基于GIS的路面管理系統簡介

孫 奕

(沈陽市公路建設有限公司， 遼寧沈陽 110011)

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基于GIS的路面管理系統簡介

孫 奕

(沈陽市公路建設有限公司， 遼寧沈陽 110011)

路面管理系統是針對道路養護、改建等而產生的系統。隨著科學技術的發展，基于GIS的路面管理系統逐漸走進大家的視線。文章簡要介紹了其研究背景及現狀，并對基于GIS的路面管理系統的優勢進行了說明。

路面管理系統； GIS； 系統模塊； 系統結構功能； 優勢與影響

基于GIS的路面管理系統是隨著現代科技發展而誕生的產物，它不僅可以規劃管理，還能夠進行圖形處理與空間數據查詢、統計、分析等[1]。GIS(地理信息系統的簡稱)路面管理系統正逐漸滲入道路工作者科研及日常管理中，因此，充分了解與認識此系統尤為重要。

1 國內外研究現狀

1.1 國外研究現狀

國外在較早年代就已經注意到路面管理這方面的問題，1966年美國全國公路研究計劃(NCHRP)第一次提出了路面設計系統的概念[2]，隨后其他國家也展開了對路面管理系統的研究。大家針對路面管理及養護評價做了一系列的研究，表1為國外比較有代表性的管理系統[3-4]。隨著路面管理系統的不斷升級與提高，目前，基于GIS的路面管理系統已為每年的路面養護費用節約了大量資金。

表1 國外代表性路面管理系統

1.2 國內研究現狀

相較于國外，我國對于路面管理系統的研究起步較晚，直至1985年才在遼寧營口地區引進來自英國的BSM路面評價系統，開始了對區域路面現狀的評價與管理[5]。隨著“九五”國家重點科技項目“GIS在公路設計中的應用研究”的成功，越來越多的人們投入到基于GIS的路面管理系統的開發研究中。孫立軍[6]研究了GIS城市道路管理系統，實現了對數據管理的可視化，加強了系統之間相互交互的關系；朱新實和趙圓圓實現了空間數據的可視化，還有一些較為基本的信息查詢功能；葉慧[7]采用路線CAD設計圖作為底層圖，設計開發出新的管理系統等。

這些平臺的開發利用，為我國的路面管理與養護提供了一些便利條件，但這遠遠不夠。目前，國內缺少以GIS為平臺的數據庫，在技術操作中還存在著一定弊端，距離國外管理水平還相差很大的距離。所以，其進一步應用還需深入研究。

2 路面管理系統

路面管理系統一般由數據采集、數據庫管理、網級管理和項目級管理組成，不同系統擔負著不同的功能，它們相互交叉卻又各有不同。表2詳細展示了系統結構與功能[8]，從表中不難發現，路面管理系統不僅可以對路面的具體使用情況作出準確判斷，還可以分析預測路段的各項指標的發展動態。通過對養護需求的分析，進行項目排序，降低資金使用，提高道路服務水平，確保一切最優化是路面管理系統的最終目標[9]。

表2 路面管理系統結構與功能

3 基于GIS的路面管理系統

就處理地理空間數據而言，GIS是目前最合適的計算機應用系統，由于公路縱向跨度大，具有明顯的線形地理特征，可以通過GIS進行形象化管理，實現信息的決速查詢和分析處理[10]。道路的屬性主要包括傳統屬性信息(可表征其幾何、結構、性能等特征屬性信息)和空間屬性信息(表征其空間特性及其地理位置屬性信息)，由于道路的兩種屬性是自動關聯在一起的，進行路面管理時不僅需要管理對象屬性，還要實現這兩種屬性的同步處理，而傳統的PMS很難實現它的直觀性操作，依托GIS的圖庫和數據庫就可達成目標。

3.1 GIS的結構功能

GIS是地理信息系統的簡稱，具體是指在計算機系統的支持下，對全球地理信息進行數據化分析處理存儲的高技術系統[11]。它不僅可以將大量地理信息進行數據化采集存儲，而且可以借助計算機對數據進行分析處理，動態掌握復雜的地理環境。GIS通過把實際地理信息數據化，對數據再加工利用，可以快速定位、精準分析，有效提高工作效率，減少誤差的產生。除此之外，GIS的應用，也推動著電腦軟件的革新。

3.2 系統模塊

基于GIS的路面管理系統有很多基本模塊，它們之間相互作用，維持系統穩定。但是，在不同路面管理系統之間，相同模塊發揮的具體功能及實現方法有所不同。下面，對這些系統模塊的功能進行一些簡單的介紹[6]。

