地理信息系統在道路管理中的運用

朱明晶，蔣文強

黑龍江農業職業技術學院，黑龍江 佳木斯 154007

0 引言

作為集地理學、計算機科學、信息科學、測繪科學，以及管理科學等相關學科為一體的一門新興學科—地理信息系統（GIS），它通過采用計算機圖形學、數據庫、多媒體等最新技術，把表示各種地理信息要素特征及分布的數據、圖形等信息輸入計算機，在其軟硬件的支持下對地理信息進行數據處理，同時能實時準確地采集、修改和更新地理空間數據和屬性信息，進而為決策者提供可視化的支持。

GIS技術，是一項新的資源管理信息系統，從被研發到推廣，其理論與技術歷經了三四十年的發展，已滲透、應用到社會生活的各個領域。鑒于道路信息具有空間特征，致使GIS特別適用于對道路各類信息的分析處理上，已成為道路建設管理現代化的重要手段之一。由空間數據管理、屬性數據管理、綜合查詢服務、以及網絡分析和系統維護等模塊構成的道路地理信息系統是一個為道路規劃、設計、管理、養護等部門進行宏觀管理、分析決策提供服務的多功能、多層次、多要素的空間型地理信息系統，它能及時、準確地反映道路路況，為制定道路管理實施方案提供依據，同時又可提高道路管理工作的實時性、科學性、準確性。

1 GIS在道路工程中的應用

1.1 GIS在路廓設計中的應用

作為道路設計中的一個重要環節—路廓設計，除了綜合考慮地質、地形、水文等自然條件外，還必須估計工程投資、交通量以及公路使用期內全部使用者費用和沿線環境的影響，因此，在路廓設計中，要綜合分析包括大比例尺的土地利用圖、地形圖以及現有的道路網等多種空間數據，而GIS技術的出現，則使設計者能夠更有效地利用現有數據，并從中發掘出更有價值的信息。

設計人員在對道路路廓進行設計中，將從各方面收集來的資料合并到GIS數據庫中，建造約束多邊形，以確定道路需要避開的區域。通常這些可以分為必須避開或減至最少、盡量避開或減至最少、可以避開或減至最少三級約束的多邊形，GIS根據需要可以有權重表示不同的約束等級，并在地圖上分別顯示，這極大地方便了設計人員在設計路廓時盡量繞開這些區域，以保證設計方案的優質、完善。

1.2 GIS在路線設計中的應用

GIS道路地理信息系統不僅可以對數據進行編碼、存儲、查詢，而且可以在數據庫和相關知識庫的基礎上能夠定義和生成各種專用預測分析模型，因此，在道路前期規劃中，若充分利用GIS技術，則可以方便地進行城市道路路網的規劃、選址、分析以及最佳路線的決策，同時還可以對道路沿線的環境進行分析。

GIS在道路選線中，可以通過鼠標在數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。在縱斷面設計中, 利用GIS可以很方便地采用各種方法（如格網、TIN）建立數字高程模型（DEM），其軟件能自動沿平面選線生成地形縱剖面圖；在橫斷面設計上，公路軟件亦可自動生成橫斷面圖，并同時利用DEM數據對工程土石量和填挖范圍進行計算及自動完成土石方數量表等。

1.3 GIS在道路修建中的應用

對道路進行建設與修建，一是為了滿足人們通行的方便；二是為了城市規劃的需要；三是為了解決交通問題，然而隨著現代城市的發展，某些城市道路常常出現雖然規劃建設使用的目標為10年或20年，但在三五年時間內就過時或不符合人們需求的現象，這就需要對城市道路進行修建或予以適當調整，以期更好地滿足城市道路的使用功能。

在對道路進行修建中，以道路拓寬為例，通過GIS技術及其對所提供數據進行分析，可以確定城市現有的人流、物流的基本情況，進而能夠準確預測在規劃年限內的城市發展規模，以確定道路修建的目標是增加現有道路的容量（拓寬）還是分流一部分交通容量，這樣，不僅有利于城市規劃建設，而且有利于避免短時間內對道路進行翻修而造成資金的浪費。

1.4 GIS在道路養護中的應用

道路投入使用后，在長時間承受車輛重復荷載作用的同時，還要受到風吹、日曬、雨淋、凍融等自然環境的作用，就會不可避免地出現如松散、磨損、老化、開裂等現象及問題，若沒有得到及時的修理與維護，將由小壞到大害，降低了道路的使用壽命不說，嚴重時必須予以重新翻修，這必然帶來經濟效益、社會效益的低效，因此，做好道路的養護至關重要。

利用GIS技術的道路養護管理系統，采用基于路網參照系的動態分段數據模型，能將道路屬性數據與空間數據統一于關系型數據庫，并實現了二者的連接，以便于集中管理。其作為道路養護管理系統開發和發展的方向，有助于全面提高道路養護特別是現階段道路養護的管理水平，能夠加快實現道路養護的規劃化、信息化、科學化。

2 GIS在道路管理中的應用

2.1 GIS地圖

公路圖除包括行政區劃、水系、鐵路及村莊等一般信息外，特別包括如公路名稱、公路編碼、等級、里程等與公路有關的信息。基于GIS技術的公路地圖，采用空間數據和數據庫掛接，將地理數據采用圖層疊加的方法顯示，形成由傳統的靜態紀錄變為信息豐富多樣的動態電子地圖，實現了數據可視化，它使道路管理部門對道路的管理變得直觀、簡單和易操作，為決策提供科學、快捷的支持。

2.2 交通事故

GIS的基礎是存儲在數據庫中被用來分析的信息，基于GIS的道路交通安全數據庫，按照管理者需求，采用事故次數、事故率或二者相結合的方法，篩選出事故黑點，確定其危險水平，并對其進行如道路狀態技術、事故成因等多方面分析，同時亦對未來有可能發生的事故作出估計，分析未來事故的危險程度和發展趨勢，給出應采取的防治措施，最終為道路交通管理者提供對策。

2.3 運輸管理

GIS具有豐富的空間分析工具，可以為公路運輸管理部門或用戶提供形象直觀的查詢手段，例如區段、站點、車次等的查詢，同時，系統保存的經濟、地理、道路交通等方面的數據，為制定交通管理解決方案，最大限度地在現有交通設施的基礎上，緩解車輛增加造成的交通需求矛盾，改善交通秩序，提高通行效率，提高行車安全，減少交通事故等方面提供了依據。

3 結論

綜上所述，雖然GIS技術在道路領域的應用較為廣泛，其理論與實踐愈發成熟，但仍存在一定的不足之處，而如何進一步利用GIS強大的空間分析功能，充分挖掘已建成道路數據庫豐富的信息資源，解決道路規劃、可行性研究、路線方案選定、交通管理等多目標空間決策問題，增強道路基本建設決策的科學性，提高決策結果的經濟效益、環境效益和社會綜合效益，這將是一項意義深遠而又十分艱巨的研究任務。

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