單位代碼：                                               密級(jí)：公開(kāi)
學(xué)   號(hào)：       
分 類(lèi) 號(hào)：P283
　
研 究 生 學(xué) 位 論 文
　
                   專(zhuān)業(yè)名稱(chēng): 工程測(cè)量與民用建筑
                   論文題目: 公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
                   撰寫(xiě)時(shí)間:           
                   申請(qǐng)學(xué)位: 工學(xué)碩士
                   導(dǎo)師姓名:      教授   
                   研究生姓名:       
　
　
　
中國(guó)人民解放軍信息工程大學(xué)測(cè)繪學(xué)院
二○○五年四月

摘      要
本文通過(guò)對(duì)公路工程施工管理與GIS的研究，提出并建立了公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)，即利用MIS和GIS技術(shù)對(duì)公路工程整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制、進(jìn)度控制及投資控制，為監(jiān)理工程師提供對(duì)公路工程施工進(jìn)行可視化查詢、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表和工程項(xiàng)目計(jì)算等方法。
作者在文中論述了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，并設(shè)計(jì)了符合監(jiān)理工程師要求的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。采用了基于COM的、建立在OLEDB上層的ADO方式訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù),該方法可訪問(wèn)各種不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了組件集成技術(shù)。在圖形顯示與查詢方面選用了基于ActiveX的MapX可編程控件，取得了令人滿意的效果。
本文結(jié)合《焦作至鞏義黃河公路大橋及連接線工程》施工的全過(guò)程研制開(kāi)發(fā)的公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)，對(duì)提高監(jiān)理質(zhì)量，確保公路工程施工的順利完成具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞： 工程監(jiān)理  變更設(shè)計(jì)  質(zhì)量控制  進(jìn)度控制  投資控制 

Abstract
This paper brings forward and sets up the Highway Project Supervision and Management Information System through a full study of highway construction management and GIS. The main purpose is to provide the engineer of supervision and management with methods of visual query, statistical analysis, making report forms, and project calculations by utilizing MIS and GIS techniques to have quality control, progress control and investment control over the whole process of the highway construction.
The writer details the general design scheme in this paper, and devises the database structure that coincides with the request of the engineer of supervision and management. And the ADO that is based on COM and built in higher layer of OLEDB is chosen to have access to the database. This method can be used to access different kinds of database.
The Component Integration Technique is used in the design of the system. And satisfactory effects result from the selection and application of MapX programmable controls that are based on ActiveX in graphics display and query.
The Highway Project Supervision and Management Information System that is developed according to the whole construction process of the Yellow River Highway Bridge And Its Joint Line Project From Jiaozuo To Gongyi is proved valuable for the enhancement of supervision and management quality and the successful completion of the highway construction.
Key words: Supervision and management of project, Modification of design, Quality control, Progress control, Investment control

第一章  緒論
當(dāng)今世界，以信息技術(shù)為主要標(biāo)志的科技進(jìn)步日新月異，高科技成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化越來(lái)越快，初見(jiàn)端倪的知識(shí)經(jīng)濟(jì)預(yù)示著人類(lèi)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)生活將會(huì)發(fā)生新的巨大變化（江澤民，1998）。進(jìn)入二十一世紀(jì)，IT產(chǎn)業(yè)與GIS發(fā)展日新月異，專(zhuān)題GIS的應(yīng)用已開(kāi)始向國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域推廣。近些年來(lái)，公路建設(shè)在國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)中所占的比重越來(lái)越大。要想快速、優(yōu)質(zhì)、安全地完成公路施工任務(wù)，除了提高工程人員素質(zhì)、工程技術(shù)設(shè)計(jì)外，更需要在施工過(guò)程中進(jìn)行科學(xué)管理，增加施工過(guò)程的科技含量。在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，IT產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展已經(jīng)成為新世紀(jì)的一個(gè)重要標(biāo)志，而GIS技術(shù)在信息產(chǎn)業(yè)中所處的地位也越來(lái)越重要。本文研究的主要內(nèi)容就是應(yīng)用MIS與GIS技術(shù)為工程監(jiān)理人員提供對(duì)公路工程施工過(guò)程中的監(jiān)理工作進(jìn)行全方位的科學(xué)管理。
1．1  地理信息系統(tǒng)的起步與發(fā)展
地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS），是計(jì)算機(jī)技術(shù)與地理科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，它以空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟件和硬件環(huán)境的支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論和方法，綜合地、動(dòng)態(tài)地對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、分析、輸出，實(shí)時(shí)提供動(dòng)態(tài)的地理環(huán)境信息，并服務(wù)于輔助決策的技術(shù)系統(tǒng)。換言之，GIS是采集、儲(chǔ)存、管理、分析、描述、顯示及應(yīng)用與空間位置和地理分布有關(guān)數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)，是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶四大部分組成的問(wèn)答系統(tǒng)[2]。
GIS的定義很多，但至今尚沒(méi)有國(guó)際上認(rèn)可的定義，不同學(xué)科、不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)�GIS的理解和定義不盡相同。較新的GIS定義是：地理信息系統(tǒng)是一種采集、存儲(chǔ)、管理、分析、顯示與應(yīng)用地理信息的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù) [1]。目前又有許多學(xué)者提出應(yīng)將GIS擴(kuò)展為GIS3的結(jié)構(gòu)，即System、Service、Science。
地理信息系統(tǒng)既可以是一個(gè)包羅萬(wàn)象的龐大系統(tǒng)，也可以是一個(gè)專(zhuān)題、某一個(gè)區(qū)域的與地理信息有關(guān)的信息系統(tǒng)，如土地信息系統(tǒng)、城市信息系統(tǒng)都屬于地理信息系統(tǒng)的范疇，從廣義上講，凡是涉及到地理信息處理問(wèn)題的系統(tǒng)都屬于地理信息系統(tǒng)，一般稱(chēng)為專(zhuān)題或?qū)�業(yè)地理信息系統(tǒng)[3]。
GIS產(chǎn)生于60年代初，1963年，加拿大人R.F.Tomlinson提出“地理信息系統(tǒng)”這一術(shù)語(yǔ)，并于1971年建成世界上第一個(gè)地理信息系統(tǒng)（CGIS）。70年代隨著計(jì)算機(jī)硬、軟件的發(fā)展，GIS朝實(shí)用化、商業(yè)化方向迅速發(fā)展。80年代GIS產(chǎn)品走向成熟并得到推廣和應(yīng)用。GIS的應(yīng)用也從基礎(chǔ)信息管理與規(guī)劃轉(zhuǎn)向更加復(fù)雜的區(qū)域開(kāi)發(fā)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)以及與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合用于全球性問(wèn)題的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)，GIS已成為主要的輔助決策工具。90年代是GIS的全面發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化階段。網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，3S（GIS、GPS和RS）技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，使得GIS向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。目前，流行的GIS開(kāi)發(fā)軟件主要有ARC/INFO、ArcView、MicroStation、MapInfo、MAPGIS、GeoStar等等。這些軟件功能強(qiáng)大，廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃與管理、城市社會(huì)治安、環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理、資源調(diào)查與利用、投資環(huán)境與評(píng)價(jià)、防災(zāi)減災(zāi)、工程建設(shè)、作戰(zhàn)指揮自動(dòng)化等方面。
我國(guó)的GIS起步較晚，但發(fā)展較快，目前已開(kāi)發(fā)的具有自主版權(quán)的地理信息系統(tǒng)平臺(tái)：MAPGIS（武漢中地公司）、GeoStar（武漢吉奧公司）、CITYSTAR（北京大學(xué)）、MapEngine（北京圖原公司）、AF Internet GIS（武漢奧發(fā)公司）等都已走向市場(chǎng)。
隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的發(fā)展，GIS也隨之迅速發(fā)展。未來(lái)GIS的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1）  GIS網(wǎng)絡(luò)化
    網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展給GIS數(shù)據(jù)在更大范圍內(nèi)的發(fā)布、出版、獲取和查詢提供了有效可行的途徑。地理數(shù)據(jù)不僅可以按照地理位置、專(zhuān)題內(nèi)容、生產(chǎn)機(jī)構(gòu)、使用價(jià)格等進(jìn)行搜索，甚至可以直接在網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的各類(lèi)空間操作。
2）  數(shù)據(jù)商業(yè)化
    有人統(tǒng)計(jì)，GIS硬件、軟件和數(shù)據(jù)的造價(jià)比是1：10：100（Frank,1992），如何有效地生產(chǎn)和維護(hù)地理數(shù)據(jù)是GIS面臨的主要挑戰(zhàn)之一。在歐美等國(guó)家，空間數(shù)據(jù)已經(jīng)被作為一種商品，在零售商店就可以買(mǎi)到。國(guó)內(nèi)目前已經(jīng)有公司與國(guó)家測(cè)繪局合作，將地理數(shù)據(jù)存放在Internet上，供需要者租用。
3）  GIS標(biāo)準(zhǔn)化
包括軟件、操作、數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化。主要指空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，以便達(dá)到更廣泛的數(shù)據(jù)共享。GIS發(fā)展到今天，人們發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的真正實(shí)現(xiàn)將使人們能在一個(gè)共同理解基礎(chǔ)之上共享信息的資源。我國(guó)目前也正在制定自己的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
4）  軟件部件化
目前的GIS軟件或系統(tǒng)作為一個(gè)整體獨(dú)立存在，但從使用GIS機(jī)構(gòu)的角度來(lái)看，很多機(jī)構(gòu)只是需要GIS軟件中的部分功能，這就要求GIS的功能部件化，將來(lái)的發(fā)展是GIS將不再作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)存在，而是作為機(jī)構(gòu)整個(gè)管理和運(yùn)作系統(tǒng)的一部分，GIS的各種功能將融合在與專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域更直接的系統(tǒng)中。軟件的部件化是GIS發(fā)展的趨勢(shì)[1]。
1．2  公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
計(jì)算機(jī)技術(shù)在道路設(shè)計(jì)中起步較早，國(guó)外于50年代末，主要集中在應(yīng)用數(shù)據(jù)地面模型（DEM）技術(shù)，進(jìn)行道路輔助設(shè)計(jì)（CAD），近年來(lái)正在向公路施工和管理方面快速發(fā)展。
我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)在公路工程中應(yīng)用起步較晚，開(kāi)始于70年代，當(dāng)時(shí)也主要集中在道路勘測(cè)設(shè)計(jì)階段。近些年來(lái)，在線路工程建設(shè)與管理中取得很大進(jìn)展，已應(yīng)用GIS技術(shù)成功開(kāi)發(fā)了許多專(zhuān)業(yè)地理信息系統(tǒng)，如：地下管線管理信息系統(tǒng)、輸電線路管理系統(tǒng)、水利工程管理系統(tǒng)、供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)、通信管網(wǎng)管理系統(tǒng)等等。但在公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)（The Information System of Highway Project Supervision , 以下簡(jiǎn)稱(chēng)HSGIS）的研究方面，目前只有德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)家的幾個(gè)大的工程公司有所研究。比較有代表性的是美國(guó)BENTLEY公司開(kāi)發(fā)的基于MicroStation GeoGraphics 的BENTLEY地理工程基礎(chǔ)平臺(tái)�？蓪�(duì)大型基礎(chǔ)設(shè)施在勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)作、管理、維護(hù)等方面進(jìn)行全方位的管理。但軟件價(jià)格昂貴，操作界面不符合中國(guó)人的習(xí)慣，特別是國(guó)外的監(jiān)理模式與國(guó)內(nèi)有較大的區(qū)別，不能滿足實(shí)際需求。
國(guó)內(nèi)收集到的資料中只有云南省公路管理局針對(duì)大保高速公路研制了《云南大保高速公路合同管理及投資控制系統(tǒng)》，武漢測(cè)繪科技大學(xué)與葛洲壩水利水電工程集團(tuán)公司聯(lián)合研制的《施工總圖管理信息系統(tǒng)》，能夠?qū)κ┕み^(guò)程中的數(shù)據(jù)資料和各種文件進(jìn)行管理、查詢、分析的公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)，目前在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有見(jiàn)到。
1．3  研究公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)的目的和意義
公路工程施工涉及到大量的人力、物力和財(cái)力，工程變更涉及整個(gè)施工過(guò)程。大量的施工設(shè)計(jì)圖紙以及每天、每月、每季的施工匯總資料堆積如山，別說(shuō)統(tǒng)計(jì)分析，就是找到都很麻煩，給監(jiān)理工作帶來(lái)許多困難，可以說(shuō)施工管理工作異常復(fù)雜。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及與發(fā)展，特別是地理信息系統(tǒng)（GIS）在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)管理上述工作成為可能。
按公路工程施工規(guī)范要求的內(nèi)容，合理地對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量、進(jìn)度、投資控制，是確保施工得以正常進(jìn)行的關(guān)鍵，對(duì)提高公路建設(shè)的總體技術(shù)水平具有重要意義。為適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)，滿足工程管理部門(mén)的迫切要求，本文結(jié)合《焦作至鞏義黃河公路大橋及其連接線工程》,對(duì)公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)（HSGIS）進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
HSGIS不同于普通的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)，它是以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)的MIS，它以地形圖、施工設(shè)計(jì)圖、工程基本資料為依據(jù)，將各種不同的信息分別放入數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)在計(jì)算機(jī)上點(diǎn)擊地形圖上的點(diǎn)、線、面等具體實(shí)體，得到該實(shí)體的屬性、施工進(jìn)度等信息，同時(shí)也可將屬性數(shù)據(jù)直接在圖形上定位�？傮w設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：
•充分利用計(jì)算機(jī)計(jì)算速度快、存貯量大、不易出錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)，最大限度地減輕工程技術(shù)人員的工作量，實(shí)現(xiàn)工程施工管理自動(dòng)化。
•動(dòng)態(tài)處理數(shù)據(jù)、圖表，實(shí)時(shí)提供工程最新進(jìn)展情況，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供可靠依據(jù)。
•對(duì)施工進(jìn)程中所需的各種圖表根據(jù)工作需要可隨時(shí)在計(jì)算機(jī)上動(dòng)態(tài)顯示，方便隨時(shí)修改，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙辦公化。
•在計(jì)算機(jī)上對(duì)每一個(gè)結(jié)構(gòu)物如：橋梁、涵洞、隧道、排水槽等，甚至橋梁墩臺(tái)的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型, 不同地段路面的結(jié)構(gòu)層等查看，實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的可視化管理。
在該系統(tǒng)中，將所有信息用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理，既保證了資料的安全可靠，又有效地提高了編程效率和系統(tǒng)的可靠性。
1．4  本文研究的主要內(nèi)容
公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)是GIS與管理信息系統(tǒng)（Management Information System，簡(jiǎn)稱(chēng)MIS）相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
1．  從工程監(jiān)理的產(chǎn)生、發(fā)展及主要內(nèi)容等方面對(duì)監(jiān)理工作進(jìn)行論述，說(shuō)明研究公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)是時(shí)代發(fā)展的需要，研究該系統(tǒng)對(duì)公路建設(shè)和發(fā)展將帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
2．  通過(guò)對(duì)工程施工監(jiān)理信息系統(tǒng)的需求分析，提出系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)方法；在需求分析中發(fā)現(xiàn)，利用系統(tǒng)集成開(kāi)發(fā)方法開(kāi)發(fā)中、小型應(yīng)用系統(tǒng)，可以提高開(kāi)發(fā)速度，降低開(kāi)發(fā)成本。提出了開(kāi)發(fā)專(zhuān)題GIS應(yīng)采用系統(tǒng)集成的設(shè)計(jì)思想。
3．  對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和過(guò)程設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研究，并設(shè)計(jì)了系統(tǒng)框圖與關(guān)鍵點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)模型。
4．  通過(guò)對(duì)用戶需求分析和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的分析研究，設(shè)計(jì)出符合系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。
5．  實(shí)現(xiàn)公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)功能。

