铁路地理信息系统总体设计方案

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1、 1铁路地理信息系统总体设计方案铁路地理信息系统总体设计方案 一、概述一、概述 铁路部门是国家的重要基础部门， 它的信息化建设与管理对国民经济发展和国家安全有着极其重要的意义。随着 GIS 在各行各业应用的不断深入，铁路部门也开始考虑如何利用GIS 技术来提高自己的管理和服务水平。铁路是一个全国性的网络，涉及到各种铁路设备的空间信息，包括车站、铁路、桥梁、隧道、机车、车辆、通信、信号、供电、供水等，基于GIS 技术，把铁路系统各种数据和信息组织起来，建立一个能够满足铁路抢险救灾、规划设计、设备维护、营运管理、实时监控、决策分析应用的综合型地理信息系统，将极大地提高现有业务系统的科学决策水平和信

2、息利用效率。 二、需求分析二、需求分析 1、铁路设备管理维护的需求 1、铁路设备管理维护的需求 设备的管理和维护是铁路部门日常主要工作之一。铁路各种设备数据量大、专业广，分布零散，要管理维护好设备，就必须掌握各种设备的运转状况、基础履历和分布情况。这就需要一个能对铁路各种设备信息进行采集、存储、分析、管理、统计的铁路地理信息系统，把铁路运、机、工、电、辆、房等各种设备信息资料直观、快速、简便地提供给管理者和技术人员使用。同时也要求该系统能提供较为简捷的图上设备维护方式。 2、铁路行车组织的需求 2、铁路行车组织的需求 经过近几年铁路信息化建设，铁路行车组织自动化逐渐形成，TMIS（运输管理信息

3、系统） 、DMIS（调度管理信息系统）等大型信息管理系统也相继建成。铁路地理信息系统应能和 TMIS、DMIS 等系统结合，把它们的数据反映到地图上去使行车组织更加直观、便捷。同时也应能对新运行图和一些紧急情况下的调度命令进行图形模拟， 增加它们的安全性和可行性。 3、铁路辅助决策的需求 3、铁路辅助决策的需求 为了合理调配现有运力和设备的使用，系统应能够采集、存储、分析现有设备的使用情况和各种技术经济指标，如车站的运量、货源等，某条线路的货运量、客运量分析等，同时，系统也应提供现有铁路、车站附近的人文、经济、资源信息，形成各种专题图，为运量、人力、财力、物力的安排提供数据依据。同时要求铁路地

4、理信息系统能对可能修建铁路的地区进行缓冲区分析，提供沿线辐射范围内的地方人文、经济、资源、地理指标的统计分析，为领导决策提供辅助支持。另外，系统也应利用其空间分析能力，对事故进行仿真模拟，为事故预防办法的制定和事故总结分析提供辅助支持。 4、铁路市场营销的需求 4、铁路市场营销的需求 铁路地理信息系统除了向铁路部门内部各级领导和各业务部门提供信息服务外、 还应面2向市场、面向社会，向货主和旅客提供信息服务。系统能在地图上向货主显示所运货物列车的动态信息，包括始发地、终到地、当前位置、所运货物等信息，让货主了解自己货物的运输情况；让旅客了解铁路客运情况查询票务信息，合理安排自己的行程。从而增强铁

5、路运输业务的透明度，提高货主、旅客对铁路服务的信心。 5、铁路抢险救灾的需求 5、铁路抢险救灾的需求 为了在灾害事故发生后，能在最短的时间内作出抢险方案，恢复行车，把损失减少到最低， 要求领导和技术人员能尽快得到事故发生地段的详尽信息 包括线路两旁地形地貌情况、事发地段线路设备情况、事发地段线路图像资料、救援设备分布情况等。目前，这些资料都是分别存储在各级档案馆内，紧急情况一旦发生，查找起来异常困难，常因资料不全而贻误抢险战机。因此，铁路部门在抢险救灾时，需要一个能直观、快速、简便地提供抢险有关信息的铁路地理信息系统， 并使一些相关联的信息一体化显示， 让领导和技术人员在远离现场的情况下，就能

