CN114516353A - 基于gis平台的航空线运行图底图生成方法、系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于GIS平台的航空线运行图底图生成方法、系统及装置，该方法包括以下步骤：对GIS中的线路数据进行车站属性配置和打断处理，形成以车站与车站之间线路为单元的线路拓扑数据；根据所述线路拓扑数据构建拓扑数据模型；根据所述拓扑数据模型生成起始站至终点站的最佳路径；对所述最佳路径中的车站进行拓扑分析以生成航空线运行图底图。本发明提供了高效、灵活的航空线运行图底图生成方法，解决了传统生成方式过程繁琐、人工劳动量巨大、依赖调度员经验、容易出错等缺点，并大大提升工作效率。
Description
技术领域
本发明属于轨道交通领域，特别涉及一种基于GIS平台的航空线运行图底图生成方法、系统及装置。
背景技术
航空线运行图是指由一条铁路线上的重点车站为底图，包含所有在这些重点车站到发或通过的列车运行线的运行图。也就是说，航空线运行图有两个核心部分：一是航空线运行图底图，二是运行线信息。航空线运行图底图是构造航空线运行图的重要环节和必备条件，高效、灵活的航空线运行图底图生成技术是航空线运行图构建技术的重要组成部分。
铁路局集团公司的调度指挥工作是以调度区段为单位，而国家铁路集团的调度指挥工作更加关注宏观指挥管理。因此，在国家铁路集团的调度指挥系统中，如何快速、便捷、准确地生成调度人员关注的重点车站组成的航空线运行图底图是一个十分重要的问题。
航空线运行图底图的传统生成方式是由调度员根据路局提供的调度区段底图信息，逐个调度区段的查找相关车站，选择关注的车站信息，根据实际情况进行排序，再人工根据公里标等信息进行站名线间距调整，最后形成航空线运行图底图。如图1所示，调度员通过系统提供的功能界面，首先从18个路局的500多调度区段中选择关注的重点车站信息，逐一将选中的重点车站放入选中框中。当车站全部选定后，根据线路走向，人工调整车站顺序，然后再根据车站间的里程信息，调整航空线运行图底图的车站间距。最后，将调整好的底图数据保存，系统根据用户输入的数据，生成航空线运行图底图数据。
在上述运行过程中，只要某些线路或者某条线路的运行图底图信息发生变化，进行航空线底图调整时都将十分复杂和繁琐，在调整过程中步骤繁多，使用不便，极其依赖于调度员的经验值，较易出错。
发明内容
针对上述问题，本发明采用的技术方案是：一种基于GIS平台的航空线运行图底图生成方法，包括以下步骤：
对GIS中的线路数据进行车站属性配置和打断处理，形成以车站与车站之间线路为单元的线路拓扑数据；
根据所述线路拓扑数据构建拓扑数据模型；
根据所述拓扑数据模型生成起始站至终点站的最佳路径；
对所述最佳路径中的车站进行拓扑分析以生成航空线运行图底图。
可选地，在构建拓扑数据模型的步骤中，包括以下步骤：
将线路拓扑数据中的车站属性信息作为顶点数据，将车站与车站之间的单元线路作为边数据，构建所述拓扑数据模型。
可选地，所述车站属性包括车站等级和公里标。
可选地，在进行所述打断处理的步骤中，包括以下步骤：
设置打断容限；
对于在所述线路数据的打断容限以内的车站位置进行打断处理；
对于超过所述线路数据的打断容限的车站进行排除。
可选地，所述拓扑数据模型包括连通关系模型和数据属性模型；
所述连通关系模型指站点和打断处理后的单元线路之间的连接关系；
所述数据属性模型包括车站等级模型和线路属性模型，所述线路属性模型包括高铁线路数据模型和普速线路数据模型。
可选地，在生成最佳路径的步骤中，包括以下步骤：
根据连通关系模型、选择的线路属性模型以及路径最优条件生成最佳路径。
可选地，所述路径最优条件包括路程最短或经过车站数量最少。
可选地，在对所述最佳路径中的车站进行拓扑分析的步骤中，包括以下步骤：
根据车站等级模型生成所述运行图底图中所需等级的车站；
根据线路属性模型和车站公里标生成所述运行图底图中车站间距数据。
可选地，所述航空线运行图底图生成方法还包括以下步骤：
对所述航空线运行图底图进行调整并输出保存。
以及，一种基于GIS平台的航空线运行图底图生成系统，包括：
数据处理模块，用于对GIS中的线路数据进行车站属性配置和打断处理，形成以车站与车站之间线路为单元的线路拓扑数据；
模型构建模块，用于根据所述线路拓扑数据构建拓扑数据模型；
路径算法模块，用于根据所述拓扑数据模型生成起始站至终点站的最佳路径；
拓扑分析模块，用于对所述最佳路径中的车站进行拓扑分析以生成航空线运行图底图。
