仲瑩螢

（西南交通大學 交通運輸學院，四川 成都 610031）

目前我國客運專線正處于大規(guī)模建設時期，其規(guī)劃、設計和建設采用了先進的電子化設計方式，在技術標準和檔案電子化存儲等方面與以往鐵路建設項目相比有顯著提高。隨著客運專線建設項目的陸續(xù)竣工和開通運營，將有大量建設過程中的電子格式數據移交到運營管理部門，包括初步設計圖、施工圖、變更設計圖、竣工圖和工程質量驗收數據等，這些數據將成為客運專線運營管理的重要基礎數據。加強這些電子格式基礎數據的系統化管理，將為客運專線的運營管理工作提供準確、快速、高效、良好的技術支持和服務，已成為客運專線竣工驗收后運營管理部門面臨的一項重要工作。根據客運專線基礎數據的特點，通過運用包括作為 RGIS 數據目錄、描述RGIS 數據集內容、數據質量和歷史信息，以及提升 RGIS 數據的可讀性，在探討 RGIS 元數據具體構成內容的基礎上，重點研究客運專線基礎數據管理信息系統的開發(fā)和基礎數據的整合問題。

1 客運專線基礎數據內容

在客運專線基礎數據中，一部分以圖形方式存在(如設計圖紙)，數據多為CAD格式；一部分以電子表格形式存在(如檢驗批數據)，數據多為 Word 或 Excel 格式，這些數據具有鮮明的空間特征。因此，基于地理信息系統技術和數據倉庫技術構建客運專線基礎數據管理信息系統，對上述數據進行分類、編碼、構建元數據庫，開發(fā)客運專線地理信息發(fā)布與查詢系統，實現基礎數據的有機整合，為客運專線的運營管理提供優(yōu)質服務。

1.1 客運專線基礎數據構成

（1）基礎地理信息數據：1∶400萬、1∶25萬、1∶10000、1∶2000等不同比例尺的基礎地圖、航拍和遙感影像數據等。

（2）設備基礎數據：工務、信號、牽引供電、動車等專業(yè)設備的基本屬性數據。

（3）設計圖數據：運輸組織、地質、線路、軌道、路基、橋涵、隧道、站場、電氣化、機務、車輛、動車組運用維修設備、給水、排水、通信、信號、綜合調度及信息化、防災安全監(jiān)控、電力、綜合維修、房屋建筑、環(huán)境保護與水土保持等24個專業(yè)的初步設計圖、施工圖、變更設計圖和竣工圖等。

（4）施工過程中產生的數據：合同、技術交底、試驗報告、檢驗批、日常檢查等數據。

（5）照片錄像數據：主要包括車站和設備照片、線路錄像等。

1.2 客運專線基礎數據分類

（1）基礎空間信息：矢量數據信息和正射影像數據。

（2）施工數據：投資數據、進度數據、質量數據和安全數據。

（3）設計圖數據：初步設計數據、施工圖設計數據、變更設計數據和竣工圖數據。

（4）照片錄像數據：設備照片數據和設備錄像數據。

（5）設備基礎數據：固定設備基礎數據和移動設備基礎數據。

數據分類可以進行擴展，最后細分到數據集，形成客運專線的空間數據樹。數據編碼可以根據數據分類樹進行設計，對每個類別都按樹型結構給出編碼。

2 系統數據庫設計

2.1 空間數據庫設計

空間數據是地理信息系統(GIS)的基石，在一定坐標下，以特定拓撲結構描述物理位置、相關位置和邏輯關系[1]。系統使用衛(wèi)星定位系統(GPS)技術采集基點坐標位置，作為電子地圖轉換基點，將專用數據按一定的拓撲關系輸入計算機中形成矢量化地圖。這種按設備位置的 GIS 平臺更符合臺區(qū)管理信息系統的要求?？臻g數據采用分層輸入和存儲，每層存放不同空間實體。屬性數據描述空間數據特征，不同圖層的空間實體對應不同屬性數據，屬性數據和具體空間對象相關聯。

（1）基礎空間數據庫設計?；A空間數據主要用于系統導航，由不同比例尺的管界圖組成。管界圖一般包括基礎地理信息圖層和鐵路圖層?；A地理信息圖層主要包括行政區(qū)劃、水系、公路交通、土地覆蓋、高程等矢量圖層，以及航拍和遙感影像等柵格圖層作為背景圖；鐵路圖層主要包括線路、車站、橋梁、隧道、涵渠、立交設施、區(qū)間信號設備、牽引變電所/分區(qū)所/開閉所、管界等圖層信息。

