淺析GIS在公路路線設計中的應用

白明偉

摘 要：公路線路設計包括選線及平縱橫設計。公路線路設計需要從全局入手，進行綜合的考量，進而選出最為合理的公路線路。基于地理信息系統，文章對公路選線及其他方面的應用進行了分析。

關鍵詞：地理信息；系統公路；路線設計；公路規劃

交通運輸作為現代文明建設的重要標準，現代公路在生產運輸及人們的日常生活中都發揮著重要作用。公路線路設計作為公路建設項目之中較為重要的部分，對公路使用的質量以及工程技術的經濟性都有著直接的影響，而且對公路在整個公路網中作用的發揮有一定的影響，對施工、養護、運營及公路擴建都有著重要的意義。

1 GIS的定義

地理信息系統（Geographic Information System或Geo-Information system，簡稱GIS）是計算機科學、測量學、地圖學等多個學科的交叉，是一種特定的空間信息系統?；诘乩砜臻g數據，將計算機軟件及硬件系統作為支持，對空間中有關地理分布數據進行相應的采集、分析、儲存、運算、管理、描述及顯示的技術系統。

隨著我國公路項目發展的不斷深入，公路設施儼然已經成為重點基礎設施之一，車流運行量也呈現逐年遞增的趨勢。為了保證設計的合理性，設計數據也是愈來愈繁瑣，GIS可以對數據進行準確的分析，進而促進公路的科學化、現代化及智能化。

2 公路選線中GIS的應用

GIS不單單是圖庫管理系統，其對空間的分析才是主要功能。GIS不單是圖庫管理系統，更重要的作用是對數據的分析能力，多種空間分析功能可以為設計人員提供大量的數據對比依據，從而有利于公路線路的選取。對空間進行系統的分析有利于用戶掌握整體情況，有利于線路設計人員從宏觀角度上掌握世界，通過使用科學的方式來作出正確決策。

GIS進行選路的基礎是將眾多的數據作為根本依據，GIS能夠自動生成數字地形模型（DTM），有利于設計人員對整個沿線地區進行宏觀的認識，從而對影響線路選擇因素進行細致的剖析。將公路設計的要求作為基礎，對控制點進行合理的設立，通過人機交換的方式選擇最為合理的公路線路，并將最后的形態展現DTM上。以GIS作為支持的公路選線流程如圖1所示。

圖1 GIS支持的公路選線流程

3 公路線路平面設計中GIS的應用

一般情況下，公路平面線形由直線、圓曲線以及緩和曲線構成?？筛鶕O計車速速v、橫向力系數μ、超高率i，用公式R=v2/（127*（μ+i））對圓曲線半徑R進行計算?？稍O置μ、i作為設計的最大數值，通過計算，圓曲線半徑R為最小值，此數值為公路上圓曲線最小半徑。在地形條件允許的情況下，公路設計盡最大可能選取較大曲線半徑，在特定的、相對困難的情況下才考慮最小半徑的使用，以此保證線路選取的合理性。

在直線與圓曲線間設立正確的緩和曲線，可以達到公路曲線設計與汽車行駛時的重心軌跡相符合的要求，為了保證車輛行駛的物力特性，通常利用回旋線的形式進行相應的設計工作。在兩條直線線段的轉角，緩和曲線長度，緊接圓曲線的半徑確定后，緩和曲線各要素（圖2所示），依據相應的計算公式能夠進行計算。就傳統的設計方法來說，用在平面設計上的時間較長，運用GIS技術，加之計算機技術的輔助，能夠對曲線要素進行快速的計算，并能直觀的顯示于電腦顯示器上，以此方便設計人員進行觀察。此外，還能夠提供平面方案所對應橫、縱斷面的具體信息，并且能夠輸出線略圖，還可顯示或輸出多組參數下的圖案，便于設計人員分析、對比，以保證選定為最佳。

圖2 緩和曲線要素

4 公路線路設計中GIS的應用

目前我國公路設計中GIS的在各個領域中的應用愈加廣泛，我國的基礎設施建設之中，公路作為不可或缺的一部分，在日常的使用過程中出現磨損及破壞是不可避免的，導致道路運營費用及維修的費用隨使用的時間而增加。GIS技術在公路設計中的合理應用，能夠對公路狀況的信息進行準確采集，通過科學合理分析之后，對公路未來的路面性能進行預測，從而使設計更為規范化、合理化。GIS技術的有效利用能夠對公路周圍的實際情況進行全面、及時的掌握，通過現代高科技動態技術手段的輔助，能夠對道路屬性實現組合查詢。通過采集信息質量的等級，對數據進行分析及定義，以此來適應項目級與網絡級數據的要求，很大程度避免了數據重復收集情況的出現。

公路初設引進了GIS技術，在實際的應用中取得了一定的成績，GIS技術可以精準提取公路選線因素相應的影響屬性，通過層次分析法可以很好中和公路選線中的諸多因素，從而進行客觀的分析及評價，提供給公路選線人員最為直觀的結果。隨著GIS技術自身的不斷發展及擴展，GIS開發了更為專業的軟件平臺，對于我國公路建設項目而言，無疑能夠提供更為有力的技術支持，使我國公路建設能夠從規劃到最后運營管理融為一體。公路走向是由控制點連線而成，利用數字高程模型能夠自動生成公路平面設計圖，進而生成地形的縱剖圖，橫斷面設計圖隨后生成，高程模型還能對施工中的材料使用量進行計算，最后將土方數量表呈現與設計人員面前。

5 結束語

隨著地理信息系統技術的普遍應用，公路工程項目中地理信息系統（GIS）技術應用更為廣泛，同時進一步研發及推廣了GIS技術在公路項目中各個方面的具體應用，提升了公路線路設計方案的科學性、合理性及規范性，很大程度上提升公路建設與管理的經濟效益及環境效益，進而推動我國公路工程管理模式的深入發展。

參考文獻

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