新技術在路橋設計中的合理運用

王一平（湖北省交通規劃設計院，湖北武漢 430051）

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新技術在路橋設計中的合理運用

王一平
（湖北省交通規劃設計院，湖北武漢 430051）

【摘要】隨著我國經濟建設的不斷發展，道路交通事業的建筑規模也隨之增加，要保證道路橋梁建設的質量，必須做好路橋設計工作。科學技術的進步給路橋設計提供了新的技術和方法，增加了設計的合理性和精準度。本文將著重闡述計算機技術、GIS技術以及GPS技術等新科技在路橋設計中的合理運用，為設計人員提供新技術下的路橋設計參考理念。

【關鍵詞】路橋設計 運用 計算機技術 GIS技術 GPS技術

在我國現代化建設的過程中，路橋建設的也在新技術的引領下不斷進步創新，傳統的路橋設計已經不能滿足路橋建設的施工建設需求，將最新科技運用到路橋設計中可以有效提升建筑施工的工作效率，滿足路橋建設的新要求。計算機技術、GIS技術和GPS技術等新科技已經趨于成熟，如何將它們有效地與路橋設計相結合發揮最佳功效是設計人員需要解決的重要問題。

1 計算機技術在路橋設計中的合理運用

1.1 計算機新技術的介紹

計算機應用最為廣泛的是人機交互技術，人機交互即盡可能增加計算機和人的交流，運用計算機形象的提示界面，使操作人員高效合理地使用計算機系統收集數據信息、進行數據評估并對整個路橋建設實現全面體統的管理控制。傳統的計算機應用中只能使用簡單的數字和文字信息進行人機交流，新的計算機技術極大的改善了這一點，能夠實現多媒體形象化的交流方式，不僅能對信息進行多方面的收集與保存，還可以進行合理有效的分析處理，對路橋設計提供較大的幫助。

此外，計算機技術已經實現了對移動位移數據的實時拖動，即在計算機系統中進行“可視”的設備拖動過程中，其產生的位移和其他相關變量的數據變化都可以即時呈現，并實現了可視圖像的動態平滑變形，為路橋設計提供了極大的便利條件［1］。

最后，可視化技術的發展可以使路橋設計更加靈活準確。傳統的計算機技術只能實現將路橋設計的數據輸入計算機后得到簡單的二維模型，再由設計人員自行進行分析；可視化技術可以在簡單的數據輸入之后自行進行數據的運算，從而給出更加形象具體的模型以及詳細的數據分析。此外，用戶還可以在計算機給出的圖形基礎上進行進一步的作圖的圖形的完善修改，其產生的新的數據也將由計算機保存下來，進行下一步的計算。這項技術極大地提高了路橋設計的效率和水平，為整體的路橋建設帶來了不可估量的經濟效益。

1.2 計算機技術在路橋設計中運用

計算機新技術的發展運用在路橋設計中，使道路設計和橋梁設計有了極大的改善。道路設計一般采用HintCAD4.6緯地道路輔助設計系統，它本身基于windows系統的設計程序，可以采用實時拖動等計算機技術，使平面、縱面接線計算實現智能化，運用宏觀控制的各項指標和參數輕松完成設計項目的完善和修改。在進行道路設計的過程中，只需要動態拖動交點位置、曲線半徑，便可以同時獲得交點的位置、間距、半徑等參數。Delaunay Triangulation方法可以建立起三維仿真模型得到更加形象化的視圖，極大的提升工作效率，增加道路設計的精準性。

在橋梁設計中，一般采用橋梁制圖設計軟件，它的界面優化程度極高，在進行橋梁結構的設計、計算和制圖過程中，可以方便地進行人機交流，將設計成果直接顯示在界面系統中。其結構分析的系統十分強大，可以將數據存儲、處理、結構分析等融為一體，僅通過簡單必要的數據輸入即可獲得橋梁設計的重要信息，獨立生成三維模型并提供修改方案。

2 GIS技術在路橋設計中的合理運用

2.1 GIS技術的介紹

GIS（Geo-Information system）即地學信息系統，它是一種空間信息系統，可以對部分或整體的地球表層進行數據的采集、存儲、顯示、描述、運算、分析和管理，其對地質信息的存儲和分析對路橋設計具有極大的幫助。

首先，GIS技術具有數據的管理功能，可以實現對工程勘探和地理底圖的數據資料的編輯、錄入、轉換和有效儲存。其強大的數據管理能力，可以將工程勘探中的試驗數據形成圖形和表格，對地質情況進行分析，保存三維地質模型以及試驗成果數據系統。其次，GIS的空間分析和數一模聯動的功能可以實現：①生成土層柱狀圖、鉆孔平面圖、地質剖面圖和巖石柱狀圖等基本的圖件；②生成離散鉆孔點的等值線，如基層面等值線和地層層厚等；③生成各項試驗的試驗曲線，比如十字剪切的試驗曲線和靜力觸探的曲線圖等。最后，GIS技術能夠實現三維地質結構的可視化建模，對于地質復雜的地帶根據數據信息生成空間布展的地質結構模型，用戶將可以同時根據自定義系統進行其夾層、透鏡體等特殊地質情況；其可視化的功能可以在地質模型的處理中使用戶可以任意地切割模型，形成立體剖面圖。

