道路选线中GIS技术的应用研究

2018-03-27施敏

智能城市 2018年4期

施敏

株洲市规划设计院，湖南株洲 412000

基于计算机和通信技术，依据行业标准以及接口，构建的地理信息系统，为各领域工作的开展，提供了大量的地理信息，支撑着相关工作顺利开展。道路选线工作是道路勘测设计工作的主要组成部分，涉及道路性质和地理性质等范畴，具有复杂性和一定的难度，而GIS技术的应用，极大程度上提高了此项工作的效率。

1 GIS技术的应用优势分析

从GIS应用功能角度来说，GIS技术能够分析交通流量和人口数据等，预测道路等级，为道路线路的制定提供有价值的信息。在实际应用中，将地质信息、水文信息、人文数据等，相互结合起来，设计道路线路，能够保证线路设计的合理性。利用GIS软件，采取空间搜索算法和网络分析等方法，为道路规划以及公共设施配置等工作的开展，提供有效的决策数据信息支撑。

2 道路选线中GIS技术的应用分析

基于GIS的道路选线工作的开展，流程为基础数据采集和处理-构建3D地形场景-空间量算分析-选定线路-线路漫游和飞行模拟检查[1]。以某地区为例，区域面积约16km2，高程范围在55.2～295.7范围内。区域内部地质条件好，存在着大量的村落，没有大型水域，以一般耕地以及经济林为主。为了提升区域内交通运行水平，建设一条长度为5km的公路，将其和过境干线道路相互连接。在线路设计中，选用了GIS技术。现结合工程实践，总结技术应用流程：

2.1 构建3D场景

利用Skyline模块，构建3D地形数据库平台。此软件拥有大量的影像数据和高程数据等信息，能够创建出精确性较高的3D地形模型。创建流程如下：（1）采集遥感影像数据信息和DEM数据信息，将测量的数据信息，导入到TerraBuilder，生成初级3D场景模型。（2）对模型进行编制，贴纹理，使得3D模型影像数据和地表模型DEM充分融合，生成地形数据库，最终获得可视化3D场景。

2.2 空间量算分析

利用TerraExplorer Pro软件，使用空间量算工具，开展相应的工作。在空间量算工具中，含有水平距离两侧以及垂直距离量测等，为分析工作开展，提供了技术支持。道路选线工程中的空间分析，具体包括可视化分析和视域分析等。利用Skyline软件的三维GIS分析功能，流程如下：（1）在三维场景中，依据遥感图像资料和航片数据信息，标记不良地质环境，比如断裂构造和滑坡等，在图像中全部标志。（2）打开地理信息层，即矢量数据图层，展现相关信息，包括路网信息和居民点等。（3）在道路选线区域，开展地形分析操作，显示等高线及其轮廓图，打开高程颜色渲染。（4）设计选线。在设计道路线路时，要尽量避免线路经过陡坡，可以使用坡度地图工具，展现地形边坡坡度以及坡向，并且按照坡度着色，使用箭头标志坡向。利用坡度图，做好地形分析后，开展进行路线选择。坡度图是基于地形实际情况创建的，能够展现坡度和方向。按照陡度，进行着色，使用箭头标识坡度方向。应用坡度图以及箭头，能够指定矩形区域或者整个区域的地形。（5）线路绘制。通过对线路所在区域的地形和地质等，进行综合分析，借助地形坡度图，来选择路线。对于最佳线路的选择，可以利用软件的最佳路径工具，来计算受到上下坡斜率限制的地形，其2个位置之间最为合理的线路。通过创建1个标注于地面上的线对象，表现计算结果。此计算方法，考虑了地形的高程值，为启发式算法，适用于参数搜索，直接决定着最佳路径确定的时间以及概率。（6）导出线路数据坐标和高程，利用CAD软件，绘制道路线路。

2.3 可视化飞行检查

使用三维GIS软件，导出路线，按照道路设计相关规范以及标准，开展平纵横设计，以dxf格式，将三维成果全面输出，使用3Dmax进行渲染，利用Pro软件，加载道路3D模型，开展道路路线3D可视化检查[2]。如图1所示，在模型中，进行可视化检查，设计人员能够“身临其境”，以使用者的身份检查道路，了解需求给予的不足之处，并且进行完善。

图1 道路3D模拟图

2.4 应用效果

利用GIS技术，开展道路路线选择，能够提高选线工作效率，缩短道路线路制定时间周期，保证线路选择的科学性以及客观性。利用GIS技术，开展基础地理分析，如坡度分析和道路起伏程度分析，能够提高选择结果的可行性。在选择的过程中，利用成本距离加权函数法，将地理要素当作影响道路成本的主要因素，也就是各类地理要素。其消耗的距离成本不同，具体包括时间成本和经济成本等。利用成本距离加权函数法，能够把各类成本要素全部体现在空间上。总的来说，利用GIS技术，发挥信息技术和数据信息的优势，能够提高道路选线的水平和效率。

3 道路选线中GIS技术应用要点

3.1 做好数据信息采集的把控

应用GIS技术，开展道路选线，其前提基础是数据采集，因此是技术应用质量把控的重要环节。传统的道路选线工作的开展，多采取人工勘查作业的方式，前期工作时间花费较大，使得后期工作无法正常开展。目前，利用无人机遥感摄影技术和其他技术，能够实现勘察一体化[3]。该技术不仅能够获得完整的数据信息，还能够保证数据的准确性以及高分辨率，为后期选线工作的开展，提供数据信息支持，提高选线工作效率。依据道路选线工作开展的实际需求，开展遥感影像数据信息或者其他数据信息的准备。目前，利用GIS能够对相关部门提供的数据信息，如地质图和行政区划图、进行扫描和地理配准等，获得相关数据信息。

3.2 做好数据信息处理环节的把控

对于道路线路的选择，要综合地质条件和气候条件等，做好综合分析，最终确定道路线路。基于GIS平台，道路路线的选择，具体步骤如下：（1）选取影响道路选线的因素，做好资料数据信息收集。（2）考虑到每个影响因素由不同的因子组成，因此通过权重分析，生成影响因素数据集。（3）按照影响程度，运用层次分析法，确定影响权重，开展随机一致性检验，对于没有通过检验的因素，重新确定权重，直到生成数据集。（4）通过选线终点与距离、方向成本数据集，输出最佳选线路径[4]。（5）分析所选的路线。应用GIS技术，开展道路选线工作，要做好数据信息处理环节的把控。以道路因子选取为例，其直接影响着道路选择，因此要做好定性分析和定量分析。在选取路线关键因子时，要坚持以下原则：（1）主导因素原则。做好道路选择影响因素的科学分析以及判断，选择影响最大的因子。（2）稳定性原则。选择稳定性较好的因子，确保道路后期运行的状态。（3）现实性原则。即可行性原则，若选择的因子不具有可行性，则道路线路不具有价值。