【摘要】本文简要地对GIS系统在公路路线设计中的应用前景进行分析，并对GIS在公路选线设计中以及在公路路线平面设计中的应用进行探讨，GIS系统在公路路线设计,就地理信息系统(GIS)在公路选线、路线平面设计、路线纵断面设计、路线横断面设计及其他方面的应用提供新型技术手段，GIS在公路路线设计中是大有可为的.
　　【关键词】公路；路线；GIS；应用；设计
　　一．前言
　　公路线路的选线通常是指依据公路的使用任务及其具有的性质，根据有关的技术标准要求，以及制定的公路路线设计可行性的方案，并且跟实际的水质地质环境条件相结合，从全局出发，从细节入手，综合全盘地进行考虑，采用GIS系统技术手段选择合理的公路路线。本文采用GIS系统技术条件下，公路路线的应用进行设计与分析,并简要叙述GIS在公路路线平面设计当中的合理应用。
　　二．GIS在公路路线设计中的应用背景分析
　　1.在目前情况下，我国的公路设计的设计模式以及其设计方法，技术的科技含量相对较低，尤其是其中的高科技含量明显不足，在设计方向上，并没有突破传统的设计模式以及设计方法，比较严重地影响着我国的公路设计测设水平以及效率；为了进一步的提高公路规划、勘察设计的效率、及其质量与科学性，亟待于通过采用计算机技术、光电技术以及电子信息技术等高新技术，来对公路规划、及其设计的传统技术构成进行改造，以确保公路勘测设计自动化的实现。虽然在“七五”、“八五”期间，我国公路交通部门对公路航测电算技术进行了研究和开发，进行了大量的试验，并对若干公路路线CAD系统已开发完成，但是这些CAD系统功，其表现尽管对人工拟定路线平及纵设计方案之后的计算、制表、绘图等确定性过程的作业效率进行提高，以及对其成果质量上有所提高，然而在拟定原始设计参数、选择路线方案、对设计成果进行评价及优化等方面，却在设计者人机交互式的适时决策方面更缺乏支持，现行的CAD系统的运行，在对公路勘测设计时前期的公路规划以及对其可行性研究方面，则更显很不得力。要切实解决对公路可行性研究以及对公路路线方案进行选定等诸因素的控制问题，这类问题又涉及到工程、环境、还有经济等领域，而且又对公路建设投资综合效益产生很大影响的空间多个目标进行决策的问题，必需以理论为依据、从数据采集、决策技术方法手段、支撑平台以及空间模型的分析、还有3S技术集成方面进行深入研究以及探索，对这一系统工程进行研究的课题，其本身是一项极为复杂的而且是庞大的，这就要求有关的公路主管部门应积极组织力量，大力开展对这方面方面的研究工作。
　　2.以交通部制定的《公路、水运交通科技发展的“九五”计划及到 2010 年的长期规划》规定为指导，又要与我国公路规划、设计及建设实际情况紧密结合，又对现行公路路线CAD 系统尚不足给以关注，来对公路可行性研究、路线方案选定这类多目标空间决策问题进行解决，改变其现状，同时还要引入有关的地理信息系统理论、以及其方法和技术分析手段，特别要对其空间分析功能着重利用，经过理论分析，建立模型以及对影响因子进行选定、还有对数据库的开发、应用程序进行设计等步骤，并基于GIS的公路数据库管理系统，建立一个公路路线方案决策支持系统，在系统功能上保证达到对公路可行性研究及公路初步设计阶段的路线方案进行选定，提供得力的决策支持。在这基础之上，再进一步在该决策支持系统、现行公路路线CAD 系统、以及同样基于 GIS 的公路数据库管理系统中，对其中三大系统的数据共享和系统集成问题进行研究。
　　三．GIS在公路选线设计中的应用
