信息技术在公路养护管理中的应用.doc

1、信息技术在公路养护管理中的应用信息技术在公路养护管理中的应用摘要 本文从数据库技术、图形处理技术、络技术、计算机辅助评价 4 个方面对以计算机技术为代表的现代信息技术在公路养护管理工作中的应用现状及发展趋势进行了简要的介绍。序言人类社会正在从工业社会向信息社会迈进 , 目前科学技术革命的核心和主流是信息技术革命 ,21 世纪将成为信息社会 , 这一点已成为世界共识。信息技术是当代社会最具潜力的新的生产力 , 信息化水平已成为现代化水平和综合国力的重要标志。江泽民同志曾强调指出 : 四个现代化 , 哪一个也离不开信息化。 公路建设事业作为我国国民经济的基础性产业 , 就必须充分运用现代的信息技术

2、 , 提高信息化水平 , 才能使我国的公路建设事业在 21 世纪得到更大的发展。所谓信息技术 , 主要指以电子计算机和电子通讯技术为代表的现代信息处理技术 , 主要内容包括信息的收集、存储、创造、分析、管理、交换等。公路 , 作为一个工程实体 , 其养护管理可以通过充分运用相应的信息处理技术极大提高运作效率和管理能力 , 进而提高公路行业的经济效益、社会效益和竞争能力。数据库技术数据库是以一定的组织方式存储在一起的数据的集合 , 它能以最佳方式、最小数据重复为多种用户 ( 或应用程序 ) 服务 , 数据的存储方式独立于其他的应用程序。数据库管理系统是管理和维护数据库的软件 , 主要功能是维护数

3、据库系统的正常活动 , 接受并回答用户提出的访问数据和各种应用请求。典型的数据库管理系统为用户提供了存取数据、 报表生成和数据分析能力。 数据库和数据库管理系统组成了具有高度组织、 可存取大量数据的数据库系统。 目前常用的关系数据库系统 ; 大型数据库 ORACLE、SYBASE、 MS SQL Server、 INFOMIX、IBM DB2 等,中小型数据库 PowerBuild 、MSAccess、Visual Foxpro 、Paradox 等。公路工程在空间上的开放性使得养护管理所涉及的数据量庞大 , 因此使用数据库系统对其进行管理就显得更为迫切。我国信息技术在公路的养护管理方面的应用

4、起步于 70 年代末 , 国家七五、八五和九五都列有相应的项目。 经过科研和公路养护管理人员多年的不懈努力 , 公路养护管理方面的信息系统的研究和应用工作 , 取得了较大的成效 , 出现了许多比较成功的应用软件。最典型的应用是交通部主持研制的路面管理系统(CPMS97、CBS),一些省市已经在此基础上着手建立自己的公路管理信息系统和公路数据库。新近研制的公路管理信息系统一般都选用关系数据库管理系统和一种地理信息系统为软件开发工具。这些系统大多都包含数据应用和图 形处理等子系统 , 利用复杂数据模型、动态分析等新技术 , 通过公路属性数据与图形有机的结合 , 实现了图形、图象和数据的综合分析和处

5、理 , 可实现公路沿线定位与地理定位的转换 , 可在地图上对公路有关静态和动态变化的信息进行查询、统计和分析,可根据需要及时快速地绘制全部或局部不同比例尺的公路络图和统计图。 通过这些系统的应用 , 革新了公路养护管理工作的方式 , 提高了工作效率、对数据分析处理问题的能力 , 创造了客观的经济和社会效益。路面长期性能研究 (LTPP)始于美国的夏普 (SHRP)计划 , 预计 20 年完成 , 是迄今为止最大的路面性能研究计划。 我国也于 1998 年初启动了我国的路面长期性能研究 (CNLTPP)项目。该项目的基础之一即是一个大型的数据库 , 用来存储并管理所有通过现场检测和室内实验采集来