（2）設計圖數據存儲設計。設計圖數據可按專業(yè)類別進行管理，按樹型目錄存放，以便于數據維護。數據文件可按“設計類別漢語拼音縮寫＋專業(yè)類別編號＋線路編號＋里程＋順序號”的規(guī)則進行命名。例如，某個橋梁的施工圖：SG_04_DK333＋455_001。

（3）設備照片數據存儲設計。設備照片主要包括車站、道岔、橋梁、隧道、涵渠等設備的照片，可按設備類別進行管理，按樹型目錄存放，以便于數據維護。數據文件可按“設備類別漢語拼音縮寫＋線路編號＋里程(或設備編號)＋順序號”的規(guī)則進行命名。例如，某個涵渠的照片文件：HQ_3401_DK333＋123_002。

（4）線路錄像數據存儲設計。線路錄像數據庫主要包含錄像文件和索引數據庫兩部分內容。其中，錄像文件數據格式通常選用流媒體WMV格式，采用 Windows Media 編解碼器；索引數據庫主要由錄像文件索引和錄像里程索引構成。其中，錄像文件索引主要保存錄像文件的文件名、線名、線編號、行別、起點里程、終點里程、起點車站、終點車站和采集日期等基本信息；錄像里程索引主要包含文件名、線名、線編號、行別、里程和幀位等信息，以保證錄像可以按里程進行定位播放。

2.2 屬性數據庫設計

客運專線屬性數據涉及工務、信號、牽引供電、車務、車輛等專業(yè)，數據量較大，具有多源性和異構性的特點，可采用數據倉庫技術進行管理[2]。數據倉庫作為一種面向主題的、集成的、隨時間不斷變化的(不同時間的)、穩(wěn)定的數據集合，能夠針對客運專線基礎數據的特點，有效地管理海量數據，實現數據的集成并面向主題對數據進行組織和管理。

利用數據倉庫技術構建客運專線屬性數據庫，可以為系統提供單一的、集中的、豐富的數據源，改善系統響應時間，增強數據的完整性和安全性。同時，數據倉庫為客運專線基礎數據管理信息系統提供數據抽取、數據凈化、數據查詢、數據組織、數據分析等方面的服務，提高數據查詢、分析的效率。在數據倉庫中，數據類型豐富、容量大、保存時間長，可為客運專線的運營管理提供充足的決策支持信息。

2.3 元數據庫設計

基礎數據的檢索查詢需要構建元數據庫。元數據是客運專線 GIS 的重要組成部分，是系統實現信息共享與數據互操作的基礎。在地理空間信息中元數據用于描述地理數據集的內容、質量、表示方式、空間參考、管理方式和數據集的其他特征，是實現地理空間信息共享的核心標準之一。

客運專線的空間元數據主要包括數據目錄信息、數據集內容信息、數據質量信息、數據歷史記錄信息和數據可讀性信息5個部分。重點是數據目錄信息，主要反映數據集的名稱、范圍(特別是里程范圍)、分辨率、比例尺、坐標系、存儲地址、存儲格式、專題分類等重要信息，以方便數據的分類檢索和關鍵字檢索。

3 系統結構設計

3.1 系統結構組成

系統采用B/S結構，服務器的程序設計可分為數據目錄服務和基礎數據服務兩個層次。

數據目錄服務主要包括導航圖服務、數據目錄檢索服務和關鍵字檢索服務。基礎數據服務主要根據涉及的數據類型，分別建立不同的基礎數據服務，主要包括地圖數據服務、設計圖文件數據服務、照片文件數據服務、流媒體數據服務和數據表格服務。其中，地圖數據服務采用 Web 地圖服務(WMS)，主要實現“瘦客戶端”方式的地圖服務，即針對用戶請求，以圖片方式返回地圖操作結果，在瀏覽器中進行瀏覽，建立WEB_GIS應用；流媒體數據服務主要實現線路錄像等視頻信息的訪問服務功能，可選用Windows Media Services。系統的層次結構如圖1所示。

