GIS在道路路線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

劉逍遙+李征

摘要：社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，要求良好的市政道路建設(shè)做保障，完善城市道路交通體系，給人們生活帶來(lái)便利，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。作為道路建設(shè)項(xiàng)目中較為重要的組成部分，道路路線的選擇與設(shè)計(jì)對(duì)于道路使用質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性具有較大的影響。道路路線的設(shè)計(jì)是規(guī)劃整個(gè)城市的基礎(chǔ)，只有路線的規(guī)劃合理才能更好的實(shí)現(xiàn)城市與工業(yè)園區(qū)的合理布置，隨著城市的發(fā)展和車輛的持續(xù)增加，擴(kuò)建道路成為當(dāng)今城市發(fā)展不可避免的問(wèn)題。在道路路線設(shè)計(jì)中，采用GIS信息系統(tǒng)技術(shù)，能夠準(zhǔn)確的制定道路方案，提高工程質(zhì)量降低工程成本。

關(guān)鍵詞：GIS；道路路線設(shè)計(jì)；道路選線

1.GIS相關(guān)概念

地理信息系統(tǒng)，Geographic Information System，簡(jiǎn)稱GIS，是一款在計(jì)算機(jī)硬件和軟件支持下，對(duì)于地球表層空間信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、分析和顯示的軟件系統(tǒng)。主要由人員、數(shù)據(jù)、軟件和硬件共同組成。其中較為重要的組成部分為人員，因?yàn)檫@是因?yàn)槿藛T能夠發(fā)揮主觀能動(dòng)性，處理系統(tǒng)中的問(wèn)題，對(duì)于軟件系統(tǒng)則只能按照人員的指示進(jìn)行工作，不能對(duì)于操作人員的缺失進(jìn)行補(bǔ)救；對(duì)于硬件而言，能夠較大程度上影響系統(tǒng)的處理速度，軟件處理程序不僅包含GIS軟件，同樣數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)和影像處理程序也是屬于GIS軟件的額范疇。

2.GIS在道路路線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

道路路線是承載著交通道路的紐帶，它可以縮短駕駛路線節(jié)約時(shí)間緩解交通堵塞，在日常生活出行上起著至關(guān)重要的作用。因此對(duì)于道路路線設(shè)計(jì)中，基于GIS共有以下幾個(gè)方面的應(yīng)用：

2.1在選線中的應(yīng)用

對(duì)于道路路線選線，GIS不僅僅是圖庫(kù)管理系統(tǒng)，對(duì)于空間數(shù)據(jù)強(qiáng)大的分析能力才是GIS得以廣泛應(yīng)用的主要原因，多種空間分析功能能夠?yàn)槁肪€選擇設(shè)計(jì)人員提供大量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)于道路路線的選取提供最大程度的數(shù)據(jù)支持。同時(shí)空間數(shù)據(jù)的分析功能，可以在較大程度上加快了人員掌握整體的情況，能夠有效促進(jìn)設(shè)計(jì)人員了解整體環(huán)境，最初最優(yōu)化的路線設(shè)計(jì)。

2.2在路線設(shè)計(jì)上的應(yīng)用

對(duì)于道路路線的平面線性，一般包括直線、垣曲縣和緩和曲線，其中圓曲線半徑R與車速V、橫向力系數(shù)_、超高率i有關(guān)系，具體如下式所示：

R=v2/（127*（_+i））

根據(jù)上式可知，當(dāng)_、i取得設(shè)計(jì)最大值時(shí)，R為最小，即為圓曲線的最小半徑。

緩和曲線對(duì)位于直線和圓曲線的，這樣在交通通行過(guò)程中能夠保證汽車中心軌跡的合理安全，保障行車安全與舒適，因此多采用回旋線的形式。

鑒于地形、地物的限制，在路線設(shè)計(jì)中常遇到以下情況，如地形地物的尺寸較大，因此需要多次的試算才能最終確定合適的路線，如在道路設(shè)計(jì)過(guò)程中，彎道的選擇需要根據(jù)單個(gè)通過(guò)點(diǎn)，選擇合理的半徑，根據(jù)確定的半徑計(jì)算出圓曲線的不同點(diǎn)的坐標(biāo)，當(dāng)圓曲線與其他地物具有相切或相交的關(guān)系式，原來(lái)選擇的通過(guò)點(diǎn)則失去了參考點(diǎn)的意義，因此應(yīng)該重新選擇通過(guò)點(diǎn)，如果上述方法都無(wú)法解決問(wèn)題時(shí)，則需要考慮復(fù)線方式解決上述問(wèn)題。對(duì)于復(fù)曲線而言，需要選擇受限制地形的曲線半徑，根據(jù)切線差距計(jì)算出另一側(cè)的曲線半徑，如果兩側(cè)曲線半徑的比值大于1.5時(shí)，則需要在圓曲線之間插入緩和曲線，形成卵形曲線。

