摘要 1 摘要 地理信息系統(tǒng)（ 信息技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，同時(shí) 一種決策支持系統(tǒng)，對(duì)空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)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(hù)與路產(chǎn)管理中，來(lái)解決其中與空間有關(guān)的問(wèn)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(wú)法儲(chǔ)存，描速和分析這些空間特性的，為解決這些問(wèn)題，論文提出 基于 高速公路養(yǎng)護(hù)與路產(chǎn)管理系統(tǒng) （ 稱(chēng) 本文在綜述 來(lái)源、發(fā)展與應(yīng)用的基礎(chǔ)上，分析了高速公路養(yǎng)護(hù)和路產(chǎn)管理的現(xiàn)狀，指出公路養(yǎng)護(hù)管理地理信息系統(tǒng)的開(kāi)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)，確立了“ 系統(tǒng)為客戶端 服務(wù)器模式”，“以移動(dòng)道路測(cè)量系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)”，“以 為數(shù)據(jù)庫(kù)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(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、空間分析等關(guān)鍵問(wèn)題。最后介紹了 實(shí)現(xiàn)方法和主要界面。 基于 高速公路養(yǎng)護(hù)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(shí)發(fā)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)和路產(chǎn)管理中的問(wèn)題， 分析出養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)，也能對(duì)某些路產(chǎn)進(jìn)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(jìn)我國(guó)高速公路事業(yè)的健康發(fā)展。 關(guān)鍵詞： 高速公路養(yǎng)護(hù)；地理信息系統(tǒng)；移動(dòng)道路測(cè)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?fàn)顩r . 2 內(nèi)外 公路及其養(yǎng)護(hù)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(hù)與路產(chǎn)管理概述 . 9 速公路養(yǎng)護(hù)的概念 . 9 速公路養(yǎng)護(hù)的工作內(nèi)容分析 . 9 速公路養(yǎng)護(hù)的工作特點(diǎn)分析 . 10 速公路路產(chǎn)分析 . 12 結(jié) . 13 3 統(tǒng)總體設(shè)計(jì) . 15 統(tǒng)目標(biāo) . 15 術(shù)路線 . 15 統(tǒng)框架設(shè)計(jì) . 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(jì) . 19 間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式設(shè)計(jì) . 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(jì) . 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(wèn)題研究 . 40 程數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)方法 . 40 據(jù)庫(kù)連接方法的分析 . 40 據(jù)庫(kù)連接方法的具體實(shí)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(kāi)發(fā)中的應(yīng)用研究 . 49 間聚類(lèi)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(hù)站點(diǎn)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(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的地物符號(hào)化方法研究 . 57 結(jié) . 57 6 統(tǒng)的實(shí)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(yǔ)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(xiàn) . 69 致謝 . 73 附錄 . 74 1 緒論 1 1 緒論 進(jìn)入 20世紀(jì) 90年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)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(jì)運(yùn)行方式，帶動(dòng)人類(lèi)社會(huì)各方面的活動(dòng)進(jìn)入全球化的信息時(shí)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(jì)建設(shè)的各個(gè)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(gè)國(guó)家現(xiàn)代化水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志 。