计算机在路桥工程设计中的应用
第２８卷第９期
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文章编号：１００９．６８２５Ｃ２００２１【对．０１５９—衄
计算机在路桥工程设计中的应用
阮丽霞，仇亮
摘要：通过介绍各种计算机新技术对路桥工程设计软件的影响，阐明了新技术给传统工程设计带来的变革，鼓励人们通过币断学习、应用新技术来提高设计效率与质量。
关键词：人机交互，可视化技术，桥粱工程，网络，虚拟现实技术中图分类号：ｕ４１２
３６
文献标识码：Ａ
近几年来，随着科学技术的飞速发展，在计算机迅速普及的同时，计算机应用水平也得到ｒ很大程度的提高，多媒体、网络、虚拟现实等技术遍地开花。这些技术的推广应用，将改变传统的ｒ作方式，给路桥工程设计带来诸多的便利。通过对这些技术的了解及积极的学习将这些新技术应用到工作当中，将路桥工程设计的更科学、更完美。
人一计算机交互（ＨＩｌｍａｎｃｏｍｐｕ缸Ｉｎｔｅｒａｃ６ｖｅ，ＨｃＩ）理论和技术足当前发展ｌｆ算机应用的一个关键。多媒体技术是２０世纪∞年代计算机技术的?个重要发展方向，它改变ｒ传统计算机只能单纯处理数字和文宁信息的不足．使计算机能综合处理声、史、网信息，并以其彤象和方便的交互‘Ｆｌ：，极大地改善了人机界面，改变了使用计算机的方式。如今在路桥Ｌ程漫计ｒ『Ｉ有一部分计算程序已实现了忉步的人机交互输入数据，形象的界而和提示在很大程映作业关系卜的区别。，例如在某校教学楼主体工程现浇混凝土柱施工中，』∈分钢筋绑扎、支模、混凝上浇筑ｔ个施工过程，按凹个施工段顺序进行施ｈ用单代号网络表示，见图ｌ，二二项作业间逻辑关系目了然；而用双代号网络表示，见图２，则要增加多个虚作业。
图１用单代号网络反映作业美系示倒
从上可以看出由于双代号作业反映在箭头上，节点起到连接逻辑关系作用．仅支持完Ｌ一开工关系，为反映作业问的关系，需
增设虚作业。
还有一点需要我们注意，鉴于目前国外所有基于网络计划技术的项目管理软件现在都只采用ＰＤＭ，如果您参与国际Ｊ：程投标，您必须提交采用ＰＤＭ方法的总进度网络计划。如果该项目是
度Ｅ方便了人们的使用。
可视化技术（Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ
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ｓｃｉｅｎ曲ｃｃ０呷ｕｎｎｇ）是２０世纪８０
年代中后期提出并发展起来的，它是２０世纪９０年代计算机应用新技术的热点之一。近年来，可视化技术在国内已开始研究和应用，并取得了一定的成果。在传统的工程计算当中计算前要先对工程做适当的简化、编制数据，然后将数据输入计算机，计算后得到大量输出数据或简单的二维图形供分析。这样的计算方式不仅花费时闸，而且得到的结果也不全而。而可视化计算技术的基本思路是将计算从建立计算模型到【卜箅结果输出均采用图形的输入和输出方式来实现，将复杂的数据计算和数据处理交给计算机去做，用户主要和图形打交道。可视化计算技术发展的高级阶段是用户只通过在屏幕｝一作图和修改图形．形成计算模型后，自动生成后台的输入文件，用户可以通过交瓦方式获取中问结祟和采用兀ＤＩｃ条款台『司条件的，则必须提交ＰＤＭ的网络计划。冈为丌Ｄｌ（：条款中有一条要求采用ＰＤＭ（单节点阿络ｌ耋＝｜示方法）。
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圈２
用双代号阿络反映作业关系示倒
４结语
运用Ｐ３软件对高校教学楼项目工程的管理在该公司项目管
理中尚属首次，随着我国改革开放的进一步深人，市场经济体制的进一步完善，Ｐ３软件作为工程项目管理流行的应用软件，在与国际接轨呼声渐高的今天．越来越能发挥它的作用。Ｐ３软件已在全国电力、石化、交通系统普遍应用，但在我省的建筑行业还未开始推广也用。因此，应将Ｐ３软件应用于大型工程项目建设中，使我省建筑行业的工程项目管理水平尽快与国际接轨。
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收稿日期：２００２．０８埘
作者简彳ｒ：阮丽霞（１９７０），女，１９卯年毕业丁华北航天工业学院路桥专业，助理工程师，铁十二局三处，山西太原０３００２４
仇亮（１９７７一），男，１９９９年毕、№ｒ苏州城建环保学院路桥专业，助理工程师，太原市市政工程设计研究院，山西太原０３０００２
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第２８卷第９期１６０?
