GIS在公路路線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

周國(guó)園

（山西誠(chéng)達(dá)公路勘察設(shè)計(jì)有限公司， 山西 657000）

0 引言

在城市化進(jìn)程顯著加快的如今，交通領(lǐng)域的發(fā)展也與城鎮(zhèn)建設(shè)齊頭并進(jìn)。眾所周知，公路公路設(shè)計(jì)的好壞直接影響到整條公路建設(shè)過(guò)程中所耗費(fèi)的時(shí)間與費(fèi)用，影響到投入使用后的通暢性與安全性，因此，公路的路線設(shè)計(jì)工作舉重若輕，需要依靠GIS等技術(shù)的輔助，GIS能夠利用自身精準(zhǔn)定位、數(shù)據(jù)采集匯總等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，為參與公路設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)人員提供可靠的路況數(shù)據(jù)信息。本文對(duì)GIS技書(shū)在公路路線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是出于現(xiàn)實(shí)的借鑒意義出發(fā)的。

1 GIS技術(shù)的簡(jiǎn)要說(shuō)明

隨著我國(guó)對(duì)地理學(xué)的深入研究，GIS在地理學(xué)以及其他延伸領(lǐng)域的應(yīng)用作用越來(lái)越大，逐漸成為了我國(guó)處理我國(guó)資源資料、環(huán)境數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)。GIS技術(shù)的工作原理便是利用計(jì)算機(jī)的硬件軟件，并將所覆蓋部分的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)分析處理后匯成的完整數(shù)據(jù)空間，以便于有關(guān)人員借用并做后續(xù)處理。GIS技術(shù)的應(yīng)用有利于提升我國(guó)對(duì)地理信息進(jìn)行分析管理的水平與能力。GIS，又名地理信息系統(tǒng)，由GIS操作人員、計(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)據(jù)、處理過(guò)程五大核心領(lǐng)域組成。GIS的操作人員可以說(shuō)是GIS技術(shù)應(yīng)用的核心，可操控計(jì)算機(jī)處理各地收集來(lái)的數(shù)據(jù)信息，并做好分析工作后并入數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，有利于優(yōu)化地理信息系統(tǒng)的總體性能。而計(jì)算機(jī)硬件軟件的功能就在于對(duì)數(shù)據(jù)空間的繪制與儲(chǔ)存上，GIS技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中能夠?qū)Φ乩硇畔⑦M(jìn)行全面的概述與分析，提高所應(yīng)用領(lǐng)域的工作效率。

2 GIS在公路的路線設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 在公路選線方面的應(yīng)用

公路的選線工作是公路整體設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，也是首先需要做好的第一步驟。GIS技術(shù)在公路選線方面的應(yīng)用，體現(xiàn)在利用GIS技術(shù)對(duì)空間進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬分析、收獲路線設(shè)計(jì)資料、模擬對(duì)比分析與計(jì)算機(jī)處理等方面，GIS技術(shù)能夠很好的將模擬的三維立體方案展現(xiàn)出來(lái)，為公路選線工作提供有用的數(shù)據(jù)參考，以便工作人員進(jìn)行全方位的信息了解，掌握總體建設(shè)情況。以此同時(shí)，公路選線工作還要考慮全局觀念，充分利用GIS技術(shù)來(lái)對(duì)整片規(guī)劃路段進(jìn)行最適宜的資源整合，規(guī)劃出路程短、宜建設(shè)、多直線的優(yōu)質(zhì)線路。工作人員在選擇規(guī)劃路線時(shí)，還需對(duì)自身工作有一個(gè)全面且清楚的認(rèn)識(shí)，合理地控制設(shè)計(jì)與建設(shè)預(yù)算，GIS技術(shù)能夠以勘測(cè)到的地形為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)程序?qū)Ψ桨竷?nèi)的計(jì)劃進(jìn)行三維立體的、動(dòng)態(tài)的呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)人腦與GIS智能的完美配合，結(jié)合實(shí)際情況規(guī)劃出一條適宜、便利的公路路線。

2.2 在平面設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

普遍來(lái)講呢，公路的路線設(shè)計(jì)一般會(huì)由較緩和的曲線或圓曲線與直線三種組成。因此，平面設(shè)計(jì)的工作人員就會(huì)利用超高率、橫向力與規(guī)劃車速相結(jié)合的方法計(jì)算出平面設(shè)計(jì)工作所需的圓曲線半徑。超高率與橫向力與半徑的關(guān)系呈負(fù)線性結(jié)構(gòu)，所以在條件較優(yōu)的情況下，工作人員一般會(huì)選用較大的曲線來(lái)進(jìn)行平面設(shè)計(jì)；但如果條件實(shí)在不允許，也還是會(huì)使用較小半徑的圓曲線。公路設(shè)計(jì)中大規(guī)模的直線與半徑較大的圓曲線，可以使得駕駛員減少疲勞，降低事故發(fā)生概率。而在直線與圓曲線中加入較緩的曲線的意義就在于可以調(diào)整機(jī)動(dòng)車的重心軌跡，使得直線過(guò)渡到曲線，進(jìn)而也可加強(qiáng)駕駛員的判斷力與集中力，進(jìn)而保證車輛的通行安全。當(dāng)然，由于實(shí)際設(shè)計(jì)工作中遇到的地形或標(biāo)志性建筑的阻礙或影響，工作人員必須做出適當(dāng)調(diào)整，通過(guò)改變路線、繞過(guò)阻礙物等方式，減輕地形與建筑隊(duì)公路的影響。上述工作都需要利用GIS技術(shù)輔助配合使用。

