基于gis的季凍區(qū)路面管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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1、基于GIS的季凍區(qū)路面管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)第1章緒論1.1研究背景及意義自上世紀(jì)90年代以來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模實現(xiàn)了快速增長，至2011年底，我國公路里程總量達到410.64萬公里。目前我國已經(jīng)形成了以高速公路、一級公路和二級公路為骨干道路、高速便利、互相暢通的道路網(wǎng)。各等級公路為人們的生活、出行以及國家的經(jīng)濟建設(shè)和發(fā)展帶來了極大地便利。但是隨著交通量的逐年增長，在車輛荷載、自然環(huán)境因素以及人為破壞等綜合因素作用下，隨著時間的推移，路面出現(xiàn)一系列的道路病害，如車轍、裂縫以及表面抗滑性能急劇降低等。這些病害最終導(dǎo)致道路使用年限降低，影響交通運

2、輸綜合效益的發(fā)揮。因此，對于公路養(yǎng)護管理部門來說，保持公路舒適暢通運行至關(guān)重要。當(dāng)公路建設(shè)完成后，進行科學(xué)及時的養(yǎng)護和預(yù)防能夠有效延長公路使用年限。實踐告訴我們，只注重公路的建設(shè)質(zhì)量而不重視養(yǎng)護的這一觀念是不科學(xué)的。公路養(yǎng)護資金投入具有一定限度，所以如何將資金科學(xué)地分配到最需要維護的路段，具有重要實際意義。近年來，越來越多的關(guān)注集中到公路維修養(yǎng)護上。公路的建設(shè)成果越顯著，之后的養(yǎng)護管理就越發(fā)重要。發(fā)達國家的經(jīng)驗教訓(xùn)提醒我們，大規(guī)模的公路建設(shè)之后的維護更加值得我們關(guān)注。截至2011年底，我國的公路養(yǎng)護里程占總里程的96.9%，為398.04萬公里。圖1.1為2002-2

3、011年公路里程及養(yǎng)護里程對應(yīng)關(guān)系[1]。從圖中可以明顯看出，近幾年需要養(yǎng)護的公路里程增加的速度已超過了公路建設(shè)速度。這表明，人們已經(jīng)加強了對如何養(yǎng)護公路、如何在公路建設(shè)完成后更好保持其安全舒適地運營等問題的關(guān)注。早期已建成的高速公路，由于存在趕工期或者施工質(zhì)量等問題，一些公路的養(yǎng)護問題已經(jīng)凸顯出來。隨著我國公路建設(shè)的不斷進行，公路的養(yǎng)護、維修、改建等問題更值得公路管理部門去解決。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀路面管理這個概念最早可追溯至上個世紀(jì)六十年代的加拿大。最早的路面管理系統(tǒng)本質(zhì)上屬于一個設(shè)計系統(tǒng)，旨在消除公路路面、線形等一些道路網(wǎng)建設(shè)中存在的缺陷。上世紀(jì)60年代，美國的

4、州公路與運輸工協(xié)會（AASHTO）提出了各個州之間合作計劃，目的是在路面設(shè)計相關(guān)領(lǐng)域有所突破。當(dāng)時，在路面設(shè)計中引入了相關(guān)的系統(tǒng)分析方法，這成為道路養(yǎng)護管理系統(tǒng)研究的開端。70年代，在運籌學(xué)和系統(tǒng)工程學(xué)的理論支撐下，美國德克薩斯大學(xué)漢德森教授等人對路面管理系統(tǒng)（PavementManagementSystem，PMS）進行了研究和開發(fā)[2]。之后加拿大和美國的一些地區(qū)結(jié)合自身環(huán)境陸續(xù)地建立了相應(yīng)的路面管理系統(tǒng)[3]。美國的路面管理系統(tǒng)以及相關(guān)工作得到了國家很高的重視。20世紀(jì)80年代初，在美國聯(lián)邦公路管理局（FHap對其進行地圖配準(zhǔn)、矢量化，這樣即可得到原始的地圖數(shù)據(jù)

5、。為方便對空間數(shù)據(jù)進行有效管理，GIS軟件在處理空間數(shù)據(jù)時采用分層管理，即將不同要素、不同幾何形狀、不同類別、不同時間段的數(shù)據(jù)等分放在不同圖層。在矢量化之前應(yīng)制定詳細(xì)的分層方案。通過對已有數(shù)據(jù)的分析，本系統(tǒng)最終確定將不同的指標(biāo)因子建立在不同的圖層上，以便于后續(xù)的評價、統(tǒng)計與分析等操作。經(jīng)上述分析，得到本系統(tǒng)能夠識別并對其進行相關(guān)操作的數(shù)字化后的電子地圖，如圖5.1所示。圖中：MainRoad_FULL為每1km一段的高速公路路段，主要用于綜合指標(biāo)的評價、預(yù)測和統(tǒng)計分析；MainRoad_RD為每20m一段的高速公路路段，主要用于車轍深度（RD）的查詢、評價、統(tǒng)計；Ma

6、inRoad_IRI為每100m一段的高速公路路段，主要用于平整度指數(shù)（IRI）的查詢、評價、統(tǒng)計；MainRoad_SFC為每20m一段的高速公路路段，主要用于橫向力度系數(shù)（SFC）的查詢、評價、統(tǒng)計；MainRoad_F（1，1）模型作為本文的路面使用性能進行預(yù)測模型，并編程實現(xiàn)了該數(shù)學(xué)算法。5、以ArcInfo為平臺，以MicrosoftVisualStudio2010為開發(fā)工具，選擇面向?qū)ο蟮腃#作為可視化的開發(fā)語言，完成了基于GIS的季凍區(qū)路面管理系統(tǒng)的開發(fā)，實現(xiàn)了GIS系統(tǒng)的大部分功能。主要包括地圖顯示與操作、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)查詢、路況評價、預(yù)測、統(tǒng)計分析等

7、，并將開發(fā)的系統(tǒng)應(yīng)用到工程實例之中。.....