２００２年９月
山西
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图形仿真以了解计算过程，干预和引导计算并最终获得计算结果
的蚓彤、静态和动态匮而。、
在当前使用的路桥工程设汁ｃＡＤ软件巾．有些已或多或少的引入了可视化计算技术的概念，并具有了一少部分可视化功能，但离完善的可视化计算还有很长一段路要走。不过可视化计算技术在路桥工程设计当中的应用不仅会带来巨大的社会、经济效益，还将提高设计水平使设计更趋于科学、台理。，
在早期的路桥没计软件巾，即在Ｄｏｓ时代象北京ｒ盯政院的ＤＬｃＡＤ道路程序、西南交大的桥梁下部程序ＨＢｃＡＤ、辽宁院的小
桥涵程序、结构计算程序ｓＡＩ斟等等。这些程序虽然也在很大程
度上方便了设计，提高了工作效率，但由于受操作系统的影响，这些程序很难做到图形化，大多还Ｈ停留在参数化设计、制图阶段。这牲程序使用时要求提前详细了解各输人参数的意义，弄清程序的计算流程．而且旦出错，由于是大堆参数输人查错费时费由。故这些程序使用前一般都需要进行专¨的培训，很难做到使用的形象化。
随着计箅村【操作系统珊ｎｄｏｗｓ叫代的开始，很多新的技术象
人机交互技术、可视化技术、动态建模等技术开始应用到路桥程序开发当中。
道路程序象北京市政院道路程序ＲＪｓＥ．它与Ｄ０ｓ时代的ＤＬ—ｃＡＤ完全不同，输人界面提供了多种选择，你既可以用参数输入也可以使用图形输人，所见即所得，基本数据输入后，可以动态进行路线没计，随时进行修改，另外它还采用了先进的三角形建模技术，可以随时查看设计实体的ｉ维仿真模型，为你提供形象的视图。使用这样的程序不但可以提高工作教率，更主要的是它将你从晦涩的参数中解脱了出来，让你叫以集中精力将、攻计做的更精，质量更高。
桥梁制图设计程序象桥梁通，这套软件具有桥梁下部计算、设计、制图功能，其界面可视化比较成功．使用者可以通过人机交互功能方便的进行设计，设计成果实时体现在界面上，这类软件的使用比Ｄ０ｓ软件简捷的多，它对使用者的计算机知识要求很
少。
桥梁结构分析软件＝国内有交通部公路科学研究所的ＧＱＪｓ、同济大学桥梁结构工程系编制的桥梁博士等．这类软件由于重点在结构分析计算，故能否简便、正确的进行结构简化及模拟，成为软件成功与否的先决条件。由于町视化编程技术、人机交互技术、三维建模等新技术的应用，这些软件基本都比较好的解决了
结构简化与输入问题。（Ⅻｓ和桥梁博士都可以通过图形对所输
入结构进行直观的检查，汁算结果不仅可以用文本输出还可以通过图形直观的输出、打印。其中桥梁博士还可以使用梁格体系对桥梁进行三维建模、分析，而且可以通过实时ｉ维模型仿真进行检查。这类软件的应用可以蜕是成倍的提高了工作效率，为设计提供丁科学的计算结果，这方面的应用应该成为目前应用的重中之重。这些新技术与手算时代相比是无法想象的。当然种类软件由于我国开发时间较短，一般都在】ｏ年之内，故还不是很成熟。比如这类软件?一般都不能进行动力分析，象地震、共振等方
面还需借助其它方式进行分析。不过通过今后技术的发展、通过使用者与编制者的共同努力，专业软件水平会越来越趋于完善。
