地铁三维仿真系统

地铁三维仿真系统

一、背景

作为城市功能中最活跃的因素,交通已成为城市可持续发展的关键性问题.从全国大城市来看,交通阻塞、行车速度缓慢已成为城市的顽疾.由于轨道交通在引导城市布局调整、节约土地资源、保护环境、节约能源、解决居民出行、促进产业经济发展等方面都拥有非常明显的优势 .大力发展轨道交通已然成为城市交通和经济可持续发展的方向和必然要求,这已经在国外大城市交通设施发展实践中得到证实.

轨道交通建设是一项投资巨大,工程极其复杂的项目,轨道交通线路网络的运营、服务和管理更是一个纷繁浩大的系统工程.面对如此庞大的建设规模和运营线路,如何保障轨道交通建设、管理、运营能够高效、有序的运转,如何满足乘客对轨道交通高速、安全、舒适、便捷、经济等特性不断提高的服务需求,已经成为轨道交通发展中面临的主要课题.轨道交通信息化发展已经成为国家相关政府部门、企业、科研教学机构及社会公众现实的迫切需求.

二、系统建设必要性

随着信息时代的高速发展,城市轨道交通现已进入网络时代.然而地铁作为城市建设的产物,不仅是社会公共资源,更是社会公共安全危险与风险的高发区域.它具有全局性、连带性、局限性、群体性的特点,也有可能是恐怖分子实施恐怖袭击的首选和重要目标,因此建立地铁三维仿真系统非常必要.

地铁三维仿真系统是指在城市轨道交通运营管理维护中,充分地利用数字化信息处理技术和网络通讯技术等现代化技术,对轨道交通的各种信息源按照统一的规范关联地理信息,形成三维数字信息,构建一体化的数字集成平台和虚拟环境.在这一平台和环境中,以功能强大的系统软件与数学模型对轨道交通运营管理中的各种方案进行模拟、分析和研究,并在可视化的条件下提供决策支持,增强决策的科学性

和预见性.地铁三维仿真系统的建设就是以数字化为技术支撑、以信息化进行要素配置、以网络化作为运行模式的高效率轨道交通管理方式,提升城市轨道交通的整体信息化水平,有助于将轨道交通内部系统之间的各种数字信息资源加以整合利用.

地铁三维仿真系统,可以实现各种应急管理信息的可视化显示、综合查询分析,并提供直观高效的辅助决策功能.由于轨道交通主要在地下运行与传统的地理信息系统是不一样的,通过仿真地理信息系统对各种应急管理信息,如疏通线路、交通设施、轨道交通线路及站点等的集成和图形表达,通过数据的共享、分析和图形表达加深事件的了解和提高应急响应速度.

在建立集通信、信息、指挥和调度与一体的应急资源和资产数据库的基础上,通三维仿真系统,实现对专业队伍、救援专家、储备物资、救援装备、通信保障和医疗救护等应急资源的动态直观管理.

三、系统特点

地铁三维仿真系统与当前其他产品相比较具备以下特点：

1.在一个视图中可以获得综合的实景信息

管理人员不再需要监视不同的子显示系统而了解全局的实时情况. 三维仿真系统将所有的实时传感器监视点与三维仿真站点结合起来,管理人员可以在单一的一个视图内获得全面的实景信息.同时管理人员可以使用三维的控制工具,对数字建筑模型进行横截面切片,隐藏/显示不同的结构部件,来获得更详尽深入的实景信息.

除了实时数据,三维仿真系统还可提供给管理人员其它额外的由可视化传感器衍生的数据层,例如追踪目标访客,工作人员或对象的最近踪迹,脚步热图,温度分布图等.

2.应急准备

管理人员在对三维传感器状态有了统一的认识了解后,他们可以就一些相关事件采取必要的防范措施.此外,三维仿真系统可以管理警报系统,并自动的依据传入的警报根事件参数显示最相关的实景. 有了三维建筑模型,管理人员可以轻松快速的了解周围环境并依据此做出预防危机发生的措施,或者准备好如何处理已经发生

的危机.

3.预防实景中的盲点

传统的二维平面图显示只能够提供分散的局部实景,因此管理人员可能会缺少对于全局环境的掌控,而产生信息及管理盲点.三维仿真系统可以有效地阻止此类盲点的产生.因为三维仿真系统将全部的传感器数据集成于一个统一的三维视图中,管理人员可以得到正确的事态信息并做出明智的决策.

4.有利于协调调度

在培训过程,或者紧急状况下,管理人员需要一个简洁有效的方式向其团队介绍工作以及监控点.使用三维仿真系统, 管理人员可以通过三维数字模型简洁的可视化的介绍及部署工作.如果系统部属于一个多点触摸屏幕上,管理人员可以通过多点触摸直接操纵三维模型,更有效地调度部属工作.

5.操作员可扩展性

某些客户,特别是政府机构客户需要在特殊事件或者联合行动中临时扩展他们的物业管理/安全管理团队.三维仿真系统,通过intranet/VPN就可以用浏览器安全的访问,可以快速方便的增加额外的操作用户.三维仿真系统为用户提供无上限的客户机访问,并不收取额外费用,可以使我们的客户无成本的扩大其操作团队.

6.强大的三维资产规划和管理

在面对突发事件或者业务培训时,管理人员经常被要求制定、传达或者部属运营及安全计划.然后,他们可能并没有配备强有力的工具.三维仿真系统提供了强大的三维规划工具,管理人员可以方便的将真实的三维对象模型植入三维数字模型中.

这些功能的提供,使得管理人员可以轻松制定计划方案面对不同的事件,例如培训,简述,以及紧急事件.

四、系统总体架构

地铁三维仿真系统的总结架构主要分为三个层面的内容：

传感器层：本系统拥有一套先进的传感器集成框架,通过该框架的统一接口标准,可以实现不同传感器子系统和本系统的对接,实现传感器在三维仿真系统中的统一管理和实时数据浏览.

3D模型层：系统可以实现建筑物建模、建筑物内部格局建模、房间内部场景建模以及内部的采光、阴影等效果的建模展示,同时优化的可视化展示技术可以实现互联网上流畅的三维展示.

3D展示层：系统从用户的应用方式和应用场景考虑,提供了多种先进的三维展示效果,包括3D能源仪表板、3D视频融合、3D追踪以及3D多点触摸展示等.

针对目前市场上种类繁多的传感器设备,本系统使用统一的传感器集成框架,其集成方案如下图：

三维仿真系统实时传感器集成软件开发包

集成传感器数据实时, 事件,控制,回放—— Push/Poll 协议

集成3D模型和传感器数据/事件显示行为

集成协议—— HTTP Push/Pol协议l Web 服务/SOAP 服务

五、系统功能

1)三维仿真系统展示

三维仿真系统提供了多样化的场景展示功能可以让用户从多个不同的角度来了解模型,真正做到了360度全景展示.

三维全景展示

可以从外部浏览整个三维场景,包括从模型外部到模型内部,从建筑物本身到建筑物内部的桌椅等不同角度不同粒度的三维场景展示.

楼层展示

系统不仅可以展示建筑物的整体形状,同时还可以出去掉建筑物的装饰,查看建筑物的构造情况.

横断面展示

针对地铁车站这样的建筑,查看他的横断面是很重要,本系统提供了方便的工具,可以让用户自由的查看指定位置的横断面效果图.

多点触摸展示

本系统支持多点触摸展示效果,可以让操作员更直接的和系统进行交互,取得更好的操作效果.