第二章      公路工程監(jiān)理概述
    本章通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外工程監(jiān)理制度產(chǎn)生和發(fā)展的論述，以及對(duì)監(jiān)理工作主要內(nèi)容、各方面的關(guān)系、任務(wù)、組織模式的分析討論，說(shuō)明了我國(guó)公路建設(shè)的高速發(fā)展迫切需要工程監(jiān)理以及建立公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)的必要性。
2．1  監(jiān)理工程師制度的產(chǎn)生和發(fā)展
1. 國(guó)外監(jiān)理工程師制度的產(chǎn)生和發(fā)展
 工程監(jiān)理制度，在國(guó)際上具有悠久的歷史，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，無(wú)論在組織機(jī)構(gòu)和方法、手段方面，還是在法規(guī)制度上，都已形成了一個(gè)較為完善的監(jiān)理體系和運(yùn)行機(jī)制。
工程監(jiān)理的產(chǎn)生和發(fā)展可用表2-1-1表示。

 
階  段 時(shí)  間 內(nèi)  容
階段Ⅰ 16世紀(jì)…… 總營(yíng)造師（建筑師傅）
負(fù)責(zé)→設(shè)計(jì)、購(gòu)買(mǎi)材料、雇傭工匠、組織施工
階段Ⅱ 18世紀(jì)60年代
至19世紀(jì)初 設(shè)計(jì)與施工分離
工程監(jiān)理制萌芽
階段Ⅲ 20世紀(jì)50年代 實(shí)行總包制
出現(xiàn)招標(biāo)投標(biāo)交易方式
監(jiān)理內(nèi)容進(jìn)一步擴(kuò)充
階段Ⅳ 20世紀(jì)70年代 可行性研究應(yīng)用于工程建設(shè)領(lǐng)域
監(jiān)理逐步貫穿于建設(shè)活動(dòng)全過(guò)程
階段Ⅴ 20世紀(jì)80年代 工程監(jiān)理制度向法律化、程序化發(fā)展，形成業(yè)主、承包商、監(jiān)理工程師三足鼎立的格局
階段Ⅵ   工程監(jiān)理國(guó)際化
2.      國(guó)內(nèi)監(jiān)理工程師制度的產(chǎn)生和發(fā)展
 我國(guó)監(jiān)理的雛形是從封建社會(huì)的監(jiān)工開(kāi)始的，隨著商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建設(shè)活動(dòng)中出現(xiàn)了具有商品色彩的包工制度，業(yè)主將工程作價(jià)包給一個(gè)工匠，由這個(gè)工匠獨(dú)自或找合伙人一起施工，這樣一種經(jīng)濟(jì)關(guān)系，使得業(yè)主對(duì)施工過(guò)程的監(jiān)督變得越來(lái)越重要。
鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)后，出現(xiàn)了專(zhuān)營(yíng)設(shè)計(jì)的建筑師事務(wù)所。業(yè)主營(yíng)造工程，先請(qǐng)事務(wù)所的建筑師進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成后刊登招標(biāo)啟事，營(yíng)造機(jī)構(gòu)（施工單位）選定后，業(yè)主就與之簽訂工程承包合同。施工開(kāi)始后，涉及建筑工程的業(yè)主、建筑師事務(wù)所及營(yíng)造機(jī)構(gòu)（施工單位）三方都派監(jiān)工進(jìn)行監(jiān)督。
建國(guó)后30年間，由于實(shí)行了高度的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)，在工程建設(shè)的具體實(shí)施中，工程費(fèi)用實(shí)報(bào)實(shí)銷(xiāo)，不計(jì)盈虧，不講核算，工程建設(shè)各參與者關(guān)注的重點(diǎn)是工程進(jìn)度和質(zhì)量，但在質(zhì)量、進(jìn)度、投資的控制方面卻存在許多問(wèn)題，使我們國(guó)家的監(jiān)理工作長(zhǎng)期處于停滯不前的狀態(tài)。
隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和改革的不斷深化，80年代中后期，出現(xiàn)了一種對(duì)工程建設(shè)活動(dòng)更全面、更完善的管理方式，即工程監(jiān)理制度。1988年上半年，國(guó)務(wù)院做出了在土木建筑領(lǐng)域中實(shí)施工程監(jiān)理的決定，并且在陜西——三原一級(jí)公路的建設(shè)中首次由專(zhuān)司監(jiān)理職責(zé)的“工程師機(jī)構(gòu)”按國(guó)際合同管理方式代表業(yè)主對(duì)該合同工程進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)綜合監(jiān)督管理，這標(biāo)志著我國(guó)公路工程施工監(jiān)理工作的正式啟動(dòng)，也是向與國(guó)際監(jiān)理制度接軌邁出的第一步。
進(jìn)入90年代后，“要想富，先修路”的口號(hào)首先在東部發(fā)達(dá)地區(qū)得到了貫徹，在開(kāi)發(fā)西部的戰(zhàn)略中，公路建設(shè)也放在了重要的位置。世界銀行與一些國(guó)際大公司在國(guó)內(nèi)投資修路，對(duì)工程監(jiān)理提出了更高的要求，工程監(jiān)理國(guó)際化成為發(fā)展趨勢(shì)。
但也應(yīng)該看到，我國(guó)目前的監(jiān)理方式與國(guó)外相比有很大的不同。國(guó)外的業(yè)主、施工單位、監(jiān)理工程師（單位）是三個(gè)完全獨(dú)立，只存在合同和利益關(guān)系的單位。而我國(guó)由于工程監(jiān)理機(jī)構(gòu)還不完善，監(jiān)理工程師（單位）大都由業(yè)主方自己派人承擔(dān)。監(jiān)理工程師的業(yè)務(wù)水平、管理水平的高低，都會(huì)直接影響工程的質(zhì)量、進(jìn)度與投資。要完全與國(guó)際接軌，還需要進(jìn)一步努力。
2．2  監(jiān)理工作的主要內(nèi)容
1.    監(jiān)理工作過(guò)程
監(jiān)理工作的主要過(guò)程可分以下十個(gè)部分：
1)        發(fā)布開(kāi)工令、控制工程進(jìn)度；
2)        審核設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)資料；
3)        檢查各種原材料、設(shè)備的規(guī)格質(zhì)量，驗(yàn)證認(rèn)可試驗(yàn)報(bào)告；
4)        審批承包商的施工方法、工藝和臨時(shí)設(shè)施；
5)        檢查監(jiān)理安全工作；
6)        檢查監(jiān)理施工質(zhì)量；
7)        對(duì)已完工程進(jìn)行計(jì)量，向承包商付款簽證；
8)        處理合同變更和索賠；
9)        工程驗(yàn)收；
10)     負(fù)責(zé)辦理向貸款單位提供報(bào)告。
2.    工程監(jiān)理工作的主要內(nèi)容
公路工程監(jiān)理工作的主要內(nèi)容，可分為工程進(jìn)度監(jiān)理、工程質(zhì)量監(jiān)理、工程費(fèi)用監(jiān)理、合同管理、信息管理和工地會(huì)議，即常說(shuō)的“三監(jiān)控二管理一協(xié)調(diào)”三部分。
1）. 工程進(jìn)度監(jiān)理
公路工程項(xiàng)目的特點(diǎn)是工程費(fèi)用大，建設(shè)周期長(zhǎng)，涉及范圍廣。而工程進(jìn)度又直接影響著業(yè)主和承包商的重大利益。如工程進(jìn)度符合要求，施工速度既快又科學(xué)，則有利于承包商降低工程成本，并保證工程質(zhì)量，也給承包商帶來(lái)好的工程信譽(yù)；反之，工程進(jìn)度拖延或匆忙趕工，都會(huì)使承包商的工程費(fèi)用增大，墊付周轉(zhuǎn)的資金利息增加，給承包商造成嚴(yán)重虧損，并且拖延竣工期限，也給業(yè)主帶來(lái)工程管理費(fèi)用的增加，投入工程資金利息的增加，以及工程項(xiàng)目延期投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)損失等。因此，公路工程施工監(jiān)理過(guò)程中，以工程進(jìn)度控制為目的的施工進(jìn)度監(jiān)理是公路工程施工監(jiān)理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
2）. 工程質(zhì)量監(jiān)理
工程項(xiàng)目的質(zhì)量是指通過(guò)工程建設(shè)過(guò)程所形成的工程符合有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)的程度和滿足業(yè)主要求的程度，工程項(xiàng)目質(zhì)量的內(nèi)涵包括工程項(xiàng)目的質(zhì)量與功能、使用價(jià)值的質(zhì)量和工作質(zhì)量三個(gè)方面。
工程實(shí)體質(zhì)量是從產(chǎn)品形成結(jié)果方面反映工程項(xiàng)目的質(zhì)量。一般，由各工序的質(zhì)量集合形成分項(xiàng)工程質(zhì)量，由各分項(xiàng)工程質(zhì)量形成各部位工程質(zhì)量（分部工程質(zhì)量），再由各部位工程質(zhì)量形成具有能完成獨(dú)立功能主體的工程質(zhì)量（單項(xiàng)工程質(zhì)量），最后各單項(xiàng)工程的質(zhì)量集合為工程項(xiàng)目的實(shí)體質(zhì)量。
工程質(zhì)量監(jiān)理的質(zhì)量控制程序流程如圖2-2-1所示。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3）. 工程費(fèi)用監(jiān)理
工程費(fèi)用一般指修建工程項(xiàng)目所投入的建設(shè)資金，它是工程建設(shè)項(xiàng)目在施工過(guò)程中形成的工程價(jià)值的貨幣表現(xiàn)形式，可分為預(yù)算工程費(fèi)用和實(shí)際工程費(fèi)用。工程費(fèi)用具有以下特點(diǎn)：
         預(yù)先定價(jià)；
         以工程成本為基礎(chǔ)；
         由監(jiān)理工程師簽認(rèn)；
         由承包人使用；
         由業(yè)主支付。
在公路工程施工中，工程費(fèi)用除了反映業(yè)主和承包人的直接經(jīng)濟(jì)關(guān)系外，工程費(fèi)用的支付還反映了工程的進(jìn)度和質(zhì)量，因?yàn)槌邪�商的工程質(zhì)量不合格，監(jiān)理工程師不簽字認(rèn)證驗(yàn)收，業(yè)主就不予付款；如果工程拖延，該竣工時(shí)工程還未干完，經(jīng)過(guò)監(jiān)理工程師檢查證明，業(yè)主可以扣回承包人的拖期違約罰金等。因此，工程費(fèi)用的支付是對(duì)工程質(zhì)量、進(jìn)度的最終評(píng)價(jià)。工程施工過(guò)程中的費(fèi)用監(jiān)理主要是對(duì)工程計(jì)量與支付的監(jiān)督與管理。
4）. 工地會(huì)議
    工地會(huì)議是用于協(xié)調(diào)各方關(guān)系的公路工程監(jiān)理方法，是監(jiān)理工程師對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行全面管理的一種重要方法，也是合同管理項(xiàng)目中普遍使用的一種手段。工地會(huì)議旨在檢查、督促合同各方，特別是承包人對(duì)工程基礎(chǔ)上承包合同的執(zhí)行情況，協(xié)調(diào)各方關(guān)系，促進(jìn)工程項(xiàng)目的順利完成。它屬于開(kāi)工后舉行的一種例行會(huì)議。
3.     工程監(jiān)理中各方的關(guān)系
建設(shè)單位，又稱(chēng)業(yè)主或甲方，在招標(biāo)階段則稱(chēng)“招標(biāo)單位”。它是指某項(xiàng)工程的投資者或資金籌集者，并在工程建設(shè)的前期、實(shí)施階段對(duì)工程建設(shè)的費(fèi)用、進(jìn)度、質(zhì)量等重大問(wèn)題有決策權(quán)的國(guó)有單位、集體單位或個(gè)人。
承建單位，又稱(chēng)承包單位、承包商或乙方，在招標(biāo)階段則稱(chēng)“投標(biāo)單位”，中標(biāo)后稱(chēng)為“中標(biāo)單位”。它是指通過(guò)投標(biāo)或其它方式取得某項(xiàng)工程的施工權(quán)、材料、設(shè)備的制造、供應(yīng)權(quán)，并和建設(shè)單位簽訂合同承擔(dān)工程費(fèi)用、進(jìn)度、質(zhì)量責(zé)任的單位或個(gè)人。
監(jiān)理工程師（單位），是指依法成立的、獨(dú)立的、智力密集型的從事工程監(jiān)理業(yè)務(wù)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)體，受建設(shè)單位的委托與其簽訂監(jiān)理合同，承擔(dān)工程建設(shè)監(jiān)理業(yè)務(wù)的單位。
工程監(jiān)理活動(dòng)涉及到建設(shè)單位、承包單位和監(jiān)理工程師（單位）。建設(shè)單位和承包單位是合同關(guān)系；監(jiān)理工程師（單位）和承包單位沒(méi)有合同關(guān)系，而是監(jiān)理和被監(jiān)理的關(guān)系，這種關(guān)系由建設(shè)單位與承包單位所簽訂的合同所確定；建設(shè)單位和監(jiān)理工程師（單位）之間是委托合同關(guān)系。
國(guó)際慣例中按FIDIC合同實(shí)施的工程監(jiān)理是以業(yè)主為主導(dǎo)、監(jiān)理為核心、承包人為主力、合同為依據(jù)、經(jīng)濟(jì)為紐帶的項(xiàng)目管理模式；它不是單純的技術(shù)管理，而是技術(shù)、管理、經(jīng)濟(jì)、法律的統(tǒng)一，并以法律關(guān)系形式確定了業(yè)主、監(jiān)理、承包人在完成工程項(xiàng)目中的職責(zé)、義務(wù)和權(quán)限的關(guān)系。
4.    工程監(jiān)理的任務(wù)
工程監(jiān)理的任務(wù)主要是控制工程質(zhì)量、進(jìn)度和投資。合同管理、信息管理和全面的組織協(xié)調(diào)是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、進(jìn)度、投資目標(biāo)所必須運(yùn)用的控制手段和措施。但只有確定了質(zhì)量、進(jìn)度和投資目標(biāo)值，監(jiān)理單位才能對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行有效的監(jiān)理管理。質(zhì)量、進(jìn)度、投資是一個(gè)既統(tǒng)一又相互矛盾的目標(biāo)系統(tǒng)，如圖2-2-2所示，在確定每個(gè)目標(biāo)值時(shí)，都要考慮對(duì)其它目標(biāo)的影響。
 
