三维GIS在接触网设备台账管理中的运用
发布日期：2017-03-14 来源：《上海设备管理》
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近年来高速电气化铁路飞速发展，对铁路运维也提出了更高的要求，传统的铁路运维模式已经不能很好地服务于当前正高速发展的电气化铁路，三维仿真及地理信息技术的发展为铁路运维领域提供了新的技术支撑。三维GIS不仅能生动形象地表现空间信息，而且能够对其进行三维空间分析和操作，将地理空间现象以立体的方式呈现在用户面前。针对目前接触网设备只能由维护人员进行线上人工检测、维护的现状，研究如何实现接触网网上设备维护管理的自动化和信息化，提出技术思路。本文在接触网设备台账管理中便融合了三维GIS技术，并对其运用进行着重探讨。
一、体系结构
图1 系统结构图
本系统利用锦申科技开发的三维GIS作为平台，在VS2010下进行开发，支持C/S、B/S多种模式，软件功能采用模块化开发，各类数据资源统计存储在数据库中，支持数据访问、编辑、更新等功能。
系统软件从结构上分为如下几层：数据层、业务逻辑层、应用层。系统结构如图1所示。数据层包含了所有系统所需要的数据资源：业务数据、三维数据；业务逻辑层包含了业务逻辑处理和三维场景渲染，这些是在三维GIS平台上来完成的；应用层完成了系统所需要的主要功能。
二、多源数据的集成与管理
利用三维GIS管理接触网设备台账涉及多种不同来源、不同类型的数据，首先是构成三维场景的地形数据、矢量地图数据、影像数据、模型数据等；其次是多种地物和属性信息数据：接触线、承力索、支柱、腕臂、描述性文本资料等等；另外是用于业务处理的相关数据。如此庞大而又复杂的海量数据必须进行科学、有效的组织和管理。
三维GIS平台对三维空间数据有独特的管理模式，场景中的三维数据存储在要素数据库中，该要素数据库支持Oracle，MySql等关系型数据库。要素数据库是一组表达地理特征概念及其关系，并按照这种概念及其关系来组织、存储地理特征数据的数据库模式。它既包含了对于空间数据的三级组织方式的定义、对三维GIS空间数据的独特理解，同时引入了一些行业系统中常用的概念，比如值域、同步、分布式等概念，为高层系统建模提供了更多的便利性。
三、系统功能模块设计
本系统为接触网运行维护、检修消缺、应急抢修工作提供了有力的平台，能够满足接触网设备台账管理日常管理的实际需要，充分地将三维地理信息数据同接触网台账数据相结合，利用其三维交互查询功能，可以迅速查找到锚段基本参数信息、腕臂档案、支柱档案等相关信息，并且能够快速进行三维定位，用三维立体的方式将所查到的设备形象地呈现在用户面前，其强大的统计分析功能更是为该系统增光溢彩。
系统主界面如图2 所示，图中左侧是接触网设备管理目录，右侧是三维场景窗口，上方是交互量测工具等。
图2 系统主界面
1、综合管理模块
该模块提供多种数据和信息管理功能，方便管理设备和设施的基础数据和运维信息，查看设施和设备履历，多种相关信息能同时显示。将不同区间不同锚段的接触网相关设备分类汇总，用图层树的方式进行统一管理，用户可以很直观地进行相关管理操作，极大地提高了管理效率。如图2 左侧功能区所示。
2、设备台账查询与显示模块
该模块主要包含：区间设备查询、腕臂信息查询、支柱档案查询、故障查询、其他设备查询等。在综合管理模块绑定了这些查询方式的右键快捷查询菜单，大大方便了查询。
图3 接触网设备定位查询
图3展示的是设备的定位查询。每次查询都将场景视野迅速定位到目标三维实体，将三维实体高亮显示，并且展示其基本属性信息，这些信息都是实时地从数据库获取的，确保了数据的时效性、可靠性。
图4 支柱台账信息
图4展示的是支柱台账信息。台账信息的展示图文并茂，台账的相关信息不仅直观地展现，而且还可以对其内容进行编辑，编辑结果实时保存至数据库。
图5 故障信息
图5 展示的是故障信息。运用三维GIS平台强大的空间分析功能，可实现故障快速定位，结合系统多元化的信息管理方式，能帮助用户迅速地做出故障分析判断、进行故障抢修方案的制定和抢修路径分析等全过程的智能化辅助管理。在故障发生的位置模拟火焰效果，同时展现故障相关的信息，十分形象。故障信息很丰富，包含故障类型、故障发生的里程、抢修方案等等。
图6 搜索功能
该模块是系统的核心业务模块，将设备台账和三维场景的交互查询相融合，充分发挥三维可视化的优势，将查询结果和三维实体相对应，查询过程中视野的切换效果让用户身临其境，使得整个查询过程更加生动形象。
该模块对区间、车站锚段内的设备分布情况进行统计分析，提供多种不同的统计方式，直观地反映不同类型的设备的分布情况，该功能主要统计同一区间、同一锚段内不同类型腕臂的数量分布情况，此外还提供了区间、锚段的筛选功能，使得操作更加人性化、规范化。该模块主要包括：腕臂统计分析、支柱统计分析、其他设备统计分析。
4、多功能搜索模块
该模块的查询和搜索方式相当灵活，根据关键字查询多种设备信息，结合三维模型直观的显示，极大地提高了搜索功能的实用性，同时也提高了系统管理的效率。如图6所示。
四、结论
三维GIS是GIS发展的一个趋势，本文基于三维GIS技术构建的接触网设备台账管理系统，经过应用实践表明，该系统完全能够满足接触网运行维护、日常检修、应急抢修的需要，基础资料查询，准确、快速，而且能够实现资料信息共享，实现无纸化查询，有助管理单位和部门之间的工作协调，节省了大量的人力和物力，提高了工作效率；该系统既具有一般管理系统自动化、智能化的优势，也发挥了三维GIS人性化的图形界面操作、查询输出方式多样、系统开发简洁高效等优点。为接触网台账的信息化管理探索了一条新的途径，具有广泛的推广应用价值。
要保证三维GIS中数据查询的准确性，基础数据的日常维护工作极其重要。出于各种原因台账资料逐年发生变化，需要不断加强基础数据的维护，使GIS数据与现场实际保持一致，从而确保系统数据的准确性，确保安全生产的顺利展开。
作者：叶涛 单位：中铁上海设计院集团有限公司