可选地，所述模型构建模块在构建所述拓扑数据模型时具体包括：
将线路拓扑数据中的车站属性信息作为顶点数据，将车站与车站之间的单元线路作为边数据，构建所述拓扑数据模型。
可选地，所述数据处理模块在形成线路拓扑数据时包括：
设置打断容限；
对于在所述线路数据的打断容限以内的车站位置进行打断处理；
对于超过所述线路数据的打断容限的车站进行排除。
可选地，所述模型构建模块构建的拓扑数据模型包括连通关系模型和数据属性模型；
所述连通关系模型指站点和打断处理后的单元线路之间的连接关系；
所述数据属性模型包括车站等级模型和线路属性模型，所述线路属性模型包括高铁线路数据模型和普速线路数据模型。
可选地，所述路径算法模块在生成最佳路径时包括：
根据连通关系模型、选择的线路属性模型以及路径最优条件生成最佳路径，其中，所述路径最优条件包括路程最短或经过车站数量最少。
可选地，所述拓扑分析模块在进行拓扑分析时，包括：
根据车站等级模型生成所述运行图底图中所需等级的车站；
根据线路属性模型和车站公里标生成所述运行图底图中车站间距数据。
可选地，所述航空线运行图底图生成系统还包括：
输入模块，用于用户输入起始站、终点站、运行图底图所需等级的车站以及路径最优条件；
显示模块，用于显示所述拓扑分析模块的拓扑分析结果；
调整模块，用于根据用户需求对所述拓扑分析结果进行调整；
输出模块，用于输出所述运行图底图。
以及一种基于GIS平台的航空线运行图底图生成装置，包括处理器和存储介质，存储介质中储存有程序，程序被所述处理器执行，实现上述的航空线运行图底图生成方法。
本发明由于采用上述技术方案，使其具有以下有益效果：利用GIS进行数据铁路数据的处理，并构建数据模型等步骤，实现根据用户需求自动拓扑出满足条件的航空线运行图底图信息。提供了高效、灵活的航空线运行图底图生成方法，解决了传统生成方式过程繁琐、人工劳动量巨大、依赖调度员经验、容易出错等缺点，并大大提升工作效率。同时，该方案具有普适性，适用于多个路局集团调度中心的相关应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了现有技术的航空线运行图底图的生成方法流程图；
图2示出了根据本发明实施例的航空线运行图底图生成方法的步骤流程图；
图3示出了根据本发明实施例的进行打断处理前的线路图；
图4示出了根据本发明实施例的进行打断处理后的线路图；
图5示出了根据本发明实施例的顶点数据和边数据的示意图；
图6示出了根据本发明实施例的航空线运行图底图生成流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例的基于GIS平台的航空线运行图底图生成方法，如图2所示的运行图底图生成方法的步骤流程图，具体包括以下步骤：
S1：对GIS中的线路数据进行车站属性配置和打断处理，形成以车站与车站之间线路为单元的线路拓扑数据。
其中，车站属性包括车站等级、公里标等内容，线路数据是全国铁路线的线数据集，单位基本上是一条干线或支线，不具备拓扑分析条件，因此，需要根据铁路线沿线站点位置进行打断处理，本发明实施例中的打断处理是指把长长的铁路线打断成两站之间的短线。线路打断方式为点自动打断线，即根据车站站点对铁路线路进行打断处理。全国铁路矢量数据经过打断处理后形成线路拓扑数据。
因为矢量数据集是根据实际地理位置采集而来的实际位置，车站是在铁路线沿线附近，而不是落在铁路线上，离铁路线的距离也是根据实际数据采集获得，因此，车站站点距离铁路线具有一定距离，且距离也不相等，如图3示出的车站与线路对象的位置示意图。
有时两条铁路线距离比较近，如果点线距离超过一定值的站点不进行排除，那么可能会把其他距离比较近的铁路线打断，该车站和其他的铁路线实际上没有连接关系。因此，在进行所述打断处理中，设置有打断容限，打断处理具体包括：对于在打断容限以内的车站位置，线路对象在其与车站站点的相交处被打断；对于超过该打断容限的车站进行排除，不作为铁路沿线站点，不进行打断处理。在本实施例中，结合图3示出的打断处理前的线路图和图4示出的打断处理后的线路图，设置打断容限为1.0，对于点线距离为0.8的线路进行打断，对于点线距离为1.2的点不会打断相应线路。通过上述打断处理，生成以车站与车站之间线路为单元的线路信息。
S2：根据所述线路拓扑数据构建拓扑数据模型。
其中，通过将线路拓扑数据中的车站属性信息作为顶点数据，将车站与车站之间的单元线路作为边数据，构建所述拓扑数据模型。如图5示出的顶点数据和边数据的示意图，顶点数据即为线段的端点，边数据即为图形中连接两个顶点的边线。