 
 
 
 
 
 
 

5.      工程監(jiān)理的組織模式
工程監(jiān)理的組織模式如圖2-2-3示，總監(jiān)理工程師對(duì)整個(gè)工程監(jiān)理全權(quán)負(fù)責(zé)。總監(jiān)下設(shè)總監(jiān)理工程師代表處，總監(jiān)理工程師代表處下設(shè)監(jiān)理辦公室，在每個(gè)合同段還設(shè)有合同段駐地辦。由合同段駐地辦監(jiān)理工程師負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理并實(shí)時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)情況上報(bào)，上級(jí)監(jiān)理辦對(duì)工地情況按比例抽查。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2．3  公路建設(shè)的高速發(fā)展迫切需要工程監(jiān)理
我國(guó)目前的交通運(yùn)輸是由鐵路、公路、水運(yùn)、航運(yùn)和管道等五種運(yùn)輸方式組成的綜合運(yùn)輸體系，公路運(yùn)輸是其它幾種運(yùn)輸方式運(yùn)量總和的3~4倍。然而，我國(guó)公路的總體水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍相距甚遠(yuǎn)，主要問(wèn)題是交通基礎(chǔ)設(shè)施不足，技術(shù)裝備落后，管理手段薄弱，運(yùn)輸能力與運(yùn)輸需求的矛盾突出。雖然在一些發(fā)達(dá)地區(qū)已投入運(yùn)行了部分高速公路，緩解了沿線地區(qū)的效能擁擠狀況，促進(jìn)了這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)高速公路發(fā)展水平仍非常低。美國(guó)高速公路占全國(guó)公路里程的1.4%，日本占0.35%，德國(guó)占1.7%，英國(guó)占0.81%，法國(guó)占0.9%，意大利占1.7%，比利時(shí)占1.2%，而我國(guó)只占0.18%。
我國(guó)公路建設(shè)始于20世紀(jì)初，與其它國(guó)家相比，起步不算太晚，但發(fā)展比較緩慢，到1949年底，全國(guó)能通車(chē)的公路只有8萬(wàn)公里。1980年全國(guó)公路通車(chē)總里程為88.8萬(wàn)公路，1997年末已達(dá)到121.6萬(wàn)公里。從1980年到1997年，年增長(zhǎng)近2萬(wàn)公里。1998年底，高速公路通車(chē)?yán)锍桃堰_(dá)到6258公里。表2-3-1記錄了建國(guó)后我國(guó)公路的發(fā)展情況。

 
 
時(shí)  間 通車(chē)?yán)锍?nbsp;有路面里程 橋梁數(shù)量
1949年底 8萬(wàn)公里   
1952年底 12．6萬(wàn)公里 5．5萬(wàn)公里 
1957年底 25．4萬(wàn)公里 12．1萬(wàn)公里 3．5萬(wàn)座
1965年底 51．4萬(wàn)公里 30．5萬(wàn)公里 10．4萬(wàn)座
1976年底 82．3萬(wàn)公里 57．9萬(wàn)公里 11．7萬(wàn)座
1980年底 88．8萬(wàn)公里 72．8萬(wàn)公里 13．2萬(wàn)座
1997年底 121．6萬(wàn)公里 111．1萬(wàn)公里 21．6萬(wàn)座
    
近幾年來(lái)，我國(guó)公路建設(shè)的速度可以說(shuō)是突飛猛進(jìn)、日新月異，高速公路建設(shè)也迅速發(fā)展。到2000年底，我國(guó)高速公路的建設(shè)已突破一萬(wàn)公路。由于公路建設(shè)投資驚人，每條公路建設(shè)投資都上億元，如目前正在施工的焦作至鞏義黃河大橋及連接線工程全長(zhǎng)18.502公里，投資人民幣4.8億元，晉焦（山西晉城——河南焦作）高速公路全長(zhǎng)約17公里，投資人民幣7.8億，所以在施工過(guò)程中如果沒(méi)有完善的工程監(jiān)理機(jī)制對(duì)合同工程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)綜合監(jiān)督管理，工程質(zhì)量控制、進(jìn)度控制、投資控制將無(wú)法保證，就會(huì)給公路建設(shè)造成無(wú)法彌補(bǔ)的損失。

第三章  用戶需求分析與集成設(shè)計(jì)
    根據(jù)軟件工程的設(shè)計(jì)思想，開(kāi)發(fā)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)都是從系統(tǒng)需求分析開(kāi)始的。通過(guò)需求分析確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，制定出切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案及實(shí)施計(jì)劃。本系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中也采用了這一方法。
3．1  用戶需求分析
3．1．1  常用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
常用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法有生命周期法和快速原型法兩種，兩種方法各有利弊，下面分別介紹。
1．生命周期法
    生命周期法分計(jì)劃、開(kāi)發(fā)、運(yùn)行三個(gè)時(shí)期。每一時(shí)期又分多個(gè)階段。在計(jì)劃周期分用戶調(diào)研和可行性分析階段；開(kāi)發(fā)周期包括需求分析、總體設(shè)計(jì)、軟硬件選型、組裝調(diào)試和小區(qū)試驗(yàn)等幾個(gè)階段；運(yùn)行周期包括確認(rèn)調(diào)試、系統(tǒng)驗(yàn)收、運(yùn)行維護(hù)等階段。該法是傳統(tǒng)的GIS設(shè)計(jì)方法，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，必須對(duì)需求做嚴(yán)格的定義，即開(kāi)發(fā)人員需確切地了解用戶的各種需求，特別是與專(zhuān)業(yè)有關(guān)的特殊要求，在此基礎(chǔ)上才能開(kāi)發(fā)出一個(gè)較成功的系統(tǒng)。
2．快速原型法
經(jīng)過(guò)需求分析和總體設(shè)計(jì)之后，快速地建立一個(gè)能基本反映用戶需求的系統(tǒng)原型，讓用戶進(jìn)行試用，了解系統(tǒng)的概貌，提出修改意見(jiàn)，開(kāi)發(fā)人員與用戶進(jìn)行討論，對(duì)原型進(jìn)行改進(jìn)，這種不斷反復(fù)的過(guò)程進(jìn)行到用戶對(duì)系統(tǒng)完全滿意為止，該法的過(guò)程為：需求分析→總體設(shè)計(jì)→構(gòu)建原型（初始原型）→運(yùn)行評(píng)價(jià)→修改原型→工作原型→運(yùn)行評(píng)價(jià)→……最終原型。
3．本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了生命周期與快速原型相結(jié)合的方法。首先在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行人員調(diào)查與需求分析，再進(jìn)行可行性分析與總體設(shè)計(jì)，請(qǐng)監(jiān)理工程師提出修改意見(jiàn)，修改完成后重新進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)過(guò)程中分段再請(qǐng)監(jiān)理工程師提出意見(jiàn)。
3．1．2  用戶需求分析
經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與征詢監(jiān)理工程師意見(jiàn)，發(fā)現(xiàn)用戶對(duì)系統(tǒng)的功能要求主要有以下幾點(diǎn)：
              地圖顯示功能
要求具有電子地圖的基本功能，包括對(duì)圖形進(jìn)行任意放大、縮小、漫游、分層（類(lèi)）顯示等功能，能夠顯示以1：2000帶狀地形圖為基礎(chǔ)的公路平面圖、公路設(shè)計(jì)圖、公路用地圖、公路縱橫面圖等；顯示設(shè)計(jì)好的各種部件設(shè)計(jì)圖，如橋位平面圖、橋臺(tái)構(gòu)造圖、涵洞分布位置圖、涵洞設(shè)計(jì)圖等。
              查詢分析功能
查詢線路上任意指定地點(diǎn)的橫斷面圖和縱斷面圖；
查詢?nèi)我獯��?hào)或名稱(chēng)的橋涵屬性；如查詢?nèi)我鈽蛄毫⒅�的高度、材料、施工日期、進(jìn)度、造價(jià)等。
查詢某一標(biāo)段的工程量清單，工程進(jìn)度，投資情況等等。
              數(shù)據(jù)編輯功能
對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的變更修改，對(duì)施工過(guò)程中的各種信息資料進(jìn)行增、刪、改、存等操作。
              測(cè)量檢查功能
計(jì)算兩點(diǎn)或多點(diǎn)間的直線距離、地表面距離，計(jì)算任意范圍的平面、地表面面積（場(chǎng)地清理），計(jì)算任意兩點(diǎn)間的坡度。
通過(guò)控制點(diǎn)檢查線路施工放樣點(diǎn)的平面、高程精度。
              數(shù)據(jù)輸出功能
主要包括以下四方面的功能：圖形輸出（點(diǎn)位符號(hào)圖、線狀符號(hào)圖、面狀符號(hào)圖、立體圖等）；圖象輸出；統(tǒng)計(jì)圖表（條形圖、扇形圖、抓線圖、散點(diǎn)圖、直方圖等）；外部數(shù)據(jù)輸出。對(duì)查詢、統(tǒng)計(jì)、分析所得的各種表格資料打印輸出，繪制指定區(qū)域的地形圖、斷面圖等。
              多媒體功能
對(duì)文本、聲音、圖象、視頻等多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理，實(shí)現(xiàn)超級(jí)鏈接，要求通過(guò)在地圖上點(diǎn)擊某要素點(diǎn)就可實(shí)現(xiàn)多媒體信息的顯示與播放。
              系統(tǒng)的通用性功能
要求系統(tǒng)具有通用性，通過(guò)簡(jiǎn)單的修改就可在各種類(lèi)似的公路工程中應(yīng)用。
通過(guò)以上分析可以看出，HSGIS是以二千分之一地形圖、施工設(shè)計(jì)圖為基礎(chǔ)資料；以施工過(guò)程中的質(zhì)量控制、進(jìn)度控制、投資控制信息為主線，對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，其核心部分是圖形或空間數(shù)據(jù)庫(kù)、屬性數(shù)據(jù)庫(kù)與多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的建立以及數(shù)據(jù)庫(kù)（包括圖形、設(shè)計(jì)資料、施工資料與多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)）與其它模型的鏈接。
3．2  COM技術(shù)與系統(tǒng)集成
COM是微軟提出的組件對(duì)象模式（Component Object Model）。在COM中，每一個(gè)組件程序被稱(chēng)為一個(gè)模塊，它可以是一個(gè)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)（DLL），也可以是一個(gè)可執(zhí)行程序（EXE程序），一個(gè)組件程序可以包含一個(gè)或多個(gè)組件對(duì)象，組件與組件之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口通信。利用COM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)多種軟件的集成，提高編程效率。
利用COM技術(shù)，有利于系統(tǒng)的升級(jí)。一般的應(yīng)用系統(tǒng)在升級(jí)版本時(shí)，往往用新的軟件模塊全部替換老的軟件模塊，升級(jí)就意味著全部更新。采用COM技術(shù)后，每一個(gè)底層模塊不僅可以單獨(dú)升級(jí)，而且在原來(lái)的軟件模塊基礎(chǔ)上不改變已有的組件模塊而添加新的組件。如圖3-2-1所示。
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
系統(tǒng)從版本一升級(jí)為版本二，對(duì)組件1和組件4進(jìn)行了修改，分別得到了組件1′和組件4′。把修改后的組件和其它的組件合在一起得到了新的應(yīng)用系統(tǒng)版本二，它可以運(yùn)行在新的軟件下。于是在不修改組件2、3、5、6的情況下，完成了軟件的一次升級(jí)。當(dāng)然，也可以在應(yīng)用系統(tǒng)版本二中增加新的功能軟件組件7而不用修改其它組件。
集成開(kāi)發(fā)目前已是國(guó)際上最流行的軟件二次開(kāi)發(fā)手段。當(dāng)今的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)種類(lèi)繁多，語(yǔ)言不盡相同，讓程序員逐個(gè)掌握它是不現(xiàn)實(shí)的，也沒(méi)有必要。不少平臺(tái)提供二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言(如MapInfo的解釋性語(yǔ)言Map Basic)，由于各個(gè)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言互不相通，用戶必須經(jīng)過(guò)特殊的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)才能運(yùn)用這些二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)。這種開(kāi)發(fā)方式技術(shù)陳舊，投入過(guò)大，效益卻不高，又無(wú)法在不同的系統(tǒng)中共享開(kāi)發(fā)成果，所以現(xiàn)在已逐漸淘汰出市場(chǎng)。為了緩解這種局面，采用系統(tǒng)集成是最有效的手段之一。 集成的基礎(chǔ)就是COM，現(xiàn)今的許多技術(shù)如OCX、ActiveX、DirectX以及OLE Automation等都是基于COM而建立起來(lái)的。
在系統(tǒng)集成中，集成可分為硬件集成和軟件集成。硬件的集成比較直觀，看得見(jiàn)、摸得著，它屬于計(jì)算機(jī)硬件的范疇，不屬于本文研究的范圍。軟件的集成比較抽象，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。本文僅討論軟件集成。有些人認(rèn)為，集成就是應(yīng)用程序相互調(diào)用的過(guò)程，這種說(shuō)法只看到表面現(xiàn)象，缺乏徹底性、嚴(yán)格性、概括性和科學(xué)性。其實(shí)，這只是集成的一種簡(jiǎn)單的形式，是客戶程序中兩個(gè)進(jìn)程的啟動(dòng)，相互之間并沒(méi)有產(chǎn)生直接的聯(lián)系。從本質(zhì)上講，集成是應(yīng)用程序間相互操縱的一種技術(shù)，是不同語(yǔ)言、不同功能應(yīng)用程序的相互整體交流（調(diào)用應(yīng)用程序的平臺(tái)）或部分交流（功能調(diào)用）及其產(chǎn)生的疊加效應(yīng)，它相當(dāng)于一部由各種部件組裝起來(lái)的復(fù)雜機(jī)器。集成的思想主要在于：借用其他軟件的功能，完成控制器（客戶器）不能或難以完成的工作。
一個(gè)一般的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者想在其程序中實(shí)現(xiàn)圖象處理、字處理等功能，需要花費(fèi)大量的勞動(dòng)，而且難以保證軟件的質(zhì)量。如果采用系統(tǒng)集成的思想，在成熟軟件中選擇其需要的產(chǎn)品，將其集成到自己的應(yīng)用軟件中，就能使自己的軟件也具有相應(yīng)的功能。如本系統(tǒng)中對(duì)空間數(shù)據(jù)的處理與操作就采用了MapX控件，而對(duì)一些報(bào)表的處理調(diào)用了Excel電子表格強(qiáng)大的功能。這種方法大大提高了軟件的開(kāi)發(fā)效率，避免了巨大的重復(fù)勞動(dòng)并使軟件的開(kāi)發(fā)費(fèi)用大幅度降低。目前需要使用集成技術(shù)的地方很多，有時(shí)同一套軟件內(nèi)（比如工程數(shù)據(jù)庫(kù)和圖形軟件間的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換）也需要使用系統(tǒng)集成技術(shù)。集成可用圖3-2-2表示。
 
