铁路地理信息分类与编码研究

潘佩芬

(中国铁道科学研究院电子计算技术研究所,北京 100081)

地理信息是国家重要战略信息资源，在政府管理决策、产业发展、人民生活等方面发挥着越来越重要的作用[1]。2009年2月6日，国家测绘地理信息局发布了《国家地理信息公共服务平台专项规划(2009～2015 年)》(国测成字[2009]1号)，以促进国家基础地理信息共享，提升公共服务水平[2]。实现地理信息共享的前提是标准体系及相关标准的完善[3]。目前，电力、公安、水利等行业已形成行业、企业地理信息数据标准，并完成行业、企业地理信息平台建设[4-12]，而铁路行业地理信息标准体系尚未确立。

为适应铁路信息化建设和地理信息产业的发展，加快推进铁路专业公用地理信息数据的共享，快速、精细、准确地提取铁路地理信息数据，衍生基本比例尺数据产品，满足铁路信息化总体规划、标准化及精细化管理和实时监管等需要，课题组以国家基础地理信息标准为基础，结合铁路各专业日常运营的既有特点及铁路技术管理规程，借鉴中国BIM联盟发布的铁路工程信息模型分类和编码标准，以及铁路工程实体结构分解指南中对铁路实体的模型分解和分类，以实用性和可操作性为基本原则，对铁路全专业公用要素的具有专业特色的地理信息分类与编码规则进行研究。

1 研究现状

1.1 地理信息分类与编码研究现状

地理信息分类编码在国外发展比较早，20世纪70年代，美国编建成全国范围内统一的TIGER数据库(地理信息编码数据库)，20世纪80年代英国也建成了全国地理信息编码数据库。但是，国外对地理信息分类编码的研究工作多集中在要素地址的匹配方法和地址的匹配精度两方面，未充分考虑地理信息分类体系及编码规则。

而我国在地理信息分类编码的行业应用研究工作中，注重分类体系结构、编码规则适用性，对基础要素进行归类编码。例如，周丽珠等对天津市基础地理信息要素进行分类与代码研究[13]，刘晓庆对城市基础地理信息进行研究，探索城市基础地理信息数据库[14]，梁展凡等对广西城市交通地理信息进行分类研究[15]等。

1.2 地理信息分类与编码标准现状

为推动地理信息标准化工作，全国地理信息标准化技术委员会发布了国家地理信息标准体系。该体系由通用类、数据资源类、应用服务类、环境与工具类、管理类、专业类和专项类。前五类为基础类标准，而专业类是面向各专业领域的，对基础类进行扩展和裁剪[3]。

数据资源类包括七类：数据内容、数据字典、元数据、编目、数据获取、数据处理和数据更新共计85个标准。地理信息分类编码规则、基础地理信息要素分类与代码均属于数据内容类，目前地理信息分类编码规则标准已于2010年发布实施[16]，基础地理信息要素分类与代码已于2006年发布实施[17]。

在国家地理信息分类编码规则以及基础地理信息要素分类与代码两项标准的指导下，在国家地理信息标准体系框架下，已有部分行业地区开展了地理信息分类编码标准编制工作，形成行业标准和企业标准，例如，烟草行业于2013年发布实施的《YC/T 474.2-2013烟草行业地理信息共享服务基本规范第2部分:地理信息分类代码》[18]，广西壮族自治区于2015年发布实施的《DB45/T 1190-2015城市交通地理信息分类与代码》[19]等。

1.3 铁路地理信息分类与编码现状

鉴于地理信息资源与铁路业务有广泛的关联，地理信息系统(GIS)的重要性已经得到认识。我国铁路在GIS应用方面进行了一些尝试，取得一定成绩。铁路一些信息系统在不同程度上引入了GIS的概念，用直观的地理图形方式来管理、显示和分析与地理空间相关的各种数据，按照系统各自需求，对铁路空间数据进行了收集、整理和组织，有些还建立了各自的GIS子系统，如工务部门PWMIS、铁路应急平台、铁路用地管理系统等。

