基于gis公路選線方案的優(yōu)化研究

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1、第1章緒論1．緒論隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，有著方便快捷、機(jī)動(dòng)靈活優(yōu)勢(shì)的交通運(yùn)輸?shù)淖饔迷絹碓斤@現(xiàn)出來。尤其近些年，由于全球金融危機(jī)的影響，為了國民經(jīng)濟(jì)的增長，中央和地方越來越加強(qiáng)了對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的投入。尤其西部交通基礎(chǔ)建設(shè)比較落后，成為制約西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)“瓶頸”。因此，中央在做出西部大開發(fā)的重大舉措時(shí)，提出“交通先行，適當(dāng)超前”的方針，并把交通建設(shè)放在西部大開發(fā)重中之重的優(yōu)先地位。在所有交通運(yùn)輸設(shè)施中，公路建設(shè)則是重點(diǎn)，也是西部地區(qū)最為重要和最直接的運(yùn)輸方式。從而近些年對(duì)公路建設(shè)和軌道交通的力度大

2、大加強(qiáng)了。在公路建設(shè)中，公路路線的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作，它不但關(guān)系到工程的質(zhì)量和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性，而且影響到路線在路網(wǎng)中是否能起到應(yīng)有的作用，還會(huì)影響到日后的施工，養(yǎng)護(hù)，營運(yùn)和發(fā)展。公路建設(shè)已然成為衡量一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)狀況和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾笜?biāo)，在公路建設(shè)中，公路路線是一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，選線選的好，不但使行車安全、舒適和迅速，而且工程量小，造價(jià)低，營運(yùn)費(fèi)用小，有利于施工和養(yǎng)護(hù)，對(duì)自然環(huán)境破壞少，甚至不破壞，將產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，達(dá)到造福一方的目的。1．1研究意義與目的傳統(tǒng)的選線參數(shù)的計(jì)算，大

3、部分用計(jì)算器。這樣的方法不僅繁瑣而且容易出錯(cuò)，遇到復(fù)雜地形，通常只用一兩組元素來組合試算，從而導(dǎo)致線形設(shè)計(jì)不夠優(yōu)化，而且由于地形圖表示方法的抽象性和概括性以及人員的視野的局限性，常常影響至潞線走向的設(shè)計(jì)。但隨著地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，這些傳統(tǒng)方法本身的不足正在逐步得到解決。舟蒙古自治區(qū)礦產(chǎn)資源富集，且礦產(chǎn)儲(chǔ)量高，特別是煤炭儲(chǔ)量極其豐富，累計(jì)探明儲(chǔ)量約7000億噸，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量12000億噸，石油天然氣的蘊(yùn)藏量也十分可觀，預(yù)測(cè)石油總資源量為20-30億噸，天然氣為2700-10000億立方米。京新高速

4、位于內(nèi)蒙古中西部，是將內(nèi)蒙古資源外運(yùn)的主要要道，京新高速公路的修建對(duì)于促進(jìn)西部地區(qū)的資源開發(fā)和利用，帶動(dòng)沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，提高當(dāng)?shù)厝嗣竦纳钏骄哂袠O其重要的意義。現(xiàn)有京藏高速公路是西部經(jīng)濟(jì)區(qū)及沿黃經(jīng)濟(jì)帶通往北京及華北地區(qū)的一條十分重要的交通要道，而這條通道的“擁堵”以成為制約內(nèi)蒙古西部經(jīng)濟(jì)區(qū)域發(fā)展內(nèi)蒙古師范大學(xué)碩士學(xué)位論文的“瓶頸”，因此，京藏、京新高速公路分線建設(shè)將有效緩解交通擁堵，加大通行能力，加快區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及實(shí)現(xiàn)資源轉(zhuǎn)換、開發(fā)、帶動(dòng)沿線相關(guān)產(chǎn)業(yè)都具有十分重要的意義。本文選擇京新

5、高速公路卓資山至呼和浩特段工程進(jìn)行GIS支持下的公路選線方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要從土地利用和地形坡度角度論述理論上的最優(yōu)路線。但經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)方面考慮，現(xiàn)實(shí)己經(jīng)擬定的路線方案也有其自身的考量。通過對(duì)比兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合論述GIS技術(shù)在公路建設(shè)中的重要作用。1．2國內(nèi)外的研究概況隨著地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)的發(fā)展，一些相關(guān)部門和專業(yè)設(shè)計(jì)人員將GIS應(yīng)用在公路選線工程中，并對(duì)相關(guān)理論進(jìn)行了探索、相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了實(shí)踐。1．2．1國外研究現(xiàn)狀發(fā)達(dá)國家十分重視通過高新技術(shù)來優(yōu)化公路交通的技術(shù)結(jié)構(gòu)，尤其

6、是計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、新材料技術(shù)等。國外關(guān)于道路選線領(lǐng)域的研究，起源于二十世紀(jì)六十年代【lj。目前，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)普遍將GIS技術(shù)作為進(jìn)行公路設(shè)計(jì)的重要輔助手段，建立公路數(shù)據(jù)庫，不僅實(shí)際應(yīng)用到了路線勘察以及施工當(dāng)中，而且已經(jīng)研發(fā)出了這方面的軟件。如背景敏感性設(shè)計(jì)(Context．SensitiveDesign，簡稱CSD)是一種具有系統(tǒng)工程思想的協(xié)調(diào)方法和理念，能夠綜合平衡、處理道路建設(shè)中一些安全、快速、環(huán)保、美學(xué)、經(jīng)濟(jì)方面的要求，增加社區(qū)價(jià)值等各種因素‘∞。美國聯(lián)邦道路局(F

7、ederalHighwayAdministration，簡稱FHA)研究出了交互式道路安全設(shè)計(jì)模型(InteractiveHighwaySafetyDijsignModel，簡稱IHSDM)，IHSDM模型主要是進(jìn)行安全評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)的。通過建立公路交通量與高程、曲度等地理空間幾何要素間的相關(guān)關(guān)系，試圖找出公路規(guī)劃設(shè)計(jì)中的潛在不安全因素，從而達(dá)到在公路設(shè)計(jì)的開始階段就能預(yù)防并減少交通事故發(fā)生的目的。英國的MOSS系統(tǒng)，在CAD系統(tǒng)中增加強(qiáng)大的集成功能，可將通過多種先進(jìn)技術(shù)如衛(wèi)星遙感、航空遙感和全球衛(wèi)

8、星定位(GPS)等采集的數(shù)字化地形數(shù)據(jù)(如數(shù)字地面模型)直接導(dǎo)入系統(tǒng)，可以完成控制點(diǎn)的比選、綠化的布局，還可以提供動(dòng)態(tài)的景觀評(píng)價(jià)馴。1．2．2國內(nèi)研究現(xiàn)狀第1章緒論國內(nèi)關(guān)于道路選線方面的研究，開始于20世紀(jì)90年代。目前并沒有比較全面的公路選線優(yōu)化方法。大部分都是采取比較單一傳統(tǒng)的方法，所選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)也比較片面，定性的標(biāo)準(zhǔn)較多，定量的標(biāo)準(zhǔn)較少。目前在這方面主要的研究有：裴玉龍和劉廣萍運(yùn)用層次分析法進(jìn)行公線方案的比選，對(duì)層次結(jié)構(gòu)模型的建立、比較矩陣的構(gòu)造進(jìn)行了論述，編程實(shí)現(xiàn)層次分析法的運(yùn)算過程，