GIS在道路各个领域应用的文献摘要

GIS在道路选线领域应用的文献综述
何娟
(湖南大学)
摘要:简要介绍GIS在道路领域的发展现状，列举在道路选线及地质选线的简化应用方法，分析目前GIS在道路领域存在的一些应用，并推测道路未来的发展方向，最后提出GIS未来发展的几条可行性方案。

关键词：GIS；道路设计；地质选线
0引言
随着计算机领域的迅猛发展，计算机的功能日益强大，地理信息系统（GIS）就是在这种条件下发展起来的，它是一个对地球空间信息进行编码，存储，转换，分析和显示的信息系统。

国内GIS 的发展起步较晚，主要经历了四个阶段，即起步，准备，发展，产业化阶段。

产业化阶段把GIS引入到生活生产中。

GIS的应用涉及很广，包括城市规划建设，资源开发，环境保护，土地管理，林业，农业，道路交通业，地图测绘，及石油开发等多种项目。

本文主要介绍GIS作为一种空间信息处理系统在道路业的发展现状及前景展望。

GIS由于自身具有强大的绘图，转换空间信息以及产生三维立体图等功能。

使它在道路专业的应用显示出无比的优越性和实用性。

1GIS在道路选线中的应用
相比传统的道路选线方法，GIS的引用使道路选线无论是质量上还是速度上都有了质的飞跃。

传统的道路选线是选线人员通过收集和分析线路区域内有关设计资料，在大比例地形图上选出几个可能的路线方案。

然后在纸上定线的基础上，选线人员实地勘测，经过反复比较确定一个较为经济，合理的路线方案。

这种选线方案在很大程度上取决于选线人员的实际经验和技术水平，而且费时费力，存在很大的局限性，因此，已不能满足现代公路设计的需要。

[1]而引入GIS后，选线人员的分析就不再是简单的几条特定线路的分析，而是利用卫星图片或高空拍摄等方式收集地表信息然后将其在GIS上进行转换模拟生成3维地形图，这样不仅可以实现考察范围由线到面的转变，而且工作人员无需在选线前期花大量的时间实地考察，节约了很多时间和精力。

下面简单介绍一下利用GIS来进行道路选线的步骤。

首先，需要收集道路沿线的基础资料，主要包括沿线各类比例尺地形图，地质，水文，气象，交通流量等。

然后利用GIS进行分析处理。

由于收集到的资料不能直接应用于计算机，我们需要将这些资料转变成数字化资料，以便计算机运用处理。

图形数字化过程中需要进行投影转换，坐标转换，经过扫描，纠正，跟踪，附属性，建立拓扑关系等步骤形成各类数据文件。

然后利用GIS对各类数据文件进行空间分析，这是道路选线的核心。

空间分析主要包括地形分析，叠置分析，网络分析等。

处理过程中，尽可能准确规范。

空间分析结束后，建
立数字地面模型DEM。

利用GIS将矢量数据库，影像数据库和DEM数据库三库叠加，生成三维景观再现。

初步拟选几条道路方案。

结合地质条件，线路长度，沿线环境，经济要求及气象等，利用GIS的强大的计算与绘图功能，综合分析评价各个因素对线路选择的影响，以人机交互的方式确定合适的路线，设计者在此基础上按自己的要求修改路线。

GIS系统可以很快的计算出路线里程及工程量，实时生成路线纵断面图。

通过这一系列过程完成选线，如图1所示。

目前，GIS在道路选线这各领域大众化的应用是这样的方式，由于发展的局限性，它也存在一些缺陷，比如数据库的完善程度还有待加强。

利用互联网我们可以改善数据库内存，使不同的模型可以通过互联网使全球共享。

动态的模拟目前也不是很广泛，我们需要更多的研究来扩展GIS的性能。

图1 GIS支持下的公路选线流程图[2]2 GIS在地质选线中的应用
GIS在地质层的应用只是在道路应用的一个辅助工具，目前道路工程主要注重于地球表面的地形地貌，而忽略了地质层，对于道路的发展而言，这是不科学的。

