地理信息系統(tǒng)在道路管理中的運用

朱明晶，蔣文強

黑龍江農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，黑龍江 佳木斯 154007

0 引言

作為集地理學、計算機科學、信息科學、測繪科學，以及管理科學等相關(guān)學科為一體的一門新興學科—地理信息系統(tǒng)（GIS），它通過采用計算機圖形學、數(shù)據(jù)庫、多媒體等最新技術(shù)，把表示各種地理信息要素特征及分布的數(shù)據(jù)、圖形等信息輸入計算機，在其軟硬件的支持下對地理信息進行數(shù)據(jù)處理，同時能實時準確地采集、修改和更新地理空間數(shù)據(jù)和屬性信息，進而為決策者提供可視化的支持。

GIS技術(shù)，是一項新的資源管理信息系統(tǒng)，從被研發(fā)到推廣，其理論與技術(shù)歷經(jīng)了三四十年的發(fā)展，已滲透、應(yīng)用到社會生活的各個領(lǐng)域。鑒于道路信息具有空間特征，致使GIS特別適用于對道路各類信息的分析處理上，已成為道路建設(shè)管理現(xiàn)代化的重要手段之一。由空間數(shù)據(jù)管理、屬性數(shù)據(jù)管理、綜合查詢服務(wù)、以及網(wǎng)絡(luò)分析和系統(tǒng)維護等模塊構(gòu)成的道路地理信息系統(tǒng)是一個為道路規(guī)劃、設(shè)計、管理、養(yǎng)護等部門進行宏觀管理、分析決策提供服務(wù)的多功能、多層次、多要素的空間型地理信息系統(tǒng)，它能及時、準確地反映道路路況，為制定道路管理實施方案提供依據(jù)，同時又可提高道路管理工作的實時性、科學性、準確性。

1 GIS在道路工程中的應(yīng)用

1.1 GIS在路廓設(shè)計中的應(yīng)用

作為道路設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)—路廓設(shè)計，除了綜合考慮地質(zhì)、地形、水文等自然條件外，還必須估計工程投資、交通量以及公路使用期內(nèi)全部使用者費用和沿線環(huán)境的影響，因此，在路廓設(shè)計中，要綜合分析包括大比例尺的土地利用圖、地形圖以及現(xiàn)有的道路網(wǎng)等多種空間數(shù)據(jù)，而GIS技術(shù)的出現(xiàn)，則使設(shè)計者能夠更有效地利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)，并從中發(fā)掘出更有價值的信息。

設(shè)計人員在對道路路廓進行設(shè)計中，將從各方面收集來的資料合并到GIS數(shù)據(jù)庫中，建造約束多邊形，以確定道路需要避開的區(qū)域。通常這些可以分為必須避開或減至最少、盡量避開或減至最少、可以避開或減至最少三級約束的多邊形，GIS根據(jù)需要可以有權(quán)重表示不同的約束等級，并在地圖上分別顯示，這極大地方便了設(shè)計人員在設(shè)計路廓時盡量繞開這些區(qū)域，以保證設(shè)計方案的優(yōu)質(zhì)、完善。

1.2 GIS在路線設(shè)計中的應(yīng)用

GIS道路地理信息系統(tǒng)不僅可以對數(shù)據(jù)進行編碼、存儲、查詢，而且可以在數(shù)據(jù)庫和相關(guān)知識庫的基礎(chǔ)上能夠定義和生成各種專用預測分析模型，因此，在道路前期規(guī)劃中，若充分利用GIS技術(shù)，則可以方便地進行城市道路路網(wǎng)的規(guī)劃、選址、分析以及最佳路線的決策，同時還可以對道路沿線的環(huán)境進行分析。

GIS在道路選線中，可以通過鼠標在數(shù)字化地形圖選取控制點，控制點連線后，路線的大致走向就基本確定下來了。在縱斷面設(shè)計中, 利用GIS可以很方便地采用各種方法（如格網(wǎng)、TIN）建立數(shù)字高程模型（DEM），其軟件能自動沿平面選線生成地形縱剖面圖；在橫斷面設(shè)計上，公路軟件亦可自動生成橫斷面圖，并同時利用DEM數(shù)據(jù)對工程土石量和填挖范圍進行計算及自動完成土石方數(shù)量表等。

1.3 GIS在道路修建中的應(yīng)用

對道路進行建設(shè)與修建，一是為了滿足人們通行的方便；二是為了城市規(guī)劃的需要；三是為了解決交通問題，然而隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，某些城市道路常常出現(xiàn)雖然規(guī)劃建設(shè)使用的目標為10年或20年，但在三五年時間內(nèi)就過時或不符合人們需求的現(xiàn)象，這就需要對城市道路進行修建或予以適當調(diào)整，以期更好地滿足城市道路的使用功能。

