路面管理系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展綜述

蔣方聽 敖清文 顧凱文 唐順帆

(貴州宏信創(chuàng)達(dá)工程檢測咨詢有限公司， 貴州 貴陽 550014)

0 前言

路面是整個(gè)道路使用性能最為直接的表現(xiàn)，而路基、邊坡、護(hù)欄等設(shè)施都不能使駕駛者直接感受到道路駕駛感。所以，從一定程度上來說，道路的其他建筑及附屬設(shè)施都是為路面服務(wù)的。因此，路面管理系統(tǒng)的主要和核心任務(wù)就是對(duì)道路的路面進(jìn)行管理[1]。

目前，中國、美國等國家的公路管理部門已經(jīng)開展了對(duì)路面管理系統(tǒng)的相關(guān)研究[2]。但由于不同機(jī)構(gòu)的管理體制，公路的狀況以及管理追求的效益不同，導(dǎo)致各自的路面管理系統(tǒng)差異性比較大。因此，本文通過研究國內(nèi)外路面管理系統(tǒng)的發(fā)展，提出一些路面管理系統(tǒng)存在的問題，并給出一些指導(dǎo)性建議，使得路面管理系統(tǒng)的發(fā)展更加科學(xué)和完善。

1 路面管理系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展研究

1.1 國外發(fā)展研究

近二三十年來，路面管理系統(tǒng)相對(duì)于道路的建設(shè)是一個(gè)全新的研究領(lǐng)域，它起源于美國和加拿大。美國的交通運(yùn)輸部門首先提出對(duì)路面的研究引入新的分析方法，并首次提出了路面設(shè)計(jì)系統(tǒng)的概念。

20 世紀(jì)60 年代至70 年代末，以美國為首的發(fā)達(dá)國家路面管理系統(tǒng)逐漸發(fā)展起來。路面管理系統(tǒng)從最開始的具有基本的功能，到現(xiàn)在具備高效化、自動(dòng)化、一體化等功能僅僅用了幾十年的時(shí)間。路面管理系統(tǒng)的飛躍性進(jìn)步，主要體現(xiàn)在現(xiàn)代技術(shù)的變革中，使得原來系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模式和數(shù)據(jù)分析模式，發(fā)生了翻天覆地的改變[3]。

1.2 國內(nèi)發(fā)展研究

目前為止，國內(nèi)路面管理系統(tǒng)的發(fā)展總體上來說經(jīng)歷了三次變革。第一次變革是我國對(duì)有英國引入遼寧的路面管理系統(tǒng)進(jìn)行研究，并開發(fā)了路面數(shù)據(jù)庫信息管理系統(tǒng)。第二次變革為我國開發(fā)并運(yùn)用了瀝青路面管理系統(tǒng)，并形成了基本的構(gòu)架和分析模型。第三次變革為我國綜合考慮路面預(yù)測、路面狀況和路面數(shù)據(jù)分析等條件，建立了可視化程度較高的路面管理系統(tǒng)。雖然國內(nèi)研究經(jīng)過三次技術(shù)變革，但大家對(duì)每一部分的模塊認(rèn)識(shí)不夠重視，針對(duì)不同的路面狀況有些模型還需改進(jìn)。

2 目前存在的主要問題及建議

路面管理系統(tǒng)雖然經(jīng)歷了一段很長時(shí)間的發(fā)展，但依舊存在一些需要改進(jìn)和完善的地方。主要有以下幾點(diǎn)：①路面管理系統(tǒng)欠缺投入；②數(shù)據(jù)采集缺乏可靠性；③模型優(yōu)化不足。

2.1 路面管理系統(tǒng)欠缺投入

路面管理系統(tǒng)在工程運(yùn)用過程中，并非短期的過程，而是一個(gè)長期物資和人力的投入。有些道路管理部門根本就不重視路面管理，把短期效益放在第一位。路面管理系統(tǒng)就缺少了資金和人力的投入，那么對(duì)其研究就不可能貫穿至終。

針對(duì)目前路面管理系統(tǒng)欠缺資金和人力投入的情況，本文給出以下幾點(diǎn)建議：①我國可以將路面管理系統(tǒng)納入公路管理部門申請(qǐng)資助的標(biāo)準(zhǔn)。②加強(qiáng)公路管理部門對(duì)路面管理系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)對(duì)路面管理系統(tǒng)運(yùn)行的重視。③將路面管理系統(tǒng)的運(yùn)營效果，作為道路評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，以此來提高對(duì)路面管理系統(tǒng)使用的積極性。

2.2 數(shù)據(jù)采集缺乏可靠性

路面數(shù)據(jù)的采集主要依靠兩個(gè)部分，一方面是人為主觀性，另一方面是數(shù)據(jù)采集及處理精準(zhǔn)性。目前，在路面數(shù)據(jù)采集的過程中經(jīng)常會(huì)遇到路面損壞嚴(yán)重的地方，這是數(shù)據(jù)采集技術(shù)人員就要抽樣采集。在大多數(shù)情況下，技術(shù)人員都會(huì)避開路面損害地方，在路面相對(duì)好的地方進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這樣以來，就不能夠做到數(shù)據(jù)采集的隨機(jī)性，因此數(shù)據(jù)的可靠性會(huì)大大降低。

