【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）基于GIS的高速公路養(yǎng)護與路產(chǎn)管理系統(tǒng)研究-軟件工程

摘要 1 摘 要 地理信息系統(tǒng)（ 信息技術(shù)的一個重要組成部分，同時 一種決策支持系統(tǒng)，對空間數(shù)據(jù)的存儲和分析能力是它的主要特征。本文將 用于 高速公路的養(yǎng)護與路產(chǎn)管理中，來解決其中與空間有關(guān)的問題。高速公路病害和路產(chǎn)，都具有空間特征，一般的管理信息系統(tǒng)是無法儲存，描速和分析這些空間特性的，為解決這些問題，論文提出 基于 高速公路養(yǎng)護與路產(chǎn)管理系統(tǒng) （ 稱 本文在綜述 來源、發(fā)展與應(yīng)用的基礎(chǔ)上，分析了高速公路養(yǎng)護和路產(chǎn)管理的現(xiàn)狀，指出公路養(yǎng)護管理地理信息系統(tǒng)的開發(fā)是公路管理的基礎(chǔ)性工作。從而明確了建立 必要性和可行性。 論文對系統(tǒng)進行了分析和設(shè)計，確立了“ 系統(tǒng)為客戶端 服務(wù)器模式”，“以移動道路測量系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)”，“以 為數(shù)據(jù)庫工具” ， 等 技術(shù)方案。并解決了空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的組織和管理、遠程數(shù)據(jù)庫訪問、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、空間分析等關(guān)鍵問題。最后介紹了 實現(xiàn)方法和主要界面。 基于 高速公路養(yǎng)護與路產(chǎn)管理系統(tǒng)能完成一般意義的管理信息系統(tǒng)的各種功能， 并且可以利用它的空間數(shù)據(jù)管理能力，做到及時發(fā)現(xiàn)養(yǎng)護和路產(chǎn)管理中的問題， 分析出養(yǎng)護的重點，也能對某些路產(chǎn)進行更優(yōu)的布置或者其它的決策支持，從而在整體上提高管理的水平，促進我國高速公路事業(yè)的健康發(fā)展。 關(guān)鍵詞： 高速公路養(yǎng)護；地理信息系統(tǒng)；移動道路測量系統(tǒng)；客戶端 服務(wù)器模式；路產(chǎn)焦作工學(xué)院碩士學(xué)位論文 2 is an is a of is of on IS,IS in of of is t So on of is IS is of So is a “as of ”as as to of is of is of be on be in So of is of of 目錄 1 目錄 1 緒論 . 1 究背景 . 2 其發(fā)展狀況 . 2 內(nèi)外 公路及其養(yǎng)護中的應(yīng)用狀況 . 4 究的目的和意義 . 6 文的結(jié)構(gòu) . 8 2 高速公路養(yǎng)護與路產(chǎn)管理概述 . 9 速公路養(yǎng)護的概念 . 9 速公路養(yǎng)護的工作內(nèi)容分析 . 9 速公路養(yǎng)護的工作特點分析 . 10 速公路路產(chǎn)分析 . 12 結(jié) . 13 3 統(tǒng)總體設(shè)計 . 15 統(tǒng)目標 . 15 術(shù)路線 . 15 統(tǒng)框架設(shè)計 . 17 據(jù)輸入 . 18 間數(shù)據(jù)管理 . 18 性數(shù)據(jù)管理 . 18 據(jù)輸出 . 18 據(jù)采集方式設(shè)計 . 19 間數(shù)據(jù)存儲模式設(shè)計 . 20 統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程分析 . 21 結(jié) . 23 4 數(shù)據(jù)組織與管理 . 24 間數(shù)據(jù)的組織與管理 . 24 間數(shù)據(jù)模型的選擇 . 24 層設(shè)計 . 25 性數(shù)據(jù)的組織 與管理 . 26 統(tǒng)數(shù)據(jù)的 型 . 27 焦作工學(xué)院碩士學(xué)位論文 2 間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連接 . 38 結(jié) . 39 5 統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)問題研究 . 