GIS在道路各個領(lǐng)域應(yīng)用的文獻(xiàn)摘要

1、GIS在道路選線領(lǐng)域應(yīng)用的文獻(xiàn)綜述何娟（湖南大學(xué)）摘要:簡要介紹GIS在道路領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，列舉在道路選線及地質(zhì)選線的簡化應(yīng)用方法，分析目前GIS在道路領(lǐng)域存在的 一些應(yīng)用，并推測道路未來的發(fā)展方向，最后提出GIS未來發(fā)展的幾條可行性方案。關(guān)鍵詞：GIS；道路設(shè)計(jì)；地質(zhì)選線0引言隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)的功能日 益強(qiáng)大，地理信息系統(tǒng)（GIS）就是在這種條件下 發(fā)展起來的，它是一個對地球空間信息進(jìn)行編碼， 存儲，轉(zhuǎn)換，分析和顯示的信息系統(tǒng)。國內(nèi)GIS 的發(fā)展起步較晚，主要經(jīng)歷了四個階段，即起步， 準(zhǔn)備，發(fā)展，產(chǎn)業(yè)化階段。產(chǎn)業(yè)化階段把GIS引入 到生活生產(chǎn)中。GIS的應(yīng)用涉及很廣，包括城市

2、規(guī) 劃建設(shè)，資源開發(fā)，環(huán)境保護(hù)，土地管理，林業(yè)， 農(nóng)業(yè)，道路交通業(yè)，地圖測繪，及石油開發(fā)等多種 項(xiàng)目。本文主要介紹GIS作為一種空間信息處理系 統(tǒng)在道路業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望GIS由于自身 具有強(qiáng)大的繪圖，轉(zhuǎn)換空間信息以及產(chǎn)生三維立體 圖等功能。使它在道路專業(yè)的應(yīng)用顯示出無比的優(yōu) 越性和實(shí)用性。GIS在道路選線中的應(yīng)用相比傳統(tǒng)的道路選線方法，GIS的引用使道路 選線無論是質(zhì)量上還是速度上都有了質(zhì)的飛躍。傳 統(tǒng)的道路選線是選線人員通過收集和分析線路區(qū) 域內(nèi)有關(guān)設(shè)計(jì)資料，在大比例地形圖上選出幾個可 能的路線方案。然后在紙上定線的基礎(chǔ)上，選線人 員實(shí)地勘測，經(jīng)過反復(fù)比較確定一個較為經(jīng)濟(jì)，合 理的路線

3、方案。這種選線方案在很大程度上取決于 選線人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平，而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力， 存在很大的局限性，因此，已不能滿足現(xiàn)代公路設(shè) 計(jì)的需要。1而引入GIS后，選線人員的分析就不 再是簡單的幾條特定線路的分析，而是利用衛(wèi)星圖 片或高空拍攝等方式收集地表信息然后將其在 GIS上進(jìn)行轉(zhuǎn)換模擬生成3維地形圖，這樣不僅可 以實(shí)現(xiàn)考察范圍由線到面的轉(zhuǎn)變，而且工作人員無 需在選線前期花大量的時(shí)間實(shí)地考察，節(jié)約了很多 時(shí)間和精力。下面簡單介紹一下利用GIS來進(jìn)行道路選線 的步驟。首先，需要收集道路沿線的基礎(chǔ)資料，主 要包括沿線各類比例尺地形圖，地質(zhì)，水文，氣象， 交通流量等。然后利用GIS進(jìn)行分析處理。由于收

4、 集到的資料不能直接應(yīng)用于計(jì)算機(jī)，我們需要將這 些資料轉(zhuǎn)變成數(shù)字化資料，以便計(jì)算機(jī)運(yùn)用處理。 圖形數(shù)字化過程中需要進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換， 經(jīng)過掃描，糾正，跟蹤，附屬性，建立拓?fù)潢P(guān)系等 步驟形成各類數(shù)據(jù)文件。然后利用GIS對各類數(shù)據(jù) 文件進(jìn)行空間分析，這是道路選線的核心?？臻g分 析主要包括地形分析，疊置分析，網(wǎng)絡(luò)分析等。處 理過程中，盡可能準(zhǔn)確規(guī)范?？臻g分析結(jié)束后，建 立數(shù)字地面模型DEM。利用GIS將矢量數(shù)據(jù)庫， 影像數(shù)據(jù)庫和DEM數(shù)據(jù)庫三庫疊加，生成三維景 觀再現(xiàn)。初步擬選幾條道路方案。結(jié)合地質(zhì)條件， 線路長度，沿線環(huán)境，經(jīng)濟(jì)要求及氣象等，利用 GIS的強(qiáng)大的計(jì)算與繪圖功能，綜合分析評價(jià)各

5、個 因素對線路選擇的影響，以人機(jī)交互的方式確定合 適的路線，設(shè)計(jì)者在此基礎(chǔ)上按自己的要求修改路 線。GIS系統(tǒng)可以很快的計(jì)算出路線里程及工程 量，實(shí)時(shí)生成路線縱斷面圖。通過這一系列過程完 成選線，如圖1所示。目前，GIS在道路選線這各 領(lǐng)域大眾化的應(yīng)用是這樣的方式，由于發(fā)展的局限 性，它也存在一些缺陷，比如數(shù)據(jù)庫的完善程度還 有待加強(qiáng)。利用互聯(lián)網(wǎng)我們可以改善數(shù)據(jù)庫內(nèi)存， 使不同的模型可以通過互聯(lián)網(wǎng)使全球共享。動態(tài)的 模擬目前也不是很廣泛，我們需要更多的研究來擴(kuò) 展GIS的性能。圖1 GIS支持下的公路選線流程圖GIS在地質(zhì)選線中的應(yīng)用GIS在地質(zhì)層的應(yīng)用只是在道路應(yīng)用的一個 輔助工具，目前道路