 
 
 
 
 
 
3．3  常用集成方法
 系統(tǒng)集成技術(shù)大都是以COM為基礎(chǔ)的，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使系統(tǒng)集成技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越普遍，常用的方法有以下幾種：
              命令調(diào)用方法
這是一種簡(jiǎn)單利用子進(jìn)程機(jī)制的集成手段，所謂子進(jìn)程就是在另一環(huán)境下運(yùn)行的應(yīng)用程序，當(dāng)它運(yùn)行完后，就回到調(diào)用它的父進(jìn)程中，同時(shí)交還控制權(quán)。圖3-2-2中的EXE程序和客戶程序中的部件屬于這種集成方式，它對(duì)控制器不產(chǎn)生直接的效應(yīng)，但集成速度較其它集成方式要快得多。本系統(tǒng)中使用的一些工具軟件如坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、計(jì)算器等采用的就是這種方式。
              動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)方法（DLL）
動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（Dynamic-Link Libraries）是實(shí)現(xiàn)模塊化應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的一種方法，在Windows中，DLL就是包含有數(shù)據(jù)和函數(shù)的模塊，它可以使應(yīng)用程序功能的升級(jí)和重復(fù)利用更方便，減少內(nèi)存的占用。DLL的優(yōu)點(diǎn)之一就是用一種開(kāi)發(fā)工具創(chuàng)建的DLL可以被其它開(kāi)發(fā)工具編寫(xiě)的應(yīng)用程序調(diào)用，這種集成是當(dāng)今開(kāi)發(fā)Windows應(yīng)用程序不可缺少的一種方式。DLL在本質(zhì)上可以看作是In-of-Process型的服務(wù)器，為了提高集成速度，本系統(tǒng)中DEM的計(jì)算采用了VC++編制的DLL動(dòng)態(tài)庫(kù)，后文將詳細(xì)討論這個(gè)問(wèn)題。
              動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換方法（DDE）
動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（Dynamic Data Exchange，簡(jiǎn)稱(chēng)DDE）是Windows提供的一種程序通訊規(guī)程，它能保證兩個(gè)Windows程序間順利地進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)交流，是全球公認(rèn)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其響應(yīng)關(guān)系見(jiàn)圖3-3-1。
 
 
 
              自帶功能
自帶功能包括內(nèi)部函數(shù)、DLL和各種控件（OCX）等，現(xiàn)今幾乎所有的開(kāi)發(fā)平臺(tái)均提供了這一方法，如Word的插入對(duì)象，Visual FoxPro、Visual Basic等的OLE綁定型控件、 C++ Builder的OLE Container等，這種集成采用了方便的積木式方法，無(wú)需復(fù)雜的編程，但不夠靈活，難以得到特定的功能。隨著開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的不斷完善，自帶功能將會(huì)解決通常難以完成的工作，如MapInfo中Geotrack的數(shù)據(jù)提取，Visual Basic中的MSComm.ocx等。從這個(gè)意義上來(lái)看，這一方法具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br />               OLE Automation方法
OLE（Object Link Embedded）是一種應(yīng)用程序的編程接口，也是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，意為對(duì)象的鏈接與嵌入。用戶可以利用OLE定義的一系列函數(shù)把高級(jí)對(duì)象的鏈接和嵌入功能加入到自己的程序中，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的集成。OLE Automation 是Windows應(yīng)用程序之間相互操縱的一種技巧，它是目前廣泛采用的集成技術(shù)，隨著各種編程語(yǔ)言的不斷升級(jí)，OLE Automation技術(shù)已逐漸納入到各種開(kāi)發(fā)平臺(tái)中，這將為應(yīng)用程序的相互集成創(chuàng)造良好的環(huán)境。這種集成方式分為兩種：靜態(tài)和動(dòng)態(tài)，靜態(tài)是在設(shè)計(jì)時(shí)將服務(wù)器的類(lèi)庫(kù)導(dǎo)入客戶器，這種方式占用內(nèi)存小。動(dòng)態(tài)是利用服務(wù)器的OLE功能以對(duì)象方式訪問(wèn)服務(wù)器的功能，由于服務(wù)器必須在后臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以內(nèi)存花銷(xiāo)較大。　
              ActiveX控件方法
ActiveX控件方法亦即積木式方法。從本質(zhì)上講，ActiveX技術(shù)仍是OLE技術(shù)，從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，ActiveX控件是包含事件的聯(lián)機(jī)OLE Automation服務(wù)程序。因此，OLE和ActiveX 是同一種技術(shù)。ActiveX 控件的特點(diǎn)在于它封裝了服務(wù)器的功能（如MapInfo公司的MapX、Arc/Info的MapObject、方正智繪的MirageX等等 ），大大減少了空間，降低了應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的復(fù)雜度，缺點(diǎn)是開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)。本系統(tǒng)的地圖顯示部分就是采用了在原有控件MapX 的基礎(chǔ)上以ActiveX技術(shù)派生出來(lái)的控件集成方式。
3．4  MapInfo MapX  控件介紹
MapInfo  Professional是目前國(guó)際上流行的較為完備、功能強(qiáng)大、全面而直觀的桌面地圖信息系統(tǒng)，為在Client/Server 環(huán)境下解決問(wèn)題提供了一種全新的方案。它復(fù)雜而深層次的可視化地理分析功能可以幫助用戶在數(shù)據(jù)庫(kù)中不同的數(shù)據(jù)之間建立關(guān)聯(lián)，在同一個(gè)環(huán)境下顯示，并能迅速揭示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系以及易被忽視的數(shù)據(jù)模式。MapX對(duì)象模型如圖3-4-1所示。
 
 
MapX 是MapInfo 公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)性能價(jià)格比好、功能強(qiáng)大的基于ActiveX (OCX)技術(shù)的可編程控件。它使用與MapInfo  Professional 一致的地圖數(shù)據(jù)格式，并通過(guò)調(diào)用 MapX 屬性和編程實(shí)現(xiàn)了絕大多數(shù)MapInfo的功能�？蓛�(nèi)嵌的MapX 使用標(biāo)準(zhǔn)的編程開(kāi)發(fā)語(yǔ)言—— VB、VC、Delphi和PowerBuilder以及Internet開(kāi)發(fā)環(huán)境。
MapX為開(kāi)發(fā)人員提供了一個(gè)快速，易用，功能強(qiáng)大的地圖化組件。在VB、Delphi、PowerBuilder,VC等可視化開(kāi)發(fā)環(huán)境中，只需在設(shè)計(jì)階段中將MapX控件放入窗體中，并對(duì)其進(jìn)行編程——設(shè)置屬性或調(diào)用方法或相應(yīng)事件，即可實(shí)現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)可視化，專(zhuān)題分析，地理查詢，地理編碼等豐富的地圖信息系統(tǒng)功能。
MapX定義了一個(gè)類(lèi)體系，可以有效地組織圖形元素、圖層、屬性數(shù)據(jù)等對(duì)象，主要有以下功能：
              顯示MapInfo格式的地圖
              對(duì)地圖進(jìn)行放大、縮小、漫游，選擇等操作
              專(zhuān)題地圖
              圖層控制
              動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)綁定
              動(dòng)態(tài)圖層和用戶繪圖圖層
              生成和編輯地圖對(duì)象
              邊界查詢、地址查詢
              OLE Data支持
              SSA訪問(wèn)SpatialWare空間數(shù)據(jù)庫(kù)
MapX具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)綁定能力。在VB中，可以和DataControl綁定，也可通過(guò)ODBC綁定，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)與MapX中的MapInfo地圖的關(guān)系連接，使得地圖對(duì)象與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)項(xiàng)相對(duì)應(yīng)。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)綁定，可以將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)制成專(zhuān)題地圖，或在圖上查詢數(shù)據(jù)，以及通過(guò)SQL語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖的查詢。
第四章  系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與建模
本章主要講述公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與過(guò)程設(shè)計(jì)，建立了相應(yīng)的模型，并對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的幾個(gè)主要模型的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了說(shuō)明。
4．1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要確定系統(tǒng)組成模塊，以及模塊之間的關(guān)系。本系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用3部分構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖4-1-1所示, 下面分別簡(jiǎn)要說(shuō)明。
1．?dāng)?shù)據(jù)輸入部分
數(shù)據(jù)輸入的任務(wù)和目的是將公路工程施工管理過(guò)程中的有關(guān)信息輸入計(jì)算機(jī)，主要包括對(duì)帶狀地形圖、公路設(shè)計(jì)圖以及諸如涵洞、橋梁、隧道等空間數(shù)據(jù)的數(shù)字化采集輸入，對(duì)文字、表格等專(zhuān)題數(shù)據(jù)的鍵盤(pán)輸入以及對(duì)聲音、圖象、視頻等多媒體數(shù)據(jù)的輸入。具體分以下5部分：
1)        導(dǎo)入MAPINFO格式的公路帶狀地形圖；
2)        導(dǎo)入AUTOCAD中DXF格式的公路設(shè)計(jì)圖；
3)        輸入設(shè)計(jì)資料中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)；
4)        輸入施工過(guò)程中的文件資料；
5)        導(dǎo)入多媒體信息中的文本、聲音、圖片和視頻等。
2．?dāng)?shù)據(jù)管理部分
數(shù)據(jù)管理除對(duì)公路工程施工數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理以保證后續(xù)部分的應(yīng)用以外，還要提供對(duì)數(shù)據(jù)的更新和維護(hù)功能，以保證數(shù)據(jù)的正確性、有效性、現(xiàn)勢(shì)性和完整性。它由圖形數(shù)據(jù)庫(kù)管理、設(shè)計(jì)資料數(shù)據(jù)庫(kù)管理、施工資料數(shù)據(jù)庫(kù)管理和多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)管理4部分組成。圖形數(shù)據(jù)庫(kù)管理主要是對(duì)地形圖數(shù)據(jù)和其它如涵洞位置等空間數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，它能夠提供對(duì)圖形的編輯修改和刪除功能；設(shè)計(jì)資料數(shù)據(jù)庫(kù)管理主要針對(duì)公路設(shè)計(jì)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，允許用戶對(duì)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行增加、修改和刪除等操作；施工資料數(shù)據(jù)庫(kù)管理主要存放施工過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)、文檔資料；多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)管理主要對(duì)圖象、錄像、聲音、文本等多媒體數(shù)據(jù)的管理。
 
3．應(yīng)用部分
應(yīng)用是根據(jù)用戶需要，從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取所需數(shù)據(jù)，按用戶要求的方式以生動(dòng)、直觀、形象、方便的形式來(lái)滿足用戶的實(shí)際需要。它包括圖形顯示、圖形放大、圖形縮小、圖形漫游、圖形輸出、信息查詢（包括從圖形到屬性信息的定位查詢、從屬性信息到圖形信息的圖形查詢以及屬性到屬性的專(zhuān)題查詢）、統(tǒng)計(jì)報(bào)表以及多媒體信息輸出等內(nèi)容。
4．2  系統(tǒng)過(guò)程設(shè)計(jì)模型
在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，數(shù)學(xué)模型的正確建立是系統(tǒng)能否正確運(yùn)行的必要條件，本節(jié)對(duì)幾個(gè)重要模型如公路樁號(hào)與坐標(biāo)之間的換算、施工放樣檢查數(shù)學(xué)模型等作以簡(jiǎn)要說(shuō)明。
4．2．1  幾個(gè)用到的數(shù)學(xué)模型
1．坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型
如圖4-2-1所示， 將曲線上放樣點(diǎn)P（A，B）坐標(biāo)的坐標(biāo)系O¹轉(zhuǎn)換為高斯坐標(biāo)系O的計(jì)算公式為：
 
 
2．線路綜合曲線位置標(biāo)定模型
通過(guò)該模型可標(biāo)定出公路綜合曲線（緩和曲線與圓曲線）上任一點(diǎn)的里程樁號(hào)與平面坐標(biāo)之間的關(guān)系。
如圖4-2-2所示，常見(jiàn)公路拐彎處的曲線由直線（—ZH）、緩和曲線（ZH—HY）、圓曲線（HY—YH）、緩和曲線（YH—HZ）和直線（HZ—）組成。由以下模型可計(jì)算出曲線要素及主點(diǎn)里程樁號(hào)。（其中 LS=LS1=LS2）
 
1)        內(nèi)移值：           
2)        切線增長(zhǎng)值：       
3)        螺旋角：           
4)        切線長(zhǎng)：           
5)        外距：             
6)        圓曲線長(zhǎng)：         
7)        綜合曲線長(zhǎng)：       
8)        主點(diǎn)樁號(hào)：        
9)        對(duì)樁號(hào)為PL的任意一個(gè)曲線上中樁點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算公式：
 
當(dāng) 時(shí)有：
 
當(dāng) 時(shí)有：
 
3．  坐標(biāo)方位角計(jì)算模型
按結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的方法，坐標(biāo)方位角的計(jì)算分八種情況，如下模型可計(jì)算出任意兩點(diǎn)的坐標(biāo)方位角：
1)              
2)              
3)              
4)              
5)              
6)              
7)              
8)              
4．2．2  公路豎曲線計(jì)算模型
 在公路縱斷面上，相鄰兩坡段在變坡點(diǎn)處坡度發(fā)生急劇的變化。為保證車(chē)輛平穩(wěn)運(yùn)行，相鄰坡段間以豎曲線連接。豎曲線可用拋物線或圓曲線相連，但實(shí)際上圓曲線和拋物線非常接近，因此在我國(guó)豎曲線都是由直線和圓曲線組合而成的。
 如圖4-2-3所示，設(shè)路線起點(diǎn)設(shè)計(jì)高程為H（0），起點(diǎn)樁號(hào)為L(zhǎng)（0），任一變坡點(diǎn)樁號(hào)為L(zhǎng)（I），相應(yīng)豎曲線半徑為R（I），變坡點(diǎn)之后一般縱坡為G（I），則有變坡點(diǎn)高程遞推公式：
  
