GIS技術(shù)在公路管理中的應(yīng)用

趙春景 石小麗

（江蘇嘉隆工程建設(shè)有限公司，江蘇 泗陽 223700）

1 前言

地理信息系統(tǒng) (GIS)是集現(xiàn)代計算機科學(xué)、地理學(xué)、信息科學(xué)、管理科學(xué)和測繪科學(xué)為一體的一門新興學(xué)科。它采用數(shù)據(jù)庫、計算機圖形學(xué)、多媒體等最新技術(shù),對地理信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,能夠?qū)崟r準(zhǔn)確地采集、修改和更新地理空間數(shù)據(jù)和屬性信息,為決策者提供可視化的支持。地理信息系統(tǒng)突破了常規(guī)關(guān)系式數(shù)據(jù)庫管理的概念,集圖形管理與數(shù)據(jù)管理于一身,具有很強的空間表現(xiàn)力,它將空間數(shù)據(jù)處理、屬性數(shù)據(jù)處理、空間分析與模型分析與計算機技術(shù)緊密結(jié)合,通過數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、系統(tǒng)建立、空間分析與模型分析,產(chǎn)生對資源環(huán)境、區(qū)域規(guī)劃、管理決策、災(zāi)害防治等有用的信息。目前GIS技術(shù)在很多領(lǐng)域中已被廣泛應(yīng)用，尤其是在公路管理中，GIS與傳統(tǒng)的交通信息分析和處理技術(shù)緊密結(jié)合,延伸出了公路地理信息系統(tǒng),在公路的規(guī)劃與設(shè)計、養(yǎng)護管理等方面具有較強的應(yīng)用價值。

2 GIS技術(shù)在公路管理中的應(yīng)用

2.1 GIS在公路地圖中的應(yīng)用

GIS的制圖方法比傳統(tǒng)的人工或自動繪圖方法要靈活得多，公路管理部門可以借助于GIS地圖輔助進(jìn)行公路管理。

基本地圖管理。公路圖除包括行政區(qū)劃、村莊、鐵路及水系等一般信息外,特別包括與公路有關(guān)的信息如:公路編碼、公路名稱、等級、里程等。GIS電子地圖與普通地圖不同,它將表示不同物理內(nèi)容的地圖分別進(jìn)行存儲、管理。每一部分為一個圖層,通常一個圖層只表示單一的內(nèi)容,如水域、行政區(qū)劃、村鎮(zhèn)、公路等。GIS顯示地理數(shù)據(jù)時,采用圖層疊加的方法顯示所需的信息。應(yīng)用GIS獨具特色的地圖表現(xiàn)能力,可以將公路及公路相關(guān)信息可視化。

基本地圖管理操作包括地圖的數(shù)字化及修改、放大、縮小、漫游(瀏覽)、圖層控制、在地圖上計算距離、顯示全圖及地圖的輸出等功能。公路信息是變化的信息。各地區(qū)每年都有大量的新建、改建的公路,利用GIS可以方便、迅速地將這些變化及時地反映到地圖上,形成新的公路圖。

專題地圖管理。專題地圖是在基本地圖上,以不同的方式顯示信息所形成的地圖，包括具有各種公路屬性特點的專題地圖、公共交通圖等。GIS還可以根據(jù)公路管理需要輸出各種專題地圖如行政區(qū)劃圖、地形圖、路面狀況指數(shù)、路面行駛質(zhì)量指數(shù)、路面強度指數(shù)、路面技術(shù)等級分布、路面等級、交通量等圖,利用專題地圖可直觀地了解公路的各項基本情況,為各項決策提供輔助性依據(jù)。

2.2 GIS在公路統(tǒng)計管理中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)主要保存在數(shù)據(jù)庫中,如果數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)僅以文字的形式表現(xiàn)出來,不僅形式呆板,而且可能將一些重要的信息隱藏在文字背后,在實際公路管理中,有許多問題需要借助地圖來解決,利用GIS提供的數(shù)據(jù)的地理屬性,就可以將這些數(shù)據(jù)分層、分類疊加在電子地圖上,并且地圖對象與數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)建立連接關(guān)系,這樣通過GIS就可以輕松實現(xiàn)地圖與數(shù)據(jù)庫的雙向查詢。GIS的查詢功能按照使用方法可以分為數(shù)據(jù)查詢、空間查詢兩種：

第一數(shù)據(jù)查詢：GIS的數(shù)據(jù)查詢功能是公路管理中常用的查詢方法,管理人員可以通過數(shù)據(jù)查詢,了解數(shù)據(jù)所在的空間位置,如選擇縱坡大于7%的路段，GIS就會顯示出這些路段在路網(wǎng)中的正確位置。

空間查詢：與數(shù)據(jù)查詢相反,空間查詢是通過空間范圍的選定查詢在此范圍內(nèi)所選相關(guān)信息的屬性數(shù)據(jù)。如確定距離公路處在30km范圍以內(nèi)的涵洞,只要在屏幕上公路某處為圓心畫一個30km半徑的圓，GIS就會顯示這一范圍內(nèi)的所有涵洞在地圖上的位置及相關(guān)信息。

