公路选线是一个涉及多个专业的综合性规划设计工作，公路选线方案的确定与优化是一个极其复杂的系统工程，一条设计合理的公路对于带动沿线经济进一步发展具有重大意义。在公路选线设计中，必须充分利用专业领域知识和各种信息，对地形、地质、水文等自然环境进行分析，以便设计出一条满足政治、经济、技术等各方面要求的公路路线方案。由于路线方案的确定依赖于设计人员对自然条件的分析，其中包括地理属性以及对环境的影响等，所以选线设计是一个对环境依赖性很强的复杂过程。为了提高设计的质量和设计效率，地理信息系统（GIS）技术辅助选线的方法应运而生。即利用地理信息系统的空间分析方法，综合考虑多种因素（包括自然因素和人文因素），解决公路选线中的多因素约束，决策问题，从而能快速提供具有说服力的方案，实现科学的决策。为了建立一整套科学、合理、完善与快速的公路选线方案优化方法，结合GIS技术，本文提出了“基于GIS公路选线方案优化”的研究思路，目的是将从路线方案选择到方案的技术经济评价的选线设计等诸多问题集成为一体，建立一套从分析地形地理信息开始直到完成最优方案比选的选线技术流程。以“基于GIS公路选线方案优化”的理论和方法研究为主题，本文进行了以下几个方面的研究工作。首先，分析了国内外关于此领域的研究进展，介绍了公路选线的基本设计原则和主要设计步骤，建立了公路选线的总体技术路线，最终目的是在目标区域内选出一条经济造价最低，满足设计规范标准、对环境破坏最小的路线方案。其次，对影响项目区公路选线的因素进行了分析，并优选出土地利用、高程、坡度、坡向四个主要的影响因素，并分别对四个影响因素进行了单因素的权重分析，得出了各自的权重分配表。费用的计算分为两步，第一步，通过GIS查询相关属性及数据，将数据传递给费用计算工具——成本距离工具。第二步，利用成本距离工具得到的数据，调用成本路径工具进行最优费用的估算。第三步，将得到的四个单因素最终费用栅格进行融合，即为最优费用栅格，利用成本路径工具，即可得到最优路径。最后，对四条单因素理论优选线路、多因素综合理论优选线路以及京新高速实际线路进行了对比分析。应用GIS技术对公路选线的多种因素进行综合适宜性分析，为高等级公路的规划研究提供了新的思路和方法。这对改善区域运输条件和沿线投资环境，促进影响地区的经济发展，加快自治区城镇化建设都发挥着重大作用。本文应用空间分析的方法对京新高速的呼和浩特至卓资山段进行道路选线模拟，通过多因素分析进行公路选线，得出经过优选的理论最优路径。结果表明，GIS技术在公路选线中起到了至关重要的作用，为提高路线设计方案决策的科学性和规范性提供了一条有效性和实用性的技术方法。