線形工程計(jì)算機(jī)輔助選線設(shè)計(jì)理論與方法

前言

包括道路、鐵路、地下管線等在內(nèi)的線形工程，其規(guī)劃和定線設(shè)計(jì)的科學(xué)性和預(yù)見性，往往在設(shè)施的建設(shè)和后續(xù)使用中反映和表現(xiàn)出來，此方面的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)很多。人們一直在追求用有限的資金發(fā)揮更大的效益，在基礎(chǔ)設(shè)施的布局和選址上，需要在充分研究和了解各種條件和需求的基礎(chǔ)上，運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)、科學(xué)的理論和預(yù)測(cè)方法，在更大時(shí)空范圍內(nèi)，從宏觀和微觀上追求布局和規(guī)模的更優(yōu)。線形工程選線和定線問題的復(fù)雜性體現(xiàn)在其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和未來發(fā)展的不確定性以及影響因素的多樣性。計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前，這一過程主要由規(guī)劃和選線設(shè)計(jì)人員進(jìn)行分析、判斷和評(píng)價(jià)，存在著經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)水平以及計(jì)算能力上的限制，使方案難以得到更有遠(yuǎn)見、更充分且定量的分析與論證。計(jì)算機(jī)出現(xiàn)50多年來，其技術(shù)性能飛速發(fā)展。20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的GIS軟件技術(shù)使人們空間分析決策的水平、能力和速度得到了增強(qiáng)。近20年來線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展使人們線形工程方案的分析評(píng)價(jià)和方案選擇能力有了相當(dāng)大的提升，自動(dòng)優(yōu)化問題的更好解決使計(jì)算機(jī)表現(xiàn)出更加實(shí)用的前景。本書就研究線形工程計(jì)算機(jī)選線設(shè)計(jì)理論與方法進(jìn)行了初步的研究和總結(jié)，側(cè)重探討了基于GIS的線形工程選線和定線設(shè)計(jì)的可能方案，介紹了課題組近年來在此方面所進(jìn)行的主要研究工作，旨在進(jìn)一步提高線形工程選線和定線設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)的應(yīng)用水平，促進(jìn)計(jì)算機(jī)空間決策理論和方法的發(fā)展，使線形工程建設(shè)項(xiàng)目方案更具科學(xué)性、適應(yīng)性和協(xié)調(diào)性。本書的第l章、第4章、第5章及第8章由馮曉編寫，第3章、第6章由謝遠(yuǎn)光編寫，第2章由唐德蘭編寫，第7章由李杰編寫。全書由馮曉負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。張明、楊佳、李敏等為全書的編寫和整理提供了幫助，東南大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，重慶交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，重慶市公路局等單位對(duì)本書的資料搜集工作提供了寶貴的支持，在此一并表示深深的感謝。由于水平有限，本書一定存在許多不足之處，敬請(qǐng)讀者提出寶貴的意見。

內(nèi)容概要

　　《線形工程計(jì)算機(jī)輔助選線設(shè)計(jì)理論與方法》就研究線形工程計(jì)算機(jī)選線設(shè)計(jì)理論與方法進(jìn)行了初步的研究和總結(jié)，側(cè)重探討了基于GIS的線形工程選線和定線設(shè)計(jì)的可能方案，介紹了課題組近年來在此方面所進(jìn)行的主要研究工作，旨在進(jìn)一步提高線形工程選線和定線設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)的應(yīng)用水平，促進(jìn)計(jì)算機(jī)空間決策理論和方法的發(fā)展，使線形工程建設(shè)項(xiàng)目方案更具科學(xué)性、適應(yīng)性和協(xié)調(diào)性。線形工程選線和定線問題的復(fù)雜性體現(xiàn)在其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和未來發(fā)展的不確定性以及影響因素的多樣性。計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前，這一過程主要由規(guī)劃和選線設(shè)計(jì)人員進(jìn)行分析、判斷和評(píng)價(jià)，存在著經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)水平以及計(jì)算能力上的限制，使方案難以得到更有遠(yuǎn)見、更充分且定量的分析與論證。