 
豎曲線要素可由以下公式推算：
坡度差            
切線長(zhǎng)            
曲線長(zhǎng)            
外距              
豎曲線起點(diǎn)樁號(hào)    
豎曲線終點(diǎn)樁號(hào)    
 設(shè)任意一中樁樁號(hào)為PL，地面高程為DH，將圖4-2-3中任一豎曲線段及該豎曲線前段直坡視為一計(jì)算單元，在此計(jì)算單元內(nèi)，任一中樁設(shè)計(jì)高程
         （直坡段）
      （豎曲線段）
式中h為豎曲線段高程修正值，其值為：
     
填挖值
                    
4．2．3  公路平曲線計(jì)算模型
在公路設(shè)計(jì)中，平曲線計(jì)算分直線段、緩和曲線段和圓曲線段三種情況，下面分別討論。
1．直線段中樁及邊樁坐標(biāo)計(jì)算
 
如圖4-2- 4所示，設(shè)點(diǎn)P為直線段上的點(diǎn)， KO′為起算點(diǎn)里程值，Kp為P點(diǎn)里程，前進(jìn)方向上直線段的方位角為α,則在 坐標(biāo)系中有:
     (1)
     (2)
其中，(1)式為中樁坐標(biāo)，（2）式為邊樁坐標(biāo)�？梢园l(fā)現(xiàn)，（2）式是通用公式，當(dāng)L邊 為0時(shí)，（1）式等于（2）式。將（2）式換算到測(cè)量坐標(biāo)系中有：
    （3）
 為測(cè)量坐標(biāo)系起算點(diǎn)。
2．緩和曲線中樁與邊樁的坐標(biāo)計(jì)算
如圖4-2-5所示，以ZH點(diǎn)為原點(diǎn)，ZH點(diǎn)切線方位角α方向?yàn)閄′軸，建立 坐標(biāo)系，XZH，YZH已知或根據(jù)（3）式求得，R為圓曲線半徑， 為緩和曲線長(zhǎng)， ，曲線左偏取+，右偏取- 。
 
     （4）
P邊 點(diǎn)坐標(biāo)為：
       （5）
 左偏取+，右偏取- 。通用公式為：
             （6）
3．圓曲線上中樁及邊樁坐標(biāo)計(jì)算
 
如圖4-2-6所示，以HY點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以HY點(diǎn)切線方向 （右偏為 ）為X′軸建立 坐標(biāo)系，HY點(diǎn)坐標(biāo)已知或由（6）式求得， ，在坐標(biāo)系 中，
                   （7）
       （8）
曲線左偏取上符，右偏取下符，式（7）、式（8）可合并為式（8），L邊=0時(shí)，即為中樁坐標(biāo)計(jì)算。
在測(cè)量坐標(biāo)系XOY中
    （9）
4．2．4  公路里程樁計(jì)算顯示模型
在公路工程施工圖中，隧道、橋梁、涵洞、排水槽等的具體位置都是通過(guò)公路中線里程樁（樁號(hào)）來(lái)確定的，為將這些目標(biāo)標(biāo)定在圖上或在圖上實(shí)時(shí)顯示公路樁號(hào)，必須將樁號(hào)換算成地圖坐標(biāo)或?qū)⒐�路在地圖上的坐標(biāo)換算成樁號(hào)。從地圖顯示到各種換算中都要用到公路中線樁號(hào)，可以說(shuō)樁號(hào)的實(shí)時(shí)顯示是一項(xiàng)重要的功能。本節(jié)探討了公路中線上里程樁實(shí)時(shí)顯示功能實(shí)現(xiàn)的原理和算法，并實(shí)現(xiàn)了這一功能。
 在公路GIS中，通過(guò)鼠標(biāo)在電子地圖上沿著公路線的移動(dòng)，實(shí)時(shí)顯示出鼠標(biāo)位置所在的里程樁，從而為圖上定位和空間分析提供依據(jù)和參考。本文結(jié)合用VB與MapX開(kāi)發(fā)的公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)的實(shí)例，探討了一種快速、簡(jiǎn)單可行的算法。
1．實(shí)現(xiàn)原理
公路樁號(hào)的實(shí)時(shí)顯示是通過(guò)鼠標(biāo)沿公路線的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖4-2-7所示。
 
 在VB中有關(guān)鼠標(biāo)的事件有三個(gè)，如圖4-2-8 所示：
 
（1）MouseDown事件
 當(dāng)鼠標(biāo)被按下時(shí)事件激活。事件參數(shù)為（Button， X， Y）。其中X，Y為事件被激活時(shí)鼠標(biāo)位置的屏幕坐標(biāo)。
（2）MouseUp事件
 當(dāng)鼠標(biāo)被放開(kāi)時(shí)事件激活。參數(shù)同上。
（3）MouseMove事件
 當(dāng)鼠標(biāo)在對(duì)象上移動(dòng)時(shí)，事件被激活。事件參數(shù)同上。
 所以，當(dāng)鼠標(biāo)在地圖上移動(dòng)時(shí)，將激活MouseMove事件。通過(guò)參數(shù)X，Y可以傳遞鼠標(biāo)的當(dāng)前坐標(biāo)。但是,得到的坐標(biāo)為屏幕坐標(biāo)，需要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。我們借助于ActiveX控件MapX的ConvertCoord方法來(lái)把屏幕坐標(biāo)（X，Y）轉(zhuǎn)換成地圖坐標(biāo)（MX,MY）。
 在公路線路中，公路中線的每個(gè)拐點(diǎn)處都設(shè)有里程樁，樁號(hào)用里程值表示，如K15+123.745。在地圖上每個(gè)里程樁對(duì)應(yīng)著一組坐標(biāo)值，所以我們可以建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表4-2-1所示：
表4-2-1 公路拐點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
樁號(hào) MX MY ……
K15+123.745 3860324.756 38504321.432 ……
…… …… …… ……
               
 
 
 
 通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)，可以實(shí)現(xiàn)地圖坐標(biāo)與公路里程樁的關(guān)聯(lián)。直線段可用內(nèi)插的方法，緩和曲線和圓曲線段上的點(diǎn)則必須通過(guò)公式計(jì)算的方法解決，這樣才能得到公路中線上任意一點(diǎn)準(zhǔn)確的里程值并且實(shí)時(shí)顯示。
2. 利用相鄰點(diǎn)樁號(hào)計(jì)算鼠標(biāo)點(diǎn)樁號(hào)模型
如圖4-2-9所示，設(shè)光標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)為M (x,y)，首先判斷M點(diǎn)是否在線段AB所形成的外接矩形內(nèi)。若是，計(jì)算點(diǎn)M到直線的距離d，并認(rèn)為鼠標(biāo)M在直線上垂足的位置就是光標(biāo)在該段軸線上的位置；若不是，判斷下一條直線的外接矩形，直到判斷出為止，如果M點(diǎn)不在所有外接矩形內(nèi)，則認(rèn)為光標(biāo)不在公路軸線上，不用計(jì)算公路樁號(hào)。在外接矩形中，為了防止水平方向和垂直方向的直線無(wú)法形成外接矩形，可將直線起點(diǎn)坐標(biāo)（X1，Y1）改為（X1+1，Y1+1），將直線終點(diǎn)坐標(biāo)（X2，Y2）改為（X2-1，Y2-1）。
 
計(jì)算點(diǎn)M(x，y)到直線段(x1，y1)，(x2，y2)距離d的計(jì)算公式為：��
         
為了加快計(jì)算速度，我們?cè)谟?jì)算時(shí)直接求距離的平方D作為 閥值。上式改為：
 
當(dāng)上式在A、B點(diǎn)成立時(shí)，求出直線段MM′、MA及AM′的長(zhǎng)度。從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出A點(diǎn)的樁號(hào)后加上AM′的長(zhǎng)度就得到M′點(diǎn)樁號(hào)的里程值。
4．2．5  公路施工放樣檢查模型
在公路施工中，公路中線（樁）的放樣精度對(duì)公路建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。本節(jié)為監(jiān)理工程師提供了一種快速檢查公路中線放樣點(diǎn)點(diǎn)位精度和位置的方法。程序框圖模型如圖4-2-10所示。
 
4．3  數(shù)據(jù)錄入
在公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)錄入是一項(xiàng)復(fù)雜而繁重的工作。主要的數(shù)據(jù)錄入工作有：帶狀地形圖、公路設(shè)計(jì)圖、公路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、公路施工數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)等等。
4．3．1  地形圖數(shù)字化
本節(jié)就利用MapInfo操作平臺(tái)進(jìn)行地形圖的掃描矢量化工作進(jìn)行了研究與分析，對(duì)用MapInfo進(jìn)行地形圖掃描矢量化的方法進(jìn)行了總結(jié)。
1．空間數(shù)據(jù)的分層與編碼
空間數(shù)據(jù)可按某種屬性特征形成一個(gè)數(shù)據(jù)層，通常稱(chēng)為圖層。圖層是描述某一地理區(qū)域的某一（有時(shí)也可以是多個(gè)）屬性特征的數(shù)據(jù)集。因此，某一區(qū)域的空間數(shù)據(jù)可以看成是若干圖層的集合。
原則上講圖層的數(shù)量是無(wú)限制的，但實(shí)際上要受GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間等的限制。通常按實(shí)際需要對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分層：
為便于進(jìn)行各種查詢和制作專(zhuān)題圖，將地形圖數(shù)字化時(shí)進(jìn)行了分層和編碼處理，具體如下：
              地貌層  包括控制點(diǎn)（100），高程點(diǎn)（101），等高線（102），示坡線（103）；
              水系統(tǒng)  包括符號(hào)、注記（200），河流（201），池塘、水庫(kù)（202），地下溝渠（203），輸水槽（204），倒虹吸（205），水井、機(jī)井（206）；
              道路層  包括名稱(chēng)注記（300），道路邊線（301），橋梁（302），涵洞（303），路內(nèi)花池（304），說(shuō)明（305）；
              居民地層  包括注記（400），房屋（401），圍墻（402），貯水池（403），附墻（404）；
              面域  包括道路（601），旱地（602），草地（603），稻田（604），菜地（605），空地（606），其它地域（607）；
              其它層  包括注記（500），斜坡（501），電力線（502），通訊線（503），地下管線（504），籬笆、鐵絲網(wǎng)（505），獨(dú)立地物（510），植被符號(hào)（520）；
              圖廓層  包括每幅1：2000地形圖的圖廓邊線。
2．掃描要求與符號(hào)制作
MapInfo除了可以接受TAB、XLS、DBF、MDB 等矢量數(shù)據(jù)外，還可以接受BMP、TIF、GIF、JPEG、BIL、MIG、PCX、PCT等多種柵格圖象格式，即可以接受大多數(shù)掃描軟件和圖象編輯軟件處理的圖象文件。
對(duì)于1/2000的地形圖，圖上各種要素一般在150dpi分辨率以上就可在MapInfo中辨認(rèn)出。
地形圖中的許多專(zhuān)業(yè)符號(hào)在MapInfo中都沒(méi)有，但MapInfo提供有符號(hào)庫(kù)，可將自己設(shè)計(jì)的點(diǎn)狀符號(hào)存入MapInfo符號(hào)庫(kù)中。利用Windows中的畫(huà)筆創(chuàng)建位圖。32位的MapInfo其位圖大小為256K,16位的MapInfo位圖大小為 64K，影像格式僅為單色、16色、256色，位圖必須存放在MapInfo\Professional\CUSTSYMB子目錄下。
點(diǎn)符制作關(guān)鍵在于位圖定位點(diǎn)的確定及符號(hào)尺寸的設(shè)置。地形圖符號(hào)按所代表的地物或表現(xiàn)外形，可分為點(diǎn)狀符號(hào)、線狀符號(hào)和面狀符號(hào)類(lèi)。
點(diǎn)狀符號(hào)表示不依比例尺的小面積地物和獨(dú)立的點(diǎn)狀地物。它具有符號(hào)圖形固定、定位方向確切的特點(diǎn)。
4．3．2  基本資料錄入
1．公路設(shè)計(jì)資料錄入
公路設(shè)計(jì)圖一般都是由設(shè)計(jì)院用AutoCAD出的DXF格式的圖紙。用MapInfo數(shù)據(jù)導(dǎo)入的方法將其轉(zhuǎn)換成MapInfo格式的數(shù)據(jù)。
MapInfo可以轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出多種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式，其中較重要的一種是AutoCAD的dxf。在轉(zhuǎn)入dxf文件時(shí)應(yīng)注意的是設(shè)置好坐標(biāo)系統(tǒng)和單位，MapInfo系統(tǒng)的缺省坐標(biāo)系統(tǒng)是一種等距離圓柱投影，使用經(jīng)緯度坐標(biāo)系（Longitude/Latitude）,坐標(biāo)單位是度（degree），而我國(guó)大比例尺地形圖多采用高斯投影和米制，因此，應(yīng)正確選擇坐標(biāo)系統(tǒng)，如在相應(yīng)的選擇中可選擇Gauss-Kruger(高斯—克呂格)或Nonearth(非地球)和m（米）。
轉(zhuǎn)入dxf文件時(shí)，dxf文件層對(duì)應(yīng)MapInfo的表（層），在dxf轉(zhuǎn)入信息框中可選擇層逐次轉(zhuǎn)入，而不必一次全部轉(zhuǎn)入。如果系統(tǒng)轉(zhuǎn)出dxf，則一次轉(zhuǎn)出一個(gè)層。
2．屬性數(shù)據(jù)錄入
屬性數(shù)據(jù)錄入主要包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)錄入、施工過(guò)程數(shù)據(jù)錄入、檔案資料錄入等。本系統(tǒng)采用了公路設(shè)計(jì)中的許多算法，對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)只需按要求錄入基本數(shù)據(jù)，其它大部分?jǐn)?shù)據(jù)都可由程序自動(dòng)計(jì)算得出，從而減輕管理人員的工作量。檔案資料的錄入采用了掃描存檔的方法。施工過(guò)程數(shù)據(jù)主要靠程序員鍵盤(pán)錄入。
3．多媒體數(shù)據(jù)錄入
多媒體數(shù)據(jù)錄入主要是指說(shuō)明書(shū)及各種規(guī)范等文本文件、圖象資料、影像資料等的錄入。文本文件可通過(guò)掃描儀和漢字識(shí)別軟件（OCR）將其轉(zhuǎn)化為HTML格式的文件存入計(jì)算機(jī)。圖象資料經(jīng)掃描后按規(guī)定格式存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。影像資料轉(zhuǎn)化成AVI格式文件后存入數(shù)據(jù)庫(kù)。
4．4  DEM與斷面計(jì)算
1．DEM簡(jiǎn)述
DEM即數(shù)字高程模型，是表示地形起伏的三維有限數(shù)字陣列，也就是用三維向量描述高程的空間分布：h=(x，y)。
土木工程是DEM應(yīng)用最早的一個(gè)領(lǐng)域，或者說(shuō)，數(shù)字地面模型的概念就是從土木工程設(shè)計(jì)中提出的。從1957年起，DEM就已經(jīng)開(kāi)始在高速公路設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。公路設(shè)計(jì)主要涉及平面、縱橫斷面、土石方量、透視圖等幾個(gè)方面。在線路大體位置已定的情況下，DEM用于公路設(shè)計(jì)主要表現(xiàn)在不必進(jìn)行進(jìn)一步的野外測(cè)量，而由所建立的帶狀DEM內(nèi)插出公路縱橫斷面坐標(biāo)，自動(dòng)繪制公路路線縱斷面圖，并由此計(jì)算出土石方的填、挖方量。
公路工程設(shè)計(jì)中，土石方量計(jì)算對(duì)工程投資影響較大。常規(guī)方法是實(shí)測(cè)沿線路條形地帶的縱橫斷面，按照設(shè)計(jì)坡度和橫斷面的尺寸，計(jì)算相鄰兩橫斷面的挖填方量，分別累加各段的挖方和填方量，若挖填方總量不平衡，一般須調(diào)整各段的縱斷面設(shè)計(jì)坡度，重新計(jì)算，直到全線挖、填方基本平衡為止。設(shè)計(jì)好公路后如果發(fā)生變化，以前的工作就必須全部推倒重來(lái)，工作量之大可想而知。
實(shí)際公路工程施工中，由于各種原因經(jīng)常會(huì)發(fā)生設(shè)計(jì)線路變更問(wèn)題，變更以后投資是增加還是減少？具體數(shù)額是多少？這是業(yè)主、承包商和監(jiān)理工程師都非常關(guān)心的問(wèn)題。利用DEM模型，根據(jù)重新選定的線路，隨時(shí)可計(jì)算出變更后的土方量變化情況，從而為監(jiān)理工程師迅速?zèng)Q斷提供可靠依據(jù)。
2．系統(tǒng)中DEM的應(yīng)用
DEM是一個(gè)數(shù)字高程模型，通過(guò)計(jì)算可從該模型中提取基本地形因子應(yīng)用于工程建設(shè)中。在監(jiān)理信息系統(tǒng)中主要用于：
•計(jì)算面積、體積、坡度（Area/Volume/slope）；
•縱、橫斷面(Profile/Section)；
•DEM相交求挖填方(Cut-Fill)；
•三維立體透視(3D)。
在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，根據(jù)資料情況，按標(biāo)段建立了帶狀DTM。具體方法分為三步。
1)        以1：2000帶狀地形圖為基礎(chǔ)，將所有高程點(diǎn)與等高線進(jìn)行數(shù)字化并編碼。
2)        采用帶狀不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN¬－Triangulated Irregular Network）的方法建立DEM。
3)        在DEM的基礎(chǔ)上建立計(jì)算面積、體積、坡度、縱橫斷面圖、DEM相交求挖填方、三維立體透視等功能模型。
3．橫斷面計(jì)算模型
1）線路某處斷面與地表交點(diǎn)計(jì)算
如圖4-4-1所示，公路中線上某線段AB的方程為：
 
