Геоинформационные системы Железнодорожного транспорта
Особенности
ГИС железнодорожного транспорта
Развитие
геоинформатики, как науки об автоматизированной обработке
пространственно-координированной информации,
привело к интенсивному продвижению геоинформационных систем и
ГИС-технологий во все сферы человеческой деятельности. В настоящее время ГИС не
следует трактовать как географические информационные системы, к чему нас
призывают ученые-географы. Значение ГИС в технических приложениях, как
информационно-управляющих систем, значительно более перспективно. Наши
представления о геоинформационных системах и их роли в науке и технике во
многом совпадают, что, безусловно, нашло отражение в формулировке основных
понятий и определений геоинформационных систем железнодорожного транспорта.
ГИС
железнодорожного транспорта – информационно-управляющая
автоматизированная система, призванная обеспечивать решение Задач
инвентаризации, проектирования и управления объектов железнодорожного
транспорта.
Основной
целью создания ГИС железнодорожного транспорта является обеспечение всех сфер
его деятельности комплексной пространственно-координированной информацией.
Мощные
инструментальные оболочки ГИС позволяют интегрировать в себя любые БД и
существующие автоматизированные системы инвентаризации, проектирования и
управления. В свою очередь, информация,
полученная а результате работы ГИС, с успехом используется в автоматизированных
системах инвентаризации (паспортизации), проектирования (САПР) и управления
(АСУ).
В
соответствии с Концепцией и Программой информатизации железнодорожного
транспорта, ГИС предназначены для информационно-аналитического обеспечения всех
Комплексов информационных технологий (КИТ 1, 2, 3, 4). Приоритетными
направлениями применения ГИС являются:
по
комплексу 1
§создание для
главных путей железных дорог России цифровых моделей, обеспечивающих решение
задач автоматизации управления движением поездов;
§информационно-аналитическое
сопровождение перемещения грузов с применением спутниковых навигационных систем;
§информационно-аналитическая поддержка
решения задач диспетчеризации;
§Информационно-аналитическое обеспечение
систем управления железподорожными станциями;
по
комплексу 2:
§разработка
информационно-аналитической ГИС «Электронная карта сети железных дорог России»
как средство повышения эффективности маркетингового управления грузовыми
перевозками;
§прогнозирование функционирования и развития железнодорожного транспорта;
§Создание
автоматизированной системы железнодорожного кадастра как средства управления недвижимостью
в условиях рыночной экономики;
по
комплексу 3:
§интеграция ГИС с существующими автоматизированными системами инвентаризации
и управления дистанций пути, станций и других линейных предприятий.
§интеграция ГИС с
САПР объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта;
§информационно-аналитическое
обеспечение автоматизации управления ремонтными и восстановительными работами;
§создание реперных систем контроля плана и профиля путей скоростных направлений
железных дорог как геометрической основы ГИС, перекрывающей по своей точности
все возможные сферы деятельности железнодорожного транспорта;
по
комплексу 4:
§информационная
поддержка процесса подготовки кадров, способных решать задачи железнодорожного
транспорта на основе геоинформацнонных систем и технологий.
ГИС
должны обеспечивать ведение единой, оперативно-обновляемой базы геоинформационных
данных дорог на всех иерархических электронных карт, планов и масштабных схем,
а также средства обмена информацией с другими автоматизированными системами.
Как
системы информационно-управляющего типа, ГИС должны содержать:
§цифровые модели
славных, а при необходимости (в ГИС станций и дистанции пути) и цифровые модели
станционных путей;
§данные по мониторингу состояния пути и сооружений, необходимые для решения
вопросов автоматизации управления ремонтными и строительными работами;
§цифровой кадастровый
план полосы отвода и охранных зон железных дорог, интегрированной с
автоматизированным паспортом дистанции пути;
§средства
разработки приложений для решения задач управления инфраструктурой железной
дороги.
Кроме
того, ГИС должны обеспечивать:
§наглядное
отображение цифровых моделей карт, планов и объектов железнодорожного
транспорта на экранах мониторов и на бумажных носителях;
§быстрый доступ к
информации по любому объекту железной дороги;
§возможность
автоматизированной маршрутизации процесса перемещения грузов
в соответствии с заданными условиями;
§возможность
интеграции с автоматизированными системами проектирования ремонтных и
выправочных работ;
§возможность
позиционного мониторинга подвижного состава на основе использования спутниковых
навигационных систем;
§возможность использования метризованных растровых изображений, в том
числе аэрокосмических снимков, с целью оперативного обновления геоинформации;
§возможность разработки
ГИС-приложений для моделирования динамических процессов и явлений;
§возможность
выполнения проекционных преобразований систем координат и
картографических проекций.