40 程數(shù)據(jù)庫訪問實現(xiàn)方法 . 40 據(jù)庫連接方法的分析 . 40 據(jù)庫連接方法的具體實現(xiàn) . 42 據(jù)格式轉(zhuǎn)換 . 43 件解析方法 . 44 于 方法 . 47 理空間分析在系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用研究 . 49 間聚類方法在高速公路病害密集區(qū)分析中的應(yīng)用研究 . 49 沖區(qū)技術(shù)在路產(chǎn)及養(yǎng)護站點服務(wù)區(qū)域分析中的應(yīng)用研究 . 52 速公路的三維可視化方法研究 . 56 于動態(tài)鏈接庫的地物符號化方法研究 . 57 結(jié) . 57 6 統(tǒng)的實現(xiàn) . 59 件配制和網(wǎng)絡(luò)接入 . 59 現(xiàn)系統(tǒng)的主要程序語句 . 60 界面介紹 . 60 結(jié) . 66 7 結(jié)論和展望 . 67 論 . 67 望 . 68 參考文獻 . 69 致謝 . 73 附錄 . 74 1 緒論 1 1 緒論 進入 20世紀 90年代以來，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息通訊技術(shù)、空間信息獲取技術(shù)與 變了傳統(tǒng)的經(jīng)濟運行方式，帶動人類社會各方面的活動進入全球化的信息時代。現(xiàn)代信息技術(shù)不僅深刻地影響著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、教育、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，以及經(jīng)濟建設(shè)的 各個方面，而且影響著人們的生活和工作方式， 信息技術(shù)應(yīng)用水平已成為衡量一個國家現(xiàn)代化水平和綜合國力的重要標志 。美國、英國、加拿大、澳大利亞、歐洲等國家與地區(qū)經(jīng)歷了以社會信息化和信息社會化為標志的知識經(jīng)濟發(fā)展過程，帶動了經(jīng)濟全球化，建立健全了國家信息基礎(chǔ)設(shè)施，通過政府調(diào)控與市場相結(jié)合的政策導(dǎo)向和各種機制，使信息技術(shù)逐步實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，并因此獲得了巨大的經(jīng)濟與社會效益。 人們在進行處理、發(fā)布和查詢信息時，發(fā)現(xiàn)大量的信息與地理空間位置有關(guān)，例如分析某礦區(qū)礦藏的儲量，查詢兩城市之間的交通連接，查詢旅游景點和路線，購房時 選擇價廉而又環(huán)境適宜的住宅，開采礦產(chǎn)資源時了解知道礦產(chǎn)的分布、位置、儲量等都需要有地理空間參考?？梢娫诒姸嘈畔⒅?，地理信息尤其重要，它是信息化的一個基礎(chǔ)和平臺，為其他信息提供地理參考，使與地理和地球有關(guān)的空間信息能夠準確地表達、描述和查詢。 地理信息（ 是指與所研究對象的空間地理分布有關(guān)的信息，是表征地理圈或地理環(huán)境內(nèi)各種現(xiàn)象的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、空間關(guān)系和規(guī)律等有聯(lián)系的數(shù)字、文字、圖形、圖像等信息的總稱（陳述彭， 1999），它向人們（或系統(tǒng)）提供關(guān)于現(xiàn)實世界新 的事實的知識，作為生產(chǎn)、管理、經(jīng)營、分析和決策的依據(jù)。地理信息屬于空間信息，其位置的識別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的，這是地理信息區(qū)別于其它類型信息的最顯著的標志。地理信息具有描述現(xiàn)象本身，記錄現(xiàn)象的空間位置和反映現(xiàn)象變化過程三個基本特征，地理信息的空間定位特征是通過公共的地理基礎(chǔ)來體現(xiàn)的，即按照特定地區(qū)的經(jīng)緯網(wǎng)或公里網(wǎng)建立的地理坐標來實現(xiàn)空間位置識別的，并可以按照指定的區(qū)域進行信息的并或分。地理信息還具有多維結(jié)構(gòu)特征，即在二維或三維空間的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)多專題的信息結(jié)構(gòu)。 地理信息處理技術(shù)的快速發(fā)展使得人們的活動方式 發(fā)生了根本性變化。