GIS技術在公路路線設計中的應用探討

呂嘉源

摘要：公路路線設計是公路建設的基礎工作，非常重要。該文介紹了地理信息系統（GIS）技術，并闡述了GIS技術在公路線路設計不同方面的應用，包括：公路選線、路線平面設計、路線縱斷面設計、路線橫斷面設計及其他方面的應用，GIS能提高設計效率，優化設計方案。

關鍵詞：GIS；公路路線設計；公路選線；平面設計；縱斷面設計；橫斷面設計

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）01-0235-01

在公路建設中，公路路線設計是一項基礎性工作，它涉及規劃、路網、經濟、功能、施工、養護、營運等各個方面，作用十分重要。要求設計人員充分利用地形、地質等自然環境因素，根據公路的使用任務和性質，設計出滿足政治、經濟、技術等各方面要求的線路方案。因為設計過程，需要大量的調查與資料，為了提高設計的質量和設計效率，利用地理信息系統（Geographic Information System，簡稱GIS）技術輔助選線的方法應運而生。本文就GIS技術應用于公路路線設計中作初步探討。

1 GIS技術簡介

GIS技術是以地理空間數據庫為基礎，利用計算機硬件與軟件對這些地理空間數據進行處理，并將數據的輸入、存儲、檢索、分析以及結果輸出都標準化，能夠利用地理模型分析的方法，提供多種空間和地理信息數據。其核心是管理和分析地理位置信息及該位置上屬性信息，并以二維或三維電子地圖將信息表達出來。

在路線設計過程中，GIS主要用于包括制圖功能、數據的操作與處理功能、空間疊置分析，緩沖區分析，網絡分析，地形分析，三維分析，路徑分析等分析工具，可實現不同資源圖與地理數據的疊加計算，系統提供的路徑分析可以給出兩點間的最優設計線路方案。

2 GIS在公路路線設計中的應用

2.1 GIS應用于公路選線

獲取全面、正確的地理信息是公路選線的基礎，地理信息包括空間數據和屬性數據，將兩種數據信息采集、建庫，并對數據規范存儲和分析才能做好選線設計；GIS技術能夠將設計要求與公路功能結合起來，將公路沿線走線的地質圖、地形圖、水文、氣象、周邊情況等數據信息收集上來，然后進行全面布局，確定起點和終點，先大致給出線路走向，并選取若干關鍵點作為主要控制點，再逐段設計，在每段設計中利用GIS技術將路線經過區的具體數據信息調出，從而規劃出具體走向，最后對初選方案進行控制點加密，結合道路設計標準與線路條件，確定最終走線方案。

2.2 GIS用于公路平面設計

為保證行車的安全和舒適性，公路平面設計也非常重要，常見的平面線性有直線、圓曲線以及緩和曲線，在平面設計中，受地形、地物等限制條件，傳統的設計方法一般需要多次試算。而GIS技術，在計算機運算下，能將公路平面設計的各種曲線要素計算出來，供設計人員參考分析，從而確定最佳的平面線形方案。

2.3 GIS用于公路縱斷面設計

公路縱斷面主要是確定公路的坡度、坡長、豎曲線半徑等數值。要根據不同路段的實際情況，通過GIS技術，計算各個變坡點的縱斷面設計要素，計算出來初步設計方案，并對應出土石方累積曲線，而后由設計人員對比分析，確定出最終方案。

2.4 GIS用于公路橫斷面設計

橫斷面設計主要是繪出橫向地面線后，根據縱斷面設計所確定的路基填挖高度、路基寬度、邊坡坡度、邊溝尺寸繪出路基的外廓線。橫斷面設計的工作量在整個公路設計量中占很大比例，且重復工作量大。采用GIS輔助設計后，可以大大提高工作效率。

2.5 GIS在公路路線設計其他方面的應用

除了上述這些方面，在公路線路設計中還有很多方面，可以發揮作用。比如在線路的地理坐標與里程樁號的相互轉換，利用GIS技術能夠保證計算精確，定位準確，又能減少設計人員的工作量；GIS還可以用于計算公路工程施工量、線路長度，處理斷鏈等一系列問題。

3 結束語

通過GIS技術，能夠在公路設計的選線、平面設計、縱斷面設計、橫斷面設計以及其他方面發揮作用，在減去設計人員人工計算量的同時，能設計出符合設計要求、線路最優化、工程量最小等，兼顧線路經過區域環境、經濟等各方面因素的方案，提高設計工作效率。

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