工程測量與民用建筑工程論文

單位代碼：                                               密級：公開
學(xué)   號：       
分 類 號：P283
　
研 究 生 學(xué) 位 論 文
　
                   專業(yè)名稱: 工程測量與民用建筑
                   論文題目: 公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
                   撰寫時間:           
                   申請學(xué)位: 工學(xué)碩士
                   導(dǎo)師姓名:      教授   
                   研究生姓名:       
　
　
　
中國人民解放軍信息工程大學(xué)測繪學(xué)院
二○○五年四月

摘      要
本文通過對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)對公路工程整個施工過程進行質(zhì)量控制、進度控制及投資控制，為監(jiān)理工程師提供對公路工程施工進行可視化查詢、統(tǒng)計分析、報表和工程項目計算等方法。
作者在文中論述了系統(tǒng)總體設(shè)計方案，并設(shè)計了符合監(jiān)理工程師要求的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。采用了基于COM的、建立在OLEDB上層的ADO方式訪問數(shù)據(jù)庫,該方法可訪問各種不同類型的數(shù)據(jù)庫。
系統(tǒng)設(shè)計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》施工的全過程研制開發(fā)的公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)，對提高監(jiān)理質(zhì)量，確保公路工程施工的順利完成具有實際應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞： 工程監(jiān)理  變更設(shè)計  質(zhì)量控制  進度控制  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
當今世界，以信息技術(shù)為主要標志的科技進步日新月異，高科技成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化越來越快，初見端倪的知識經(jīng)濟預(yù)示著人類的經(jīng)濟社會生活將會發(fā)生新的巨大變化（江澤民，1998）。進入二十一世紀，IT產(chǎn)業(yè)與GIS發(fā)展日新月異，專題GIS的應(yīng)用已開始向國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域推廣。近些年來，公路建設(shè)在國家基礎(chǔ)建設(shè)中所占的比重越來越大。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)計外，更需要在施工過程中進行科學(xué)管理，增加施工過程的科技含量。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)成為新世紀的一個重要標志，而GIS技術(shù)在信息產(chǎn)業(yè)中所處的地位也越來越重要。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)理人員提供對公路工程施工過程中的監(jiān)理工作進行全方位的科學(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，簡稱GIS），是計算機技術(shù)與地理科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，它以空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機軟件和硬件環(huán)境的支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論和方法，綜合地、動態(tài)地對空間數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、分析、輸出，實時提供動態(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)，是由計算機硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶四大部分組成的問答系統(tǒng)[2]。
GIS的定義很多，但至今尚沒有國際上認可的定義，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、管理、分析、顯示與應(yīng)用地理信息的計算機技術(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)既可以是一個包羅萬象的龐大系統(tǒng)，也可以是一個專題、某一個區(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題的系統(tǒng)都屬于地理信息系統(tǒng)，一般稱為專題或?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，并于1971年建成世界上第一個地理信息系統(tǒng)（CGIS）。70年代隨著計算機硬、軟件的發(fā)展，GIS朝實用化、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)域開發(fā)、預(yù)測預(yù)報以及與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合用于全球性問題的監(jiān)測與評價，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開發(fā)軟件主要有ARC/INFO、ArcView、MicroStation、MapInfo、MAPGIS、GeoStar等等。這些軟件功能強大，廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃與管理、城市社會治安、環(huán)境監(jiān)測與治理、資源調(diào)查與利用、投資環(huán)境與評價、防災(zāi)減災(zāi)、工程建設(shè)、作戰(zhàn)指揮自動化等方面。
我國的GIS起步較晚，但發(fā)展較快，目前已開發(fā)的具有自主版權(quán)的地理信息系統(tǒng)平臺：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。
隨著計算機和信息技術(shù)的發(fā)展，GIS也隨之迅速發(fā)展。未來GIS的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
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、專題內(nèi)容、生產(chǎn)機構(gòu)、使用價格等進行搜索，甚至可以直接在網(wǎng)上進行數(shù)據(jù)的各類空間操作。
2）  數(shù)據(jù)商業(yè)化
    有人統(tǒng)計，GIS硬件、軟件和數(shù)據(jù)的造價比是1：10：100（Frank,1992），如何有效地生產(chǎn)和維護地理數(shù)據(jù)是GIS面臨的主要挑戰(zhàn)之一。在歐美等國家，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到。國內(nèi)目前已經(jīng)有公司與國家測繪局合作，將地理數(shù)據(jù)存放在Internet上，供需要者租用。
3）  GIS標準化
包括軟件、操作、數(shù)據(jù)的標準化。主要指空間數(shù)據(jù)交換標準，以便達到更廣泛的數(shù)據(jù)共享。GIS發(fā)展到今天，人們發(fā)現(xiàn)標準化的真正實現(xiàn)將使人們能在一個共同理解基礎(chǔ)之上共享信息的資源。我國目前也正在制定自己的行業(yè)標準。
4）  軟件部件化
目前的GIS軟件或系統(tǒng)作為一個整體獨立存在，但從使用GIS機構(gòu)的角度來看，很多機構(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，將來的發(fā)展是GIS將不再作為一個獨立的系統(tǒng)存在，而是作為機構(gòu)整個管理和運作系統(tǒng)的一部分，GIS的各種功能將融合在與專業(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[1]。
1．2  公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
計算機技術(shù)在道路設(shè)計中起步較早，國外于50年代末，主要集中在應(yīng)用數(shù)據(jù)地面模型（DEM）技術(shù)，進行道路輔助設(shè)計（CAD），近年來正在向公路施工和管理方面快速發(fā)展。
我國計算機技術(shù)在公路工程中應(yīng)用起步較晚，開始于70年代，當時也主要集中在道路勘測設(shè)計階段。近些年來，在線路工程建設(shè)與管理中取得很大進展，已應(yīng)用GIS技術(shù)成功開發(fā)了許多專業(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 , 以下簡稱HSGIS）的研究方面，目前只有德國、美國、日本等國家的幾個大的工程公司有所研究。比較有代表性的是美國BENTLEY公司開發(fā)的基于MicroStation GeoGraphics 的BENTLEY地理工程基礎(chǔ)平臺�？蓪Υ笮突�礎(chǔ)設(shè)施在勘測、設(shè)計、施工、運作、管理、維護等方面進行全方位的管理。但軟件價格昂貴，操作界面不符合中國人的習(xí)慣，特別是國外的監(jiān)理模式與國內(nèi)有較大的區(qū)別，不能滿足實際需求。
國內(nèi)收集到的資料中只有云南省公路管理局針對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)》，武漢測繪科技大學(xué)與葛洲壩水利水電工程集團公司聯(lián)合研制的《施工總圖管理信息系統(tǒng)》，能夠?qū)κ┕み^程中的數(shù)據(jù)資料和各種文件進行管理、查詢、分析的公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)，目前在國內(nèi)還沒有見到。
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、物力和財力，工程變更涉及整個施工過程。大量的施工設(shè)計圖紙以及每天、每月、每季的施工匯總資料堆積如山，別說統(tǒng)計分析，就是找到都很麻煩，給監(jiān)理工作帶來許多困難，可以說施工管理工作異常復(fù)雜。隨著計算機技術(shù)的普及與發(fā)展，特別是地理信息系統(tǒng)（GIS）在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域的應(yīng)用，使計算機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，合理地對施工全過程進行質(zhì)量、進度、投資控制，是確保施工得以正常進行的關(guān)鍵，對提高公路建設(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》,對公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)（HSGIS）進行了設(shè)計與實現(xiàn)。
HSGIS不同于普通的辦公自動化系統(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)庫中，通過在計算機上點擊地形圖上的點、線、面等具體實體，得到該實體的屬性、施工進度等信息，同時也可將屬性數(shù)據(jù)直接在圖形上定位�？傮w設(shè)計目標如下：
•充分利用計算機計算速度快、存貯量大、不易出錯的優(yōu)點，最大限度地減輕工程技術(shù)人員的工作量，實現(xiàn)工程施工管理自動化。
•動態(tài)處理數(shù)據(jù)、圖表，實時提供工程最新進展情況，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供可靠依據(jù)。
•對施工進程中所需的各種圖表根據(jù)工作需要可隨時在計算機上動態(tài)顯示，方便隨時修改，實現(xiàn)無紙辦公化。
•在計算機上對每一個結(jié)構(gòu)物如：橋梁、涵洞、隧道、排水槽等，甚至橋梁墩臺的結(jié)構(gòu)、類型, 不同地段路面的結(jié)構(gòu)層等查看，實現(xiàn)施工過程的可視化管理。
在該系統(tǒng)中，將所有信息用數(shù)據(jù)庫進行管理，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，簡稱MIS）相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要研究內(nèi)容如下：
1．  從工程監(jiān)理的產(chǎn)生、發(fā)展及主要內(nèi)容等方面對監(jiān)理工作進行論述，說明研究公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)是時代發(fā)展的需要，研究該系統(tǒng)對公路建設(shè)和發(fā)展將帶來可觀的經(jīng)濟效益。
2．  通過對工程施工監(jiān)理信息系統(tǒng)的需求分析，提出系統(tǒng)集成設(shè)計方法；在需求分析中發(fā)現(xiàn)，利用系統(tǒng)集成開發(fā)方法開發(fā)中、小型應(yīng)用系統(tǒng)，可以提高開發(fā)速度，降低開發(fā)成本。提出了開發(fā)專題GIS應(yīng)采用系統(tǒng)集成的設(shè)計思想。
3．  對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和過程設(shè)計進行分析研究，并設(shè)計了系統(tǒng)框圖與關(guān)鍵點的實現(xiàn)模型。
4．  通過對用戶需求分析和數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的分析研究，設(shè)計出符合系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)。
5．  實現(xiàn)公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)的主要設(shè)計功能。