人們在地理信息處理方面的研究也取得了長足的進步，特別是隨著計算機技術(shù)、遙感焦作工學(xué)院碩士學(xué)位論文 2 技術(shù)和全球定位技術(shù)的的飛速發(fā)展，地理信息的處理、分析手段日趨先進。作為地理信息理論和技術(shù)研究的集成者便是地理信息系統(tǒng)（ 稱 3643。 究背景 地理信息系統(tǒng)是把地理學(xué)、測繪學(xué)、制圖學(xué)、遙感學(xué)、圖形圖像學(xué)應(yīng)用電子計算機技術(shù)后自然形成的一門新興邊緣學(xué)科，是 一種特定而又十分重要的空間信息系統(tǒng)，它以計算機為手段，用于采集、貯存、管理、處理、分析和描述整個或部分地球表面（包括大氣層在內(nèi)）與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。它由計算機硬軟件、空間數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)輸入、輸出、顯示、轉(zhuǎn)換和通訊設(shè)備等組成，以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，實時提供各種空間的動態(tài)的地理信息，并為研究和決策服務(wù)，核心模塊主要包括數(shù)據(jù)輸入和編輯、空間數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理和分析、數(shù)據(jù)輸出、用戶界面以及系統(tǒng)二次開發(fā)能力。早期的地理信息系統(tǒng)主要是地理信息的分析、獲取，地圖的輸出等較少的功 能，針對的領(lǐng)域主要偏重于地理界和測量界?，F(xiàn)階段，地理信息系統(tǒng)的功能和應(yīng)用領(lǐng)域沒有限制，其應(yīng)用已遠遠超出了它最初的范疇。要研究 們首先必須要了解發(fā)展歷程、現(xiàn)狀與趨勢 58。 誕生到現(xiàn)在只不過 30多年的時間，然而，現(xiàn)在它已經(jīng)作為信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分進入信息社會，并成為一個新的學(xué)科。 興起到產(chǎn)業(yè)形成，再到學(xué)科的確立，這就是它 30多年發(fā)展的歷史軌跡。 興起得益于計算機輔助地圖制圖的研究和應(yīng)用。人們由此而得到啟示，試圖構(gòu)造一種工具來收集、存儲和利用海量的空間數(shù)據(jù)，導(dǎo)致 1956年澳地利首先利用計算機建立地籍數(shù)據(jù)庫，并逐步發(fā)展為土地信息系統(tǒng)（ 用于地籍管理。1963年，加拿大測量學(xué)家 R F 先提出“地理信息系統(tǒng)”這一術(shù)語，并建立了世界上第一個地理信息系統(tǒng)（ 這可算作 起步。盡管當時的 有更多的機助制圖色彩，查詢功能非常簡單，分析功能基本沒有，但是興起引起了社會的強烈反響，許多國家的政府部門和私人機關(guān)對此表現(xiàn)出了極大的興趣，相繼建立了不少與 關(guān)的組織機構(gòu)，如美國城市和區(qū)域信息系統(tǒng)協(xié)會（ 國際地理聯(lián)合會（ 地理數(shù)據(jù)采集與處理委員會（ ，這對傳播 識和發(fā)展 術(shù)起了重要作用 565762。 1 緒論 3 進入 70 年代后，計算機硬件與軟件水平的提高，促使 實用化方向迅速發(fā)展。一些經(jīng)濟發(fā)達國家先后建立了許多專題性的 自然資源的管理和規(guī)劃方面發(fā)揮了重要作用。 80年代興起的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使地理信息系統(tǒng)的傳輸時效得到了極大的提高，它的應(yīng)用從基礎(chǔ)信息管理與規(guī)劃轉(zhuǎn)向更復(fù)雜的區(qū)域開發(fā)、預(yù)測預(yù)報，與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合用于全球監(jiān)測，為宏觀決策提供信息服務(wù)，并成為一種新興的產(chǎn)業(yè)。國內(nèi) 用在九 十年代初開始發(fā)展，其主要領(lǐng)域也是在基礎(chǔ)測繪、城市規(guī)劃、土地管理、農(nóng)業(yè)資源普查及生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等方面。 