公路線路設(shè)計(jì)常用技術(shù)手段比較研究

摘 要：論述了公路線路設(shè)計(jì)的重要性，對目前公里線路設(shè)計(jì)中常用的技術(shù)手段進(jìn)行了總結(jié)，并對這些手段的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行評析，以期為公路線路設(shè)計(jì)實(shí)踐提供參考和借鑒作用。

關(guān)鍵詞：公路 線路設(shè)計(jì) 技術(shù)手段 優(yōu)缺點(diǎn)評析

中圖分類號：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（c）-0126-01

公路施工質(zhì)量的好壞，投資效益的高低，都與公路設(shè)計(jì)的質(zhì)量好壞息息相關(guān)。一般來說，設(shè)計(jì)方案對工程造價的影響占到75%[1]，改變設(shè)計(jì)方案是節(jié)約工程造價的最有效手段。同時，在按圖施工的模式下，設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量則直接決定施工質(zhì)量，直接決定公路建成后能否發(fā)揮良好的經(jīng)濟(jì)社會效益。因此，有必要對公里設(shè)計(jì)技術(shù)手段進(jìn)行研究，不斷改進(jìn)公路設(shè)計(jì)的技術(shù)手段，為提供高質(zhì)量的公路設(shè)計(jì)方案提供技術(shù)支撐。文章對公路設(shè)計(jì)中常用的設(shè)計(jì)手段進(jìn)行研究，總結(jié)它們在實(shí)踐中的應(yīng)用，以期提高公路設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量。

1 公路設(shè)計(jì)的常用技術(shù)手段

隨著公路設(shè)計(jì)理論的創(chuàng)新和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，公路設(shè)計(jì)的基本理論和方法和計(jì)算機(jī)軟件相結(jié)合，使得公路設(shè)計(jì)的技術(shù)手段有了長足的進(jìn)步和發(fā)展。當(dāng)前，常用的技術(shù)手段有如下這些。

1.1 CAD技術(shù)

CAD技術(shù)是目前在建設(shè)工程領(lǐng)域使用最為廣泛的技術(shù)，也是相對而言比較成熟的技術(shù)。早在1992年，便有相關(guān)學(xué)者對此展開了研究。趙喜安（1992）[2]研究了互通式立交的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與繪圖系統(tǒng)，建立了適合計(jì)算機(jī)特點(diǎn)又給用戶提供了最大自由決策的線元設(shè)計(jì)法，它能迅速有效地由線元構(gòu)造出各種復(fù)雜線形，并可支距出任意條線性、拋物線或圓弧等有確定函數(shù)關(guān)系的偏置線。該方法實(shí)現(xiàn)了方案的比選和優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以完成各種型式互通立交的初步?jīng)]計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)與繪圖的主要工作。

1.2 DTM實(shí)現(xiàn)技術(shù)

趙永平（2009）[1]在研究如何將傳統(tǒng)的公路線路設(shè)計(jì)中的外業(yè)測量和內(nèi)業(yè)作圖有機(jī)結(jié)合起來，以提高路線設(shè)計(jì)的效率時候，提出把外業(yè)測量采集數(shù)據(jù)的過程通過數(shù)字地面模型DTM技術(shù)由計(jì)算機(jī)自動在內(nèi)業(yè)完成，形成集數(shù)據(jù)采集、路線設(shè)計(jì)、成果輸出等多項(xiàng)任務(wù)于一體的設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包含三個核心技術(shù)模塊，一是數(shù)字地面模型DTM的構(gòu)建及數(shù)據(jù)采集技術(shù)；二是設(shè)計(jì)圖表自動生成技術(shù)；三是HSDIS道路勘測設(shè)計(jì)一體化集成系統(tǒng)的功能及程序設(shè)計(jì)方法。數(shù)字地面模型DTM是指利用一個任意坐標(biāo)場中大量選擇的已知x，y，z的坐標(biāo)點(diǎn)對連續(xù)地面的一個簡單的統(tǒng)計(jì)表示。數(shù)字地面模型是一個數(shù)學(xué)模擬的過程，即用地形表面的按一定精度進(jìn)行觀測的大量采樣點(diǎn)三維坐標(biāo)表達(dá)地形表面。圖表自動生產(chǎn)主要采用的是excel軟件和AutoCAD軟件以及VB語言編寫的源程序，方便其他用戶編輯、保存和技術(shù)交流。

1.3 三維關(guān)聯(lián)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

郭騰峰（2005）[2]在研究山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)中路線方案比選和優(yōu)化等迫切問題時，在數(shù)字地面模型技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究和開發(fā)了公路平、縱、橫和三維模型之間實(shí)時關(guān)聯(lián)互動的公路三維關(guān)聯(lián)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。該技術(shù)用到的核心技術(shù)主要有高速三維建模與優(yōu)化技術(shù)、高速數(shù)據(jù)提取與分段技術(shù)、高速數(shù)模插值計(jì)算技術(shù)、平縱橫三維圖形實(shí)時刷新技術(shù)、計(jì)算機(jī)多線程運(yùn)用技術(shù)、三維模型建立與顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享技術(shù)和三維動態(tài)影像處理技術(shù)。