Координатные данные в ГИС железной дороги должны быть
представлены в согласованных с Федеральной службой геодезии и картографии
системах координат. Используемые цифровые карты должны быть сертифицированы той
же службой.
ГИС
должны содержать согласованную с координатной атрибутивную информацию по
техническим службам: пути и сооружений, путевых технических систем, систем
электрификации, контактной сети, СЦБ, связи, а также
динамические модели мониторинга ресурсов технических систем и устройств.
Правовое обеспечение функционирования ГИС железной дороги
должно формироваться па основе существующей государственной и отраслевой
нормативной базы.
Так как система БД по управлению инфраструктурой железной
дороги распределена по нескольким иерархическим уровням управления, ГИС
дорожного уровня должны включать следующие программно-технологические модули (подсистемы):
§ управления
геоинформационной системой;
§ сбора
информации;
§ ввода
данных;
§ базы
данных;
§ расчетно-аналитический;
§ документирования
и выдачи информации;
§ разграничения
доступа;
§ пользователя.
Подсистема
управления ГИС-дороги формируется в ИВЦ дороги на основе
комплексной инструментальной ГИС, имеющей
расширение для работы с системой управления базами данных (СУБД) DB/2 и
распределением ресурсов по всем уровням управления и пользования.
Подсистема
сбора и ввода информации распределяется по видам данных. Сбор и согласование
координатных данных сосредоточивается и проектно-изыскательских и
научно-исследовательских институтах отрасли, где устанавливаются комплексные
инструментальные ГИС, необходимые средства подготовки и цифрования геоданных,
средства разработки ГИС-приложений и средства интеграции данных. Атрибутивные
данные готовятся техническими отделами линейных подразделений дороги на
соответствующих автоматизированных рабочих местах (АРМ) таких, как АРМ ПЧ и др.
База
координатных данных, интегрированная с необходимой атрибутивной информацией,
формируется в научно-исследовательских и проектно-изыскательских
подразделениях отрасли и передается на сервер СУ ВД в ИВЦ дороги. Необходимая
часть геоданных передается на сервер отделений и в ЛВС линейных подразделений
дороги. В перспективе обмен геоданными в информационной системе МПС будет
организован в режиме клиент-серверных технологий.
Расчетно-аналитическая
подсистема также должна иметь распределенную структуру: модули системы
автоматизированного проектирования устанавливаются в проектных институтах
отрасли; модули автоматизированного управления устанавливаются в ИВЦ дороги и
отделений дороги (возможно, в центрах диспетчерского управлении);
ГИС-приложеиия по автоматизированному решению типовых
задач линейных подразделений устанавливаются в ЛВС технических отделов этих
подразделений.
Подсистемы
документирования и выдачи информации устанавливаются на всех уровнях управления
и пользования.
Если
учесть многофункциональность и распределенную
структуру системы БД по управлению инфраструктурой железной
дороги, то ГИС должны иметь модульную структуру. В каждом линейном
подразделении и на каждом уровне управления и пользования должны использоваться
только необходимые модули ГИС. При этом необходимо предусмотреть использование
современных клиент-серверных технологий и отраслевой системы телекоммуникаций.
Одним
из важнейших вопросов при создании ГИС-приложений к системе
БД по управлению инфраструктурой железной дороги является обеспечение защитыинформации.
Для этого необходима разработка системы доступа к охраняемым сведениям,
содержащимся в информации на всех уровнях ее обработки, хранения и
представления. Эта система должна быть основана на действующих
нормативно-технических и правовых документах, регламентирующих защиту
информации.
Известно, что при создании ГИС основные затраты средств и
времени (до 70 % и более) связаны со сбором информации, поэтому при создании
ГИС-приложений к системе БД но управлению инфраструктурой железной дороги
необходимо рациональное сочетание различных технологий сбора и обновления
геоданных.
