GIS在公路管理中的应用研究

任鹏承

关键词：公路管理;GIS/地理信息系统;需求分析

GIS是地理信息系统（Geographic Information System）的简称，是集现代计算机科学、地理学、信息科学、管理科学和测绘科学为一体的一门新型学科。它采用数据库、计算机图形学、多媒体等最新技术，对地理信息进行数据处理，能够实时准确地采集、修改和更新地理空间数据和属性信息，为决策者提供可视化的支持。地理信息系统突破了常规关系式数据库管理的概念，集图形管理与数据管理于一身，具有很强的空间表现力，它将空间数据处理、属性数据处理、空间分析与模型分析同计算机技术紧密结合，通过数据准备、系统建立、空间分析与模型分析，产生对资源环境、区域规划、管理决策、灾害防治等有用的信息。因其功能强大，目前在很多领域中，GIS技术已被广泛应用，尤其是在公路管理中，GIS与传统的交通信息分析和处理技术紧密结合，延伸出了公路地理信息系统。GIS公路地理信息在公路的规划与建设、养护管理等方面具有较强的应用价值。

一、GIS地理信息系统在公路统计管理中的应用

在传统的信息系统中，数据主要保存在数据库中，如果数据库中的数据仅以文字的形式表现出来，不仅形式呆板，而且可能将一些重要的信息隐藏在文字背后，在实际公路管理中，有许多问题需要借助地图来解决，如何解答这个问题呢？最原始的解决方案是使用一张纸地图，在上面将数据库的数据标出，然后在地图上分析，这种方法非常繁琐，如果利用GIS提供的数据的地理属性，就可以将这些数据分层、分类叠加在电子地图上，并且地图对象与数据库属性数据建立连接关系，这样通过GIS就可以轻松实现地图与数据库的双向查询。统计管理人员可以根据公路地理分布，按公路不同属性进行里程统计、构造物统计等，将数据进行直观的、可视化的分析和查询，基本上实现了坐在办公室里就能看路，这是GIS最具有代表性的数据可视化功能。GIS的查询功能按照使用方法可以分为数据查询、空间查询两种。

1.数据查询

GIS的数据查询功能是公路管理中常用的查询方法，管理人员可以通过数据查询，了解数据所在的空间位置，如选择CPMS网级结果数据中下一年度需要进行大修的路段，GIS就会显示出这些路段在路网中的正确位置。

2.空间查询

与数据查询相反，空间查询是通过空间范围的选定查询在此范围内所选相关信息的属性数据。如确定距离公路处在50km范围以内的桥梁，只要在屏幕上公路处为圆心画一个50km半径的圆，GIS就会显示这一范围内的所有桥梁在地图上的位置及相关信息。

二、GIS在基本地图管理中的应用

GIS的制图方法比传统的人工或自动绘图方法要灵活得多。以GIS为基础的图形数据库是可以延续的，比例尺也不受限制，图件可以以任何地点为中心，比例尺任意，使用突出效果的特殊字符有效地显示所选择的信息。公路管理部门借助于地图辅助进行公路管理。公路图除包括行政区划、城市、村庄、铁路及水系等一般信息外，特别包括与公路有关的信息如：公路编码、公路名称、走向、等级、里程等。GIS电子地图与普通地图不同，它将表示不同物理内容的地图分门别类进行描述、存储及管理。每一部分称作一个图层，通常一个图层只表示单一的内容。如海洋、水域、行政区划、村镇、公路等。GIS显示地理数据时，采用图层叠加的方法显示所需的信息。应用GIS独具特色的地图表现能力，可以将公路及公路相关信息可视化。基本地图管理操作包括地图的数字化及修改、放大、缩小、漫游、图层控制、在地图上計算距离、显示全图及地图的输出等功能。公路信息是变化的信息，各地区每年都有大量的新建、改建的公路。利用GIS可以方便、迅速地将这些变化及时地反映到地图上，形成新的公路图，与传统的、周期长、更新慢的手工制图方式相比，GIS电子地图可以达到一次投入，多次产出的效果，可以为各部门提供详实、准确、直观的公路路况资料。

三、GIS在专题地图管理中的应用

专题地图是在基本地图上，以不同的方式显示信息所形成的地图。包括具有各种公路属性特点的专题地图、可对外公开出版的公共交通图等[1]。GIS可以根据公路管理需要输出各种专题地图如行政区划图、地形图、路面状况指数、路面行驶质量指数、路面强度指数、路面技术等级分布、路面等级、交通量等图，利用专题地图可直观地了解公路的各项基本情况，为各项决策提供辅助性依据。由于二维地图的基本要素是点、线和面，专题地图也分为点状图、线划图和区域图三种基本形式。