不同的地质层会影响到工程的造价，安全等各方面。

虽然传统的方法在道路选线中较少考虑地质层的影响，但是GIS的发展有助于我们攻克在地质层方向的难题。

目前采用的方法主要是利用GIS把地质层转换为数据的形式来表示，揭露地质状况。

首先，将工程地质层分为五个等级，分别反映地质年代和成因，岩土类别及土组，土名，岩土工程强度及状态，同一类土层在相同时代内出现的层位顺序。

对以上工程地质层进行编码。

利用钻孔数据（多为柱状图）表示。

由于工程地质条件有明显的区域性分布规律，因而对于一定范围内的钻孔点具有相同的地层顺序。

然后利用离散钻孔数据进行任意一点钻孔资料的获取，与离散点数字高程模型有相似之处。

只不过钻孔资料由于地层的层厚及层序不一致性而建立的地层信息系统更加复杂一些。

[9]然后利用内插法进行计算分析。

GIS在地质方面的应用加速了我们在道路方面的发展，使道路选线考虑深入到地质层，提高了道路相关运用的准确性和合理性。

我们可以预测，随着GIS的深层开发时代的到来，在道路选线中越来越多的因素会被列入考虑范围，而不仅仅是地质层的纳入。

3GIS在道路其它领域的应用
GIS不仅仅在道路选线中具有重要的实用价值，由于其具有的形象直观的显示地理空间的功
能。

在道路勘测中，也被越来越多的应用起来。

尤其是在道路前期规划中发挥着重要作用。

我们都知道，GIS的绘图功能可以把一定地域内的地形地貌利用三维动态的方式表示出来。

在此基础上，我们可以进行准确的快速的土地规划，道路抽样勘测的选点等。

例如：在拆迁过程中，在电子地图上准确定出占地线宽度，减少工作人员不必要的时间损耗，提高工作效率。

道路勘测中，主要应用的是GIS的图形显示功能。

另外，利用GIS也可以快速计算线路土石方工程量。

传统的优化设计方法是利用各点的填挖高度来代替各点的填挖工程量。

但是这样有很大的误差，常常会丢失最优的路线方案。

利用GIS，采用移动圆心法快速计算线路中边桩坐标，在GIS系统中利用数字地理模型获取线路中边桩标高信息，采用将地面拟合成双向横坡的方法来计算各断面的填挖方面积，并以此来计算土方量。

[13]这样的计算方法比传统方法更准确，更实用。

GIS的应用领域随着空间分析能力的提高必将越来越广。

4结语
目前，GIS在道路方向的应用主要是道路选线，地质选线及道路勘测等方面，还有许多领域有待发展。

正在逐步推广的是3S技术（RS，IS，GPS 的联合）。

RS技术是利用航片或卫星照片上的地表信息，然后用GIS数据处理功能进行分析出图，然后利用GPS进行控制测量。

这三大系统的有机结合，使得道路方向的发展迈上了一个新的台阶。

但是仍有待发展。

另一方面，GIS的数据库内容的有限性现在还没得到很好的解决，最有效的方案是利用互联网进行一个地域的模型共享，在适当的条件下，甚至可以发展成全国，全世界范围的共享。

根据目前GIS在道路方向的应用，提出以下几点构想：
（1）规划道路时实现GIS与交通软件的结合，使道路在规划过程中能够模拟出交通运输情况，这样，就可以结合交通流量来考虑方案的可行性。

提高预算能力。

（2）GIS的直观动态图与施工现场的工作相结合，用计算机指挥施工，达到人机互动。

提高施工的效率。

（3）提高GIS的智能性，让越来越多的非专业人士都可以简单掌握。

主要是软件设计的内部处理数据能力的提高。

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