第二章      公路工程監(jiān)理概述
    本章通過對國內(nèi)外工程監(jiān)理制度產(chǎn)生和發(fā)展的論述，以及對監(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，說明了我國公路建設(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，在國際上具有悠久的歷史，西方工業(yè)發(fā)達國家，無論在組織機構(gòu)和方法、手段方面，還是在法規(guī)制度上，都已形成了一個較為完善的監(jiān)理體系和運行機制。
工程監(jiān)理的產(chǎn)生和發(fā)展可用表2-1-1表示。

 
階  段 時  間 內(nèi)  容
階段Ⅰ 16世紀…… 總營造師（建筑師傅）
負責→設(shè)計、購買材料、雇傭工匠、組織施工
階段Ⅱ 18世紀60年代
至19世紀初 設(shè)計與施工分離
工程監(jiān)理制萌芽
階段Ⅲ 20世紀50年代 實行總包制
出現(xiàn)招標投標交易方式
監(jiān)理內(nèi)容進一步擴充
階段Ⅳ 20世紀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)活動全過程
階段Ⅴ 20世紀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)理國際化
2.      國內(nèi)監(jiān)理工程師制度的產(chǎn)生和發(fā)展
 我國監(jiān)理的雛形是從封建社會的監(jiān)工開始的，隨著商品經(jīng)濟的發(fā)展，建設(shè)活動中出現(xiàn)了具有商品色彩的包工制度，業(yè)主將工程作價包給一個工匠，由這個工匠獨自或找合伙人一起施工，這樣一種經(jīng)濟關(guān)系，使得業(yè)主對施工過程的監(jiān)督變得越來越重要。
鴉片戰(zhàn)爭后，出現(xiàn)了專營設(shè)計的建筑師事務(wù)所。業(yè)主營造工程，先請事務(wù)所的建筑師進行設(shè)計，設(shè)計完成后刊登招標啟事，營造機構(gòu)（施工單位）選定后，業(yè)主就與之簽訂工程承包合同。施工開始后，涉及建筑工程的業(yè)主、建筑師事務(wù)所及營造機構(gòu)（施工單位）三方都派監(jiān)工進行監(jiān)督。
建國后30年間，由于實行了高度的計劃經(jīng)濟，在工程建設(shè)的具體實施中，工程費用實報實銷，不計盈虧，不講核算，工程建設(shè)各參與者關(guān)注的重點是工程進度和質(zhì)量，但在質(zhì)量、進度、投資的控制方面卻存在許多問題，使我們國家的監(jiān)理工作長期處于停滯不前的狀態(tài)。
隨著社會主義市場經(jīng)濟的發(fā)展和改革的不斷深化，80年代中后期，出現(xiàn)了一種對工程建設(shè)活動更全面、更完善的管理方式，即工程監(jiān)理制度。1988年上半年，國務(wù)院做出了在土木建筑領(lǐng)域中實施工程監(jiān)理的決定，并且在陜西——三原一級公路的建設(shè)中首次由專司監(jiān)理職責的“工程師機構(gòu)”按國際合同管理方式代表業(yè)主對該合同工程進行了現(xiàn)場綜合監(jiān)督管理，這標志著我國公路工程施工監(jiān)理工作的正式啟動，也是向與國際監(jiān)理制度接軌邁出的第一步。
進入90年代后，“要想富，先修路”的口號首先在東部發(fā)達地區(qū)得到了貫徹，在開發(fā)西部的戰(zhàn)略中，公路建設(shè)也放在了重要的位置。世界銀行與一些國際大公司在國內(nèi)投資修路，對工程監(jiān)理提出了更高的要求，工程監(jiān)理國際化成為發(fā)展趨勢。
但也應(yīng)該看到，我國目前的監(jiān)理方式與國外相比有很大的不同。國外的業(yè)主、施工單位、監(jiān)理工程師（單位）是三個完全獨立，只存在合同和利益關(guān)系的單位。而我國由于工程監(jiān)理機構(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。監(jiān)理工程師的業(yè)務(wù)水平、管理水平的高低，都會直接影響工程的質(zhì)量、進度與投資。要完全與國際接軌，還需要進一步努力。
2．2  監(jiān)理工作的主要內(nèi)容
1.    監(jiān)理工作過程
監(jiān)理工作的主要過程可分以下十個部分：
1)        發(fā)布開工令、控制工程進度；
2)        審核設(shè)計圖紙和技術(shù)資料；
3)        檢查各種原材料、設(shè)備的規(guī)格質(zhì)量，驗證認可試驗報告；
4)        審批承包商的施工方法、工藝和臨時設(shè)施；
5)        檢查監(jiān)理安全工作；
6)        檢查監(jiān)理施工質(zhì)量；
7)        對已完工程進行計量，向承包商付款簽證；
8)        處理合同變更和索賠；
9)        工程驗收；
10)     負責辦理向貸款單位提供報告。
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，可分為工程進度監(jiān)理、工程質(zhì)量監(jiān)理、工程費用監(jiān)理、合同管理、信息管理和工地會議，即常說的“三監(jiān)控二管理一協(xié)調(diào)”三部分。