目前，我国铁路领域地理信息大部分采用线分类法对要素进行简单归类，虽然具有一定的层次性、本系统使用方便、一定业务背景下能较好反映要素之间的逻辑关系，但仍存在以下问题。

(1)地理要素分类级别不一致。同一地理要素在不同分类方法中所处层级不同，导致要素的描述信息具有差异，无法确定要素的属性及内涵信息。

(2)分类体系多样。铁路各专业按照自身应用需求产生不同分类方法，不同分类方法相互间的兼容性较差，难以合成并集成，更无法进行数据共享、信息互通。

(3)分类关系表达不同层次要素之间的继承和包含关系，但不能表达要素之间的组织关系。

(4)要素概念含义不明确。相同的要素出现在不同的分类节点，无法明确其各自的含义。

(5)信息分类需要实时反映铁路实际业务的属性，由于信息技术的不断发展，已有的分类已难以表达现实业务需要，也无法进行分类更新。

针对信息共享、智能处理、协同工作等更高层次的需求，铁路信息化需要进一步发展与建设能够辅助决策支持、促进业务协同、激发创新的信息技术设施与平台，充分发挥信息资源作为战略资源的作用。对铁路地理信息进行统一分类编码，为各业务GIS系统提供数据交换的途径，同时，推动铁路地理信息平台的建设。

2 分类方法

地理信息分类基本方法与一般信息分类方法类似，包括线分类法和面分类法。线分类法是将初始的分类对象，按所选定的若干个属性或特征，逐次地分成相应的若干个层级的类目，并排成一个有条理、逐级展开的分类体系；面分类法将所选定的分类对象的若干个属性或特征视为若干个“面”，每个“面”中又可分为许多彼此独立的若干个类目，使用时可根据需要将这些“面”中的类目组合在一起，形成一个复合类目[20-21]。

铁路作为一个基础设施设备密集的行业，具有自身已有的、实践应用成熟的体系，所以线分类法可更好地反映铁路行业地理信息要素。铁路地理信息分类方法采用线分类法，分类过程中，采用国标扩展、技规继承、实体分解、可共享几种方法相结合逐层细化。

2.1 国家基础地理信息分类标准的扩展

铁路地理信息属于行业地理信息范畴，在最新颁布实施的国标地理信息分类编码规则中，从国家基础地理要素和专业地理要素分别考虑，铁路要素属于基础要素门类的基础地理亚门类的交通大类的中类(编码为11401)，铁路基础设施及营运与管理要素属于专业要素门类的基础设施要素亚门类的交通基础设施的中类(编码为25101)。

铁路作为国家基础要素时，只需考虑铁路线路、车站和管界等要素；铁路作为专业基础设施要素时，需要考虑涉及铁路全专业、全生命周期的实体要素。根据国家基础地理信息分类标准的要求，铁路地理信息分类体系在铁路中类和铁路基础设施及营运与管理要素中类下进行小类的逐级划分。

2.2 《铁路技术管理规程》的继承

根据中国铁路总公司业务管理模式，业务可分为车、机、工、电、辆、供等几大专业，其中，涉及地理信息要素的专业主要集中在工(工务)、电(电务)和供(供电及给排水)。为了方便数据采集和更新、维护，以工务、电务、供电及给水、房建和其他作为铁路基础设施及营运与管理要素中类的下位类，即一级小类。

《铁路技术管理规程》是为了加强中国铁路总公司铁路技术管理，确保国家铁路安全正点、方便快捷、高速高效，根据有关法律、法规、规章和技术标准等制定而成[22-23]。整个规程中将铁路按照专业进行依次划分，为了继承《铁路技术管理规程》中的成果及标准规范，将技规中各专业基础设施进行归类，纳入中国铁路总公司各个业务部门分类中，例如，技规中划分的路基、轨道、桥涵、隧道和安防设施作为工务一级小类的下位类，即二级小类。

