基于GIS的路面管理系统简介

孙 奕

(沈阳市公路建设有限公司， 辽宁沈阳 110011)



基于GIS的路面管理系统简介

孙 奕

(沈阳市公路建设有限公司， 辽宁沈阳 110011)

路面管理系统是针对道路养护、改建等而产生的系统。随着科学技术的发展，基于GIS的路面管理系统逐渐走进大家的视线。文章简要介绍了其研究背景及现状，并对基于GIS的路面管理系统的优势进行了说明。

路面管理系统； GIS； 系统模块； 系统结构功能； 优势与影响

基于GIS的路面管理系统是随着现代科技发展而诞生的产物，它不仅可以规划管理，还能够进行图形处理与空间数据查询、统计、分析等[1]。GIS(地理信息系统的简称)路面管理系统正逐渐渗入道路工作者科研及日常管理中，因此，充分了解与认识此系统尤为重要。

1 国内外研究现状

1.1 国外研究现状

国外在较早年代就已经注意到路面管理这方面的问题，1966年美国全国公路研究计划(NCHRP)第一次提出了路面设计系统的概念[2]，随后其他国家也展开了对路面管理系统的研究。大家针对路面管理及养护评价做了一系列的研究，表1为国外比较有代表性的管理系统[3-4]。随着路面管理系统的不断升级与提高，目前，基于GIS的路面管理系统已为每年的路面养护费用节约了大量资金。

表1 国外代表性路面管理系统

1.2 国内研究现状

相较于国外，我国对于路面管理系统的研究起步较晚，直至1985年才在辽宁营口地区引进来自英国的BSM路面评价系统，开始了对区域路面现状的评价与管理[5]。随着“九五”国家重点科技项目“GIS在公路设计中的应用研究”的成功，越来越多的人们投入到基于GIS的路面管理系统的开发研究中。孙立军[6]研究了GIS城市道路管理系统，实现了对数据管理的可视化，加强了系统之间相互交互的关系；朱新实和赵圆圆实现了空间数据的可视化，还有一些较为基本的信息查询功能；叶慧[7]采用路线CAD设计图作为底层图，设计开发出新的管理系统等。

这些平台的开发利用，为我国的路面管理与养护提供了一些便利条件，但这远远不够。目前，国内缺少以GIS为平台的数据库，在技术操作中还存在着一定弊端，距离国外管理水平还相差很大的距离。所以，其进一步应用还需深入研究。

2 路面管理系统

路面管理系统一般由数据采集、数据库管理、网级管理和项目级管理组成，不同系统担负着不同的功能，它们相互交叉却又各有不同。表2详细展示了系统结构与功能[8]，从表中不难发现，路面管理系统不仅可以对路面的具体使用情况作出准确判断，还可以分析预测路段的各项指标的发展动态。通过对养护需求的分析，进行项目排序，降低资金使用，提高道路服务水平，确保一切最优化是路面管理系统的最终目标[9]。

表2 路面管理系统结构与功能

3 基于GIS的路面管理系统

就处理地理空间数据而言，GIS是目前最合适的计算机应用系统，由于公路纵向跨度大，具有明显的线形地理特征，可以通过GIS进行形象化管理，实现信息的决速查询和分析处理[10]。道路的属性主要包括传统属性信息(可表征其几何、结构、性能等特征属性信息)和空间属性信息(表征其空间特性及其地理位置属性信息)，由于道路的两种属性是自动关联在一起的，进行路面管理时不仅需要管理对象属性，还要实现这两种属性的同步处理，而传统的PMS很难实现它的直观性操作，依托GIS的图库和数据库就可达成目标。

3.1 GIS的结构功能

GIS是地理信息系统的简称，具体是指在计算机系统的支持下，对全球地理信息进行数据化分析处理存储的高技术系统[11]。它不仅可以将大量地理信息进行数据化采集存储，而且可以借助计算机对数据进行分析处理，动态掌握复杂的地理环境。GIS通过把实际地理信息数据化，对数据再加工利用，可以快速定位、精准分析，有效提高工作效率，减少误差的产生。除此之外，GIS的应用，也推动着电脑软件的革新。

3.2 系统模块

基于GIS的路面管理系统有很多基本模块，它们之间相互作用，维持系统稳定。但是，在不同路面管理系统之间，相同模块发挥的具体功能及实现方法有所不同。下面，对这些系统模块的功能进行一些简单的介绍[6]。