美國(guó)、英國(guó)、加拿大、澳大利亞、歐洲等國(guó)家與地區(qū)經(jīng)歷了以社會(huì)信息化和信息社會(huì)化為標(biāo)志的知識(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程，帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)全球化，建立健全了國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)政府調(diào)控與市場(chǎng)相結(jié)合的政策導(dǎo)向和各種機(jī)制，使信息技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，并因此獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。 人們?cè)谶M(jìn)行處理、發(fā)布和查詢(xún)信息時(shí)，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(chǔ)量，查詢(xún)兩城市之間的交通連接，查詢(xún)旅游景點(diǎn)和路線，購(gòu)房時(shí)選擇價(jià) 廉而又環(huán)境適宜的住宅，開(kāi)采礦產(chǎn)資源時(shí)了解知道礦產(chǎn)的分布、位置、儲(chǔ)量等都需要有地理空間參考?？梢?jiàn)在眾多信息中，地理信息尤其重要，它是信息化的一個(gè)基礎(chǔ)和平臺(tái)，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(zhǔn)確地表達(dá)、描述和查詢(xún)。 地理信息（ 是指與所研究對(duì)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(chēng)（陳述彭， 1999），它向人們（或系統(tǒng)）提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí) 的知識(shí)，作為生產(chǎn)、管理、經(jīng)營(yíng)、分析和決策的依據(jù)。地理信息屬于空間信息，其位置的識(shí)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(lèi)型信息的最顯著的標(biāo)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(guò)程三個(gè)基本特征，地理信息的空間定位特征是通過(guò)公共的地理基礎(chǔ)來(lái)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(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)空間位置識(shí)別的，并可以按照指定的區(qū)域進(jìn)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(shí)現(xiàn)多專(zhuān)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(dòng)方式發(fā)生了 根本性變化。人們?cè)诘乩硇畔⑻幚矸矫娴难芯恳踩〉昧碎L(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是隨著計(jì)算機(jī)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(jìn)。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(chēng) 3643。 究背景 地理信息系統(tǒng)是把地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)、制圖學(xué)、遙感學(xué)、圖形圖像學(xué)應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)后自然形成的一門(mén)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(jì)算機(jī)為手段，用于采集、貯存、管理、處理、分析和描述整個(gè)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(jì)算機(jī)硬軟件、空間數(shù)據(jù)庫(kù)、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(kù)為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，實(shí)時(shí)提供各種空間的動(dòng)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(kāi)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(duì)的領(lǐng)域主要偏重于地理界和測(cè)量界。現(xiàn)階段，地理信息系統(tǒng)的功能和應(yīng)用領(lǐng)域沒(méi)有限制，其應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shì) 58。 誕生到現(xiàn)在只不過(guò) 30多年的時(shí)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(jìn)入信息社會(huì)，并成為一個(gè)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(jì)算機(jī)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(lái)收集、存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)建立地籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)，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(cè)量學(xué)家 R F 先提出“地理信息系統(tǒng)”這一術(shù)語(yǔ)，并建立了世界上第一個(gè)地理信息系統(tǒng)（ 這可算作 起步。