在對道路進行修建中，以道路拓寬為例，通過GIS技術(shù)及其對所提供數(shù)據(jù)進行分析，可以確定城市現(xiàn)有的人流、物流的基本情況，進而能夠準確預測在規(guī)劃年限內(nèi)的城市發(fā)展規(guī)模，以確定道路修建的目標是增加現(xiàn)有道路的容量（拓寬）還是分流一部分交通容量，這樣，不僅有利于城市規(guī)劃建設(shè)，而且有利于避免短時間內(nèi)對道路進行翻修而造成資金的浪費。

1.4 GIS在道路養(yǎng)護中的應(yīng)用

道路投入使用后，在長時間承受車輛重復荷載作用的同時，還要受到風吹、日曬、雨淋、凍融等自然環(huán)境的作用，就會不可避免地出現(xiàn)如松散、磨損、老化、開裂等現(xiàn)象及問題，若沒有得到及時的修理與維護，將由小壞到大害，降低了道路的使用壽命不說，嚴重時必須予以重新翻修，這必然帶來經(jīng)濟效益、社會效益的低效，因此，做好道路的養(yǎng)護至關(guān)重要。

利用GIS技術(shù)的道路養(yǎng)護管理系統(tǒng)，采用基于路網(wǎng)參照系的動態(tài)分段數(shù)據(jù)模型，能將道路屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，并實現(xiàn)了二者的連接，以便于集中管理。其作為道路養(yǎng)護管理系統(tǒng)開發(fā)和發(fā)展的方向，有助于全面提高道路養(yǎng)護特別是現(xiàn)階段道路養(yǎng)護的管理水平，能夠加快實現(xiàn)道路養(yǎng)護的規(guī)劃化、信息化、科學化。

2 GIS在道路管理中的應(yīng)用

2.1 GIS地圖

公路圖除包括行政區(qū)劃、水系、鐵路及村莊等一般信息外，特別包括如公路名稱、公路編碼、等級、里程等與公路有關(guān)的信息?；贕IS技術(shù)的公路地圖，采用空間數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫掛接，將地理數(shù)據(jù)采用圖層疊加的方法顯示，形成由傳統(tǒng)的靜態(tài)紀錄變?yōu)樾畔⒇S富多樣的動態(tài)電子地圖，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)可視化，它使道路管理部門對道路的管理變得直觀、簡單和易操作，為決策提供科學、快捷的支持。

2.2 交通事故

GIS的基礎(chǔ)是存儲在數(shù)據(jù)庫中被用來分析的信息，基于GIS的道路交通安全數(shù)據(jù)庫，按照管理者需求，采用事故次數(shù)、事故率或二者相結(jié)合的方法，篩選出事故黑點，確定其危險水平，并對其進行如道路狀態(tài)技術(shù)、事故成因等多方面分析，同時亦對未來有可能發(fā)生的事故作出估計，分析未來事故的危險程度和發(fā)展趨勢，給出應(yīng)采取的防治措施，最終為道路交通管理者提供對策。

2.3 運輸管理

GIS具有豐富的空間分析工具，可以為公路運輸管理部門或用戶提供形象直觀的查詢手段，例如區(qū)段、站點、車次等的查詢，同時，系統(tǒng)保存的經(jīng)濟、地理、道路交通等方面的數(shù)據(jù)，為制定交通管理解決方案，最大限度地在現(xiàn)有交通設(shè)施的基礎(chǔ)上，緩解車輛增加造成的交通需求矛盾，改善交通秩序，提高通行效率，提高行車安全，減少交通事故等方面提供了依據(jù)。

3 結(jié)論

綜上所述，雖然GIS技術(shù)在道路領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛，其理論與實踐愈發(fā)成熟，但仍存在一定的不足之處，而如何進一步利用GIS強大的空間分析功能，充分挖掘已建成道路數(shù)據(jù)庫豐富的信息資源，解決道路規(guī)劃、可行性研究、路線方案選定、交通管理等多目標空間決策問題，增強道路基本建設(shè)決策的科學性，提高決策結(jié)果的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會綜合效益，這將是一項意義深遠而又十分艱巨的研究任務(wù)。

[1]陶澤明，裴玉龍，等.GIS在道路設(shè)計、交通規(guī)劃與管理中的應(yīng)用綜述[S].吉林交通科技，2001(2).

[2]張映雪，黃利芒.GIS技術(shù)在公路建設(shè)管理中的應(yīng)用研究[J].中國公路學報，2004，17(1).

[3]彭仁濤，申鎮(zhèn)豪.淺談GIS技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟市場，2009(7).