GIS技術在公路路線設計中的實際應用與分析

李 慶

（鄭州市交通規劃勘察設計研究院， 河南 鄭州 450000）

0 引言

隨著公路建設的快速發展，交通運輸業也發展迅速。公路作為我國主要交通體現，有著公路運輸的成本比較低，能夠滿足人們對時間、速度的要求等好處，所以現階段對其的應用還是非常廣泛的。公路路線設計在公路施工技術中作為最基礎性的工作，它涉及到方方面面，如規劃、路網、經濟、功能、施工、養護、營運等，它的作用可想而知非常重要。根據自然環境因素，如地質，地形，地貌等，需要設計師來設計符合根據需求和道路的要求性質，還要包括要其滿足政治，經濟和技術的需求。因而在設計過程中，需要大量的調查和數據。為了提高設計和設計效率的質量，已經出現了使用地理信息系統來輔助線路選擇方法（GIS）。本文初步探討了GIS技術在公路路線設計中的應用。

1 對GIS技術的簡單介紹

在物質世界的任何功能已被牢牢打上時間和空間。在人們的生產和生活的信息和地理空間位置的80%以上是相關的。地理信息系統（GIS）作為地理空間數據技術和學科獲取，處理，管理和分析的重要工具，受到了先鋒隊的廣泛關注和快速發展。

從技術和應用的角度來看，GIS是一個工具，方法和技術解決空間問題。從學科的角度來看，GIS是一門基于地理學，制圖學，測量學和計算機科學的學科。獨立的學科體系;GIS具有功能，具有獲取，存儲，顯示，編輯，處理，分析，輸出和應用空間數據的功能;從系統科學的角度看，GIS具有一定的結構和功能，是一個完整的系統。總之，地理信息系統是用于根據數據庫管理系統（DBMS）管理空間對象的信息系統。地理空間數據的運行是GIS與其他信息系統之間的根本區別。從應用的角度，地 GIS由硬件、軟件、數據、人員和方法五部分組成。硬件和軟件為地理信息系統建設提供環境；數據是GIS的重要內容；方法為GIS建設提供解決方案；人員是系統建設中的關鍵和能動性因素，直接影響和協調其它幾個組成部分。

2 GIS在公路路線設計的應用與分析

2.1 GIS在公路選線中的應用

合理使用 GIS與計算機數據的計算和分析是分不開的。通過計算機的科學分析，能夠獲得諸如用于施工所需要的空間的特定數據。計算結果可為設計技術人員提供理論依據和合理化。建議提供決策信息。在一方面，GIS可以進行圖書管理。另一個重要功能是，進行有限元分析，并通過建立的圖形和數據庫，以建立空間和分析的分析，并分析設計人員獲取設計所需數據所需的空間和距離。設計師和業主進行直觀的分析和研究，并道航的整體布局，并作出合理的建設計劃。

GIS需要設計行進路線時，下列信息：每個設計路線的方向，沿著路線地圖，地理環境，氣象變化，城市規劃，經濟發展戰略等，這些基本信息是設計路線的基礎。有了這些基礎，GIS可以建立一個模型，表達對視覺圖像的設計理念，并分析影響道路路線的所有因素。同時，它可以根據要求和相關標準設計最佳。此路線還可以匯總影響道路路線的關鍵點，然后將其顯示在DTM上。

2.2 GIS在公路路線平面設計的應用

合理使用 GIS與計算機數據的計算和分析是分不開的。通過計算機的科學分析，能夠獲得諸如用于施工所需要的空間的特定數據。計算結果可為設計技術人員提供理論依據和合理化。建議提供決策信息。在一方面，GIS可以進行圖書管理。另一個重要功能是，進行有限元分析，并通過建立的圖形和數據庫，以建立空間和分析的分析，并分析設計人員獲取設計所需數據所需的空間和距離。設計師和業主進行直觀的分析和研究，并道航的整體布局，并作出合理的建設計劃。