十多年的發(fā)展已深入到測繪、規(guī)劃、土地管理、交通、地質(zhì)、礦山、環(huán)境保護、電力、通訊、商業(yè)、銀行、公安、房地產(chǎn)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局、軍事等諸多與國計民生密切相關(guān)的領(lǐng)域，并在其中發(fā)揮著越來越重大的作用。 目前 總體上呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、開放性、虛擬現(xiàn)實、集成化、空間多維性、社會化等發(fā)展趨勢 61。網(wǎng)絡(luò)化指的是在分布計算環(huán)境下實現(xiàn)地理信息系統(tǒng)或者在實現(xiàn) 絡(luò)化是開放性的基礎(chǔ)，開 放性的地理信息系統(tǒng) 定一個規(guī)范，使得應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)者可以在單一的環(huán)境和單一的工作流中，使用分布于網(wǎng)上的任何地理數(shù)據(jù)和地理處理。 主要標準由美國 出。 的是促進采用新的技術(shù)和商業(yè)方式來提高地理信息處理的互操作性( 關(guān)的計算機硬件和軟件制造商（包括 知名 件開發(fā)商），數(shù)據(jù)生產(chǎn) 商以及一些高等院校，政府部門等，其技術(shù)委員會負責(zé)具體標準的制定工作。地理信息區(qū)別于其它類型信息的顯著的標志是多維結(jié)構(gòu)特性，與此相關(guān)的多維數(shù)據(jù)模型、多維分析、地學(xué)多維圖解等都是研究的熱點。多維性的一個重要方面是地理信息虛擬現(xiàn)實技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)，是指運用計算機技術(shù)生成一個逼真的，具有視覺、聽覺、觸覺等效果的可交互、動態(tài)的“世界”，人們可以對該虛擬世界中的虛擬實體進行操縱和考察。目前， 擬現(xiàn)實以及 擬現(xiàn)實造型語言 )，通過用 述 以在因特網(wǎng)上發(fā)布空間三維數(shù)據(jù)供用戶瀏覽。在地理信息系統(tǒng)發(fā)展的初期，只是一門被少數(shù)科研人員所掌握的技術(shù)，那時的地理信息系統(tǒng)稱為實驗室的 目前，在汽車導(dǎo)航、野外探險和旅游、銀行信用卡管理、商家經(jīng)營分析、保險賠償分析等等，人們生活的各個方面， 在發(fā)揮作用， 來 社會化程度會更高，以致達到“ 展的將來就是沒有焦作工學(xué)院碩士學(xué)位論文 4 境界 5960。 內(nèi)外 久就被應(yīng)用到公路當中， 1963年，加拿大建立了世界上第一個地理信息系統(tǒng)（ 1964年在加拿大的多倫多市約 1000個十字路口的信號燈實現(xiàn)了以道路網(wǎng)絡(luò)為對象的控制， 1966 年日本東京都市中心實現(xiàn)了 36 個十字路口的信號燈控制。加拿大和日本的這兩個信號燈控制系統(tǒng)中，已經(jīng)初步應(yīng)用了地理信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)在公路中應(yīng)用的標志性事件是 1968年美國開發(fā)了最早的電子導(dǎo)航系統(tǒng)（ ，它沒有考慮堵車情況，用路和車之間的通信形成的導(dǎo)航系統(tǒng)，該系 統(tǒng)在美國首都華盛頓特區(qū)進行了小規(guī)模的試驗 25。 上述信號燈控制系統(tǒng)和電子導(dǎo)航信息系統(tǒng)都是 智能 交通 系統(tǒng)（ 分支， 智能 交通 系統(tǒng)是在較完善的道路設(shè)施基礎(chǔ)上，將先進的電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)集成運用于地面運輸?shù)膶嶋H需求，建立起全方位、實時準確、高效的地面運輸系統(tǒng)，實質(zhì)上就是利用高新技術(shù)對傳統(tǒng)的運輸系統(tǒng)進行改造而形成的一種信息化、智能化、社會化的新型運輸系統(tǒng) 8。 939 年美國紐約世界博覽會 ，新澤西與曼哈頓之間的喬治華盛頓大橋上設(shè)置的基于道路和車輛之間通信的交通信息系統(tǒng)，由此可見， 出現(xiàn)是早于地理信息系統(tǒng)的。但是，在地理信息系統(tǒng)出現(xiàn)以后，特別是在地理信息技術(shù)比較成熟的今天，地理信息系統(tǒng)技術(shù)幾乎成為 面的幾個實例就突出反映了地理信息系統(tǒng)在 的必要性， 90年代以前美國在數(shù)個城市進行了先進的交通信息系統(tǒng) (先進的旅行信息系統(tǒng) (的綜合實驗，不僅向駕駛員提供道路信息，同時也提供旅館和飯店等信息。