本文關(guān)鍵詞：基于GIS的城市軌道交通三維空間選線系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：線路設(shè)計(jì)是城市軌道交通整個(gè)工程設(shè)計(jì)的“龍頭”,涉及范圍廣、信息量大,把握著項(xiàng)目的總體布局,線路走向與空間位置選擇合理與否,將直接影響到工程投資、運(yùn)營期客流量、運(yùn)營成本、實(shí)施難易、與周邊環(huán)境和景觀的協(xié)調(diào)等。現(xiàn)有的選線設(shè)計(jì)方法多是基于地形平面圖和調(diào)查勘探資料在二維設(shè)計(jì)環(huán)境下進(jìn)行的平、縱交替設(shè)計(jì)。在復(fù)雜的城市環(huán)境中,不易直觀地發(fā)現(xiàn)各種潛在的沖突,需要內(nèi)外業(yè)反復(fù)驗(yàn)證,不僅設(shè)計(jì)效率低下,且容易造成設(shè)計(jì)缺陷,難以滿足城市軌道交通選線設(shè)計(jì)工作的要求。基于三維地理信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)三維地理信息平臺(tái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二維CAD平臺(tái),有利于從三維可視角度觀察、評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)效果和進(jìn)行智能化空間分析,有利于隨時(shí)進(jìn)行沖突分析、拆遷預(yù)測(cè)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)和景觀影響評(píng)價(jià)�；谶@一思想,本文以“基于GIS的城市軌道交通三維空間選線系統(tǒng)研究”為主題,對(duì)其中的所涉及的理論方法和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,從建模方法和算法方面提出了一整套方法并予以實(shí)現(xiàn)。論文主要研究內(nèi)容及研究結(jié)果如下:系統(tǒng)研究了在3D GIS環(huán)境下的海量城市三維場景快速生成、城市軌道交通線路設(shè)計(jì)、線路三維建模與漫游展示、線路方案優(yōu)化等相關(guān)問題。(1)海量城市三維場景快速生成。針對(duì)三維城市場景的特點(diǎn),系統(tǒng)研究了地上三維城市場景和地下三維管網(wǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)�；诔鞘熊壍澜煌ň�路三維快速設(shè)計(jì)的要求,提出了大范圍城市場景快速建模的實(shí)現(xiàn)方法,解決了三維建筑物景觀建模、三維道路景觀建模、三維橋梁景觀建模、三維地下管網(wǎng)建模等問題,基于流模式,實(shí)現(xiàn)了三維城市場景融合,最終實(shí)現(xiàn)了城市三維場景由“數(shù)據(jù)”到“場景”的快速建模。(2)城市軌道交通線路平面設(shè)計(jì)子系統(tǒng)研究。針對(duì)城市軌道交通線路平面的特點(diǎn),系統(tǒng)研究了平面線路的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和左、右線坐標(biāo)及參數(shù)計(jì)算。按照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50157-2013)的相關(guān)規(guī)定,基于Skyline 3D GIS平臺(tái),研發(fā)了城市軌道交通線路平面設(shè)計(jì)子系統(tǒng),解決了左右線的初步設(shè)計(jì)、平面線路方案展示和動(dòng)態(tài)調(diào)整、斷鏈生成與處理、標(biāo)簽顯示以及并行段自動(dòng)提取等問題,實(shí)現(xiàn)了城市軌道交通線路的正線平面快速設(shè)計(jì)。(3)城市軌道交通線路縱斷面設(shè)計(jì)子系統(tǒng)研究。針對(duì)縱斷面設(shè)計(jì)的要求和Windows窗體的特點(diǎn),系統(tǒng)研究了縱斷面設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),開發(fā)完成城市軌道交通線路縱斷面設(shè)計(jì)子系統(tǒng)。解決了屏幕分段設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)方案調(diào)整、線路方案分段顯示的問題,實(shí)現(xiàn)了完全并行等高段信息的自動(dòng)獲取,為之后的線路建模以及線路優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。(4)城市軌道交通線路三維建模與漫游實(shí)現(xiàn)。針對(duì)線路三維模型在線路不同部分形式不同的特點(diǎn),研究了線路在完全并行等高段和非完全并行等高段的橋隧結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立了全線路三維模型,根據(jù)Skyline三維展示平臺(tái)的漫游特點(diǎn)和算法,完成了基于3DGIS平臺(tái)的城市軌道交通線路三維漫游方案。