GIS在公路路線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

徐祖生

摘要：高速公路結(jié)構(gòu)的質(zhì)量的高低關(guān)乎整個(gè)干線的交通效率的高低，影響著高速公路的安全性、穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性。在我國，深入研究GIS技術(shù)是解決干線公路設(shè)計(jì)問題的主要手段。我們開始使用GIS進(jìn)行高速公路路線設(shè)計(jì)，重點(diǎn)關(guān)注路線選擇、布局、縱斷面、橫斷面等設(shè)計(jì)。提高工作人員對(duì)GIS程序相關(guān)知識(shí)的理解，優(yōu)化工作原理和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：GIS;公路;路線設(shè)計(jì);應(yīng)用

引言

在城市現(xiàn)代化進(jìn)程中，隨著高速交通的發(fā)展，公路建設(shè)規(guī)劃的有效性直接取決于公路建設(shè)規(guī)劃的推進(jìn)、公路建設(shè)的質(zhì)量和綜合優(yōu)勢以及公路交通安全工程。因此，全社會(huì)都非常重視高速公路的設(shè)計(jì)，GIS的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用可以準(zhǔn)確地確定路況，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，為高速公路設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)[1]。在此背景下，研究GIS在高速公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用技術(shù)具有重要意義。

一、GIS技術(shù)的簡要說明

通過對(duì)中國地理學(xué)的深入研究，GIS作為中國資源和環(huán)境數(shù)據(jù)處理的信息系統(tǒng)，在地理學(xué)領(lǐng)域的拓展中發(fā)揮著越來越重要的作用。GIS技術(shù)的核心是利用計(jì)算機(jī)硬件和數(shù)據(jù)采集軟件覆蓋整個(gè)數(shù)據(jù)空間，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行解釋和處理，方便相關(guān)專業(yè)人員借用和后續(xù)處理。GIS技術(shù)的應(yīng)用對(duì)提高我國地理信息分析和管理的水平和能力具有重要意義。GIS又稱地理信息系統(tǒng)，包括五大區(qū)域使用地理信息系統(tǒng)的程序、計(jì)算機(jī)硬件和軟件、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理。GIS開發(fā)人員可以說他們是GIS技術(shù)應(yīng)用的核心。它用于處理在不同地點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)，操作計(jì)算機(jī)，并將GIS的綜合特性優(yōu)化集成到分析統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中[2]。計(jì)算機(jī)硬件和軟件的功能是繪制和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)空間。在GIS技術(shù)的應(yīng)用中，可以對(duì)地理信息進(jìn)行匯總，提高所應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用效率。

二、公路路線設(shè)計(jì)遵循原則

道路路線是各種道路車輛的依存載體。其優(yōu)良的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量保證和合理的路徑設(shè)計(jì)直接影響到道路車輛的行駛安全。設(shè)計(jì)高速公路時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮并遵循以下原則：

（一）定線以曲線為主原則。當(dāng)在高速公路上行駛時(shí)，我發(fā)現(xiàn)卡車結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和有效性直接關(guān)系到道路車輛的安全性和便利性?，F(xiàn)代高速公路的快速發(fā)展也表明高速公路設(shè)計(jì)需要更高的發(fā)展水平。從根本上說，高速公路的設(shè)計(jì)基本上簡單明了，提高了駕駛員的安全意識(shí)。在軌道設(shè)計(jì)中，一般應(yīng)注意直線線路長度的調(diào)整，根據(jù)設(shè)計(jì)速度和實(shí)際行駛速度，線路長度不低于15km/h，一般不超出20km/h，對(duì)于山區(qū)公路的設(shè)計(jì)來說，山路設(shè)計(jì)必須遵循曲線為主原則，保持山體條件和山路高度，來減少山區(qū)道路安全風(fēng)險(xiǎn)。

