公路管理是保障公路畅通的重要手段，采取高效的管理手段有其必要性，故开发公路网地理信息系统(Highway Network Geographic Information System，HNGIS)是大势所趋。公路网GIS为应用型系统，多基于GIS平台软件开发，为保证其运行的稳定性和可靠性，其数据组织方法就成为关键问题。同时，最优路径查询作为公路网GIS重要的社会服务拓展功能之一，有其巨大的社会应用意义。本文系统的研究了适合于公路网GIS的数据组织方法，同时，对公路网多目标最优出行路径问题也给予了深入的研究： (1)通过对两种常用的GIS数据模型(矢量数据模型、栅格数据模型)及对公路网络特征的分析，设计了公路网GIS的逻辑数据模型，给出了基于矢量方法的空间数据存储结构。系统分析了公路网空间实体集以及它们之间的关系，提出了公路网GIS数据的具体组织方法，其中涉及到信息图层空间划分、公路网GIS数据编码、数据库的设计等内容：提出采用动态分段(Dynamic Segmentation)技术来解决固定空间要素与海量属性数据的关联和互操作问题，为研究开发完全功能的公路网GIS打下了良好的基础。 (2)系统分析了公路网交通出行特点，对公路网最优路径搜寻的相关问题给予了说明；分析了用户出行决策影响因素，确定了出行路径选择目标为最短时间、最小费用、舒适安全；构建了路段路阻综合评价指标体系，并对所涉及指标、模型进行了深入的研究；提出了用户参与决策的综合评价思路及解决方法，给出了对参评定性、定量化指标进行标准化处理的方法，并且采用层次分析法进行综合评价，以得到路段路阻的综合定量化评价值；利用路段路阻综合评价值，将多目标最优出行路径的选择问题转化成了最短路径问题，并对Dijkstra算法给予了必要的分析。 (3)在前述理论基础上，以ArcInfo8.3为平台，开发了天津市地理信息系统，包括公路网养护管理GIS，公路网多目标最优出行路径搜索系统，验证了本文所述理论的可行性。