GIS技術(shù)在高速公路用地計(jì)算中的應(yīng)用

王 靜，龔 浪，周小棚

(廣西交科集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

公路用地表是公路設(shè)計(jì)的重要組成部分，其內(nèi)容包括用地起訖樁號、長度，所屬縣、鄉(xiāng)、村，土地類別及數(shù)量等信息，主要用于項(xiàng)目編制造價(jià)文件、計(jì)算公路工程項(xiàng)目建設(shè)用地指標(biāo)及辦理用地相關(guān)手續(xù)等方面[1]。近年來隨著高速公路建設(shè)飛速增加，涉及公路工程項(xiàng)目建設(shè)用地的政策和費(fèi)用不斷變化，因此對公路用地表中所列的地類和數(shù)量的準(zhǔn)確性提出了更高的要求。

公路用地?cái)?shù)量的傳統(tǒng)計(jì)算方法主要是手動勾繪，即在地形圖中通過線條和地類符號、公路用地紅線，勾繪閉合曲線，分別統(tǒng)計(jì)各個(gè)分段中不同地類的面積，最終匯總得到項(xiàng)目的用地類型及總數(shù)量。這種傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法，具有效率低、準(zhǔn)確性差等缺點(diǎn)，其最大的缺陷在于，地形圖上的地類，是根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查時(shí)看到的植被來確定的，與國土部門登記的地類并不完全一致。因此亟須引進(jìn)一種新的方法對公路用地表中所列的地類和數(shù)量進(jìn)行快速且精確的獲取，這對項(xiàng)目造價(jià)文件編制、辦理相關(guān)用地手續(xù)、加快高速公路的建設(shè)等具有重要意義。

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information Systems，簡稱GIS)作為土地資源數(shù)據(jù)的管理、更新、評價(jià)的有力手段，對土地資源管理工作具有十分重要的意義，在土地調(diào)查中得到廣泛的應(yīng)用。GIS軟件可用于數(shù)據(jù)輸入、編輯、查詢、分析等操作，實(shí)現(xiàn)地圖制圖、地圖編輯、地圖分析等功能。

本文以水口—崇左—愛店公路(崇左至愛店口岸段)為例，利用GIS軟件和國土地類數(shù)據(jù)，提出一種新的快速、精確、有效的方法對公路用地及公路用地表進(jìn)行計(jì)算和編制，以期為類似項(xiàng)目用地計(jì)算提供新思路、新方法。

1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集整理

采用GIS軟件計(jì)算公路用地?cái)?shù)量，需收集整理以下基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：項(xiàng)目沿線用地相關(guān)的土地資源管理數(shù)據(jù)，即SHP數(shù)據(jù)，其中包含地塊所屬村鎮(zhèn)、地類等信息；項(xiàng)目用地紅線，按需要進(jìn)行分段、分類。

1.1 沿線用地相關(guān)數(shù)據(jù)

根據(jù)設(shè)計(jì)確定的路線走向，收集沿線土地資源管理數(shù)據(jù)，通常按路中線兩側(cè)各100 m范圍進(jìn)行收集。

收集到的SHP數(shù)據(jù)，包含所涉及地塊的所屬縣、鄉(xiāng)、村，土地類別、數(shù)量，能夠滿足編制公路用地表的需要。

1.2 項(xiàng)目占地紅線整理

項(xiàng)目占地紅線在CAD中匯總后，需根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行整理。主要根據(jù)《公路工程項(xiàng)目建設(shè)用地指標(biāo)》[2]中相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行分段。

改路、改河、改溝、改渠、改移輸電、通信線路和專業(yè)管道的改移工程的用地，以及經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證必須設(shè)置取、棄土場時(shí)，此部分占地被劃分為獨(dú)立部分，同時(shí)形成單獨(dú)的閉合多段線。

沿線設(shè)施用地指標(biāo)按收費(fèi)設(shè)施、服務(wù)設(shè)施、監(jiān)控通信設(shè)施和養(yǎng)護(hù)設(shè)施等分類編制，此部分占地劃分為獨(dú)立部分，同時(shí)形成單獨(dú)的閉合多段線。

互通式立體交叉用地指標(biāo)受互通類型、主線長度、被交路長度、互通具體設(shè)計(jì)指標(biāo)影響，每個(gè)互通均劃分為單獨(dú)的閉合多段線，同時(shí)扣除服務(wù)設(shè)施所占部分。

其余占地可根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行劃分，可按公路用地圖的分圖標(biāo)準(zhǔn)每700 m一段，也可按所屬村、鎮(zhèn)分段，分段方式可靈活掌握，但需保證形成單獨(dú)的獨(dú)立閉合多段線。

整理后的項(xiàng)目占地紅線由多個(gè)閉合多段線組成，相互獨(dú)立但又彼此貼合，與實(shí)際占地情況相符合。

2 占地紅線整合至GIS數(shù)據(jù)中

以GIS數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，將占地紅線坐標(biāo)轉(zhuǎn)至GIS數(shù)據(jù)坐標(biāo)，確保GIS數(shù)據(jù)與占地紅線坐標(biāo)一致。在GIS軟件中導(dǎo)入轉(zhuǎn)換坐標(biāo)后的占地紅線，在GIS軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，導(dǎo)入轉(zhuǎn)換坐標(biāo)后CAD文件，在軟件中轉(zhuǎn)換為線要素、面要素，以便下一步操作。

