GIS技术在公路管理中的应用

时间：2024-05-18

赵春景石小丽

（江苏嘉隆工程建设有限公司，江苏泗阳 223700）

1 前言

地理信息系统 (GIS)是集现代计算机科学、地理学、信息科学、管理科学和测绘科学为一体的一门新兴学科。它采用数据库、计算机图形学、多媒体等最新技术,对地理信息进行数据处理,能够实时准确地采集、修改和更新地理空间数据和属性信息,为决策者提供可视化的支持。地理信息系统突破了常规关系式数据库管理的概念,集图形管理与数据管理于一身,具有很强的空间表现力,它将空间数据处理、属性数据处理、空间分析与模型分析与计算机技术紧密结合,通过数据准备、系统建立、空间分析与模型分析,产生对资源环境、区域规划、管理决策、灾害防治等有用的信息。目前GIS技术在很多领域中已被广泛应用，尤其是在公路管理中，GIS与传统的交通信息分析和处理技术紧密结合,延伸出了公路地理信息系统,在公路的规划与设计、养护管理等方面具有较强的应用价值。

2 GIS技术在公路管理中的应用

2.1 GIS在公路地图中的应用

GIS的制图方法比传统的人工或自动绘图方法要灵活得多，公路管理部门可以借助于GIS地图辅助进行公路管理。

基本地图管理。公路图除包括行政区划、村庄、铁路及水系等一般信息外,特别包括与公路有关的信息如:公路编码、公路名称、等级、里程等。GIS电子地图与普通地图不同,它将表示不同物理内容的地图分别进行存储、管理。每一部分为一个图层,通常一个图层只表示单一的内容,如水域、行政区划、村镇、公路等。GIS显示地理数据时,采用图层叠加的方法显示所需的信息。应用GIS独具特色的地图表现能力,可以将公路及公路相关信息可视化。

基本地图管理操作包括地图的数字化及修改、放大、缩小、漫游(浏览)、图层控制、在地图上计算距离、显示全图及地图的输出等功能。公路信息是变化的信息。各地区每年都有大量的新建、改建的公路,利用GIS可以方便、迅速地将这些变化及时地反映到地图上,形成新的公路图。

专题地图管理。专题地图是在基本地图上,以不同的方式显示信息所形成的地图，包括具有各种公路属性特点的专题地图、公共交通图等。GIS还可以根据公路管理需要输出各种专题地图如行政区划图、地形图、路面状况指数、路面行驶质量指数、路面强度指数、路面技术等级分布、路面等级、交通量等图,利用专题地图可直观地了解公路的各项基本情况,为各项决策提供辅助性依据。

2.2 GIS在公路统计管理中的应用

在传统的信息系统中,数据主要保存在数据库中,如果数据库中的数据仅以文字的形式表现出来,不仅形式呆板,而且可能将一些重要的信息隐藏在文字背后,在实际公路管理中,有许多问题需要借助地图来解决,利用GIS提供的数据的地理属性,就可以将这些数据分层、分类叠加在电子地图上,并且地图对象与数据库属性数据建立连接关系,这样通过GIS就可以轻松实现地图与数据库的双向查询。GIS的查询功能按照使用方法可以分为数据查询、空间查询两种：

第一数据查询：GIS的数据查询功能是公路管理中常用的查询方法,管理人员可以通过数据查询,了解数据所在的空间位置,如选择纵坡大于7%的路段，GIS就会显示出这些路段在路网中的正确位置。

空间查询：与数据查询相反,空间查询是通过空间范围的选定查询在此范围内所选相关信息的属性数据。如确定距离公路处在30km范围以内的涵洞,只要在屏幕上公路某处为圆心画一个30km半径的圆，GIS就会显示这一范围内的所有涵洞在地图上的位置及相关信息。

2.3 GIS在公路规划中的应用

为了适应国民经济的高速发展,公路管理部门需要不断地进行养护、改建、扩建现有的公路运输网。以前,GIS没有应用在公路规划中，公路的规划主要依靠对现况的定性了解和工程师的经验来进行,缺少系统的检测、评价和科学的决策。在规划过程中,常常由于经验限制及缺乏对数据的定量分析,使规划方案不尽合理,由此造成资金浪费,路网的使用效率下降。而GIS公路地理信息系统不仅可以对数据进行编码、存储、查询,而且可以在数据库和相关知识库的基础上能够定义和生成各种专用预测分析模型。如需求分析模型、新建改建公路投资效益分析等模型,通过模型经济分析与预测,评估现有路网的使用性能,了解路网状况,预测路网性能变化趋势,为编制中长期路网规划及年度养护计划提供依据,以确定最佳的大中修养护方案。在公路前期规划中通过GIS可以方便地进行路网的规划、选址、分析与最佳路线的决策,同时还可以对公路沿线的环境进行分析。

2.4 GIS在公路设计中的应用

最近几年，一些省市已经开始着手尝试把GIS技术引入到初设和施工图设计中去,并已取得了良好的效果。首先在选线设计中,可以通过鼠标在数字化地形图选取控制点,控制点连线后,路线的大致走向就基本确定下来了。在纵断面设计中,利用GIS可以很方便地采用各种方法(如格网、TIN)建立数字高程模型（DEM），由于数字高程模型(DEM)的存在,在平面选线完成后,公路软件就能自动沿平面选线生成地形纵剖面图。通过绘图仪拉出拉坡图,设计好纵断面设计线,也可以在屏幕上交互完成纵断面设计。在横断面设计上,在完成平面设计和纵断面设计后,公路软件就可以自动生成横断面图。并同时利用DEM数据对工程土石量和填挖范围进行计算，最后自动完成土石方数量表，计算出占地而积，估算出占地线范围内各项工程的分项拆迁工作量。

2.5 GIS在公路运输管理中的应用

随着运输市场的开发，运力、运量迅猛增加，营业运输车辆、客货集散地、中转换装、装卸储存量也日益增加，传统的管理方式已满足不了当前运输事业的发展，为此迫切需要采用现代化的管理手段。GIS具有丰富的空间分析工具，可以为公路运输管理提供形象直观的查询手段。由于地理信息系统具有地理、地形等数据的查询、分析统计功能，所以在运输企业的运营管理当中，可以利用建立交通地理信息系统数据库，为管理部门或用户提供各种查询和分析方法。例如:区段、站点、车次等的查询。提供直通图、管内图、站间交流图、客流密度图等专题地图，以及统计图的分析方法等，为公路客运主管部门分析客流情况、制定行车计划等。同时，利用现有图形上的交通线路结点信息，任意输人两点的地址，便可查询出两点之间所经过的交通线路、公里数、各站站点及名称。当改变线路时，可在图上实时进行修改，并输人新的站名，这些信息也可上载到中央数据库中。