所述拓扑数据模型包括连通关系模型和数据属性模型。连通关系模型是站点和打断处理后的单元线路之间的连接关系，所述数据属性模型包括车站等级模型和线路属性模型。车站等级模型分为特等站、一等站、二等站以及其他等级车站模型。由于高铁线路和普速线路的信号制式不同、单独成网，因此拓扑分析中会分开进行拓扑，提升效率，因此所述线路属性模型分为高铁线路数据模型和普速线路数据模型。
S3：根据所述拓扑数据模型生成起始站至终点站的最佳路径；
在该步骤中，首先选择最佳路径分析算法，其中算法条件包括根据所需选择的线路属性模型以及路径最优条件，再根据连通关系模型、选择的线路属性模型以及路径最优条件生成最佳路径。
最佳路径是指网络中两点之间阻力最小的路径。阻力最小有多种含义，如基于单因素考虑的时间最短、费用最低、路况最佳、收费站最少等，或者基于多因素综合考虑的、路况最好且收费站最少等。在本实施例中，包括路程最短或经过车站数量最少两种情况，根据其中的一种情况作为最优条件生成最佳路径。
S4：对所述最佳路径中的车站进行拓扑分析以生成航空线运行图底图。
其中，拓扑分析包括根据车站等级模型生成所述运行图底图中所需等级的车站信息列表；根据线路属性模型和车站公里标生成所述运行图底图中车站间距数据。
S5：对所述航空线运行图底图进行调整并输出保存。
用户可根据需要继续微调结果信息，再生成航空线运行图底图信息，将结果保存至数据库，供调度员调取使用。
结合上述本发明实施的基于GIS平台的航空线运行图底图生成方法，进一步提供一种基于GIS平台的航空线运行图底图生成系统，该系统包括：
数据处理模块，用于对GIS中的线路数据进行车站属性配置和打断处理，形成以车站与车站之间线路为单元的线路拓扑数据；
模型构建模块，用于根据所述线路拓扑数据构建拓扑数据模型；
路径算法模块，用于根据所述拓扑数据模型生成起始站至终点站的最佳路径；
拓扑分析模块，用于对所述最佳路径中的车站进行拓扑分析以生成航空线运行图底图；
输入模块，用于用户输入起始站、终点站、运行图底图所需等级的车站以及路径最优条件；
显示模块，用于显示所述拓扑分析模块的拓扑分析结果；
调整模块，用于根据用户需求对所述拓扑分析结果进行调整；
输出模块，用于输出所述运行图底图。
进一步提供一种基于GIS平台的航空线运行图底图生成装置，该装置包括处理器和存储介质，存储介质中储存有程序，所述处理器执行所述程序，实现上述航空线运行图底图生成方法。如图6示出的航空线运行图底图生成流程图，该装置在使用时包括以下步骤：
S01：用户通过输入模块输入起点站、终点站、底图显示车站等级以及最优条件；
S02：上述系统根据输入的车站是普速车站还是高速车站判断是否为高铁线路航空线运行图底图，对于一些既是高速车站又是普速车站的车站站点，系统不能进行区分，此时用户可以进行判断明确指出；
S03：若是，则系统或者人工进行选择上述系统或方法中所述的高铁线路数据模型；若不是，则系统或者人工进行选择上述系统或方法中所述的普速线路数据模型；
S04：系统根据输入的最优条件和构建好的模型进行拓扑分析；
S05：通过显示模块对拓扑分析的结果进行显示；
S06：用户查看结果，可根据需要进行微调并选择保存；
S07：系统保存数据至数据库。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (17)
1.一种基于GIS平台的航空线运行图底图生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
对GIS中的线路数据进行车站属性配置和打断处理，形成以车站与车站之间线路为单元的线路拓扑数据；
根据所述线路拓扑数据构建拓扑数据模型；
根据所述拓扑数据模型生成起始站至终点站的最佳路径；
对所述最佳路径中的车站进行拓扑分析以生成航空线运行图底图。
2.如权利要求1所述的基于GIS平台的航空线运行图底图生成方法，其特征在于，在构建拓扑数据模型的步骤中，包括以下步骤：
将线路拓扑数据中的车站属性信息作为顶点数据，将车站与车站之间的单元线路作为边数据，构建所述拓扑数据模型。
3.如权利要求1所述的基于GIS平台的航空线运行图底图生成方法，其特征在于，所述车站属性包括车站等级和公里标。
4.如权利要求1所述的基于GIS平台的航空线运行图底图生成方法，其特征在于，在进行所述打断处理的步骤中，包括以下步骤：
设置打断容限；
对于在所述线路数据的打断容限以内的车站位置进行打断处理；
对于超过所述线路数据的打断容限的车站进行排除。
