地理信息系统在铁路工务管理中的应用

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刘克会：北京铁路分局北京工务段，助理工程师，北京， 1 0 0 0 5 4床库等各库中一一进行数据修改。在以上的修改过程中，由于比较繁杂和缺乏一定的规律性，很容易漏改某库中的数据，而导致汇总库出现错误， 使汇总出的数据失真。如果配线图能在计算机上绘制而且道岔、股道等和数据库连接着，也就是说，点击选择一

产提供直接保障。除了日常工务管理 外，铁路工务部门还在对危害铁路运输的病害分析、对突发铁路事故的及时处理以及对防洪救灾的决策等方面担负着重要的职责。

对于非常复杂的铁路设施，除了

1 地理信息系统的概念和特点地理信息系统，简称 G I Sf Geographi cal I nf orm at i on

具有各自的属性信息以外，还具有与地理坐标 (二维、三维 )有关的空间信息。而传统的管理方式是建立台帐

条股道就能自动对应调出这条股道的信息，这样会很直接和迅速，只要修改股道的全部或各个属性数据，而与之关联的各个数据库中的数据将自 动由计算机进行修改处理，避免直接面对各个基础库，减少出错机会，提高工作效率。 又例如，某一个道口发生事故，

S ys t e m),是国际上近几年发展起来

进行数据管理和编制图集进行图形管理，它们在信息科技飞速发展的今天日益显露出诸多缺点，这些缺点主要

的一门新兴科学。地理信息系统将空间实体的空间位置、形状、大小及其对应的内部特征信息、关系信息等方

包括：数据和图形各自独立；图集显示的信息远不能满足实际工作的需要；台帐数据单一，缺少直观、详细、

面的数据集合于特定的数据库，通过设计出的专业软件对其进行管理、更新、查询、分析、输出，能给各行

业提供咨询及决策支撑，是集地理学、 几何学、计算机科学及各类应用对象为一体的综合性较高的技术。地理信息系统广泛应用于资源调查、环境评估、区域发展规划、公共设施管理、交通安全等领域。 地理信息系统在分析处理问题中 使用了空间数据与属性数据，并通过数据库管理系统将两者联系在一起，共同管理、分析和应用。可以进行有关空间数据的操作，如空间查询、检索、相邻分析等，还可通过利用空间

紧密关联的数据；管理大量的工程图纸和档案，工作十分繁重，而且在管理和使用上十分不方便；对以纸为载

为保证铁路的正常运输，必须对道口进行及时的修缮。此时，工务部门必

须查找该线路的综合图、平面图和道口设施表格等资料。查询道口属于哪个工区管辖、到达线路、修缮材料等信息，由于所需纸图和台帐比较多，

体的平面图、配线图、综合图以及表格形式的各种设备台帐编辑、更新、 分析、查询等相当不便；再加上各种图和表的诸多外在联系，使得数据统一

查找过程复杂而且缓慢，势必影响事故处理的速度。

处理烦琐，而且很容易出错。所以，

用这种传统管理方式进行铁路工务管理已经不能适应新形势的需要。 以某车站中的某一股道发生变化为例。由于各个基础数据库之间缺乏应有的联系，而与此股道有关的信息通常同时存在于多个数据库中，因此，修改数据时就要一个图一个表进

所以，建立一个应用于铁路工务 管理的信息系统，可以将纸图变成数字图，把数字图同铁路各个设备的数据库结合在一起，增强图形和数据的紧密联系，增强数据的直观性，方便 查询和修改，提高铁路工务管理部门的工作效率。

解析式模型进行复杂的空间分析。

2铁路工务管理的特点介绍铁路工务部门是维护和管理铁路 线路的主要单位，为铁路运输安全生

行查找修改。先在配线图中进行修改，再在其对应的车站库、道岔库、股道库、站段岔特

轨枕库、站段岔特道

3铁路工务管理信息系统的形成随着计算机技术、数据库技术、

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5/ 2 0 0 3 C HI NE SE RA I L WA Y S I

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地理信息系统在铁路工务管理中的应用刘克会

网络技术和地理信息系统 ( GI S)等现代信息技术之间的相互渗透，逐渐

MI RAGE除在图形编绘、地图出版等

的分布式操作系统的支持，如S QL操作复制的并行性。四是面向网络，在与J AVA VM和 CORBA ORB集

方面较优外，在数据分析、系统稳定性、安全性等方面较差。虽然工务管理对图形管理的要求比较高，不仅要出规则的图纸，而且将来对线路或设施设备进行改、扩建时，必须在数字图上进行修改，但 Ma pi n f o完全可以满足图形管理的要求，同时考虑到系统开发的方便性和美观性，因此 Ma p I n f o是比较好的选择。