1.4 Supermap公路路線輔助決策支持系統(tǒng)

趙建三（2007）[4]針對現(xiàn)行公路路線CAD系統(tǒng)尚不足以解決公路路線方案比選這類多目標(biāo)空間決策問題的現(xiàn)實(shí)短板，將地理信息系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于公路設(shè)計(jì)，開發(fā)了基于Supermap公路路線輔助決策支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用面向?qū)ο缶幊陶Z言、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、Supermap組件式開發(fā)工具和DSS技術(shù)，建立適用面向空間層次體系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提供功能完善的信息查詢和決策支持。該系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)管理模塊、公路選線模塊和路線輔助決策模塊。該系統(tǒng)包含的主要模型有公路路線決策因子模型、公路路線決策排序模型和CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊。

2 常用技術(shù)手段優(yōu)缺點(diǎn)評析

以上總結(jié)的4種常用技術(shù)手段，由于發(fā)展階段和所處時代不同，科技發(fā)展水平對于這些方法的發(fā)展、推廣和應(yīng)用有著重要的影響。現(xiàn)就這些常用技術(shù)手段的異同點(diǎn)進(jìn)行如下的評析。

2.1 4種方法的共同點(diǎn)

從以上對各個方法的介紹中可以看出，這四種方法的共同點(diǎn)有以下這些：①都以AutoCAD技術(shù)為基礎(chǔ)。AutoCAD作為使用時間最長，在實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用和不斷修正的軟件，被很多專業(yè)人員所熟悉和接受，在它的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)或者和其他方法綜合便于業(yè)界接受；②三維技術(shù)的應(yīng)用是熱點(diǎn)。以上四種方法中，AutoCAD方法中其實(shí)本身包含三維建模功能，只是這種功能不能很好的適應(yīng)公路線路設(shè)計(jì)的線形需求。其他幾種方法，則是將空間數(shù)據(jù)引入傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，使得路線設(shè)計(jì)工作的外業(yè)測量和內(nèi)業(yè)繪圖實(shí)現(xiàn)某種程度上的整合和銜接，便于后續(xù)的改動，以提高工作效率；③多學(xué)科、多種方法融合是發(fā)展趨勢。上述四種方法，AutoCAD和其他學(xué)科和方法的融合是設(shè)計(jì)方法進(jìn)步的重要來源。其中以AutoCAD和地理信息系統(tǒng)方面的知識和軟件相結(jié)合最為常見。④計(jì)算機(jī)技術(shù)是這些方法應(yīng)用的重要保障。這些方法大多依賴于計(jì)算機(jī)或者軟件完成，尤其是其中的一些編程工作是復(fù)雜計(jì)算和圖形導(dǎo)出的關(guān)鍵所在，而這則有賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟，沒有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)是無法開發(fā)這些軟件的，更談不上進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。

2.2 4種方法的差異點(diǎn)

AutoCAD方法最為成熟，主要是輔助繪圖，其他方面的功能有限。DTM實(shí)現(xiàn)技術(shù)則將傳統(tǒng)的外業(yè)勘探和內(nèi)業(yè)繪圖結(jié)合起來，是在傳統(tǒng)的AutoCAD繪圖技術(shù)上的一種整合和延伸。三維關(guān)聯(lián)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)則是將繪圖和其他功能模塊相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)計(jì)算、圖形建模和三維顯示的有效整合。Supermap公路路線輔助決策支持系統(tǒng)的亮點(diǎn)在于將AutoCAD技術(shù)和地理信息系統(tǒng)模型有效結(jié)合，同時實(shí)現(xiàn)了多方案比選的智能化，系統(tǒng)的功能和其他三種方法相比是最強(qiáng)的。

3 研究結(jié)論

公路路線設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)手段存在工作量大，效率不高，修改工作任務(wù)繁重的問題。公路路線設(shè)計(jì)技術(shù)手段的發(fā)展和最新進(jìn)展是值得從業(yè)者關(guān)注的一個重大問題，文章對當(dāng)前公路設(shè)計(jì)中常用的技術(shù)手段進(jìn)行總結(jié)，并對他們的異同點(diǎn)進(jìn)行評述，指出它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)，以便于業(yè)界更好地認(rèn)識這些方法，促進(jìn)這些方法的應(yīng)用，為設(shè)計(jì)工作的繁榮發(fā)展提供參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]趙永平，馬松林，王百成.道路勘測設(shè)計(jì)一體化的DTM實(shí)現(xiàn)技術(shù)[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，7（7）：155-159.

[2]趙喜安，洪德昌.互通式立交計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與繪圖系統(tǒng)[J].中國公路學(xué)報(bào)，1992，5（2）：32-39.

[3]郭騰峰，劉建蓓，張明波.公路三維關(guān)聯(lián)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的研究與開發(fā)[J].中國公路學(xué)報(bào)，1992，5（2）：32-39.

[4]趙建三，朱添寶.基于Supermap公路路線輔助決策支持系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J]. 中外公路，2007，10（5）：135-138.