（二）節(jié)約和保護(hù)耕地資源原則。由于道路建設(shè)方便了人們的生產(chǎn)和生活，人們往往住得很近，許多農(nóng)田被占用[1]。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)合理設(shè)計(jì)，避免浪費(fèi)耕地，尤其是以種植業(yè)為主的農(nóng)民居多，耕地的減少直接影響國民收入，為確保國家管理科學(xué)化、現(xiàn)代化，就應(yīng)從人民實(shí)際出發(fā)，不破壞人們賴以生存的土地。

（三）重視平均縱坡的安全性原則。平均縱坡是高速公路設(shè)計(jì)的重要組成部分，該工程直接關(guān)系到山區(qū)公路的整體安全。由其是山區(qū)地區(qū)，如果地勢起伏比較大就設(shè)計(jì)存在一個(gè)長而陡的斜坡，它可能會(huì)造成行車安全隱患。因此，從安全的角度出發(fā)，在高速公路設(shè)計(jì)中注意平均縱坡設(shè)計(jì)的安全性，明確高速公路沿線位置，全面把握具體的軌道設(shè)計(jì)目標(biāo)，在設(shè)計(jì)中進(jìn)行綜合分析，有效管理高速公路建設(shè)資源的安全隱患，減少不必要的費(fèi)用，創(chuàng)造良好的道路安全環(huán)境。

（四）遵循保護(hù)沿線自然環(huán)境的原則。公路建設(shè)要結(jié)合當(dāng)前建設(shè)“美麗中國”的要求，更加注重環(huán)境保護(hù)。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師必須對(duì)道路結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的研究，以了解當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)條件和現(xiàn)有地形的特征。此外，根據(jù)自然保護(hù)的原則，尊重自然規(guī)律，充分利用現(xiàn)有景觀進(jìn)行道路建設(shè)，不僅可以節(jié)約道路建設(shè)成本，還可以減少道路損壞。重要的是促進(jìn)不受阻礙的后續(xù)行動(dòng)。同時(shí)，設(shè)計(jì)師還必須努力避免當(dāng)?shù)氐南笳餍越ㄖ拖鄬?duì)有價(jià)值的植物類型。通過合理循環(huán)創(chuàng)造有利于道路設(shè)計(jì)的條件，提高美學(xué)水平，促進(jìn)建筑的合理發(fā)展，是道路最終設(shè)計(jì)的吸引力所在。

三、公路路線設(shè)計(jì)中GIS技術(shù)的應(yīng)用

（一）GIS在公路選線中的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)的合理使用有賴于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的分析。通過計(jì)算機(jī)科學(xué)分析，可以獲得建筑所需的空間等具體數(shù)據(jù)。計(jì)算可為設(shè)計(jì)人員和工程師提供理論依據(jù)和合理化[2]。建議提供決策信息。另一個(gè)重要功能是建立空間分析和基于有限元分析的分析，并繪制圖形地圖和數(shù)據(jù)庫。分析設(shè)計(jì)師所需的空間和距離，以獲得設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)師和業(yè)主進(jìn)行了生動(dòng)的分析研究，規(guī)劃了道路的總體設(shè)計(jì)，提出了合理的施工方案。

如果GIS需要設(shè)計(jì)移動(dòng)路徑，以下信息將包括有關(guān)設(shè)計(jì)路線的方向和地圖、地理?xiàng)l件、氣候變化、城市規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略等信息。在此基礎(chǔ)上，通過分析影響路徑的各種因素，GIS可以建立一個(gè)模型來展示視覺圖像的概念。也可以根據(jù)要求和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。

（二）橫斷面的設(shè)置與分析

自動(dòng)設(shè)置路堤寬度和坡度，并設(shè)置區(qū)域中心線，以確保中心線的尺寸滿足基本要求[1]。在采礦過程中，平衡設(shè)計(jì)需要保證元素含量的最大平衡深度。正式開挖后，在設(shè)置這些值時(shí)，如果達(dá)到疊加效果，精度必須控制在0.1M以內(nèi)。相關(guān)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)結(jié)果都需要立即保存。