1）. 工程進度監(jiān)理
公路工程項目的特點是工程費用大，建設(shè)周期長，涉及范圍廣。而工程進度又直接影響著業(yè)主和承包商的重大利益。如工程進度符合要求，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，也給承包商帶來好的工程信譽；反之，工程進度拖延或匆忙趕工，都會使承包商的工程費用增大，墊付周轉(zhuǎn)的資金利息增加，給承包商造成嚴重虧損，并且拖延竣工期限，也給業(yè)主帶來工程管理費用的增加，投入工程資金利息的增加，以及工程項目延期投產(chǎn)運營的經(jīng)濟損失等。因此，公路工程施工監(jiān)理過程中，以工程進度控制為目的的施工進度監(jiān)理是公路工程施工監(jiān)理的一個重要環(huán)節(jié)。
2）. 工程質(zhì)量監(jiān)理
工程項目的質(zhì)量是指通過工程建設(shè)過程所形成的工程符合有關(guān)規(guī)范、標準、法規(guī)的程度和滿足業(yè)主要求的程度，工程項目質(zhì)量的內(nèi)涵包括工程項目的質(zhì)量與功能、使用價值的質(zhì)量和工作質(zhì)量三個方面。
工程實體質(zhì)量是從產(chǎn)品形成結(jié)果方面反映工程項目的質(zhì)量。一般，由各工序的質(zhì)量集合形成分項工程質(zhì)量，由各分項工程質(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立功能主體的工程質(zhì)量（單項工程質(zhì)量），最后各單項工程的質(zhì)量集合為工程項目的實體質(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）. 工程費用監(jiān)理
工程費用一般指修建工程項目所投入的建設(shè)資金，它是工程建設(shè)項目在施工過程中形成的工程價值的貨幣表現(xiàn)形式，可分為預(yù)算工程費用和實際工程費用。工程費用具有以下特點：
         預(yù)先定價；
         以工程成本為基礎(chǔ)；
         由監(jiān)理工程師簽認；
         由承包人使用；
         由業(yè)主支付。
在公路工程施工中，工程費用除了反映業(yè)主和承包人的直接經(jīng)濟關(guān)系外，工程費用的支付還反映了工程的進度和質(zhì)量，因為承包商的工程質(zhì)量不合格，監(jiān)理工程師不簽字認證驗收，業(yè)主就不予付款；如果工程拖延，該竣工時工程還未干完，經(jīng)過監(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，工程費用的支付是對工程質(zhì)量、進度的最終評價。工程施工過程中的費用監(jiān)理主要是對工程計量與支付的監(jiān)督與管理。
4）. 工地會議
    工地會議是用于協(xié)調(diào)各方關(guān)系的公路工程監(jiān)理方法，是監(jiān)理工程師對工程項目進行全面管理的一種重要方法，也是合同管理項目中普遍使用的一種手段。工地會議旨在檢查、督促合同各方，特別是承包人對工程基礎(chǔ)上承包合同的執(zhí)行情況，協(xié)調(diào)各方關(guān)系，促進工程項目的順利完成。它屬于開工后舉行的一種例行會議。
3.     工程監(jiān)理中各方的關(guān)系
建設(shè)單位，又稱業(yè)主或甲方，在招標階段則稱“招標單位”。它是指某項工程的投資者或資金籌集者，并在工程建設(shè)的前期、實施階段對工程建設(shè)的費用、進度、質(zhì)量等重大問題有決策權(quán)的國有單位、集體單位或個人。
承建單位，又稱承包單位、承包商或乙方，在招標階段則稱“投標單位”，中標后稱為“中標單位”。它是指通過投標或其它方式取得某項工程的施工權(quán)、材料、設(shè)備的制造、供應(yīng)權(quán)，并和建設(shè)單位簽訂合同承擔工程費用、進度、質(zhì)量責任的單位或個人。
監(jiān)理工程師（單位），是指依法成立的、獨立的、智力密集型的從事工程監(jiān)理業(yè)務(wù)的社會經(jīng)濟實體，受建設(shè)單位的委托與其簽訂監(jiān)理合同，承擔工程建設(shè)監(jiān)理業(yè)務(wù)的單位。
工程監(jiān)理活動涉及到建設(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。
國際慣例中按FIDIC合同實施的工程監(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)濟為紐帶的項目管理模式；它不是單純的技術(shù)管理，而是技術(shù)、管理、經(jīng)濟、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目中的職責、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、進度和投資。合同管理、信息管理和全面的組織協(xié)調(diào)是實現(xiàn)質(zhì)量、進度、投資目標所必須運用的控制手段和措施。但只有確定了質(zhì)量、進度和投資目標值，監(jiān)理單位才能對工程項目進行有效的監(jiān)理管理。質(zhì)量、進度、投資是一個既統(tǒng)一又相互矛盾的目標系統(tǒng)，如圖2-2-2所示，在確定每個目標值時，都要考慮對其它目標的影響。
 
