基于GIS的公路建設管理系統

游曉英

（山西省交通科學研究院，山西 太原 030006）

0 引言

現階段，我國公路在建設通車總里程數尤其是高等級公路建設通車的總里程數上取得飛速的發展，僅用了20年時間，就完成了西方發達國家公路建設40年的發展過程。但是，與西方發達國家相比，我國公路建設尤其是高等級公路建設依然處于勞動力低下、施工手段落后、公路養護水平低下的水平，處于公路發展建設的初級階段，而這些項目采用的“人海戰術”機械化程度低，管理水平低，難以適應現階段公路快速建設發展的總體要求。

地理信息系統（Geographical Information System,簡稱GIS）是一門交叉性學科，它主要指的是通過計算機軟件、硬件技術的支持，將地理空間數據和屬性數據相結合，實現對地理數據的存儲、檢索、操作和分析等操作[1]。現階段，GIS已經與多種學科相交，形成了許多獨立的邊緣學科。基于上述論證，將GIS技術引入到現代化公路建設管理系統中具有深刻的意義。

而基于GIS的公路建設管理系統是將設計文件信息，以數字化形式表達，直觀地顯示出建設成果信息；它可以從本質上提高資料的應用率；還可以在這個系統的基礎上研發后期公路養護管理系統，有效提高公路項目的建設管理水平。

1 工程項目發展

工程項目管理指的是在特定的條件下，施工企業以最優化實現工程項目建設為目標，按照一定的方法對工程項目進行計劃、組織、協調、指揮等進行的一系列管理方式[2]。現代工程項目管理是近年來發展起來的一個管理學科的新領域。它是通過總結各種項目管理的基本規律而建立的一套特有的管理理論和方法，因此具有更加廣泛的適用性。

從20世紀80年代開始，伴隨著全球性項目活動范圍的日益擴大，使得各個項目業主部門(政府部門與國家企業)和項目實施者(政府機構和企業)先后投入大量的人力和物力去研究、開發和使用項目管理的具體方法，使得工程項目管理得到了迅速的發展[3]。

我國是從20世紀70年代末開始，由部分高校和研究機構開始將現代項目管理方面資料和方法引入國內機關，并逐步在校園內展開了相關課程和進行相關人才的培養。但是效果不佳，到目前為止，我國除了少量翻譯的外文書籍之外，并沒有專門針對一般項目管理的現代項目管理教科書。

2 基于GIS的公路工程項目管理

同其他信息管理系統一樣，公路工程項目管理是一個艱難的、巨大的、復雜的系統工程，它涉及了項目的進度、工程質量、總體投資、工程合同、參建人員、設計圖紙等多方面工作；但是，它又有區別于其他信息管理系統的特征：公路工程項目管理具有明顯的地理特征。一個公路工程項目的建設，設計里程往往是長度不等的，它涉及的路網規劃、公路選線、設計、施工等工作都與地理空間有著緊密的聯系，規劃、選線、設計需要結合工程區域內的地形、地理信息等；工程施工所需要的材料、運輸、項目部的選址等也都具有明顯的地理要素特征。

因此，公路工程項目管理信息系統不僅要能夠解決工程進度、工程質量、建設費用等問題，而且應該能夠處理地理信息，這也就要求我們在建立公路工程項目管理信息系統的同時與地理信息系統相結合。

3 基于GIS的公路工程項目管理設計

在高等級公路建設信息化的過程中，其建設的總體目標是將公路建設資源進行最優化開發，實現在公路建設和管理中各部門間的資源共享，為后期公路養護管理提供服務，并逐步將公路建設、管理、養護三者相結合的一體化的公路建設管理信息系統，從根本上改變傳統公路建設、管理、資料保存的模式，實現公路建設管理的計算機自動化。

