淺談ＧＩＳ技術在公路工程中的應用

彭仁濤　申鎮豪

摘要：GIS技術在許多領域獲得廣泛應用，尤其在公路工程的管理中，它比傳統的管理方法具有直觀、高效等優勢。目前，在公路規劃、設計、管理等各個環節都引入了GIS技術，大大提高了管理的效率。

關鍵詞：GIS；公路工程；應用

1前言

地理信息系統（GIS）是20世紀60年代開始迅速發展起來的地理學研究的新技術，它起源于傳統的地圖學。隨著科技的進步，GIS技術迅速由理論研究走向實用化和產業化，廣泛地應用于眾多行業，為各個部門提供了強有力的信息處理和決策支持服務。近年來，GIS技術在公路設計、公路安全、地質災害管理、滑坡泥石流防災減災等方面的研究中得到了廣泛的應用。

2GIS技術在公路工程中的應用

2.1 GIS在公路設計中的應用[1]。

公路規劃設計中的路線方案選定，除綜合考慮地形、地質、水文等自然條件外，還必須顧及交通量、工程投資等多方面因素。隨著計算機技術、航測遙感、GPS技術和GIS技術的發展，為解決此類問題提供了先進的技術手段支持。

在平面設計中，首先可以利用GIS技術強大的空間分析功能，將輔助選線所需各種數據生成數字高程模型(DEM)，幫助設計者宏觀地認識整個沿線地區，綜合地分析評價各個因素對路線選擇的影響程度，根據公路設計技術標準的要求，定出控制點，以人機交互的方式選擇合適的路線，并顯示在DEM上。其次，利用GIS技術強大的計算功能，快速分析各種線型組合方案，同時結合平面方案所對應的縱、橫斷面信息，從而確定最理想的線型組合方案。

在縱斷面設計中，設計人員可應用人機交互設備，在屏幕上進行拉坡。同時GIS技術根據公路平曲線各點的坐標，內插出各點的高程，并計算出豎曲線要素，從而獲得線狀縱斷面。設計人員據此進行修改，直至滿意。同時，計算機能計算出當前縱斷面方案中所對應的土石方累積曲線，供設計人員參考。

在橫斷面設計中，地面線數據由平縱設計結果自動產生，計算機根據所給出的標準斷面圖自動設計出各個斷面。在自動設計完成后，設計人員逐個進行檢查，對不合理的設計進行修改。

2.2 GIS在路面管理中的應用[2]。

路面管理系統(PMS)是解決如何將有限的養護資金分配到最需要養護路段的問題。它一般主要包括路面狀況評價、使用性能預測和養護決策這幾個部分。利用GIS強大的空間數據處理能力，將空間位置信息和屬性信息有機結合起來，從而能以直觀、形象、準確的方式對道路進行有效的管理。實現圖形和數據的結合，以數據可視化的方式，提供一種嶄新的決策支持方法。

在基于GIS的路面管理系統中，首先可以對地圖進行矢量化，建立圖形數據庫和對應的屬性數據庫。并根據路面性能指標，建立評價公路路段等級的算法；根據實際路面性能指標數據，結合溫度、濕度、交通量等數據，建立預測路面性能的算法。其次可以利用GIS系統所支持的多種程序語言進行二次開發，用以實現多種功能，如實時評價和預測路面綜合使用性能功能、路面養護決策功能、基本的空間分析(空間查詢、SQL查詢、緩沖分析等)功能、制作各種專題圖等，以增強對數據潛在信息的挖掘能力。

2.3 GIS在公路沿線地質災害管理中的應用[3]。

頻繁發生的滑坡、泥石流、崩塌等地質災害是我國西部地區道路施工和運行的重大安全隱患。而公路沿線高邊坡、滑坡、泥石流等地質災害的處置規劃與管理涉及到多種不同類型、不同來源的數據。人工的管理方式不能有效地分析、處理和應用這些數據，相應的數據不能進行可視化表達，管理效率不高，而GIS具有強大的空間數據表達、顯示、預測、分析、量算、管理及決策功能。引入GIS技術，可以有效地整合各類資源和信息，并使所有數據和地理位置、時間等關聯起來，并對于這些復雜數據進行科學高效的管理、深入的數據分析處理和精確空間分析。

在基于GIS的地質災害管理系統中，首先可以對地圖進行矢量化，建立圖形數據庫和對應的屬性數據庫，實現各工點的三維建模和可視化，從而。其次對系統進行二次開發，實現多種功能，如：專題圖查詢、穩定性分析、監測評估、災害預測預報、滑坡體計算、工程效果評價、工程量概算等。

2.4 GIS在高速公路緊急救援管理中的應用[4]。

高速公路突發事件是由于自然或人為的誘因，使得原有正常運營功能減弱甚至喪失，對人民生命財產和社會生活造成災難性后果的事件，包含惡劣天氣下嚴重影響行車安全事件、群體性阻斷交通事件、重特大刑事案件、重特大交通事故、自然災害阻斷交通事件、緊急車隊通行事件、車匪路霸事件以及運輸易燃、易爆、劇毒化學品車輛發生安全事故等。突發事件發生后進行決策和響應的時間十分有限，而高速公路緊急救援系統是降低突發事件造成重大人員傷亡和財產損失的有效手段。

在基于GIS的高速公路緊急救援系統中，要建立前臺電子地圖和后臺數據庫，并在此基礎上通過二次開發實現接處警、事件定位、車輛動態監控、預案管理、應急車輛定位及調度和信息發布等功能。通過系統的高效決策和調度，有效提高搶險救援效率，并降低事故的危害程度。

2.5 GIS在公路網綜合評價中的應用[5]。

隨著國民經濟的發展，我國公路交通特別是高等級公路處在快速發展時期。但是，我國目前正處于經濟開發時期，基礎交通網絡仍很不完善，當前的主要任務是大力建設并逐步完善基礎交通網絡。因而當前我國在公路網合理規劃，公路網優化通設，公路網常規管理以及公路網的綜合評價方規的工作顯得特別重要。

基于GIS的公路網評價系統是以公路網綜合評價方法為理論依據，在公路網數據庫和綜合評價模型的基礎上所建立起來的，同時它還兼有一定的路網管理功能。它實現了對地理數據的可視化管理、輸入和輸出；同時具有獨自的評價模型，實現對區域路網的評價功能，為有關部門提供輔助決策支持。

除此之外，現有文獻中GIS技術還涉及對高速公路設施管理[6]、公路建設項目環境影響[7]、公路邊坡設計管理等多個方面。

3結束語

隨著GIS技術的發展，GIS在公路領域的應用將更加廣泛，進一步開發和推廣GIS技術在公路勘測設計和施工、公路管理等方面的創新和應用，將大幅度提高公路建設和管理的工作效率和經濟效益，推進公路建設和管理模式的全面發展。

參考文獻：

[1]王珺珂.基于GIS的公路輔助設計技術研究[D].鄭州大學, 2005.

[2]甄偵.基于GIS的路面管理系統框架研究[D].西南交通大學, 2007.

[3]吳興華.西攀高速公路滑坡泥石流地理信息系統[D].西南交通大學, 2006.

[4]趙韓濤.基于GIS-T的高速公路緊急救援系統構建及相關模型研究[D].吉林大學, 2006.

[5]朱強.基于GIS的公路網綜合評價技術研究[D].鄭州大學,2005.

[6]劉見平.基于動態分段技術的GIS模型在高速公路設施管理中的應用研究[D].吉林大學, 2007.

[7]郭健.基于GIS的公路建設項目環境影響計算機輔助評價軟件系統開發[D].中國海洋大學.