基于ＧＩＳ的山区高速公路抢险救援管理系统

2009-07-29彭仁涛申镇豪

科技经济市场 2009年6期

彭仁涛　申镇豪

摘要：泥石流、滑坡等地质灾害是影响山区高速公路运营安全的主要因素之一。本文利用GIS技术建立了山区高速公路抢险救援管理系统的技术框架，以便在灾害发生后进行及时、有效的抢险救援。并将其应用到对西昌-田房高速公路的管理上，为该高速公路的安全运营提供决策支持。

关键词：高速公路；地理信息系统；抢险救援

我国是一个自然灾害频繁的国家，广袤的国土、复杂的自然条件孕育了类型众多的自然灾害。尤其是线路交通，其分布点多面广，纵横交织，且山区线路较多，因而难以避免各种灾害的侵袭，受自然灾害的威胁尤其严重[1]。频繁发生的滑坡、泥石流等地质灾害是我国西部地区道路安全运行的重大安全隐患。对作为串联系统的交通干线而言，危害极大，一处断道，全线瘫痪。如何在灾害发生后，进行及时有效的抢险救援是我国西部山区高等级公路运营面临的重大课题之一。

目前GIS技术在道路安全[2]、地质灾害管理[3]、滑坡泥石流防灾减灾[4]的研究中得到了广泛的应用。本文结合 GIS平台强大的空间数据存储、管理、分析等功能，建立了山区高速公路抢险救援管理系统的技术结构框架，并将其应用到对西昌-田房高速公路的管理上。

1系统总体设计

在泥石流、滑坡等地质灾害发生后，如何将人员机具和物资迅速调集到现场，用最短时间恢复正常运营，以减少断道造成的运营损失，这是应急指挥部门所面临的一个问题，也是本系统所研究的内容。但高速公路的抢险救援不同于低等级公路、管线以及其他系统的抢险救援。比如，当城市或某个区域发生灾害时，人员机具和物资可以直接到达现场。而当高速公路发生灾害时，人员机具和物资只能通过高速公路的出入口到达现场。这与低等级公路又大不一样，当低等级公路相交时，一般是以交叉路口的形式通过；而当高速公路与其他公路相交时，一般是以立交桥的形式通过。所以在灾害发生后，低等级公路可以直接利用其他低等级的公路进行救援物资的运输，而高速公路只能通过高速公路的出入口进行救援物资的调度。因而，当高速公路某处发生灾害断道时，首先要查明断道处前后的高速公路出入口，抢险预案和所需要的抢险救援物资备料点，再找出最短路径，将物资、人员即时的调往断道地点。而此时的最短路径并非一定是路程最短，而是到达目的地的时间最短。因此作为山区高速公路抢险救援管理地理信息管理系统，涉及到对高速公路的抢险物资储备管理，抢险预案的查找，和灾害发生后的抢险救援决策。系统构架及功能设计如下（图1）。

2系统所需数据资料

在进行抢险救援的管理中，需要大量的信息数据作决策支持，下面将信息源共分为8大类：

2.1高速公路线路资料包括线路位置、出入口设置、工程形式等；

2.2行政区划资料包括高速公路所经过省市资料；

2.3地质背景资料包括灾害体的物质成分、结构、构造、地层等方面的基础地质资料；

2.4水文地质资料包括河流的水文观测资料、地下水类型及水位随季节的变化特征，为灾害防治研究过程中水的优化管理提供基础数据；

2.5与道路相关的地质灾害安全信息指发生地质灾害的位置、该位置的灾害形式和原因、发生灾害较多的位置、不同的灾害类型在空间上分布、灾害发生量在空间上随时间的分布、交通量在道路上的分布等；

2.6其他公路线路资料包括线路位置、线路等级等；

2.7抢险救援物资资料包括物资的储备点位置、物资种类和数量等；

2.8抢险救援预案包括具体工点的抢险预案等。

3 实例简介

西昌(黄联关)—田房高速公路起于已建成的西昌泸沽—黄联关高速公路止点，基本与成都至昆明铁路并行，经德昌、甸沙关、米易、盐边、攀枝花金江镇、仁和、止于田房，全长221.9km。线路在安宁河河谷和金沙江两岸布线，沿线山高坡陡，沟谷迂回，为典型山区地形。安宁河谷为南北向深大断裂形成的地堑河谷、活动断裂，地震活动频繁，容易诱发泥石流和滑坡。

该高速公路的主要地质病害就是泥石流和滑坡，全线共分布72条泥石流沟，平均每3.1公里一条。按照泥石流流体性质来分，稀性泥石流35处，占全部泥石流沟的48%；过渡性泥石流17处，占全部泥石流沟的24%；粘性泥石流20处，占全部泥石流沟的28%。此外，全线共分布典型滑坡23处。再者该高速公路位于凉山彝族自治州和攀枝花市境内，沿线降水充沛且集中，汛期降水量在800~1200mm之间，极易发生泥石流、滑坡等地质灾害。

根据高速公路雨量信息管理系统的需要，在抢险救援数据库的基础上，系统主要包括以下功能：

（1）查询断道位置根据高速公路发生断道的里程，查询其具体所处的位置，以及所对应的高速公路出入口；

（2）查询抢险预案根据发生灾害的地点，查询抢险预案；

（3）查询抢险救援物资根据所需要的物资进行查询物资储备点；

（4）最短路径分析在抢险救援物资备料点和高速公路断道处找出一条最短路线，以进行物资和人员的调度。

根据上述功能，假设在米易滑坡处(K108+400)发生灾害，造成高速公路断道，要进行抢险救援。

首先，查明断道点的位置，使用根据里程查询线路位置工具（见图2左），查出该段前后的高速公路有两个出入口：米易互通式立交和垭口互通式立交。再查找该段高速公路附近的抢险物资储备点（见图2右）。