基于GIS的線路主要結構物費用估算算法設計

王 錚

(蘭州交通大學土木工程學院，甘肅 蘭州 730070)

基于GIS的線路主要結構物費用估算算法設計

王 錚

(蘭州交通大學土木工程學院，甘肅 蘭州 730070)

利用GIS系統中ArcCatalog地理數據庫及屬性選擇功能，收集空間結構物工程實例并創建了文件地理數據庫，針對某擬建項目，通過構造查詢表達式在文件地理數據庫中進行篩選，分別得到擬建空間結構物的工程造價基數及相關系數，從而解決了路基、橋梁及隧道工程造價估算的問題。

GIS，結構物，查詢表達式，文件地理數據庫，工程造價

0 引言

傳統的鐵路選線方法又稱為人工選線，是由選線設計人員基于積累的知識和經驗，對已經確定好的可行線路方案的工程量、工程投資、建設意義和建成后運行狀況進行評價、分析和比選，最終確定一條最為理想的線路方案。這種方法的缺點在于考慮的影響因素比較簡單且單一，具有很大的人為主觀性。隨著計算機技術的快速發展，越來越多的計算機軟件被應用于解決工程中的實際問題，用計算機輔助理念來解決工程實際問題已經成為一種趨勢。地理信息系統的迅速發展使得GIS在選線設計領域能夠得到充分的利用，其強大的功能(數據儲存、處理和三維空間分析功能)可以幫助設計人員解決線路走向設計問題，使鐵路選線設計脫離簡單且單一的定性分析，提高到定性與定量分析的更高層次，使決策方案更加科學合理。

1 地理空間數據庫的建立

1.1 確定入庫影響因子

以隧道為例，單位長度隧道工程造價影響因子包括：隧道長度、埋深、線路數目、圍巖類型、襯砌類型。

1.2 建立文件地理數據庫

地理數據庫有三種類型，分別是文件地理數據庫、個人地理數據庫、ArcSDE地理數據庫。由于文件地理數據庫的大小具有可擴展性、性能也得到顯著提高并且可以跨平臺使用，因此推薦使用文件地理數據庫。

操作方法如圖1所示。

1.3 向文件地理數據庫中導入數據

將收集的工程實例按影響各空間結構物工程造價的因素在Excel表格中進行整理歸納，以隧道為例，如圖2所示。

向ArcCatalog中加載數據的方法有兩種，分別是導入數據和載入數據兩種方式。導入數據適用于當數據庫中沒有對應的要素類或關系表的情況。而如果在地理數據庫中已經存在與被載入數據具有結構匹配的數據對象的情況下，采用載入數據的方式。導入數據的方法如圖3所示。

2 基于GIS的結構物造價函數的確定

2.1 目標函數的數學模型

minf=f1+f2+f3

(1)

其中，f1，f2，f3分別為建造路基、橋梁、隧道工程的造價。把工程造價最低的路基、橋梁和隧道組合作為最終的結構物空間布置方案，從經濟性角度來說是合理可行的。

1)路基工程費。路基工程費一般包括兩部分，即路基工程費和擋墻費用：

(2)

2)橋梁建筑費的計算。按橋長計算建筑費，計算公式如下：

(3)

其中，n為橋梁座數；P2為橋梁單價；LQ為橋梁長度。

3)隧道建筑費的計算。

(4)

其中，n為隧道的座數；P3為隧道的單價；LSD為隧道長度。

2.2 ArcGIS中的查詢表達式

在ArcGIS中，查詢表達式是用來選擇要素和表記錄的子集。ArcGIS當中的查詢表達式符合標準的SQL表達式。ArcGIS查詢表達式的一般格式為：<字段名> <運算符> <值或字符串> 。

2.3 基于GIS的線路空間結構物單價確定方法

1)文件地理數據庫中選擇與擬建工程相似度最高的工程實例。構建查詢表達式并驗證，如圖4所示。

若數據庫中不存在滿足查詢表達式要求的案例，返回結果為空，若存在，返回結果如圖5所示。

經屬性選擇得出的工程實例，將其單價視為基數。

2)比較擬建工程與最相似工程得到存在差異的影響因子，確定其對單價的影響系數。比較擬建工程和相似度最高的工程實例，找出存在差異的影響因子，通過GIS的屬性選擇功能和線性內插方法確定這些影響因子對單價的影響系數。

3)得出結果。分別將基數和系數相乘，得到最后的結果即擬建項目的估價。

3 計算結果分析

以隧道為例，現有一擬建項目，工程概況為：隧道長度為550 m,埋深50 m，單線，圍巖類型ⅡⅢⅣ，襯砌類型為整體式襯砌，需要對隧道單價進行估算。

計算過程如表1所示。

表1 計算過程

從表1可以看出，與擬建項目相似度最高的工程實例單價為78 000元/延米，二者存在差異的影響因子分別為埋深和長度，其影響系數分別為1.10和1.01，則擬建項目單價為78 000×1.10×1.01=86 658元/延米。

4 結語

1)此計算方法對橋梁以及路基同樣適用。

2)計算結果對于線路空間結構物的優化分布具有一定的指導意義。

3)隨著數據庫的擴充，進行相似性比對時候考慮的因素也隨之增多，經屬性選擇得出的結果會更加合理。

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Algorithm design for cost estimation of main structure of line based on GIS

Wang Zheng

(SchoolofCivilEngineering，LanzhouJiaotongUniversity，Lanzhou730070,China)

Use the ArcCatalog geographic database and attribute selection function of GIS system. Collect engineering examples of spatial structures and create file geographic database. Construct the query expression to select useful data in the file geographic database for a project and then get the construction cost base and coefficient of correlation related. Finally realize the project cost estimation of subgrade, bridge and tunnel.

GIS， structure， query expression， file geographic database， construction cost

1009-6825(2017)03-0225-02

2016-11-15

王 錚(1983- )，男，在讀碩士

TU723.32

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