 
    在線段AB上任意點(diǎn)M（x0，yo）處分別向兩邊作長(zhǎng)為D的垂線MM1 、MM2，垂線M1 M2方程為：
                     即：
 
 做一包含線段M1 M2且寬度為M1 M2的鉛垂平面，求該平面與DEM表面的交點(diǎn)，設(shè)該平面與DEM的交點(diǎn)為1，2，3，4，…….，n；用內(nèi)插的方法可求出每個(gè)交點(diǎn)的坐標(biāo)（x1，y1，z1），（x2，y2，z2），（x3，y3，z3），……，（xn，yn，zn）。
2） 橫斷面計(jì)算
在施工過(guò)程中，路基寬度、邊坡值、邊溝尺寸及中樁點(diǎn)坐標(biāo)等都是設(shè)計(jì)好的已知數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù)與DEM疊加，可計(jì)算出斷面中所有交點(diǎn)坐標(biāo)。
路基橫斷面計(jì)算有全挖方、全填方和半挖半填（分左挖右填，左填右挖）三種情況，如圖4-4-2所示為相對(duì)較復(fù)雜的半填半挖橫斷面圖。程序設(shè)計(jì)方法如下：
程序分路中線左、右側(cè)兩個(gè)斷面分別進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算，左側(cè)斷面設(shè)計(jì)、計(jì)算完成后，再用相同步驟進(jìn)行右側(cè)斷面設(shè)計(jì)、計(jì)算，最后將左、右斷面填、挖面積相加即得整個(gè)斷面填挖面積。
 
由圖4-4-2可以看出，根據(jù)路基邊緣點(diǎn)A和路中心點(diǎn)O相對(duì)于地面線的位置，可以判斷路基填挖形式。A、O兩點(diǎn)均在地面線之上為全填，均在地面線之下為全挖，一個(gè)在地面線之上，一個(gè)在地面線之下為半填半挖。
根據(jù)A、O兩點(diǎn)Z坐標(biāo)值與相應(yīng)地面點(diǎn)A′和中樁點(diǎn)Z坐標(biāo)之差的正負(fù)可判別填挖斷面形式。
3）斷面點(diǎn)與地面線交點(diǎn)坐標(biāo)求算
根據(jù)斷面形式不同，有三種交點(diǎn)坐標(biāo)需求算：
a)         斷面形式為全填時(shí)，求算填方邊坡線與地面線交點(diǎn)D；
b)        斷面形式為全挖時(shí)，求算挖方邊坡線與地面線交點(diǎn)E；
c)        斷面形式為半填半挖時(shí)，求算路基頂面線與地面線交點(diǎn)C及1）或2）種交點(diǎn)。
    在圖4-4-2中，根據(jù)路基寬度、邊坡值、邊溝尺寸及地面線點(diǎn)坐標(biāo)等已知數(shù)據(jù)，可建立設(shè)計(jì)邊坡線、路基頂面線及各段地面折線段的直線方程，將這些方程聯(lián)立求解，即可解算出上述三種交點(diǎn)坐標(biāo)。
下面以圖4-4-2中交點(diǎn)D坐標(biāo)求算為例說(shuō)明程序求交點(diǎn)坐標(biāo)的方法。
圖4-4-2中，人一眼就可看出D點(diǎn)落在地面線2點(diǎn)和3點(diǎn)之間的折線上，但計(jì)算機(jī)則需求出邊坡線與每一折線的交點(diǎn)，當(dāng)所求得的交點(diǎn)縱、橫坐標(biāo)界于折線兩端點(diǎn)的縱、橫坐標(biāo)之間時(shí)，該交點(diǎn)即為真正所求之點(diǎn)。
設(shè)A點(diǎn)縱、橫坐標(biāo)為XA、ZA，地面線各點(diǎn)坐標(biāo)為Xj、Zj（j=0，1，2，3，4……），則AD直線方程為：
 
地面點(diǎn)j和j+1構(gòu)成的折線段方程為：
 
聯(lián)解上兩式得交點(diǎn)坐標(biāo)：
 
若 ，則求得的不是真正的交點(diǎn)。此時(shí)可將j值加1 后。繼續(xù)按上述步驟求解，直到 ，此時(shí)即搜索出真正的交點(diǎn)。
用同樣的方法可求出2）、3）種交點(diǎn)坐標(biāo)。
4）面積計(jì)算
將圖4-4-2中填、挖斷面各視為一封閉多邊形，填挖面積即設(shè)計(jì)線與地面線所圍多邊形面積。多邊形面積計(jì)算公式為：
 
式中n為多邊形邊數(shù)；xi 、zi為多邊形各折點(diǎn)坐標(biāo)，其值可由前述步驟求得，xn+1=x1、zn+1=z1。
5）挖、填方計(jì)算
求路線上某一段ZH1－ZH2的挖、填方量時(shí)，只要按照給定的步長(zhǎng)d分別求出每一個(gè)斷面的挖、填面積后，再進(jìn)行累加就可求出該段的挖填方量。計(jì)算公式如下：
 
4．5  變更設(shè)計(jì)
在公路施工中，由于原設(shè)計(jì)的不合理性和一些不可預(yù)見(jiàn)的原因，工程變更設(shè)計(jì)貫穿于整個(gè)施工過(guò)程。
根據(jù)合同管理規(guī)定，對(duì)工程形式、質(zhì)量、數(shù)量和內(nèi)容上的任何變動(dòng)，都應(yīng)按合同條款對(duì)監(jiān)理工程師變更權(quán)限的規(guī)定和監(jiān)理服務(wù)協(xié)議書(shū)中業(yè)主對(duì)各級(jí)監(jiān)理組織變更權(quán)限的授權(quán)進(jìn)行審批，由監(jiān)理工程師下達(dá)變更令，指令承包人實(shí)施。具體實(shí)施過(guò)程根據(jù)工程實(shí)際情況而定，如圖4-5-1所示為《焦作至鞏義黃河大橋及連接線工程》監(jiān)理中的變更設(shè)計(jì)程序。
一般情況下，變更設(shè)計(jì)根據(jù)變更款項(xiàng)的大小分三級(jí)進(jìn)行審批。當(dāng)一項(xiàng)工程需要進(jìn)行變更時(shí)，首先要考慮的是變更的必要性，然后根據(jù)投資大小和審批權(quán)限快速準(zhǔn)確地對(duì)工程變更量做出決斷，所以說(shuō)變更設(shè)計(jì)的快速?zèng)Q斷對(duì)工程施工具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。上節(jié)對(duì)線路變更引起的挖、填方變化量進(jìn)行的詳細(xì)討論就是一明證。本系統(tǒng)中對(duì)線路變更中的道路中線、寬度、豎曲線、平曲線、地面高程重測(cè)等變更進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。
 
