GIS技术在公路路线方案比选中的运用

李 鑫

(青海省交通规划设计研究院有限公司 西宁 810000)

在公路行业运行及发展中，公路规划设计中的路线方案选定是较为重要的，整个过程中，不仅需要考虑公路的地形、地址、水文等因素，还应该根据交通量及工程投资的项目特点，确定具体的公路选择方案，以提高公路路线选择及规划的整体质量。但是，在当前公路路线方案比选中，存在着技术使用不合理、相关数据存储不及时等问题，若这些现象不能有效解决，会影响公路路线方案选择的质量，无法提高公路规划的质量。因此，在公路路线方案比选中，为了提高项目选择的整体质量，应该根据青海省的状况，确定公路路线的选择方案，并将GIS技术作为核心，针对系统运用中存在的问题，进行GIS技术的整合，以提高公路路线选择的整体质量，为行业的发展提供支持。

1 GIS技术

1.1 GIS技术

GIS技术是指地理信息系统，通过计算机科学、地理学以及地图测绘等多种学科的交叉利用，形成以地理空间为核心的数据资源库，系统通过各个参数的整合、处理，会形成地理分析模式，使地理信息得到动态化的空间展现，实现数据处理及动态化模型的构建目的，充分满足地理测绘工程的数据分析需求[1]。

1.2 GIS技术优势

将GIS技术运用在公路路线方案比选中，优势如下：第一，在应用方法中分析，可以改变CAD系统中的框架问题，通过决策支持系统的构建，对线路进行定向及定量分析，增强线路选择的整体效果。第二，在理论应用中分析，将GIS技术运用在公路选型中，可以通过数据库、地理学科以及系统工程等知识的综合运用，提高信息处理的效果，充分发挥GIS技术在公路路线选择中的优势。第三，在GIS手段运用中，通过空间分析功能的强调，可以及时解决线路选定中存在的问题，增强公路路线项目分析的处理效果。

1.3 GIS技术公路选线的功能性

结合GIS技术特点，对公路选线的功能性进行研究：第一，平面布局。公路线路方案比选中，需要按照公路的布局需求，对地形数字进行形象化的处理，之后按照自动处理以及手动选择的方法，完成线路的布局工作，提高平面数据选择的整体效果，保证公路纵断面数据选择的整体效果。而且，在GIS技术的平面线路调整职工，应该对各项数据参数的内容进行调整，通过准备测试以及平面线路的综合分析，对公路的边坡进行控制。第二，线路分析。在公路平面布局中，需要对数据进行手动设置，之后按照横断面及纵断面的特点，对公路线路的各项参数进行分析及实时监控，提高工程施工的整体质量。而且，在横断面公路选线中，需要按照公路开挖的设备及内容进行确定各项参数的换算方法，增强公路选线施工的质量。第三，系统输出的功能性。在GIS技术选择中，通过绘图仪以及打印机对地图进行测绘，根据公路测绘的基本状况，确定公路的地形图及等高线，为公路边界的边坡构建及顶坡施工提供参考，实现公路坡脚线调整的完整性。第四，数据存储及管理。在公路路线方案比选中，将GIS技术运用其中，可以提高数据存储及管理的效果，系统在自动化的数据整合中，会根据数据库的运行特点，确定输入、存储以及输出功能，满足各个用户对数据参数的处理需求，为地理信息系统空间数据以属性结构形式的分析提供支持，避免公路选型错误现象的发生[2]。

2 公路路线方案比选中存在的问题

2.1 直线线路设计中存在的问题

针对公路路线方案比选的状况，在直线线路设计中，应该针对公路道路的直线及曲线特点，确定具体的施工方案，并对路段进行准确性分析，增强各项参数确定的整体效果，避免公路线路使用中安全隐患的发生。但是，由于高速公路路线的特殊性，在方案比选中，经常遇到山区陡峭以及建筑阻碍等多种因素，若在施工中缺少细致的线路设计方案，会影响公路线路的选择效果，为直线线路的设计带来限制。因此，在具体施工中，施工单位及项目设计者应该将公路路线的选择作为核心，通过安全隐患问题的分析，确定GIS技术使用方案，以实现公路路线比选的目的[3]。

2.2 数据调查不充分

在以往公路线路选型中，由于工程项目的复杂性、程序的多样性，在公路路线方案比选中经常遇到数据调查不充分的问题，如，公路道路设计中地形、地质等参数调查不完整、基础数据设计不科学等问题，若这些问题不能及时处理，会降低公路路线方案比选的整体质量，无法满足公路路线的施工需求。又如，在山区公路路线方案比选中，一些设计人员缺少对连续纵坡的认识，导致整个线路的连接缺少持续性，无法保证山区公路线路选择的稳定性，同时也为公路线路选线带来限制[4]。

3 GIS技术在公路路线方案比选中的运用

3.1 公路选线中的运用

GIS技术与计算机系统存在关联，在数据分析中，通过计算机的科学分分析，得到地理空间的相关参数，之后，技术人员根据参数得到合理化的决策信息，增强公路选线技术的使用效果。一般情况下，在将GIS技术运用在公路选线中应该做到：第一，在路线方案规划、计划以及统计资料中，通过地质、水文以及气象资料的综合分析，可以确定各个地图的地形图、地质图。第二，GIS系统会根据地理信息的具体参数形成数字地形模型，引导施工人员按照线路地区进行施工，提高公路选线的整体效果[5]。第三，在综合评价以及分析各项公路线路的参数过程中，通过对线路因素的对比以及方案的选择，按照公路设计的标准等，分析出线路控点，从而实现人机交互的线路选择方案。第四，在GIS技术的公路线路选择中，可以获取公路线路的沿线地图，根据地理环境以及城市规划等建立GIS数据模型，提高影像数据表达的准确性。而且，在GIS技术中，也可以对线路的相关影响因素进行分析，确定公路路线的关键点，优化公路路线选择流程[6]。