2.3 GIS在公路規(guī)劃中的應(yīng)用

為了適應(yīng)國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,公路管理部門需要不斷地進(jìn)行養(yǎng)護、改建、擴建現(xiàn)有的公路運輸網(wǎng)。以前,GIS沒有應(yīng)用在公路規(guī)劃中，公路的規(guī)劃主要依靠對現(xiàn)況的定性了解和工程師的經(jīng)驗來進(jìn)行,缺少系統(tǒng)的檢測、評價和科學(xué)的決策。在規(guī)劃過程中,常常由于經(jīng)驗限制及缺乏對數(shù)據(jù)的定量分析,使規(guī)劃方案不盡合理,由此造成資金浪費,路網(wǎng)的使用效率下降。而GIS公路地理信息系統(tǒng)不僅可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、存儲、查詢,而且可以在數(shù)據(jù)庫和相關(guān)知識庫的基礎(chǔ)上能夠定義和生成各種專用預(yù)測分析模型。如需求分析模型、新建改建公路投資效益分析等模型,通過模型經(jīng)濟分析與預(yù)測,評估現(xiàn)有路網(wǎng)的使用性能,了解路網(wǎng)狀況,預(yù)測路網(wǎng)性能變化趨勢,為編制中長期路網(wǎng)規(guī)劃及年度養(yǎng)護計劃提供依據(jù),以確定最佳的大中修養(yǎng)護方案。在公路前期規(guī)劃中通過GIS可以方便地進(jìn)行路網(wǎng)的規(guī)劃、選址、分析與最佳路線的決策,同時還可以對公路沿線的環(huán)境進(jìn)行分析。

2.4 GIS在公路設(shè)計中的應(yīng)用

最近幾年，一些省市已經(jīng)開始著手嘗試把GIS技術(shù)引入到初設(shè)和施工圖設(shè)計中去,并已取得了良好的效果。首先在選線設(shè)計中,可以通過鼠標(biāo)在數(shù)字化地形圖選取控制點,控制點連線后,路線的大致走向就基本確定下來了。在縱斷面設(shè)計中,利用GIS可以很方便地采用各種方法(如格網(wǎng)、TIN)建立數(shù)字高程模型（DEM），由于數(shù)字高程模型(DEM)的存在,在平面選線完成后,公路軟件就能自動沿平面選線生成地形縱剖面圖。通過繪圖儀拉出拉坡圖,設(shè)計好縱斷面設(shè)計線,也可以在屏幕上交互完成縱斷面設(shè)計。在橫斷面設(shè)計上,在完成平面設(shè)計和縱斷面設(shè)計后,公路軟件就可以自動生成橫斷面圖。并同時利用DEM數(shù)據(jù)對工程土石量和填挖范圍進(jìn)行計算，最后自動完成土石方數(shù)量表，計算出占地而積，估算出占地線范圍內(nèi)各項工程的分項拆遷工作量。

2.5 GIS在公路運輸管理中的應(yīng)用

隨著運輸市場的開發(fā)，運力、運量迅猛增加，營業(yè)運輸車輛、客貨集散地、中轉(zhuǎn)換裝、裝卸儲存量也日益增加，傳統(tǒng)的管理方式已滿足不了當(dāng)前運輸事業(yè)的發(fā)展，為此迫切需要采用現(xiàn)代化的管理手段。GIS具有豐富的空間分析工具，可以為公路運輸管理提供形象直觀的查詢手段。由于地理信息系統(tǒng)具有地理、地形等數(shù)據(jù)的查詢、分析統(tǒng)計功能，所以在運輸企業(yè)的運營管理當(dāng)中，可以利用建立交通地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，為管理部門或用戶提供各種查詢和分析方法。例如:區(qū)段、站點、車次等的查詢。提供直通圖、管內(nèi)圖、站間交流圖、客流密度圖等專題地圖，以及統(tǒng)計圖的分析方法等，為公路客運主管部門分析客流情況、制定行車計劃等。同時，利用現(xiàn)有圖形上的交通線路結(jié)點信息，任意輸人兩點的地址，便可查詢出兩點之間所經(jīng)過的交通線路、公里數(shù)、各站站點及名稱。當(dāng)改變線路時，可在圖上實時進(jìn)行修改，并輸人新的站名，這些信息也可上載到中央數(shù)據(jù)庫中。

3 結(jié)束語

隨著GIS技術(shù)普及和應(yīng)用的深入，GIS在公路領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛，進(jìn)一步開發(fā)和推廣GIS技術(shù)在公路勘測設(shè)計、公路管理等方而的創(chuàng)新和應(yīng)用，將大幅度提高公路建設(shè)和管理的工作效率和經(jīng)濟效益，推進(jìn)公路建設(shè)和管理模式的全而發(fā)展。

[1]張映雪，黃利芒.GIS技術(shù)在公路建設(shè)管理中的應(yīng)用研究 [J].中國公路學(xué)報.2004,17(1)

[2]李志林，朱慶.數(shù)字高程模型[M].武漢:武漢大學(xué)出版社.2003.

[3]趙圓圓.GIS在公路管理中的應(yīng)用[J].公路雜志 2001,(8).