日本在 1996 年 7月由五家政府部門合作制定了推進 智能交通系統(tǒng)(體構(gòu)思成為日本發(fā)展智能交通系統(tǒng) (基本方案，其中提出的智能導(dǎo)航系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)、運輸車輛管理系統(tǒng)、車輛緊急支援系統(tǒng)都是基于 1999年 11月 1日，意大利的衛(wèi)星定位清雪除冰車輛及其管理系統(tǒng)首先在佛羅倫薩至博洛尼亞的高速公路上啟用。該系統(tǒng)主要通過 時對工作車輛進行監(jiān)控、調(diào)度 64。 但應(yīng)該看到智能交通系統(tǒng)的主體部分是使用先進的監(jiān)控、通訊技術(shù)和計算機系統(tǒng)，以及先進的交通工程和管理方法對道路上的車流進行引導(dǎo)，對道路交通進1 緒論 5 行管理，以便減少擁擠從而增進行車 的安全性和舒適性。所以智能交通系統(tǒng)和下面論述的公路數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是有一定區(qū)別的 8。 西方發(fā)達國家從 60年代起開始利用管理信息系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)建設(shè)公路數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，在 80 年代，美國聯(lián)邦公路總署用地理信息系統(tǒng)技術(shù)建立了全國公路數(shù)據(jù)庫，并于 1988 年完成，同時，威斯康辛州和科羅拉多州建立了路面維護信息系統(tǒng)和交通安全管理信息系統(tǒng)。 到 90年代初，美國、德國、丹麥已基本實現(xiàn)公路信息網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集方式也越來越先進，如加拿大 用 路況攝影采集車進行路況數(shù)據(jù) 的采集，對路況采集車所拍攝的公路圖像進行計算機圖像處理，達到實時共享和無紙化傳輸。 美國 伊利諾州芝加哥市的地方運輸局建立了交通路產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（ 該系統(tǒng)的用戶可以搜索瀏覽地區(qū)地交通資產(chǎn)和各種服務(wù)，如火車站、鐵路、公交線路、服務(wù)設(shè)施等 63。 國內(nèi)， 80年代出現(xiàn)了路況管理數(shù)據(jù)庫，但應(yīng)用效果不理想。 1993年陜西省交通廳推出國內(nèi)第一個建立在 1997年，福建省高速公路建設(shè)總指揮部研制開發(fā)了“高速公路數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”，采用 用 據(jù)庫和 開發(fā)平臺將空間屬性數(shù)據(jù)與物理屬性數(shù)據(jù)有機結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)圖形、圖像和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的綜合分析及處理。 路面管理系統(tǒng)（ 稱 和公路橋梁管理系統(tǒng) （ 稱 是國家“七五”重點科技攻關(guān)成果，“八五”重點新技術(shù)推廣項目。路面管理系統(tǒng) 由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、圖文數(shù)據(jù)庫、模型數(shù)據(jù) 庫、養(yǎng)護決策系統(tǒng)、養(yǎng)護報告制作系統(tǒng)和前方圖像管理系統(tǒng) 6個基本系統(tǒng)組成，適用于高速公路和一般公路的瀝青路面、水泥路面和砂石路面的養(yǎng)護管理。公路橋梁管理系統(tǒng)主要由橋梁數(shù)據(jù)庫和橋梁評價系統(tǒng)兩部分組成。其功能是存貯橋梁基本狀況和對橋梁破損進行基本評價，確定橋梁破損等級 4。 1998年安徽省公路管理局參加了“九五”國家重點科技項目“ 公路設(shè)計中的應(yīng)用研究與開發(fā)”課題，建立了“安徽省公路地理信息系統(tǒng)”。用其二次開發(fā)語言 行集成， 行數(shù)據(jù)庫管 理。