基于GIS的路面管理系統研究

李海霞

基于GIS的路面管理系統研究

李海霞

（重慶交通大學土木工程學院 重慶 400074）

基于GIS的路面管理系統通過引入GIS技術，兼顧了地理信息系統與傳統路面管理系統的優勢，能夠實現路面空間數據、屬性數據的共享，并建立路面使用性能的評價模型，可為各級養護管理部門提供及時、準確的決策輔助信息，并初步實現路面養護工作的可視化管理，具有重要的經濟效益和社會效益。

GIS；路面管理系統；空間數據庫；路面使用性能評價

1 引言

由于公路數據不僅具有傳統屬性信息，還具有空間屬性信息，因而公路路面的管理應當同時處理傳統屬性數據和空間數據，但傳統的路面管理系統缺少空間分析能力，很難對其進行直觀性操作，而依托GIS的圖庫和數據庫，可實現信息的快速查詢和分析處理[1]。因此組建基于GIS的路面管理系統，不僅可實現基本的路面管理及分析功能，還可實現數據的可視化管理，使得系統軟件交互性、直觀可讀性增強，具有重要的研究價值和實用價值。

2 地理信息系統（GIS）

2.1 GIS的定義及組成

GIS是地理信息系統(Geographic Information System)的簡稱，它是在計算機軟件和硬件系統的支持下，以地理空間數據庫為基礎，對整個或部分地球表面與空間中的地理分布數據進行采集、存儲、管理、運算、模擬、分析、顯示和描述的技術系統[2]。

根據GIS對數據進行采集、加工、管理、分析和表達的過程，可將GIS基礎軟件分為數據輸入與轉換、圖形與文本編輯、數據存儲與管理、空間查詢與空間分析、空間數據可視化與輸出五個子系統。

2.2 GIS的特征

GIS以地理模型為手段，以地理研究和地理決策為目的，具有區域空間分析、多要素綜合分析和動態預測能力，可獲取豐富的地理信息；并且GIS對數據的采集、管理、分析和輸出功能使得其具有空間性和動態性；除此之外，GIS是在計算機系統的支持下對空間地理數據進行分析及管理，因而可以快速、精確、綜合地對復雜的地理數據進行空間定位和動態分析[3]。

3 路面管理系統（PMS）

路面管理系統(Pavement Management System, PMS)是指運用系統分析的方法，綜合考慮技術、經濟、社會和政治等方面的因素，促使路面管理過程系統化，為路面工程各管理部門提供科學的分析工具和方法，以便合理有效地使用有限的資源，提供具有足夠服務水平的路面，并做出科學的管理決策。

其從功能上可劃分為數據采集系統、數據庫管理系統、網級管理系統和項目級管理系統四部分。

4 基于GIS的路面管理系統

基于GIS的路面管理系統主要由數據庫管理、圖層管理、系統功能模塊三部分組成。

4.1 建立數據庫

將公路的基礎數據、技術屬性數據分別作為靜態數據、動態數據存儲，然后把靜態數據作為查詢以及報表輸出的分類標準，而動態數據則為分析路面使用性能的依據，建立路面空間數據庫可幫助用戶對數據進行空間分析，實現可視化顯示[8]。

依托GIS平臺來建立采集數據與地理數據間的聯系，可方便地查詢并統計路面狀況信息，再由數據模塊對數據信息進行計算分析，即可對養護需求計劃、性能評價等提供養護決策的依據[9]。

4.2 圖層管理

要建立柵格圖與路網圖之間的聯系，就必須對路網柵格圖進行配準。配準完成后，即可對圖像中的每一要素進行矢量化，以獲得矢量圖像；然后將不同地圖元素分割為不同的地理要素集，并建立拓撲結構；最后通過構建轉彎模型、設置連通性策略及在網絡數據集指定屬性框中添加屬性并設置網絡數據集中的行駛方向，即建立起道路網絡圖。

4.3 路面使用性能評價模型

路面使用性能評價是路面性能預側、養護方案優化決策的基礎，只有客觀準確地對路面使用性能進行評價，才能正確認識路面出現早期破壞的原因，從而進行正確地預防和尋找合理的處治對策[10]。

4.3.1確定評價指標

路面的使用性能包括功能、結構、安全三個方面。路面功能可由路面平整度來表征；路面結構的評價指標為路面破損和路面強度；路面安全由路面抗滑性能表征。因此，路面使用性能的評價，既需要考慮路面使用狀況對路面性能的影響，也要考慮路面使用狀況對使用者(車輛、行人)的影響。

4.3.2建立評價指標計算模型

參照國內外的研究經驗，結合《公路養護技術規范》的規定建立本系統路面性能評價指標的計算模型，然后由《公路養護技術規范》中路面性能評價標準即可對路面性能進行評價。

4.4 系統基本功能

4.4.1基本地圖管理

基于GIS的路面管理系統借助于地圖輔助來進行公路管理?；镜貓D管理操作包括地圖的數字化及修改、放大、縮小、漫游、圖層控制、坐標變換和地圖的輸出等功能。公路信息是變化的信息，各地每年都有大量的新建、改建的公路，利用GIS可以方便、迅速地將這些變化反映到地圖上，形成新的公路圖。

4.4.2數據查詢

在基于GIS的路面管理系統中，因GIS的數據可視化功能，可通過設定與地圖要素相關的查詢條件將選定的數據在地圖上顯示出來，這樣通過數據查詢，即可了解數據所在的空間位置[11]。

4.4.3空間查詢

與數據查詢相反，空間查詢是通過選擇空間范圍來查詢在此范圍之內所選相關信息的屬性數據，可以通過點選擇、線選擇、框選擇和多邊形選擇來對路段多方面屬性信息進行查詢，以顯示路段高程、維修損壞狀況及PCI等屬性信息。

4.4.4路面使用性能評價

基于GIS的路面管理系統可通過所建立的路面性能評價計算模型，來評價路面平整度、彎沉、抗滑系數、路面破損等指標，并可生成指標評價統計表，從而可作為公路養護決策的依據。

4.4.5專題圖層顯示

通過專題圖模塊，路面管理者即可直觀、清楚地了解所有公路或某一條道路的地理位置、使用性能等情況，使得系統對時空的反應更為迅速、界面更為友好、使用更為方便[12]。

5 結語

基于GIS的路面管理系統，可實現路面空間數據和屬性數據的雙向查詢，并且在保持傳統路面管理系統功能的基礎上，提供的GIS界面使操作更直觀、簡便，對路網的總體掌握更真實，達到公路養護信息可視化，公路養護決策科學化和公路養護管理現代化，從而對路面管理工作的科學化、路面管理行業技術的規范化以及路面養護管理模式的優化產生巨大的影響與推動作用。

[1]謝峰. 基于GIS的高速公路路面管理智能決策模型研究[D].西南交通大學, 2012.

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[12]蓋玉杰, 石永興. GIS路面管理系統的研究與實現[J]. 中國新技術新產品, 2010, 03:49-50.

Research on The Pavement Management System Based on GIS

LI Haixia

(1. School of Civil Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China)

By taking advantage of GIS technology, the pavement management system based on GIS combine the advantages of the geographic information system and the traditional pavement management system, based on this, sharing spatial database and attribute database can be realized and the evaluation model of pavement performance can be set up, which will provide timely and accurate decision-making information for pavement management department and make visibility management come true basically. Therefore, it has important economic benefit and social benefit.

GIS; pavement management system; spatial database; the evaluation of pavement performance

K928

B

1007-6344（2017）03-0154-01