5.如权利要求1至4任意一项所述的基于GIS平台的航空线运行图底图生成方法，其特征在于，所述拓扑数据模型包括连通关系模型和数据属性模型；其中，
所述连通关系模型指站点和打断处理后的单元线路之间的连接关系；
所述数据属性模型包括车站等级模型和线路属性模型，所述线路属性模型包括高铁线路数据模型和普速线路数据模型。
6.如权利要求5所述的基于GIS平台的航空线运行图底图生成方法，其特征在于，在生成最佳路径的步骤中，包括根据连通关系模型、选择的线路属性模型以及路径最优条件生成最佳路径的步骤。
7.如权利要求6所述的基于GIS平台的航空线运行图底图生成方法，其特征在于，所述路径最优条件为路程最短或经过车站数量最少。
8.如权利要求5所述的基于GIS平台的航空线运行图底图生成方法，其特征在于，在对所述最佳路径中的车站进行拓扑分析的步骤中，包括以下步骤：
根据车站等级模型生成所述运行图底图中所需等级的车站；
根据线路属性模型和车站公里标生成所述运行图底图中车站间距数据。
9.如权利要求5所述的基于GIS平台的航空线运行图底图生成方法，其特征在于，所述航空线运行图底图生成方法还包括以下步骤：
对所述航空线运行图底图进行调整并输出保存。
10.一种基于GIS平台的航空线运行图底图生成系统，其特征在于，包括：
数据处理模块，用于对GIS中的线路数据进行车站属性配置和打断处理，形成以车站与车站之间线路为单元的线路拓扑数据；
模型构建模块，用于根据所述线路拓扑数据构建拓扑数据模型；
路径算法模块，用于根据所述拓扑数据模型生成起始站至终点站的最佳路径；
拓扑分析模块，用于对所述最佳路径中的车站进行拓扑分析以生成航空线运行图底图。
11.如权利要求10所述的基于GIS平台的航空线运行图底图生成系统，其特征在于，所述模型构建模块在构建所述拓扑数据模型时具体包括：
将线路拓扑数据中的车站属性信息作为顶点数据，将车站与车站之间的单元线路作为边数据，构建所述拓扑数据模型。
12.如权利要求10所述的基于GIS平台的航空线运行图底图生成系统，其特征在于，所述数据处理模块在形成线路拓扑数据时包括：
设置打断容限；
对于在所述线路数据的打断容限以内的车站位置进行打断处理；
对于超过所述线路数据的打断容限的车站进行排除。
13.如权利要求10至12任意一项所述的基于GIS平台的航空线运行图底图生成系统，其特征在于，所述模型构建模块构建的拓扑数据模型包括连通关系模型和数据属性模型；其中，
所述连通关系模型指站点和打断处理后的单元线路之间的连接关系；
所述数据属性模型包括车站等级模型和线路属性模型，所述线路属性模型包括高铁线路数据模型和普速线路数据模型。
14.如权利要求13所述的基于GIS平台的航空线运行图底图生成系统，其特征在于，所述路径算法模块在生成最佳路径时包括：
根据连通关系模型、选择的线路属性模型以及路径最优条件生成最佳路径；其中，所述路径最优条件为路程最短或经过车站数量最少。
15.如权利要求10所述的基于GIS平台的航空线运行图底图生成系统，其特征在于，所述拓扑分析模块在进行拓扑分析时，包括：
根据车站等级模型生成所述运行图底图中所需等级的车站；
根据线路属性模型和车站公里标生成所述运行图底图中车站间距数据。
16.如权利要求10所述的基于GIS平台的航空线运行图底图生成系统，其特征在于，所述航空线运行图底图生成系统还包括：
输入模块，用于用户输入起始站、终点站、运行图底图所需等级的车站以及路径最优条件；
显示模块，用于显示所述拓扑分析模块的拓扑分析结果；
调整模块，用于根据用户需求对所述拓扑分析结果进行调整；
输出模块，用于输出所述运行图底图。
17.一种基于GIS平台的航空线运行图底图生成装置，其特征在于，包括处理器和存储介质，存储介质中储存有程序，程序被所述处理器执行，实现如权利要求1至9任一项所述的航空线运行图底图生成方法。
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| 李震: "基于GIS的列车运行图管理信息系统相关技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》, pages 41 - 44 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114516353B (zh) | 2023-10-13 |
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