孫 奕

(沈陽市公路建設(shè)有限公司， 遼寧沈陽 110011)

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基于GIS的路面管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介

孫 奕

(沈陽市公路建設(shè)有限公司， 遼寧沈陽 110011)

路面管理系統(tǒng)是針對(duì)道路養(yǎng)護(hù)、改建等而產(chǎn)生的系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基于GIS的路面管理系統(tǒng)逐漸走進(jìn)大家的視線。文章簡(jiǎn)要介紹了其研究背景及現(xiàn)狀，并對(duì)基于GIS的路面管理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了說明。

路面管理系統(tǒng)； GIS； 系統(tǒng)模塊； 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能； 優(yōu)勢(shì)與影響

基于GIS的路面管理系統(tǒng)是隨著現(xiàn)代科技發(fā)展而誕生的產(chǎn)物，它不僅可以規(guī)劃管理，還能夠進(jìn)行圖形處理與空間數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)、分析等[1]。GIS(地理信息系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱)路面管理系統(tǒng)正逐漸滲入道路工作者科研及日常管理中，因此，充分了解與認(rèn)識(shí)此系統(tǒng)尤為重要。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 國外研究現(xiàn)狀

國外在較早年代就已經(jīng)注意到路面管理這方面的問題，1966年美國全國公路研究計(jì)劃(NCHRP)第一次提出了路面設(shè)計(jì)系統(tǒng)的概念[2]，隨后其他國家也展開了對(duì)路面管理系統(tǒng)的研究。大家針對(duì)路面管理及養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)做了一系列的研究，表1為國外比較有代表性的管理系統(tǒng)[3-4]。隨著路面管理系統(tǒng)的不斷升級(jí)與提高，目前，基于GIS的路面管理系統(tǒng)已為每年的路面養(yǎng)護(hù)費(fèi)用節(jié)約了大量資金。

表1 國外代表性路面管理系統(tǒng)

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

相較于國外，我國對(duì)于路面管理系統(tǒng)的研究起步較晚，直至1985年才在遼寧營口地區(qū)引進(jìn)來自英國的BSM路面評(píng)價(jià)系統(tǒng)，開始了對(duì)區(qū)域路面現(xiàn)狀的評(píng)價(jià)與管理[5]。隨著“九五”國家重點(diǎn)科技項(xiàng)目“GIS在公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究”的成功，越來越多的人們投入到基于GIS的路面管理系統(tǒng)的開發(fā)研究中。孫立軍[6]研究了GIS城市道路管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)管理的可視化，加強(qiáng)了系統(tǒng)之間相互交互的關(guān)系；朱新實(shí)和趙圓圓實(shí)現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)的可視化，還有一些較為基本的信息查詢功能；葉慧[7]采用路線CAD設(shè)計(jì)圖作為底層圖，設(shè)計(jì)開發(fā)出新的管理系統(tǒng)等。

這些平臺(tái)的開發(fā)利用，為我國的路面管理與養(yǎng)護(hù)提供了一些便利條件，但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前，國內(nèi)缺少以GIS為平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫，在技術(shù)操作中還存在著一定弊端，距離國外管理水平還相差很大的距離。所以，其進(jìn)一步應(yīng)用還需深入研究。

2 路面管理系統(tǒng)

路面管理系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)級(jí)管理和項(xiàng)目級(jí)管理組成，不同系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著不同的功能，它們相互交叉卻又各有不同。表2詳細(xì)展示了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能[8]，從表中不難發(fā)現(xiàn)，路面管理系統(tǒng)不僅可以對(duì)路面的具體使用情況作出準(zhǔn)確判斷，還可以分析預(yù)測(cè)路段的各項(xiàng)指標(biāo)的發(fā)展動(dòng)態(tài)。通過對(duì)養(yǎng)護(hù)需求的分析，進(jìn)行項(xiàng)目排序，降低資金使用，提高道路服務(wù)水平，確保一切最優(yōu)化是路面管理系統(tǒng)的最終目標(biāo)[9]。

表2 路面管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

3 基于GIS的路面管理系統(tǒng)