(5)針對(duì)線路噪聲,研究了《Scall03》在城市軌道交通線路優(yōu)化中的應(yīng)用方式,提出了與Cadna/A相適應(yīng)的城市三維場景和線路三維模型DXF輸出方法,建立了城市軌道交通線路噪聲預(yù)測(cè)模型,為線路方案的優(yōu)化提供了解決方案。(6)基于所提出的理論和方法,采用Skyline 3D GIS平臺(tái),研制了城市軌道交通三維空間選線系統(tǒng),并用實(shí)例對(duì)系統(tǒng)的主要功能進(jìn)行了測(cè)試。驗(yàn)證和測(cè)試結(jié)果表明,本文提出的建模方法和應(yīng)用技術(shù)是切實(shí)可行的�；诒疚奶岢龅姆椒ㄋ⒌脑拖到y(tǒng),可較容易的開發(fā)實(shí)用的集3D GIS技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫等技術(shù)的三維可視化選線系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】：城市軌道交通 三維空間選線系統(tǒng) GIS 三維建模 方案展示
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P208;U212.32
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 選題意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 研究內(nèi)容17-18
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排18-20
• 第二章 海量城市三維場景快速生成20-58
• 2.1 場景數(shù)據(jù)獲取與處理20-30
• 2.1.1 初始場景數(shù)據(jù)獲取21-23
• 2.1.2 初始場景數(shù)據(jù)處理23-24
• 2.1.3 基于橋梁坐標(biāo)的道路數(shù)據(jù)分類方法24-26
• 2.1.4 引橋坐標(biāo)算法26-27
• 2.1.5 匝道坐標(biāo)算法27-29
• 2.1.6 場景數(shù)據(jù)輸出29-30
• 2.2 海量城市地上三維場景快速建模30-48
• 2.2.1 場景個(gè)體建模流程31-34
• 2.2.2 CityEngine建模常用規(guī)則34-36
• 2.2.3 城市場景紋理庫與 3D模型庫36-37
• 2.2.4 建筑物建模37-38
• 2.2.5 道路建模38-46
• 2.2.6 橋梁建模46-48
• 2.3 城市地下管網(wǎng)建模48-54
• 2.3.1 地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)48-49
• 2.3.2 管點(diǎn)模型庫與管線類型庫49
• 2.3.3 地下管網(wǎng)生成49-54
• 2.4 三維場景融合54-57
• 2.4.1 模型生成與模型格式轉(zhuǎn)換54-55
• 2.4.2 流模式三維場景融合55-57
• 2.5 本章小結(jié)57-58
• 第三章 城市軌道交通線路平面子系統(tǒng)設(shè)計(jì)58-88
• 3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說明與變量假設(shè)58-62
• 3.1.1 變量假設(shè)58
• 3.1.2 交點(diǎn)類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)58-59
• 3.1.3 曲線要素類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)59
• 3.1.4 曲線里程類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)59-60
• 3.1.5 曲線樁點(diǎn)坐標(biāo)類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)60
• 3.1.6 斷鏈類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)60-61
• 3.1.7 平曲線數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)61-62
• 3.1.8 車站中心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)62
• 3.2 右線坐標(biāo)及參數(shù)計(jì)算62-75
• 3.2.1 右線交點(diǎn)坐標(biāo)獲取62
• 3.2.2 線路參數(shù)計(jì)算62-63
• 3.2.3 曲線要素計(jì)算63-70
• 3.2.4 曲線段坐標(biāo)計(jì)算70-73
• 3.2.5 右線五大樁里程及坐標(biāo)計(jì)算73-74
• 3.2.6 右線里程及里程標(biāo)坐標(biāo)計(jì)算74-75
• 3.2.7 車站中心里程計(jì)算75
• 3.3 左線坐標(biāo)及參數(shù)計(jì)算75-77
