GIS技术在公路路线设计中的应用

GIS技术在公路路线设计中的应用

李征

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摘要：公路路线设计，是城市道路工程中的基础工作。公路路线设计的质量高低关乎到整条公路的通行效能高低，也会影响到公路通行车辆的安全稳定性与通畅性。我国对于GIS技术的深入研究，是解决公路路线设计问题的主要支持技术。GIS能够利用自身精准定位、数据采集汇总等优势特点，为参与公路设计的设计人员提供可靠的路况数据信息。设计一套以GIS为核心的辅助选线系统。

关键词：GIS；公路；路线设计；应用

一、GIS技术简述

GIS技术（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）即为地理信息系统，是当前地理学应用的常用调查工具，在多个领域都发挥着应用价值。而GIS属于资源和环境、地图、地理信息等进行汇总，利用一些硬件、软件设施等来提升信息储存和信息分析等运用。该项技术可显著提升地理信息数据的分析和处理能力，能够为我国的多项技术运用提供参考借鉴。从操作流程来看，技术人员可以通过操作软件和硬件获取信息，获得区域内的地理信息数据情况后，统计和分析这些数据并对数据库的信息进行收集整理，进而实现GIS数据的综合应用。整体来看，GIS技术可实现空间信息的全面分析和技术研究，知识概括能力较强，是当前系统运用的主要优势，通过发挥这些技术可以提升GIS技术的有效性和整体性，对后续推进各项工作开展有积极意义。

二、公路路线设计遵循原则

公路线路是公路上各种行驶车辆的依存载体，其建设的优良、质量的保障、线路设计的合理等，均对公路线路上的车辆行驶安全产生直接影响。设计人员在对公路线路进行相关设计时，应充分考虑及遵循以下原则：

1.定线以曲线为主原则

从驾驶员的驾驶角度来看，长时间行驶在直线范围内驾驶员的视线受到影响会出现驾驶疲劳的问题，极易导致驾驶警惕性降低，增加驾驶事故风险。为了减少这一问题，提倡在公路的路线设计范围内让驾驶员将直线距离控制在合理范围，同时在设计区段选择曲线结合或曲线为主的方式来提升驾驶的警惕性；此外定线以曲线为主还能够适应不同的山地地形的变化，同时将不同的公路路段情况连接起来，可以保障交通安全性。

2.节约和保护耕地资源原则

公路工程的建设是方便人们的生产生活，所以距离人们的居住地一般较近，很多耕地面积会被占用，相关技术人员要进行合理的设计，避免耕地资源的浪费，尤其是以种植业为主的农民居多，耕地的减少直接影响到人民经济的收入，要实现政府的科学现代化管理，实现便民利民的真正举措，就应从人民实际出发，不破坏人们赖以生存的土地。

3.重视平均纵坡的安全性原则

平均纵坡是公路路线设计工作中的一项重要内容，这一项设计直接关系着公路整体安全性，尤其是在山区地区，若地形起伏大，一旦存在长陡坡设计，势必会加剧山区公路行车的安全隐患。因此出于安全角度考虑，要在公路路线设计中高度重视平均纵坡设计的安全性，在全面把握公路路线设计具体目标基础上，明确公路沿线情况并开展综合分析，有侧重点的设计平均纵坡，有效节约公路建设资源，减少不必要的消耗，并将公路路线设计的安全隐患控制在最小范围内，为公路行车安全创造一个优良环境。

4.遵循保护自然环境的原则

公路的路线规划工作需要符合“美丽中国”建设的多个内容，确保生态环境工作的开展有效性。设计时候，设计人员需要了解公路选址的特点，对当地的生态环境等情况有一定的了解，同时在此基础上遵循保护自然，尊重自然规律的原则，充分结合现有的地形地貌开展公路建设活动。这种方式可以节约公路建设的施工成本，同时减少对公路造成的破坏和影响，这对后续开展工作都有积极意义。与此同时设计人员开展工作时候也应当避开当地的标志性建筑物、名贵的植物树种等，可以通过合理绕行等方式打造良好的公路设计环境，为公路的合理设计和自然环保等奠定基础。