系統模塊主要由七大類組成，不同模塊都有著不同的作用。數據編輯模塊主要是對地理信息數據的輸入與編輯，是其他操作的基礎，起著根基似的作用，換句話說，沒有數據編輯模塊，整個系統將無從運作；數據庫管理模塊類似于一個倉庫，對路面養護決策等數據進行存儲、傳遞，利于統計查詢這些原始型數據；數據錄入模塊能夠方便快捷的將路面管理系統所需要的數據錄入數據庫中，隨著科學技術的發展，數據錄入模塊又分為兩個子模塊，數據自動化導入子模塊與手工錄入子模塊，特別是自動化導入子模塊的存在，大大減小了工作人員的工作量；評價模塊是整個系統中最為關鍵的模塊，它是對所采集到的數據進行綜合整理評價，確保全面直觀，通過全面了解路網服務水平，對道路路面的使用性能進行評價，進而確定一系列的養護措施及對策；查詢模塊的主要功能是查找數據庫中的各種數據信息，起到了數據庫與用戶之間的橋梁作用，用戶所需要的數據信息，通過查詢模塊就可以得到；圖表處理模塊是將數據在地圖上展示，最終以圖表的形式打印或導出；最后一個是系統維護模塊，它的主要功能是對系統的數據初值等進行設定和對地圖圖層的圖元性質進行檢查，防止系統查詢出錯。

3.3 系統功能

通過上述七大模塊的相互作用，基于GIS的路面管理系統擁有著許多便利的功能[12]。借用GIS獨特的分層技術，使得路面管理系統更加層次分明，通過對數據進行編碼，確定不同的要素、屬性，建立起空間數據與屬性數據的關系，高效有序地管理龐大的數據資源。屬性信息的整理，還可以形成專題圖。專題圖的存在更加豐富了基本地圖，不同的線寬與顏色使得圖形更加鮮活。

除此之外， GIS路面管理系統還有著強大的數據統計分析功能，它可以根據用戶的需求，將已有數據分類統計分析，作出預測、評價，并且能夠繪制圖表，使得路面的各種狀況清晰明白地展現出來。GIS還豐富了路面管理系統原有的查詢功能，如屬性查詢和空間查詢，數據可視化功能極大地滿足了用戶需求。

在數字化、信息化快速發展的今天，GIS在數據的收集、處理和分析上都將取得了更大的發展。路面管理系統本身就是一種復雜且龐大的體系，將GIS應用在路面管理系統中，充分利用了它本身就具有的強大功能。GIS能夠將空間數據和屬性數據進行雙向查詢和統計分析，這樣就可以將數據庫中的大量資源進行統一的可視化管理。在相同工作量的前提下，GIS的應用，提高了路面管理系統在對數據的錄入、查詢、使用的準確性和快捷性。

3.4 對于傳統路面管理系統的影響

與傳統路面管理系統相比，基于GIS的路面管理系統則表現的更為準確與突出[13]。首先是在數據采集方面，GIS的數據采集不僅包含有空間數據采集，通過測量、遙感、數字化技術采集數據形成電子地圖，還有屬性數據的采集，可以與空間數據相關聯；第二是在數據庫的結構中，更加細致劃分了數據庫的管理方式，通過拓撲數據模型建立文件管理，使得數據存儲變得井井有條；最后是在道路管理模式上，GIS在道路管理中有機的將道路規劃、交通規劃和城市規劃結合起來，更加全面的考慮到了各種因素對道路養護的影響[14]。

4 結束語

目前，我國的公路建設已基本完成，在接下來的很長時間里，我們將面臨著大量公路養護、維修等方面的工作。基于GIS的路面管理系統，可以很好地幫助人們統計處理數據，針對路況作出正確的判斷。國外的路面管理系統也表明，建立和實施路面管理系統是未來發展的必然趨勢。

[1] 彭霞.基于路面管理系統的高速公路瀝青路面養護策略研究[D]. 華南大學，2014.

[2] Department of Transportation Federal Highway Administration (FHWA) Office of Highway Policy Information,"Highway Performance Monitoring System Catalog-Part,New Technology and Techniques."Washington,D.C.(2003),pp.18-30.

[3] ASTM Committee, Standard Test Method for Airport Pavement Condition Index Surveys [S]. ASTM Committee, 2004.

[4] The Ohio Department of Transportation Office of Pavement Engineering.Pavement Condition Rating System [S]. The Ohio Department of Transportation Office of Pavement Engineering, 2004.

[5] 陳蘭蘭.基于GIS的路面管理系統的研究[D]. 江西理工大學，2008.

[6] 馬京濤，孫立軍. 基于GIS的城市道路管理系統的數據管理綜合研究[J].中國公路學報，2001 ,14( 增刊) :54-58.

[7] 葉慧，邵敏華.廣韶高速公路路面管理系統[J].中國市政工程，2003(4)：62-65.

[8] 宋東方.基于公路養護管理的GIS應用與開發[D]. 大連:大連理工大學，2000.

[9] 潘玉利.路面管理系統原理[M]. 北京： 人民交通出版社，1998.

[10] 朱榮軍.高速公路養護管理系統研究[D]. 東南大學，2000.

[11] 鐘慧玲.廣東省高速公路數據庫系統的設計思想[J].華南理工大學學報,2000,28(5) :96-99.

[12] 李明， 陳謙應, 彭克剛, 等. 路面管理系統發展綜述[J]. 重慶交通大學學報: 自然科學版，2005, 24(3): 69-73.

[13] 趙先洋.基于GIS的季凍區路面管理系統的設計與實現[D]. 吉林大學，2014.

[14] 景玲玲.河南省公路地理信息系統的研制與開發[D]. 大連:大連理工大學，2003.

孫奕(1971～)，男，大學本科，高級工程師，從事道路橋梁施工與管理工作。

U418.2

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[定稿日期]2017-03-02