道路選線中GIS技術的應用研究

施 敏

株洲市規劃設計院，湖南株洲 412000

基于計算機和通信技術，依據行業標準以及接口，構建的地理信息系統，為各領域工作的開展，提供了大量的地理信息，支撐著相關工作順利開展。道路選線工作是道路勘測設計工作的主要組成部分，涉及道路性質和地理性質等范疇，具有復雜性和一定的難度，而GIS技術的應用，極大程度上提高了此項工作的效率。

1 GIS技術的應用優勢分析

從GIS應用功能角度來說，GIS技術能夠分析交通流量和人口數據等，預測道路等級，為道路線路的制定提供有價值的信息。在實際應用中，將地質信息、水文信息、人文數據等，相互結合起來，設計道路線路，能夠保證線路設計的合理性。利用GIS軟件，采取空間搜索算法和網絡分析等方法，為道路規劃以及公共設施配置等工作的開展，提供有效的決策數據信息支撐。

2 道路選線中GIS技術的應用分析

基于GIS的道路選線工作的開展，流程為基礎數據采集和處理-構建3D地形場景-空間量算分析-選定線路-線路漫游和飛行模擬檢查[1]。以某地區為例，區域面積約16km2，高程范圍在55.2～295.7范圍內。區域內部地質條件好，存在著大量的村落，沒有大型水域，以一般耕地以及經濟林為主。為了提升區域內交通運行水平，建設一條長度為5km的公路，將其和過境干線道路相互連接。在線路設計中，選用了GIS技術。現結合工程實踐，總結技術應用流程：

2.1 構建3D場景

利用Skyline模塊，構建3D地形數據庫平臺。此軟件擁有大量的影像數據和高程數據等信息，能夠創建出精確性較高的3D地形模型。創建流程如下：（1）采集遙感影像數據信息和DEM數據信息，將測量的數據信息，導入到TerraBuilder，生成初級3D場景模型。（2） 對模型進行編制，貼紋理，使得3D模型影像數據和地表模型DEM充分融合，生成地形數據庫，最終獲得可視化3D場景。

2.2 空間量算分析

利用TerraExplorer Pro軟件，使用空間量算工具，開展相應的工作。在空間量算工具中，含有水平距離兩側以及垂直距離量測等，為分析工作開展，提供了技術支持。道路選線工程中的空間分析，具體包括可視化分析和視域分析等。利用Skyline軟件的三維GIS分析功能，流程如下：（1） 在三維場景中，依據遙感圖像資料和航片數據信息，標記不良地質環境，比如斷裂構造和滑坡等，在圖像中全部標志。（2） 打開地理信息層，即矢量數據圖層，展現相關信息，包括路網信息和居民點等。（3） 在道路選線區域，開展地形分析操作，顯示等高線及其輪廓圖，打開高程顏色渲染。（4）設計選線。在設計道路線路時，要盡量避免線路經過陡坡，可以使用坡度地圖工具，展現地形邊坡坡度以及坡向，并且按照坡度著色，使用箭頭標志坡向。利用坡度圖，做好地形分析后，開展進行路線選擇。坡度圖是基于地形實際情況創建的，能夠展現坡度和方向。按照陡度，進行著色，使用箭頭標識坡度方向。應用坡度圖以及箭頭，能夠指定矩形區域或者整個區域的地形。（5） 線路繪制。通過對線路所在區域的地形和地質等，進行綜合分析，借助地形坡度圖，來選擇路線。對于最佳線路的選擇，可以利用軟件的最佳路徑工具，來計算受到上下坡斜率限制的地形，其2個位置之間最為合理的線路。通過創建1個標注于地面上的線對象，表現計算結果。此計算方法，考慮了地形的高程值，為啟發式算法，適用于參數搜索，直接決定著最佳路徑確定的時間以及概率。（6） 導出線路數據坐標和高程，利用CAD軟件，繪制道路線路。

