GIS技术在公路路线勘测设计中的运用
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摘 要：本文结合公路规划、设计、建设实际，针对现行公路路线CAD系统尚不足以解决公路可行性研究、路线方案选定这类多目标空间决策问题的现状，论述了GIS技术在公路路线勘测设计中的运用。
关键词：GIS 公路 勘测 应用
公路勘测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、工程投资及沿线环境等因素影响，是一个涉及工程、环境、经济的问题。当前，计算机技术、航测遥感、GPS技术和GIS技术的发展进步和实际应用，为解决此类决策问题提供了先进的技术手段。本文论述了GIS技术的公路路线设计的重要意义及其实现途径。
1.GIS技术有关开发应用现状
1.1 公路CAD技术开发和应用
国外许多国家现已普遍采用CAD技术进行公路设计，全面利用GPS全球定位系统、航测遥感技术等数据采集手段，将获取的地形数据通过数字地形模型与CAD系统相衔接，具有强大的系统集成功能，并将CAD技术扩展到环境上。由于发达国家大规模公路建设时期已经结束或即将结束，设计类研究开发比重下降，基于GIS的交通运营管理类研究开发比重上升。
在国内，随着CAD技术的迅速普及，有关设计研究单位相继开发出实用型的路线CAD系统，各个CAD系统在系统组成结构、系统功能目标上大同小异，都可以完成路线设计的一般任务。
现行路线CAD系统大都以数据文件方式组织系统内部程序模块运行，其人机交互设计能力仍然很弱，在有关设计标准、设计规范及原始数据的工程数据库、现行设计图和各种标准图的图形数据库的研究开发方面，所做的工作还很不够。在应用深度上，对公路选线设计必须考虑的地质、水文、土壤植被、交通需求、环境影响等非几何数据，现行CAD系统则难以加以分析处理，使得CAD系统理应具有的设计方案生成、方案优化功能不能很好实现；在应用广度上，现行CAD系统主要是在公路基本建设全过程――公路规划、可行性研究、勘测设计、施工、养护管理中的勘测设计环节上发挥作用，且主要是解决勘测设计过程中的计算、绘图、制表等确定性问题。
1.2 GIS技术研究应用
GIS也称地理信息系统，是一门集地理空间数据处理与计算机技术于一体的边缘学科领域，它是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和分析具有空间内涵属性的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的技术系统。
GIS是在计算机软件和硬件的支持下, 运用系统工程和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据, 以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的技术系统。GIS不仅仅是一个图库管理系统,更重要的是它具有空间分析功能,包括数字地形模型分析、空间特征的几何分析、网络分析、影像分析和地理变量的多元分析等。些空间分析功能为用户提供了解决多种问题的有效手段,可以帮助人们从宏观的、科学的角度来认识世界,做出决策。
1.3 GIS技术在公路路线勘测设计中的运用
1.3.1 公路选线中GIS 的应用
GIS是在计算机软件和硬件的支持下, 运用系统工程和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据, 以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的技术系统。GIS不仅仅是一个图库管理系统,更重要的是它具有空间分析功能, 包括数字地形模型分析、空间特征的几何分析、网络分析、影像分析和地理变量的多元分析等。些空间分析功能为用户提供了解决多种问题的有效手段,可以帮助人们从宏观的、科学的角度来认识世界,做出决策。
1.3.2 公路路线平面设计中GIS的应用
对于传统设计方法,平面设计计算工作时间是很长的。采用GIS技术,在计算机支持下,各曲线要素能够迅速计算出来, 并通过计算机显示在屏幕上,供人们观察。此外,还可提供所定的平面方案所对应的纵、横断面信息,并可输出纵、横断面地面线略图:还能够将多组参数下的图案同时显示或输出,供设计人员比较分析,以选定最佳状态。
1.3.3 公路路线纵断面设计和横断面设计中GIS 的应用
用GIS 辅助纵断面设计时,根据公路平曲线各点的坐标,可以内插出各点的高程,从而获得现状纵断面。
横断面设计的工作量在整个公路设计量中占很大比例, 且重复工作量大。采用GIS辅助设计后, 可以大大提高工作效率。
2.GIS技术的应用特色
(1)、在应用广度上，将CAD技术拓展延伸至勘测设计前期的公路可行性研究环节。
(2)、在应用方法上，突破现行公路路线CAD系统框架体系及其传统设计模式和方法，引入决策支持系统的工作方式，便于解决路线方案选定这类定性分析与定量分析相结合的半结构化的问题。
(3)、在应用理论上，运用或借鉴数据库、地理科学、信息论、系统工程、最优化理论、多变量统计分析、专家系统的有关原理，使系统建立在坚实的理论基础之上。
(4)、在技术手段上，引入具有强大空间分析功能的GIS技术，为解决路线方案选定这类空间多目标决策问题提供有效的技术支持。
(5)、将传统的三维几何DTM在概念上加以扩大，首次运用数字地理模型DGM的概念，使计算机处理地质、水文等非地形数据成为可能。
3．结束语
当前，计算机技术和航测遥感、GPS技术的发展为GIS的进步和实际应用提供了先进的技术手段，国外许多国家均投入大量人力、物力、财力开展GIS应用研究，并在水利、城市、交通、环境等领域取得若干成功的应用。在交通领域的应用上，发达国家普遍利用GIS技术建立交通信息数据库和公路数技库，通过多种分析、评价模型，为交通规划提供决策依据。今后如何进一步利用GIS强大的空间分析功能，解决公路规划、可行性研究、路线方案选定等多目标空间决策问题，充分挖掘已建成公路数据库丰富的信息资源，增强公路基本建设决策的科学性，提高决策结果的经济效益、环境效益和社会综合效益，这将是一项意义深远而又十分艰巨的研究任务。
参考文献
[1]中国铁道出版社.曹永卿,汤放华.主编《城市规划系统工程与信息技术》2005-11.
[2]武汉大学出版社.程雄,主编《GIS软件应用》2008-01.
[3]人民交通出版社.金仲秋等主编《公路设计》2002-08.
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