淺析地理信息系統在公路工程建設及管理工作中的應用

摘 要 作為3S技術的一個組成部分，地理信息系統以其強大的空間數據及屬性數據的采集、管理、分析、輸出能力，在各行各業均得到了廣泛的應用。本文闡述了地理信息系統（簡稱“GIS”）技術在公路建設及管理工作中的應用，論述了其在提高施工管理水平，強化進度控制，節約施工成本，實現安全可控方面的作用。

關鍵詞 地理信息系統;GIS;公路工程

1地理信息系統簡介

1.1 地理信息系統概述

地理信息系統由計算機系統、地理數據和用戶組成，通過對地理數據的集成、存儲、檢索、操作和分析，生成并輸出各種地理信息，從而為土地利用、資源管理、環境監測、交通運輸、經濟建設、城市規劃以及政府部門行政管理提供各種空間信息，為工程設計和規劃、管理提供決策服務。地理信息系統作為一種決策支持系統得到了越來越廣泛應用。在地理信息系統的實際應用過程中，技術人員通過數據采集、轉換、管理、集成、分析等功能，處理各種空間數據和屬性數據，根據需要提供各類數據支持，為方案的選取、工作的開展及功效的評估提供技術支持。

1.2 地理信息系統技術的優勢

（1）數據獲取效率高。在地理信息系統應用過程中，技術人員無需對感興趣的各類數據逐一進行實地測量，可以最大限度地利用現有數據，通過紙質地圖掃描數字化、遙感數據分析矢量化、表格數據與適量數據相關聯等方式，輔以實地測量，快速獲取所需的數據。

（2）數據綜合分析能力強。在地理信息系統的實際應用過程中，可綜合利用土地利用現狀、土地利用規劃、基本農田規劃、等高線、DEM、DOM及各類專題數據，實現數據的快速綜合分析，得到所需的各類數據。

（3）數據獲取不易受外部干擾。地理信息系統的實際應用過程中，數據獲取手段具有多樣性，不易受測繪現場自然條件、地形、地貌、氣象等因素的影響，有利于在各種不利條件下快速獲取數據，為各項工作提供技術支持[1]。

2地理信息系統在公路工程建設及管理中的應用

2.1 施工前準備階段的應用

施工前準備階段包括決策階段、設計準備階段和設計階段，其工作內容包括編制項目建議書、編制可行性研究報告、編制設計任務書、初步設計、技術設計、施工圖設計等內容。此階段，地理信息系統可以綜合利用地形、基本農田及一般農田、公益林及一般林地、道路路網、灌溉排水設施、自然保護區、文物保護、地質構造、征地補償標準等數據進行分析，為線路、橋涵、隧道等的設計以及原有灌溉排水設施、道路的改移提供決策支持，為投資目標、進度目標、質量目標的實現提供參考。

2.2 施工階段的應用

（1）征地進度控制。公路工程建設往往存在工期緊、任務重的特點。如何合理安排工期也是控制施工成本的需要。控制性工程的施工用地需要先行征用，非控制性工程用地需要按計劃征用。地理信息系統可以在施工用地征用進度控制上給予技術支持和直觀的展示，有利于保障整個施工工作的開展。

（2）“三線”改遷工作。“三線”包括電力線、電話線、電視信號線及其他通信網絡線，根據電壓不同分為強電和弱點。公路工程建設中，經常會遇到需要進行“三線”改遷的情況。這就需要根據現場情況進行線路的重新布設，滿足需要的同時還要兼顧改遷成本。地理信息系統可以對現場三維地形、地類、權屬等情況進行直觀展示，對于“三線”改遷工作方案的確定提供決策支持。

（3）臨時用地征用。施工過程中，經常會遇到鋪設進場道路、架設臨時用電線路、建設施工場站及給排水設施等情況。地理信息系統可以綜合包括地形、地類等多方面因素進行分析，在滿足施工需要的前提下，優化臨時用地征用方案，控制臨時用地征用及還建費用。

2.3 運營管理中的應用

公路的運營管理包括提升路域環境、及時發現并處理道路、橋梁及隧道的病害、針對交通肇事、氣象條件等設置必要的安全設施等工作。地理信息系統可將車流量監控、易肇事路段統計、路面病害監測等數據集成到道路空間數據當中，結合地形、氣象等因素，適時提供加強保潔投入、公路預防性養護、增設安全設施等方面的決策支持。

3需要注意的幾個問題

3.1 坐標系統的選取和統一

公路工程建設過程中，存在著路線長、區域跨度大、高差大等實際問題，在滿足誤差要求的情況下，選取一種或幾種合適的坐標系統非常重要。地理信息系統獲取的數據可以是多種多樣的，如何將獲取到的各類數據統一到選定的坐標系統當中，是實現地理信息綜合分析的前提和保障。

3.2 測量控制點的確定和維護

公路工程建設過程中，設計文件選定的控制點通常沿線布置，部分控制點可能設置在主線施工范圍內，放線結束后往往缺乏必要的保護，施工結束后更是缺乏維護。此外，施工樁號和后期運行時的樁號往往存在差異，測量控制點的維護不當甚至損毀將對后期尾工工程及改擴建工程的放線帶來不便。建議施工過程中，對測量控制點數據及實體進行妥善保管和維護，為后期施工奠定基礎。

3.3 數據格式的統一以及分析方法的確定

公路工程建設及管理中，所需的數據來源是多種多樣的，獲取的數據包括數字柵格圖（DRG）、數字正射影像（DOM）、數字地形模型（DTM）、各種格式的專題數據及元數據等。這就涉及矢量數據和柵格數據的轉換、數據格式及軟件平臺的選取、點線面數據的分析等方面的問題。尤其在運營管理及養護工作中，沒有現成的數據和分析方法可供使用，需要根據工作需要自行建立起數據采集、管理、分析的方式方法。

3.4 人員的培訓

地理信息系統在其應用過程中，對人員的理論基礎、技術操作水平都有著較高的要求，要讓地理信息系統專業的技術人員具備其他專業的知識和經驗，讓各專業的人員理解地理信息系統專業的基礎知識，熟悉地理信息系統的基本操作，就需要組織有針對性的專業知識培訓。只有人員素質有了較大地提升，地理信息系統在各領域的應用才能得到有效的推廣。

4結束語

就目前來看，地理信息系統在公路工程建設及管理中的應用還處在一個較低的層次。大部分工作任務還依賴管理人員及專業技術人員的自身經驗和實地踏勘進行決策。管理人員知識的片面性和經驗的不足容易造成管理水平的低下及資源的浪費。就地理信息系統的應用來講，還需要在應用軟件開發及分析方法優化上繼續努力。

參考文獻

[1] 劉星，吳斌.工程測量學[M].重慶：重慶大學出版社，2015：186-187.

作者簡介

李輝（1984-），男，河北樂亭人;職稱：工程師，現就職單位：云南云嶺高原養護工程有限公司，研究方向：GIS、工程測量、公路工程。