相對(duì)于傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)的計(jì)算工作，利用GIS技術(shù)可以迅速計(jì)算各曲線要素，并可以較為明確的在計(jì)算機(jī)中顯現(xiàn)出來(lái)。另外，鑒于計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，GIS技術(shù)還能夠提供平面方面對(duì)應(yīng)的縱、橫斷面信息，輸出縱、橫斷面地面線略圖，將不同參數(shù)情況下的平面設(shè)計(jì)方面顯示，供設(shè)計(jì)人員分析選擇，最終確定最佳狀態(tài)。

2.3路線平面規(guī)劃中的運(yùn)用

對(duì)于道路路線平面設(shè)計(jì)中，當(dāng)前多采用曲線和直線相結(jié)合的方式進(jìn)行，同時(shí)曲線道路路線的設(shè)計(jì)需要綜合考慮行駛車輛、形式角度、風(fēng)切和力度系數(shù)共同決定，同時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況，盡可能考慮采取較大半徑曲線設(shè)計(jì)，通過(guò)降低車速的方式保障交通通行安全。由于在道路路線選擇中，曲線的選擇是優(yōu)先于直線選擇的，因此在路線設(shè)計(jì)中多采用緩和曲線代替直線的方式進(jìn)行綜合選擇，保證整體路線性質(zhì)具有柔和性，對(duì)于地形復(fù)雜，地物限制性多的環(huán)境中綜合考慮多種因素，在當(dāng)前傳統(tǒng)方法中需要根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行多次試算最終確定設(shè)計(jì)方案。

與傳統(tǒng)路線平面設(shè)計(jì)相比，通過(guò)GIS方式大大方便了設(shè)計(jì)人員搜集數(shù)據(jù)資料，降低了設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度，設(shè)計(jì)人員需要做的知識(shí)將搜集到的數(shù)據(jù)資料輸入GIS系統(tǒng)，通過(guò)GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)搜集功能快速找到不同曲線上的信息，通過(guò)不同的排列組合形成較為全面的圖像，以數(shù)字地形的形式呈獻(xiàn)給設(shè)計(jì)人員，使得當(dāng)前不同設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣顯得一目了然。

2.4路線縱橫斷面上的設(shè)計(jì)

對(duì)于道路路線縱斷面的設(shè)計(jì)，需要根據(jù)坡度、坡長(zhǎng)和豎曲線半徑等數(shù)值進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算工作，根據(jù)設(shè)計(jì)，在變坡點(diǎn)需要設(shè)置二次拋物線形式的豎曲線。

對(duì)于上圖可知，R為豎曲線半徑，K為兩縱坡段的變坡角，根據(jù)上圖可以計(jì)算出平面縱斷面的豎曲線要素，即豎曲線長(zhǎng)度L，切線長(zhǎng)度T和外距E。

與傳統(tǒng)縱斷面設(shè)計(jì)相比，利用GIS輔助縱斷面設(shè)計(jì)，可以根據(jù)道路平曲線個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)值，得到相應(yīng)各點(diǎn)的高程，獲得數(shù)字地形的縱斷面，同時(shí)可以充分利用GIS的人機(jī)交互設(shè)備情況，在平面上進(jìn)行拉坡處理，保證縱斷面設(shè)計(jì)的合理性。

4.結(jié)束語(yǔ)

道路交通行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)于道路路線設(shè)計(jì)的要求越來(lái)越高，因此GIS的投入使用，較大程度的解放了設(shè)計(jì)人員，快速方面的進(jìn)行道路路線的設(shè)計(jì)，通過(guò)現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理念的實(shí)施，對(duì)于工作的快速高效完成提供一個(gè)最為基礎(chǔ)的支持，使得道路路線設(shè)計(jì)更加貼近實(shí)際，對(duì)于交通通行安全順暢、交通秩序和安全的維持提供最為根本的支持。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

李征（1992-5-7日）女 ，漢族，遼寧省興城市人 ，初級(jí)職稱，學(xué)士學(xué)位，研究方向：道橋公路維護(hù)與管理