此系統(tǒng)分為路面管理系統(tǒng)和公路橋梁管理系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)，它擁有自己的電子地圖，能生成各種專題地圖，提供線路查詢、條件查詢和圖上查詢?nèi)N查詢焦作工學(xué)院碩士學(xué)位論文 6 模式。 1999 年河北省高速公路管理局和交通部科學(xué)研究所共同開發(fā)了河北省高速公路路面管理系統(tǒng)，主要包括高速公路路面數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，路面管理與決策系統(tǒng)，公路前方圖像管理系統(tǒng)和公路地理信息系統(tǒng)一批子系統(tǒng)。其中地理信息系統(tǒng)運用 現(xiàn)了以專題地圖的形式顯示分析決策結(jié)果的空間分布 5。 2000 年陜西省高等級公路管理局和西安交遠信息產(chǎn)業(yè)有限公司聯(lián)合研制完成“陜西 省高速公路養(yǎng)護管理數(shù)據(jù)庫”。該系統(tǒng)采用 為前臺開發(fā)工具。 上述的系統(tǒng)中，陜西省交通廳推出的公路數(shù)據(jù)庫沒有基于計算機網(wǎng)絡(luò)來考慮問題。這樣的技術(shù)方案是不適應(yīng)高速公路養(yǎng)護與管理的實際情況的。高速公路的管理中心在城市中心，而養(yǎng)護站點分布于近幾百公里的公路周邊，從而設(shè)計的系統(tǒng)，必須能把管理中心和養(yǎng)護站點緊密聯(lián)系起來。 交通部研制的路面管理系統(tǒng) 和公路橋梁管理系統(tǒng)、 安徽省公路管理局推出“安徽省公 路地理信息系統(tǒng)”、河北省高速公路管理局開發(fā)的“河北省高速公路路面管理系統(tǒng)”等都是規(guī)模龐大的系統(tǒng)，用戶局限于交通部、交通廳、高速公路管理局這些上級單位，對于近來大量涌現(xiàn)的中小養(yǎng)護企業(yè)是不適合的。 另外可以看出國內(nèi)獲取路況和路產(chǎn)信息的途徑是落后的，除了交通部的路面管理信息系統(tǒng)提出了“前方圖象采集車”以外，其它的系統(tǒng)沒有解決數(shù)據(jù)采集這個關(guān)鍵問題。但是“前方圖象采集車”的定位是利用“計數(shù)器”，未采用全球定位系統(tǒng) 從技術(shù)路線來看，這些系統(tǒng)全部采用了地理信息系統(tǒng)輔助高速公路的管理。高速公路 涉及的路線長，整體分布在較大和較復(fù)雜的空間環(huán)境中。對高速公路進行管理，進行決策，離不開對空間因素的考慮。例如某段高速地區(qū)出現(xiàn)滑坡時，必須確定滑坡的位置、必須知道周圍的地形、地貌、地質(zhì)情況、水系、鐵路等的詳細情況，才能快速穩(wěn)妥的處理。要準確獲取這些信息是離不開地理信息系統(tǒng)的 究的目的和意義 高速公路養(yǎng)護主要是保持和恢復(fù)原有的技術(shù)狀況和技術(shù)標準，對原來達不到要求的設(shè)施進行完善和提高，提高公路的抗災(zāi)能力，延長公路的使用壽命，保證公路暢通，主要工作的內(nèi)容包括對路基、路面、防護欄、緊急電話及各類通信、1 緒論 7 監(jiān)護設(shè) 施、交通標志、收費設(shè)施、休息區(qū)、服務(wù)區(qū)、綠化及各種服務(wù)于高速公路的設(shè)施的日常養(yǎng)護巡查、保潔、修繕等養(yǎng)護任務(wù)。 目前我國的高速公路養(yǎng)護存在許多問題，信息技術(shù)應(yīng)用水平較低，大多數(shù)養(yǎng)護單位對養(yǎng)護和路產(chǎn)的管理都是采用手工填寫報表的方式，已經(jīng)不能適應(yīng)高速公路病害復(fù)雜，頻繁發(fā)生的現(xiàn)狀，使得高速公路得不到及時的養(yǎng)護，較嚴重地影響公路的運營能力和使用壽命。并且養(yǎng)護企業(yè)的人力，財力，和各種儀器設(shè)備得不到充分的利用；員工的責(zé)任心不強，工作效率低下；浪費公司財產(chǎn)，粗心大意損壞儀器 的現(xiàn)象時常發(fā)生。 這些問題引起了國家高度重視，交通 部制定了公路養(yǎng)護與管理發(fā)展綱要（ 2001） 、 2001公 路 水路交通行業(yè)政策及產(chǎn)業(yè)發(fā)展序列目錄 和公路水路交通科技 “十五” 發(fā)展計劃，提出要“ 把信息化放在行業(yè)發(fā)展的優(yōu)先位置，以信息化帶動交通運輸現(xiàn)代化。 ”通過“著力引導(dǎo)公路養(yǎng)護工作向?qū)I(yè)化、機械化、市場化方向發(fā)展，提高養(yǎng)護資金使用效益和公路養(yǎng)護質(zhì)量。”