6、对事发地段的情况了如指掌，为远程指挥提供强大的数据支持。 6、各种专业制图的需求 6、各种专业制图的需求 铁路系统各部门在日常工作中，常常要用到各种专业图集，以供快速查询使用。铁路地理信息系统应该能够根据用户需求， 通过图层管理， 将系统内部的矢量化图件整理成专业图集，然后打印输出。 三、系统建设原则与目标三、系统建设原则与目标 （一）系统目标 （一）系统目标 系统建设的总体目标为：利用 GIS 技术，科学地存储和管理铁路各业务部门的图形、文字、数据和音像资料，建立基于空间信息服务的铁路信息共享平台，实现铁路各部门、各系统之间的信息资源共享、互连互通；为铁路基础设施的管理和维护提供技术保障；为

7、铁路运输各部门提供直观而丰富的信息内容以及综合利用和决策分析支持手段； 促进铁路各类信息资源的共享和综合利用，使铁路运营管理水平和经济效益得到极大提高。 （二）设计原则 1、技术先进性原则 （二）设计原则 1、技术先进性原则 铁路地理信息系统必须具有很强的先进性，包括系统设计、运行平台、开发工具、拓扑结构、数据库选型、硬件设备选型等，要符合空间数据管理技术主流技术发展方向，要采用组件化、全关系型的 GIS 软件技术，支持海量数据管理。特别是采用 WebGIS 技术，这样整个系统将具有统一的应用平台，保证系统的先进性。 2、现实可行性原则 2、现实可行性原则 目前许多政府部门先后建立了众多的 G

8、IS 信息系统工程，但是这些系统在应用中总是遇到这样那样的问题，很难发挥全部的功能。问题的症结就在于：多数的系统在开发设计时没有很好的了解用户的需求， 片面的追求系统的技术性和忽略了系统的现实可行性。 一个优3秀的系统能够真正运转起来的一个重要因素是系统能够贴近用户的需求， 能够满足实际应用的要求。因此在本系统的建设中，将充分考虑用户需求，找到应用中的关键点，考虑到系统在实行中的各种因素， 现实的分析用户的使用习惯等， 使开发出来的系统是现实的、 可用的。 3、实用性原则 3、实用性原则 尽量采用成熟实用的技术， 满足当前铁路地理信息系统的实际业务需求， 在实用的基础上采用先进的信息技术， 使

9、整个系统在一段时期内保持技术的先进， 并具有良好的发展潜力，以适应未来的发展和技术升级的需要。 避免过多华而不实的设计和低层次的重复性开发。 并且使得整个系统的设计建造工期缩短，适于安装使用，能够充分利用现有设备，降低整个系统的造价。 4、标准化原则4、标准化原则 为了保证各个单位、部门的建设可以互联、互通，需要各个单位建设中要遵循一定的标准。本系统建设要按照国家和部的相关标准和规定来进行建设，以保证建设投资，避免投资浪费和重复投资。同时，系统本身各个子系统也要进行标准化，按照国际、国家的规范进行开发。 5、安全可靠性原则5、安全可靠性原则 为保证铁路地理信息系统的业务应用， 整个网络和软件系

10、统必须具有高度可靠性。 在选择高可靠的硬件平台的基础上， 采用相关的软件技术提供较强的管理机制、 控制手段和事故监控和网络安全保密等技术措施提高网络系统的安全可靠性。 系统的安全性包含 3 个方面的内容： 一是系统自身的坚固性， 即系统应具备对不同类型和规模的数据和使用对象都不能崩溃的特质，以及灵活而强有力的恢复机制；二是系统应具备完善的权限控制机制，以保障系统不被有意或无意地破坏； 三是系统应具备在并发响应和交互操作的环境下保障数据安全和一致性。 6、开放性原则6、开放性原则 具备与多种协议计算机通信网络互连互通的特性， 确保现有铁路信息系统基础设施的作用可以充分发挥。 能够与已有的一些信息

11、系统实现便捷甚至无缝的连接。 在结构上真正实现开放，基于国际开放式标准，包括各种网络、计算机及数据库协议，坚持统一规范的原则，从而为未来的业务发展奠定基础。 GIS 平台软件的开放性主要体现在以下 3 个方面： 首先是数据结构特别是图形数据结构的开放性，要求有开放的数据格式，有标准的外部数据交换格式，同时这种数据格式又是可以扩展的，能够保证现有铁路部门的各种格式的图形数据，包括 CAD 格式、位图数据，特别是已有的成功 GIS 应用的数据能够直接利用。其次是产品二次开发技术的开放性，能够支持通用的开发集成环境，如 Visual C、Visual Basic、Delphi 等：支持通用的商业关系