3.2 线路平面中的运用

在公路路线选择中，存在着曲线、圆曲线等交叉布局，为了得出公路路线的圆曲线半径(R)，应该确定超高率(i)、横向率系数(L)以及车速(v)，具体的计算方法如式(1)。在公路路线计算中，可以更好的确定公路路线，并在比较大的曲线半径中，确定线路平面的计算方案，以增强公路路线选择的有效性。一般情况下，在公路圆曲线以及直线过渡区域中，应该按照线路的重心运动轨迹以及曲线运行状态等，去顶线路平面的计算方法，以便在最大限度上提高公路线路设计的安全性。应该注意的是，在公路路线交叉分析的情况下，若采用缓和曲线进行线路布置，需要精确得到曲线的长度及位置，从而得到曲线半径。公路路线设计中，一般会受到地面建筑物以及物理环境等多因素的限制，如果面临复杂的地质环境，施工人员应该根据地理环境的特点以及GIS技术，制定具体的线路设计方案，以增强线路选择的有效性。例如，在公路线路平面设计中，将GIS技术运用其中，若实际路线无法绕开建筑物，应该确定复曲线，之后在曲线半径较大的情况下，计算出曲线的半径，系统在这种环境下会按照GIS的标准，得到具体的建设路线，提高线路平面的使用效果[7]。

(1)

3.3 公路路线在断面中的运用

3.3.1 在纵断面设计中的运用

路线纵断面设计的过程中，需要相关单位以及设计人员将整体路线进行纵断面的规划及分析，以确定路线的曲线半径、坡长等。例如，在坡度变化区域确定中，应该根据曲线的特点，得到二次抛物线，以提高纵断面设计的整体效果。而且，在GIS技术运用中，可以针对公路纵断面的特点，确定公路线路关键点的坐标，从而获得最优化的纵断面数据。项目设计人员在GIS技术使用中，应该对设备屏幕进行实时性的计划，根据系统指示调整及设计思路，细化各项纵断面的处理流程，从而确定最优的线路设计方案。同时，在纵断面公路路线设计中，项目操作者应该根据坡点变化确定设计方案，并在增加坡点的基础上，对坡点的变更状态进行调整，避免GIS系统分析中各项参数不准确的问题，增强公路纵断面数据选择的整体效果[8]。

3.3.2 在横断面设计中的运用

针对公路横断面的设计状况，在GIS技术使用中，应该根据公路线路的设计状况对截面进行测绘，并按照实际的数据需求，确定公路的边沟、坡长等，增强公路横断面数据处理的效果。一般情况下，在横断面公路设计中应该做到：第一，在公路设计中，由于横截面设计中的工作量相对较大，需要经过反复的数据测试，通过GIS技术的使用，对各项公路线路进行辅助设计，以提高公路横断面技术运用的整体效率，满足公路路线的参数设计需求。第二，在数字输入性的横截面参数计算中，可以使用GIS技术自动得到数据模型，为之后的公路线路计算提供参考。相关设计人员在GIS技术使用中，可以通过数据的自动计算，确定数据模型，之后按照公路断面的相关参数，进行数据的计算、分析，从而得到自动化的统计结果。而且，在GIS技术使用中，可以对横断面的各个参数进行详细检查，当发现错误问题会及时处理，提高各个参数分析的准确性[9]。

3.4 在其他路线中的设计

结合公路路线的选择方案，在GIS技术使用中，需要根据公路线路的特点，对各项参数进行调整。第一，在地理坐标以及里程桩号转换中，通过GIS技术的使用，可以提高数据参数的精确性，保证各项数据测绘的精准性，之后得到简便的线路。第二，在工程量估算中，项目设计者应该按照土石方数量选择路线，在土石方数量计算中，需要计算平均断面法，计算方法如式(2)。公式(2)中的A1及A2分别是相邻桩号的断面面积，通过断面面积的计算，可以确定横断面线以及路基的设计方案，增强线路确定及选择的整体效果。通过综合性公路线路的选择，可以按照工程项目的规划特点，确定具体的线路施工方案，以提高公路线路线路选择的整体效果[10]。

(2)

4 结束语

总而言之，在公路路线选择中，应该将GIS技术的选择作为重点，通过各项数据分析以及各项参数的调整，确定具体的公路路线选择参数，满足GIS技术的使用需求。项目管理者及设计人员在公路路线施工方案整合中，应该根据GIS技术的使用特点，确定公路路线的选择机制，通过公路选线技术的使用、公路线路平面技术的运用以及公路路线断面中的技术运用，保证各项数据参数的有效调整，增强公路线路选择及确定的质量，而且，在GIS技术的公路线路选择中，可以获取公路线路的沿线地图，根据地理环境以及城市规划等建立GIS数据模型，提高影像数据表达的准确性，为GIS技术在公路路线方案比选中的运用提供数据支持。