GIS技术在公路路线设计中的实际应用与分析

李 庆

（郑州市交通规划勘察设计研究院， 河南 郑州 450000）

0 引言

随着公路建设的快速发展，交通运输业也发展迅速。公路作为我国主要交通体现，有着公路运输的成本比较低，能够满足人们对时间、速度的要求等好处，所以现阶段对其的应用还是非常广泛的。公路路线设计在公路施工技术中作为最基础性的工作，它涉及到方方面面，如规划、路网、经济、功能、施工、养护、营运等，它的作用可想而知非常重要。根据自然环境因素，如地质，地形，地貌等，需要设计师来设计符合根据需求和道路的要求性质，还要包括要其满足政治，经济和技术的需求。因而在设计过程中，需要大量的调查和数据。为了提高设计和设计效率的质量，已经出现了使用地理信息系统来辅助线路选择方法（GIS）。本文初步探讨了GIS技术在公路路线设计中的应用。

1 对GIS技术的简单介绍

在物质世界的任何功能已被牢牢打上时间和空间。在人们的生产和生活的信息和地理空间位置的80%以上是相关的。地理信息系统（GIS）作为地理空间数据技术和学科获取，处理，管理和分析的重要工具，受到了先锋队的广泛关注和快速发展。

从技术和应用的角度来看，GIS是一个工具，方法和技术解决空间问题。从学科的角度来看，GIS是一门基于地理学，制图学，测量学和计算机科学的学科。独立的学科体系;GIS具有功能，具有获取，存储，显示，编辑，处理，分析，输出和应用空间数据的功能;从系统科学的角度看，GIS具有一定的结构和功能，是一个完整的系统。总之，地理信息系统是用于根据数据库管理系统（DBMS）管理空间对象的信息系统。地理空间数据的运行是GIS与其他信息系统之间的根本区别。从应用的角度，地 GIS由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成。硬件和软件为地理信息系统建设提供环境；数据是GIS的重要内容；方法为GIS建设提供解决方案；人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接影响和协调其它几个组成部分。

2 GIS在公路路线设计的应用与分析

2.1 GIS在公路选线中的应用

合理使用 GIS与计算机数据的计算和分析是分不开的。通过计算机的科学分析，能够获得诸如用于施工所需要的空间的特定数据。计算结果可为设计技术人员提供理论依据和合理化。建议提供决策信息。在一方面，GIS可以进行图书管理。另一个重要功能是，进行有限元分析，并通过建立的图形和数据库，以建立空间和分析的分析，并分析设计人员获取设计所需数据所需的空间和距离。设计师和业主进行直观的分析和研究，并道航的整体布局，并作出合理的建设计划。

GIS需要设计行进路线时，下列信息：每个设计路线的方向，沿着路线地图，地理环境，气象变化，城市规划，经济发展战略等，这些基本信息是设计路线的基础。有了这些基础，GIS可以建立一个模型，表达对视觉图像的设计理念，并分析影响道路路线的所有因素。同时，它可以根据要求和相关标准设计最佳。此路线还可以汇总影响道路路线的关键点，然后将其显示在DTM上。

2.2 GIS在公路路线平面设计的应用

合理使用 GIS与计算机数据的计算和分析是分不开的。通过计算机的科学分析，能够获得诸如用于施工所需要的空间的特定数据。计算结果可为设计技术人员提供理论依据和合理化。建议提供决策信息。在一方面，GIS可以进行图书管理。另一个重要功能是，进行有限元分析，并通过建立的图形和数据库，以建立空间和分析的分析，并分析设计人员获取设计所需数据所需的空间和距离。设计师和业主进行直观的分析和研究，并道航的整体布局，并作出合理的建设计划。

在设计道路时，GIS需要以下信息：每条设计路线的方向，沿线的地图，地理环境，气象变化，城市规划，经济策略等。这些基本信息是设计路线的基础。通过这些基础，GIS可以构建模型，用可视图像表达设计概念，并分析影响道路路线的所有因素。同时，它可以根据要求和相关标准进行设计。该路线还可以总结影响道路路线的关键点，然后将其显示在DTM中。图1显示了GIS支持的道路选择过程。

2.3 GIS在公路路线纵断面设计的应用

路线剖面设计的含义是分析整个路线的纵向，以确定曲线半径，坡长和坡度。在斜率变化的区域中，必要时使用垂直曲线。二次抛物线是一种常用的方法。在对两个斜坡的倾斜角w和垂直曲线半径R进行建模之后，可以分析垂直曲线的关键元素。，即：外部距离E，切线长度T和曲线长度L.

当使用 GIS技术来分析公路轮廓的数据，在平面曲线的每个键点的坐标可以被设计，然后这些关键点用于高程插值以获得线性轮廓数据。设计人员可以在设备的斜坡顶部进行设计，并通过设备屏幕将其设计为实际的时间和路线。并实时调整设计思路，直到选择最合适的线条。同时，设计者也可以用计算机来计算在此配置文件，为设计人员提供最可靠的设计依据的土石方累计曲线的变化。在设计过程中，如果你想改变斜率点，当你移动一个斜坡点，你会同时增加斜率点取消等坡面点。当某些斜率变更时，斜率长度将发生变化。如果发生这种情况，由ARC / INFO GIS提供的数据可用于设计变更。

2.4 GIS在公路路线横断面设计的应用

高速公路的横截面设计是映射横向路的横截面，然后用实际的数据来设计的部分的结构，以便进一步确定侧槽的轮廓，所述斜坡的长度，高度和路基的深度。在整个道路设计过程中，横截面设计非常耗费人力并且经常重复几次。如果 GIS技术在设计公路的横截面的过程中使用，工作效率将得到极大改善。精度。

主要工作步骤是：以数字形式输入横截面相关数据或通过 GIS技术自动计算所需的数据模型。设计人员可以根据每个路段的具体情况和设计要求对每个路段进行分析和计算，并通过计算机自动生成所需的设计数据;一旦自动生成，就会显示计算机屏幕的横截面，设计人员可以对每个横截面进行详细检查，以改变不合理或错误的位置。

2.5 GIS在公路路线设计中其他方面的应用

GIS在公路路线的初始阶段具有非凡的意义。除了上述问题之外，还涉及其他方面。例如， GIS技术可以快速转换里程站和地理坐标，从而可以准确定位道路的具体位置，从而保证土地的准确计算，有效地帮助项目管理人员和施工人员提高工作效率。其次，GIS技术可以有效地解决链条断裂问题，准确定位和记录里程站，计算道路长度，使原有的复杂任务变得极为简单。

GIS的另一个重要功能是轻松计算建筑工程量。在选择道路的过程中，土石方的使用有很大的影响。如果在设计中使用 GIS技术，则可以非常准确地计算项目中使用的土方工程数量。

3 结束语

公路线路的设计通常包括水平和垂直设计的设计以及线路的选择。具体设计必须根据具体情况确定，结合既定方案和相关标准，并根据地面建筑物，地形和地形进行及时调整，从整体考虑设计和注重设计细节选择最多合适的设计路线。随着 GIS技术的不断发展和进步，这项技术已经与公路线路的设计密不可分。但就发展来说，我们对于新技术的运用还有很长路要走，我们差的不是一点，这不单单是技术的问题，还有根本上的理论。先进是因为对理论研究的透彻，对实践了解的深入，做精做细就是做强。目前，中国正处于高速公路快速发展的时期，GIS技术必将得到广泛推广。