6、的数据。 该研究的主要目的是通过对数据库中的信息进行分析 , 从海量的数据中寻找影响路面长期使用性能的因素 ,评估现有设计标准 , 尝试新的设计方案。 随数据的增加和分析的深化 , 将研究建立起路面性能与设计、材料、结构、养护、交通量、环境和地理位置之间的关系。路面管理信息系统的发展趋势 , 其一是与 GIS 技术相结合。其二是从数据库向数据仓库方面发展 , 利用数据刀片、信息发掘等技术从数据仓库中得到公路养护管理诸多因素间比较隐蔽的, 以指导工程实际。其三是与面向对象(CO)技术结合 ,提高了数据和软件系统的重复利用率, 实现了系统的构件式开发。其四是多媒体技术的深入应用 , 可以处理文字、

7、表格、图形、图象、声音、视频等丰富多彩的信息形式。图形处理技术我国在计算机图形处理方面的研究始于60 年代后期 , 经过这些年的发展 ,已取得了长足的进步 , 成为当代几乎所有科学和工程技术领域用来加强信息理解和传递的技术和工具。 计算机图形处理技术主要研究使用计算机生成图形和图象的技术 , 它在公路养护管理方面的应用主要集中在信息系统领域, 最具代表性的技术当是可视化技术和GIS(地理信息系统) 技术。可视化技术, 主要指科学计算可视化(Visualization in ScientificComputing) 技术 , 是80 年代末提出并发展起来的一种崭新的信息处理技术。它将科学计算及工

8、程设计或测量产生的大规模数据转换成计算机图形、图象信息, 进行静态或动态显示 , 以便直观、及时、正确地理解和把握这些抽象数据所反应的内容及其所蕴涵的规律和结果。在公路的养护管理中 , 可视化技术可用于处理路面的检测数据。使用落锤式弯沉仪 (FWD)、探地雷达、平整度仪等现代化仪器对路面进行动态检测 , 所得到的数据量是很庞大的 , 处理这些数据的有效手段之一即是采用可视化技术 , 将检测数据转换成二维或三维的计算机图形 , 由此为评价路面质量提供直观、 有效的手段 , 使技术人员可从总体上把握这些数据 , 以得到科学的评价结果。 另外 , 从广义上说 , 统计直方图、饼状图等就是一种简单的可

9、视化技术。目前 , 可视化技术的主要研究方向是三维数据场的显示研究, 这一技术对路面和桥梁的结构性能研究更具实际意义。可视化技术在公路建筑与养护管理方面的应用才刚刚起步 , 有待进一步的研究。GIS(GeographicalInformationSystem) 技术亦即地理信息系统 , 是以计算机为手段 , 对现实世界的各类空间数据及描述这些空间数据的属性 , 以一定的格式输入、存储、检索、显示和综合分析的技术系统。地理信息系统已广泛应用于国民经济运行、城市管理、交通管理与规划、自动驾驶、车辆导航、环境污染治理、自然资源开发、 军事乃至人们的日常生活领域。 地理信息系统已成为关系到国民经济增长

10、与社会进步的战略性产业。据统计 , 经济建设、政府运作与日常生活所涉及的信息中 80%都与地理信息密切相关。近几年来 , 地理信息系统在公路养护管理中开始得到应用 , 已开发出一些比较成功的公路地理信息系统。这些项目一般都针对公路养护管理的特点 , 根据公路养护对信息处理的实际需要和公路养护管理的地方特点 , 综合运用了地理信息系统和现代数据库技术。公路养护管理地理信息系统的开发是公路管理的基础性工作 , 它对于实现我国公路信息的统一管理与综合应用、推动公路行业的信息化进程具有重大作用 , 为公路养护管理和评价提供了科学化的现代信息技术手段。在公路的养护管理中, 地理信息系统一般与路面养护管理

11、信息系统或路面质量评价系统一起应用。将公路的各项要素与地理要素的空间属性起来 , 既可以从地图上的路段、桥梁、涵洞等地理要素查询得到相应对象的数字、文档、图形、图象及视频、音频信息 , 也可以由路段编号、桥梁编号等标识信息查询得到其空间方面的信息。 对于公路养护管理中的检测结果及调查得到的路面病害等动态信息 , 可运用可视化技术将数量庞大的数据拟合到地理要素上 , 得到直观的复合地图 , 一目了然地了解道路或桥梁的质量 , 为技术和管理人员制定养护管理方案提供全面的参考。对非业务型的领导人员来说 , 这一点尤其必要。络技术90 年代以来 , 发展最快的信息处理技术即是络技术 , 尤其是 Int