（三）縱斷面設(shè)計(jì)。道路輪廓設(shè)計(jì)用于確定坡度、坡長和曲線的等效半徑。GIS技術(shù)的應(yīng)用有效地降低了等高線設(shè)計(jì)的水平和過程。特別是根據(jù)不同路段的情況，計(jì)算出邊坡點(diǎn)的具體等高線值，確定準(zhǔn)備結(jié)構(gòu)，并在設(shè)計(jì)最大最終設(shè)計(jì)方案前進(jìn)行表達(dá)，進(jìn)行曲線分析，解釋本工程的累積曲線。并根據(jù)數(shù)據(jù)比較和修改設(shè)計(jì)方案。

（四）地形分析

地形分析的目的是了解地形。根據(jù)地形分析的復(fù)雜性，可分為兩類：一類是主要地形要素的計(jì)算。二是復(fù)雜地形分析，包括與地形模型直接相關(guān)的可視化分析、地貌特征提取、水系功能參數(shù)提取等。在不同地形模型中，往往采用不同的分析方法。

（五）其他方面。

GIS在路網(wǎng)建設(shè)的早期階段具有重要意義。除了上述問題之外，還有其他相關(guān)方面。例如，GIS技術(shù)可以快速改變道路的旋轉(zhuǎn)和地理坐標(biāo)，準(zhǔn)確定位道路。確保準(zhǔn)確檢查土地，并與項(xiàng)目經(jīng)理和建筑工人有效合作，提高工作效率[2]。GIS技術(shù)可以有效地解決攔截問題，準(zhǔn)確定位和記錄站公里數(shù)，計(jì)算道路長度，執(zhí)行任務(wù)。GIS的另一個(gè)重要功能是輕松計(jì)算建筑工程量。在道路選擇過程中土石方的使用會(huì)有很大的影響。如果在設(shè)計(jì)中采用GIS技術(shù)，可以準(zhǔn)確計(jì)算施工用地[1]。

四、實(shí)例應(yīng)用

施工現(xiàn)場工作面積約10.6km2，滿足基本生產(chǎn)需要。根據(jù)已確定的路線對(duì)公路進(jìn)行選擇，并計(jì)劃措施，以確保所有活動(dòng)區(qū)域的內(nèi)容和效率良好。一般來說，公路的縱坡一般不會(huì)大于12%。特別是在挖方邊坡和填方邊坡之間的比例是1：1。堤防和溝渠的長度一般為6m，軌道必須與GIS技術(shù)相結(jié)合，以支持系統(tǒng)的運(yùn)行。確定該內(nèi)容的優(yōu)先選擇方案，選擇最合適的施工方案。選擇合適的道路方案，整體控制558m，控制施工場地的長度和寬度，確保在9-15m范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大范圍效果。

從占地面積的角度，選擇整個(gè)系統(tǒng)的總開挖量，根據(jù)坐標(biāo)分析高度和長度，并整理相關(guān)內(nèi)容，另外，通過分析直線平面，根據(jù)不同側(cè)面對(duì)樁體的具體要求，得到不同截面聚合的綜合效果，結(jié)合高度和底部，根據(jù)采空區(qū)大小進(jìn)行分段[2]。

結(jié)語：鑒于上述情況以及GIS技術(shù)在國家公路建設(shè)和設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用，公路建設(shè)取得了重大進(jìn)展。道路建設(shè)工作的核心內(nèi)容是道路設(shè)計(jì)，其質(zhì)量直接影響到整個(gè)道路的效率提高。因此，在道路設(shè)計(jì)中，必須使用GIS技術(shù)設(shè)計(jì)道路的橫斷面和平面。在設(shè)計(jì)階段計(jì)算各部分的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，建立路線模型，科學(xué)控制成本從而簡化道路規(guī)劃，并保證工程設(shè)計(jì)的合理性。

參考文獻(xiàn)

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