摘要：提出了數字地理模型概念，分析了建立的方法及在公路選線中的應用前景
　　關鍵詞：道路選線；GIS；數字地理模型；
　　
　　道路選線在道路勘測設計中占有重要地位。路線選擇的優劣關系到車輛運行時間的長短，工程投資和運營費用的多少，以及是否與社會和環境等因素相協調。隨著全球數字化技術的發展，道路選線也從原來的人工選線，到航測選線，再到現在研究的自動化選線。自動化選線研究的方向就是結合數字地面模型，運用地理信息系統把地形、地質、水文等數據直接輸入計算機，利用計算機自行布線，并經分析提煉優化，使所選公路路線線形達到組合最佳，工程量最省，同時也能與自然地形與周圍環境相協調，而數字地形模型又是GIS核心模型的重要組成部分，從系統的角度看，它是建立地形數據庫和地理信息系統的基礎。因此，數字地面模型（DigitalTerrainModelDTM）利用的好壞決定了線路設計的優劣。本文結合GIS，把DTM在概念上擴大化，建立了道路選線的數字地理模型（DigitalGeographyModel,簡稱DGM），用于道路選線的進一步研究。
　　
　　1 數字地理模型的提出
　　1.1道路選線問題的定位
　　公路選線涉及自然、社會、經濟等諸多因素，應該首先是平面線形的優化問題。因為縱斷面優化是在平面線形確定的基礎上，采用最優化的方法，合理地確定縱斷面上變坡點樁號、變坡點標高（或縱坡）以及豎曲線半徑，使縱斷面各項技術指標不僅符合技術標準、滿足標高控制等要求，而且有盡可能小的工程量與工程費用，盡量高的行駛速度（或盡量短的行程時間）與盡可能少的燃油消耗（或盡量少的營運費用）等。雖然現在平面線形的優化已經取得了一定的成果，但仍然難以得到能夠達到公路設計目標的路線方案。通常的路線方案優化是對縱斷面進行優化，優化的目標是使工程費用最省。但這種優化往往是以較低的技術指標為代價的，得到的優化結果與實際差別較大，因此平面線形的優化成為科學選線的核心問題。由于選線問題的復雜性，因此在沒有實現選線智能化得前提下，道路選線的定位應該是給設計人員提供參考方案而不是產生最終方案。
　　1.2平面優化的方法
　　(1)寬帶平面優化
　　所謂寬帶范圍一般為有考慮價值的1/4路線長度的寬度內。寬帶范圍內平面優化的目的是在該范圍內確定路線的大致走向，尋找一定寬度的“最佳路線走廊”。寬帶優化采用的目標函數主要是依據綜合費用模型確定的宏觀成本，基于道路修建成本最低的原則進行優化。用成本區和成本線來表示線路可能通過范圍內的各項特征，然后運用一個運輸問題求最短途徑的算法來選擇最佳和次佳路線。
　　(2)中帶平面優化
　　中等寬度地帶一般為幾百米寬的感興趣地帶。其代表性的程序有美國麻省理工學院的空間線形優化程序OPTLOC以及法國的平面線形優化程序。中等寬度地帶平面優化大多采用動態規劃法。
　　(3)窄帶平面優化
　　窄帶范圍一般是指幾十米寬的感興趣區域。代表性的程序有英國的HOPS系統中的NOAH程序和德國的EPOS-1程序。HOPS程序采用的是降維的直接搜索方法進行優化。
　　
　　1.3道路選線的影響因素
　　影響選線的因素包括：地形、地質、水文、氣象、村鎮分布、農田、交通、水利設施、環境、經濟、社會人文等多個方面。綜合以上影響因素，既有定性的描述也有定量的描述，在利用數字地理模型進行選線時，計算機只能識別數字，因此需要通過一定的系統評價方法給這些影響因子賦予權值。賦權的方法很多，如采用層次分析法，模糊數學，數理統計等方法都可以實現。由于土石方數量在選線時難以計算，可以采用劃分高程范圍的方法賦予權重。
　　
　　1.4數字地理模型的概念
　　用于路線設計的DTM,更確切的說應該是數字高程模型DEM，其地貌的坡度，坡向等也可以通過DEM求導等方法派生出來，一般用來計算土石方量。道路選線應該綜合考慮多種因素的影響，而不是單純考慮土石方計算，因此應該利用DEM為基礎，各點的平面坐標x,y不變，而把高程坐標z用1.3中用層次分析法中的得到的各選線因素的權值p代替，這樣形成的數字地理模型為因素數字地理模型，而把各因素的柵格圖層疊加形成的費用模型，稱為綜合數字地理模型，兩者統稱為數字地理模型。
　　
　　2 數字地理模型的建立
　　2.1數據的采集
　　(1)既有地圖掃描數字化
　　把已有的大比例尺地形圖進行數字化是目前公路路線初步設計階段地形數據的主要來源。數據采集按所采用的數字化設備區分，有兩種方式，分別是利用數字化儀從地形圖采集地形數據和利用圖形掃描儀從地形圖采集地形數據。利用前者采集的數據精度低于實測精度，所以從地形圖采集數據，一般只能用于公路路線初步設計階段。后者雖然效率較高，但須對已矢量化的數據由人工進行高程安置。
　　(2)利用電子測量設備野外實測
　　從野外控制測量、導線測量、施工放樣等工作內容而言，野外實測是不可缺少的，在沒有航測資料及地形圖的情況下，采用野外測圖和采集數據也是目前常用的數據采集方法。野外數據采集目前主要有全站儀、GPS以及按常規方法測量等三種方法。
　　(3)航空攝影測量
　　航空像片含有大量的、豐富的地表信息，從航片上采集數據可直觀地觀察地表形態，獲得可靠的地形數據。航測方法的采用，把繁重的外業工作變成室內作業，節省人力、物力，不但可以大幅度降低勞動強度，提高功效，而且可以保證數據采集質量，提別是由于航測方法的發展，先進航測設備如解析測圖儀的應用，給航測數據采集帶來極大的方便。所以，利用航測方法獲取數據是目前最理想、最有前途的地形數據采集方法。
　　(4)利用遙感技術獲取地質信息
　　遙感技術（RemoteSensing,簡稱RS）是在遠離目標的情況下判定、量測并分析目標性質的一種技術。具體來說就是根據電磁波理論，應用現代技術在不用與研究對象直接接觸的情況下，從高空或遠距離通過傳感器接收地面物體對電磁波的反射信號，并將這些信號記錄下來，進行人工加工與處理，最后對研究對象的性質特點和數量進行分析判讀，這些過程統稱為遙感技術。公路選線中主要用于信息復合和專題圖像信息提取，以及對地層巖性、地質構造和不良地質、特殊地質等相關信息專題圖像的處理等。

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