2.3 铁路地理实体分解

铁路各地理信息实体从结构上考虑包括多个构件，在铁路专业公用地理信息要素应用中，单纯的实体无法满足多个专业之间公用的地理要素需求，在实际应用中往往涉及实体中的某个构件，所以需要对铁路地理信息实体进行分解。工务领域的桥涵按照跨/孔为单元进行划分，每个单元内从结构上可分解为桥跨结构、支座、墩台、基础、附属工程等。对电务领域的通信、信号专业而言，主要以一条线的系统为单元进行划分，每个单元内从系统现场部署上进行分解，通信可分解为通信机房、通信杆塔、通信线路、通信管道槽道、通信室外设备等。

2.4 铁路专业公用地理信息的数据共享

铁路地理信息数据是指铁路专业所使用或产生的地理信息数据。铁路地理信息数据从内容上可分为国家基础地理信息数据、铁路专业公用地理信息数据和铁路专业专用地理信息数据[24]。铁路地理信息分类与编码要解决的是国家基础地理信息数据和铁路专业公用地理信息数据，从而解决各专业之间数据共享，而铁路专业专用地理信息数据需根据实际业务需求进行定制化研究。

3 要素分类与编码规则

3.1 分类与编码原则

铁路地理信息数据分类与编码应遵循以下原则。

(1)系统性：以适合铁路地理信息各业务应用为目标，以GB/T 25529—2010的分类体系为依据，按铁路地理信息的要素特征进行科学系统的分类。

(2)稳定性：分类体系以各要素最稳定的特征和属性为基础，在较长时间里不发生重大变更。

(3)唯一性：同一地理要素不重复编码。

(4)一致性：同一要素在不同比例尺铁路地理信息数据库中有一致的分类与编码。

(5) 可扩充性：编码结构留有适当的扩充余地，充分考虑编码的上位统一，下位扩充余地充足。

3.2 分类体系

分类采用线分类法，分类体系在《地理信息分类与编码规则》(GB/T 25529—2010)标准的框架及规定下，按照分类方法将铁路中类和铁路基础设施及营运与管理要素中类的下位类小类细分为一级小类、二级小类和三级小类，同时，铁路中类下位类划分符合《基础地理信息要素分类与代码》(GB/T 13923—2006)的要求。

铁路中类包括标准轨铁路、其他轨铁路、车站、管界及驻地、铁路注记和用地红线6个一级小类，铁路基础设施及营运与管理要素中类包括工务、电务、供电、房建和其他5个一级小类，中类、一级小类和二级小类分类见表1。三级小类基于二级小类划分出共129类。

3.3 编码规则

铁路地理信息编码由两部分组成：分类码和对象码，编码结构见表2。GB/T 25529—2010规定地理要素类的代码采用主码10位定长数字码，不足10位用“0”补齐，该标准中已规定了要素中类的分类名称和代码。分类码前5位中铁路要素中类码是11401，铁路基础设施及营运与管理要素中类码是25101；分类码后5位小类划分为一级小类1位、二级小类2位和三级小类2位，要素类代码为10位，分类及编码样例见表3。对象码对要素属性对象进行编码，编码方法和码长、数据类型和属性特征的域值/值域遵循行业(专业/专题)属性的编码规则。

表1 铁路地理信息要素的中类、一级小类和二级小类分类

表2 地理要素类的编码结构

注：参考GB/T 25529—2010。

表3 铁路地理信息分类样例

4 结论

本标准已在铁路地理信息平台建设中得到应用，并已形成中国铁路总公司企业标准，所规定的要素分类和编码能满足对铁路、铁路基础设施及营运与管理要素的制图表达、统计分析和开发应用的需求，满足铁路总公司各业务部门运营维护和管理的需求，满足各专业信息共享的需求，满足国家标准的规定。本标准的研究和制定对中国铁路总公司铁路地理信息数据的生产、建库、更新、维护、分发、开发和应用服务等提供有效保障，为铁路地理信息平台、数字铁路、智能铁路的建设奠定扎实基础。