公路地理信息管理系统中立交桥的表示方法
李哲梁
(上海市公路管理处，上海市200063)
摘要：立交桥是公路设施中一个重要的组成部分。结合立交桥在公路设施管理gis中表示方法研究的实践，介绍了立交桥在gis上表示的模型、属性数据库的建立、匝道编码的方法以及网络分析等关键技术。对今后的发展提出一些展望。
关键词：立交桥；gis；数据模型；编码方法；路径分析
1 概述
近年来，我国已陆续开发了公路路面——桥梁管理系统和公路设施管理系统。为实现对公路设施的空间信息、公路设施损坏状况在空间的分布等进行管理的需求，又以地理信息系统(gis)为平台建立公路设施管理地理信息系统。利用gps和gis技术的结合，运用路网线性参照系统，实现了在gis系统软件arc/info环境下的动态分段技术和路径选择等功能。公路设施管理地理信息系统的建立对于提高管理水平和服务水平发挥了积极作用。
但随着对管理工作要求的进一步提高，特别是对如重车过桥路线的选择、最佳(短)路径的选择等空间网络分析功能提出的更高的要求，按照传统的将立交桥以一个点的形式来表征已经不能满足管理需求。本文结合立交桥在公路设施管理gis中表示方法研究的实践，介绍了立交桥在gis上表示的模型、属性数据库的建立、匝道编码的方法以及网络分析等关键技术。
2 需求分析
国家标准和交通部制订的“公路数据库指标体系规范”、“公路数据库编目编码规则”、“公路路况普查数据指标集”等规范对桥梁数据库从数据项、数据格式及编码规则都作了详细的规定，但对立交桥数据库仅涉及了主桥，而对匝道数据库的规定不够详细。在实际管理工作中，由于高等级公路网中立交桥的数量比较多，形式又各异，每座立交桥或一座立交桥不同的匝道的技术状况各不相同，如果笼统地对一座立交桥进行损坏调查、损坏状况及承载能力的评价，将很难正确地得出结论；另外，由于部分立交桥没有全部互通，以及部分匝道的承载能力、平纵曲线、养护维修等条件的限制，在网络分析中重车路线选择、最短(佳)路径选择等均要求对匝道进行分析。基于这些实际管理工作的需求，要求对立交桥进行细化，要将每条匝道纳入管理范围。
3 立交桥在gis上的表示模型
立交作为公路的一部分，除了具有道路和桥梁的基本特征外，更有其复杂的空间架构，这就为如何利用计算机图形来表征它增加了难度和复杂度。
一般地，当参照地域范围比较广时(比如，以整个城市为参照)，可通过抽象地将立交表征为一个对象，即通过两条或更多条道路的交点将其表示，此时，立交以一个点的形式存在，如arc/info软件就提供了将立交作为点来处理，通过对该点的一系列相关数据的设置来表达立交桥的属性。这种模型可以比较详细的通过数据来描述立交，在相关数据处理时比较方便，但缺乏形象性，且数据结构复杂。
当参照地域局限在某一范围时(如为立交本身)，可通过拓展将立交桥抽象为“立交道路”，一个立交桥可看作数条或数十条“立交道路”组成，“立交道路”之间的相互连接和交错通过每一段“立交道路”来表征。这种模型对于立交图形的构建比较方便，且在进行包括其他道路数据的运算时可以不做特别处理，但由于计算机图形平面二维的限制，在形象性表达和交互处理时不近人意。
经对比和分析，可采取如下模型：把一个立交桥作为一个大对象，将匝道(含立交桥主桥)作为子对象，在每一个匝道上赋予属性数据，在图形显示和数据处理时以匝道为对象，这样所有匝道就构成了立交桥整体。即满足了立交的形象表达，同时在数据处理上进行了细化，可以对每条匝道进行处理，又显得比较简洁。
4 立交桥数据库的建立
4.1立交桥属性数据
4.1.1 属性数据的组成
根据立交桥设施的数据结构，一个立交桥有其整体的数据，比如桥梁代码、中心桩号、设计荷载等级、抗震等级等，这部分数据可采用交通部路况普查桥梁概况的数据项和格式；同时每条匝道又有其独立的数据，如最小平曲线半径、最大纵坡等。每一条匝道用一个总表和一个分表的数据来表示。总表数据主要有匝道代码、匝道名称、起点路名称及代码、讫点路名称及代码、匝道总长、匝道重复长度、匝道总面积、匝道最大宽度、匝道最小宽度、匝道最多车道数、匝道最少车道数、匝道最小平曲线半径、匝道最大纵坡、竣工日期、管理单位及代码、建设单位、设计单位等内容。分表是根据匝道桥跨分类、宽度的不同等具体情况进行分段处理，每一段用一张分表来表示，分表的数据项主要有匝道分段代码、起讫点桩号、跨径长度、分段长度、宽度、净宽度、车道数、行车道宽度、人行道宽度、桥下净空、上部结构形式、桥墩类型、桥台类型、支座类型、桥面铺装类型、伸缩缝类型、上部截面形式、上部材料类型、桥墩材料类型、桥台材料类型、基础形式、通航等级、技术状况评定等内容。
4.1.2 匝道代码的编码方法
匝道代码是数据处理中的关键字段，通过它建立属性数据与空间数据之间的连接，并通过它可以判断经过立交桥时从一个方向到另一个方向的连通与否。为满足这样的功能需求，可采用如下的编码方法。
匝道代码由13位字母或数字组成，其中前10位是匝道编码，后3位为分段顺序码，其中汇总表中的分段顺序码为000；10位匝道编码中前5位代表匝道起点断面编码，后5位表示讫点断面编码；5位起讫点断面编码中的前4位代表起讫点路线的编码，如外环线为s120，沪杭高速公路为g065等，后1位表示该路线进出本立交的两个断面的代码，用“0”表示小桩号断面，以“1”表示大桩号断面。如莘庄立交，该立交有沪杭高速公路(g065)、沪闵路(g320)、莘奉路(s104)以及外环线(s
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