，到 2010年“公路養(yǎng)護技術(shù)進步主導(dǎo)作用顯著增強，公路管理的信息化程度與發(fā)達國家的差距明顯縮小?！?其中信息化是基礎(chǔ)，是高速公路養(yǎng)護在實行市場化和機械化過程中，對高速公路養(yǎng)護管理提 出的必然要求。 自從中國在 2001年底正式加入世貿(mào)組織后，國內(nèi)市場的開放程度不斷加大，國外的企業(yè)和資本將進入各個領(lǐng)域，高速公路的養(yǎng)護也面臨著同樣的境況。首先入世后，國外高速公路開發(fā)商將以各種方式進入中國，或者獨資開發(fā)、或者合資建設(shè)，開發(fā)商會在高速公路的建設(shè)、收費、養(yǎng)護等方面全方位參與我國的高速公路事業(yè)。世貿(mào)組織的最基本規(guī)則之一，就是給予國外的企業(yè)“國民待遇”。也就是說進入中國市場的高速公路開發(fā)商和運營商，在招標投標、稅收、工商管理等方面享受與國內(nèi)企業(yè)同樣的待遇。歐美日各國企業(yè)的研發(fā)和管理水平，遠遠高于國內(nèi)企 業(yè)。單獨就養(yǎng)護來說，發(fā)達國家采用各種路面管理信息系統(tǒng)，并且作業(yè)高度的機械化，目前國內(nèi)的養(yǎng)護企業(yè)無法和這些先進的企業(yè)競爭。其次，我國的經(jīng)濟會以更快的速度增長，國與國之間、地區(qū)與地區(qū)之間的物 流 大幅度的增加，對高速公路會形成更大的壓力。沒有高質(zhì)量的養(yǎng)護支持，高速公路不能暢通，經(jīng)濟的發(fā)展就會受到阻礙。 鑒于上述情況，大力提高國內(nèi)養(yǎng)護企業(yè)的信息化和管理水平，使國內(nèi)養(yǎng)護企業(yè)有能力和國外企業(yè)競爭，加強養(yǎng)護和路產(chǎn)的管理水平，滿足經(jīng)濟發(fā)展的需要，成為公路養(yǎng)護企業(yè)迫切需要解決的問題，為此，交通部設(shè)立了一個重點研究項目焦作工學(xué)院碩士學(xué)位論文 8 “楚天高速 公路養(yǎng)護及路產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的研究”作為試點工程，其中“基于 (稱 研發(fā)就是就是該項目的重要組成部分。 文的結(jié)構(gòu) 本文就 文由以下幾個部分組成： 第一章，綜述 由來、發(fā)展、應(yīng)用，分析國內(nèi)外 出研究的目的和意義。 第二章，研究和分析高速公路養(yǎng)護 與路產(chǎn)管理的工作內(nèi)容，并對高速公路養(yǎng)護的工作特點進行分析。 第三章，基于第二章的分析提出 系統(tǒng)設(shè)計目的及技術(shù)路線，在此基礎(chǔ)上提出對系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集方案、空間數(shù)據(jù)存儲方案進行詳細設(shè)計，同時對 第四章，從空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩個方面對 第五章，對 統(tǒng) 建設(shè)中的所涉及的若干關(guān)鍵技術(shù)問題，如“數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換”、“聚類分析”、“緩沖區(qū)分析”以及“高速公路三維可視化”等問題進行較為詳細的分析和研究。 第六 章，對 統(tǒng)的實現(xiàn)情況進行總結(jié)。 第七章，總結(jié)全文，并對系統(tǒng)的進一步開發(fā)給出了建議。 2 高速公路養(yǎng)護與路產(chǎn)管理概述 9 2 高速公路養(yǎng)護與路產(chǎn)管理概述 速公路養(yǎng)護的概念 高速公路的定義，按照交通部公路設(shè)計規(guī)范（ 94）的規(guī)定：高速公路，一般能適應(yīng)各種汽車（包括摩托車）折合成小客車的年平均晝夜交通量為2500輛以上具有特別重要的政治、經(jīng)濟意義，專供汽車分道高速行駛并全部控制出入的公路 1。高速公路的有效行車道至少在 4 條以上。 高速公路養(yǎng)護指保持和恢復(fù)原有的技術(shù)狀況和技術(shù)標準，對原來達不到要求 的設(shè)施進行完善和提高，提高公路的抗災(zāi)能力，延長公路的使用壽命，保證公路暢通。 高速公路是經(jīng)濟發(fā)展的產(chǎn)物，是一個國家現(xiàn)代化水平的重要標志之一。 1988年 10月滬嘉高速公路通車，我國大陸高速公路實現(xiàn)零的突破。 