作者簡(jiǎn)介

馮曉，男，1960年生，重慶市人，漢族，1997年畢業(yè)于東南大學(xué)交通學(xué)院公路、城市道路與機(jī)場(chǎng)工程專業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位?，F(xiàn)任重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院教授、研究生導(dǎo)師，重慶大學(xué)兼職博導(dǎo)，道路與鐵道省部級(jí)重點(diǎn)學(xué)科學(xué)術(shù)帶頭人，大地測(cè)量與測(cè)繪工程學(xué)科帶頭人。1998年被評(píng)為交通部“十百千人才工程”人選，重慶市首屆優(yōu)秀中青年骨干教師基金獲得者，任重慶市科協(xié)第二屆委員會(huì)委員，重慶市測(cè)繪學(xué)會(huì)第二屆理事會(huì)副理事長(zhǎng)，環(huán)境部交通環(huán)境項(xiàng)目評(píng)審專家，重慶市建設(shè)項(xiàng)目勘測(cè)設(shè)計(jì)評(píng)審專家，中國(guó)公路學(xué)會(huì)會(huì)員，中國(guó)未來學(xué)會(huì)會(huì)員。主要研究方向有：3S技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用、道路測(cè)設(shè)一體化、道路線形設(shè)計(jì)理論與方法以及道路交通環(huán)境學(xué)等。近年來，先后主持、主研國(guó)家、省部和橫向研究項(xiàng)目20余項(xiàng)，其中包括國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目2項(xiàng)，國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目1項(xiàng)，國(guó)家“春暉計(jì)劃”項(xiàng)目2項(xiàng)，交通部等省部級(jí)項(xiàng)目5項(xiàng)。先后獲省部級(jí)二等以上科技進(jìn)步獎(jiǎng)多項(xiàng)。累計(jì)在國(guó)內(nèi)外公開發(fā)表論文90余篇，先后有6篇論文獲得省級(jí)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)優(yōu)秀論文獎(jiǎng)，5篇論文被EI、ISTP等檢索刊物收錄，出版著作7部。謝遠(yuǎn)光，男，安徽霍山人，1964年出生，碩士，副教授，碩士生導(dǎo)師，1986年西南交通大學(xué)鐵道航空攝影測(cè)量與遙感專業(yè)畢業(yè)，1994年西南交通大學(xué)工程測(cè)量專業(yè)研究生畢業(yè)。曾擔(dān)任原重慶交通學(xué)院測(cè)繪教研室主任，現(xiàn)任重慶交通大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院副院長(zhǎng)。主要從事公路工程、工程測(cè)量和GIS的教學(xué)和科研工作。1995-1997年在廣東虎門大橋施工指揮部從事施工和科研工作，1997年主研的科研項(xiàng)目“特大型橋梁施工控制”獲廣東省交通廳科研進(jìn)步一等獎(jiǎng)。1998-1999年在福建廈門海滄大橋總監(jiān)辦從事監(jiān)理工作。先后發(fā)表科研論文數(shù)十篇，主編和參編出版教材數(shù)十本。

書籍目錄

第一章 緒論1.1 選線和定線問題1.2 研究現(xiàn)狀及存在的問題1.3 GIS的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)1.4 基于GIS的選線設(shè)計(jì)第2章 選線設(shè)計(jì)基本原理2.1 道路選線設(shè)計(jì)2.2 鐵路選線設(shè)計(jì)2.3 渠道工程選線設(shè)計(jì)2.4 輸水管道選線設(shè)計(jì)2.5 輸油管道選線設(shè)計(jì)第3章 計(jì)算機(jī)輔助路線設(shè)計(jì)方法3.1 計(jì)算機(jī)輔助路線設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介3.2 縱斷面計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)3.3 路線平面計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)第4章 非線性規(guī)劃方法4.1 數(shù)學(xué)規(guī)劃法概述4.2 縱斷面優(yōu)化4.3 平面優(yōu)化模型4.4 平縱整體優(yōu)化設(shè)計(jì)方法第5章 其他計(jì)算機(jī)選線方法5.1 基于遺傳算法的路線優(yōu)化方法5.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在選線中的應(yīng)用5.3 啟發(fā)式搜索算法第6章 基于GIS的路線評(píng)價(jià)方法6.1 GIS系統(tǒng)用于路線方案評(píng)價(jià)6.2 路線方案評(píng)價(jià)理論6.3 線形與安全的評(píng)價(jià)6.4 路線工程造價(jià)評(píng)價(jià)6.5 線路的地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)6.6 維護(hù)使用成本評(píng)價(jià)6.7 公路環(huán)境影響評(píng)價(jià)6.8 視覺景觀評(píng)價(jià)6.9 路線選線方案的綜合評(píng)價(jià)第7章 基于GIS的選線設(shè)計(jì)方法7.1 GIS二次開發(fā)技術(shù)7.2 選線優(yōu)先區(qū)7.3 地價(jià)網(wǎng)格法7.4 數(shù)學(xué)規(guī)劃法7.5 最長(zhǎng)方向搜索法7.6 基于DEM的山區(qū)越嶺線7.7 基于遺傳算法的線路優(yōu)化7.8 澳大利亞曠達(dá)現(xiàn)代路線規(guī)劃和方案三維優(yōu)化系統(tǒng)第8章 GIS數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與建模8.1 選線條件數(shù)據(jù)理論8.2 原始數(shù)據(jù)的獲取8.3 GIS空間數(shù)據(jù)建模8.4 地面高程模型（DEM）8.5 選線地面條件屬性區(qū)的建模8.6 空間位置參考系參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：（3）當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向角為變數(shù)時(shí)（即逐漸轉(zhuǎn)向），則其軌跡為曲率漸變的曲線（即緩和曲線）。現(xiàn)代道路平面線形是由上述3種基本幾何線形即直線、圓曲線和緩和曲線合理組合而構(gòu)成，稱之為“平面線形要素”。在低等級(jí)道路上，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，也可以只使用直線和圓曲線兩種要素。近代高速公路平面線形有只用曲線不用直線或者曲線為主直線為輔的工程實(shí)例。這說明平面線形三要素是基本組成，各要素所占比例及使用頻率并無統(tǒng)一規(guī)定。各要素使用合理、配置得當(dāng)，均可滿足汽車行駛要求。至于它們的參數(shù)則要視地形情況和人的視覺、心理、道路技術(shù)等級(jí)等條件來確定。所謂道路的平面線形設(shè)計(jì)就是研究平面線形三要素特征，合理確定三要素的參數(shù)、比例的設(shè)計(jì)工作。平面線形設(shè)計(jì)原理，就是從線形如何滿足行車快速、順適的幾何和力學(xué)條件，從而建立制定平面線形標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要素的基礎(chǔ)。

編輯推薦

《線形工程計(jì)算機(jī)輔助選線設(shè)計(jì)理論與方法》由西南交通大學(xué)出版社出版。

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