大型通用结构分析软件国内比较好的有ｓＡＰ系列、国外有名的有美国通用有限冗软件Ａｎｓｖｓ、美国国家宇航局Ａｍｅｓ研究中心的分布式虚拟风洞系统等。这类软件由于是通用软件，所以般结构庞大．使片｛相对比较复杂，桥梁ｌ：程中一般用它竹Ｊ束进行地震、共振等动力分析，这类软什一般事先要进行专门的培训，由于其采用ｒ一维建模技术，故可以动态的输出分析结果，虽然使用相对比较复杂，但对重要工程它们町完成些别的软件无法完成的动力分析。在这类软件中象人机交互、可视化技术、动态建模等新技术的应用已都向更高更深的层次发展。
随着计算机网络的酱盟，网络化已成为计算机应用发展的大趋势。网络能让上网用户共享软件和硬件资源。网络能够改变设计、经营的传统模式，比如在做一项设计时，所有的设计人员及管理人员根据需要可ｍ在不同地点，通过网络把他们联系起来．既可以有不ｌ可的工程进度又能及时通过网络达到资源共享，比如
通过网络做结构冰电、暖通等小同工作的人员都能对设计数姑
进行查询、交流。另外随着ＩＮ疆ＲＮ田网络的普及，还出现了一种
路桥在线设计，就是设计软件存放在提供服务的服务器上，用户町随时Ｆ载客户端程序，通过注册或其它方式取得授权后，在网上直接使用，虽然路桥在线设计才刚刚起步，化凭借其先进的网络特性、灵活合理的计费方式、便捷的在线帮助等，相信其在不远的将来将得到迅速的发展。
其它新技术象虚拟现实（ｖｔ咖出Ｒｅ越?ｔｖ，简称ｖＲ）是近年束发展起来的一种尖端计算机技术。它是通过在汁算机中建立真实世界中的物体和设计巾的虚拟物体模型及其它多维物体，模型建好后用户可通过特制的头盔、眼镜、手柄等传感器“身临其境”地去看、昕、摸……。试想一下，比方说要设计一座跨海大桥，可以用虚拟现实技术先模拟出桥位处的地理情况．然后在桥位处做出桥型设计，就象桥已经建好一样，接下来你可以从各个角度去榆查这座桥，甚至可以亲自开车在桥上感觉一番．这种计算机生成的交互式三维环境带来的变化将是翻夫覆地的。很神奇吧？别以为这些只有在梦境或电影中才能实现，ｖＲ技术将成为我们制造美梦的工具。ｖＲ技术随着输入输出设备成本的降低，视频显示质量的提高，以及功能强、易使用的软件的实用化，ｖＲ的应用必然会推广开来。虚拟现实技术可以说是提供了种最直接、全面、有效认识现实空问和虚拟夺间的途径。将来虚拟现实技术住路桥工程设计当中的应用必将引起…种新的革命。
随着我国已正式加入Ｗｍ，新的环境带来的不仅是机遇，更多的是竞争和挑战，应当清楚的认识到路桥工程设计与发达国家相比有一定的差距，但科技的发展提供了迎头赶上的可能，这确实是难得的机会。希望所有的工程技术人员都能把握这个千载难逢的机遇，通过学习、应用、发展这些新技术提高实力与竞争力，使国家的工程建设水平在垒球建设市场这个大舞台中占有一席之地。
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ｔｅｃｈｎｄｏｇｙ
计算机在路桥工程设计中的应用
作者：阮丽霞， 仇亮
作者单位：阮丽霞(铁十二局三处,山西,太原,030024)， 仇亮(太原市市政工程设计研究院,山西,太原,030002)