1990 年底，高速公路通車里程達到 522公里； 1995年底達到 2141公里； 2000年底高速公路通車里程已經(jīng)達到 16000 公里。 2001年末，高速公路達到 于美國，居世界第二； 2002 年 10月，達到 2萬公里 。 隨著我國高速公路規(guī)模的日益擴大和路網(wǎng)的形成，我國的高速公路發(fā)展日益成熟，工作中心已 從單純的建設(shè)高速公路轉(zhuǎn)向建、管、養(yǎng)的齊步發(fā)展。高速公路養(yǎng)護管理是高速公路管理的重要組成部分，養(yǎng)護工作的好壞，對高速公路的使用壽命、使用性能和運營有著直接的影響。養(yǎng)護管理好一條高速公路與建設(shè)好一條高速公路同樣重要，甚至更重要。 速公路養(yǎng)護的工作內(nèi)容分析 高速公路養(yǎng)護對象可以細分為四類：路面、路基邊坡、沿線設(shè)施、橋涵，如表 2 1 所示。 表 2 1 高速公路的養(yǎng)護對象和內(nèi)容 養(yǎng)護對象 養(yǎng)護內(nèi)容 路面 瀝青混凝土路面 日常養(yǎng)護，針對如裂縫、坑槽、拱起等病害的修理和完善 水泥混凝土路面 焦作工學(xué)院碩士學(xué)位論文 10 路基邊坡 日常的平整、清潔、加固等工作 針對路基坍塌、邊坡坍塌、路肩損壞的維修 沿線設(shè)施 收費站設(shè)施 日常的檢查、清潔 針對不同的病害進行維修保養(yǎng) 防撞護欄 防眩設(shè)施 照明設(shè)施等 橋涵 橋梁 清除污泥、積雪、雜物 對橋梁橋頭跳車，面層斷裂等病害進行維修，確保涵洞暢通 涵洞 表 2 1 中的沿線設(shè)施是高速公路養(yǎng)護的重點內(nèi)容，同時沿線設(shè)施又屬于路產(chǎn)的范疇，所以高速公路的養(yǎng)護和路產(chǎn)管理之間是沒有絕對的分界線的。 高速公路的養(yǎng)護工作是圍繞養(yǎng)護對象類進行的，根據(jù)高速公路的特 點，養(yǎng)護工作分為維修保養(yǎng)、專項工程和大修工程三類，這三類共同形成養(yǎng)護工作類。 （ 1） 維修保養(yǎng)是為保持高速公路及其附屬設(shè)施的正常使用功能，而安排的經(jīng)常性保養(yǎng)和修補其輕微損壞部分的作業(yè)。 （ 2） 專項工程是對高速公路及其附屬設(shè)施的一般性磨損和局部損壞，進行定期修理和完善的作業(yè)。 （ 3） 大修工程是對高速公路及其附屬設(shè)施因已達到其服務(wù)周期和由于水毀、地震、交通事故、風(fēng)暴、冰雪造成的重大損害，而進行的綜合、全面的修理。 速公路養(yǎng)護的工作特點分析 高等級公路是一種快速的、大交通量的運輸系統(tǒng)，快速、安全、舒適、暢通是其基本要求，所 以高速公路管理部門應(yīng)對高等級公路及其設(shè)施進行經(jīng)常性、及時性、周期性和預(yù)防性的養(yǎng)護和維修，確保高等級公路的正常使用功能。 （ 1） 預(yù)防性，預(yù)防性養(yǎng)護可以延緩由于交通和環(huán)境荷載的作用引起的路面2 高速公路養(yǎng)護與路產(chǎn)管理概述 11 性能惡化，延長路面的使用壽命，所以很受高速公路養(yǎng)護單位的重視和提倡。 （ 2） 經(jīng)常性和周期性，高速公路的養(yǎng)護是一項長期的任務(wù)，每天、每月、每季都有不同的內(nèi)容。比如：天天都有巡查、保潔、清掃、綠化、澆水等工作；春季，做好瀝青路面的裂縫的灌治，防治坑槽、松散、翻漿等病害的出現(xiàn)；夏季，是路面養(yǎng)護施工的有利季節(jié)，及時處置各種病害，恢復(fù)路面性能等； 秋季，抓緊完成養(yǎng)護工程年度任務(wù)，適時做好冬季病害的預(yù)防性保養(yǎng)和修理；冬季，做好防雪、防水、防滑及養(yǎng)護材料采備工作。 （ 3） 復(fù)原性，指經(jīng)過養(yǎng)護維修后的路面應(yīng)該完全恢復(fù)路面原有的使用性能，亦即其平整度、磨擦性能、承載能力、噪聲等使用性能應(yīng)滿足高等級公路快速、安全、舒適的基本要求，而不能因養(yǎng)護維修作業(yè)而有所下降。 （ 4） 補強性，高速公路的養(yǎng)護維修作業(yè)往往還帶有彌補原有路面強度不足的要求，這就是所謂的補強作用。補強不僅是增強原有路面的薄弱環(huán)節(jié)，而且還常常出于對延長路面的壽命以及滿足日益增長的交通流量的考慮，因為原有路面的設(shè)計 交通流量由于國民經(jīng)濟的迅速增長而很快被突破。有時在設(shè)計路面時為了減少初期投資而有意識地減弱路面地強度，這是因為高速公路建成使用地初期交通量一般不會太大，但會隨著時間而增加，當交通量增加到一定程度時，再在原有路面上加鋪第二層