GIS技術(shù)在公路路線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

呂嘉源

摘要：公路路線設(shè)計(jì)是公路建設(shè)的基礎(chǔ)工作，非常重要。該文介紹了地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，并闡述了GIS技術(shù)在公路線路設(shè)計(jì)不同方面的應(yīng)用，包括：公路選線、路線平面設(shè)計(jì)、路線縱斷面設(shè)計(jì)、路線橫斷面設(shè)計(jì)及其他方面的應(yīng)用，GIS能提高設(shè)計(jì)效率，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：GIS；公路路線設(shè)計(jì)；公路選線；平面設(shè)計(jì)；縱斷面設(shè)計(jì)；橫斷面設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）01-0235-01

在公路建設(shè)中，公路路線設(shè)計(jì)是一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，它涉及規(guī)劃、路網(wǎng)、經(jīng)濟(jì)、功能、施工、養(yǎng)護(hù)、營(yíng)運(yùn)等各個(gè)方面，作用十分重要。要求設(shè)計(jì)人員充分利用地形、地質(zhì)等自然環(huán)境因素，根據(jù)公路的使用任務(wù)和性質(zhì)，設(shè)計(jì)出滿足政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等各方面要求的線路方案。因?yàn)樵O(shè)計(jì)過程，需要大量的調(diào)查與資料，為了提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率，利用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡(jiǎn)稱GIS）技術(shù)輔助選線的方法應(yīng)運(yùn)而生。本文就GIS技術(shù)應(yīng)用于公路路線設(shè)計(jì)中作初步探討。

1 GIS技術(shù)簡(jiǎn)介

GIS技術(shù)是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)硬件與軟件對(duì)這些地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將數(shù)據(jù)的輸入、存儲(chǔ)、檢索、分析以及結(jié)果輸出都標(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)。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(dá)出來。

在路線設(shè)計(jì)過程中，GIS主要用于包括制圖功能、數(shù)據(jù)的操作與處理功能、空間疊置分析，緩沖區(qū)分析，網(wǎng)絡(luò)分析，地形分析，三維分析，路徑分析等分析工具，可實(shí)現(xiàn)不同資源圖與地理數(shù)據(jù)的疊加計(jì)算，系統(tǒng)提供的路徑分析可以給出兩點(diǎn)間的最優(yōu)設(shè)計(jì)線路方案。

2 GIS在公路路線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 GIS應(yīng)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(chǔ)，地理信息包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，將兩種數(shù)據(jù)信息采集、建庫(kù)，并對(duì)數(shù)據(jù)規(guī)范存儲(chǔ)和分析才能做好選線設(shè)計(jì)；GIS技術(shù)能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)要求與公路功能結(jié)合起來，將公路沿線走線的地質(zhì)圖、地形圖、水文、氣象、周邊情況等數(shù)據(jù)信息收集上來，然后進(jìn)行全面布局，確定起點(diǎn)和終點(diǎn)，先大致給出線路走向，并選取若干關(guān)鍵點(diǎn)作為主要控制點(diǎn)，再逐段設(shè)計(jì)，在每段設(shè)計(jì)中利用GIS技術(shù)將路線經(jīng)過區(qū)的具體數(shù)據(jù)信息調(diào)出，從而規(guī)劃出具體走向，最后對(duì)初選方案進(jìn)行控制點(diǎn)加密，結(jié)合道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與線路條件，確定最終走線方案。

2.2 GIS用于公路平面設(shè)計(jì)

為保證行車的安全和舒適性，公路平面設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中，受地形、地物等限制條件，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法一般需要多次試算。而GIS技術(shù)，在計(jì)算機(jī)運(yùn)算下，能將公路平面設(shè)計(jì)的各種曲線要素計(jì)算出來，供設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)

公路縱斷面主要是確定公路的坡度、坡長(zhǎng)、豎曲線半徑等數(shù)值。要根據(jù)不同路段的實(shí)際情況，通過GIS技術(shù)，計(jì)算各個(gè)變坡點(diǎn)的縱斷面設(shè)計(jì)要素，計(jì)算出來初步設(shè)計(jì)方案，并對(duì)應(yīng)出土石方累積曲線，而后由設(shè)計(jì)人員對(duì)比分析，確定出最終方案。

2.4 GIS用于公路橫斷面設(shè)計(jì)

橫斷面設(shè)計(jì)主要是繪出橫向地面線后，根據(jù)縱斷面設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的工作量在整個(gè)公路設(shè)計(jì)量中占很大比例，且重復(fù)工作量大。采用GIS輔助設(shè)計(jì)后，可以大大提高工作效率。

2.5 GIS在公路路線設(shè)計(jì)其他方面的應(yīng)用

除了上述這些方面，在公路線路設(shè)計(jì)中還有很多方面，可以發(fā)揮作用。比如在線路的地理坐標(biāo)與里程樁號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，利用GIS技術(shù)能夠保證計(jì)算精確，定位準(zhǔn)確，又能減少設(shè)計(jì)人員的工作量；GIS還可以用于計(jì)算公路工程施工量、線路長(zhǎng)度，處理斷鏈等一系列問題。

3 結(jié)束語

通過GIS技術(shù)，能夠在公路設(shè)計(jì)的選線、平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、橫斷面設(shè)計(jì)以及其他方面發(fā)揮作用，在減去設(shè)計(jì)人員人工計(jì)算量的同時(shí)，能設(shè)計(jì)出符合設(shè)計(jì)要求、線路最優(yōu)化、工程量最小等，兼顧線路經(jīng)過區(qū)域環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等各方面因素的方案，提高設(shè)計(jì)工作效率。

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