　　GIS是以计算机软件及硬件为支持，通过运用系统工程以及信息科学的理论，来对具有空间内函的地理数据进行科学管理和综合分析，来为公路的规划、工程的管理、决策以及研究提供所需信息的一项技术系统工程。GIS不仅具有图库管理系统功能，特别重要的是它还具备空间分析功能，包括空间特征的几何分析、以及对数字地形模型分析、影像分析和网绰分析、还有对地理变量的多元分析等众多方面。具备这些空间分析功能可以为用户提供了多种有效解决问题的手段，从而为人们从宏观的、科学的角度来对世界认识，作出决策提供有力的帮助。对公路选线的GIS系统，其所需的辅助数据主要包括:与路线方案有关的计划、规划、以及地质、水文和气象资料以及相关的统计资料、还具体包括水文、地质、气象资料以及各种比例尺的地形图和地质图。根据以上这些采录的信息，GIS就可以顺利地生成数字地形模型就是田DTM，可以为设计者从宏观地认识整个沿线地区提供帮助;并对各个因素给路线选择带来的影响程度进行综合地分析评价;依据公路设计技术标准的有关要求，经分析确定出控制点，以人机交互的方式来对路线进行适宜地选择，并且显示在DTM上。。
　　四．GIS用于公路路线平面设计
　　所谓公路的平面线形，其具体是由直线、圆曲线以及缓和曲线而组成的。圆曲线半径为R表示，可通过横向力系数为L、设计车速为v、以及超高率为i、利用公式R=v2/(127*(L+i))来进行计算。当L、i取设计最大值的时侯，R就存在最小值。这就是公路上在圆曲线上存在的最小半径。在公路设计时，在地形条件允许的情况下，应尽可能地采用较大的曲线半径，只有在某些场合特别困难的条件下，才能考虑适当采用最小半径。
　　在直线和圆曲线相互之间进行插设缓和曲线，可以使公路曲线更加和汽车在行驶时的重心轨迹相符合，为了对行车安全性以及舒适度给予有效的保证，大多采用回旋线的形式。在两条线段的转角点，对缓和曲线长度进行确定，还要对紧接的圆曲线半径进行确定之后，缓和曲线各要素(图2)就可利用公式进行推算的。在直线和圆曲线之间进行插设缓和曲线，还必须将原有的圆曲线向内侧做些移动，才能保证缓和曲线的起点位于直线上。圆曲线向内侧进行平行移动的方式，通常采用圆心不动的而进行的平行移动，所以，只需要对圆曲线端点以及缓和曲线端点的坐标是否相同进行相应的判断，就可以顺利完成这相工作。
　　在路线设计过程中，经常遇到受地形、地物限制的非常情况。由于地形地物限制较大，常常要进行多次的试算和比较，才能确定出合宜的公路路线。比如，当拐弯道受一定的限制时侯，可以先通过选择一处通过点，来进行反算得出半径，再根据此半径大小，来计算出圆曲线上各点对应的坐标位置。当这条圆曲线和其他地物处于相切或者相交时侯，就需要重新选择一处通过点。当所处的地形实在困难时，实在难以适应，可以考虑改用复曲线。复曲线一般先确定出受地形限制较严重的一侧曲线半径，接着再根据切线差计算出另一侧曲线的半径值。当两半径之比，其值超过1.5时，应在两圆曲线之间来插设缓和曲线，以使其构成卵形曲线。在这个过程中，可以选择多种半径来进行多次试算，选择其中最适合的。
　　在传统设计方法中的平面设计计算工作，很费时的，其计算时间是比较长的。通过采用GIS系统技术，在计算机的得力支持下，所需要的各曲线要素就能够被迅速地计算出来，并且显示在计算机的屏幕上，供人们观察和决策。另外，还可以对所定的平面方案所对应的纵、横断面提供有关的信息，并可直接输出纵和横断面地面线略图:还能够对多组参数下的图案进行同时显示或者输出，供设计人员比较分析和决策，以选定最佳状态。
　　五.结束语：
　　在我国的未来十五年经济发展计划里，同时也为我国的公路建筑工程快速发展带来了良好的机遇, 伴随着我国经济的可持续发展，也会将全国的高等级公路发展推向一个新的高潮阶段，并且在现代化建设当中进行全面的铺设，而对公路规划和可行性研究以及路线方案的选定策略,直接影响着公路建设投资的经济效益,也是公路建设中起着关键作用的几项环节，在公路路线设计中，科学地采用GIS系统，可以有效地增强公路路线设计方案决策的科学性及其规范性,会极大的提高公路建设投资的经济效益以及社会效益,还可以大大地促进环境效益。

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