形成了以地理信息系统为核心的集成化技术系统。随着“数字地球”概念的提出，铁路部门也需适应时代的潮

成后，将成为 NC A的核心部件，推动瘦型客户机及 W E B应用软件的发展。五是对多平台的支持和开放性。比较好的平台选择应是 Or a c l e 8,但

流建立自己的“数字铁路”,即铁路应该建立自己的地理信息系统，将铁路管理信息与地理空间位置联系在一

考虑到铁路部门的数据共享，依然采用铁路部门流行的I BM D B 2数据库。 保留原有 I B M DB 2数据库所提供的

起。所有铁路工务信息管理都通过计算机完成，甩掉原来“纸图+表格”的手工管理模式，减轻劳动强度，节省大量人力、物力和财力，适应现代企业信息管理，以方便快捷的管理模式增加企业的竞争力。

( 4 )数据库的选择。 GI S开发的重中之重是数据库的建立，数据库是否完善合理，关系到整个系统能否稳定顺利地运行。 I BM DB2通用数据库是功能强

表结构，增加新的需要字段，同时增加所需的各种数据库表。

为避免重复录入及错误录入，采用辅助程序把客户提供的原有电子表格直接转换到数

要建立铁路工务管理信息系统，需要考虑解决以下问题： ( 1 )微机设备的配置。系统硬件： CPU应在 PI I以上，内存 6 4 M以上， 显存 1 6 M以上，大于 2 0 G的硬盘，

据库中。数据库的建立为系统各模块具体设计提供数据基础。 ( 5 )结合工务管理的需要，设计系统程序的功能模块，主要包括以下6个方面。一是图形管理。图形管理

大的关系型数据库，它允许本地及远程客户和应用程序通过结构化查询语言( S Q L),开发数据库连接 ( OD BC)或C L I ( CAL L L E VE L I NTERFACE)

能够满足多个软件的运行和图形显示的需要。外部设备：喷墨绘图仪、打印机、扫描仪等。系统软件：W I N D O W S N T 4 .0 SE R V E R

创建、更新、控制和管理关系数据库；同时支持 W EB访问，也支持 J AVA, 支持多媒体处理，包括图像、音频、视频和文本。Mi c r o s o f t S QL S e r v e r 7. 0是一

包括平面图、纵断面图、配线图等的生成、编辑、修改、管理等。二是数 据管理。数据管理包括数据的编辑、 自动转换、手工输入等，以及数据与图形的自动、手动链接等。三是图表输出。图表输出包括图形的打印和表格的打印。四是属性查询。属性查询

(+S P3 )/WI NDOW S 2 0 0 0 S E RVER(+S P2 )/ MI CROS OF T OFFI CE 2 0 0 0

种高效的多用户关系型数据库管理系统，它支持Wi n d o ws NT和 W i n d o ws 9 5/ 9 8。把 Wi n d o ws NT操作系统具有的一些特性与客户机 (服务器数据库管理 )紧密结合在一起的最大特点

等。

( 2 )建立局域网络。建立局域网， 需要 2台服务器，1台作为主服务器， 1台作为备份域服务器。网络设备包括集线器、交换器和网卡。该系统能在局域网上运行，所有图

形数据及表格数据存放在服务器中，以便于数据的统一、汇总、综合处理和集中管理。( 3) GI S平台的选择。国内外 GI S

包括各设备的信息查询。五是分析功能。分析功能对现有的图形数据和属性数据归纳分析的功能，为日常工务管理、病害分析、事故处理以及

是安全性高和相对易于管理。Or a c l e 8几乎包括了所有的数

防洪救灾起到辅助决策的作用。六是统计功能。统计功能是基于地图数据的统计以及基于数据库的年度汇总， 提供用户日常工作中常用的统计功 能，例如铁路区间内的桥涵数量、车 站内道岔等的统计。 系统能在局域网上运行，所有图

据库技术，引入了面向对象的数据库系统，是对象和关系模型的结合 (对象关系型数据库 )。它的主要特点包括以下 5个方面。一是对象和关系模

平台有很多种，选择 G I S平台要依据各自的突出特点和系统设计的侧重面。 Ma p I n f o在数据分析方面功能较强，而在图形编辑、修改等功能方面较薄弱。Mi c r o S t a t i o n下的 Ge o g r a p h i c GI S平

型，在完全支持传统关系模型的基础上，为对象机制提供了有限的支持，可管理有 C++、Sma l l t a l k等生成的

形数据及表格数据存放在服务器中，客户端的微机能同时起动本系统，总体设计框架见图 1。

多媒体数据类型。二是数据库服务器系统的动态可伸缩性，引入了连接存储池和多路复用机制，提供了对大型对象的支持。三是系统的可管理性和

台，因 Mi c r 0 S t a t i 0 n的自身功能很强，在图形编辑、三维处理等方面功能尤为突出，但它在数据分析方面功能较弱，同时系统的开发难度大，系统界面单一。国内的方正智绘