3.2 系統開發(fā)的關鍵技術

采用可視化開發(fā)工具Visual Studio.Net作為開發(fā)平臺和 Oracle11g 數據庫系統。在開發(fā)過程中利用ActiveX 控件 MapX 的先進組件 COM(Component Object Model)技術，將復雜任務分解，對專業(yè)內容封裝，有效地提高了應用系統的開發(fā)效率，實現了各功能單元之間的高效無縫集成，使以往同類管理軟件封閉、復雜、難以維護的狀況得到改變。

程序設計使用面向對象技術，統一管理空間數據和屬性數據，將現實世界的實體抽象為對象，為描述復雜的空間信息提供了一個直觀、結構清晰、組織有序的方法。

圖1 客運專線基礎數據管理信息系統層次結構示意圖

數據庫的客戶端訪問使用ADO(Microsoft ActiveXData Objects)，作為應用程序層接口比ODBC、DAO更加簡單靈活，使用網絡流量少，前端和數據源之間層數少，大大提高了系統實際訪問效果。

4 系統主要功能和特點

4.1 系統主要功能

系統主要實現基于GIS的客運專線基礎信息的檢索與查詢服務，為客運專線的運營管理提供決策支持基礎。

（1）導航檢索功能：管界圖查詢功能、基于元數據的數據分類檢索和關鍵字檢索功能。

（2）數據查詢功能：專題圖瀏覽功能、設計圖瀏覽功能、設備照片瀏覽功能、線路錄像點播功能和屬性數據綜合查詢功能。

4.2 系統主要特點

（1）系統采用 GIS 界面和C/S方式，客戶端和服務器端數據分布合理，滿足數據編輯、錄入和各種分析的需要。

（2）數據庫設計合理，采用高效靈活的數據檢索方式，線路圖維護方便，模塊化設計并建立完善的代碼體系結構，通過改變代碼完成業(yè)務變化。

（3）具有界面美觀、設置靈活、容錯性好、工作量小的特點。

（4）導航檢索功能方便實用，人機交互界面友好，功能完善，運行穩(wěn)定。

4.3 系統實現的意義

（1）建立統一的管界電子地圖。針對工務、信號、牽引供電等不同專業(yè)按照統一坐標系，建立不同專業(yè)圖層，形成一幅完整的管界圖，對于不同專業(yè)和部門在運用、管理、維護客運專線設備方面提供了一個有機的平臺。

（2）建立統一的站場平面圖。由于車站設備分屬車、機、工、電、輛各個業(yè)務部門管理，根據各部門對車站設備的關心程度對車站設備進行分類，對車、機、工、電、輛各個業(yè)務部門的設備分別用不同的圖層表示，形成統一的站場平面圖空間數據標準，方便管理和維護部門人員的查詢，充分達到數據共享，節(jié)省查詢時間，提高工作效率，為客運專線的發(fā)展提供技術支持和保障。

（3）建立統一的線路設備綜合圖。統一的線路設備綜合圖是以里程為坐標軸的一維線路設備空間布局圖，整合了線路不同公里段上的坡度、曲線、鋼軌、軌枕、路基、道床、橋梁、隧道、涵渠、道口、立交設施、車站、工區(qū)、管界、大修、中修等工務信息，信號機、線纜、線桿等通信信號設備，以及接觸網牽引供電設備的空間布局信息和有關概要信息，對客運專線的綜合維修提供有力的資料保障。

（4）以設備為中心、以里程為紐帶進行數據整合。設備編號和里程坐標是客運專線基礎數據元數據中的重要屬性，以其作為關鍵字進行檢索，將基礎地圖、專題圖、設計圖、照片、錄像和設備屬性數據連接起來，可以實現綜合圖與線路錄像的聯動查詢，使各方面信息綜合化，為故障查詢、事故處理、綜合維修提供快速、準確、全面的信息支持，提高工作效率和增強運營維護的安全性。

5 結束語

在討論構建客運專線基礎數據管理信息系統相關問題的基礎上，對客運專線基礎數據的內容體系、數據庫設計與存儲管理、元數據庫設計、系統結構設計、系統功能和數據整合方法等，提出利用GIS 和數據倉庫技術構建基礎數據管理系統的研究思路?？瓦\專線基礎數據管理信息系統能夠實現客運專線基礎數據的整合、管理和導航檢索，為客運專線的運營管理提供數據共享服務。

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[1]吳信才. 地理信息系統設計與實現[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2002.

[2]W.H.Inmon. Building the Data Warehouse(Third Edition)[M]. John Wiley & Sons，2002.