盡管當(dāng)時(shí)的 有更多的機(jī)助制圖色彩，查詢(xún)功能非常簡(jiǎn)單，分析功能基本沒(méi)有，但是興起引起了社會(huì)的強(qiáng)烈反響，許多國(guó)家的政府部門(mén)和私人機(jī)關(guān)對(duì)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(jī)構(gòu)，如美國(guó)城市和區(qū)域信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)（ 國(guó)際地理聯(lián)合會(huì)（ 地 理數(shù)據(jù)采集與處理委員會(huì)（ ，這對(duì)傳播 識(shí)和發(fā)展 術(shù)起了重要作用 565762。 1 緒論 3 進(jìn)入 70 年代后，計(jì)算機(jī)硬件與軟件水平的提高，促使 實(shí)用化方向迅速發(fā)展。一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家先后建立了許多專(zhuān)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使地理信息系統(tǒng)的傳輸時(shí)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(kāi)發(fā)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合用于全球監(jiān)測(cè)，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(guó)內(nèi) 用在九十年代 初開(kāi)始發(fā)展，其主要領(lǐng)域也是在基礎(chǔ)測(cè)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(cè)等方面。 十多年的發(fā)展已深入到測(cè)繪、規(guī)劃、土地管理、交通、地質(zhì)、礦山、環(huán)境保護(hù)、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(guó)計(jì)民生密切相關(guān)的領(lǐng)域，并在其中發(fā)揮著越來(lái)越重大的作用。 目前 總體上呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、開(kāi)放性、虛擬現(xiàn)實(shí)、集成化、空間多維性、社會(huì)化等發(fā)展趨勢(shì) 61。網(wǎng)絡(luò)化指的是在分布計(jì)算環(huán)境下實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)或者在實(shí)現(xiàn) 絡(luò)化是開(kāi)放性的基礎(chǔ)，開(kāi)放性的 地理信息系統(tǒng) 定一個(gè)規(guī)范，使得應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)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(biāo)準(zhǔn)由美國(guó) 出。 的是促進(jìn)采用新的技術(shù)和商業(yè)方式來(lái)提高地理信息處理的互操作性( 關(guān)的計(jì)算機(jī)硬件和軟件制造商（包括 知名 件開(kāi)發(fā)商），數(shù)據(jù)生產(chǎn)商以及 一些高等院校，政府部門(mén)等，其技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)具體標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。地理信息區(qū)別于其它類(lèi)型信息的顯著的標(biāo)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(diǎn)。多維性的一個(gè)重要方面是地理信息虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真的，具有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等效果的可交互、動(dòng)態(tài)的“世界”，人們可以對(duì)該虛擬世界中的虛擬實(shí)體進(jìn)行操縱和考察。目前， 擬現(xiàn)實(shí)以及 擬現(xiàn)實(shí) 造型語(yǔ)言 )，通過(guò)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(mén)被少數(shù)科研人員所掌握的技術(shù)，那時(shí)的地理信息系統(tǒng)稱(chēng)為實(shí)驗(yàn)室的 目前，在汽車(chē)導(dǎo)航、野外探險(xiǎn)和旅游、銀行信用卡管理、商家經(jīng)營(yíng)分析、保險(xiǎn)賠償分析等等，人們生活的各個(gè)方面， 在發(fā)揮作用， 來(lái) 社會(huì)化程度會(huì)更高，以致達(dá)到“ 展的將來(lái)就是沒(méi)有焦作工學(xué)院碩士學(xué)位論文 4 境界 5960。 內(nèi)外 應(yīng)用到公路當(dāng)中， 1963年，加拿大建立了世界上第一個(gè)地理信息系統(tǒng)（ 1964年在加拿大的多倫多市約 1000個(gè)十字路口的信號(hào)燈實(shí)現(xiàn)了以道路網(wǎng)絡(luò)為對(duì)象的控制， 1966 年日本東京都市中心實(shí)現(xiàn)了 36 個(gè)十字路口的信號(hào)燈控制。加拿大和日本的這兩個(gè)信號(hào)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(biāo)志性事件是 1968年美國(guó)開(kāi)發(fā)了最早的電子導(dǎo)航系統(tǒng)（ ，它沒(méi)有考慮堵車(chē)情況，用路和車(chē)之間的通信形成的導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)在美 國(guó)首都華盛頓特區(qū)進(jìn)行了小規(guī)模的試驗(yàn) 25。 