留铁路特征的地形简化。设计并实现基于WebGIS的铁路地形可发布、可交互修改的地形数据Web服务架构。　　最后通过高铁仿真系统验证了基于瓦片的铁路特征地形改造算法的有效性与Web服务的可靠性。　　本文研究成果可应用于铁路的三维模拟和场景构建，为线路管理单位提供可视化平台，减少铁路勘察设计阶段的野外工作量和工作时间，提高铁路设计工作的效率，对铁路信息化、智能化建设起到促进作用。也可为公路设计和其他涉及线性地形改造的交通信息化工程提供参考。

目录

声明

第1章绪论

1.1 选题背景及意义

1.1.1 选题背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 铁路场景可视化

1.2.2 铁路地形建模技术

1.2.3 Web技术的发展

1.2.4 现状总结

1.3 研究内容

1.4 论文章节安排

第2章铁路沿线地形模型构建方法

2.1 数字高程模型

2.2.1 铁路线路概述

2.2.2 铁路设施及人工建筑

2.3 铁路特征地形构建

2.3.1 铁路特征在DEM上的表达

2.3.2 基于TIN的铁路沿地形建模方法

2.4 地形瓦片金字塔模型

2.4.1 QuantizedMesh文件组织

2.4.2 瓦片数据结构

2.4.3 表达铁路地形的适宜性分析

2.5 小结

第3章铁路地形虚拟改造算法

3.1 线路设计数据处理

3.1.1 线路属性定义

3.1.2 线路数据综合

3.1.3 长线路分段

3.2 沿线地形虚拟改造

3.2.1 路堤与路堑

3.2.2 明洞

3.2.3 洞口

3.2.4 桥梁与涵洞

3.3 层级简化与缩放

3.3.1 铁路特征地形的两种简化思路

3.3.2 特征线简化及低层瓦片改造

3.3.3 改造层级边界

3.4 本章小结

第4章地形改造服务构建

4.1 整体设计

4.1.1 架构设计

4.1.2 功能设计

4.1.3 技术方案

4.2 关键技术

4.2.1 数据交换与集成

4.2.1 多线程作业

4.2.3 跨瓦片改造

4.2.4 缺省模式

4.3 小结

第5章 系统开发

5.1 系统概述

5.1.1 项目背景

5.1.2 需求分析

5.1.3 结构与功能设计

5.2 功能实现

5.2.1 在线地图操作

5.2.2 线路交互设计

5.2.3 查询量测功能

5.3 地形改造效果

5.4 铁路可视化

5.5 小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果