12、数据库，特别是 Oracle、DB2 和 Sybase 以及 FoxPro，FoxBase 等目前铁路部门常用的数据库；支持各种必须的工业接口标准等。第三是产品结构的开放性，它们可以按照不同的应用4需求，搭配成一种客户/服务器体系，B/S 结构等。 7、可扩展性原则7、可扩展性原则 铁路地理信息系统是一个不断发展的系统， 所以它必须具有良好的扩展性。 能够根据铁路地理信息系统不断发展的需要，具备支持多种业务需求、多种数据接口的能力，提供技术升级、 软件更新的灵活性。 并对系统的日后升级的空间和当前主流技术在未来的发展做出前瞻。 要求平台具有可伸缩性，保证系统的统筹规划，分步实施，在系统建设的不

13、同阶段都会有不同定位的产品来对应，给用户留有许多余地，提供基于空间信息的处理与分析，以满足各部门不同阶段、不同应用的需求。 8、易用性原则8、易用性原则 铁路地理信息系统在设计与实施中要考虑系统面对的用户， 使得系统安装设置、 使用操作、开发维护、日常管理等工作简单易用，符合开发维护人员和各类使用者的操作习惯，减轻其日常工作量，并能提供友好的用户界面及在线帮助，由此降低系统整体费用。 9、最优投资原则9、最优投资原则 应以较高的性能价格比构建铁路地理信息系统， 使资金的产出投入比达最大值。 能以较低的成本、较少的人员投人来维持系统运转，提供高效能与高效益；尽可能保留并延长已有系统的投资，充分利

14、用以往在资金与技术方面的投人；并且在系统设计、组建、调试过程中实行多级、多进程管理，使得人员和经费得到最快速和最有效的回报；使得整体项目的资金投人可以获得最大的收益。由于 GIS 系统包含内容庞杂，技术涉及面广，应该采用具有广大用户群的 GIS 产品，从而在技术支持、产品的稳定性和产品的升级换代等方面得到保证。 四、总体设计四、总体设计 1、系统的总体结构1、系统的总体结构 目前多数管理信息系统中，大多数都采用简单的 Client/Server 技术构架，这样的网络运行模式已经不能满足业务工作发展的需要， 纯 C/S 的网络运行模式主要表现在系统维护要求高、 操作复杂， 这样对于一般的管理部门

15、往往会出现因为管理人员的维护不当而使系统出错甚至使系统崩溃。C/S 方式对网络要求比较高，一般适用于局域网内部使用。 随着 WEB 技术的成熟，网络带宽的不断增加，采用 Browse/Server 网络结构建立 GIS信息系统完全成为可能。采用这种胖服务器，瘦客户端的运行模式，主要的命令执行、数据计算都在服务器完成，应用程序在服务器安装，客户机不用安装应用程序，所有日常办公操作可通过免费的浏览器来完成。采用这种 B/S 结构，大大的减轻了系统管理员的工作量，而且这种方式对前端的用户数没有限制， 管理部门可进行公开发布信息， 普通市民也可通过浏览器进行查询。 C/S 方式具有良好的交互性， 与

16、B/S 方式相比对图形数据具有很强的编辑处理能力， 对空间数据的存储效率较高，B/S 方式和 C/S 方式各有优缺点，可以互补。因此采取以5Browse/Server 为主，Client/Server 为辅的网络结构模式是当前的最佳选择。 本系统的整个体系构架可以分为数据层、 管理层和应用服务层三个层次。 数据层主要是底层的铁路数据资源内容的建设，将各类数据存放于商用数据库中（如 Oracle 等）进行管理；管理层主要是利用 MapGIS 平台的相关功能实现对数据资源的管理。应用服务层为管理部门和业务部门提供各种应用服务内容。它们的总体框架如下图所述。 应用服务层 管理层 数据层 2、网络基础设施2、网络基础设施 铁路地理信息系统（RGIS）作为一个网络信息系统，必须有坚实的网络基础设施，同时应充分利用现有网络资源。 目前铁道部机关与各个路局、 分局机关的办公网建设条件较好，局域网带宽达到 100以上，广域主干网带宽基本上达到 2，因此 RGIS 的实施主要利用铁路办公网的资源。 按照铁路的组织结构布置，铁路地理信息系统应是一个分级分布式的网络化信息系统，它建立在铁