汤周

摘 要：本文通过概述公路自然区划地理信息系统的整体结构，围绕系统数据、系统性能两方面探究公路自然区划地理信息系统的优化设计方案，进而突出区划成果的准确性、科学性、客观性，为公路的建设工作提供全面的数据资源，保证公路稳定性和安全性，实现公路自然区划的自动化、定量化、实用化。

关键词：路网建设;自然区划;地理信息系统

前言：公路自然区划对于公路建设、路网规划、规范制定等环节至关重要，可以对区域水文、地形、气候进行细致分析，并构建云模型计算相关指数。因此将公路自然区划与地理信息系统设计、优化过程相结合，能够突出区划工作的精准性、合理性和客观性，为后续路网建设、规划、养护工作提供理论指导。

一、公路自然区划地理信息系统整体结构

（一）整体结构框架

公路自然区划主要分析区域地貌、水文、地形、气候、地质等要素对于公路建设的影响情况，并总结公路建设和自然环境之间的关系和规律，侧重为公路建设前期的勘测工作提供服务。公路自然区划围绕“服务性、实用性、全面性”的原则，借鉴其他区划工作的优秀成果和经验，结合公路具体建设情况，按照主导性标准完成公路自然区划。公路自然区划包含三种形式：专项区划、综合自然区划、特殊区划。其中，专项区划主要围绕公路建设区域的气候特点、水泥路面情况、路基情况、沥青路面情况开展工作;综合自然区划则对区域水文、岩土、气候、地貌、生态情况完成划分;特殊区划包含软土、盐渍土、灾害区域等结构。

（二）公路自然区划系统结构

公路自然区划地理信息系统工作内容如下：首先，将气象、岩土、地貌、DEM等信息和图像进行转化，输入处理完成后存储到系统的空间数据库中。其次，在区域指标空间计算和分析过程中，应用分析统计、粗糙集理论等形式。最后，提供分区查询、指标分析、图件输出等服务。公路自然区划地理信息系统主要结合公路特征和GIS结构，制定南京自然区划地图集，实现B/S和C/S的有效融合，同时构建空间数据模型结构，借助SQL、Oracle等数据库搜索引擎和管理系统，对区划工作进行自动化和信息化管理。

（三）地理信息系统结构

地理信息系统包含数据收集、分析、管理功能，将地理现象和特征借助符号由抽象转变为具象，如属性特征、空间位置、时域特点。其中，属性特征可以将特定现象和物体转换为定量或定性指标;空间位置能够确定地理现象和事物的位置;时域特点是收集地理现象和数据的具体时间。这三方面能够实现地理信息系统数据收集、处理、模拟、分析、检索、表达的一体化。由于地理信息系统主要分析空间信息并完成数据管理，因此可以划分为地学信息、土地信息、资源管理信息等结构;若按照数据模型分类，包含栅格、混合、矢量信息内容。

二、公路自然区划地理信息系统优化

（一）优化系统数据

由于南京市公路公路自然区划涉及到地质灾害、岩土、气象、地貌等因素，地理信息系统中的数据库具有种类多、占用空间大、数据多的特点，因此数据分析花费时间较长。通过优化系统数据，能够解除不必要的空间占用问题，降低系统处理和查询时间，升级数据存储、处理、输出过程，缩短信息系统的响应时间，提升其运行速度，具体优化模式包含以下几方面：

（1）优化数据加载过程

提升数据加载速度的方式有许多，如批量载入、构建数据恢复模型、聚集索引等方式。当地理信息系统在加载初始信息时，建议选择简单的数据库恢复模式;基于公路自然区划构建地理信息系统需要庞大的气象信息，若通过批量导入的方式会影响数据加载速度。借助API函数中的集中拷贝功能，能够对系统数据完成批量载入，且数据量一般设置为1000行;若下载增量数据，可以构建大容量日志数据恢复模型，最大程度地突出系统的操作性能[1]。此外，若想克服数据加载过程中出现的混乱问题，可以构建聚集索引，若数据自动读入则信息系统会结合键值对数据进行有序排列，提升数据加载的精确度。

（2）优化数据库表空间

数据库中逻辑对象、物理文件与数据查询速度、系统空间有关。一般情况下公路自然区划的系统数据库表空间分为回滚表、Oracle表、ArcSDE表、索引表、临时表、基础数据表、区划制图、区域指标数据、模型分析等表空间，其中回滚表、Oracle表、索引表空间变化频繁，分布于多种磁盘驱动器中，可以降低I/O冲突，提升其工作速度[2]。

（3）提升参数独立性

由于公路自然区划形成的信息较多且种类复杂，容易在空间分析过程中存在交叉情况，如地质灾害、水文、气候与降雨量有关。因此，可以在系统数据库中增加存储交叉规律算法，并对相关算法完成修改，加强各项自然参数的独立性，便于对数据进行及时的修整和更新。

（二）优化系统性能

（1）优化SQL语句

在公路自然区划数据库中，应用程序需要解析SQL语句，因此语句优化是地理信息系统有序运行的关键。优化SQL语句的过程应尽量降低数据查询过程中的“参与加工数据量”，节省系统响应时间和运行空间。此外，若想方便区划数据的查询，可以使用DECODE函数，借助实用化表格发送区划数据;若想方便部门对于自然数据的打印和查询，建议使用DECODE函数，优化设计SQL程序，进而通过V_xsmx完成可视化数据查询和打印。

（2）优化缓存

缓存的作用是加快系统访问速度，避免对地理信息数据库进行多次访问。例如，在Oracle数据库中，主要借助LOG_BUFFER设置日志缓存区域数据大小。因此，优化缓存对于提升系统运行速率意义重大，具体内容如下：

其一，当系统客户端申请读取数据时，应用服务器需要检查缓存，如果其中存在请求数据，应立即返回数据;若不存在请求数据，再向数据库请求读取数据。当数据返回过程中，缓存需完成存储，为后续数据读取工作提供便利。其二，如果客户端向应用服务器发送了更新请求，需要先将指令存入缓存，由系统汇总。当用户点击“开始”按钮后，将相关指令全部输入数据库服务器中，进而完成数据更新。其三，如果应用服务器向数据库服务器发送写入指令，要将指令存入缓存，将其中的时间周期作为限制，统一执行周期内指令。此外，如果缓存区已满，同时有新的请求时，系统可以按“先进先出”要求，更新缓存数据。建议在应用服务器和客户端中构建缓存区，缩短数据载入时间，降低数据库读写次数，提升系统的访问效率。

（3）优化数据查询

公路自然区划地理信息系统中数据处于不断交替、更新的状态，在查询过程中会花费大量时间，因此有必要优化系统的查询响应过程。建议降低数据库服务器在磁盘中每次读取的数据量，并有序進行数据读取，可以借助临时表，将读取频率较高的数据存入表中进而构成子集，减低磁盘操作次数，提升数据查询效率。

三、结论

综上所述，公路自然区划作为公路建设服务的基础环节，具有复杂、典型、开放的特点。因此，在区划工作中需要对系统框架进行分析，对水文、岩土等地理要素展开数据研究和汇总，优化自然区划地理信息系统的功能，对数据库表完成分区独立存放，确保区划数据在收集、分析、调整过程中的模块化和自动化。

参考文献：

[1]李杰，袁丁，黄帅.某高速公路沿线微地形微气候特性对冰雪区划影响研究[J].公路，2019，64（08）：163-167.

[2]张风旗.自然环境、公路工程建设与公路自然区划的关系研究[J].工程建设与设计，2018，（10）：105-106.