摘要：本文主要是对道路选线优化设计的方式采取全面的研究，其中研究的主要方面有生成初始空间的方位、适应度函数优化选择，和有关地理信息系统的路线平曲线设计。其目的在于为道路选线的优化工作创造出合理的方法。
关键词：道路设计；选线；地理信息系统；优化设计
在道路选线设计优化工作中，如果能够与先进的设计方式进行融合，能够让道路设计和规划形成一体化。本文主要是对道路线路优化设计的原则、方法等方面进行充分的研究，以此来提升道路设计中选线优化设计的合理性和多样性，这样就能够加强道路施工的质量。
一 道路选线的基本原则
（一）根据政治、经济等因素的选择
在进行道路选线期间，主要是根据运营以及工程这两方面的经济情况相融合的原则，并在做好研究的前提下，全面采用新型技术，挑选出最为合理的指标，确立最为合适的方案，这样一来就能够提高道路的建设效果。另外，还要避免道路附近的建筑物遭到破坏，并协调好环境和道路之间的关系。
（二）根据任务、地形等因素来选择
在进行道路选线选择期间，要遵照道路线形平衡以及降低对耕田占有面积的原则，同时还要掌握好道路占地对天地、山川所造成的影响，这样就可以确保道路施工的顺利进行。另外，还要了解地形所造成的影响，而且还要避免在较差的地段进行施工，并采用合理的技术来检测道路占地的水文地质情况。
二 道路选线优化设计方法
（一）空间位置与遗传算法具体应用
想要确立道路空间位置期间，通常情况下要先确立控制点，通常所说的确立空间位置，其实主要是确立每个控制点间道路沿线所经过的点。在此基础上，空间位置要把控制点所衔接的地形数据当做主要的参考数据，然后进行确立。要是地形数据使用的是DEM，那么空间位置应为DEM网络道路中心线占据的单元之和，而形成的初始空间则为对此集合的确立。
若想确保方案的合理性，那么就要先确立选线走廊。而想要保证空间位置具备足够的选择余地，那么就要根据合适的距离来在控制点连线上设立横断面，而位于此段面的全部单元，就是此横断面会通过的相应位置。要是控制点间的连线能够分为n+1段，那么就会与n组单元相对，然后再给各个组单元进行排列，从而就可以获取其编号。而空间位置可以通过数字串的方式展现出来，一个数字与一个编号相对。而获取的空间位置能够运用下面的公式来给初始方案采取运算：
{random（c1，min’ c1,max）}，random（cn,min，cn，max）]j，j=1，Psise}。也就是从单元里面筛选出网格，然后把它的中心点当做控制点，然紧接着再给所有的控制点采取衔接，这样就可获得初始线形。
（二）适应度函数优化选择
（1）将初始方案当做算法初始染色体，对它的数量要采用Psize来进行控制，然后利用十进制编码来对染色体进行编码。同时，还要判断是不是已经实现了最佳的优化效果，如果实现的话，那么就要结束运算工作，而要是没有实现最优效果，那么就要接着进行下一步的运算。
（2）用两个父代的染色体来采取基因互换，而在此期间就要采用下面的运算方式：
Ctil=aict-1il+（1-ai）ct-1i2 cti2=aici2t-1+（1+ai）ct-1il
在公式里，aict-1il和ict-1i2代表的是父代染色体；ct-1i2和ct-1i代表的是子代染色体；ai代表的是（0,1）区间中的随机数；i=1，2，...，k；k代表的是染色体对数。
之后采取变异操作，如果C=（c1，c2，cn）是染色体的话，同时ck是变异基因，那么变异的结果则能够用表示成：
C’（ct-11，ct-22，ct-1k-1，ct-1k+1，ct-1m）
Ctk=（ckt-1）+（t，ckmax-ckt-1）
在这组关系式当中t，y可以表示成（t，y）=yx（1-r（1-t/Tmax），其中r代表的是区间[0,1]里的随机数；t代表的是进化代数；
最后，要在上一代染色体里确立子代染色体。由于道路具有很多的特征，因此首先要清除一些染色体，主要标准是：道路平面转角一定要不要小于其中一个主要的数值；全新的道路不要和之前所建设的道路具有太多的交汇处。在清除以后，还要给剩下的方案采取设计和分配，并且还要把适应度比较突出的方案返回到第二个步骤。
（三）以DEM为基础的道路线形设计
（1）平曲线设计
运用遗传法所获取的线形在GIS里都被视作折线对象，而想要符合设计要求，那么平面线形一定要能够满足相关需求，不过这样一来，却会让问题更加的繁琐。所以最好不使用缓和曲线，而主要是利用圆曲线来采取折点平滑处理，也就是圆曲线和直线间直接衔接的道路线形。而若想引用圆曲线，那么就要对它的半径进行确立。在全新的道路里，每个控制点所具有线段都和其非常的接近，通常会截取短线段，然后把长度的一半来当做切线总长度，利用半径与切线的数学关系，来获得圆曲线的半径。平面线实现过程如下图所示：
通过此图能够了解到， C2、C3在总长度上要超过C1、c2，而在C1、C2当中，T属于中点，而圆曲线的半径是TC2tanα。使用同样的原理，能够依次在另外的控制点来确立圆曲线。不过，此方式不能够保证所有的圆曲线的设计半径都可以符合规定，因此要利用惩罚经费处理的方式来实现所规定的要求，如此一来就能够在后续循环开始的时候淘汰掉。
（2）竖曲线设计
在对道路采取设计期间，一定要遵守“平包竖”的原则，采用抛物线来给纵断面全部的折点依次采取平滑处理。并利用曲线基本设计原理，把控制点相邻段中的长度的1/3当做抛物线切线总长，如此一来就能够符合上面的要求。不过这还是不能够保证所有的纵坡都可以符合需求，所以还需要利用惩罚费用来满足纵坡需求。竖曲线实现过程如下图所示：
竖曲线的外距可以表示成：E= 
结束语：
在道路选线设计优化工作中，如果能够与先进的设计方式进行融合，能够让道路设计和规划形成一体化。另外，利用遗传算法，还可以确保每个方案都具备合理性。把地理信息当做基础，可以有效的掌握区域土地资源的使用状况，这样一来就能够让设计运算与工程建设更加的方便。最后，采用数字试验，了解到了此设计优化方式具有可行性。
参考文献
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论文作者:赵坚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
标签：道路论文; 染色体论文; 曲线论文; 的是论文; 线形论文; 位置论文; 优化设计论文; 《基层建设》2019年第11期论文;