上述信號(hào)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(jìn)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(yùn)用于地面運(yùn)輸?shù)膶?shí)際需求，建立起全方位、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確、高效的地面運(yùn)輸系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上就是利用高新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行改造而形成的一種信息化、智能化、社會(huì)化的新型運(yùn)輸系統(tǒng) 8。 939 年美國(guó)紐約世界博覽會(huì)，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(chē)輛之間通信的交通信息系統(tǒng)，由此可見(jiàn)， 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(gè)實(shí)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(guó)在數(shù)個(gè)城市進(jìn)行了先進(jìn)的交通信息系統(tǒng) (先進(jìn)的旅行信息系統(tǒng) (的綜合實(shí)驗(yàn)，不僅向駕駛員提供道路信息，同時(shí)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(mén)合作制定了推進(jìn)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(yùn)輸車(chē)輛管理系統(tǒng)、車(chē)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(chē)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(guò) 時(shí)對(duì)工作車(chē)輛進(jìn)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(jìn)的監(jiān)控、通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以及先進(jìn)的交通工程和管理方法對(duì)道路上的車(chē)流進(jìn)行引導(dǎo)，對(duì)道路交通進(jìn)1 緒論 5 行管理，以便減少擁擠從而增進(jìn)行車(chē)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(kù)系統(tǒng)是有一定區(qū)別的 8。 西方發(fā)達(dá)國(guó)家從 60年代起開(kāi)始利用管理信息系統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)建設(shè)公路數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，在 80 年代，美國(guó)聯(lián)邦公路總署用地理信息系統(tǒng)技術(shù)建立了全國(guó)公路數(shù)據(jù)庫(kù)，并于 1988 年完成，同時(shí)，威斯康辛州和科羅拉多州建立了路面維護(hù)信息系統(tǒng)和交通安全管理信息系統(tǒng)。 到 90年代初，美國(guó)、德國(guó)、丹麥已基本實(shí)現(xiàn)公路信息網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集方式也越來(lái)越先進(jìn)，如加拿大 用 路況攝影采集車(chē)進(jìn)行路況數(shù)據(jù)的采集 ，對(duì)路況采集車(chē)所拍攝的公路圖像進(jìn)行計(jì)算機(jī)圖像處理，達(dá)到實(shí)時(shí)共享和無(wú)紙化傳輸。 美國(guó) 伊利諾州芝加哥市的地方運(yùn)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(chē)站、鐵路、公交線路、服務(wù)設(shè)施等 63。 國(guó)內(nèi)， 80年代出現(xiàn)了路況管理數(shù)據(jù)庫(kù)，但應(yīng)用效果不理想。 1993年陜西省交通廳推出國(guó)內(nèi)第一個(gè)建立在 1997年，福建省高速公路建設(shè)總指揮部研制開(kāi)發(fā)了“高速公路數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)”，采用 用 據(jù)庫(kù)和 開(kāi)發(fā)平臺(tái)將空間屬性數(shù)據(jù)與物理屬性數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)圖形、圖像和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的綜合分析及處理。 路面管理系統(tǒng)（ 稱(chēng) 和公路橋梁管理系統(tǒng) （ 稱(chēng) 是國(guó)家“七五”重點(diǎn)科技攻關(guān)成果，“八五”重點(diǎn)新技術(shù)推廣項(xiàng)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(kù)、模型數(shù)據(jù)庫(kù)、養(yǎng) 護(hù)決策系統(tǒng)、養(yǎng)護(hù)報(bào)告制作系統(tǒng)和前方圖像管理系統(tǒng) 6個(gè)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(hù)管理。公路橋梁管理系統(tǒng)主要由橋梁數(shù)據(jù)庫(kù)和橋梁評(píng)價(jià)系統(tǒng)兩部分組成。其功能是存貯橋梁基本狀況和對(duì)橋梁破損進(jìn)行基本評(píng)價(jià)，確定橋梁破損等級(jí) 4。 1998年安徽省公路管理局參加了“九五”國(guó)家重點(diǎn)科技項(xiàng)目“ 公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究與開(kāi)發(fā)”課題，建立了“安徽省公路地理信息系統(tǒng)”。