基于GIS的高速公路路面养护管理系统设计与实现

科技信息○IT论坛○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2010年第25期

基于GIS的高速公路路面养护

管理系统设计与实现

马战宝吴芬芬

（河南交通职业技术学院交通信息工程系河南

郑州

450052）

【摘要】本文主要针对高速公路，开发一套集信息管理、信息处理和综合分析功能于一体的现代化高速公路养护管理系统，对道路进行资产信息管理、路网性能监控、养护资金需求分格、养护资金优化使用和对社会公众进行道路资产状况报告。

【关键词】路面养护管理系统；公路检测；GIS；

数据库系统

0引言

随着高速公路通车里程的迅猛增加，如何管养好高速公路、如何科学合理评价高速公路的质量状况、如何合理使用养护维修资金等，已成为高速公路管养部门急需解决的问题[1]。如果不能及时把握住或不能准确把握住养护的关键时机，必将导致更多的养护投入[2]。

1系统需求分析

路面管理系统是为适应大规模、高效率和高质量的公路养护管理要求而发展起来的现代综合管理技术[3]，它将有助于准确掌握公路现行状况、未来变化趋势、基于科学预测基础安排中长期资金计划，使公路管理决策更加客观化、信息化和科学化[4]。经过具体调研后，路面管理业务有如下需求目标：

1．1实现对道路状况、性能数据的录入、显示、计算和储存。1．2用户能够定义道路管理通用数据。

1．3通过设定合理的技术参数来实现路面管理功能。

1．4可根据需要设置路段综合数据，并使相关指标相互关联起来。1．5对于用户指定的路段数据组，系统能够按照其状况预测情况，经过指定的决策树，最终选择出备选方案，并计算相关造价与投资效益指数。

1．6对道路历史数据进行备份、维护和恢复功能。1．7需要对用户及相应权限进行管理。1．8友好的用户操作界面。

2

2.1

系统分析与设计

系统总体设计

根据前面的需求分析，得出系统可按功能集合划分，其组织结构图如图1所示：

图1系统组织结构图

2.2GIS应用设计

考虑到高速公路路面管理系统的基本要求，基于GIS的路面养护模块的总体目标是：

(1)以地理信息系统(GIS)为基础平台，以省高速公路局管理为中心，形成省局、各高速公路公司、各公路站三级管理网络，分阶段、分区域、分内容建立多层次实用的养护管理系统；

(2)实现公路数据的可视化，特别是公路养护信息的可视化、网络化的动态管理与信息的动态更新；

(3)实现公路的规范化管理，特别是空间数据和属性数据的统一管理，并通过综合分析和处理，为各类公路设施养护需求、路面性能的预测评价、养护方案的制定与优化、投资水平与投资效益分析以及养护

计划的制定等提供及时准确的决策辅助信息，实现信息的共享和信息查询[5]。

2.3路面状况预测模型设计

路面管理系统的主要功能之一是基于对道路历史数据的分析和现状的评价对未来状况作出预测，并就资金或性能期望目标通过优化分析对未来养护策略作出系统规划[6]。因而，对未来状况的预测在路面管理系统中具有重要作用。

对未来状况的预测方式有多种。本系统对未来路面指标的预测是采用基于多性能指标和多因素的模型预测方式。由于河南省高速公路的历史数据积累偏少，在系统开发阶段，就以类似的标准作业方式，借鉴了北美的一些历史数据，并根据这些数据计算出了模型的初步参数[2]。随着河南高速公路路况检测数据的积累，使用单位可对模型参数进行校正。

通常情况下，路面性能状况指数是随时间递减的。其递减过程则与多种因素相关[7]。在建立路面性能指标预测模型中，理论上是可以将所有因素都考虑进来的。但在实际操作中，一是很难具备对每种状况组合有长期和大量的观测数据；二是就中长期养护决策的实际精度要求上，没有必要对路面性能预测进行绝对精确的要求[8]。因此，在实践中，往往都会提取影响较大的几个因素。2.4养护策略决策树的建立与应用

养护策略的决策过程是一个涉及公路设计、施工、养护、管理等领域的复杂过程。如果将这一复杂过程做一简单归纳，其实就是如何“对症下药”，道路的养护策略就是对道路出现的问题的一系列具体对策。

养护策略决策树，就是将人们在实践中积累的对症下药的养护概念、养护材料、养护设计、养护施工技术用计算机程序进行模拟，并将其中复杂的计算过程由计算机逻辑处理来进行[9]。

通过决策树技术，决策人员可以模拟出包括任何路面指标、交通状况指标、某种破损程度状况、历史养护记录等相关因素在内的无限多种条件组合。

决策树设置的准确性直接影响到养护策略分析结果的可靠性与可操作性。而决策过程是养护工程技术专家和管理人员经验的直接综合反映，并具有很强的地方特征和时效性。随着人们对道路特性与表现认识的日益提高及新工艺、新材料的不断出现，养护措施将会不断更新[10]。因此，决策树的更新就是正常系统维护工作的一部分。按照实践经验，一般决策树的更新为每年一次，或养护规范有重要更新时需及时修正。

2.5数据库设计

根据数据作用与属性的不同，系统数据库设计出大量关系密切的数据表，总的来说分为六类：

（1）系统参数

（2）路网基本参数定义（3）路网属性数据

（4）道路性能指标数据（5）路段综合数据

（6）路面养护分析数据

3路面养护管理系统的实现

系统采用VisualBasic语言为开发环境，选用SQLServer2000结合MicrosoftAccess为数据库平台，分别实现了路面养护管理系统全部8个模块功能：

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（1）系统主界面及用户管理模块（2）通用数据管理模块（3）技术参数设置模块

（4）道路状况数据管理及指标计算模块（5）路面路段综合数据管理模块（6）养护需求分析模块

（7）路网状况报表管理模块（8）数据备份及恢复模块

其中基于GIS的路面养护模块可通过系统的GIS界面，根据用户指定的颜色将各种道路的状况进行直观显示。如：用红色表示某种指标值处于差的状态，用绿色表示该路段的某项指标值为良好状态等，如图2所示。

所规定的指标和评价标准进行设计，可与高速公路养护质量检评工作的无缝对接。系统采用开放式的标准养护作业库、预测模型和决策树设计，允许用户定义实际工作中出现的各种类型的养护作业，修改性能预测曲线参数，定义实际工作中可能出现的各种类型的养护决策。具有很高的推广应用价值。科

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【参考文献】

［1］M.Y.Shahin.20YearsExperienceInthePAVERPavementManagement

System:DevelopmentandImplementation.Pavementmanagementimplementation.AnnArbor,1992：256-271．

［2］尹静.高速公路养护质量检测与检评方法，交公路发[2002]572号．北京：人民交通出版社，2002．

［3］FredFinn.PavementManagementSystems’Past,Present,andFuture．PublicRoads,1998，62（1）：16-24．

［4］中建标公路委员会.公路工程技术标准，JTGB01-2003.北京：人民交通出版社，2004．●

［5］佚名.GIS定义.http://doc.guandang.net/article/GIS/2009-12-05/766.html，2009-12-5/2010-3-16．

［6］焦保国.高速公路沥青路面早期破坏的原因分析.科技情报开发与经济，2006,16(15)：283-284．

［7］李金宇，衣英俊.浅谈预防沥青路面破坏机理 …… 此处隐藏：2916字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……