公路交通信息化中GIS 技术的应用

文 / 江西省公路投资有限公司 秦小明 江西路通科技有限公司 喻全红

本文在概述公路交通GIS数据内容、结构、数据组织及采集、软硬件配置等的基础上，对GIS技术在新建公路规划设计、公路智能管养及智能交通运输系统中的应用进行分析探讨。结果表明，集地理空间特征与统计信息为一体的GIS技术在推动公路交通信息化方面具有积极作用，可实现对多种交通信息的分析和技术集成，其在公路规划设计及养护管理方面具有很强的应用价值和广阔的应用前景。

引言

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是对整个或部分地球表面和空间地理分布数据进行采集收集、储存管理、分析的空间信息系统。在当前公路交通信息化建设中，GIS技术必然成为一种集地理空间特征与统计信息为一体的特殊信息系统，为公路交通基础设施建设、养护管理等方面充分提供空间信息，以提高交通运输效率及公路建设管理信息化水平。

公路交通GIS概述

公路地理信息系统应用于公路交通化的目的在于开发公路信息资源，共享部门信息，并为公路专题管理及决策、公路科技发展及运输安全提供信息支持。公路交通GIS 建立主要由可研、软硬件配置、设计、测试等环节构成，其中，开发公路交通地理数据库、采集地理信息数据是公路交通GIS系统建设的关键。

公路交通GIS 数据内容及结构

公路交通GIS 数据库主要由基础数据库、公共资源数据库、社会经济资源数据库及灾害防治数据库等专题数据库组成。

就具体内容而言，公路交通GIS 数据库内容可分为带状地形数据和道路成果数据两大类，前者主要有高程点地貌、等高线、建筑物、线状及点状物等，此类数据必须结合公路规划设计要求建库；后者主要有曲线半径、缓和曲线长度、桥涵、交通标志等数据，主要为车辆导航地图创建及公路养护管理提供数据基础。

公路交通GIS 数据库内部数据结构包括矢量结构和栅格结构两种，当前大多数GIS 软件已经基本采用两种数据结构相结合的一体化数据结构，也使其性能不断优化。

矢量数据结构主要以点、线、多边形等为统一单元，栅格数据结构则以栅格为统一单元，两种数据结构各有利弊：矢量数据结构严密复杂，数据获取速度慢，利于展开拓扑关系分析，空间变化能力差，空间位置精度高，数据存储量小；栅格数据结构简单且获取速度快，无法表达拓扑关系，空间变化能力强，空间位置精度低，数据存储量大。

数据组织及采集

GIS 系统具有公共地理定位基础，其全部地理要素均需按照经纬度或特定坐标系进行空间定位，方可通过复合和分解具备多维性、区域性、时序性等特征的空间要素，从而将隐含信息转化为显性表达。

GIS系统在进行数据技术组织时，公路管理部门一般采用线性参照方法进行属性信息空间位置确定，为此必须借助公路沿线里程建立空间位置和属性数据间的关联。

GIS 系统建设过程中数据的采集处理在整个工作量中占比为70～80%，当前，GIS 技术主要通过数字化地图获取数据，就数据采集方法而言，主要包括利用现有地形图资料、利用图像资料和实地测量三种，各种数据采集方式优缺点具体见表1。

在公路交通GIS 数据库建设的过程中，尽可能利用测绘部门提供的地理数据基础资料，并由公路勘察设计及管理部门采集汇总公路等级、编号、路面形式、交通量等公路交通属性数据，实现信息共享。

公路交通信息化中GIS技术的应用

GIS 技术对于所有与空间位置有关的领域均较普遍适用，例如工程型GIS 主要适用于数字制图和空间分析，企业型GIS 则适用于数据管理、信息查询，部门性GIS 适用于业务管理联网办公，社会型GIS 适用于公众信息检索服务。为此，在应用前必须明确应用范围和目的，选择合适的GIS 模式类型，在交通基础设施建设管理、车辆运输、调度监控等领域应用GIS 技术有助于推进公路交通信息化建设。

GIS 在新建公路规划设计中的应用

公路规划设计过程中涉及大量具有三维空间特征的地形数据信息，GIS技术因具有数据处理及空间分析功能，能为公路规划设计提供所必需的数字地形模型及三维交互地形可视化环境，便于设计人员展开线路规划设计、选定沿线设施所在位置、评估可视化环境，提升公路规划设计质量。在地面数据获取过程中结合GPS、RS、数字摄影测量等技术，构建公路交通GIS 数据库，同时将GIS 技术和CAD 系统有机衔接，不断提升公路规划设计质量。

基于互联网技术不断推进Web GIS 和Internet GIS的发展，实现图形、图像等远程地理空间数据查询及地理空间分析，使GIS 技术不断与信息高速公路接轨，实现设计成果数字化和信息化，为设计人员之间搭建起实时交流渠道，实现交互式双向信息传输；同时还可以展开对各种设计方案的定量分析、数值模拟及经济可行性分析，不断推动公路规划决策的科学化。

GIS 在公路智能管养中的应用

随着公路建设规模的增大及已建线路运行时间的延长，公路养护管理的重要性日益凸显，养护管理部门通过开发基于GIS 的养护管理信息系统，为地方交通管理养护部门提供及时、完善的空间信息，同时对公路性能指标实时监测，为公路管理部门提供科学的养护管理决策，并能为土地利用、城建、铁路、民航等相关部门提供信息交互和咨询服务。为此，必须依托GIS技术构建地区公路建设数据库，并建立包括数据信息模块、路况评价模块等在内的集成管理系统，以便在体现路段空间、属性数据信息的基础上分析评价公路设施检测数据，提出相应公路设施养护管理方案，提升公路养护管理信息水平。

GIS 与智能交通运输系统

充分利用信息技术、计算机技术等改造传统交通运输系统，不断提升交通运输管理能力、运行效率和服务水平，提高交通资源利用效率，降低能源消耗。

当前，国内许多城市交通管理部门正在筹划应用GIS 技术建立智能交通运输系统项目，随着高等级公路网及城市公路网建设周期的不断缩短，为保持智能交通运输系统的现时性，基础地理信息更新速度越来越快，这就要求智能交通运输系统建设中综合应用GPS和GIS技术。

结语

GIS 技术在公路交通信息化建设中发挥着不可取代的作用，结合当前应用实践不难看出，公路交通GIS应用主要体现在工程规划设计、公路养护管理及智能交通运输系统构建等方面。当前，国家业已将地理信息系统建设纳入信息化基础设施建设进程中，公路交通行业必须狠抓机遇、统一规划，充分应用GIS 等当代测绘领域高新技术，不断推进公路交通信息化建设，进而提升交通建设规划、方案可研、养护管理等的信息化水平。