 
 
 
 
 
 
 

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)理工程師對整個工程監(jiān)理全權(quán)負責�？偙O(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)理工程師負責現(xiàn)場監(jiān)理并實時將現(xiàn)場情況上報，上級監(jiān)理辦對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
我國目前的交通運輸是由鐵路、公路、水運、航運和管道等五種運輸方式組成的綜合運輸體系，公路運輸是其它幾種運輸方式運量總和的3~4倍。然而，我國公路的總體水平與發(fā)達國家相比仍相距甚遠，主要問題是交通基礎(chǔ)設(shè)施不足，技術(shù)裝備落后，管理手段薄弱，運輸能力與運輸需求的矛盾突出。雖然在一些發(fā)達地區(qū)已投入運行了部分高速公路，緩解了沿線地區(qū)的效能擁擠狀況，促進了這些地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。但與發(fā)達國家相比，我國高速公路發(fā)展水平仍非常低。美國高速公路占全國公路里程的1.4%，日本占0.35%，德國占1.7%，英國占0.81%，法國占0.9%，意大利占1.7%，比利時占1.2%，而我國只占0.18%。
我國公路建設(shè)始于20世紀初，與其它國家相比，起步不算太晚，但發(fā)展比較緩慢，到1949年底，全國能通車的公路只有8萬公里。1980年全國公路通車總里程為88.8萬公路，1997年末已達到121.6萬公里。從1980年到1997年，年增長近2萬公里。1998年底，高速公路通車里程已達到6258公里。表2-3-1記錄了建國后我國公路的發(fā)展情況。

 
 
時  間 通車里程 有路面里程 橋梁數(shù)量
1949年底 8萬公里   
1952年底 12．6萬公里 5．5萬公里 
1957年底 25．4萬公里 12．1萬公里 3．5萬座
1965年底 51．4萬公里 30．5萬公里 10．4萬座
1976年底 82．3萬公里 57．9萬公里 11．7萬座
1980年底 88．8萬公里 72．8萬公里 13．2萬座
1997年底 121．6萬公里 111．1萬公里 21．6萬座
    
近幾年來，我國公路建設(shè)的速度可以說是突飛猛進、日新月異，高速公路建設(shè)也迅速發(fā)展。到2000年底，我國高速公路的建設(shè)已突破一萬公路。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）高速公路全長約17公里，投資人民幣7.8億，所以在施工過程中如果沒有完善的工程監(jiān)理機制對合同工程進行現(xiàn)場綜合監(jiān)督管理，工程質(zhì)量控制、進度控制、投資控制將無法保證，就會給公路建設(shè)造成無法彌補的損失。