• 3.3.1 左線交點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算76
• 3.3.2 左線曲線里程計(jì)算76-77
• 3.4 斷鏈生成與處理77-79
• 3.4.1 左右線平行直線段判斷77-78
• 3.4.2 斷鏈位置確定及信息計(jì)算78-79
• 3.5 平面線路方案生成79-83
• 3.5.1 線路繪制79-81
• 3.5.2 標(biāo)簽插入81-83
• 3.6 平面線路動(dòng)態(tài)調(diào)整83-87
• 3.6.1 刪除交點(diǎn)83-84
• 3.6.2 修改交點(diǎn)曲線半徑84-85
• 3.6.3 拖動(dòng)交點(diǎn)85-86
• 3.6.4 插入交點(diǎn)86-87
• 3.7 本章小結(jié)87-88
• 第四章 城市軌道交通線路縱斷面子系統(tǒng)設(shè)計(jì)88-115
• 4.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)88-90
• 4.1.1 現(xiàn)有數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)88-89
• 4.1.2 設(shè)計(jì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)89-90
• 4.2 數(shù)據(jù)獲取90-94
• 4.2.1 數(shù)模獲取91-92
• 4.2.2 斷鏈數(shù)據(jù)獲取92-93
• 4.2.3 平曲線數(shù)據(jù)獲取93
• 4.2.4 車站中心數(shù)據(jù)獲取93-94
• 4.3 數(shù)據(jù)屏幕顯示算法94-112
• 4.3.1 坐標(biāo)軸動(dòng)態(tài)顯示94-96
• 4.3.2 網(wǎng)格顯示96-97
• 4.3.3 設(shè)計(jì)信息欄動(dòng)態(tài)顯示97-103
• 4.3.4 縱斷面線路設(shè)計(jì)及顯示103-110
• 4.3.5 縱斷面設(shè)計(jì)方案調(diào)整110-111
• 4.3.6 車站中心高程確定111-112
• 4.4 完全并行等高段獲取112-113
• 4.5 本章小結(jié)113-115
• 第五章 城市軌道交通線路三維建模與方案展示115-135
• 5.1 線路中線坐標(biāo)獲取115-116
• 5.2 線路三維橫斷面坐標(biāo)計(jì)算116-128
• 5.2.1 完全并行等高段橫斷面坐標(biāo)計(jì)算117-121
• 5.2.2 非完全并行等高段右線橫斷面坐標(biāo)計(jì)算121-125
• 5.2.3 非完全并行等高段左線橫斷面坐標(biāo)計(jì)算125-128
• 5.3 線路三維模型生成128-131
• 5.3.1 線路三維線框生成128-131
• 5.3.2 三維線框紋理布置131
• 5.4 線路漫游方法131-134
• 5.4.1 漫游路徑獲取132
• 5.4.2 Skyline漫游方法132-133
• 5.4.3 鏡頭位置逐幀調(diào)整133
• 5.4.4 漫游路徑點(diǎn)跳轉(zhuǎn)識(shí)別方法133-134
• 5.5 本章小結(jié)134-135
• 第六章 基于噪聲評(píng)價(jià)的城市軌道交通線路方案優(yōu)化135-145
• 6.1 線路噪聲評(píng)價(jià)意義135
• 6.2 線路噪聲相關(guān)規(guī)范135-136
• 6.3 噪聲預(yù)測(cè)計(jì)算原理136-139
• 6.3.1 發(fā)射聲級(jí)的計(jì)算136-137
• 6.3.2 接受聲級(jí)計(jì)算137-139
• 6.4 線路噪聲評(píng)價(jià)流程139-144
• 6.4.1 數(shù)據(jù)獲取139-141
• 6.4.2 模型DXF導(dǎo)入141-142
• 6.4.3 評(píng)價(jià)相關(guān)參數(shù)設(shè)置142-143
• 6.4.4 評(píng)價(jià)結(jié)果143-144
• 6.5 本章小結(jié)144-145
• 第七章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證145-155
• 7.1 系統(tǒng)概況145-147
• 7.1.1 Skyline 3DGIS平臺(tái)簡介145-146
• 7.1.2 運(yùn)行環(huán)境146
• 7.1.3 接口介紹146-147
• 7.2 系統(tǒng)主要功能147-155
• 7.2.1 海量城市三維場景構(gòu)建148-150
• 7.2.2 線路平面設(shè)計(jì)150-151
• 7.2.3 線路縱斷面設(shè)計(jì)151-152
• 7.2.4 線路三維模型生成152-153
• 7.2.5 線路三維漫游展示153-155
• 第八章 結(jié)論與展望155-157
• 參考文獻(xiàn)157-160
• 致謝160-161
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文161

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