Задачи
Комплекса 2 не требуют высокой точности позиционирования объектов
железнодорожного транспорта. Для их решения вполне достаточно электронной карты
(ЭК), полученной оцифровкой карты масштаба 1:1 000000, дополненной
возможностями моделирования маркетинговых операций. Оперативное обновление
геоинформации ЭК в
необходимых случаях может быть выполнено на основе данных аэрокосмического
зондирования.
Решение
задач по автоматизированному управлению движением поездов (Комплекс 1) в режиме
реального времени требует наличия цифровых моделей главных путей, положение
которых определено со средней квадратической ошибкой порядка 1–2 м вдоль направления
движения ч порядка 0,5–1 м поперек этого направления. Такая точность
обеспечивается цифрованием существующих актуальных планов станций и перегонов
железных дорог. Для оперативного обновления координатной информации наиболее
эффективно применение маршрутной аэросъемки с последующей обработкой материалов
на ЦФС. Весьма перспективно создание цифровых моделей путей с помощью
геодезических приемников спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS в
кинематическом режиме.
Проведение мониторинга состояния пути и сооружений и ремонтных работ требует создания на железных дорогах
страны реперных систем контроля плана и профиля пути. В первую очередь, такие
системы создаются на скоростных направлениях. Они обеспечивают определение
положения пути относительно ближайших реперов со средней квадратической ошибкой
порядка 10 мм. Мониторинг
состояния 1 пути и сооружений может осуществляться путем привязки к реперам
стандартных геодезических измерений, спутниковых определений, данных электронной тахеометрии и показаний автоматизированных
путеизмерительных систем.
Цели
и задачи ГИС железнодорожного транспорта
Исходя из важности функционирования двух основных автоматизированных систем управления
железнодорожным транспортом, а именно автоматизированной системы управления
инфраструктурой железнодорожного транспорта и автоматизированной системы
управления движением подвижного состава железных дорог, выделяем такие
задачи ГИС, как интеграция существующих информационных потоков и обеспечение
систем БД пространственно координированной информацией. Для обеих систем управления существенно
использование данных CPHC.
Для
первой системы, носящей в большой степени инвентаризационно-кадастровый
характер, сбор геоданных требует высокой точности данных СРНС, в то время как
автоматизация процесса движения накладывает на ГИС и СРНС требования
поддержания динамических топометрических систем координат в режиме реального
времени с точностью субметрового порядка.
Структура
системы баз данных
Основными
системами БД МПС являются система по управлению движения и система БД по
управлению инфраструктурой железнодорожного
транспорта.
Основными
частями системы БД должны быть БД коллективного пользования в части комплекса
инфраструктуры, СУБД, гсоинформационная система и прикладное ПО. Система БД имеет
возможность вызова из ГИС различных задач и функций моделирования и управления
и универсального графическою редактора, в том числе редактора формирования
динамических изображений цифровых моделей пути в задачах диспетчеризации и
автоматизированного управления движением поездов. БД всех служб должны состоять
из централизованной и распределенной частей.
Централизованная
часть БД должна формироваться и храниться в ГВЦ МПС. Она должна иметь общую
составляющую, включающую общероссийские и общеотраслевые классификаторы и
несколько специфических для каждого хозяйства данных и оперативные БД.
Распределенная
часть БД формируется на серверах управлений дорог и линейных предприятий. Эта
часть БД должна иметь трёхуровневую структуру: данные по линейным предприятиям,
дороге и департаменту. Кроме того, часть данных: графических и атрибутивных –
формируется непосредственно средствами ГИС, Эта часть также включает
централизованный и распределённый комплексы.
Централизованная
часть БД ГИС должна содержать: общие для всей инфраструктуры железнодорожною
транспорта графические и атрибутивные данные; специфические для каждой службы,
по общие доя всего хозяйства данные.
Распределенная
часть БД ГИС формируется
на серверах управлений дорог и линейных предприятий и содержит специфические
данные по хозяйствам: цифровые модели, планы и профили станций и перегонов и
атрибутивные данные по этим объектам.
Физическое
размещение БД на нескольких удаленных серверах накладывает жёсткие требования к
каналам и аппаратуре связи и коммуникационному ПО.
Контрольные
вопросы
1. Понятие
ГИС железнодорожного транспорта.
2. Основные
направления применения ГИС железнодорожного транспорта.
3. Требования,
предъявляемые ГИС железнодорожного транспорта.
4. Программно-технологические
модули ГИС железнодорожного транспорта.
5. Цели и
задачи ГИС железнодорожного транспорта.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.