数据安全功能，提供了自动备份和恢 复功能，改进了对大规模和更加细化

4 铁路工务管理信息系统的预期效果铁路工务管理信息系统建成后的

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豳回

中置铁路

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地理信息系统在铁路工务管理中的应用刘克会

系统将数据保存在计

(上接第 1 9页)系统引进，促进了我国

算机中，维护更新相当方便，可以实时进

铁路的设计、施工、维修和运营等方面技术水平的全面提高和管理理念的更新，对促进我国铁路的技术进步和现代化管理具有重要意义。5 . 6明确引进目标，有效利用外国政府贷款

行现场设备信息的收集并更新数据。这样，数据更新速度在比以往大大提高的同时，也确保了数据的客观性和时效性。 ( 5)提高经济效益和社会效益。本系图1 铁路工务管理信息系统总体设计框架

技术引进是非常复杂的，系统引进尤为如此。在确定引进目标之前，一

定要做好调查研究工作，力争对

潜在供货商的资质、产品性能、产品质量、价格水平以及售后服务状况有较为全面了解，再针对多数供货商所在国家能否提供贷款以及贷款条件，经综合比较来确定引进内容和使用何种贷款。 哈大铁路电气化改造工程的系统引进涉及范围广、内容多、技术新、要求双方的责任界面清晰，因此在引进前做好充分的技术准备是非常重要的。在系统引进招标前共进行了 4次技术交流和 1次出国考察。 通过技术交流和考察，前期工作不断得到深化、引进范围和采用的技术标准逐步得到明确。由于技术准备充分，在采购之前即已经做到心中有数，为系统引进的决策和采购实施打下了坚实基础。

统以方便灵活的数字图和电子表格替代了

优越性将具体体现在以下 5个方面。( 1)数据和图形的关联更加密

原来的“纸图+表格”,不但符合信息时代的要求，而且节省了纸张和材料，符合环保的要求。 通过 GI S平台选择、数据库选择、

切。设备的属性数据和图上的图示符号相互关联，可以通过数据库中的记录实现图上的定位，也可以通

过点击设备符号而调出其对应的数据库中的属性数据。如在数据库中

系统程序编制、功能模块集成等，对系统进行多次的优化和修改，将形成一套性能可靠、功能全面、操作简便的铁路 工务管理信息系统，它具有“方便管理、提高工效、反应迅速、功能强大、实时

查询6 0 k g/ m l 2号道岔的数量及位置，通过自动定位，所要查询的道岔可自动在车站配线图中被标志出来。( 2 )非常方便、快捷的查询。检

更新”的优点，能更好地为铁路工务管理服务。

索速度较以往大大提高。以某铁路提速线路进行线路技术改造为例，以前通过手工翻阅台帐、图集进行数据的

参考文献1 黄杏元，汤勤 .地理信息系统概论 .北京：高等教育出版社， 1 9 9 o

查询统计工作大约需要几天时间，而使用本系统，最复杂的查询也不会超过几秒钟，大大提高了工作效率，减

利用德国政府贷款利率低，还本 付息期长，贷款条件好，手续比较简便，可成为今后重要的融资渠道。 5 . 7抓好项目的前期工作使内外资协调配合

2 朱光，季晓燕，戎兵 .地理信息系统基本原理及应用 .北京：测绘出版社，1 9 9 73 Su s& n M . Vi s s e r.

少了劳动强度。 ( 3 )数据编辑修改非常方便。建立起各个数据库之间的密切关联，当

D B2通用数据库自学

教程 .北京：清华大学出版社， 1 9 9 9

修改一个数据库中的内容时，其他相关的数据库进行实时的更新修改，做到了“牵一发而动全军”,真正实现各个相关数据库之间的无缝连接。

4 门葆红，牛德力，西勤 .通用图库管理系统的设计与实现 .军事测绘，2 0 0 0 ( 3)

系统引进要充分考虑外资立项、

招标采购、设备及材料制造以及交货运输等所需要的时间，并与施工周期

5 J O E S A L E MI著 .客户/服务器数据库指南 .秦箕英译 .北京：电子工业出版社，1 99 5

安排紧密结合，使其相互协调和衔接，以确定合理的建设工期。

( 4 )数据汇总和更新速度加快。 由于受传统

管理方式的限制，工务段做 1次修订图集和数据汇总要由 2 个以上专业的技术人员 (线路和桥

责任编辑周洲收稿日期 2 0 0 2—1 1一j 2

责任编辑

杨

倩

收稿日期 2 0 0 3 -0 3 - 0 6

梁 )经过繁杂而艰苦的工作并用较长的时间来完成，且稍有不慎，还会影响到上级单位的汇总工作。而本

中雷铁路

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