基于GIS的路面管理系統(tǒng)研究

李海霞

基于GIS的路面管理系統(tǒng)研究

李海霞

（重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074）

基于GIS的路面管理系統(tǒng)通過(guò)引入GIS技術(shù)，兼顧了地理信息系統(tǒng)與傳統(tǒng)路面管理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)路面空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)的共享，并建立路面使用性能的評(píng)價(jià)模型，可為各級(jí)養(yǎng)護(hù)管理部門(mén)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的決策輔助信息，并初步實(shí)現(xiàn)路面養(yǎng)護(hù)工作的可視化管理，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

GIS；路面管理系統(tǒng)；空間數(shù)據(jù)庫(kù)；路面使用性能評(píng)價(jià)

1 引言

由于公路數(shù)據(jù)不僅具有傳統(tǒng)屬性信息，還具有空間屬性信息，因而公路路面的管理應(yīng)當(dāng)同時(shí)處理傳統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，但傳統(tǒng)的路面管理系統(tǒng)缺少空間分析能力，很難對(duì)其進(jìn)行直觀(guān)性操作，而依托GIS的圖庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)，可實(shí)現(xiàn)信息的快速查詢(xún)和分析處理[1]。因此組建基于GIS的路面管理系統(tǒng)，不僅可實(shí)現(xiàn)基本的路面管理及分析功能，還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化管理，使得系統(tǒng)軟件交互性、直觀(guān)可讀性增強(qiáng)，具有重要的研究?jī)r(jià)值和實(shí)用價(jià)值。

2 地理信息系統(tǒng)（GIS）

2.1 GIS的定義及組成

GIS是地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System)的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是在計(jì)算機(jī)軟件和硬件系統(tǒng)的支持下，以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，對(duì)整個(gè)或部分地球表面與空間中的地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、管理、運(yùn)算、模擬、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)[2]。

根據(jù)GIS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、加工、管理、分析和表達(dá)的過(guò)程，可將GIS基礎(chǔ)軟件分為數(shù)據(jù)輸入與轉(zhuǎn)換、圖形與文本編輯、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理、空間查詢(xún)與空間分析、空間數(shù)據(jù)可視化與輸出五個(gè)子系統(tǒng)。

2.2 GIS的特征

GIS以地理模型為手段，以地理研究和地理決策為目的，具有區(qū)域空間分析、多要素綜合分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)能力，可獲取豐富的地理信息；并且GIS對(duì)數(shù)據(jù)的采集、管理、分析和輸出功能使得其具有空間性和動(dòng)態(tài)性；除此之外，GIS是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持下對(duì)空間地理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及管理，因而可以快速、精確、綜合地對(duì)復(fù)雜的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行空間定位和動(dòng)態(tài)分析[3]。

3 路面管理系統(tǒng)（PMS）

路面管理系統(tǒng)(Pavement Management System, PMS)是指運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和政治等方面的因素，促使路面管理過(guò)程系統(tǒng)化，為路面工程各管理部門(mén)提供科學(xué)的分析工具和方法，以便合理有效地使用有限的資源，提供具有足夠服務(wù)水平的路面，并做出科學(xué)的管理決策。

其從功能上可劃分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)級(jí)管理系統(tǒng)和項(xiàng)目級(jí)管理系統(tǒng)四部分。

4 基于GIS的路面管理系統(tǒng)

基于GIS的路面管理系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)庫(kù)管理、圖層管理、系統(tǒng)功能模塊三部分組成。

4.1 建立數(shù)據(jù)庫(kù)

將公路的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、技術(shù)屬性數(shù)據(jù)分別作為靜態(tài)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，然后把靜態(tài)數(shù)據(jù)作為查詢(xún)以及報(bào)表輸出的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，而動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)則為分析路面使用性能的依據(jù)，建立路面空間數(shù)據(jù)庫(kù)可幫助用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，實(shí)現(xiàn)可視化顯示[8]。

依托GIS平臺(tái)來(lái)建立采集數(shù)據(jù)與地理數(shù)據(jù)間的聯(lián)系，可方便地查詢(xún)并統(tǒng)計(jì)路面狀況信息，再由數(shù)據(jù)模塊對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計(jì)算分析，即可對(duì)養(yǎng)護(hù)需求計(jì)劃、性能評(píng)價(jià)等提供養(yǎng)護(hù)決策的依據(jù)[9]。

4.2 圖層管理

要建立柵格圖與路網(wǎng)圖之間的聯(lián)系，就必須對(duì)路網(wǎng)柵格圖進(jìn)行配準(zhǔn)。配準(zhǔn)完成后，即可對(duì)圖像中的每一要素進(jìn)行矢量化，以獲得矢量圖像；然后將不同地圖元素分割為不同的地理要素集，并建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；最后通過(guò)構(gòu)建轉(zhuǎn)彎模型、設(shè)置連通性策略及在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集指定屬性框中添加屬性并設(shè)置網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集中的行駛方向，即建立起道路網(wǎng)絡(luò)圖。

