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1基于道路設(shè)計與交通規(guī)劃的道路選線方法

1.1全面布局所謂全面布局是指先對道路的起點與終點進(jìn)行初步確定，根據(jù)起點和終點之間的距離進(jìn)而確定道路的基本走向。在確定道路基本走向后，再在其中確定幾個特殊的點（特殊建筑物、城市等），將其作為道路建設(shè)過程中的控制點。

1.2逐段安排在對道路的基本走向進(jìn)行確定后，將走向中相鄰的控制點分成不同的段落，并在結(jié)合道路等級與道路周邊地理環(huán)境和地形的基礎(chǔ)上，對兩個相鄰控制點之間的道路進(jìn)行明確規(guī)劃，進(jìn)而確定最終出路線帶。

1.3具體定線在完成道路選線的全面布局和逐段安排的工作任務(wù)后，需要對道路進(jìn)行具體定線。所謂具體定線是指對初步確定的道路路線進(jìn)行加密，在綜合考慮道路的縱、橫、平及其技術(shù)條件和周邊環(huán)境的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行綜合設(shè)計，并確定出整個道路路線的具體位置。

2道路選線的優(yōu)化模型

2.1基于GIS技術(shù)的道路選線基于GIS技術(shù)的道路選線的設(shè)計方法總結(jié)如下：基于GIS技術(shù)的道路選線模型主要分為兩種，一方面是基于單因素條件下的道路選線分析模型。為了使道路建設(shè)免受自然條件、人為失誤等不利因素的影響，需要將道路建設(shè)的地形圖、所建道路周邊的地質(zhì)圖等與選線優(yōu)化相關(guān)的圖形資料進(jìn)行數(shù)字化，通過GIS軟件建立不同因素之間的空間關(guān)系，進(jìn)而找出各部分資料之間的聯(lián)系，以確定出各個因素對道路選線的影響。另一方面則是建立道路選線的多因素分析模型。利用地理信息系統(tǒng)對可能影響道路選線方案的多重因素進(jìn)行分析，并借助GIS的對地理環(huán)境的空間分析功能，建立道路選線的緩沖區(qū)模型[5]。首先，將影響道路選線的多重因素進(jìn)行空間疊加，并對道路緩沖區(qū)的緩沖模型進(jìn)行系統(tǒng)分析。其次，將道路緩沖模型同基于單因素的道路選線模型相結(jié)合，進(jìn)行疊加計算。根據(jù)計算結(jié)果，確定各因素對道路選線的影響信息，例如農(nóng)田因素可能對道路的寬窄產(chǎn)生影響、大型建筑的存在可能要求設(shè)計部門延長道路長度等，進(jìn)而選出與當(dāng)前道路選線方案最為合理的特征信息。再次，將所選出的特征信息作為新的信息層儲存到GIS系統(tǒng)中，同時，在對道路沿途的地貌及地形特征進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)上，建立與之對應(yīng)的公路帶狀數(shù)字高程模型—DEM。然后，再對所需設(shè)計道路的變坡點位置、交點位置以及坡度大小進(jìn)行統(tǒng)一確定，進(jìn)而通過計算得出道路緩和曲線和圓曲線的最小半徑，最終確定出公路的填挖方向，以便為后續(xù)的選線綜合分析打下良好基礎(chǔ)。建立一個完整且良好的選線模型，可以充分利用GIS對特征數(shù)據(jù)的分析功能。通過對影響道路選線的各因素數(shù)據(jù)文件進(jìn)行修改或刪除，進(jìn)而分析當(dāng)前選線方案的合理性。同時，也可以根據(jù)具體的分析結(jié)果總結(jié)出可能對道路選線產(chǎn)生影響的因素，并對其進(jìn)行統(tǒng)計，進(jìn)而得出有利于選線分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)信息傳輸和存儲的效率。由于GIS系統(tǒng)對相關(guān)因素的輸出結(jié)果具有較強的靈活性，因此，可根據(jù)對道路設(shè)計產(chǎn)生影響的多方面因素，將結(jié)果以圖、表的形式進(jìn)行表達(dá)，并最終描繪出道路斷面圖、道路影響因素的屬性表以及道路選線的影響要素圖等。

2.2基于多目標(biāo)非線性的道路選線優(yōu)化模型由于道路的選線優(yōu)化不僅與其所應(yīng)用的技術(shù)有關(guān)，而且也與地理地貌、環(huán)境保護(hù)政策等其他復(fù)雜因素息息相關(guān)。在道路選線時，若配合多目標(biāo)的非線性優(yōu)化函數(shù)，則可以大幅提高道路選線的合理性與科學(xué)性。

2.2.1備選方案構(gòu)造。備選方案主要是以方案網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行描述的，在選定路線方案的基礎(chǔ)上，建立備選方案的網(wǎng)絡(luò)圖，在途中分別標(biāo)出道路的起點與終點。網(wǎng)絡(luò)圖建立的具體公式如下：D=（V，A，W，U），其中V=v1，v2、v3...vn表示頂點集，v1表示起點，vn表示終點；A=aij為弧集，規(guī)定頂點為v1，終點為vn的道路弧用aij表示。弧權(quán)集和與頂點權(quán)集分別用W和U表示。而從v1到vn的有向線路則用D表示，即D=（V，A，W，U）為一個備選方案，通過此式可將道路設(shè)計過程中所有線路的備選方案全部找出。

2.2.2優(yōu)化模型的建立。建立如下所示的目標(biāo)函數(shù)：minF（x）=（f1（x），f2（x），f3（x）...fj（x）...fp（x））。式中fj（x）代表第j個目標(biāo)函數(shù)，其與道路選線中的技術(shù)、經(jīng)濟與環(huán)境指標(biāo)相對應(yīng)；目標(biāo)（函數(shù)）個數(shù)為P，x為弧權(quán)集矩陣A的維列向量。其中x的分量x1與a1呈弧對應(yīng)，且x1∈[0，-1]。以方案的可行性作為其約束條件，具體表現(xiàn)形式如下：gi（x）≥0，i=1，2，3....m，將變量的取值約束設(shè)定為x1=0或x1=1且a1∈A。通過建立此模型，對地理地貌、環(huán)境保護(hù)政策等非線性道路選線因素進(jìn)行合理分析，進(jìn)而選出最佳的選線方案。

3結(jié)束語

通過對道路選線的安全性與協(xié)調(diào)性等原則進(jìn)行闡述，在分析其選線辦法的基礎(chǔ)上，分別建立了多目標(biāo)非線性的道路選線模型與基于GIS技術(shù)的道路選線模型。通過對模型模型的分析可知，在進(jìn)行基于道路設(shè)計與交通規(guī)劃的選線優(yōu)化時，需要在充分利用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)、縮小工程量和保證駕駛的安全性與舒適度的前提下，以全面布局、逐段安排和具體定線為方法全面開展對選線模型的優(yōu)化工作，進(jìn)而從整體上提高道路選線的科學(xué)性，使道路設(shè)計和交通規(guī)劃可以產(chǎn)生更多的經(jīng)濟效益和社會效益。

作者：張勝雨 單位：滄州雙盛公路工程咨詢有限公司