第三章  用戶需求分析與集成設(shè)計
    根據(jù)軟件工程的設(shè)計思想，開發(fā)一個應(yīng)用系統(tǒng)都是從系統(tǒng)需求分析開始的。通過需求分析確定系統(tǒng)的設(shè)計目標，制定出切實可行的設(shè)計方案及實施計劃。本系統(tǒng)在開發(fā)過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)計方法
常用的系統(tǒng)設(shè)計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
    生命周期法分計劃、開發(fā)、運行三個時期。每一時期又分多個階段。在計劃周期分用戶調(diào)研和可行性分析階段；開發(fā)周期包括需求分析、總體設(shè)計、軟硬件選型、組裝調(diào)試和小區(qū)試驗等幾個階段；運行周期包括確認調(diào)試、系統(tǒng)驗收、運行維護等階段。該法是傳統(tǒng)的GIS設(shè)計方法，在系統(tǒng)設(shè)計前，必須對需求做嚴格的定義，即開發(fā)人員需確切地了解用戶的各種需求，特別是與專業(yè)有關(guān)的特殊要求，在此基礎(chǔ)上才能開發(fā)出一個較成功的系統(tǒng)。
2．快速原型法
經(jīng)過需求分析和總體設(shè)計之后，快速地建立一個能基本反映用戶需求的系統(tǒng)原型，讓用戶進行試用，了解系統(tǒng)的概貌，提出修改意見，開發(fā)人員與用戶進行討論，對原型進行改進，這種不斷反復(fù)的過程進行到用戶對系統(tǒng)完全滿意為止，該法的過程為：需求分析→總體設(shè)計→構(gòu)建原型（初始原型）→運行評價→修改原型→工作原型→運行評價→……最終原型。
3．本系統(tǒng)設(shè)計方法
本系統(tǒng)在設(shè)計過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)場進行人員調(diào)查與需求分析，再進行可行性分析與總體設(shè)計，請監(jiān)理工程師提出修改意見，修改完成后重新進行總體設(shè)計，然后進行系統(tǒng)開發(fā)，開發(fā)過程中分段再請監(jiān)理工程師提出意見。
3．1．2  用戶需求分析
經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查與征詢監(jiān)理工程師意見，發(fā)現(xiàn)用戶對系統(tǒng)的功能要求主要有以下幾點：
              地圖顯示功能
要求具有電子地圖的基本功能，包括對圖形進行任意放大、縮小、漫游、分層（類）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)計圖、公路用地圖、公路縱橫面圖等；顯示設(shè)計好的各種部件設(shè)計圖，如橋位平面圖、橋臺構(gòu)造圖、涵洞分布位置圖、涵洞設(shè)計圖等。
              查詢分析功能
查詢線路上任意指定地點的橫斷面圖和縱斷面圖；
查詢?nèi)我獯�號或名稱的橋涵屬性；如查詢?nèi)我鈽蛄毫⒅�的高度、材料、施工日期、進度、造價等。
查詢某一標段的工程量清單，工程進度，投資情況等等。
              數(shù)據(jù)編輯功能
對設(shè)計數(shù)據(jù)的變更修改，對施工過程中的各種信息資料進行增、刪、改、存等操作。
              測量檢查功能
計算兩點或多點間的直線距離、地表面距離，計算任意范圍的平面、地表面面積（場地清理），計算任意兩點間的坡度。
通過控制點檢查線路施工放樣點的平面、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（點位符號圖、線狀符號圖、面狀符號圖、立體圖等）；圖象輸出；統(tǒng)計圖表（條形圖、扇形圖、抓線圖、散點圖、直方圖等）；外部數(shù)據(jù)輸出。對查詢、統(tǒng)計、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
對文本、聲音、圖象、視頻等多媒體數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)庫管理，實現(xiàn)超級鏈接，要求通過在地圖上點擊某要素點就可實現(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，通過簡單的修改就可在各種類似的公路工程中應(yīng)用。
通過以上分析可以看出，HSGIS是以二千分之一地形圖、施工設(shè)計圖為基礎(chǔ)資料；以施工過程中的質(zhì)量控制、進度控制、投資控制信息為主線，對整個施工過程進行動態(tài)管理，其核心部分是圖形或空間數(shù)據(jù)庫、屬性數(shù)據(jù)庫與多媒體數(shù)據(jù)庫的建立以及數(shù)據(jù)庫（包括圖形、設(shè)計資料、施工資料與多媒體數(shù)據(jù)庫）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象模式（Component Object Model）。在COM中，每一個組件程序被稱為一個模塊，它可以是一個動態(tài)連接庫（DLL），也可以是一個可執(zhí)行程序（EXE程序），一個組件程序可以包含一個或多個組件對象，組件與組件之間通過標準接口通信。利用COM技術(shù)，可以實現(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。一般的應(yīng)用系統(tǒng)在升級版本時，往往用新的軟件模塊全部替換老的軟件模塊，升級就意味著全部更新。采用COM技術(shù)后，每一個底層模塊不僅可以單獨升級，而且在原來的軟件模塊基礎(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)從版本一升級為版本二，對組件1和組件4進行了修改，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。當然，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。
集成開發(fā)目前已是國際上最流行的軟件二次開發(fā)手段。當今的軟件開發(fā)平臺種類繁多，語言不盡相同，讓程序員逐個掌握它是不現(xiàn)實的，也沒有必要。不少平臺提供二次開發(fā)語言(如MapInfo的解釋性語言Map Basic)，由于各個平臺的開發(fā)語言互不相通，用戶必須經(jīng)過特殊的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)才能運用這些二次開發(fā)語言進行應(yīng)用開發(fā)。這種開發(fā)方式技術(shù)陳舊，投入過大，效益卻不高，又無法在不同的系統(tǒng)中共享開發(fā)成果，所以現(xiàn)在已逐漸淘汰出市場。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、摸得著，它屬于計算機硬件的范疇，不屬于本文研究的范圍。軟件的集成比較抽象，實現(xiàn)復(fù)雜。本文僅討論軟件集成。有些人認為，集成就是應(yīng)用程序相互調(diào)用的過程，這種說法只看到表面現(xiàn)象，缺乏徹底性、嚴格性、概括性和科學(xué)性。其實，這只是集成的一種簡單的形式，是客戶程序中兩個進程的啟動，相互之間并沒有產(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）或部分交流（功能調(diào)用）及其產(chǎn)生的疊加效應(yīng)，它相當于一部由各種部件組裝起來的復(fù)雜機器。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。
一個一般的應(yīng)用程序開發(fā)者想在其程序中實現(xiàn)圖象處理、字處理等功能，需要花費大量的勞動，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)中對空間數(shù)據(jù)的處理與操作就采用了MapX控件，而對一些報表的處理調(diào)用了Excel電子表格強大的功能。這種方法大大提高了軟件的開發(fā)效率，避免了巨大的重復(fù)勞動并使軟件的開發(fā)費用大幅度降低。目前需要使用集成技術(shù)的地方很多，有時同一套軟件內(nèi)（比如工程數(shù)據(jù)庫和圖形軟件間的動態(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，計算機技術(shù)的發(fā)展，使系統(tǒng)集成技術(shù)的發(fā)展越來越普遍，常用的方法有以下幾種：
              命令調(diào)用方法
這是一種簡單利用子進程機制的集成手段，所謂子進程就是在另一環(huán)境下運行的應(yīng)用程序，當它運行完后，就回到調(diào)用它的父進程中，同時交還控制權(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轉(zhuǎn)換、計算器等采用的就是這種方式。
              動態(tài)鏈接庫方法（DLL）
動態(tài)鏈接庫（Dynamic-Link Libraries）是實現(xiàn)模塊化應(yīng)用程序設(shè)計的一種方法，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)用程序功能的升級和重復(fù)利用更方便，減少內(nèi)存的占用。DLL的優(yōu)點之一就是用一種開發(fā)工具創(chuàng)建的DLL可以被其它開發(fā)工具編寫的應(yīng)用程序調(diào)用，這種集成是當今開發(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的計算采用了VC++編制的DLL動態(tài)庫，后文將詳細討論這個問題。
              動態(tài)數(shù)據(jù)交換方法（DDE）
動態(tài)數(shù)據(jù)交換（Dynamic Data Exchange，簡稱DDE）是Windows提供的一種程序通訊規(guī)程，它能保證兩個Windows程序間順利地進行實時動態(tài)的數(shù)據(jù)交流，是全球公認的工業(yè)標準。其響應(yīng)關(guān)系見圖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)今幾乎所有的開發(fā)平臺均提供了這一方法，如Word的插入對象，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，無需復(fù)雜的編程，但不夠靈活，難以得到特定的功能。隨著開發(fā)語言的不斷完善，自帶功能將會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。從這個意義上來看，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)標準，意為對象的鏈接與嵌入。用戶可以利用OLE定義的一系列函數(shù)把高級對象的鏈接和嵌入功能加入到自己的程序中，從而實現(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)，隨著各種編程語言的不斷升級，OLE Automation技術(shù)已逐漸納入到各種開發(fā)平臺中，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)和動態(tài)，靜態(tài)是在設(shè)計時將服務(wù)器的類庫導(dǎo)入客戶器，這種方式占用內(nèi)存小。動態(tài)是利用服務(wù)器的OLE功能以對象方式訪問服務(wù)器的功能，由于服務(wù)器必須在后臺運轉(zhuǎn)，所以內(nèi)存花銷較大�！�
              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)角度來說，ActiveX控件是包含事件的聯(lián)機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)用程序開發(fā)的復(fù)雜度，缺點是開發(fā)周期較長。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)派生出來的控件集成方式。
3．4  MapInfo MapX  控件介紹
MapInfo  Professional是目前國際上流行的較為完備、功能強大、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)庫中不同的數(shù)據(jù)之間建立關(guān)聯(lián)，在同一個環(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對象模型如圖3-4-1所示。
 