針對(duì)目前路面管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集缺乏可靠性的問題，本文給出以下幾點(diǎn)建議：①數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建立病害路面數(shù)據(jù)采集模塊，比如坑槽，剝落等病害，這樣能夠綜合提高路面整體數(shù)據(jù)的可靠性。②公路管理部門建立路面數(shù)據(jù)周期性采集機(jī)制，盡量實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的周期性采集。③采用最新一代的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，以提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

2.3 模型的優(yōu)化不足

由于路面管理系統(tǒng)涉及的因素包含方方面面，所以在模型建立和優(yōu)化時(shí)，不可能將所有的相關(guān)因素都考慮進(jìn)去。在相關(guān)因素的取舍往往帶有主觀色彩，比如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和馬爾可夫預(yù)測模型等模型。因此這些模型很少應(yīng)用在實(shí)際工作中，從而限制了路面管理系統(tǒng)在公路部門的運(yùn)用和發(fā)展。

針對(duì)目前路面管理系統(tǒng)模型優(yōu)化不足的問題，本文給出以下幾點(diǎn)建議：①注重采集數(shù)據(jù)的積累，建立數(shù)據(jù)積累的機(jī)制，保障歷史數(shù)據(jù)的可用性。②針對(duì)不同的路面條件和采集的數(shù)據(jù)，對(duì)模型進(jìn)行模塊針對(duì)性優(yōu)化。③經(jīng)常對(duì)路面管理系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，及時(shí)更新系統(tǒng)。

3 GIS 系統(tǒng)的應(yīng)用

GIS 系統(tǒng)是一種基于現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物。它是以龐大的數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，建立起空間動(dòng)態(tài)信息模型。GIS 系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)庫的更新能夠?qū)崿F(xiàn)同步處理，省去了中間更新數(shù)據(jù)的時(shí)間延遲，其工作效率大大提高。傳統(tǒng)的路面管理系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)對(duì)道路數(shù)據(jù)的直觀性操作，而基于GIS 的路面管理系統(tǒng)通過圖像的數(shù)字化處理，即可實(shí)現(xiàn)在數(shù)字地圖上進(jìn)行路面信息的處理及可視化操作?；贕IS 的路面管理系統(tǒng)的工作機(jī)制見圖2。

圖2 基于GIS 的路面管理系統(tǒng)的工作機(jī)制圖

將GIS 系統(tǒng)運(yùn)用在路面管理系統(tǒng)中，能夠很大程度上提高路面管理系統(tǒng)的工作效率?；贕IS 的路面管理系統(tǒng)的目標(biāo)是數(shù)據(jù)采集最大化并實(shí)現(xiàn)公路資源共享，為公路管理部門對(duì)路面的管理提供決策的依據(jù)?；贕IS 的路面管理系統(tǒng)與其他路面管理系統(tǒng)的有很大的不同，其主要特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1 信息管理

公路管理部門在使用基于GIS 的路面管理系統(tǒng)時(shí)，不僅能夠?qū)分車幕拘畔⑦M(jìn)行標(biāo)定，比如河流、村莊等信息，而且實(shí)現(xiàn)還能對(duì)公路的等級(jí)、里程等信息的展示。其特色在于實(shí)現(xiàn)了路面地圖的數(shù)字化管理，能夠隨著地理信息的實(shí)時(shí)變更對(duì)地圖進(jìn)行及時(shí)的修改，為公路管理部門提供了全新可靠的決策依據(jù)。

3.2 空間查詢

基于GIS 的路面管理系統(tǒng)可以通過直接在地圖上實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的查詢，無需通過不斷增加檢索條件，在龐大的數(shù)據(jù)庫中查詢公路管理部門所需要的信息。除此之外，GIS 系統(tǒng)還可以通過檢索你所需要了解的某些公路基本信息，從而在地形圖上顯示出所有符合條件的公路。

3.3 路線優(yōu)化選擇

基于GIS 的路面管理系統(tǒng)可以通過最佳路線選擇模塊，實(shí)現(xiàn)指定兩地點(diǎn)之間的線路選擇。篩選條件可以是線路里程最短、路面載重限制和路面車速限制等條件。

4 結(jié)語

本文旨在回顧路面管理系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展歷程，以及在發(fā)展過程中實(shí)現(xiàn)的重大技術(shù)變革。通過分析路面管理系統(tǒng)在發(fā)展過程中存在的問題，給出相關(guān)的建議以及改進(jìn)方法。同時(shí)，本文也重點(diǎn)討論GIS 系統(tǒng)在路面管理系統(tǒng)中的運(yùn)用。GIS系統(tǒng)在路面管理系統(tǒng)中是發(fā)展的新趨勢，其使用功能的直觀性給廣大的公路管理部門帶來的很大的便捷。筆者提出的一些淺顯建議，希望能夠起到拋磚引玉的作用，最終不斷促進(jìn)路面管理系統(tǒng)的發(fā)展。