刊名：
山西建筑
英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE
年，卷(期)：2002，28(9)
被引用次数：0次
相似文献(10条)
1.学位论文刘俊霞数据聚类及可视化技术2008
随着计算机硬件和软件的迅速发展，尤其是internet技术的快速进步，人们收集数据的速度日益加快。如何从海量数据中寻找到隐藏在数据背后的有用知识成为了一个热门的研究课题。数据挖掘正是解决这个问题的新兴领域。聚类分析作为数据挖掘的重要课题，受到了越来越多研究人员的关注。目前许多聚类分析算法对小数据集的聚类分析效果较好，但是对较大规模的数据进行聚类的效果就不是很好了，所以需要有高度可伸缩性的聚类算法或者聚类方法来解决这个问题。为了使数据挖掘结果更加直观，可视化技术得到了广泛应用。数据挖掘可视化技术可以结合人的视觉优点和主观认知，使数据挖掘过程具有直观性和可交互性，从而挖掘出更有价值并易于理解的信息，正激起更多数据挖掘研究人员的兴趣。
本文基于MinerOnWeb数据挖掘服务系统，分别研究了一种具有较好的人机交互功能的可视化技术和一种能够处理大数据集的聚类方法。MinerOnWeb数据挖掘系统是为了给用户提供在线的数据挖掘服务而设计的系统。基于这个系统，本文实现了平行坐标可视化技术和大数据集聚类方法： (1)平行坐标可视化技术：这种方法是把所有的数据维在同一个平面上显示出来，用户不用旋转坐标就能够从同一幅图上看到数据的所有属性及其之间的关系；而一般的数据可视化方法只能看到两个数据属性或者三个数据属性及其之间的关系，如果用户想要看到三个以上数据属性及其之间的关系是不能实现的。MinerOnWeb系统使用平行坐标可视化技术展示聚类结果，不同的聚类用不同的颜色标示。这样，用户就能很清楚的看到属性及其之间的关系，以及每条数据之间的关系。另外，为了让用户能够更容易理解聚类结果，本文为平行坐标的各坐标轴添加了一些事件处理。
(2)大数据集聚类方法：数据集聚类的传统方法基本上都是采用将整个数据集导入内存中进行分析。但是对于较大规模的数据集来说，将整个数据集导入内存中较难实现，对系统设备要求太高。基于迭代计算的聚类算法在分析过程中需要反复计算，直到得到较优的结果。即便不需迭代计算的算法也需要用户反复调整相关参数，以便得到较优的结果。而在处理大数据集聚类的时候，这些方法都将是一个非常复杂的过程，需要大量的计算资源和计算时间。本文在处理大数据集的聚类问题时，引入了抽样的方法来改善这样的问题。从大数据集中随机地抽取一部分数据样本，然后只对提取出来的数据样本进行聚类，再利用样本建立的聚类模型，在抽样剩下的大部分数据中实现聚类标签扩展，从而实现处理大数据集的高效聚类方法。
2.期刊论文陈艳.Chen Yan信息检索可视化技术-情报理论与实践2006,29(5)
首先对可视化信息检索进行了简单介绍,然后讨论了可视化基本技术、面向不同信息类型的可视化技术以及面向网络及大规模信息资源的可视化技术,并在此基础上分析了两个具有代表性的可视化信息检索工具.