2.3 可視化飛行檢查

使用三維GIS軟件，導出路線，按照道路設計相關規范以及標準，開展平縱橫設計，以dxf格式，將三維成果全面輸出，使用3Dmax進行渲染，利用Pro軟件，加載道路3D模型，開展道路路線3D可視化檢查[2]。如圖1所示，在模型中，進行可視化檢查，設計人員能夠“身臨其境”，以使用者的身份檢查道路，了解需求給予的不足之處，并且進行完善。

圖1 道路3D模擬圖

2.4 應用效果

利用GIS技術，開展道路路線選擇，能夠提高選線工作效率，縮短道路線路制定時間周期，保證線路選擇的科學性以及客觀性。利用GIS技術，開展基礎地理分析，如坡度分析和道路起伏程度分析，能夠提高選擇結果的可行性。在選擇的過程中，利用成本距離加權函數法，將地理要素當作影響道路成本的主要因素，也就是各類地理要素。其消耗的距離成本不同，具體包括時間成本和經濟成本等。利用成本距離加權函數法，能夠把各類成本要素全部體現在空間上。總的來說，利用GIS技術，發揮信息技術和數據信息的優勢，能夠提高道路選線的水平和效率。

3 道路選線中GIS技術應用要點

3.1 做好數據信息采集的把控

應用GIS技術，開展道路選線，其前提基礎是數據采集，因此是技術應用質量把控的重要環節。傳統的道路選線工作的開展，多采取人工勘查作業的方式，前期工作時間花費較大，使得后期工作無法正常開展。目前，利用無人機遙感攝影技術和其他技術，能夠實現勘察一體化[3]。該技術不僅能夠獲得完整的數據信息，還能夠保證數據的準確性以及高分辨率，為后期選線工作的開展，提供數據信息支持，提高選線工作效率。依據道路選線工作開展的實際需求，開展遙感影像數據信息或者其他數據信息的準備。目前，利用GIS能夠對相關部門提供的數據信息，如地質圖和行政區劃圖、進行掃描和地理配準等，獲得相關數據信息。

3.2 做好數據信息處理環節的把控

對于道路線路的選擇，要綜合地質條件和氣候條件等，做好綜合分析，最終確定道路線路。基于GIS平臺，道路路線的選擇，具體步驟如下：（1） 選取影響道路選線的因素，做好資料數據信息收集。（2） 考慮到每個影響因素由不同的因子組成，因此通過權重分析，生成影響因素數據集。（3） 按照影響程度，運用層次分析法，確定影響權重，開展隨機一致性檢驗，對于沒有通過檢驗的因素，重新確定權重，直到生成數據集。（4） 通過選線終點與距離、方向成本數據集，輸出最佳選線路徑[4]。（5） 分析所選的路線。應用GIS技術，開展道路選線工作，要做好數據信息處理環節的把控。以道路因子選取為例，其直接影響著道路選擇，因此要做好定性分析和定量分析。在選取路線關鍵因子時，要堅持以下原則：（1） 主導因素原則。做好道路選擇影響因素的科學分析以及判斷，選擇影響最大的因子。（2） 穩定性原則。選擇穩定性較好的因子，確保道路后期運行的狀態。（3） 現實性原則。即可行性原則，若選擇的因子不具有可行性，則道路線路不具有價值。

4 結語

綜上所述，應用GIS技術，開展道路選線工作，能夠提高選線工作的效率和質量。在實際應用中，發揮其各類功能作用，比如空間量算分析，能夠獲得不錯的效果。為了保證GIS技術的合理應用，需要做好基礎數據采集和數據信息處理等環節的把控。

[1] 龔明昊，歐陽志云，宋延齡.基于野生動物棲息地成本和GIS技術的道路選線——以大熊貓棲息地內四川306省道椅子埡口段為例[J].生態學報，2014，34（19）：5627-5634.

[2] 張媛，張永福.GIS技術在道路選線中的應用研究[J].安徽農學通報，2013，19（8）：5-7.

[3] 張紅.GIS技術下的工程道路選線技術改良[J].測繪標準化，2015，31（1）：43-44.

[4] 苗東利.基于GIS技術的森林公園道路選線設計與規劃[J].現代電子技術，2016，39（17）：60-62，66.