4.3 路面使用性能評(píng)價(jià)模型

路面使用性能評(píng)價(jià)是路面性能預(yù)側(cè)、養(yǎng)護(hù)方案優(yōu)化決策的基礎(chǔ)，只有客觀(guān)準(zhǔn)確地對(duì)路面使用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，才能正確認(rèn)識(shí)路面出現(xiàn)早期破壞的原因，從而進(jìn)行正確地預(yù)防和尋找合理的處治對(duì)策[10]。

4.3.1確定評(píng)價(jià)指標(biāo)

路面的使用性能包括功能、結(jié)構(gòu)、安全三個(gè)方面。路面功能可由路面平整度來(lái)表征；路面結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)指標(biāo)為路面破損和路面強(qiáng)度；路面安全由路面抗滑性能表征。因此，路面使用性能的評(píng)價(jià)，既需要考慮路面使用狀況對(duì)路面性能的影響，也要考慮路面使用狀況對(duì)使用者(車(chē)輛、行人)的影響。

4.3.2建立評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算模型

參照國(guó)內(nèi)外的研究經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定建立本系統(tǒng)路面性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算模型，然后由《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》中路面性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)即可對(duì)路面性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.4 系統(tǒng)基本功能

4.4.1基本地圖管理

基于GIS的路面管理系統(tǒng)借助于地圖輔助來(lái)進(jìn)行公路管理?；镜貓D管理操作包括地圖的數(shù)字化及修改、放大、縮小、漫游、圖層控制、坐標(biāo)變換和地圖的輸出等功能。公路信息是變化的信息，各地每年都有大量的新建、改建的公路，利用GIS可以方便、迅速地將這些變化反映到地圖上，形成新的公路圖。

4.4.2數(shù)據(jù)查詢(xún)

在基于GIS的路面管理系統(tǒng)中，因GIS的數(shù)據(jù)可視化功能，可通過(guò)設(shè)定與地圖要素相關(guān)的查詢(xún)條件將選定的數(shù)據(jù)在地圖上顯示出來(lái)，這樣通過(guò)數(shù)據(jù)查詢(xún)，即可了解數(shù)據(jù)所在的空間位置[11]。

4.4.3空間查詢(xún)

與數(shù)據(jù)查詢(xún)相反，空間查詢(xún)是通過(guò)選擇空間范圍來(lái)查詢(xún)?cè)诖朔秶畠?nèi)所選相關(guān)信息的屬性數(shù)據(jù)，可以通過(guò)點(diǎn)選擇、線(xiàn)選擇、框選擇和多邊形選擇來(lái)對(duì)路段多方面屬性信息進(jìn)行查詢(xún)，以顯示路段高程、維修損壞狀況及PCI等屬性信息。

4.4.4路面使用性能評(píng)價(jià)

基于GIS的路面管理系統(tǒng)可通過(guò)所建立的路面性能評(píng)價(jià)計(jì)算模型，來(lái)評(píng)價(jià)路面平整度、彎沉、抗滑系數(shù)、路面破損等指標(biāo)，并可生成指標(biāo)評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)表，從而可作為公路養(yǎng)護(hù)決策的依據(jù)。

4.4.5專(zhuān)題圖層顯示

通過(guò)專(zhuān)題圖模塊，路面管理者即可直觀(guān)、清楚地了解所有公路或某一條道路的地理位置、使用性能等情況，使得系統(tǒng)對(duì)時(shí)空的反應(yīng)更為迅速、界面更為友好、使用更為方便[12]。

5 結(jié)語(yǔ)

基于GIS的路面管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)路面空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的雙向查詢(xún)，并且在保持傳統(tǒng)路面管理系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，提供的GIS界面使操作更直觀(guān)、簡(jiǎn)便，對(duì)路網(wǎng)的總體掌握更真實(shí)，達(dá)到公路養(yǎng)護(hù)信息可視化，公路養(yǎng)護(hù)決策科學(xué)化和公路養(yǎng)護(hù)管理現(xiàn)代化，從而對(duì)路面管理工作的科學(xué)化、路面管理行業(yè)技術(shù)的規(guī)范化以及路面養(yǎng)護(hù)管理模式的優(yōu)化產(chǎn)生巨大的影響與推動(dòng)作用。

[1]謝峰. 基于GIS的高速公路路面管理智能決策模型研究[D].西南交通大學(xué), 2012.

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Research on The Pavement Management System Based on GIS

LI Haixia

(1. School of Civil Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China)

By taking advantage of GIS technology, the pavement management system based on GIS combine the advantages of the geographic information system and the traditional pavement management system, based on this, sharing spatial database and attribute database can be realized and the evaluation model of pavement performance can be set up, which will provide timely and accurate decision-making information for pavement management department and make visibility management come true basically. Therefore, it has important economic benefit and social benefit.

GIS; pavement management system; spatial database; the evaluation of pavement performance

K928

B

1007-6344（2017）03-0154-01