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硕士学位论文 基于GIS路面管理系统的研究与实现 共127页，77962字
摘 要
随着我国公路建设的蓬勃发展，在公路里程初具规模并且不断的创造社会效益的同时，随之而来的公路养护管理问题将逐渐显现出来。路面管理系统作为公路管理有力的辅助工具，它是综合运用计算机技术、道路工程理论、工程经济理论、系统工程技术等对现有公路进行养护管理的综合管理技术。路面管理系统的开发与运用是促进公路管理科学化、现代化的关键。同时本文将新兴的地理信息系统（GIS）技术集成到系统中，更加进一步增强了其管理能力，提高了管理效率。
论文首先对路面管理系统及路面使用性能评价方法的研究概况进行了详细的 阐述，并概括总结了GIS在我国的发展及其应用现状，然后根据系统的观点，对要开发的基于GIS路面管理系统做了较全面的分析，进行了系统的总体框架设计，同时较详细地阐述了系统的模块组成及相应的功能。在用户需求分析的基础上，根据数据库的设计原理，对公路数据库子系统进行了详细的设计，并具体介绍了公路属性数据的分类、编码及空间数据的组织等。
本文将GIS技术应用到公路管理中。在阐述了GIS的定义、功能及数据结构等基本知识后，详细介绍了GIS的二次集成开发模式及技术，重点探讨了组件式GIS在二次开发中的应用，结合组件式GIS——SuperMap Ⅲ，通过可视化编程语言MS Visual Basic较好的完成了GIS在路面管理系统中的集成二次开发。
在路面使用性能评价方法的研究方面，首先介绍了应用单项指标对路面使用性能进行评价的方法、指标及评价标准等，并针对目前基于加权平均法进行综合评价中存在的一些不足，提出用BP神经网络进行路面使用性能综合评价的新方法，在对神经网络基本知识阐述后，进行了BP神经网络的设计，同时详细论述了评价指标的选取及相应的量化处理方法，将评价模型编程加以实现，实例分析结果表明其评价较真实，具有一定的实际应用价值。
本文最终开发了基于GIS路面管理系统的软件系统，基本实现了公路数据库系统、公路地理信息系统和公路模型参数数据库系统的功能。
关键词：路面管理；路面管理系统；地理信息系统；系统设计；数据库设计；路面性能评价；BP神经网络

目 录
第一章 绪 论…………………………………………………………… 1
1.1 选题依据和研究意义…………………………………………………………1
1.2 路面管理系统的研究概况……………………………………………………2
1.3 路面使用性能评价方法的研究概况…………………………………………4
1.4 地理信息系统的发展及应用情况……………………………………………6
1.4.1 地理信息系统在我国的发展……………………………………………6
1.4.2 地理信息系统的应用现状………………………………………………7
1.5 本论文的主要工作……………………………………………………………8
1.6 研究技术路线…………………………………………………………………9
第二章 基于GIS路面管理系统的总体框架设计……………………11
2.1 系统设计原则和功能要求…………………………………………………11
2.1.1 系统设计原则…………………………………………………………11
2.1.2 系统功能要求…………………………………………………………11
2.2 系统结构组成………………………………………………………………12
2.3 基于GIS路面管理系统的总体框架设计……………………………………12
2.3.1 系统逻辑结构设计……………………………………………………12
2.3.2 系统总体框架设计……………………………………………………13
2.4 系统功能模块设计…………………………………………………………14
2.5 系统的特点…………………………………………………………………16
2.6 本章小结……………………………………………………………………17
第三章 公路数据库子系统的设计与建立……………………………18
3.1 数据库的定义及模型分类…………………………………………………18
3.1.1 数据库定义……………………………………………………………18
3.1.2 数据模型分类…………………………………………………………18
3.2 公路属性数据库的设计……………………………………………………21
3.2.1 需求分析………………………………………………………………22
3.2.2 概念结构设计…………………………………………………………24
3.2.3 逻辑结构设计…………………………………………………………27
3.2.4 物理结构设计…………………………………………………………29
3.3 公路属性数据的组织………………………………………………………30
3.3.1 概述……………………………………………………………………30
3.3.2 属性数据库分类………………………………………………………30
3.3.3 属性数据编码…………………………………………………………31
3.4 公路空间数据库的建立……………………………………………………34
3.4.1 概述……………………………………………………………………34
3.4.2 公路空间数据的组织…………………………………………………36
3.4.3 公路空间数据的采集…………………………………………………36
3.4.4 空间数据的处理和管理………………………………………………38
3.5 本章小结……………………………………………………………………39
第四章 GIS在路面管理系统中的应用研究…………………………40
4.1 地理信息系统（GIS）简介…………………………………………………40
4.1.1 GIS的定义………………………………………………………………40
4.1.2 GIS的主要功能和组成…………………………………………………40
4.1.3 GIS空间数据及其结构…………………………………………………41
4.2 GIS平台的集成技术…………………………………………………………44
4.2.1 GIS软件技术的发展过程………………………………………………44
4.2.2 GIS平台集成技术的模式探讨…………………………………………45
4.3 组件式GIS在GIS二次开发中的应用………………………………………48
4.3.1 组件式GIS………………………………………………………………48
4.3.2 SuperMap Ⅲ的GIS组件………………………………………………50
4.4 GIS在路面管理系统中的集成实现…………………………………………51
4.4.1 本系统GIS数据组织方案………………………………………………51
4.4.2 GIS功能的具体实现……………………………………………………56
4.5 本章小结……………………………………………………………………57
第五章 路面使用性能评价方法研究…………………………………58
5.1 概述…………………………………………………………………………58
5.2 应用单项指标对路面性能进行评价………………………………………58
5.2.1 路面破损状况评价……………………………………………………58
5.2.2 路面结构承载力评价…………………………………………………66
5.2.3 路面行驶质量评价……………………………………………………70
5.2.4 路面抗滑性能评价……………………………………………………73
5.3 基于加权平均法的路面性能综合评价……………………………………74
5.3.1 综合评价指标的计算…………………………………………………75
5.3.2 评价标准………………………………………………………………75
5.4 基于人工神经网络的路面性能综合评价…………………………………75
5.4.1 概述……………………………………………………………………76
5.4.2 人工神经网络基本知识………………………………………………76
5.4.3 BP神经网络原理及算法………………………………………………79
5.4.4 路面性能评价的BP神经网络研究……………………………………85
5.4.5 BP神经网络模型的编程实现…………………………………………91
5.4.6 综合指标的评价标准…………………………………………………94
5.4.7 路面性能综合评价的实例分析………………………………………95
5.5 本章小结……………………………………………………………………97
第六章 基于GIS路面管理系统的开发与实现………………………98
6.1 概述…………………………………………………………………………98
6.2 系统开发软硬件环境………………………………………………………98
6.3 系统应用介绍 ………………………………………………………………99
6.3.1 系统主界面……………………………………………………………99
6.3.2 数据库子系统的主要界面……………………………………………100
6.3.3 公路地理信息系统的主要界面………………………………………103
6.3.4 模型库子系统的主要界面……………………………………………108
6.4 本章小结……………………………………………………………………111
第七章 结论与建议……………………………………………………112
7.1 本文的主要结论………………………