在設計道路時，GIS需要以下信息：每條設計路線的方向，沿線的地圖，地理環境，氣象變化，城市規劃，經濟策略等。這些基本信息是設計路線的基礎。通過這些基礎，GIS可以構建模型，用可視圖像表達設計概念，并分析影響道路路線的所有因素。同時，它可以根據要求和相關標準進行設計。該路線還可以總結影響道路路線的關鍵點，然后將其顯示在DTM中。圖1顯示了GIS支持的道路選擇過程。

2.3 GIS在公路路線縱斷面設計的應用

路線剖面設計的含義是分析整個路線的縱向，以確定曲線半徑，坡長和坡度。在斜率變化的區域中，必要時使用垂直曲線。二次拋物線是一種常用的方法。在對兩個斜坡的傾斜角w和垂直曲線半徑R進行建模之后，可以分析垂直曲線的關鍵元素。，即：外部距離E，切線長度T和曲線長度L.

當使用 GIS技術來分析公路輪廓的數據，在平面曲線的每個鍵點的坐標可以被設計，然后這些關鍵點用于高程插值以獲得線性輪廓數據。設計人員可以在設備的斜坡頂部進行設計，并通過設備屏幕將其設計為實際的時間和路線。并實時調整設計思路，直到選擇最合適的線條。同時，設計者也可以用計算機來計算在此配置文件，為設計人員提供最可靠的設計依據的土石方累計曲線的變化。在設計過程中，如果你想改變斜率點，當你移動一個斜坡點，你會同時增加斜率點取消等坡面點。當某些斜率變更時，斜率長度將發生變化。如果發生這種情況，由ARC / INFO GIS提供的數據可用于設計變更。

2.4 GIS在公路路線橫斷面設計的應用

高速公路的橫截面設計是映射橫向路的橫截面，然后用實際的數據來設計的部分的結構，以便進一步確定側槽的輪廓，所述斜坡的長度，高度和路基的深度。在整個道路設計過程中，橫截面設計非常耗費人力并且經常重復幾次。如果 GIS技術在設計公路的橫截面的過程中使用，工作效率將得到極大改善。精度。

主要工作步驟是：以數字形式輸入橫截面相關數據或通過 GIS技術自動計算所需的數據模型。設計人員可以根據每個路段的具體情況和設計要求對每個路段進行分析和計算，并通過計算機自動生成所需的設計數據;一旦自動生成，就會顯示計算機屏幕的橫截面，設計人員可以對每個橫截面進行詳細檢查，以改變不合理或錯誤的位置。

2.5 GIS在公路路線設計中其他方面的應用

GIS在公路路線的初始階段具有非凡的意義。除了上述問題之外，還涉及其他方面。例如， GIS技術可以快速轉換里程站和地理坐標，從而可以準確定位道路的具體位置，從而保證土地的準確計算，有效地幫助項目管理人員和施工人員提高工作效率。其次，GIS技術可以有效地解決鏈條斷裂問題，準確定位和記錄里程站，計算道路長度，使原有的復雜任務變得極為簡單。

GIS的另一個重要功能是輕松計算建筑工程量。在選擇道路的過程中，土石方的使用有很大的影響。如果在設計中使用 GIS技術，則可以非常準確地計算項目中使用的土方工程數量。

3 結束語

公路線路的設計通常包括水平和垂直設計的設計以及線路的選擇。具體設計必須根據具體情況確定，結合既定方案和相關標準，并根據地面建筑物，地形和地形進行及時調整，從整體考慮設計和注重設計細節選擇最多合適的設計路線。隨著 GIS技術的不斷發展和進步，這項技術已經與公路線路的設計密不可分。但就發展來說，我們對于新技術的運用還有很長路要走，我們差的不是一點，這不單單是技術的問題，還有根本上的理論。先進是因為對理論研究的透徹，對實踐了解的深入，做精做細就是做強。目前，中國正處于高速公路快速發展的時期，GIS技術必將得到廣泛推廣。