用其二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言 行集成， 行數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)子系統(tǒng)，它擁有自己的電子地圖，能生成各種專(zhuān)題地圖，提供線路查詢(xún)、條件查詢(xún)和圖上查詢(xún)?nèi)N查詢(xún)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(kāi)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(kù)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(yùn)用 現(xiàn)了以專(zhuān)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(jí)公路管理局和西安交遠(yuǎn)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(hù)管理數(shù)據(jù)庫(kù)”。該系統(tǒng)采用 為前臺(tái)開(kāi)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(kù)沒(méi)有基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)考慮問(wèn)題。這樣的技術(shù)方案是不適應(yīng)高速公路養(yǎng)護(hù)與管理的實(shí)際情況的。高速公路的管理中心在城市中心，而養(yǎng)護(hù)站點(diǎn)分布于近幾百公里的公路周邊，從而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，必須能把管理中心和養(yǎng)護(hù)站點(diǎn)緊密聯(lián)系起來(lái)。 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(kāi)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(jí)單位，對(duì)于近來(lái)大量涌現(xiàn)的中小養(yǎng)護(hù)企業(yè)是不適合的。 另外可以看出國(guó)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(chē)”以外，其它的系統(tǒng)沒(méi)有解決數(shù)據(jù)采集這個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。但是“前方圖象采集車(chē)”的定位是利用“計(jì)數(shù)器”，未采用全球定位系統(tǒng) 從技術(shù)路線來(lái)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(zhǎng)，整體分布在較大和較復(fù)雜的空間環(huán)境中。對(duì)高速公路進(jìn)行管理，進(jìn)行決策，離不開(kāi)對(duì)空間因素的考慮。例如某段高速地區(qū)出現(xiàn)滑坡時(shí)，必須確定滑坡的位置、必須知道周?chē)牡匦?、地貌、地質(zhì)情況、水系、鐵路等的詳細(xì)情況，才能快速穩(wěn)妥的處理。要準(zhǔn)確獲取這些信息是離不開(kāi)地理信息系統(tǒng)的 究的目的和意義 高速公路養(yǎng)護(hù)主要是保持和恢復(fù)原有的技術(shù)狀況和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)原來(lái)達(dá)不到要求的設(shè)施進(jìn)行完善和提高，提高公路的抗災(zāi)能力，延長(zhǎng)公路的使用壽命，保證公路暢通，主要工作的內(nèi)容包括對(duì)路基、路面、防護(hù)欄、緊急電話及各類(lèi)通信、1 緒論 7 監(jiān)護(hù)設(shè)施、交 通標(biāo)志、收費(fèi)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(hù)巡查、保潔、修繕等養(yǎng)護(hù)任務(wù)。 目前我國(guó)的高速公路養(yǎng)護(hù)存在許多問(wèn)題，信息技術(shù)應(yīng)用水平較低，大多數(shù)養(yǎng)護(hù)單位對(duì)養(yǎng)護(hù)和路產(chǎn)的管理都是采用手工填寫(xiě)報(bào)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(shí)的養(yǎng)護(hù)，較嚴(yán)重地影響公路的運(yùn)營(yíng)能力和使用壽命。并且養(yǎng)護(hù)企業(yè)的人力，財(cái)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(qiáng)，工作效率低下；浪費(fèi)公司財(cái)產(chǎn)，粗心大意損壞儀器 的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。 這些問(wèn)題引起了國(guó)家高度重視，交通部制定 了公路養(yǎng)護(hù)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(jì)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(dòng)交通運(yùn)輸現(xiàn)代化。 ”通過(guò)“著力引導(dǎo)公路養(yǎng)護(hù)工作向?qū)I(yè)化、機(jī)械化、市場(chǎng)化方向發(fā)展，提高養(yǎng)護(hù)資金使用效益和公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量?！保?2010年“公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)步主導(dǎo)作用顯著增強(qiáng)，公路管理的信息化程度與發(fā)達(dá)國(guó)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(hù)在實(shí)行市場(chǎng)化和機(jī)械化過(guò)程中，對(duì)高速公路養(yǎng)護(hù)管理提出的必 然要求。 