在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化過程中，需要確保坐標(biāo)的一致性，避免坐標(biāo)不一致導(dǎo)致的數(shù)據(jù)偏差，同時(shí)需要對轉(zhuǎn)換形成的面要素進(jìn)行處理，比如不需要征用土地的部分，需要手動扣除，避免重復(fù)計(jì)算。

由于占地分塊較多，為方便數(shù)據(jù)處理時(shí)統(tǒng)計(jì)分析，需在面要素中標(biāo)注編號。

3 數(shù)據(jù)疊加、處理

運(yùn)用GIS軟件內(nèi)置的功能，對占地要素和地類要素進(jìn)行相交處理，形成新的面要素。新的面要素屬性中包括所屬村鎮(zhèn)、地類、面積等信息，可通過屬性表提取相關(guān)信息，進(jìn)而整理匯總，完成公路用地表的編制。

3.1 數(shù)據(jù)疊加

運(yùn)用GIS軟件內(nèi)置的功能，對占地要素和地類要素進(jìn)行相交處理，形成占地性質(zhì)面要素，此面要素的屬性包括所屬村鎮(zhèn)、地類、面積等信息。

3.2 數(shù)據(jù)提取及處理

通過占地性質(zhì)面要素的屬性表，導(dǎo)出數(shù)據(jù)至電子表格中進(jìn)行處理，以面要素編號、所屬村鎮(zhèn)為行，地類為列，分析匯總數(shù)據(jù)，得到各分段的占地?cái)?shù)據(jù)。

將分析匯總后的數(shù)據(jù)填入公路用地表，即可完成公路用地表的編制工作。

4 項(xiàng)目應(yīng)用

4.1 項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

水口—崇左—愛店公路(崇左至愛店口岸段)位于崇左市寧明縣境內(nèi)，路線全長55.179 km，采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度為100 km/h，路基寬度為26 m。愛店連接線路線全長3.617 km，采用一級公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度為80 km/h，路基寬度為25.5 m。亭亮、寧明連接線共長5.408 km，采用二級公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度為60 km/h，路基寬度為10 m。

本項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)階段利用GIS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用Arc Map軟件進(jìn)行公路用地?cái)?shù)據(jù)的計(jì)算和匯總，項(xiàng)目占地涉及25個(gè)行政村，占用土地包括水田、旱地、果園、公路用地等18種地類。采用GIS軟件計(jì)算公路用地?cái)?shù)據(jù)，可在短時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)高速公路項(xiàng)目的全部用地?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)匯總，具有準(zhǔn)確性高、速度快的特點(diǎn)，與過去在CAD圖上計(jì)算的方法相比有著巨大的優(yōu)勢。

4.2 GIS技術(shù)與傳統(tǒng)方法對比分析

采用GIS軟件初步設(shè)計(jì)的紅線計(jì)算占地?cái)?shù)據(jù)，與采用傳統(tǒng)方法計(jì)算的占地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對比。對比情況如表1所示。

表1 不同計(jì)算方法所得占地?cái)?shù)量對比表

占地總量：偏差33.53畝，占傳統(tǒng)方法計(jì)算的占地?cái)?shù)量的5.5%。偏差原因除小數(shù)點(diǎn)取舍造成之外，主要在于CAD圖計(jì)算與軟體計(jì)算之間的準(zhǔn)確性的差距。

耕地：耕地總量偏差350畝，占傳統(tǒng)方法計(jì)算的耕地?cái)?shù)量的12%。分析其他地類情況，偏差主要在于傳統(tǒng)方法計(jì)算占地?cái)?shù)量時(shí)，部分耕地計(jì)入園地(86.57畝)，部分未利用地(草地、裸地等)計(jì)入了耕地(259.1畝)。傳統(tǒng)方法未按標(biāo)準(zhǔn)分類，而采用菜地、蔗地等非標(biāo)準(zhǔn)地類名稱。

水田：水田數(shù)量偏差619.32畝，占傳統(tǒng)方法計(jì)算的水田數(shù)量的105%，偏差主要在將不種植水稻的水田計(jì)入了旱地當(dāng)中。

林地：總量持平，但二級類林地?cái)?shù)據(jù)偏差較大，部分灌木林地、其他林地計(jì)列為有林地。

交通運(yùn)輸用地：偏差18.23畝，偏差原因主要在于公路用地的邊界，現(xiàn)場調(diào)查位置與國土部門基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不一致。

5 結(jié)語

本文通過采用GIS軟件計(jì)算數(shù)據(jù)與水口—崇左—愛店公路(崇左—愛店口岸段)公路初步設(shè)計(jì)用地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對比，得出以下結(jié)論：(1)傳統(tǒng)方法計(jì)算的公路用地?cái)?shù)量，與采用GIS軟件計(jì)算的公路用地?cái)?shù)量對比，在地類、數(shù)量上存在很大偏差，不能真實(shí)反映項(xiàng)目用地情況；(2)設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行公路設(shè)計(jì)時(shí)，可以充分利用已有的GIS軟件和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行用地?cái)?shù)據(jù)的計(jì)算，既能提高工作效率，又能提高用地?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。