基于GIS公路选线方法探讨.doc

1、基于 GIS 公路选线方法探讨【摘要】随着全球数字化技术的迅速发展，采用数字高程模型，运用地理信息系统（GIS）和地质信息系统把地形、地质数据直接输入计算机，利用计算机自行布线，并经分析提炼优化，使所选公路线形达到组合最佳、工程量最省，同时也能与自然地形和周围景观相互协调。本文论述了公路选线的重要性，GIS 数据特点以及 GlS 技术的公路选线分析模型。 【关键词】GIS 公路 选线 方法 【 abstract 】 with the rapid development of digital technology, using digital elevation model, the use o

2、f geographic information system (GIS) the topography, geological data and geological information system input directly into the computer, using the computer to wiring, and the analysis of extraction optimization, to selected highway linear combination of the best, most province of quantities, as wel

3、l as coordination with the natural terrain and the surrounding landscape. This paper discusses the importance of route selection, GIS data characteristics and the analysis of the GlS technology of route selection model. 【 key words 】 of GIS road， line selection， method 中图分类号： F540.3 文献标识码：A 文章编号： 一、

4、前言 地理信息系统是处理地理数据的输入、输出、查询、分析和辅助决策的计算机系统，它在近四十年的时间内取得了惊人的发展，并广泛应用于资源调查、环境评估、交通安全、公共设施管理等领域。道路选线是一个影响因素多、技术复杂的重要环节，它涉及到政治、经济、国防、技术、环境等诸多因素的影响。 二、GIS 数据特点 在计算机中，GIS 是用数字来描述地理实体(或称为“地理对象”)的。地理实体在 GIS 中的这种数字组织与表达形式，即 GIS 的数据模型。在GIS 中，用于表示地理对象位置、分布、形状、空间相互关系等信息内容的数据，被称为“空间数据” ；而表示与空间位置无关的其他信息，如颜色、质量、等级、类型

5、等信息的数据，被称为“属性数据“。一般来讲，前者有复杂的数据结构，而后者有丰富的数据形式。目前，表示地理对象空间特征的数据，主要有两种数据模型即矢量数据模型和栅格数据模型，而地理对象属性数据的表示，则随其对应的空间数据模型的不同而有所不同，详见图 1。 1、矢量数据模型 矢量数据模型是 GIS 主要的数据模型之一。类似于矢量地图，GlS 的矢量数据模型也是用点、线(或称“弧”)、面(或称“多边形“)三种主要的图形元素来抽象表示地理对象的。由于面(多边形)是线(弧)所围成的区域，线(弧)又是点的有向序列，所以，坐标点是矢量数据模型最基本的数据元素。GIS 的矢量数据模型，就是以坐标点的方式，记录

6、抽象的点、线、面地理实体。从理论上说，矢量数据描述的是连续空间，因而它能精确地表达地理实体的形状与位置，又可以通过点、线、面三种基本图元之间的联系，构筑地理实体及其图形表示的邻接、连通、包含等拓扑关系，从而有利于地理信息的查询、网络路径优化、空间相互关系分析等地理应用。GIS 的矢量数据模型可以用相对较少的数据量，记录大量的地理信息，而且精度高，制图效果好。在地理信息系统发展早期，受计算机存储能力及计算速度的限制，它扮演了更为重要的角色。 2、栅格数据模型 栅格数据就是用数字表示的像元阵列。其中，栅格的行和列规定了实体所在的坐标空间，而数字矩阵本身则描述了实体的属性或属性编码。栅格数据是计算机

7、和其他信息输入输出设备广泛使用的一种数据模型，如电视机、显示器、打印机等的空间寻址，甚至专门用于矢量图形的输入输出设备，如数字化仪、矢量绘图仪及扫描仪等，其内部结构实质上也是栅格的。 栅格数据最显著的特点就是存在着最小的、不能再分的栅格单元，在形式上通常表现为整齐的数字矩阵，且便于计算机进行处理，特别是存储和显示。此外，栅格数据存在着的“最小数据单元” ，非常适宜于地理信息的“模型化“。因为无论怎样复杂的模型算法，在一个栅格单元内就成了纯粹的属性运算。随着计算机硬、软件技术的发展与突破，栅格数据占用存储空间大、图形数据精度差等缺点对一个实际运行的应用系统来说己不是很重要，利用它可以解决许多复杂

8、的实际应用问题。近年来，许多研究者在探索一种矢量一栅格一体化的数据模型，以实现这两种数据模型的统一。但这一探索目前仍处于研究阶段，其真正实现还有待时日。 3、属性数据及其表示 GIS 中地理对象与位置、分布、形状等空间信息无关的特性用属性数据来表示。在矢量数据模型中，空间数据的单元是抽象化的点、线、面数据对象，其属性数据的具体内容，一般要比空间数据灵活，原因是其在很大程度上依赖于系统设计对属性数据的内容和处理要求。如“道路“属性的描述，可以有名称、起点、终点、长度、路宽、路面性质、路面等级、林荫带的有无、最大容许车速等等。这些属性数据，对于不同的信息系统有着各种选择的灵活性。如对于路线设计系统

9、来说，这部分内容都是必需的，甚至还要补充；而对于通讯信息系统来说，以上数据信息未必都是必需的。 四、基于 GlS 技术的公路选线分析模型 1、收集公路选线主要影响因素 地理信息系统(GIS)是一门集地理空间数据处理与计算机技术于一体的边缘学科领域。它是以地理空问数据库为基础，采用地理模型分析方法，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和分析具有空问内涵属性的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的技术系统。将 G1S 技术应用路线方案选定，在我国还处于是起步阶段。利用 GIS 获得影响公路选线的主要因素信息，首先要将地形图、地质图、拟选路线平面图等资料数字化，建立相应的影响因素模型(如图一所示)。 其内容有： 拟定路线(各方案路线和技术指标)； 路线穿越区的道路网、电力通讯网和地下管网； 路线穿越区的地上建筑； 路线穿越区的耕地和林地； 路线穿越区水文、水利和地质分布及类型。 2、建立公路选线多因素空间分析模型 在上述单因素分析模型的基础上，应用 G1S 的空间分析功能，组建公路选线多因素空间分析模型。其内容有： (1)建立公路带状缓冲区。利用 GIS 的空间分析功能、缓冲区分析，建立相应的公路带状缓冲区模型。