王 錚

(蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

基于GIS的線路主要結(jié)構(gòu)物費(fèi)用估算算法設(shè)計(jì)

王 錚

(蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

利用GIS系統(tǒng)中ArcCatalog地理數(shù)據(jù)庫及屬性選擇功能，收集空間結(jié)構(gòu)物工程實(shí)例并創(chuàng)建了文件地理數(shù)據(jù)庫，針對(duì)某擬建項(xiàng)目，通過構(gòu)造查詢表達(dá)式在文件地理數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行篩選，分別得到擬建空間結(jié)構(gòu)物的工程造價(jià)基數(shù)及相關(guān)系數(shù)，從而解決了路基、橋梁及隧道工程造價(jià)估算的問題。

GIS，結(jié)構(gòu)物，查詢表達(dá)式，文件地理數(shù)據(jù)庫，工程造價(jià)

0 引言

傳統(tǒng)的鐵路選線方法又稱為人工選線，是由選線設(shè)計(jì)人員基于積累的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)已經(jīng)確定好的可行線路方案的工程量、工程投資、建設(shè)意義和建成后運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)、分析和比選，最終確定一條最為理想的線路方案。這種方法的缺點(diǎn)在于考慮的影響因素比較簡(jiǎn)單且單一，具有很大的人為主觀性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的計(jì)算機(jī)軟件被應(yīng)用于解決工程中的實(shí)際問題，用計(jì)算機(jī)輔助理念來解決工程實(shí)際問題已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。地理信息系統(tǒng)的迅速發(fā)展使得GIS在選線設(shè)計(jì)領(lǐng)域能夠得到充分的利用，其強(qiáng)大的功能(數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、處理和三維空間分析功能)可以幫助設(shè)計(jì)人員解決線路走向設(shè)計(jì)問題，使鐵路選線設(shè)計(jì)脫離簡(jiǎn)單且單一的定性分析，提高到定性與定量分析的更高層次，使決策方案更加科學(xué)合理。

1 地理空間數(shù)據(jù)庫的建立

1.1 確定入庫影響因子

以隧道為例，單位長(zhǎng)度隧道工程造價(jià)影響因子包括：隧道長(zhǎng)度、埋深、線路數(shù)目、圍巖類型、襯砌類型。

1.2 建立文件地理數(shù)據(jù)庫

地理數(shù)據(jù)庫有三種類型，分別是文件地理數(shù)據(jù)庫、個(gè)人地理數(shù)據(jù)庫、ArcSDE地理數(shù)據(jù)庫。由于文件地理數(shù)據(jù)庫的大小具有可擴(kuò)展性、性能也得到顯著提高并且可以跨平臺(tái)使用，因此推薦使用文件地理數(shù)據(jù)庫。

操作方法如圖1所示。

1.3 向文件地理數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)入數(shù)據(jù)

將收集的工程實(shí)例按影響各空間結(jié)構(gòu)物工程造價(jià)的因素在Excel表格中進(jìn)行整理歸納，以隧道為例，如圖2所示。

向ArcCatalog中加載數(shù)據(jù)的方法有兩種，分別是導(dǎo)入數(shù)據(jù)和載入數(shù)據(jù)兩種方式。導(dǎo)入數(shù)據(jù)適用于當(dāng)數(shù)據(jù)庫中沒有對(duì)應(yīng)的要素類或關(guān)系表的情況。而如果在地理數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)存在與被載入數(shù)據(jù)具有結(jié)構(gòu)匹配的數(shù)據(jù)對(duì)象的情況下，采用載入數(shù)據(jù)的方式。導(dǎo)入數(shù)據(jù)的方法如圖3所示。

2 基于GIS的結(jié)構(gòu)物造價(jià)函數(shù)的確定

2.1 目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型

minf=f1+f2+f3

(1)

其中，f1，f2，f3分別為建造路基、橋梁、隧道工程的造價(jià)。把工程造價(jià)最低的路基、橋梁和隧道組合作為最終的結(jié)構(gòu)物空間布置方案，從經(jīng)濟(jì)性角度來說是合理可行的。

