基于GIS的路面管理系统研究

李海霞

基于GIS的路面管理系统研究

李海霞

（重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074）

基于GIS的路面管理系统通过引入GIS技术，兼顾了地理信息系统与传统路面管理系统的优势，能够实现路面空间数据、属性数据的共享，并建立路面使用性能的评价模型，可为各级养护管理部门提供及时、准确的决策辅助信息，并初步实现路面养护工作的可视化管理，具有重要的经济效益和社会效益。

GIS；路面管理系统；空间数据库；路面使用性能评价

1 引言

由于公路数据不仅具有传统属性信息，还具有空间属性信息，因而公路路面的管理应当同时处理传统属性数据和空间数据，但传统的路面管理系统缺少空间分析能力，很难对其进行直观性操作，而依托GIS的图库和数据库，可实现信息的快速查询和分析处理[1]。因此组建基于GIS的路面管理系统，不仅可实现基本的路面管理及分析功能，还可实现数据的可视化管理，使得系统软件交互性、直观可读性增强，具有重要的研究价值和实用价值。

2 地理信息系统（GIS）

2.1 GIS的定义及组成

GIS是地理信息系统(Geographic Information System)的简称，它是在计算机软件和硬件系统的支持下，以地理空间数据库为基础，对整个或部分地球表面与空间中的地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、模拟、分析、显示和描述的技术系统[2]。

根据GIS对数据进行采集、加工、管理、分析和表达的过程，可将GIS基础软件分为数据输入与转换、图形与文本编辑、数据存储与管理、空间查询与空间分析、空间数据可视化与输出五个子系统。

2.2 GIS的特征

GIS以地理模型为手段，以地理研究和地理决策为目的，具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，可获取丰富的地理信息；并且GIS对数据的采集、管理、分析和输出功能使得其具有空间性和动态性；除此之外，GIS是在计算机系统的支持下对空间地理数据进行分析及管理，因而可以快速、精确、综合地对复杂的地理数据进行空间定位和动态分析[3]。

3 路面管理系统（PMS）

路面管理系统(Pavement Management System, PMS)是指运用系统分析的方法，综合考虑技术、经济、社会和政治等方面的因素，促使路面管理过程系统化，为路面工程各管理部门提供科学的分析工具和方法，以便合理有效地使用有限的资源，提供具有足够服务水平的路面，并做出科学的管理决策。

其从功能上可划分为数据采集系统、数据库管理系统、网级管理系统和项目级管理系统四部分。

4 基于GIS的路面管理系统

基于GIS的路面管理系统主要由数据库管理、图层管理、系统功能模块三部分组成。

4.1 建立数据库

将公路的基础数据、技术属性数据分别作为静态数据、动态数据存储，然后把静态数据作为查询以及报表输出的分类标准，而动态数据则为分析路面使用性能的依据，建立路面空间数据库可帮助用户对数据进行空间分析，实现可视化显示[8]。

依托GIS平台来建立采集数据与地理数据间的联系，可方便地查询并统计路面状况信息，再由数据模块对数据信息进行计算分析，即可对养护需求计划、性能评价等提供养护决策的依据[9]。

4.2 图层管理

要建立栅格图与路网图之间的联系，就必须对路网栅格图进行配准。配准完成后，即可对图像中的每一要素进行矢量化，以获得矢量图像；然后将不同地图元素分割为不同的地理要素集，并建立拓扑结构；最后通过构建转弯模型、设置连通性策略及在网络数据集指定属性框中添加属性并设置网络数据集中的行驶方向，即建立起道路网络图。

4.3 路面使用性能评价模型

路面使用性能评价是路面性能预侧、养护方案优化决策的基础，只有客观准确地对路面使用性能进行评价，才能正确认识路面出现早期破坏的原因，从而进行正确地预防和寻找合理的处治对策[10]。

4.3.1确定评价指标

路面的使用性能包括功能、结构、安全三个方面。路面功能可由路面平整度来表征；路面结构的评价指标为路面破损和路面强度；路面安全由路面抗滑性能表征。因此，路面使用性能的评价，既需要考虑路面使用状况对路面性能的影响，也要考虑路面使用状况对使用者(车辆、行人)的影响。

4.3.2建立评价指标计算模型

参照国内外的研究经验，结合《公路养护技术规范》的规定建立本系统路面性能评价指标的计算模型，然后由《公路养护技术规范》中路面性能评价标准即可对路面性能进行评价。

4.4 系统基本功能

4.4.1基本地图管理

基于GIS的路面管理系统借助于地图辅助来进行公路管理。基本地图管理操作包括地图的数字化及修改、放大、缩小、漫游、图层控制、坐标变换和地图的输出等功能。公路信息是变化的信息，各地每年都有大量的新建、改建的公路，利用GIS可以方便、迅速地将这些变化反映到地图上，形成新的公路图。

4.4.2数据查询

在基于GIS的路面管理系统中，因GIS的数据可视化功能，可通过设定与地图要素相关的查询条件将选定的数据在地图上显示出来，这样通过数据查询，即可了解数据所在的空间位置[11]。

4.4.3空间查询

与数据查询相反，空间查询是通过选择空间范围来查询在此范围之内所选相关信息的属性数据，可以通过点选择、线选择、框选择和多边形选择来对路段多方面属性信息进行查询，以显示路段高程、维修损坏状况及PCI等属性信息。

4.4.4路面使用性能评价

基于GIS的路面管理系统可通过所建立的路面性能评价计算模型，来评价路面平整度、弯沉、抗滑系数、路面破损等指标，并可生成指标评价统计表，从而可作为公路养护决策的依据。

4.4.5专题图层显示

通过专题图模块，路面管理者即可直观、清楚地了解所有公路或某一条道路的地理位置、使用性能等情况，使得系统对时空的反应更为迅速、界面更为友好、使用更为方便[12]。

5 结语

基于GIS的路面管理系统，可实现路面空间数据和属性数据的双向查询，并且在保持传统路面管理系统功能的基础上，提供的GIS界面使操作更直观、简便，对路网的总体掌握更真实，达到公路养护信息可视化，公路养护决策科学化和公路养护管理现代化，从而对路面管理工作的科学化、路面管理行业技术的规范化以及路面养护管理模式的优化产生巨大的影响与推动作用。

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[10]田浩洋, 刘钊, 郭建华. 基于GIS的地区级路面管理系统的开发与应用[J]. 交通标准化, 2014, 15:118-121.

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[12]盖玉杰, 石永兴. GIS路面管理系统的研究与实现[J]. 中国新技术新产品, 2010, 03:49-50.

Research on The Pavement Management System Based on GIS

LI Haixia

(1. School of Civil Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China)

By taking advantage of GIS technology, the pavement management system based on GIS combine the advantages of the geographic information system and the traditional pavement management system, based on this, sharing spatial database and attribute database can be realized and the evaluation model of pavement performance can be set up, which will provide timely and accurate decision-making information for pavement management department and make visibility management come true basically. Therefore, it has important economic benefit and social benefit.

GIS; pavement management system; spatial database; the evaluation of pavement performance

K928

B

1007-6344（2017）03-0154-01