三、分析GIS技术在公路路线设计的实际应用

1.GIS在公路选线中的应用

公路的选线工作开展时候需要了解路线的周围环境，水文地质情况和建设实际情况。处理时候需要确定不同位置的优缺点情况，了解公路的选址情况进而开展一些有效的公路路线设计和施工管理工作。从实际的公路选线调查工作开展情况来看，公路的工作人员需要耗费大量的时间来实地测量和现场踏勘，这会耗费大量的时间和精力，处理的成本较高。但是采用GIS技术的效果好，该技术可以针对测量和硬件应用的特点进行分析，联合了系统工程的实际开展情况，实现了科学信息分析等工作。设计人员利用GIS技术实现了多元化分析、几何分析和数字地形模型等分析工作，可以实现多个图表的融合，同时在此基础上做好数据研究和分析工作。而且GIS技术也能够展开系统辅助路线的选择工作，可以分析地质图、地形图、水文地质情况和气象情况，并合理分析判断系统的操作情况，帮助设计人员形成对公路设计具有宏观且全面的认识，最终确定公路选线的效果。

2.三维分析

三维信息实际上是二维信息不断向立体的扩展，人们肉眼能够看到的地形和建筑，实际上都属于三维，是对现实世界最直观和准确的体现。在测绘过程中，地形图纸只是一个简单的平面，无法直观表达出真实世界对应的三维景观，只可以在测绘图上进行间接表达。例如用等高线对地形起伏进行描述，用层数表达建筑高度。而采用GIS后，能提供两种专用的模型用于描述三维信息，分别为数字地形模型和数字高程模型。其中，前者是对范围内地理空间数据进行描述的基本方法，可以为地理空间分析提供可靠的基础数据，而后者是建立不同地形模型的重要基础，根据数字高程模型能方便地获取地表上所有特征参数，其实际应用目前已经遍布整个地学领域。

3.在平面设计方面的应用

普遍来讲呢，公路的路线设计一般会由较缓和的曲线或圆曲线与直线三种组成。因此，平面设计的工作人员就会利用超高率、横向力与规划车速相结合的方法计算出平面设计工作所需的圆曲线半径。超高率与横向力与半径的关系呈负线性结构，所以在条件较优的情况下，工作人员一般会选用较大的曲线来进行平面设计；但如果条件实在不允许，也还是会使用较小半径的圆曲线。公路设计中大规模的直线与半径较大的圆曲线，可以使得驾驶员减少疲劳，降低事故发生概率。而在直线与圆曲线中加入较缓的曲线的意义就在于可以调整机动车的重心轨迹，使得直线过渡到曲线，进而也可加强驾驶员的判断力与集中力，进而保证车辆的通行安全。当然，由于实际设计工作中遇到的地形或标志性建筑的阻碍或影响，工作人员必须做出适当调整，通过改变路线、绕过阻碍物等方式，减轻地形与建筑队公路的影响。上述工作都需要利用GIS技术辅助配合使用。

4.在横断面设计方面的应用

设计工作者进行横断面设计时，会将横向公里进行截面绘制，再结合司机情况进行结构性断面设计，进而保证公里边沟、边坡、路基的长度、高度、深度适宜公路的整体布局。就整体的公路设计工作来看，横截面设计的工作较为复杂，耗时相对较长，需要工作人员对数据进行反复勘测绘制。这时，利用GIS技术进行辅助勘测汇总、参与设计，就能极大的提高公路横截面设计的精准度与设计效率。其工作的原理是，将横截面的有关数据通过数字的方式输入到计算机中，再利用GIS技术中国的数据自动核算技术将平面及纵面设计汇入三维立体模型中。工作人员即可通过对各路段的模拟图与其他设计情况进行横断面的设计处理与计算分析。并且计算机会保留每一步的数据汇入过程、计算过程与修改过程，以便后期的修改与处理。

结语：

随着GIS技术在公路施工、设计中的广泛应用，我国公路工程建设取得较为明显的进步。路线设计作为公路工程的核心内容，其设计方案质量，影响着公路整体性能的完善。为此，相关设计人员必须加强对该技术的重视，在实际建设过程中，结合公路设计要求和公路设计方案等，合理开展公路路线设计活动，提高公路设计的科学性。

参考文献：

[1]申志华.GIS在公路路线设计中的应用.[J].住宅与房地产.2019.(10).102

[2]宋小东，叶嘉安.地理信息系统及其在城市规划与管理中的应用[M].北京：科学出版社2016.

[3]李庆.GIS技术在公路路线设计中的实际应用与分析[J].四川水泥，2019（02）：111.