3.学位论文朱胜斌基于Flex的聚类信息可视化技术2008
信息时代，信息的数量日益增加。同时信息的维度、组织形式也越来越复杂。在信息量激增的背后，信息规律越来越难以被发现。在竞争中，只有掌握信息，从中发现规律，然后制定决策，才能取胜。因此，信息应该被快速准确的理解。这与数据仓库的庞杂组织、隐秘规律之间的矛盾越来越尖锐。在这种情况下，信息可视化作为信息分析技术的一个重要方面，作用越来越大。而且随着信息量的膨胀和计算机、网络技术的高速发展，信息可视化技术也呈现出方法多样化，可视对象范围越来越广的特点。
信息可视化解决如何管理、分类信息的问题，它以一种科学合理的方式把信息呈现给用户。信息可视化的关键在于充分利用有限的屏幕空间和硬件运算能力，并且充分考虑人的认知特点，把信息自然的、高效率的呈现给用户。
聚类是把一组数据按照相似性归成若干类别，信息经过聚类呈现出更好的条理性，同时信息可视化技术可以把聚类结果科学的显示出来。Flex在信息展现方面得天独厚，是一个完整、强大的信息可视化工具。XML作为一种易学易读的标记语言，结构十分清晰，而且可以被Flex灵活的读取、分析。本研究以Flex为工具，针对XML类型的聚类信息进行可视化研究。
本文通过对基本界面元素、人机交互因素的研究，以及对几种代表性可视化方案的探讨，提出了几种效果丰富、交互多样、扩展性好的可视化方法：树形图，散点图、平行坐标图和雷达图。研究成果能对多种类型的数据变量，以及层次化或者非层次化类型的数据组织进行可视映射，可视效果多样，交互方法丰富，方便了用户对于信息的理解和掌握。
4.学位论文徐阳工程软件的可视化技术研究及信息图形化标注系统的开发2006
步入二十一世纪，可视化技术正被越来越多地应用于各科学理论与工程应用学科，极大地提高了处理数据的速度和质量。在当今的工程领域中，绝大部分工程软件都需要使用可视化技术实现人机交互。因此，研究工程软件中的可视化技术，以及通用的工程软件可视化系统的设计方法，对缩短可视化工程软件的开发周期、降低软件设计成本、提高软件的可视化性能具有重要的意义。
本文在浙江大学化工机械研究所与无锡华光锅炉集团的合作项目“基于AutodeskDWFViewer的工程信息图形化标注系统”研究工作的基础上，针对工程领域中的可视化理论进行研究，并将其应用到实践中，从而开发了通用锅炉热力计算软件中使用的可视化系统。本文的主要研究内容如下：总结当前国内外可视化技术现状，给出可视化系统的参考模型，对可视化技术进行分类，阐述工程领域中使用的各种可视化系统，研究通用锅炉热力计算软件中已使用的可视化技术，并提出了工程信息图形化标注可视化系统的结构。
采用面向对象技术对工程信息图形化标注系统进行需求分析，使用统一建模语言UML给出系统的软件模型。根据系统实际功能的需要，将其分为“总控包”、“控件包”、“标注信息绘图包”三个主要功能模块。
分析工程信息图形化标注系统内部各数据结构之间的关系，将系统内部数据分为“公共类对象”、“通用图元类派生类对象”、“通用链接信息类派生类对象”三种类型，并使用集合类的方式分别对其进行管理，同时给出管理行为的具体算法。
根据可视化理论分析系统的人机交互需求，使用多种软件界面技术实现系统的各种人机交互。并在“标注信息绘图包”中给出该层图形的变换算法。
建立系统与通用锅炉热力计算软件的数据交换方式，对工程信息图形化标注系统的通用性做出初步研究。
5.期刊论文李春旺信息检索可视化技术-现代图书情报技术2003,""(6)
在讨论信息可视化功能级别、可视化基本技术、面向特定信息类型的可视化技术以及大型信息资源可视化技术的基础上,分析了三个具有代表性的可视化信息系统,最后阐述了当前信息检索可视化研究的主要任务及今后的发展趋势.