2.3 在縱斷面設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

公路的縱斷面設(shè)計(jì)需要考慮圓曲線的半徑與公路坡與坡長(zhǎng)等因素，利用二次拋物線公式來(lái)表示，加之用其他數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，就可算出豎曲線的外間距與切線長(zhǎng)度。而GIS在縱斷面設(shè)計(jì)中應(yīng)用，就是依靠公路平面曲線的各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)位，利用人機(jī)交互的方式，將平面曲線與縱斷面高程相交，進(jìn)而展開(kāi)拉坡測(cè)試，進(jìn)而形成工程建設(shè)最理想的效果。以此同時(shí)，工程應(yīng)用的土石方也要進(jìn)行處理，繪制使用曲線。

2.4 在橫斷面設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

設(shè)計(jì)工作者進(jìn)行橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)將橫向公里進(jìn)行截面繪制，再結(jié)合司機(jī)情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)性斷面設(shè)計(jì)，進(jìn)而保證公里邊溝、邊坡、路基的長(zhǎng)度、高度、深度適宜公路的整體布局。就整體的公路設(shè)計(jì)工作來(lái)看，橫截面設(shè)計(jì)的工作較為復(fù)雜，耗時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)，需要工作人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)勘測(cè)繪制。這時(shí)，利用GIS技術(shù)進(jìn)行輔助勘測(cè)匯總、參與設(shè)計(jì)，就能極大的提高公路橫截面設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度與設(shè)計(jì)效率。其工作的原理是，將橫截面的有關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)字的方式輸入到計(jì)算機(jī)中，再利用GIS技術(shù)中國(guó)的數(shù)據(jù)自動(dòng)核算技術(shù)將平面及縱面設(shè)計(jì)匯入三維立體模型中。工作人員即可通過(guò)對(duì)各路段的模擬圖與其他設(shè)計(jì)情況進(jìn)行橫斷面的設(shè)計(jì)處理與計(jì)算分析。并且計(jì)算機(jī)會(huì)保留每一步的數(shù)據(jù)匯入過(guò)程、計(jì)算過(guò)程與修改過(guò)程，以便后期的修改與處理。

2.5 在其他領(lǐng)域的應(yīng)用

GIS技術(shù)除了在上面計(jì)算的公路設(shè)計(jì)方面有著非凡貢獻(xiàn)，還在其他公路建設(shè)、使用方面也有著不小的應(yīng)用意義。比如，可利用GIS技術(shù)將里程的樁號(hào)迅速轉(zhuǎn)換為通用的地理坐標(biāo)，進(jìn)而快速準(zhǔn)確的確認(rèn)公路的具體位置，有利于提高工程施工與管理人員的工作效率，創(chuàng)新轉(zhuǎn)換計(jì)算速率。還有，對(duì)于公路的鍛煉問(wèn)題，應(yīng)用GIS也能得到很好的解決，具體方法就是記錄好具體的里程樁號(hào)，在精準(zhǔn)定位后記錄下公路長(zhǎng)度等信息，迅速解決一切公路鍛煉問(wèn)題，減少工作人員的工作量。最后，公路工程建設(shè)施工時(shí)所需的施工量與土石方使用量對(duì)于公路路線選擇設(shè)計(jì)的影響較大，需要提前簡(jiǎn)單計(jì)算。如果完全依靠人工計(jì)算，不但會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間，所得結(jié)果也會(huì)與實(shí)際想差甚遠(yuǎn)。因此，利用GIS技術(shù)在計(jì)算出工程施工量與所需土石方數(shù)量方面的強(qiáng)大功能在公路工程設(shè)計(jì)建設(shè)時(shí)扮演著重要角色。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于公路的路線設(shè)計(jì)工作而言，設(shè)計(jì)工作較為復(fù)雜，需要系統(tǒng)的、有序的、詳細(xì)的計(jì)劃完成，因而設(shè)計(jì)人員手中所掌握的數(shù)據(jù)信息務(wù)必具有精確性與精準(zhǔn)性，利用精準(zhǔn)度不高的數(shù)據(jù)展開(kāi)設(shè)計(jì)工作，就一定會(huì)對(duì)公路的實(shí)際施工造成影響，甚至威脅到施工人員或通行車輛的生命財(cái)產(chǎn)安全。而利用GIS技術(shù)收集到的數(shù)據(jù)信息就可充分保證其精確性與精準(zhǔn)度。希望本文對(duì)于GIS技術(shù)應(yīng)用的分析能夠?yàn)楝F(xiàn)實(shí)應(yīng)用人員提供指導(dǎo)，促成我國(guó)交通建設(shè)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。