系统模块主要由七大类组成，不同模块都有着不同的作用。数据编辑模块主要是对地理信息数据的输入与编辑，是其他操作的基础，起着根基似的作用，换句话说，没有数据编辑模块，整个系统将无从运作；数据库管理模块类似于一个仓库，对路面养护决策等数据进行存储、传递，利于统计查询这些原始型数据；数据录入模块能够方便快捷的将路面管理系统所需要的数据录入数据库中，随着科学技术的发展，数据录入模块又分为两个子模块，数据自动化导入子模块与手工录入子模块，特别是自动化导入子模块的存在，大大减小了工作人员的工作量；评价模块是整个系统中最为关键的模块，它是对所采集到的数据进行综合整理评价，确保全面直观，通过全面了解路网服务水平，对道路路面的使用性能进行评价，进而确定一系列的养护措施及对策；查询模块的主要功能是查找数据库中的各种数据信息，起到了数据库与用户之间的桥梁作用，用户所需要的数据信息，通过查询模块就可以得到；图表处理模块是将数据在地图上展示，最终以图表的形式打印或导出；最后一个是系统维护模块，它的主要功能是对系统的数据初值等进行设定和对地图图层的图元性质进行检查，防止系统查询出错。

3.3 系统功能

通过上述七大模块的相互作用，基于GIS的路面管理系统拥有着许多便利的功能[12]。借用GIS独特的分层技术，使得路面管理系统更加层次分明，通过对数据进行编码，确定不同的要素、属性，建立起空间数据与属性数据的关系，高效有序地管理庞大的数据资源。属性信息的整理，还可以形成专题图。专题图的存在更加丰富了基本地图，不同的线宽与颜色使得图形更加鲜活。

除此之外， GIS路面管理系统还有着强大的数据统计分析功能，它可以根据用户的需求，将已有数据分类统计分析，作出预测、评价，并且能够绘制图表，使得路面的各种状况清晰明白地展现出来。GIS还丰富了路面管理系统原有的查询功能，如属性查询和空间查询，数据可视化功能极大地满足了用户需求。

在数字化、信息化快速发展的今天，GIS在数据的收集、处理和分析上都将取得了更大的发展。路面管理系统本身就是一种复杂且庞大的体系，将GIS应用在路面管理系统中，充分利用了它本身就具有的强大功能。GIS能够将空间数据和属性数据进行双向查询和统计分析，这样就可以将数据库中的大量资源进行统一的可视化管理。在相同工作量的前提下，GIS的应用，提高了路面管理系统在对数据的录入、查询、使用的准确性和快捷性。

3.4 对于传统路面管理系统的影响

与传统路面管理系统相比，基于GIS的路面管理系统则表现的更为准确与突出[13]。首先是在数据采集方面，GIS的数据采集不仅包含有空间数据采集，通过测量、遥感、数字化技术采集数据形成电子地图，还有属性数据的采集，可以与空间数据相关联；第二是在数据库的结构中，更加细致划分了数据库的管理方式，通过拓扑数据模型建立文件管理，使得数据存储变得井井有条；最后是在道路管理模式上，GIS在道路管理中有机的将道路规划、交通规划和城市规划结合起来，更加全面的考虑到了各种因素对道路养护的影响[14]。

4 结束语

目前，我国的公路建设已基本完成，在接下来的很长时间里，我们将面临着大量公路养护、维修等方面的工作。基于GIS的路面管理系统，可以很好地帮助人们统计处理数据，针对路况作出正确的判断。国外的路面管理系统也表明，建立和实施路面管理系统是未来发展的必然趋势。

[1] 彭霞.基于路面管理系统的高速公路沥青路面养护策略研究[D]. 华南大学，2014.

[2] Department of Transportation Federal Highway Administration (FHWA) Office of Highway Policy Information,"Highway Performance Monitoring System Catalog-Part,New Technology and Techniques."Washington,D.C.(2003),pp.18-30.

[3] ASTM Committee, Standard Test Method for Airport Pavement Condition Index Surveys [S]. ASTM Committee, 2004.

[4] The Ohio Department of Transportation Office of Pavement Engineering.Pavement Condition Rating System [S]. The Ohio Department of Transportation Office of Pavement Engineering, 2004.

[5] 陈兰兰.基于GIS的路面管理系统的研究[D]. 江西理工大学，2008.

[6] 马京涛，孙立军. 基于GIS的城市道路管理系统的数据管理综合研究[J].中国公路学报，2001 ,14( 增刊) :54-58.

[7] 叶慧，邵敏华.广韶高速公路路面管理系统[J].中国市政工程，2003(4)：62-65.

[8] 宋东方.基于公路养护管理的GIS应用与开发[D]. 大连:大连理工大学，2000.

[9] 潘玉利.路面管理系统原理[M]. 北京： 人民交通出版社，1998.

[10] 朱荣军.高速公路养护管理系统研究[D]. 东南大学，2000.

[11] 钟慧玲.广东省高速公路数据库系统的设计思想[J].华南理工大学学报,2000,28(5) :96-99.

[12] 李明， 陈谦应, 彭克刚, 等. 路面管理系统发展综述[J]. 重庆交通大学学报: 自然科学版，2005, 24(3): 69-73.

[13] 赵先洋.基于GIS的季冻区路面管理系统的设计与实现[D]. 吉林大学，2014.

[14] 景玲玲.河南省公路地理信息系统的研制与开发[D]. 大连:大连理工大学，2003.

孙奕(1971～)，男，大学本科，高级工程师，从事道路桥梁施工与管理工作。

U418.2

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[定稿日期]2017-03-02