系統將采用GIS技術為核心技術，結合緯地軟件恢復的設計圖形、公路設計文件等，實現公路建設管理科學化、自動化、信息化，為公路建設、公路管理及后期公路養護工作等提供高效的、快捷的、方便的服務，以實現信息化管理。

根據系統設計總體目標，按照軟件設計的模塊化設計思路，并結合GIS自身的特點，將基于GIS的公路建設管理信息系統分為五大信息模塊，分別是屬性數據管理模塊、圖形數據管理模塊、數據查詢模塊、工程進度管理模塊、設計文件模塊，其實現的具體功能如圖1所示。

圖1 基于GIS的公路建設管理信息系統功能結構框架圖

4 系統功能論述

為實現上述方案，本系統擬采用集成式的GIS二次開發技術，結合使用ArcGIS軟件中的ArcEngine作為開發平臺，基礎數據庫選擇Access數據庫進行建庫，開發語言選擇Microsoft Visual Basic，這樣我們就滿足了系統開發的基本要求。

4.1 數據庫的建立

4.1.1 圖形數據庫的建立

我們先使用緯地軟件將路線的平面在地形圖上生成，將其保存為.dwg格式，然后利用ArcGIS中的ArcCatalog工具導入到Geodatabase數據庫 (預先建立的)中，并定義其具體投影方式，將產生的數據格式為.shp文件格式。

4.1.2 屬性數據庫的建立

GIS數據一般由空間數據和屬性數據兩部分構成，這里我們選擇關系型數據庫Access來管理屬性數據[4]，通過建立不同的屬性數據表，保存圖形數據庫對應的屬性數據文件。

4.1.3 設計文件數據庫

現階段，公路信息數據的存儲方式主要是紙質圖紙，這些紙質圖紙在公路施工結束后難以保存，所以我們采用數據庫形式對設計圖紙、文件進行存儲，方便后期圖紙共享、保存、管理等工作。

4.1.4 數據庫間的關聯方式

3個數據庫間，我們使用屬性標識碼(ID)對3個數據庫進行關聯，根據每個要素只有唯一的一個ID原則，建立起一一對應的關系。

4.2 系統主要功能

4.2.1 地圖顯示功能

在顯示界面，我們將建立的圖形文件（路線圖、樁號文件、地形圖）導入其中，在界面左邊有圖層控制面板，用戶可以根據需求選擇相關圖層，如圖2。

圖2 地圖顯示主界面圖（一）

同時，為了滿足不同用戶的需求，實現地圖的瀏覽功能，同時實現地圖放大、縮小、漫游、地圖標注（當地圖信息發生變化的時候，不需要用戶重新將地圖導出系統，使用地圖標注功能，可以實現對地圖信息的手動標注功能）、長度測量、面積查詢等功能。

4.2.2 設計文件查詢功能

在這個系統中，我們將設計文件以圖紙形式按照合同段保存在建立的數據庫中，其中每個合同段又分為12個部分：總體設計、路線、路基路面、橋梁涵洞、隧道、路線交叉、交通工程與沿線設施、環境保護與景觀設計、其他工程、筑路材料、施工方案、施工圖預算[5]。在對施工方進行開放時，我們按照施工方所涉及的施工標段進行開放不同標段功能，其界面如圖3。

圖3 地圖顯示主界面圖（二）

系統支持用戶在路線上查詢路線屬性信息（包括坐標查詢、樁號查詢）、構造物查詢（根據構造物名稱、構造物樁號信息查詢構造物的其他信息，包括構造物長度、結構、跨徑等屬性信息）。

4.2.3 施工進度管理功能

本系統可以滿足施工方將合同段內施工進度信息輸入數據庫中，方便業主、監理單位查詢工程施工進度。同時，系統也支持數據導出功能，方便其他用戶查詢施工進度。

5 結論

系統針對公路建設管理的信息化要求，使用GIS的方式，將公路建設與GIS相結合，提高了公路建設的信息化管理，推動了信息技術在公路建設的應用，具有重要的實踐意義。