 
MapX 是MapInfo 公司開發(fā)的一個性能價格比好、功能強大的基于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，并通過調(diào)用 MapX 屬性和編程實現(xiàn)了絕大多數(shù)MapInfo的功能�？蓛�(nèi)嵌的MapX 使用標準的編程開發(fā)語言—— VB、VC、Delphi和PowerBuilder以及Internet開發(fā)環(huán)境。
MapX為開發(fā)人員提供了一個快速，易用，功能強大的地圖化組件。在VB、Delphi、PowerBuilder,VC等可視化開發(fā)環(huán)境中，只需在設(shè)計階段中將MapX控件放入窗體中，并對其進行編程——設(shè)置屬性或調(diào)用方法或相應(yīng)事件，即可實現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)可視化，專題分析，地理查詢，地理編碼等豐富的地圖信息系統(tǒng)功能。
MapX定義了一個類體系，可以有效地組織圖形元素、圖層、屬性數(shù)據(jù)等對象，主要有以下功能：
              顯示MapInfo格式的地圖
              對地圖進行放大、縮小、漫游，選擇等操作
              專題地圖
              圖層控制
              動態(tài)數(shù)據(jù)綁定
              動態(tài)圖層和用戶繪圖圖層
              生成和編輯地圖對象
              邊界查詢、地址查詢
              OLE Data支持
              SSA訪問SpatialWare空間數(shù)據(jù)庫
MapX具有很強的數(shù)據(jù)綁定能力。在VB中，可以和DataControl綁定，也可通過ODBC綁定，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)與MapX中的MapInfo地圖的關(guān)系連接，使得地圖對象與關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)項相對應(yīng)。經(jīng)過數(shù)據(jù)綁定，可以將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)制成專題地圖，或在圖上查詢數(shù)據(jù)，以及通過SQL語句實現(xiàn)對地圖的查詢。
第四章  系統(tǒng)總體設(shè)計與建模
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)計與過程設(shè)計，建立了相應(yīng)的模型，并對設(shè)計過程中的幾個主要模型的實現(xiàn)進行了說明。
4．1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要確定系統(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, 下面分別簡要說明。
1．數(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程中的有關(guān)信息輸入計算機，主要包括對帶狀地形圖、公路設(shè)計圖以及諸如涵洞、橋梁、隧道等空間數(shù)據(jù)的數(shù)字化采集輸入，對文字、表格等專題數(shù)據(jù)的鍵盤輸入以及對聲音、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)計圖；
3)        輸入設(shè)計資料中的設(shè)計數(shù)據(jù)；
4)        輸入施工過程中的文件資料；
5)        導(dǎo)入多媒體信息中的文本、聲音、圖片和視頻等。
2．數(shù)據(jù)管理部分
數(shù)據(jù)管理除對公路工程施工數(shù)據(jù)進行有效的管理以保證后續(xù)部分的應(yīng)用以外，還要提供對數(shù)據(jù)的更新和維護功能，以保證數(shù)據(jù)的正確性、有效性、現(xiàn)勢性和完整性。它由圖形數(shù)據(jù)庫管理、設(shè)計資料數(shù)據(jù)庫管理、施工資料數(shù)據(jù)庫管理和多媒體數(shù)據(jù)庫管理4部分組成。圖形數(shù)據(jù)庫管理主要是對地形圖數(shù)據(jù)和其它如涵洞位置等空間數(shù)據(jù)進行管理，它能夠提供對圖形的編輯修改和刪除功能；設(shè)計資料數(shù)據(jù)庫管理主要針對公路設(shè)計資料數(shù)據(jù)進行管理，允許用戶對設(shè)計資料進行增加、修改和刪除等操作；施工資料數(shù)據(jù)庫管理主要存放施工過程中的各種數(shù)據(jù)、文檔資料；多媒體數(shù)據(jù)庫管理主要對圖象、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)庫中提取所需數(shù)據(jù)，按用戶要求的方式以生動、直觀、形象、方便的形式來滿足用戶的實際需要。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題查詢）、統(tǒng)計報表以及多媒體信息輸出等內(nèi)容。
4．2  系統(tǒng)過程設(shè)計模型
在系統(tǒng)設(shè)計過程中，數(shù)學(xué)模型的正確建立是系統(tǒng)能否正確運行的必要條件，本節(jié)對幾個重要模型如公路樁號與坐標之間的換算、施工放樣檢查數(shù)學(xué)模型等作以簡要說明。
4．2．1  幾個用到的數(shù)學(xué)模型
1．坐標轉(zhuǎn)換模型
如圖4-2-1所示， 將曲線上放樣點P（A，B）坐標的坐標系O¹轉(zhuǎn)換為高斯坐標系O的計算公式為：
 