自從中國(guó)在 2001年底正式加入世貿(mào)組織后，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的開(kāi)放程度不斷加大，國(guó)外的企業(yè)和資本將進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域，高速公路的養(yǎng)護(hù)也面臨著同樣的境況。首先入世后，國(guó)外高速公路開(kāi)發(fā)商將以各種方式進(jìn)入中國(guó)，或者獨(dú)資開(kāi)發(fā)、或者合資建設(shè)，開(kāi)發(fā)商會(huì)在高速公路的建設(shè)、收費(fèi)、養(yǎng)護(hù)等方面全方位參與我國(guó)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(guó)外的企業(yè)“國(guó)民待遇”。也就是說(shuō)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的高速公路開(kāi)發(fā)商和運(yùn)營(yíng)商，在招標(biāo)投標(biāo)、稅收、工商管理等方面享受與國(guó)內(nèi)企業(yè)同樣的待遇。歐美日各國(guó)企業(yè)的研發(fā)和管理水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)企業(yè)。單 獨(dú)就養(yǎng)護(hù)來(lái)說(shuō)，發(fā)達(dá)國(guó)家采用各種路面管理信息系統(tǒng)，并且作業(yè)高度的機(jī)械化，目前國(guó)內(nèi)的養(yǎng)護(hù)企業(yè)無(wú)法和這些先進(jìn)的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。其次，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)會(huì)以更快的速度增長(zhǎng)，國(guó)與國(guó)之間、地區(qū)與地區(qū)之間的物 流 大幅度的增加，對(duì)高速公路會(huì)形成更大的壓力。沒(méi)有高質(zhì)量的養(yǎng)護(hù)支持，高速公路不能暢通，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展就會(huì)受到阻礙。 鑒于上述情況，大力提高國(guó)內(nèi)養(yǎng)護(hù)企業(yè)的信息化和管理水平，使國(guó)內(nèi)養(yǎng)護(hù)企業(yè)有能力和國(guó)外企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)和路產(chǎn)的管理水平，滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，成為公路養(yǎng)護(hù)企業(yè)迫切需要解決的問(wèn)題，為此，交通部設(shè)立了一個(gè)重點(diǎn)研究項(xiàng)目焦作工學(xué)院碩士學(xué)位論文 8 “楚天高速公路養(yǎng) 護(hù)及路產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的研究”作為試點(diǎn)工程，其中“基于 (稱(chēng) 研發(fā)就是就是該項(xiàng)目的重要組成部分。 文的結(jié)構(gòu) 本文就 文由以下幾個(gè)部分組成： 第一章，綜述 由來(lái)、發(fā)展、應(yīng)用，分析國(guó)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(hù)與路產(chǎn) 管理的工作內(nèi)容，并對(duì)高速公路養(yǎng)護(hù)的工作特點(diǎn)進(jìn)行分析。 第三章，基于第二章的分析提出 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的及技術(shù)路線，在此基礎(chǔ)上提出對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集方案、空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì) 第四章，從空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩個(gè)方面對(duì) 第五章，對(duì) 統(tǒng) 建設(shè)中的所涉及的若干關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，如“數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換”、“聚類(lèi)分析”、“緩沖區(qū)分析”以及“高速公路三維可視化”等問(wèn)題進(jìn)行較為詳細(xì)的分析和研究。 第六章，對(duì) 統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)情況進(jìn)行總結(jié)。 第七章，總結(jié)全文，并對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)給出了建議。 2 高速公路養(yǎng)護(hù)與路產(chǎn)管理概述 9 2 高速公路養(yǎng)護(hù)與路產(chǎn)管理概述 速公路養(yǎng)護(hù)的概念 高速公路的定義，按照交通部公路設(shè)計(jì)規(guī)范（ 94）的規(guī)定：高速公路，一般能適應(yīng)各種汽車(chē)（包括摩托車(chē)）折合成小客車(chē)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(jì)意義，專(zhuān)供汽車(chē)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(chē)道至少在 4 條以上。 高速公路養(yǎng)護(hù)指保持和恢復(fù)原有的技術(shù)狀況和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)原來(lái)達(dá)不到要求的設(shè)施 進(jìn)行完善和提高，提高公路的抗災(zāi)能力，延長(zhǎng)公路的使用壽命，保證公路暢通。 高速公路是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的產(chǎn)物，是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。 