GIS技術在公路管理中的應用

趙春景 石小麗

（江蘇嘉隆工程建設有限公司，江蘇 泗陽 223700）

1 前言

地理信息系統 (GIS)是集現代計算機科學、地理學、信息科學、管理科學和測繪科學為一體的一門新興學科。它采用數據庫、計算機圖形學、多媒體等最新技術,對地理信息進行數據處理,能夠實時準確地采集、修改和更新地理空間數據和屬性信息,為決策者提供可視化的支持。地理信息系統突破了常規關系式數據庫管理的概念,集圖形管理與數據管理于一身,具有很強的空間表現力,它將空間數據處理、屬性數據處理、空間分析與模型分析與計算機技術緊密結合,通過數據準備、系統建立、空間分析與模型分析,產生對資源環境、區域規劃、管理決策、災害防治等有用的信息。目前GIS技術在很多領域中已被廣泛應用，尤其是在公路管理中，GIS與傳統的交通信息分析和處理技術緊密結合,延伸出了公路地理信息系統,在公路的規劃與設計、養護管理等方面具有較強的應用價值。

2 GIS技術在公路管理中的應用

2.1 GIS在公路地圖中的應用

GIS的制圖方法比傳統的人工或自動繪圖方法要靈活得多，公路管理部門可以借助于GIS地圖輔助進行公路管理。

基本地圖管理。公路圖除包括行政區劃、村莊、鐵路及水系等一般信息外,特別包括與公路有關的信息如:公路編碼、公路名稱、等級、里程等。GIS電子地圖與普通地圖不同,它將表示不同物理內容的地圖分別進行存儲、管理。每一部分為一個圖層,通常一個圖層只表示單一的內容,如水域、行政區劃、村鎮、公路等。GIS顯示地理數據時,采用圖層疊加的方法顯示所需的信息。應用GIS獨具特色的地圖表現能力,可以將公路及公路相關信息可視化。

基本地圖管理操作包括地圖的數字化及修改、放大、縮小、漫游(瀏覽)、圖層控制、在地圖上計算距離、顯示全圖及地圖的輸出等功能。公路信息是變化的信息。各地區每年都有大量的新建、改建的公路,利用GIS可以方便、迅速地將這些變化及時地反映到地圖上,形成新的公路圖。

專題地圖管理。專題地圖是在基本地圖上,以不同的方式顯示信息所形成的地圖，包括具有各種公路屬性特點的專題地圖、公共交通圖等。GIS還可以根據公路管理需要輸出各種專題地圖如行政區劃圖、地形圖、路面狀況指數、路面行駛質量指數、路面強度指數、路面技術等級分布、路面等級、交通量等圖,利用專題地圖可直觀地了解公路的各項基本情況,為各項決策提供輔助性依據。

2.2 GIS在公路統計管理中的應用

在傳統的信息系統中,數據主要保存在數據庫中,如果數據庫中的數據僅以文字的形式表現出來,不僅形式呆板,而且可能將一些重要的信息隱藏在文字背后,在實際公路管理中,有許多問題需要借助地圖來解決,利用GIS提供的數據的地理屬性,就可以將這些數據分層、分類疊加在電子地圖上,并且地圖對象與數據庫屬性數據建立連接關系,這樣通過GIS就可以輕松實現地圖與數據庫的雙向查詢。GIS的查詢功能按照使用方法可以分為數據查詢、空間查詢兩種：

第一數據查詢：GIS的數據查詢功能是公路管理中常用的查詢方法,管理人員可以通過數據查詢,了解數據所在的空間位置,如選擇縱坡大于7%的路段，GIS就會顯示出這些路段在路網中的正確位置。

空間查詢：與數據查詢相反,空間查詢是通過空間范圍的選定查詢在此范圍內所選相關信息的屬性數據。如確定距離公路處在30km范圍以內的涵洞,只要在屏幕上公路某處為圓心畫一個30km半徑的圓，GIS就會顯示這一范圍內的所有涵洞在地圖上的位置及相關信息。