2.2 GIS技術在路橋設計中運用

GIS技術的空間插件可形成二維模型的工程地質等值線圖，這是一種應用廣泛的空間分布圖，主要由等值的基層埋深度和土層厚度等離散點連接而成，在計算機模擬中可以直接看到該地區的地質情況。此外，自然界中廣泛存在的相似原理也在GIS技術的應用中得到應用，在離散采樣的情況下，當鉆孔數量不足時，GIS技術便可通過相似相近原理推斷其他位置的巖層類型。荷蘭氣候學家以此根據離散型的降水量計算當地的平均降水量，研發出了Voronoi多邊形的處理方式，即在獲得的離散型的降水量數據后做出能夠連接起整個區域的多邊形，在三角形平面進行平面分割，連接將數量相同的點即可獲得整個區域的降水量分布特征［2］。我國科學家運用相似相近原理研發出MAPGIS，美國公司也推出了AroGIS，這些均可實現Voronoi多邊形的分析模式。

在路橋制圖中，經常運用示例圖紙作為路橋制圖的參考，但應用這些圖紙時往往需要對較長的施工圖紙進行多次掃描，但掃描后經常出現圖紙變形、位置傾斜等情況，這就導致圖紙不容易進行拼接，如使用PS技術進行拼接則會浪費大量的時間，也容易出現錯誤。GIS技術可以輕松解決這個問題，只要核實好掃描圖紙的關鍵位置，便可以用GIS軟件進行比較完善的拼接，圖紙連接效果較好，完成拼接后還可以直接運用CAD軟件對底圖進行下一步的測繪，十分高效便捷。

在路橋設計中，對三維圖形的應用較多，三維的GIS技術可以對客觀的世界進行更為真實的表達，我國的某軟件公司便根據三維GIS技術設計出一款三維可視的地理信息系統（MAGIS），它主要分為兩個部分，包括平面圖形的編輯系統以及三維地理信息系統，主要對數字地面建模、數字柵格圖、數字化縣圖以及數字正射影像等虛擬現實管理系統進行增和處理。MAGIS的功能突破了二維概念，對三維目標進行直接的分析查詢，在透視空間中對模型面積、體積、周長等情況進行查詢，并依次進行分析決策。

3 GPS技術在路橋設計中的合理運用

3.1 GPS技術的介紹

GPS（Global Positioning System）即全球定位系統，可以在全球范圍內實行導航和定位，它主要用于路橋設計的測量勘測過程中，具有如下特點：第一，GPS技術的運用使測站間不再需要通視，可以做到靈活選點，有較大的測量空間；第二，使用GPS技術的進行測量可以縮短時間，一般對于較短的基線，通過快速相對定位5分鐘內即可完成觀測；第三，GPS技術的定位更加精確，紅外測距儀的測量精度為5mm±10-6，隨著距離的增加其精度有所降低，GPS測量在短距離內的精度與紅外測距儀的精度相似，但距離越長，其測量精度更加精確，當基線長度小于50千米時，其精度為12×10-6，當基線長度在100至500千米之間時，精度為6×10-7［3］；第四，GPS技術可以保證其測量全天候進行作業，在任何氣候條件、任何地理位置都可以進行。

3.2 GPS技術在路橋設計中運用

在進行道路設計過程中，GPS勘測技術使整體設計的布網過程更加精確，對于距離較大的公路建設提供整個區域的測量數據，便于在設計中對不同的位置地點進行準確設計，方便施工，極大地減少了后期施工中的不穩定因素，幫助縮短工期。

在橋梁設計中，GPS技術動態與靜態相結合的定位方式，不僅可以提升器測量精度，保證設計的準確合理，還能通過其數字回聲測探技術，在大型的跨海跨河施工中進行較為準確的水下地形測量，為橋梁的設計提供重要參考依據。GPS的動態測量技術解決了長期以來在橋梁設計建設中無法對水下地形進行測量的難題，使后期的工程建設節約時間，降低危險性。

4 結語

科學領域不斷的探索幫助了各類建筑工程的設計和施工發展，合理地運用新的科學技術，使其發揮最大功效也是進行科研創新的重要目的。計算機技術、GIS與GPS技術的發展和合理運用將為路橋建設提供巨大的幫助，使其建設更具有高效性和社會經濟性。

參考文獻：

［1］黃夏雨，彭磊.新技術在路橋設計中的應用研究［J］.江西建材，2015，24：324.

［2］孟慶麗，張婷婷.計算機新技術在路橋設計中的應用［J］.黑龍江交通科技，2005，10：80-81.

［3］周玉翠.試談新技術在路橋設計中的應用［J］.黑龍江科技信息，2015，19：204.