就處理地理空間數(shù)據(jù)而言，GIS是目前最合適的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，由于公路縱向跨度大，具有明顯的線形地理特征，可以通過GIS進(jìn)行形象化管理，實(shí)現(xiàn)信息的決速查詢和分析處理[10]。道路的屬性主要包括傳統(tǒng)屬性信息(可表征其幾何、結(jié)構(gòu)、性能等特征屬性信息)和空間屬性信息(表征其空間特性及其地理位置屬性信息)，由于道路的兩種屬性是自動(dòng)關(guān)聯(lián)在一起的，進(jìn)行路面管理時(shí)不僅需要管理對(duì)象屬性，還要實(shí)現(xiàn)這兩種屬性的同步處理，而傳統(tǒng)的PMS很難實(shí)現(xiàn)它的直觀性操作，依托GIS的圖庫和數(shù)據(jù)庫就可達(dá)成目標(biāo)。

3.1 GIS的結(jié)構(gòu)功能

GIS是地理信息系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，具體是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持下，對(duì)全球地理信息進(jìn)行數(shù)據(jù)化分析處理存儲(chǔ)的高技術(shù)系統(tǒng)[11]。它不僅可以將大量地理信息進(jìn)行數(shù)據(jù)化采集存儲(chǔ)，而且可以借助計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，動(dòng)態(tài)掌握復(fù)雜的地理環(huán)境。GIS通過把實(shí)際地理信息數(shù)據(jù)化，對(duì)數(shù)據(jù)再加工利用，可以快速定位、精準(zhǔn)分析，有效提高工作效率，減少誤差的產(chǎn)生。除此之外，GIS的應(yīng)用，也推動(dòng)著電腦軟件的革新。

3.2 系統(tǒng)模塊

基于GIS的路面管理系統(tǒng)有很多基本模塊，它們之間相互作用，維持系統(tǒng)穩(wěn)定。但是，在不同路面管理系統(tǒng)之間，相同模塊發(fā)揮的具體功能及實(shí)現(xiàn)方法有所不同。下面，對(duì)這些系統(tǒng)模塊的功能進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的介紹[6]。

系統(tǒng)模塊主要由七大類組成，不同模塊都有著不同的作用。數(shù)據(jù)編輯模塊主要是對(duì)地理信息數(shù)據(jù)的輸入與編輯，是其他操作的基礎(chǔ)，起著根基似的作用，換句話說，沒有數(shù)據(jù)編輯模塊，整個(gè)系統(tǒng)將無從運(yùn)作；數(shù)據(jù)庫管理模塊類似于一個(gè)倉庫，對(duì)路面養(yǎng)護(hù)決策等數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、傳遞，利于統(tǒng)計(jì)查詢這些原始型數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)錄入模塊能夠方便快捷的將路面管理系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫中，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)錄入模塊又分為兩個(gè)子模塊，數(shù)據(jù)自動(dòng)化導(dǎo)入子模塊與手工錄入子模塊，特別是自動(dòng)化導(dǎo)入子模塊的存在，大大減小了工作人員的工作量；評(píng)價(jià)模塊是整個(gè)系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的模塊，它是對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合整理評(píng)價(jià)，確保全面直觀，通過全面了解路網(wǎng)服務(wù)水平，對(duì)道路路面的使用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)而確定一系列的養(yǎng)護(hù)措施及對(duì)策；查詢模塊的主要功能是查找數(shù)據(jù)庫中的各種數(shù)據(jù)信息，起到了數(shù)據(jù)庫與用戶之間的橋梁作用，用戶所需要的數(shù)據(jù)信息，通過查詢模塊就可以得到；圖表處理模塊是將數(shù)據(jù)在地圖上展示，最終以圖表的形式打印或?qū)С?；最后一個(gè)是系統(tǒng)維護(hù)模塊，它的主要功能是對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)初值等進(jìn)行設(shè)定和對(duì)地圖圖層的圖元性質(zhì)進(jìn)行檢查，防止系統(tǒng)查詢出錯(cuò)。

3.3 系統(tǒng)功能

通過上述七大模塊的相互作用，基于GIS的路面管理系統(tǒng)擁有著許多便利的功能[12]。借用GIS獨(dú)特的分層技術(shù)，使得路面管理系統(tǒng)更加層次分明，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，確定不同的要素、屬性，建立起空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的關(guān)系，高效有序地管理龐大的數(shù)據(jù)資源。屬性信息的整理，還可以形成專題圖。專題圖的存在更加豐富了基本地圖，不同的線寬與顏色使得圖形更加鮮活。