第五章  系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)
本章論述了根據(jù)系統(tǒng)需求分析而進(jìn)行的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法，包括數(shù)據(jù)的組織方式、數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、關(guān)系數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)功能設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)的管理軟件平臺(tái)等。
5．1  數(shù)據(jù)庫(kù)概述
1. 概述
數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)產(chǎn)生于六十年代末期，是一種較理想的數(shù)據(jù)管理技術(shù)。它包括對(duì)數(shù)據(jù)的組織、存貯、檢索和維護(hù)。用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理大體經(jīng)歷了人工管理階段、文件系統(tǒng)階段和數(shù)據(jù)庫(kù)管理三個(gè)階段。
   數(shù)據(jù)庫(kù)可以看作是與現(xiàn)實(shí)世界有一定相似性的模型，是認(rèn)識(shí)世界的基礎(chǔ)，是集中、統(tǒng)一地存儲(chǔ)和管理某個(gè)領(lǐng)域信息的系統(tǒng)，它根據(jù)數(shù)據(jù)間的自然聯(lián)系而構(gòu)成，數(shù)據(jù)較少冗余，且具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，能為多種應(yīng)用服務(wù)。
2．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)的組成
數(shù)據(jù)庫(kù)作為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，由以下三個(gè)基本部分構(gòu)成：��
1)        數(shù)據(jù)集。一個(gè)結(jié)構(gòu)化的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合體，包括數(shù)據(jù)本身和數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)集獨(dú)立于應(yīng)用程序而存在，是數(shù)據(jù)庫(kù)的核心和管理對(duì)象。
2)        物理存儲(chǔ)介質(zhì)。指計(jì)算機(jī)的外存儲(chǔ)器和內(nèi)存儲(chǔ)器。前者存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；后者存儲(chǔ)操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，并有一定數(shù)量的緩沖區(qū)，用于數(shù)據(jù)處理，以減少內(nèi)外存交換次數(shù)，提高數(shù)據(jù)存取效率。��
3)        數(shù)據(jù)庫(kù)軟件。其核心是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)。主要任務(wù)是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理和維護(hù)。具有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定義、描述、操作和維護(hù)等功能，接受并完成用戶程序和終端命令對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的請(qǐng)求，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全。��
3．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)的主要特征
數(shù)據(jù)庫(kù)與文件系統(tǒng)相比，具有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)管理能力。數(shù)據(jù)庫(kù)具有如下主要特征：
1)        數(shù)據(jù)集中控制。在文件管理中，文件是分散的，每個(gè)用戶或每種處理都有各自的文件，這些文件之間一般是沒(méi)有聯(lián)系的，因此，不能按照統(tǒng)一的方法來(lái)控制、維護(hù)和管理。而數(shù)據(jù)庫(kù)則很好地克服了這一缺點(diǎn)，可以集中控制、維護(hù)和管理有關(guān)數(shù)據(jù)。��
2)        數(shù)據(jù)獨(dú)立。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)獨(dú)立于應(yīng)用程序，它包括數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性和邏輯獨(dú)立性，給數(shù)據(jù)庫(kù)的使用、調(diào)整、優(yōu)化和進(jìn)一步擴(kuò)充提供了方便，提高了數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的穩(wěn)定性。��
3)        數(shù)據(jù)共享與并發(fā)控制。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)可以供多個(gè)用戶使用，每個(gè)用戶只與庫(kù)中的一部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)生聯(lián)系；用戶數(shù)據(jù)可以重疊，用戶可以同時(shí)存取數(shù)據(jù)而互不影響，大大提高了數(shù)據(jù)庫(kù)的使用效率。��
4)        減少數(shù)據(jù)冗余。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)不是面向應(yīng)用，而是面向系統(tǒng)。數(shù)據(jù)統(tǒng)一定義、組織和存儲(chǔ)，集中管理，避免了不必要的數(shù)據(jù)冗余，也保證了數(shù)據(jù)的一致性和完整性。��
5)        數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化。整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)按一定的結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成，數(shù)據(jù)在記錄內(nèi)部和記錄類(lèi)型之間相互關(guān)聯(lián)，用戶可通過(guò)不同的路徑存取數(shù)據(jù)。��
6)        統(tǒng)一的數(shù)據(jù)保護(hù)功能。在多用戶共享數(shù)據(jù)資源的情況下，對(duì)用戶使用數(shù)據(jù)有嚴(yán)格的檢查，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)定密碼或存取權(quán)限，拒絕非法用戶進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，以確保數(shù)據(jù)的安全性、一致性和完整性。��
4．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)體與實(shí)體之間的關(guān)系
數(shù)據(jù)庫(kù)中各種實(shí)體的聯(lián)系是錯(cuò)綜復(fù)雜、相互交錯(cuò)的，但其關(guān)系可以分為以下三種：��
1)       一對(duì)一的關(guān)系。這是最簡(jiǎn)單的一種實(shí)體之間的聯(lián)系，它表示兩個(gè)實(shí)體集中的個(gè)體間存在的一對(duì)一的聯(lián)系。記為1：1。��
2)        一對(duì)多的關(guān)系。這是實(shí)體間存在的較普遍的一種聯(lián)系，表示一種實(shí)體集E1中的每個(gè)實(shí)體與另一實(shí)體集E2中的多個(gè)實(shí)體間存在著聯(lián)系；反之，E2中的每個(gè)實(shí)體都至多與E1中的一個(gè)實(shí)體發(fā)生聯(lián)系。記為1：m。
3)        多對(duì)多的關(guān)系。這是實(shí)體間存在的最普遍的一種聯(lián)系，表示多個(gè)實(shí)體集之間的多對(duì)多的聯(lián)系。其中，一個(gè)實(shí)體集中的任何一個(gè)實(shí)體與另一個(gè)實(shí)體集中的實(shí)體間存在一對(duì)多的聯(lián)系；反之亦然。記為m：n。
5．關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)范式討論
    范式是符合某一種級(jí)別的關(guān)系模式的集合。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中，為了消除數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)冗余，保證數(shù)據(jù)修改、增加和刪除等操作的正常進(jìn)行，一般要求數(shù)據(jù)庫(kù)表滿足第三范式（3NF）或BC范式（Boyce-Codd Normal Form，簡(jiǎn)稱(chēng) BCNF）。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)大部分的表只是滿足了2NF的要求，下面進(jìn)行討論。
衡量一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)性能的兩個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)是計(jì)算量和存貯量。
規(guī)范化是Codd于70年代首先提出的，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中被廣泛使用，特別是3NF和BCNF是最常用的兩種范式，在這兩種范式的基礎(chǔ)上，就能保證對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的正常操作，如對(duì)數(shù)據(jù)修改、增加、刪除等。但范式要求越高，表格分的越細(xì)，則表格就越多。由于表多，在數(shù)據(jù)查詢的計(jì)算中會(huì)經(jīng)常計(jì)算整個(gè)表的并集，這種計(jì)算的計(jì)算量很大，與表數(shù)的關(guān)系為非線性關(guān)系，必將降低數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。所以，規(guī)范化與逆規(guī)范化的運(yùn)用要根據(jù)具體問(wèn)題而定。
經(jīng)過(guò)規(guī)范化的表結(jié)構(gòu)由于消除了數(shù)據(jù)冗余，其總體存貯量降低了，但必須注意到，表的增多同樣存在著存貯空間的數(shù)據(jù)重復(fù)，這是因?yàn)樵趦蓚�(gè)表或關(guān)系之間，是通過(guò)外部關(guān)鍵字來(lái)建立聯(lián)系的，從而在這些表中這些外部關(guān)鍵字至少被存儲(chǔ)兩遍。
從以上可看出在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意：
1)        逆規(guī)范化過(guò)程可以提高數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢響應(yīng)速度，提高數(shù)據(jù)庫(kù)的性能，但會(huì)引起一些數(shù)據(jù)修改的復(fù)雜性，一般多用于不常改動(dòng)的表格，以便少因修改數(shù)據(jù)而帶來(lái)的復(fù)雜計(jì)算。
2)        逆規(guī)范化過(guò)程可用于1：M關(guān)系的合并，對(duì)N：M關(guān)系的合并應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用情況而定，合并會(huì)引起存儲(chǔ)空間的增加。
3)        若要經(jīng)常計(jì)算幾個(gè)關(guān)系的并集，或?qū)��?shù)據(jù)庫(kù)的查詢響應(yīng)速度要求較高，則在數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)中要考慮使用決策規(guī)范化方法。
5．2  數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)
1．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)
數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)是處理數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)存取和各種管理控制的軟件。它是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心，應(yīng)用程序?qū)��?shù)據(jù)庫(kù)的操作全部通過(guò)DBMS進(jìn)行。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)通常具有如下功能：��
             數(shù)據(jù)庫(kù)定義功能。用數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言DDL來(lái)定義概念模式、外模式和內(nèi)模式，也就是說(shuō)，具有給出數(shù)據(jù)庫(kù)框架的功能。如定義數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)的存貯結(jié)構(gòu)、定義數(shù)據(jù)項(xiàng)、建立記錄類(lèi)型、定義記錄間的關(guān)系、指定安全控制要求等。��
             數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新、存取等控制功能。通常提供有數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言來(lái)做為用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的接口。常用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能如：從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索出滿足條件的數(shù)據(jù)、向數(shù)據(jù)庫(kù)中插入數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)、進(jìn)行控制操作(如并發(fā)控制)等。��
             數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)功能。數(shù)據(jù)入庫(kù)需要維護(hù)，通常包括如下工作：��
I.          改善系統(tǒng)的性能：及時(shí)掌握數(shù)據(jù)庫(kù)的性能變化，性能下降時(shí)應(yīng)進(jìn)行干預(yù)，如對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新整理和組織。��
II.       受損后的復(fù)原：一方面應(yīng)能防止各種非法的數(shù)據(jù)庫(kù)操作，另一方面當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)受損后，應(yīng)具有復(fù)原的手段。��
III.     用戶管理：對(duì)用戶應(yīng)統(tǒng)一管理，分配使用權(quán)限，防止非法使用。��
IV.     拓寬數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的要求：根據(jù)用戶要求，修改數(shù)據(jù)模式，根據(jù)新模式重新組織數(shù)據(jù)。
             通訊功能：應(yīng)具有與操作系統(tǒng)、各種編程語(yǔ)言以及與其它數(shù)據(jù)庫(kù)通訊的能力。��
地理信息通過(guò)數(shù)據(jù)采集和編輯以后，送入到計(jì)算機(jī)的外存設(shè)備。對(duì)于海量的空間數(shù)據(jù)，再采用文件系統(tǒng)的方法來(lái)管理是肯定不行的，必須采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行管理。因此，空間數(shù)據(jù)庫(kù)成了GIS研究的重要課題�？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)是地理空間數(shù)據(jù)的集合，是一種與現(xiàn)實(shí)的地理世界保持一定相似性的實(shí)體模型。
2．公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)
    本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)總體設(shè)計(jì)如圖5-2-1所示。根據(jù)系統(tǒng)需求分析，按不同需要共建立四個(gè)庫(kù)，分別存放地圖數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)資料數(shù)據(jù)、施工資料數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)。
 
5．3  系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系模型
1．HCMIS數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系模型
 
在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。根據(jù)用戶需求分析，系統(tǒng)的信息主要來(lái)自四個(gè)方面，即基本地形圖、設(shè)計(jì)資料、施工資料和多媒體。為此，系統(tǒng)建庫(kù)時(shí)也按相應(yīng)的信息建立了四個(gè)庫(kù)，它們相互之間通過(guò)關(guān)鍵字進(jìn)行連接，具體關(guān)系如圖5-3-1所示。
2．圖形庫(kù)內(nèi)部關(guān)系
 
3．設(shè)計(jì)資料庫(kù)內(nèi)部關(guān)系
 
4．施工資料庫(kù)內(nèi)部關(guān)系
 
5．多媒體庫(kù)內(nèi)部關(guān)系
 
5．4  ADO技術(shù)的應(yīng)用
在Windows平臺(tái)上開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)最常用的方法是使用ODBC（Open Database Connectivity）。ODBC是一種標(biāo)準(zhǔn)的編程語(yǔ)言，用于連接各種數(shù)據(jù)源，不同的數(shù)據(jù)源由不同的底層ODBC驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)。各數(shù)據(jù)庫(kù)軟件廠商都提供了ODBC驅(qū)動(dòng)程序，目前ODBC驅(qū)動(dòng)程序已超過(guò)100多個(gè)，差不多所有的數(shù)據(jù)庫(kù)都可以通過(guò)ODBC進(jìn)行訪問(wèn)。
 在ODBC之后，Microsoft又推出了RDO和DAO，RDO可用于創(chuàng)建和維護(hù)遠(yuǎn)程O(píng)DBC數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組件，它提供了一個(gè)自動(dòng)化對(duì)象庫(kù)，可在BASIC語(yǔ)言中方便使用；DAO提供了兩種訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的方法；一種方法是通過(guò)Microsoft Jet 數(shù)據(jù)引擎對(duì)Microsoft Jet 數(shù)據(jù)庫(kù)（.mdb）和ISMA（Indexed Sequential Access Method ）數(shù)據(jù)進(jìn)行快速高效的訪問(wèn)；另一種方法是通過(guò)ODBCDirect（在DAO 35版本中新增加的）直接訪問(wèn)ODBC數(shù)據(jù)源，雖然通過(guò)Jet 數(shù)據(jù)引擎也可以訪問(wèn)ODBC數(shù)據(jù)源，但通過(guò)ODBCDirect 訪問(wèn)數(shù)據(jù)源更快。
本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)采用了目前最新的技術(shù)，基于COM的OLE DB和ADO。OLE DB可以認(rèn)為是ODBC的替代品，它不再局限于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，而是幾乎適應(yīng)于所有的線性數(shù)據(jù)，ADO是建立在OLE DB上層的自動(dòng)化對(duì)象庫(kù)，它可廣泛應(yīng)用于各種腳本語(yǔ)言中，這為腳本代碼訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)提供了極大的便利。OLE DB/ADO包含數(shù)據(jù)訪問(wèn)的三個(gè)層次：數(shù)據(jù)提供者（ Data Provider）、服務(wù)組件（Service Component）、消費(fèi)者（Consumer）。由于采用了開(kāi)放的COM接口，增加數(shù)據(jù)源支持變得更加容易，數(shù)據(jù)提供者只需提供一些基本的服務(wù)，在應(yīng)用層上的數(shù)據(jù)消費(fèi)就可以獲得各種服務(wù)組件提供的服務(wù)。
屬性數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于實(shí)體屬性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，是系統(tǒng)的主要組成部分之一。本系統(tǒng)中，將屬性數(shù)據(jù)存放于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)MS Access中，將地圖數(shù)據(jù)存放于MapInfo庫(kù)中。
5．5  SQL結(jié)構(gòu)化查詢
SQL（Structured Query Language）語(yǔ)言是1974年由Boyce和Chamberlain提出的。1986年10月，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（ANSI）批準(zhǔn)SQL作為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。SQL是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的編程語(yǔ)言，它為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)人員和軟件開(kāi)發(fā)人員提供了高效的軟件開(kāi)發(fā)工具，也為其它行業(yè)提供了優(yōu)秀的信息管理工具。
SQL的核心是數(shù)據(jù)庫(kù)查詢，它提供了表的操作符，它的功能包括查詢（Query）、操縱（Manipulation）、定義（Definition）和控制（Control）四個(gè)方面，是一種綜合的、通用的、功能強(qiáng)大的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言。¬¬［34］
SQL可定義為三個(gè)部分：
              數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言（DDL）
              數(shù)據(jù)處理語(yǔ)言（DML）
              數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言（DCL）
使用DDL可以創(chuàng)建和刪除表、模式、域、索引和視圖，并可對(duì)它們進(jìn)行修改。如創(chuàng)建表〈工程量清單〉可用如下方法：
Create Table工程量清單(
編號(hào)       CHARACTER(10),
項(xiàng)目名稱(chēng)   CHARACTER(30),
支付單位   CHARACTER(8),
數(shù)量        FLOAT  NOT  NULL,
費(fèi)率        FLOAT  NOT  NULL,
金額        FLOAT  NOT  NULL )
使用DML可以處理數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)部分。在DML中主要語(yǔ)句有：SETECT、INSERT、UPDATE和DELETE。SELECT是SQL中最常用的命令，如查詢6標(biāo)段工程量清單中金額大于50萬(wàn)元的項(xiàng)目名稱(chēng)可用如下方法：
SELECT 編號(hào)，項(xiàng)目名稱(chēng)，金額
FORM  工程量清單
WHERE 標(biāo)段=6  and  金額 > 500000
使用DCL可為數(shù)據(jù)庫(kù)提供安全保證。數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言有四個(gè)命令：COMMIT、ROLLBACK、BREAK和REVOKE。COMMIT命令通過(guò)限制對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修改而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的保護(hù)；ROLLBCK命令可將系統(tǒng)恢復(fù)到數(shù)據(jù)庫(kù)上一次改變前的狀態(tài)，如果前一次輸入有誤，可通過(guò)這個(gè)命令取消操作，并將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到前一狀態(tài)。
在本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，所有的數(shù)據(jù)庫(kù)操作都用到了SQL。通過(guò)使用發(fā)現(xiàn)，SQL的功能強(qiáng)大，通用性好，是一種非常友好的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)操作語(yǔ)言。
 
