三维GIS公路管理论文

一、三维GIS高速公路的基本功能

1场景展示场景展示是对高速公路进行三维建模，实现车辆、收费站、隧道、高速公路路产、建筑物、绿化及其关系的真实再现，如图2所示，可以全方位、多视角、立体化展示高速公路各种场景、地形地貌等，使得后期高速公路扩建和更新改造实施空间一目了然。在三维场景中，可以进行漫游、缩放、旋转和飞行等操作。

2查询定位查询定位功能包括对各种高速公路路产设备的定位及查询功能，可应用于各种类型的高速公路资源及基础地理对象。

3三维空间分析三维GIS高速公路管理平台具有三维空间分析功能，用户可按需配置。还具有两点可视分析、扇面可视分析等功能。三维量算分析包括三维空间距离量算、水平距离量算、垂直距离量算、地表距离量算、平面面积量算、地表面积量算。

二、三维GIS在高速公路管理中的应用

1基于三维GIS的高速公路交通管理

1)便携式系统在每个车辆收费站，给进入高速公路的车辆发一个便携式北斗定位终端设备，该设备采用电池供电，集成了北斗定位终端，GPRS/CDMA数据远传终端，触摸屏和传统的收费卡模块。该设备是基于三维GIS的高速公路管理平台的前端设备，实现对车辆位置、车速等信息的采集。管理平台可实时监控具体路段的实时车辆信息，并把采集到的数据进行储存、统计和分析，根据结果把相应的信息下发到车辆，驾驶员根据接收到的信息做出反应，通过终端的通信功能，将反馈信息发送到该卡片的触摸屏上显示，通过卡片内置的扬声器提示用户路段拥堵状况、气象情况以及疲劳驾驶、超速违章报警等信息，实现管理平台与驾驶人员或车辆的联动，达到对车辆综合管理的目的。

2)交通监控在三维GIS高速公路管理平台上对高速公路路段内过路车辆和业务车辆进行可视化管理，通过北斗终端获取车辆通行情况、车速、车流量、救援巡检车的地理位置、实时轨迹等交通信息，展示在平台上，及时了解交通突发事故情况等，能够极大地提高交通管理的工作效率，使整个高速公路完整的交通信息能够基于一个可视化信息平台进行实时共享和全面管理。

3)指挥调度因交通事故、隧道火灾、台风、暴雨、洪水、暴雪等的自然灾害或交通事故常常会引发高速公路及附属设施损坏，使其无法正常运行。基于三维GIS的高速公路指挥调度系统可以对高速公路突发事件如灾害性天气、异常交通状况、交通事故等进行定性、定量测知和位置测定、判断事件的类型、位置、严重程度等。保证在突发性灾害发生时，在最短时间内，将已发生或未发生的事故所带来的不良影响降到最低，同时尽可能减少人员、财产的损失，快速地恢复高速公路的安全畅通，减少对社会生活和工作的影响，从而恢复正常秩序。

4)交通预警在交通事故未发生前，三维GIS平台中已设置好预警流程，如图3所示，可以根据高速公路实时运行状态、天气情况等，提供预警方案或车辆引导等措施，为道路管理提供预警。

①车辆引导高速公路指挥调度部门的指令，如施工地段管制、强风、浓雾等警示，通过便携式系统或道路显示屏让驾驶人员及时了解道路状况，避免交通阻塞，减少交通事故发生概率。同时还可根据路面实际情况对车辆限速，从而有效地对交通流进行引导，使高速公路的交通更加畅通。

②异常天气报警天气状况变化频繁，在情况严重时，通过三维GIS平台和便携式系统，提前准备，采取高速道路封闭或警示车辆，控制车流量和车速等。

③突发事件预警三维GIS平台具有强大的空间查询和分析(缓冲区分析、叠置分析、网络分析)的功能，存储多个应对突发事故的多个预警方案，结合GIS分析，从而帮助管理部门实现交通事故防治、伤亡控制和事故发生地段的交通疏导。

④事故多发路段预警设置危险路段、存在事故隐患地带及危险点等，当车辆接近设置区域时，三维GIS平台结合便携式系统应用高速公路资源和道路信息显示屏以及通信设备，预先提醒进入存在事故隐患地带的车辆驾驶者和行人，减少事故发生的可能性。

2基于三维GIS的高速公路路产管理在高速公路实际路产管理过程中，管理人员要求快速便捷地获取高速公路环境及路面状况的各项数据，具体数据能够形象化地表达，对数据进行有效的查询分析、统计汇总等管理工作，而传统路产管理系统中的数据库模式由于数据获取不直观、工作效率低，满足不了上述需求。基于三维GIS的路产管理对高速公路路产设备从安装、使用、维护直至报废的全过程信息进行可视化管理，为日常生产管理提供路产管理基础数据库。系统中的设备台账信息、维检修记录、特种设备信息、资产信息、故障缺陷信息等均可与真实的场景进行关联，基于“所见即所得”的方式查询各种信息，使路产设备的完整性信息能够基于一个可视化信息平台进行实时共享和全面管理。

3基于三维GIS的高速公路养护管理以三维GIS为基础的高速公路管理平台，融合高速公路养护阶段的动态信息，实现养护信息的共享和实时掌握，规范了养护管理工作的业务流程，培养了养护管理人员良好的制度化和规范化的工作习惯，并且建立了高速公路养护管理决策支持系统，使养护工作准确量化，实现高速公路养护管理科学、决策合理。高速公路养护工作人员使用手持终端PDA，一方面在巡检的过程中对高速公路路况的巡察、维护以及现场信息输入与拍照，实时传回管理系统;另一方面，在系统中可以制定养护巡检任务，自动提醒巡检人员，并为巡检人员提供规范的巡检结果记录表，巡检人员根据检查结果直接填写表格，自动生成养护日常例行检查维护表，日后可对日检查、月检查情况进行汇总统计、分析和导出。

4基于三维GIS的高速公路路政管理高速公路路政管理部门，承担着路政执法和公路超限运输车辆行驶管理工作。路政业务繁杂、重要，运用三维GIS技术，实现路政车辆的定位和监控、巡查路线与巡查计划管理、外业巡查信息的接收和审核、处理等。能够实时采集记录车辆当前所处的位置数据，并把位置数据发送到监控中心三维GIS高速公路管理平台上，动态显示出车辆的行驶轨迹，监控中心(监控站)也可以发出指令寻找目标车辆所在位置数据;在路政巡查工作中发现并排除路面障碍物及通过手持终端PDA针对损害路况时间进行登记、处理;将违法案件信息直接导入到路政处罚体系中实时处理，对于现场发现损坏公路及路面路障等情况，能够及时准确地将业务情况通知养护、清障等相关单位进行处理。三维GIS高速公路管理平台上的路政管理系统建设一套完整的路政业务管理系统，加强各级单位、部门之间的工作交流，信息有效共享，有效提高了管理人员水平使管理工作科学化、行业技术规范化，提高了管理人员工作效率，提高整个高速公路路政的行业管理水平。

三、结束语

三维GIS技术以地形图、地面模型、影像图为依托，建立三维虚拟现实，并加入高速公路各类路产设施的综合信息，通过直观的图形界面、完善的属性数据和成熟的数学分析模型，为高速公路的信息化管理提供了丰富的数据源和管理基础，实现对高速公路运营、安全保障、应急救援的全过程可视化，并能够为路政、养护、巡查和出行服务提供强有力的支持，为最终实现高速公路运营的全数字化管理奠定了坚实的基础。

作者：程一曼李舸李翼单位：上海格蒂电力科技股份有限公司西安分公司陕西省交通建设集团西镇分公司