 
2．線路綜合曲線位置標定模型
通過該模型可標定出公路綜合曲線（緩和曲線與圓曲線）上任一點的里程樁號與平面坐標之間的關(guān)系。
如圖4-2-2所示，常見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。由以下模型可計算出曲線要素及主點里程樁號。（其中 LS=LS1=LS2）
 
1)        內(nèi)移值：           
2)        切線增長值：       
3)        螺旋角：           
4)        切線長：           
5)        外距：             
6)        圓曲線長：         
7)        綜合曲線長：       
8)        主點樁號：        
9)        對樁號為PL的任意一個曲線上中樁點坐標計算公式：
 
當 時有：
 
當 時有：
 
3．  坐標方位角計算模型
按結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的方法，坐標方位角的計算分八種情況，如下模型可計算出任意兩點的坐標方位角：
1)              
2)              
3)              
4)              
5)              
6)              
7)              
8)              
4．2．2  公路豎曲線計算模型
 在公路縱斷面上，相鄰兩坡段在變坡點處坡度發(fā)生急劇的變化。為保證車輛平穩(wěn)運行，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，但實際上圓曲線和拋物線非常接近，因此在我國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)路線起點設(shè)計高程為H（0），起點樁號為L（0），任一變坡點樁號為L（I），相應(yīng)豎曲線半徑為R（I），變坡點之后一般縱坡為G（I），則有變坡點高程遞推公式：
  
 
豎曲線要素可由以下公式推算：
坡度差            
切線長            
曲線長            
外距              
豎曲線起點樁號    
豎曲線終點樁號    
 設(shè)任意一中樁樁號為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算單元，在此計算單元內(nèi)，任一中樁設(shè)計高程
         （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  公路平曲線計算模型
在公路設(shè)計中，平曲線計算分直線段、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計算
 
如圖4-2- 4所示，設(shè)點P為直線段上的點， KO′為起算點里程值，Kp為P點里程，前進方向上直線段的方位角為α,則在 坐標系中有:
     (1)
     (2)
其中，(1)式為中樁坐標，（2）式為邊樁坐標�？梢园l(fā)現(xiàn)，（2）式是通用公式，當L邊 為0時，（1）式等于（2）式。將（2）式換算到測量坐標系中有：
    （3）
 為測量坐標系起算點。
2．緩和曲線中樁與邊樁的坐標計算
如圖4-2-5所示，以ZH點為原點，ZH點切線方位角α方向為X′軸，建立 坐標系，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， ，曲線左偏取+，右偏取- 。
 
     （4）
P邊 點坐標為：
       （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計算
 
如圖4-2-6所示，以HY點為坐標原點，以HY點切線方向 （右偏為 ）為X′軸建立 坐標系，HY點坐標已知或由（6）式求得， ，在坐標系 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，即為中樁坐標計算。
在測量坐標系XOY中
    （9）
4．2．4  公路里程樁計算顯示模型
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公路中線里程樁（樁號）來確定的，為將這些目標標定在圖上或在圖上實時顯示公路樁號，必須將樁號換算成地圖坐標或?qū)⒐�路在地圖上的坐標換算成樁號。從地圖顯示到各種換算中都要用到公路中線樁號，可以說樁號的實時顯示是一項重要的功能。本節(jié)探討了公路中線上里程樁實時顯示功能實現(xiàn)的原理和算法，并實現(xiàn)了這一功能。
 在公路GIS中，通過鼠標在電子地圖上沿著公路線的移動，實時顯示出鼠標位置所在的里程樁，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開發(fā)的公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)的實例，探討了一種快速、簡單可行的算法。
1．實現(xiàn)原理
公路樁號的實時顯示是通過鼠標沿公路線的移動實現(xiàn)的。其具體實現(xiàn)過程如圖4-2-7所示。
 
 在VB中有關(guān)鼠標的事件有三個，如圖4-2-8 所示：
 
（1）MouseDown事件
 當鼠標被按下時事件激活。事件參數(shù)為（Button， X， Y）。其中X，Y為事件被激活時鼠標位置的屏幕坐標。
（2）MouseUp事件
 當鼠標被放開時事件激活。參數(shù)同上。
（3）MouseMove事件
 當鼠標在對象上移動時，事件被激活。事件參數(shù)同上。
 所以，當鼠標在地圖上移動時，將激活MouseMove事件。通過參數(shù)X，Y可以傳遞鼠標的當前坐標。但是,得到的坐標為屏幕坐標，需要進行坐標轉(zhuǎn)換。我們借助于ActiveX控件MapX的ConvertCoord方法來把屏幕坐標（X，Y）轉(zhuǎn)換成地圖坐標（MX,MY）。
 在公路線路中，公路中線的每個拐點處都設(shè)有里程樁，樁號用里程值表示，如K15+123.745。在地圖上每個里程樁對應(yīng)著一組坐標值，所以我們可以建立一個數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表4-2-1所示：
表4-2-1 公路拐點數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
樁號 MX MY ……
K15+123.745 3860324.756 38504321.432 ……
…… …… …… ……
               
 
 
 
 通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫，可以實現(xiàn)地圖坐標與公路里程樁的關(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則必須通過公式計算的方法解決，這樣才能得到公路中線上任意一點準確的里程值并且實時顯示。
2. 利用相鄰點樁號計算鼠標點樁號模型
如圖4-2-9所示，設(shè)光標點坐標為M (x,y)，首先判斷M點是否在線段AB所形成的外接矩形內(nèi)。若是，計算點M到直線的距離d，并認為鼠標M在直線上垂足的位置就是光標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點不在所有外接矩形內(nèi)，則認為光標不在公路軸線上，不用計算公路樁號。在外接矩形中，為了防止水平方向和垂直方向的直線無法形成外接矩形，可將直線起點坐標（X1，Y1）改為（X1+1，Y1+1），將直線終點坐標（X2，Y2）改為（X2-1，Y2-1）。
 