6、工程主要注重于地球表面的地 形地貌，而忽略了地質(zhì)層，對于道路的發(fā)展而言， 這是不科學(xué)的。不同的地質(zhì)層會影響到工程的造 價(jià)，安全等各方面。雖然傳統(tǒng)的方法在道路選線中 較少考慮地質(zhì)層的影響，但是GIS的發(fā)展有助于我 們攻克在地質(zhì)層方向的難題。目前采用的方法主要是利用GIS把地質(zhì)層轉(zhuǎn) 換為數(shù)據(jù)的形式來表示，揭露地質(zhì)狀況。首先，將 工程地質(zhì)層分為五個等級，分別反映地質(zhì)年代和成 因，巖土類別及土組，土名，巖土工程強(qiáng)度及狀態(tài)， 同一類土層在相同時(shí)代內(nèi)出現(xiàn)的層位順序。對以上 工程地質(zhì)層進(jìn)行編碼。利用鉆孔數(shù)據(jù)（多為柱狀圖） 表示。由于工程地質(zhì)條件有明顯的區(qū)域性分布規(guī) 律，因而對于一定范圍內(nèi)的鉆孔點(diǎn)具有相同的地

7、層 順序。然后利用離散鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行任意一點(diǎn)鉆孔資 料的獲取，與離散點(diǎn)數(shù)字高程模型有相似之處。只 不過鉆孔資料由于地層的層厚及層序不一致性而 建立的地層信息系統(tǒng)更加復(fù)雜一些。9然后利用內(nèi) 插法進(jìn)行計(jì)算分析。GIS在地質(zhì)方面的應(yīng)用加速了 我們在道路方面的發(fā)展，使道路選線考慮深入到地 質(zhì)層，提高了道路相關(guān)運(yùn)用的準(zhǔn)確性和合理性。我 們可以預(yù)測，隨著GIS的深層開發(fā)時(shí)代的到來，在 道路選線中越來越多的因素會被列入考慮范圍，而 不僅僅是地質(zhì)層的納入。GIS在道路其它領(lǐng)域的應(yīng)用GIS不僅僅在道路選線中具有重要的實(shí)用價(jià) 值，由于其具有的形象直觀的顯示地理空間的功 能。在道路勘測中，也被越來越多的應(yīng)用起來。尤

8、其是在道路前期規(guī)劃中發(fā)揮著重要作用。我們都知 道，GIS的繪圖功能可以把一定地域內(nèi)的地形地貌 利用三維動態(tài)的方式表示出來。在此基礎(chǔ)上，我們 可以進(jìn)行準(zhǔn)確的快速的土地規(guī)劃，道路抽樣勘測的 選點(diǎn)等。例如：在拆遷過程中，在電子地圖上準(zhǔn)確 定出占地線寬度，減少工作人員不必要的時(shí)間損 耗，提高工作效率。道路勘測中，主要應(yīng)用的是 GIS的圖形顯示功能。另外，利用GIS也可以快速計(jì)算線路土石方 工程量。傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是利用各點(diǎn)的填挖高 度來代替各點(diǎn)的填挖工程量。但是這樣有很大的誤 差，常常會丟失最優(yōu)的路線方案。利用GIS，采用 移動圓心法快速計(jì)算線路中邊樁坐標(biāo)，在GIS系統(tǒng) 中利用數(shù)字地理模型獲取線路中

9、邊樁標(biāo)高信息，采 用將地面擬合成雙向橫坡的方法來計(jì)算各斷面的 填挖方面積，并以此來計(jì)算土方量。13這樣的計(jì)算 方法比傳統(tǒng)方法更準(zhǔn)確，更實(shí)用。GIS的應(yīng)用領(lǐng)域 隨著空間分析能力的提高必將越來越廣。4結(jié)語目前，GIS在道路方向的應(yīng)用主要是道路選 線，地質(zhì)選線及道路勘測等方面，還有許多領(lǐng)域有 待發(fā)展。正在逐步推廣的是3S技術(shù)（RS，IS，GPS 參考文獻(xiàn)：的聯(lián)合）。RS技術(shù)是利用航片或衛(wèi)星照片上的地表 信息，然后用GIS數(shù)據(jù)處理功能進(jìn)行分析出圖，然 后利用GPS進(jìn)行控制測量。這三大系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合， 使得道路方向的發(fā)展邁上了一個新的臺階。但是仍 有待發(fā)展。另一方面，GIS的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的有限性 現(xiàn)在還沒

10、得到很好的解決，最有效的方案是利用互 聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行一個地域的模型共享，在適當(dāng)?shù)臈l件下， 甚至可以發(fā)展成全國，全世界范圍的共享。根據(jù)目前GIS在道路方向的應(yīng)用，提出以下幾 點(diǎn)構(gòu)想：（1）規(guī)劃道路時(shí)實(shí)現(xiàn)GIS與交通軟件的結(jié)合， 使道路在規(guī)劃過程中能夠模擬出交通運(yùn)輸情況，這 樣，就可以結(jié)合交通流量來考慮方案的可行性。提 高預(yù)算能力。（2）GIS的直觀動態(tài)圖與施工現(xiàn)場的工作相結(jié) 合，用計(jì)算機(jī)指揮施工，達(dá)到人機(jī)互動。提高施工 的效率。（3）提高GIS的智能性，讓越來越多的非專業(yè) 人士都可以簡單掌握。主要是軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)部處理 數(shù)據(jù)能力的提高。1. 孔金玲.基于GIS技術(shù)的公路選線多方案綜合評價(jià)J.武漢測繪科技

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