1988年 10月滬嘉高速公路通車(chē)，我國(guó)大陸高速公路實(shí)現(xiàn)零的突破。 1990 年底，高速公路通車(chē)?yán)锍踢_(dá)到 522公里； 1995年底達(dá)到 2141公里； 2000年底高速公路通車(chē)?yán)锍桃呀?jīng)達(dá)到 16000 公里。 2001年末，高速公路達(dá)到 于美國(guó)，居世界第二； 2002 年 10月，達(dá)到 2萬(wàn)公里 。 隨著我國(guó)高速公路規(guī)模的日益擴(kuò)大和路網(wǎng)的形成，我國(guó)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(hù)管理是高速公路管理的重要組成部分，養(yǎng)護(hù)工作的好壞，對(duì)高速公路的使用壽命、使用性能和運(yùn)營(yíng)有著直接的影響。養(yǎng)護(hù)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(hù)的工作內(nèi)容分析 高速公路養(yǎng)護(hù)對(duì)象可以細(xì)分為四類(lèi)：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(hù)對(duì)象和內(nèi)容 養(yǎng)護(hù)對(duì)象 養(yǎng)護(hù)內(nèi)容 路面 瀝青混凝土路面 日常養(yǎng)護(hù)，針對(duì)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(duì)路基坍塌、邊坡坍塌、路肩損壞的維修 沿線設(shè)施 收費(fèi)站設(shè)施 日常的檢查、清潔 針對(duì)不同的病害進(jìn)行維修保養(yǎng) 防撞護(hù)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(duì)橋梁橋頭跳車(chē)，面層斷裂等病害進(jìn)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(hù)的重點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)沿線設(shè)施又屬于路產(chǎn)的范疇，所以高速公路的養(yǎng)護(hù)和路產(chǎn)管理之間是沒(méi)有絕對(duì)的分界線的。 高速公路的養(yǎng)護(hù)工作是圍繞養(yǎng)護(hù)對(duì)象類(lèi)進(jìn)行的，根據(jù)高速公路的特點(diǎn)，養(yǎng) 護(hù)工作分為維修保養(yǎng)、專(zhuān)項(xiàng)工程和大修工程三類(lèi)，這三類(lèi)共同形成養(yǎng)護(hù)工作類(lèi)。 （ 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(bǔ)其輕微損壞部分的作業(yè)。 （ 2） 專(zhuān)項(xiàng)工程是對(duì)高速公路及其附屬設(shè)施的一般性磨損和局部損壞，進(jìn)行定期修理和完善的作業(yè)。 （ 3） 大修工程是對(duì)高速公路及其附屬設(shè)施因已達(dá)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(jìn)行的綜合、全面的修理。 速公路養(yǎng)護(hù)的工作特點(diǎn)分析 高等級(jí)公路是一種快速的、大交通量的運(yùn)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(mén)應(yīng)對(duì)高等級(jí)公路及其設(shè)施進(jìn)行經(jīng)常性、及時(shí)性、周期性和預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)和維修，確保高等級(jí)公路的正常使用功能。 （ 1） 預(yù)防性，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)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(hù)與路產(chǎn)管理概述 11 性能惡化，延長(zhǎng)路面的使用壽命，所以很受高速公路養(yǎng)護(hù)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(hù)是一項(xiàng)長(zhǎng)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(hù)施工的有利季節(jié)，及時(shí)處置各種病害，恢復(fù)路面性能等；秋季， 抓緊完成養(yǎng)護(hù)工程年度任務(wù)，適時(shí)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(hù)材料采備工作。 （ 3） 復(fù)原性，指經(jīng)過(guò)養(yǎng)護(hù)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(jí)公路快速、安全、舒適的基本要求，而不能因養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)而有所下降。 （ 4） 補(bǔ)強(qiáng)性，高速公路的養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)往往還帶有彌補(bǔ)原有路面強(qiáng)度不足的要求，這就是所謂的補(bǔ)強(qiáng)作用。補(bǔ)強(qiáng)不僅是增強(qiáng)原有路面的薄弱環(huán)節(jié)，而且還常常出于對(duì)延長(zhǎng)路面的壽命以及滿足日益增長(zhǎng)的交通流量的考慮，因?yàn)樵新访娴脑O(shè)計(jì)交通流 量由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)而很快被突破。有時(shí)在設(shè)計(jì)路面時(shí)為了減少初期投資而有意識(shí)地減弱路面地強(qiáng)度，這是因?yàn)楦咚俟方ǔ墒褂玫爻跗诮煌恳话悴粫?huì)太大，但會(huì)隨著時(shí)間而增加，當(dāng)交通量增加到一定程度時(shí)，再在原有路面上加鋪第二層罩面。