浅谈ＧＩＳ技术在公路工程中的应用

彭仁涛　申镇豪

摘要：GIS技术在许多领域获得广泛应用，尤其在公路工程的管理中，它比传统的管理方法具有直观、高效等优势。目前，在公路规划、设计、管理等各个环节都引入了GIS技术，大大提高了管理的效率。

关键词：GIS；公路工程；应用

1前言

地理信息系统（GIS）是20世纪60年代开始迅速发展起来的地理学研究的新技术，它起源于传统的地图学。随着科技的进步，GIS技术迅速由理论研究走向实用化和产业化，广泛地应用于众多行业，为各个部门提供了强有力的信息处理和决策支持服务。近年来，GIS技术在公路设计、公路安全、地质灾害管理、滑坡泥石流防灾减灾等方面的研究中得到了广泛的应用。

2GIS技术在公路工程中的应用

2.1 GIS在公路设计中的应用[1]。

公路规划设计中的路线方案选定，除综合考虑地形、地质、水文等自然条件外，还必须顾及交通量、工程投资等多方面因素。随着计算机技术、航测遥感、GPS技术和GIS技术的发展，为解决此类问题提供了先进的技术手段支持。

在平面设计中，首先可以利用GIS技术强大的空间分析功能，将辅助选线所需各种数据生成数字高程模型(DEM)，帮助设计者宏观地认识整个沿线地区，综合地分析评价各个因素对路线选择的影响程度，根据公路设计技术标准的要求，定出控制点，以人机交互的方式选择合适的路线，并显示在DEM上。其次，利用GIS技术强大的计算功能，快速分析各种线型组合方案，同时结合平面方案所对应的纵、横断面信息，从而确定最理想的线型组合方案。

在纵断面设计中，设计人员可应用人机交互设备，在屏幕上进行拉坡。同时GIS技术根据公路平曲线各点的坐标，内插出各点的高程，并计算出竖曲线要素，从而获得线状纵断面。设计人员据此进行修改，直至满意。同时，计算机能计算出当前纵断面方案中所对应的土石方累积曲线，供设计人员参考。

在横断面设计中，地面线数据由平纵设计结果自动产生，计算机根据所给出的标准断面图自动设计出各个断面。在自动设计完成后，设计人员逐个进行检查，对不合理的设计进行修改。

2.2 GIS在路面管理中的应用[2]。

路面管理系统(PMS)是解决如何将有限的养护资金分配到最需要养护路段的问题。它一般主要包括路面状况评价、使用性能预测和养护决策这几个部分。利用GIS强大的空间数据处理能力，将空间位置信息和属性信息有机结合起来，从而能以直观、形象、准确的方式对道路进行有效的管理。实现图形和数据的结合，以数据可视化的方式，提供一种崭新的决策支持方法。

在基于GIS的路面管理系统中，首先可以对地图进行矢量化，建立图形数据库和对应的属性数据库。并根据路面性能指标，建立评价公路路段等级的算法；根据实际路面性能指标数据，结合温度、湿度、交通量等数据，建立预测路面性能的算法。其次可以利用GIS系统所支持的多种程序语言进行二次开发，用以实现多种功能，如实时评价和预测路面综合使用性能功能、路面养护决策功能、基本的空间分析(空间查询、SQL查询、缓冲分析等)功能、制作各种专题图等，以增强对数据潜在信息的挖掘能力。

2.3 GIS在公路沿线地质灾害管理中的应用[3]。

频繁发生的滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害是我国西部地区道路施工和运行的重大安全隐患。而公路沿线高边坡、滑坡、泥石流等地质灾害的处置规划与管理涉及到多种不同类型、不同来源的数据。人工的管理方式不能有效地分析、处理和应用这些数据，相应的数据不能进行可视化表达，管理效率不高，而GIS具有强大的空间数据表达、显示、预测、分析、量算、管理及决策功能。引入GIS技术，可以有效地整合各类资源和信息，并使所有数据和地理位置、时间等关联起来，并对于这些复杂数据进行科学高效的管理、深入的数据分析处理和精确空间分析。

在基于GIS的地质灾害管理系统中，首先可以对地图进行矢量化，建立图形数据库和对应的属性数据库，实现各工点的三维建模和可视化，从而。其次对系统进行二次开发，实现多种功能，如：专题图查询、稳定性分析、监测评估、灾害预测预报、滑坡体计算、工程效果评价、工程量概算等。

2.4 GIS在高速公路紧急救援管理中的应用[4]。

高速公路突发事件是由于自然或人为的诱因，使得原有正常运营功能减弱甚至丧失，对人民生命财产和社会生活造成灾难性后果的事件，包含恶劣天气下严重影响行车安全事件、群体性阻断交通事件、重特大刑事案件、重特大交通事故、自然灾害阻断交通事件、紧急车队通行事件、车匪路霸事件以及运输易燃、易爆、剧毒化学品车辆发生安全事故等。突发事件发生后进行决策和响应的时间十分有限，而高速公路紧急救援系统是降低突发事件造成重大人员伤亡和财产损失的有效手段。

在基于GIS的高速公路紧急救援系统中，要建立前台电子地图和后台数据库，并在此基础上通过二次开发实现接处警、事件定位、车辆动态监控、预案管理、应急车辆定位及调度和信息发布等功能。通过系统的高效决策和调度，有效提高抢险救援效率，并降低事故的危害程度。

2.5 GIS在公路网综合评价中的应用[5]。

随着国民经济的发展，我国公路交通特别是高等级公路处在快速发展时期。但是，我国目前正处于经济开发时期，基础交通网络仍很不完善，当前的主要任务是大力建设并逐步完善基础交通网络。因而当前我国在公路网合理规划，公路网优化通设，公路网常规管理以及公路网的综合评价方规的工作显得特别重要。

基于GIS的公路网评价系统是以公路网综合评价方法为理论依据，在公路网数据库和综合评价模型的基础上所建立起来的，同时它还兼有一定的路网管理功能。它实现了对地理数据的可视化管理、输入和输出；同时具有独自的评价模型，实现对区域路网的评价功能，为有关部门提供辅助决策支持。

除此之外，现有文献中GIS技术还涉及对高速公路设施管理[6]、公路建设项目环境影响[7]、公路边坡设计管理等多个方面。

3结束语

随着GIS技术的发展，GIS在公路领域的应用将更加广泛，进一步开发和推广GIS技术在公路勘测设计和施工、公路管理等方面的创新和应用，将大幅度提高公路建设和管理的工作效率和经济效益，推进公路建设和管理模式的全面发展。

参考文献：

[1]王珺珂.基于GIS的公路辅助设计技术研究[D].郑州大学, 2005.

[2]甄侦.基于GIS的路面管理系统框架研究[D].西南交通大学, 2007.

[3]吴兴华.西攀高速公路滑坡泥石流地理信息系统[D].西南交通大学, 2006.

[4]赵韩涛.基于GIS-T的高速公路紧急救援系统构建及相关模型研究[D].吉林大学, 2006.

[5]朱强.基于GIS的公路网综合评价技术研究[D].郑州大学,2005.

[6]刘见平.基于动态分段技术的GIS模型在高速公路设施管理中的应用研究[D].吉林大学, 2007.

[7]郭健.基于GIS的公路建设项目环境影响计算机辅助评价软件系统开发[D].中国海洋大学.