12、ernet 的迅速普及 , 使计算机络延伸到了社会的每个角落。 Internet 的迅猛发展 , 给各行各业都提出了挑战 , 也提供了发展的契机。 公路行业 , 作为一个开放型、 基础性行业 , 其利用计算机络技术的潜力是巨大的。可以说 ,Internet 是建立在高度灵活的通信技术之上的全球数字化信息库 , 它提供了用以创建、浏览、访问、搜索、阅读和交流信息的多种服务 , 诸如电子邮件、 WWW浏览、新闻讨论组、电子布告板、 FTP 服务等 , 都已得到广泛的应用。利用计算机络的主要目的是实现信息资源的共享和跨地域的信息交流 , 它也是办公自动化的基础。全球公路交通技术交流 (World I

13、nterchang Network) 是国际路协于 1994 年为了各个国家能够共享全球公路交通的技术合作与交流而倡导组建的。 它为各国尤其是发展中国家和经济转轨国家的公路专家进行信息交流提供了一种崭新的交流体系。 全球公路交通技术交流中国是全球公路技术交流的子 , 面向中国公路交通行业 , 为全国公路管理、设计、科研等部门和单位及有关大专院校提供一个与世界各国交流与合作的渠道和窗口 , 以促进我国公路交通国际技术交流与合作的系统化和规范化。交通部和大多数省市的交通厅近期都已着手建立自己的 WWW主页 , 部分交通厅还建立了上交通数据库 , 可对外提供交通资料检索服务。总的来看 , 在公路行业

14、全面应用络技术 , 尤其在利用 Internet 资源方面 ,大家已达成共识 , 并已着手付诸实际。但应用的广度与深度都还不够 , 上的公路方面的资料与国外相比 , 还比较匮乏 , 信息更新的频率也比较低。因此 , 需要加大投入 , 加大应用的力度。应考虑充分利用交通部门各科研机构和大专院校的技术力量 , 分专题组建若干大型的上公路数据库 , 组织专职技术人员组织信息资源 , 及时刷新信息页面。组建交通各主要部门的 Intranet, 并以此为基础 , 实现这些部门的办公自动化。计算机辅助评价公路当前的技术状况是制订公路的养护管理对策和分配公路养护经费的主要依据 , 公路的当前技术状况如何 ,

15、 必须通过检测与调查得到数据 , 并对这些数据进行分析与评价而得到。 每年通过对路面的普查与使用现代化仪器检测得到的数据量是相当庞大的。 对海量的数据进行处理 , 这正是计算机的长处。 因此 , 要对路面的技术状况进行科学、客观的评价 , 就必须使用计算机。特别是现代化的检测仪器一般都提供与计算机的接口 , 可直接将检测结果数据输入计算机 , 然后由计算机直接使用公路技术状况辅助评价系统进行处理 , 最后以报表、图形的形式得到评价结果 , 并提出参考性的养护方案 , 包括大、中、小修计划等。 原始数据及结果都存入计算机的数据库中 , 以进行比较分析与统计之用。目前的公路技术状况辅助评价系统大多

16、都做为一个模块与路面信息管理系统集成在一起 , 通过建立与修改评价模型与参数来控制评价的方法。 公路技术状况辅助评价系统其实质应该是一个独立的专家系统 (Expert System) 。该系统应具有大量的路面质量评价方面的专业知识与经验 , 能根据这些知识和经验进行推理和判断 , 模拟人类专家的评价过程。 其组成一般应包括路面质量评价知识库、公路信息综合数据库、推理机、解释器、与其他数据库的接口等模块。结语信息技术将是21 世纪最具生命力的技术, 它所涵盖的领域越来越广, 新的信息技术层出不穷。信息技术在公路养护管理工作中具有广阔的应用前景 , 所涉及的专题众多 , 并不是一篇文章所能全面论述的 , 本文选这 4 个方面进行介绍 , 算是抛砖引玉吧。由于作者水平有限 , 错误或不妥之处在所难免 , 恳请各位专家和读者指正。参考文献高洪深 . 决策支持系统 (DSS)理论方法案例 . 北京 : 清华大学出版社等汪成为 , 高文 , 王行仁 . 灵境 ( 虚拟现实 ) 技术的理论、实现及应