第六章  公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)簡(jiǎn)介
 本章節(jié)介紹了公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)運(yùn)行的軟硬件環(huán)境、基礎(chǔ)平臺(tái)，以及該系統(tǒng)的主要功能。
6．1  系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境
1． 1．硬件環(huán)境
Pentium450以上多媒體微機(jī)一臺(tái)；要求64M以上內(nèi)存，15寸以上彩色顯示器，16M顯存，10G以上硬盤(pán)；
A3 幅面彩色噴墨打印機(jī)一臺(tái)；
A3 幅面掃描儀一臺(tái)。
2． 2．硬件建議配置
Pentium600以上多媒體微機(jī)一臺(tái)；要求128M以上內(nèi)存，21寸以上彩色顯示器，32M顯存，30G以上硬盤(pán)；
A3 幅面彩色激光打印機(jī)一臺(tái)；
A3 幅面掃描儀一臺(tái)。
3．軟件環(huán)境
操作系統(tǒng)：  Microsoft Window 98或 Windows NT；
基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)：  MapInfo5.0，MapX3.5；
屬性數(shù)據(jù)庫(kù)：Ms Access97 ；
其它軟件：  Ms Excel、Ms FrontPage等；
4．開(kāi)發(fā)工具
Visual Basic 6.0。
6．2  系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介
該系統(tǒng)是為監(jiān)理工程師在整個(gè)施工過(guò)程中服務(wù)的，能夠?qū)�輸入的信息根�?jù)需要進(jìn)行計(jì)算、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表打印等。對(duì)圖形進(jìn)行漫游、放大、縮小、量算、分析、圖形打印等。系統(tǒng)主界面如圖6-2-1所示。
1. 系統(tǒng)基本功能
1) 1)        數(shù)據(jù)輸入
包括圖象掃描輸入、表格數(shù)據(jù)錄入、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)錄入、屬性數(shù)據(jù)錄入、文本資料錄入及施工現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的錄入。如圖6-2-2所示為數(shù)據(jù)編輯主界面。
2) 2)        數(shù)據(jù)輸出
主要包括屏幕顯示、文件保存和打印機(jī)輸出。本系統(tǒng)對(duì)屏幕顯示內(nèi)容可直接打印機(jī)輸出；對(duì)分析計(jì)算得出的結(jié)果可以文件形式保存；對(duì)查詢、統(tǒng)計(jì)、分析所得的各種表格資料打印機(jī)報(bào)表輸出，并可繪制指定區(qū)域的地形圖、斷面圖。
3) 3)        測(cè)量功能
    是指對(duì)空間實(shí)體和實(shí)體間關(guān)系的幾何測(cè)量，包括以下子功能：計(jì)算兩點(diǎn)間的直線距離；計(jì)算兩點(diǎn)間的曲線距離和折線距離；可近度分析；計(jì)算高程范圍內(nèi)任意區(qū)域的地表面積（場(chǎng)地清理）、體積及按給定高程后拉平區(qū)域所需的挖方、填方量。
4) 4)        安全報(bào)警功能
    對(duì)于工程施工中有規(guī)定施工期限或數(shù)量的項(xiàng)目，未到或超出施工期限或數(shù)量，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出危險(xiǎn)警告，并提示處理措施。
5) 5)        數(shù)據(jù)編輯
    包括對(duì)各種數(shù)據(jù)的增、刪、改，對(duì)對(duì)象的分解、合并，對(duì)指定區(qū)域的刪改等。
6) 6)        地圖操作功能
    包括對(duì)圖形進(jìn)行任意放大、縮小、漫游、分層（類(lèi)）顯示等。
7) 7)        查詢分析功能
對(duì)道路各部分具體屬性進(jìn)行定性、定量查詢或模糊查詢。如查詢工程進(jìn)程圖表；查詢?nèi)我庵付ǖ攸c(diǎn)的橫斷面圖和縱斷面圖；查詢?nèi)我獯��?hào)或名字的橋涵屬性；查詢?nèi)我庖粯蛄毫⒅�的高度、材料、施工日期、進(jìn)度、造價(jià)等屬性；查詢某日至某日施工的橋梁立柱根數(shù)及屬性等等。屬性數(shù)據(jù)查詢?nèi)鐖D6-2-3所示。
2. 重點(diǎn)功能介紹
1) 1)        口令設(shè)置
為了保證系統(tǒng)的安全，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)管理員口令與用戶口令，系統(tǒng)管理員對(duì)系統(tǒng)操作具有完全的控制權(quán)，用戶只能進(jìn)行一般的資料查詢。對(duì)于輸入數(shù)據(jù)庫(kù)的重要信息如刪除所有數(shù)據(jù)庫(kù)資料、系統(tǒng)基本信息輸入等只有系統(tǒng)管理員才有權(quán)進(jìn)行更改。
2) 2)        數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)與安全
對(duì)于GIS來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)的價(jià)值往往要超過(guò)系統(tǒng)軟硬件環(huán)境，所以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)在維護(hù)與安全方面就要有嚴(yán)密的保護(hù)措施，在本系統(tǒng)中對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)與安全采用了如下方法：
              口令進(jìn)入，只有系統(tǒng)管理員與合法用戶可以訪問(wèn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)；
              數(shù)據(jù)備份，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有資料提供了硬盤(pán)備份功能；
              數(shù)據(jù)庫(kù)壓縮，由于對(duì)數(shù)據(jù)記錄經(jīng)常的修改，數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄會(huì)產(chǎn)生大量的冗余，使用該項(xiàng)功能可對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行整理，提高數(shù)據(jù)庫(kù)查詢速度；
              數(shù)據(jù)庫(kù)修復(fù)，對(duì)于突然斷電、關(guān)機(jī)或死機(jī)等意外情況造成正在使用的數(shù)據(jù)庫(kù)出錯(cuò)、損壞等問(wèn)題，使用該項(xiàng)功能可使數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)正常。
3) 3)        公路縱、橫斷面圖
選中工具條上橫斷面圖按鈕后，用鼠標(biāo)在線路上單擊，只要鼠標(biāo)到線路的距離小于設(shè)定的值就可顯示出公路在該點(diǎn)的橫斷面圖，如圖6-2-4為公路橫斷面圖輸出。公路縱斷面設(shè)計(jì)與地面線測(cè)量數(shù)據(jù)都保存于數(shù)據(jù)庫(kù)中，選擇菜單[地圖]中的[公路縱斷面圖]就可顯示。如圖6-2-5為公路縱斷面圖輸出。
4) 4)        變更資料管理
將變更資料直接輸入數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)變更資料進(jìn)行重新組合計(jì)算，并自動(dòng)更新變更后的地圖資料庫(kù)。如道路設(shè)計(jì)軸線的改變、道路寬度的變化，道路設(shè)計(jì)曲線元素的改變等。
5) 5)        土方量計(jì)算
分別輸入前后兩點(diǎn)的樁號(hào)和目前完成標(biāo)高，就可計(jì)算出該段公路土石方挖方、填方總量、目前已完成數(shù)量和剩余量。如圖6-2-6所示。
6) 6)        施工放樣檢查
輸入某一點(diǎn)樁號(hào)，可立即計(jì)算出該點(diǎn)的地面標(biāo)高、斷面設(shè)計(jì)標(biāo)高及該斷面填挖高度，如圖6-2-7所示。
在任一已知控制點(diǎn)上架設(shè)儀器，輸入儀器高、照準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)高、實(shí)測(cè)水平角、垂直角、實(shí)測(cè)距離、檢查點(diǎn)樁號(hào)，可立即計(jì)算出公路中線與設(shè)計(jì)值的偏差。如圖6-2-8所示。
7) 7)        統(tǒng)計(jì)圖表
對(duì)工程進(jìn)度根據(jù)進(jìn)度統(tǒng)計(jì)分析可進(jìn)行工程竣工時(shí)間預(yù)測(cè)，如圖6-2-9所示。根據(jù)進(jìn)度統(tǒng)計(jì)可編輯橋梁工程完成進(jìn)度圖，如圖6-2-10所示；將當(dāng)月完成情況與計(jì)劃完成數(shù)量相比較得出的工程月進(jìn)度完成情況統(tǒng)計(jì)圖，如圖6-2-11所示；對(duì)工程投資進(jìn)行分析可統(tǒng)計(jì)出標(biāo)段投資累計(jì)曲線圖，如圖6-2-12所示；也可統(tǒng)計(jì)出每個(gè)月所有標(biāo)段的投資情況，如圖6-2-13所示的工程投資統(tǒng)計(jì)圖表。
8) 8)        多媒體查詢
對(duì)某些具體屬性可進(jìn)行聲音、文本、視頻及圖片等多媒體查詢。如圖6-2-14所示為對(duì)黃河公路大橋進(jìn)行的說(shuō)明書(shū)查詢。
 
 
 
圖 6-2-1公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)主界面
 
 
 
圖 6-2-2 數(shù)據(jù)編輯主界面
 
圖 6-2-3  屬性數(shù)據(jù)查詢
 
 
 
圖 6-2-4 公路橫斷面圖輸出
 
 
圖 6-2-5 公路縱斷面圖輸出
 
 
圖6-2-6（a）挖填方計(jì)算
 
圖6-2-6（b）挖填方計(jì)算結(jié)果
 
圖6-2-7  公路中線高程檢查
 
 
 
圖6-2-8  施工放樣點(diǎn)檢查
 
 
 
圖6-2-9  工程實(shí)際進(jìn)度預(yù)測(cè)
 
 
圖6-2-10  橋梁施工進(jìn)度示意圖
 
圖6-2-11  月進(jìn)度完成情況統(tǒng)計(jì)圖
 
 
 
 
圖6-2-12 投資累計(jì)曲線圖
 
 
 
圖6-2-13  工程投資統(tǒng)計(jì)圖表
 
 
 
圖6-2-14  多媒體查詢
結(jié)束語(yǔ)
公路建設(shè)的快速發(fā)展迫切需要公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)，但國(guó)內(nèi)目前在這方面的研究不多，本文所進(jìn)行的研究也只是一個(gè)嘗試。作者在深入、系統(tǒng)地研究了公路工程施工方法的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討，開(kāi)發(fā)了公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了其中的大部分設(shè)計(jì)功能。得出幾點(diǎn)體會(huì)如下：
1、用MIS與GIS對(duì)公路工程施工全過(guò)程進(jìn)行量化管理，可準(zhǔn)確監(jiān)控工程施工的質(zhì)量、進(jìn)度、投資，提高監(jiān)理工程師工作效率，節(jié)約大量的不合理開(kāi)支，對(duì)保證工程順利完成具有重要意義。
2、公路樁號(hào)與測(cè)量坐標(biāo)系之間換算采用了自己建立的模型算法，實(shí)現(xiàn)了只需輸入公路中線轉(zhuǎn)角元素，就可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)線路中樁與邊樁的快速計(jì)算與顯示，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。
3、在公路中樁施工放樣方面設(shè)計(jì)了合理的算法，實(shí)現(xiàn)了在已知點(diǎn)和未知點(diǎn)處都可快速準(zhǔn)確地放樣公路中樁。
4、在土石方計(jì)量方面采用了DEM模型算法；并設(shè)計(jì)了線路實(shí)測(cè)檢查計(jì)算的方法，大大提高了工程土石方量的計(jì)算精度。
5、本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中采用了大量的集成技術(shù)，特別是用MapX進(jìn)行圖形顯示，滿足了系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。實(shí)踐證明，集成常用軟件可提高編程效率。
6、隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，大容量的硬盤(pán)和高速度的CPU對(duì)一般中小形數(shù)據(jù)庫(kù)快速查詢來(lái)說(shuō)已不成問(wèn)題，數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)把重點(diǎn)從減小數(shù)據(jù)冗余和提高查詢速度轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)庫(kù)的易操作性方面。
7、工程（專(zhuān)題）GIS是將來(lái)GIS走向市場(chǎng)的一個(gè)重要方向，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。本文對(duì)用COM技術(shù)集成開(kāi)發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，取得了較好的效果。實(shí)踐證明，GIS控件化是專(zhuān)題GIS發(fā)展的一個(gè)大趨勢(shì)。
由于時(shí)間緊迫及作者在公路工程施工方面的知識(shí)比較缺乏等方面的原因，系統(tǒng)目前只是進(jìn)行了初步的研究與實(shí)現(xiàn)，需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題還有許多。下一步要做的主要工作有：
1、在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，充分考慮了系統(tǒng)的通用性。但每個(gè)工程都有其特殊性，不同工程施工方法不盡相同，在今后的實(shí)際工程中，有許多新的功能還需進(jìn)一步補(bǔ)充、完善。
2、在質(zhì)量控制中，有些地方還不盡如人意，主要是質(zhì)量控制內(nèi)容如何才能轉(zhuǎn)化為量化方面。
3、網(wǎng)絡(luò)是發(fā)展的必然，系統(tǒng)的實(shí)用化自然離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)的第一版是單機(jī)版，可為監(jiān)理工程師決策提供參考。第二版應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)以總監(jiān)為中心，以監(jiān)理工程師和各標(biāo)段工程師辦公室為節(jié)點(diǎn)的以太網(wǎng)。各標(biāo)段只要將上報(bào)資料通過(guò)電子郵件發(fā)給需要簽字的監(jiān)理工程師，監(jiān)理工程師通過(guò)電子簽名就可解決問(wèn)題。
附  錄
一. 發(fā)表文章統(tǒng)計(jì)
在院三年學(xué)習(xí)期間，共發(fā)表學(xué)術(shù)論文4篇，具體如下：
1．磁偏角的自動(dòng)解算．軍事測(cè)繪．2001年第二期．2001年3月．第一作者．
2．公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)．測(cè)繪學(xué)院學(xué)報(bào)．第18卷第二期．2001年6月．第一作者．
3．公路工程施工管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)． ’2000新技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用研討交流會(huì)論文．2000年10月．福州．第一作者．
4．在VB6.0環(huán)境下實(shí)現(xiàn)公路樁號(hào)的實(shí)時(shí)顯示．　’2000新技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用研討交流會(huì)論文．2000年10月．福州．第二作者．
二．參加課題情況
    在教研室與焦作市公路管理局合作課題《公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)》的研制開(kāi)發(fā)中，參加了用戶需求分析，獨(dú)立完成了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，獨(dú)立完成了系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)與大部分程序編制。完成了課題鑒定必需材料：系統(tǒng)幫助文件、系統(tǒng)操作手冊(cè)、系統(tǒng)技術(shù)報(bào)告、系統(tǒng)研制報(bào)告。
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致  謝
     值此論文完成之際，首先感謝我的導(dǎo)師楊志藻副教授和焦作公路管理局張習(xí)賢高級(jí)工程師。感謝楊志藻副教授三年來(lái)對(duì)我的悉心指導(dǎo)和培養(yǎng)，使我得以順利完成論文。他淵博的知識(shí)、敏捷的思維、開(kāi)朗的性格，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的作風(fēng)給我留下了深刻的印象，使我受益菲淺。導(dǎo)師張習(xí)賢高級(jí)工程師對(duì)我嚴(yán)格要求，悉心指導(dǎo)，使我在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中學(xué)到了很多公路施工方面的知識(shí)，為系統(tǒng)研制的順利完成奠定了理論基礎(chǔ)。他在百忙中擠時(shí)間修改論文，提出許多中肯建議，使我思路頓開(kāi)。在此，向兩位導(dǎo)師致以學(xué)生最誠(chéng)摯的謝意！
感謝工程測(cè)量教研室李?lèi)?ài)民碩士為課題研制所做的大量工作。
感謝工程測(cè)量教研室的李廣云教授、徐忠陽(yáng)副教授，孫現(xiàn)申副教授、季紅專(zhuān)碩士；感謝GIS教研室的郭建忠博士和普測(cè)教研室的王同和博士。是他們毫無(wú)保留的幫助，才使我順利地完成課題的研究。
感謝研究生培訓(xùn)中心的楊民杰主任、張現(xiàn)水政委及前政委孫繼闊；感謝研究生科的陳四清科長(zhǎng)、方斌參謀、李大偉參謀；感謝九八級(jí)同學(xué)孟炳林、高博、張?jiān)票�、李輝、楊哲海、劉利、趙東明、游代安、張軼等，是他們?cè)诠ぷ�、學(xué)習(xí)和生活上給了我大量的指導(dǎo)和幫助，才使我的論文能夠順利完成。
感謝我的愛(ài)人王素桃女士對(duì)我的理解與支持，沒(méi)有她三年來(lái)為家庭做出的犧牲，我就不可能有今天完成論文的機(jī)會(huì)。
     最后，謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給所有曾經(jīng)關(guān)心、幫助和鼓勵(lì)過(guò)我的人！

封 面
摘  要
Abstract
第一章  緒 論
第二章  公路工程監(jiān)理概述
第三章  用戶需求分析與集成設(shè)計(jì)
第四章  系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與建模
第五章  系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)
第六章  公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)簡(jiǎn)介
第七章  結(jié)束語(yǔ)
附錄
參考文獻(xiàn)
致  謝