将全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)结合在一起应用于轨道交通中,可以提高列车定位精度、减少轨旁设备、降低建设和维护成本,这已经成为列车运行控制系统的一个发展方向。为了实现列车精确定位,提高GPS定位精度,必须设计一份结构合理的数字轨道地图。数字轨道地图可以提高列车定位的实时性和准确性,具有非常重要的作用。针对列车控制需求,论文系统研究了数字轨道地图的模型、设计和验证。论文的研究内容是国家自然科学基金项目“列车控制数字轨道地图自动生成的关键算法和方法研究”的一个组成部分。首先,论文结合地理网络拓扑模型和轨道交通的特点,分析了两种地理网络拓扑数据模型的优缺点,并将两者结合起来研究了数字轨道地图建模的全过程。其次,基于图论和面向对象的数据结构设计思想,系统研究了空间数据和对象属性数据的特征及其相互关系,实现了数字轨道地图的设计,并编制软件实现了数据的查询和匹配。最后,结合图的深度优先搜索算法,根据列车控制中的对象属性需求,提出了对数字轨道地图连通性、合理性和正确性进行验证的算法。论文在VC++平台下实现了数字轨道地图的主要功能,包括数据的输入、地图显示、对象属性设置、地图验证等。采用北京三家店车站现场采集的GPS数据,研究了实测数据与屏幕坐标数据的坐标变换,采用坐标旋转实现了地图数据的合理显示,还结合实际数据,对数字轨道地图的实现进行了实验验证。