6.学位论文胡晓颖井地电磁三维交互解释系统2007
本文采用人机交互可视化技术与正反演技术相结合的方法进行井地电磁三维交互解释系统的资料解释。为此，采用基于windows平台的面向对象开发语言Visual C++及OpenGL，开发了基于微机的井地电磁三维人机交互解释系统平台和单井人机交互解释系统，并集成形成了井地电磁三维人机交互解释系统。该系统实现了模块管理、数据管理、作业管理、系统管理等功能和单井人机交互解释系统的开发，并提供了多种可视化工具；给出了井地电磁三维交互解释的流程，通过对实际资料的处理，验证了系统的稳定性、方便性及实用性；这对提高井地电磁资料的解释效果与精度及促进解释技术进步有
7.期刊论文王卉.李爱光可视化技术在地图学中的应用-测绘学院学报2001,18(1)
着重介绍了可视化技术在地图学中的应用,并围绕如何设计一个友好的人机交互系统,从可视化编程语言、用户界面可视化、地图的动态可视化设计以及人的视觉感受效果等4个方面阐述了可视化技术在地图学中应用的新焦点.
8.学位论文陆敏仪基于可视化技术的城市管网规划管理系统2009
地下管网是城市基础设施的非常重要组成部分，是城市赖以生存和发展的物质基础，被誉为城市的“生命线”。尽快、全面、系统地管理好城市地下管网信息，是为合理地开发利用地下空间，如地下工程的规划、设计、施工及运行管理等提供坚实的信息基础。但是目前由于没有科学地管理好地下管网数据，造成地下管网资料的缺漏和偏差，对地下管网的分布情况不清，造成盲目施工，地下管网损坏导致停水、停电、停气、通讯中断，甚至引起灾害事故。任何一种管网发生故障都会带来重大损失，造成事故的原因固然很多，但最基本的一个原因是地下管网资料缺乏科学性、准确性以及管理模式的落后。因此，进行城市地下管网三维模型的可视化和空间分析的研究具有十分重要的现实意义。
本文着重讨论了管网模型和可视化的相关基本理论和算法，在总结已有的工作基础上，运用OpenGL的图形库和VC++6．0及MFC类库开发了三维管网模型的可视化和空间分析系统，主要完成了以下几个方面的工作：
1、将管网层层分解建立管网模型，必须通过一定的空间分析来定义单一管网段之间的拓扑关系，确定整条管网，从而进行相关的查询与分析等操作。同时统一了管道的数据类型，把勘探获得的数据与系统中需要的数据相对应，规范了数据上报的流程，制定了详细的录入表单，有效的实现了数据信息的采集，并避免了重复勘探的漏洞。
2、采用OpenGL的图形库开发三维图形使得三维模型的显示、消隐变得十分简单，提高了三维模型的显示速度，同时也提供了与AutocAD的dxf以及ARCGIS的shp文件格式的接口，使控件可以接受多种数据来源。
3、编写了人机交互界面，通过简单的操作，可以实现基本的管网设计，并可以很方便的将新的勘探数据转换为系统所需的空间数据和属性数据并加以管理，降低了系统操作的门槛。
9.学位论文何新敏测量数据可视化技术的研究2009
测量数据可视化是在计算机图形图像学基础上发展起来的一个领域，它融合了数学计算，人机交互，计算机图形技术，计算机辅助设计等。测量数据可视化已经被成功的运用到科学仪器，医学，天体物理学，材料科学，等等许多领域。测量数据可视化的直观性和准确性等给科学实验，分析检测带来了极大的方便。
本文对测量数据可视化的内涵，现状，以及主要的实现方法做了详细的讨论。
并针对实际测量软件开发的需要，引入了组件技术，将测量数据可视化系统封装为可视化组件。在此基础上，详细介绍了可视化组件的设计结构，与其它组件交互的实现，组件的重要接口，以及测量软件所需的二维，三维显示功能基于GDI和OpenGL的实现，组件中人机交互的实现。
10.期刊论文顾观文.武晔.GU Guan-wen.WU Ye电法软件设计中交互与可视化技术应用-地质与勘探2004,40(z1) 电法软件中的可视化技术包括电法数据交互编辑修改、样点曲线和一维地电模型的可视化和人机交互、断面图等值线与颜色填充、二维地电模型人机交互建模、三维异常体交互建模.这些技术为实现一个实用、快速、操作方便的电法软件系统提供了可靠的保证.
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