2.3 GIS在公路規劃中的應用

為了適應國民經濟的高速發展,公路管理部門需要不斷地進行養護、改建、擴建現有的公路運輸網。以前,GIS沒有應用在公路規劃中，公路的規劃主要依靠對現況的定性了解和工程師的經驗來進行,缺少系統的檢測、評價和科學的決策。在規劃過程中,常常由于經驗限制及缺乏對數據的定量分析,使規劃方案不盡合理,由此造成資金浪費,路網的使用效率下降。而GIS公路地理信息系統不僅可以對數據進行編碼、存儲、查詢,而且可以在數據庫和相關知識庫的基礎上能夠定義和生成各種專用預測分析模型。如需求分析模型、新建改建公路投資效益分析等模型,通過模型經濟分析與預測,評估現有路網的使用性能,了解路網狀況,預測路網性能變化趨勢,為編制中長期路網規劃及年度養護計劃提供依據,以確定最佳的大中修養護方案。在公路前期規劃中通過GIS可以方便地進行路網的規劃、選址、分析與最佳路線的決策,同時還可以對公路沿線的環境進行分析。

2.4 GIS在公路設計中的應用

最近幾年，一些省市已經開始著手嘗試把GIS技術引入到初設和施工圖設計中去,并已取得了良好的效果。首先在選線設計中,可以通過鼠標在數字化地形圖選取控制點,控制點連線后,路線的大致走向就基本確定下來了。在縱斷面設計中,利用GIS可以很方便地采用各種方法(如格網、TIN)建立數字高程模型（DEM），由于數字高程模型(DEM)的存在,在平面選線完成后,公路軟件就能自動沿平面選線生成地形縱剖面圖。通過繪圖儀拉出拉坡圖,設計好縱斷面設計線,也可以在屏幕上交互完成縱斷面設計。在橫斷面設計上,在完成平面設計和縱斷面設計后,公路軟件就可以自動生成橫斷面圖。并同時利用DEM數據對工程土石量和填挖范圍進行計算，最后自動完成土石方數量表，計算出占地而積，估算出占地線范圍內各項工程的分項拆遷工作量。

2.5 GIS在公路運輸管理中的應用

隨著運輸市場的開發，運力、運量迅猛增加，營業運輸車輛、客貨集散地、中轉換裝、裝卸儲存量也日益增加，傳統的管理方式已滿足不了當前運輸事業的發展，為此迫切需要采用現代化的管理手段。GIS具有豐富的空間分析工具，可以為公路運輸管理提供形象直觀的查詢手段。由于地理信息系統具有地理、地形等數據的查詢、分析統計功能，所以在運輸企業的運營管理當中，可以利用建立交通地理信息系統數據庫，為管理部門或用戶提供各種查詢和分析方法。例如:區段、站點、車次等的查詢。提供直通圖、管內圖、站間交流圖、客流密度圖等專題地圖，以及統計圖的分析方法等，為公路客運主管部門分析客流情況、制定行車計劃等。同時，利用現有圖形上的交通線路結點信息，任意輸人兩點的地址，便可查詢出兩點之間所經過的交通線路、公里數、各站站點及名稱。當改變線路時，可在圖上實時進行修改，并輸人新的站名，這些信息也可上載到中央數據庫中。

3 結束語

隨著GIS技術普及和應用的深入，GIS在公路領域的應用將更加廣泛，進一步開發和推廣GIS技術在公路勘測設計、公路管理等方而的創新和應用，將大幅度提高公路建設和管理的工作效率和經濟效益，推進公路建設和管理模式的全而發展。

[1]張映雪，黃利芒.GIS技術在公路建設管理中的應用研究 [J].中國公路學報.2004,17(1)

[2]李志林，朱慶.數字高程模型[M].武漢:武漢大學出版社.2003.

[3]趙圓圓.GIS在公路管理中的應用[J].公路雜志 2001,(8).