1.点状图

点状图用符号在地图上描述点的信息。根据所在点的属性数据的不同，符号可以有大小、颜色及形状的变化。例如：道班分布图可以用不同的符号大小和颜色表示道班的规模、人数及养护里程等信息。

2.线划图

线划图利用线的宽度及颜色的变化反映线的属性数据。公路在地图上是线性结构，因此线划图在公路管理GIS中应用最为广泛。例如：可以用不同颜色的线表示不同的公路行政等级、表示路面的不同使用性能、还可以用不同颜色和宽度的线描述路网交通量的大小变化。

3.区域图

区域图利用网格的形状及颜色的变化，反映区域的不同属性数据。例如：可以用不同的网格形状及颜色，填充不同的行政区域，以反映区域公路网的密度。

四、GIS综合分析评价在公路规划中的应用

为了适应国民经济的高速发展，公路管理部门需要不断地进行养护、改建、扩建现有的公路运输网。1998年GIS在舟山市应用以前，该市对公路路面的养护管理主要依靠对路面状况的定性了解和工程师的经验来进行，缺少系统的检测、评价和科学的养护决策管理。在决策过程中，常常由于经验限制及缺乏对路面破损程度的定量养护数据，使路面养护方案不尽合理，由此造成养护资金浪费，路况质量下降以及使用费用上升。而GIS公路地理信息系统不仅可以对数据进行编码、存储、查询，而且可以在数据库和相关知识库的基础上能够定义和生成各种专用预测分析模型。如需求分析模型、新建改建公路投资效益分析等模型，通过模型经济分析与预测，评估现有路网的使用性能，了解路网状况，预测路网性能变化趋势，为编制中长期路网规划及年度养护计划提供依据，以确定最佳的大中修养护方案。在公路前期规划中通过GIS可以方便进行路网的规划、选址、分析与最佳路线的决策，同时还可以对公路沿线的环境进行分析[2]。

五、GIS在公路设计、工程建设中的应用

GIS在测设中的运用是近几年的事。从国内来看，一些省市已经开始着手尝试把GIS技术引入到初设和施工图设计中去，并已取得了良好的效果。GIS可以为公路设计人员在工作上提供许多便利。首先在选线设计中，可以通过鼠标在数字化地形图选取控制点，控制点连线后，路线的大致走向就基本确定下来了。第二在纵断面设计中，由于数字化地面模型的存在，在平面选线完成后，公路软件就能自动沿平面选线生成地形纵剖面图。通过绘图仪拉出拉坡图，设计好纵断面设计线，也可以在屏幕上交互完成纵断面设计。第三在横断面设计上，在完成平面设计和纵断面设计后，公路软件就可以自动生成横断面图，同时能够自动完成土石方数量表。

六、GIS公路地理信息系统充分利用和社会化共享

计算机和网络技术的发展，极大地改变了人们的生产和生活。随着Internet技术的迅猛发展，以Internet为基础的InternetGIS技术为公路地理信息系统的充分利用和社会化共享提供了可能，面向社会公用多媒体信息服务领域和国际地理信息服务领域，为国家大中型工程建设、城市建设和城市资源开发、交通建设和交通监控、旅游资源开发和旅游服务等各个领域提供最新的基础地理信息资料服务。过去，GIS往往被认为是一项专门技术，随着技术的发展和社会需求的增大，公路GIS不仅仅应用于公路部门的管理，而且还应用到其它部门的管理，同时还进入人们的日常生活领域中，公路GIS的应用将逐步走向公众，通过网络将空间信息传到千家万户，实现数据信息共享。运用公路GIS地理信息系统建立的旅游信息系统和道路信息系统，可以为用户提供优质、快捷、高效的服务，提高经济效益[3]。

七、结语

地理信息技术的日臻成熟为GIS在交通领域的广泛应用创造了条件。在公路数据库系统中引进GIS来管理公路的空间分布信息，使用流行的关系数据库来管理公路的属性数据，利用GIS与外部数据库的接口，就能将公路的空间数据与属性数据有机地结合在一起，通过空间操作和模型分析，提供对规划、管理和决策有用的信息。

参考文献：

[1]张应龙.基于BIM和GIS技术的高速公路资产数字化方法研究[J].城市建设理论研究（电子版），2020，20：48-49.

[2]张忠刚，钟德超，李一锋，刘荣，谭军.基于GIS的高速公路建管维全寿命周期信息化应用[J].四川建筑，2020，4005：81-84.

[3]蒋新花，陳静，马高琳.基于GIS的高速公路监控管理新模式的研究与应用[J].西部交通科技，2019，08：150-152.