GIS在道路路线设计中的应用

刘逍遥+李征

摘要：社会主義市场经济的发展，要求良好的市政道路建设做保障，完善城市道路交通体系，给人们生活带来便利，促进经济发展。作为道路建设项目中较为重要的组成部分，道路路线的选择与设计对于道路使用质量和经济性具有较大的影响。道路路线的设计是规划整个城市的基础，只有路线的规划合理才能更好的实现城市与工业园区的合理布置，随着城市的发展和车辆的持续增加，扩建道路成为当今城市发展不可避免的问题。在道路路线设计中，采用GIS信息系统技术，能够准确的制定道路方案，提高工程质量降低工程成本。

关键词：GIS；道路路线设计；道路选线

1.GIS相关概念

地理信息系统，Geographic Information System，简称GIS，是一款在计算机硬件和软件支持下，对于地球表层空间信息进行采集、存储、分析和显示的软件系统。主要由人员、数据、软件和硬件共同组成。其中较为重要的组成部分为人员，因为这是因为人员能够发挥主观能动性，处理系统中的问题，对于软件系统则只能按照人员的指示进行工作，不能对于操作人员的缺失进行补救；对于硬件而言，能够较大程度上影响系统的处理速度，软件处理程序不仅包含GIS软件，同样数据库、统计和影像处理程序也是属于GIS软件的额范畴。

2.GIS在道路路线设计中的应用

道路路线是承载着交通道路的纽带，它可以缩短驾驶路线节约时间缓解交通堵塞，在日常生活出行上起着至关重要的作用。因此对于道路路线设计中，基于GIS共有以下几个方面的应用：

2.1在选线中的应用

对于道路路线选线，GIS不仅仅是图库管理系统，对于空间数据强大的分析能力才是GIS得以广泛应用的主要原因，多种空间分析功能能够为路线选择设计人员提供大量数据进行对比，对于道路路线的选取提供最大程度的数据支持。同时空间数据的分析功能，可以在较大程度上加快了人员掌握整体的情况，能够有效促进设计人员了解整体环境，最初最优化的路线设计。

2.2在路线设计上的应用

对于道路路线的平面线性，一般包括直线、垣曲县和缓和曲线，其中圆曲线半径R与车速V、横向力系数_、超高率i有关系，具体如下式所示：

R=v2/（127*（_+i））

根据上式可知，当_、i取得设计最大值时，R为最小，即为圆曲线的最小半径。

缓和曲线对位于直线和圆曲线的，这样在交通通行过程中能够保证汽车中心轨迹的合理安全，保障行车安全与舒适，因此多采用回旋线的形式。

鉴于地形、地物的限制，在路线设计中常遇到以下情况，如地形地物的尺寸较大，因此需要多次的试算才能最终确定合适的路线，如在道路设计过程中，弯道的选择需要根据单个通过点，选择合理的半径，根据确定的半径计算出圆曲线的不同点的坐标，当圆曲线与其他地物具有相切或相交的关系式，原来选择的通过点则失去了参考点的意义，因此应该重新选择通过点，如果上述方法都无法解决问题时，则需要考虑复线方式解决上述问题。对于复曲线而言，需要选择受限制地形的曲线半径，根据切线差距计算出另一侧的曲线半径，如果两侧曲线半径的比值大于1.5时，则需要在圆曲线之间插入缓和曲线，形成卵形曲线。

相对于传统的平面设计的计算工作，利用GIS技术可以迅速计算各曲线要素，并可以较为明确的在计算机中显现出来。另外，鉴于计算机科学技术的发展，GIS技术还能够提供平面方面对应的纵、横断面信息，输出纵、横断面地面线略图，将不同参数情况下的平面设计方面显示，供设计人员分析选择，最终确定最佳状态。

2.3路线平面规划中的运用

对于道路路线平面设计中，当前多采用曲线和直线相结合的方式进行，同时曲线道路路线的设计需要综合考虑行驶车辆、形式角度、风切和力度系数共同决定，同时需要根据实际情况，尽可能考虑采取较大半径曲线设计，通过降低车速的方式保障交通通行安全。由于在道路路线选择中，曲线的选择是优先于直线选择的，因此在路线设计中多采用缓和曲线代替直线的方式进行综合选择，保证整体路线性质具有柔和性，对于地形复杂，地物限制性多的环境中综合考虑多种因素，在当前传统方法中需要根据环境数据进行多次试算最终确定设计方案。

与传统路线平面设计相比，通过GIS方式大大方便了设计人员搜集数据资料，降低了设计人员的工作强度，设计人员需要做的知识将搜集到的数据资料输入GIS系统，通过GIS强大的数据搜集功能快速找到不同曲线上的信息，通过不同的排列组合形成较为全面的图像，以数字地形的形式呈献给设计人员，使得当前不同设计方案的优劣显得一目了然。

2.4路线纵横断面上的设计

对于道路路线纵断面的设计，需要根据坡度、坡长和竖曲线半径等数值进行相关的设计计算工作，根据设计，在变坡点需要设置二次抛物线形式的竖曲线。

对于上图可知，R为竖曲线半径，K为两纵坡段的变坡角，根据上图可以计算出平面纵断面的竖曲线要素，即竖曲线长度L，切线长度T和外距E。

与传统纵断面设计相比，利用GIS辅助纵断面设计，可以根据道路平曲线个点坐标值，得到相应各点的高程，获得数字地形的纵断面，同时可以充分利用GIS的人机交互设备情况，在平面上进行拉坡处理，保证纵断面设计的合理性。

4.结束语

道路交通行业的快速发展，对于道路路线设计的要求越来越高，因此GIS的投入使用，较大程度的解放了设计人员，快速方面的进行道路路线的设计，通过现代化设计理念的实施，对于工作的快速高效完成提供一个最为基础的支持，使得道路路线设计更加贴近实际，对于交通通行安全顺畅、交通秩序和安全的维持提供最为根本的支持。

参考文献：

[1]徐炜.金敏.GIS在道路路线设计中的应用.J.交通建设与管理.下半月2015（4）：10-12

[2]刘强.试论道路施工中滑坡的防治措施[J].中国高新技术企业，2010（28）.

作者简介：

李征（1992-5-7日）女 ，汉族，辽宁省兴城市人 ，初级职称，学士学位，研究方向：道桥公路维护与管理