正文 第十二章 應用土工資料係統的公路成本模擬(1 / 3)

在公路建設的工程前階段,用成本模型通過識別最小成本的路線來減少投資。利用遙感資料和岩土資料係統發展成的土工成本模擬技術,可用於預測預期的公路建設費用。該方法根據當地的設計標準,並適用於東北尼日利亞的試驗區。

一、前言

大多數發展中國家,如尼日利亞,在公路交通網方麵遇到的重要問題之一是公路施工和維護中的費用過多。這些成本常常與土工技術和地形的製約有關。路線評估是根據社會的政治和經濟因素,土工技術可行性不能很好地權衡這些因素。綜合的土工技術因素通常是根據小比例尺的稀少資料(<1:250000)和不充足的地形資料獲得的。因此,在公路施工中常常遇到事先沒有預見到的土工技術和地形方麵的問題,導致施工和維護的髙成本。如果在早期取得充分的資料,那麼這個問題是可能避免的。

我們解決該問題的途徑是基於用公式表示的成本棋擬方法,用它來獲得與路線有關因素的影響,如在路線初步選擇中的路麵施工,排水路線交叉和維護等因素,從而有助於識別最低成本路線。類似地,但更加的為決詳細的道路工程設計和施工要求的模型已在文獻中充分地反映了。

我們正在努力研究一個更加一般化和簡單的方法,它能用於較早的規劃和施工前階段,預測大概的施工和維護成本。

遙感映像大大改善了公路係統規劃者所需要的資料。力這些資料被數字化,並被儲存在一個地理資料係統中時,一個數據庫就產生了,它能被查詢,以形成合理的公路施工和維護成本模型。這個模型能用來確定選擇路線的通道,特別著重於最低成本路線的選擇。用在這裏的地理資料係統GIS構思的功能概要。

二、地形數據的發展

在規劃階級,要綜合調查土工技術和地形因素對可能的線路通道的影響。根據一定的地質、地形和土工技術因素,我們采用土地係統分類,其中,土地係統製圖單元被定義為本質上特性相同的區域。該方法是分級的方法。在廣闊的地區,以小的製圖比例尺確定較大的土地係統製圖單元是根據相似的地形、岩性和土質。在更詳細的階段,具有相同坡度、土質和水文條件的土地係統製圖的較小單元可被確定。

將土地係統製圖單元的邊界數字化,與它們的屬性資料一起存儲在地理資料係統數據庫中。使用基於機的地理資料係統綜合土地和江水區資料係統,由國際航空測量中心編製)。圖形數據庫包括該研究區以數值(向量)表達的土工技術圖,該圖用一係列線(孤)和點(結點)來表示,它們結合起來形成一係列多邊形圖的單元。每一個土地係統製單元由數據庫中的一個或幾個多邊形確定。該多邊形圖能被轉換成數值圖形,此圍由一些具有數值的象元組成,它能采用與計算機兼容的數學變換處理,很快地進行分析。像許多流行的GIS軟件一樣,被用於處理圖形文件。把這些與厲性數據庫結合起來可生成新的圖件或數據集,如材料來源地的位置和材料選擇模型。於是,按用戶詳細規定的代數和邏輯規則就能生成一係列試驗區的數值模型。

輔助的屬性數據庫應用了商業用的關係數據庫。它包括關於每個土地係統製圖單元的描述性資料,並能用於查詢和通過對現有數據元進行邏輯和(或)算術運算獲取上述每一單元的新特性。

三、成本模型

公路建設成本模擬的概念是從可能的路線建設總成本的評估發展來的。總成本的確定要求係統的程序,中許多變量在GIS中被充分地綜合。建設成本是依據路麵、土木工程或路基平整度、排水交叉工程和維護成本定的。

(一)路麵施工成本模型

對某一給定長度的公路路麵成本分析是基於典型的柔性路麵,具有基底、基礎和瀝青路麵的結構組成。這些組成層的成本是通過不同材料所需的體積和把它們交付到工地的單價相乘定的。這些成本模型是以質量、數量、建材來源的便利性和運輸費用為基礎的。

小於50萬累計標準車軸的交通量,標準的尼日利亞瀝青路麵設計是由150厘米厚的基礎,50厘米厚瀝青路麵和按不同路基強度定其厚度的基礎底層組成。公路寬度按路的類型和當地地形條件定。

因此,體積計算(以米為單位)需要公路設計規範、地形特征和路基強度方麵的知識。這些知識能夠很容易地包括在GIS數據庫中。