基于GIS的公路智能选线若干问题研究

论文摘要

公路选线设计是一个涉及多个专业的综合性规划设计工作。在公路选线设计中,路线专家必须充分利用他们的领域知识和信息,对地形、地质、水文等自然环境进行分析,以便设计出一条满足政治、经济、技术等各方面要求的公路路线方案。由于路线方案的确定依赖于设计人员对自然条件的分析,其中包括地理属性以及对环境的影响等,所以选线设计是一个对环境依赖性很强的复杂过程。为了提高设计的质量和设计效率,自动化选线方法应运而生。即利用自动化、智能化的方法解决路线选线中的多因素约束,决策问题,通过计算机技术实现合理方案生成和评价,从而能快速提供具有说服力的方案,实现科学的决策。建立一个完善的智能化选线设计系统已经成为研究和开发人员的一个主要目标。本文提出“基于GIS的公路智能选线系统”的思想,目的是将从路线方案选择到方案的技术经济评价的选线设计的诸问题集成为一体,建立一个从分析地形地理信息开始直到完成最优方案比选的智能选线系统。以“基于GIS的公路智能选线系统”的理论和方法研究为主题,本文进行了以下几个方面的研究工作。首先,建立了智能选线系统的总体框架,系统的功能是在目标区域内选出一条经济造价最低,满足设计规范标准、对环境破坏最小的路线方案,为实现该功能将系统总体分为三大模块,优化模块、费用模块和基于GIS的知识模块。其次,建立了全寿命周期的综合费用模型,该模型能够通过很少的输入参数估算出新建公路的综合费用。模型的建立是通过对以往优化模型中费用组成的调查分析,克服其自身缺陷基础上得到的。费用的计算分为两步,第一步,通过GIS查询相关属性及数据,将数据传递给费用模块;第二步,调用费用模型进行费用的估算。最后,通过了解地理信息系统的特性及功能,选择GIS为平台建立基于GIS的知识库,并利用GIS实现数据的存储、管理以及路线的展现。在河南伊川的实际地形图和基础数据上,对系统进行验证运行。结果表明本方法可行,能够解决实际问题。多次运行系统,分析结果,总结设计速度和路基横断面宽度对优化结果的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 国内外智能选线的研究概况
• 1.2.1 国外研究状况
• 1.2.2 国内研究状况
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 道路选线理论及GIS 技术
• 2.1 地理信息系统概述
• 2.1.1 GIS 的定义及数据特点
• 2.2 公路选线理论
• 2.2.1 公路选线的理念
• 2.2.2 公路选线的方法
• 2.3 GIS 在道路选线中的应用
• 第三章 系统总体设计
• 第四章 智能选线的费用模型
• 4.1 费用模型综述
• 4.2 建设费用
• 4.2.1 占地费用
• 4.2.2 土石方费用
• 4.2.3 构造物费用
• 4.3 用户费用模型
• 4.3.1 油耗费用模型
• 4.3.2 时间费用模型
• 4.3.3 事故费用模型
• 4.4 后期养护管理费用
• 第五章 知识库的设计与实现
• 5.1 知识的含义及表示
• 5.1.1 知识的含义
• 5.1.2 知识的表示
• 5.2 道路选线知识库的实现
• 5.2.1 环境敏感区的自动处理
• 5.2.2 合理半径的智能设置
• 第六章 系统试验及评价
• 6.1 系统开发环境
• 6.2 试验数据
• 6.3 试验分析及评价
• 6.3.1 设计速度结果的影响
• 6.3.2 路基横断面宽度对结果的影响
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 致谢