GIS系统在铁路中的应用

GIS系统在铁路中的应用

摘要：地理信息系统是空间和空间各属性的集合。涵盖地矿、天气、交通等多

种领域，地理信息系统对于铁路的辅助决策有相当大的意义。对铁路的建设、各

种资源的运输，铁路各项运营资源调配的优化设计具有引领性的作用，对未来运

输行业的发展具有深远的影响。

关键词：地理信息系统（GIS）；物流；空间属性；资源调配

1 研究背景

1.1GIS地理信息系统

地理信息系统（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它

是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中

的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

位置与地理信息既是LBS（定位服务）的核心，也是LBS的基础。一个单纯

的经纬度坐标只有置于特定的地理信息中，代表为某个地点、标志、方位后，才

会被用户认识和理解。用户在通过相关技术获取到位置信息之后，还需要了解所

处的地理环境，查询和分析环境信息，从而为用户活动提供信息支持与服务。

地理信息系统（GIS，Geographic Information System）是一门综合性学科，结

合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经广泛的应用在不同的领域，是用

于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统，随着GIS的发展，也

有称GIS为“地理信息科学”（Geographic Information Science），近年来，也有称GIS为"地理信息服务"（Geographic Information service）。GIS是一种基于计算机

的工具，它可以对空间信息进行分析和处理（简而言之，是对地球上存在的现象

和发生的事件进行成图和分析）。GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理

分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。

1.2GIS系统应用领域

地理信息系统市场导致了GIS组件的硬件和软件的低成本和持续改进。这些

发展反过来导致这项技术在科学、政府、企业和产业等方面更广泛的应用，应用

包括房地产、公共卫生、犯罪地图、国防、可持续发展、自然资源、景观建筑、

考古学、社区规划、运输和物流。地理信息系统也分化出LBS。LBS使用GPS通

过所在地与固定基站的关系用移动设备显示其位置（最近的餐厅，加油站，消防栓），移动设备（朋友，孩子，一辆警车）或回传他们的位置到一个中央服务器

显示或作其他处理。随着GPS功能与日益强大的移动电子（手机、pad、笔记本

电脑）整合，这些服务继续发展。

2当今铁路存在的问题

随着时代的发展铁路中部分资源的调动已经不是非常好的契合当今的时代发展，运输能力分配不均，车站部分选址交通不便利，站前交通拥堵，部分货运物

流点规划不够科学，对自然灾害的预防不能够科学的预见等等问题已经亟待解决。

铁路在人们的日常生活中发挥着举足轻重的作用，如何能够让用户的体验更

加舒适，在用户体验更加舒适的同时如何将铁路的收益最大化，是我们铁路人在

未来发展中要解决的问题。

3GIS系统在铁路中的应用

3.1GIS系统在车站的建设的应用

对于客站，高铁以其安全、高速、舒适和准点等优势，在中短途出行中占据

了巨大优势，广受民众的喜爱。而近年来国内各地高铁站的建设却呈现向外“突围”的趋势，也让不少民众感叹：高铁的速度是变快了，但去高铁站的时间也变多了。现实中，高铁高效、快速的运输能力是有目共睹的，而作为高铁配套设施的高铁站，其位置设置却似乎成了提升高铁便利性的“拦路虎”。相较于普铁车站，不少

城市新建的高铁车站距离城市中心“少则十几公里，多则几十公里”，给不少旅客

造成了出行的“麻烦”。同时，较远距离的车站设置，也大幅削弱了高铁的性价比，让其在与公路、民航的市场竞争中损失了不少潜在性客流，如何恰当的选择位置

建设高铁站也成了一道需要深思熟虑的问题。从表面上看，关乎老百姓出行的便

利性；从深层次看，设置偏远的高铁站并不能为城市的扩张“开疆拓土”，反而还

会限制城市未来的经济发展和民众的生活满意度。而通过GIS系统在地上对城市

拥堵情况、周边经济发展情况等等综合因素通过优化计算可以选择即符合城市经

济发展又民众满意度较高的位置，在地下可通过土质，建筑地基等综合因素选择

到达车站的配套城市轨道交通。而对于老旧的车站可以通过分析规划合理的交通

枢纽方式。对于货运站和货运集散中心的建立，货物运输的选址是建立在矿物资

源的矿量、运输成本等，通过计算可以得到最优的位置。

3.2结合GIS系统矿产资源的车辆调配

辆的调配在矿产资源的运输中非常重要，车辆太少的话会限制物资的运输，

车辆闲置太多则会造成资源浪费，对车辆进行统一管理，通过资源分布调配车辆，能够最大限度的实现车辆的应用，通过对车辆编号、属性的编写、定位，然后与

铁路现有道路和矿产资源信息库相结合，结合资源需求，经过一系列计算计算出

最优的车辆调配方式，从而达到当前所有在用车辆下的利益最大化。

3.3基础GIS系统对自然灾害的预防

铁路自然灾害包括风、雨、雪、水灾、地震等。风灾包括吹翻车辆、引起接

触网断线等，水灾包括洪水以及大雨引起的各种危害（线路积水、泥沙石塔方、

泥石流、山体滑坡、洪水冲垮桥梁路基），雪灾主要指积雪区段的雪附着在高速

运行底板下面机器上而引发事故，附着雪块到温度高的地区落下，导致车辆地板

下部机器破损，严重的情况下导致大雪封路，甚至危及生命安全。崩坍、落石破

碎或裂隙发育的岩石，变质程度较深、较脆弱的岩石，泥岩层、各种堆积层、风

化物、火山堆积物等的斜坡易于发生崩坍，特别是有地表水和地下水活动的斜坡、沟谷顶端及有地下水侵蚀下部的斜坡等都易于发生崩坍。而在悬崖、陡坡、人工

开挖的路堑等地方，风化侵蚀作用强而结合力弱的岩石，岩块儿周围的母岩较弱

容易被侵蚀等都有发生落石的可能，这对列车的行驶、线路的畅通有很大的危害，通过GIS系统对风、雨、雪的预测结合当地土质及岩层结构可以有效的规避洪水、泥石流等灾害。通过对人工开挖的地方的地表层的结构分析可以提前预防崩坍、

落石等自然灾害。

3.4基础GIS系统优化隧道建设

铁路隧道是专供火车运输行驶的通道。铁路穿越山岭地区时，由于牵引能力

有限和最大限坡要求（小于24%），需要克服高程障碍。开挖隧道穿越山岭是一

种合理的选择，其作用是缩短线路减小坡度改善运营条件、提高牵引能力。根据

其所在位置可分为三大类：为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称

为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