1)路基工程費(fèi)。路基工程費(fèi)一般包括兩部分，即路基工程費(fèi)和擋墻費(fèi)用：

(2)

2)橋梁建筑費(fèi)的計(jì)算。按橋長(zhǎng)計(jì)算建筑費(fèi)，計(jì)算公式如下：

(3)

其中，n為橋梁座數(shù)；P2為橋梁?jiǎn)蝺r(jià)；LQ為橋梁長(zhǎng)度。

3)隧道建筑費(fèi)的計(jì)算。

(4)

其中，n為隧道的座數(shù)；P3為隧道的單價(jià)；LSD為隧道長(zhǎng)度。

2.2 ArcGIS中的查詢表達(dá)式

在ArcGIS中，查詢表達(dá)式是用來選擇要素和表記錄的子集。ArcGIS當(dāng)中的查詢表達(dá)式符合標(biāo)準(zhǔn)的SQL表達(dá)式。ArcGIS查詢表達(dá)式的一般格式為：<字段名> <運(yùn)算符> <值或字符串> 。

2.3 基于GIS的線路空間結(jié)構(gòu)物單價(jià)確定方法

1)文件地理數(shù)據(jù)庫中選擇與擬建工程相似度最高的工程實(shí)例。構(gòu)建查詢表達(dá)式并驗(yàn)證，如圖4所示。

若數(shù)據(jù)庫中不存在滿足查詢表達(dá)式要求的案例，返回結(jié)果為空，若存在，返回結(jié)果如圖5所示。

經(jīng)屬性選擇得出的工程實(shí)例，將其單價(jià)視為基數(shù)。

2)比較擬建工程與最相似工程得到存在差異的影響因子，確定其對(duì)單價(jià)的影響系數(shù)。比較擬建工程和相似度最高的工程實(shí)例，找出存在差異的影響因子，通過GIS的屬性選擇功能和線性內(nèi)插方法確定這些影響因子對(duì)單價(jià)的影響系數(shù)。

3)得出結(jié)果。分別將基數(shù)和系數(shù)相乘，得到最后的結(jié)果即擬建項(xiàng)目的估價(jià)。

3 計(jì)算結(jié)果分析

以隧道為例，現(xiàn)有一擬建項(xiàng)目，工程概況為：隧道長(zhǎng)度為550 m,埋深50 m，單線，圍巖類型ⅡⅢⅣ，襯砌類型為整體式襯砌，需要對(duì)隧道單價(jià)進(jìn)行估算。

計(jì)算過程如表1所示。

表1 計(jì)算過程

從表1可以看出，與擬建項(xiàng)目相似度最高的工程實(shí)例單價(jià)為78 000元/延米，二者存在差異的影響因子分別為埋深和長(zhǎng)度，其影響系數(shù)分別為1.10和1.01，則擬建項(xiàng)目單價(jià)為78 000×1.10×1.01=86 658元/延米。

4 結(jié)語

1)此計(jì)算方法對(duì)橋梁以及路基同樣適用。

2)計(jì)算結(jié)果對(duì)于線路空間結(jié)構(gòu)物的優(yōu)化分布具有一定的指導(dǎo)意義。

3)隨著數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)充，進(jìn)行相似性比對(duì)時(shí)候考慮的因素也隨之增多，經(jīng)屬性選擇得出的結(jié)果會(huì)更加合理。

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Algorithm design for cost estimation of main structure of line based on GIS

Wang Zheng

(SchoolofCivilEngineering，LanzhouJiaotongUniversity，Lanzhou730070,China)

Use the ArcCatalog geographic database and attribute selection function of GIS system. Collect engineering examples of spatial structures and create file geographic database. Construct the query expression to select useful data in the file geographic database for a project and then get the construction cost base and coefficient of correlation related. Finally realize the project cost estimation of subgrade, bridge and tunnel.

GIS， structure， query expression， file geographic database， construction cost

1009-6825(2017)03-0225-02

2016-11-15

王 錚(1983- )，男，在讀碩士

TU723.32

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