除此之外， GIS路面管理系統(tǒng)還有著強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能，它可以根據(jù)用戶的需求，將已有數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計(jì)分析，作出預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)，并且能夠繪制圖表，使得路面的各種狀況清晰明白地展現(xiàn)出來。GIS還豐富了路面管理系統(tǒng)原有的查詢功能，如屬性查詢和空間查詢，數(shù)據(jù)可視化功能極大地滿足了用戶需求。

在數(shù)字化、信息化快速發(fā)展的今天，GIS在數(shù)據(jù)的收集、處理和分析上都將取得了更大的發(fā)展。路面管理系統(tǒng)本身就是一種復(fù)雜且龐大的體系，將GIS應(yīng)用在路面管理系統(tǒng)中，充分利用了它本身就具有的強(qiáng)大功能。GIS能夠?qū)⒖臻g數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向查詢和統(tǒng)計(jì)分析，這樣就可以將數(shù)據(jù)庫中的大量資源進(jìn)行統(tǒng)一的可視化管理。在相同工作量的前提下，GIS的應(yīng)用，提高了路面管理系統(tǒng)在對(duì)數(shù)據(jù)的錄入、查詢、使用的準(zhǔn)確性和快捷性。

3.4 對(duì)于傳統(tǒng)路面管理系統(tǒng)的影響

與傳統(tǒng)路面管理系統(tǒng)相比，基于GIS的路面管理系統(tǒng)則表現(xiàn)的更為準(zhǔn)確與突出[13]。首先是在數(shù)據(jù)采集方面，GIS的數(shù)據(jù)采集不僅包含有空間數(shù)據(jù)采集，通過測(cè)量、遙感、數(shù)字化技術(shù)采集數(shù)據(jù)形成電子地圖，還有屬性數(shù)據(jù)的采集，可以與空間數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)；第二是在數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)中，更加細(xì)致劃分了數(shù)據(jù)庫的管理方式，通過拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型建立文件管理，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)變得井井有條；最后是在道路管理模式上，GIS在道路管理中有機(jī)的將道路規(guī)劃、交通規(guī)劃和城市規(guī)劃結(jié)合起來，更加全面的考慮到了各種因素對(duì)道路養(yǎng)護(hù)的影響[14]。

4 結(jié)束語

目前，我國的公路建設(shè)已基本完成，在接下來的很長時(shí)間里，我們將面臨著大量公路養(yǎng)護(hù)、維修等方面的工作。基于GIS的路面管理系統(tǒng)，可以很好地幫助人們統(tǒng)計(jì)處理數(shù)據(jù)，針對(duì)路況作出正確的判斷。國外的路面管理系統(tǒng)也表明，建立和實(shí)施路面管理系統(tǒng)是未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。

[1] 彭霞.基于路面管理系統(tǒng)的高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)策略研究[D]. 華南大學(xué)，2014.

[2] Department of Transportation Federal Highway Administration (FHWA) Office of Highway Policy Information,"Highway Performance Monitoring System Catalog-Part,New Technology and Techniques."Washington,D.C.(2003),pp.18-30.

[3] ASTM Committee, Standard Test Method for Airport Pavement Condition Index Surveys [S]. ASTM Committee, 2004.

[4] The Ohio Department of Transportation Office of Pavement Engineering.Pavement Condition Rating System [S]. The Ohio Department of Transportation Office of Pavement Engineering, 2004.

[5] 陳蘭蘭.基于GIS的路面管理系統(tǒng)的研究[D]. 江西理工大學(xué)，2008.

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[13] 趙先洋.基于GIS的季凍區(qū)路面管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 吉林大學(xué)，2014.

[14] 景玲玲.河南省公路地理信息系統(tǒng)的研制與開發(fā)[D]. 大連:大連理工大學(xué)，2003.

孫奕(1971～)，男，大學(xué)本科，高級(jí)工程師，從事道路橋梁施工與管理工作。

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[定稿日期]2017-03-02