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基于Google Earth的铁路三维空间选线系统研究

作　者: 刘江涛
导　师: 蒲浩
学　校: 中南大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 数字地球 Google Earth 铁路选线交互设计方案展示
分类号: U212.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 353次
引　用: 9次
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内容摘要

铁路选线设计是铁路建设项目的前期和基础工作,选线设计成果的好坏直接影响到铁路的建设成本、运营成本、服务能力和服务质量等方面。然而在铁路前期规划阶段,往往受现场资料缺乏的困扰,地形图成图时间早,时效性差,新增房屋、工厂、路网、机场、车站等地物缺失,地理环境资料匮乏,使选线的效率和质量难以提高。以Google Earth为代表的数字地球软件的出现,为上述问题的解决提供了较好的途径。因此,本文提出基于数字地球进行铁路三维选线的思想,并对Google Earth在铁路选线设计中的应用进行深入的研究,主要研究内容及研究成果如下：(1)应用软件工程的方法分析并设计了基于Google Earth的铁路三维空间选线系统的总体目标、总体结构、功能模块和工作流程,简要介绍了相关开发技术。(2)实现了从Google Earth快速获取区域地形坐标数据和影像,并对其分别进行坐标系转换和拼接处理,使之作为数字地面模型、地形图制作、平纵横设计和三维仿真的数据源,数据精度满足规划阶段的需求,并可为精细设计提供重要参考。(3)深入研究了Google Earth平台中线路的关键计算、图形显示和图形交互等原理和算法,实现了在Google Earth上进行平面交互式定线、纵断面变坡点设置和车站桥隧设置,大幅提高了线路规划设计的效率和质量。(4)研究并实现了在Google Earth平台上综合展示线路设计方案,可展示单个方案的线路、桥梁、隧道、车站、地质等各专业信息且能同时对比显示多个方案,为项目的评价和评审提供了形象的平台。(5)结合国家自然科学基金科研课题和中铁二院项目,在导师的指导和其他同志的协助下,以本文所述思想和方法为基础,采用C#、C++、Google Earth COM API、KML和ARX等开发工具或接口,开发了基于Google Earth的铁路三维空间选线系统(GERail),该系统已在成渝城际线、毕节至兴义铁路、安康至张家界铁路、玉溪至磨憨铁路、郑州至万州铁路、安哥拉铁路、沙特麦加轻轨等铁路的规划设计中广泛应用。通过大量实践证明了本论文所述理论和方法的正确性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 引言  8
  1.2 研究意义  8-9
  1.3 国内外研究现状  9-13
  1.4 主要研究内容  13
  1.5 论文结构  13-14
第二章系统总体架构设计  14-23
  2.1 系统设计的目标  14
  2.2 系统设计的原则  14-15
  2.3 系统总体结构和功能设计  15-17
  2.4 系统工作流程  17-18
  2.5 系统开发技术  18-23
第三章基于Google Earth的数字地形及影像的获取与处理  23-42
  3.1 概述  23
  3.2 基于Google Earth数字地形获取与处理  23-37
    3.2.1 基本原理  23-24
    3.2.2 基于Google Earth区域地形获取  24-25
    3.2.3 地形点数据的转换处理  25-37
  3.3 基于Google Earth区域影像获取与处理  37-42
    3.3.1 基本原理  37
    3.3.2 基于Google Earth区域影像获取  37-39
    3.3.3 影像图片导入到CAD中定位和拼合  39-42
第四章基于Google Earth的线路规划设计  42-60
  4.1 概述  42
  4.2 基于Google Earth的平面定线  42-56
    4.2.1 平面线位的关键计算方法  42-48
    4.2.2 线路的图形显示  48-50
    4.2.3 交互定线机制的建立与应用  50-54
    4.2.4 不同椭球系下线路方案的转换  54-56
  4.3 基于Google Earth的纵断面变坡点及车站桥隧设置  56-60
    4.3.1 纵横断面地面线的提取与显示  56-57
    4.3.2 基于Google Earth的纵断面变坡点设置  57-59
    4.3.3 基于Google Earth的车站、桥和隧道的设置  59-60
第五章基于Google Earth的线路方案展示  60-69
  5.1 概述  60
  5.2 铁路设计方案各专业信息综合展示  60-68
    5.2.1 各专业数据组织、结构、录入和图形显示  60-62
    5.2.2 数据的图形显示与存储  62-64
    5.2.3 栅格图形、矢量图形和三维模型的导入  64-67
    5.2.4 方案展示与信息查询  67-68
  5.3 多个铁路设计方案的对比显示  68-69
第六章系统集成与应用  69-75
  6.1 概述  69
  6.2 GERail与VizRail的集成  69-71
  6.3 GERail与OSG三维仿真系统的集成  71-72
  6.4 系统应用情况  72-75
结论  75-77
参考文献  77-82
致谢  82-83
攻读硕士期间发表的论文及科研情况  83

基于Google Earth的铁路三维空间选线系统研究

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