計算點M(x，y)到直線段(x1，y1)，(x2，y2)距離d的計算公式為：��
         
為了加快計算速度，我們在計算時直接求距離的平方D作為 閥值。上式改為：
 
當上式在A、B點成立時，求出直線段MM′、MA及AM′的長度。從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出A點的樁號后加上AM′的長度就得到M′點樁號的里程值。
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點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)計圖、公路設(shè)計數(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操作平臺進行地形圖的掃描矢量化工作進行了研究與分析，對用MapInfo進行地形圖掃描矢量化的方法進行了總結(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數(shù)據(jù)層，通常稱為圖層。圖層是描述某一地理區(qū)域的某一（有時也可以是多個）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)量是無限制的，但實際上要受GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機存儲空間等的限制。通常按實際需要對空間數(shù)據(jù)進行分層：
為便于進行各種查詢和制作專題圖，將地形圖數(shù)字化時進行了分層和編碼處理，具體如下：
              地貌層  包括控制點（100），高程點（101），等高線（102），示坡線（103）；
              水系統(tǒng)  包括符號、注記（200），河流（201），池塘、水庫（202），地下溝渠（203），輸水槽（204），倒虹吸（205），水井、機井（206）；
              道路層  包括名稱注記（300），道路邊線（301），橋梁（302），涵洞（303），路內(nèi)花池（304），說明（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），獨立地物（510），植被符號（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中辨認出。
地形圖中的許多專業(yè)符號在MapInfo中都沒有，但MapInfo提供有符號庫，可將自己設(shè)計的點狀符號存入MapInfo符號庫中。利用Windows中的畫筆創(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。
點符制作關(guān)鍵在于位圖定位點的確定及符號尺寸的設(shè)置。地形圖符號按所代表的地物或表現(xiàn)外形，可分為點狀符號、線狀符號和面狀符號類。
點狀符號表示不依比例尺的小面積地物和獨立的點狀地物。它具有符號圖形固定、定位方向確切的特點。
4．3．2  基本資料錄入
1．公路設(shè)計資料錄入
公路設(shè)計圖一般都是由設(shè)計院用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文件時應(yīng)注意的是設(shè)置好坐標系統(tǒng)和單位，MapInfo系統(tǒng)的缺省坐標系統(tǒng)是一種等距離圓柱投影，使用經(jīng)緯度坐標系（Longitude/Latitude）,坐標單位是度（degree），而我國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，dxf文件層對應(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)計數(shù)據(jù)錄入、施工過程數(shù)據(jù)錄入、檔案資料錄入等。本系統(tǒng)采用了公路設(shè)計中的許多算法，對設(shè)計數(shù)據(jù)只需按要求錄入基本數(shù)據(jù)，其它大部分數(shù)據(jù)都可由程序自動計算得出，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。施工過程數(shù)據(jù)主要靠程序員鍵盤錄入。
3．多媒體數(shù)據(jù)錄入
多媒體數(shù)據(jù)錄入主要是指說明書及各種規(guī)范等文本文件、圖象資料、影像資料等的錄入。文本文件可通過掃描儀和漢字識別軟件（OCR）將其轉(zhuǎn)化為HTML格式的文件存入計算機。圖象資料經(jīng)掃描后按規(guī)定格式存入數(shù)據(jù)庫中。影像資料轉(zhuǎn)化成AVI格式文件后存入數(shù)據(jù)庫。
4．4  DEM與斷面計算
1．DEM簡述
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)用最早的一個領(lǐng)域，或者說，數(shù)字地面模型的概念就是從土木工程設(shè)計中提出的。從1957年起，DEM就已經(jīng)開始在高速公路設(shè)計中得到應(yīng)用。公路設(shè)計主要涉及平面、縱橫斷面、土石方量、透視圖等幾個方面。在線路大體位置已定的情況下，DEM用于公路設(shè)計主要表現(xiàn)在不必進行進一步的野外測量，而由所建立的帶狀DEM內(nèi)插出公路縱橫斷面坐標，自動繪制公路路線縱斷面圖，并由此計算出土石方的填、挖方量。
公路工程設(shè)計中，土石方量計算對工程投資影響較大。常規(guī)方法是實測沿線路條形地帶的縱橫斷面，按照設(shè)計坡度和橫斷面的尺寸，計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)計坡度，重新計算，直到全線挖、填方基本平衡為止。設(shè)計好公路后如果發(fā)生變化，以前的工作就必須全部推倒重來，工作量之大可想而知。
實際公路工程施工中，由于各種原因經(jīng)常會發(fā)生設(shè)計線路變更問題，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)心的問題。利用DEM模型，根據(jù)重新選定的線路，隨時可計算出變更后的土方量變化情況，從而為監(jiān)理工程師迅速決斷提供可靠依據(jù)。
2．系統(tǒng)中DEM的應(yīng)用
DEM是一個數(shù)字高程模型，通過計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)計過程中，為了實現(xiàn)上述目標，根據(jù)資料情況，按標段建立了帶狀DTM。具體方法分為三步。
1)        以1：2000帶狀地形圖為基礎(chǔ)，將所有高程點與等高線進行數(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．橫斷面計算模型
1）線路某處斷面與地表交點計算
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M（x0，yo）處分別向兩邊作長為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，設(shè)該平面與DEM的交點為1，2，3，4，…….，n；用內(nèi)插的方法可求出每個交點的坐標（x1，y1，z1），（x2，y2，z2），（x3，y3，z3），……，（xn，yn，zn）。
2） 橫斷面計算
在施工過程中，路基寬度、邊坡值、邊溝尺寸及中樁點坐標等都是設(shè)計好的已知數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù)與DEM疊加，可計算出斷面中所有交點坐標。
路基橫斷面計算有全挖方、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所示為相對較復(fù)雜的半填半挖橫斷面圖。程序設(shè)計方法如下：
程序分路中線左、右側(cè)兩個斷面分別進行設(shè)計、計算，左側(cè)斷面設(shè)計、計算完成后，再用相同步驟進行右側(cè)斷面設(shè)計、計算，最后將左、右斷面填、挖面積相加即得整個斷面填挖面積。
 
由圖4-4-2可以看出，根據(jù)路基邊緣點A和路中心點O相對于地面線的位置，可以判斷路基填挖形式。A、O兩點均在地面線之上為全填，均在地面線之下為全挖，一個在地面線之上，一個在地面線之下為半填半挖。
根據(jù)A、O兩點Z坐標值與相應(yīng)地面點A′和中樁點Z坐標之差的正負可判別填挖斷面形式。
3）斷面點與地面線交點坐標求算
根據(jù)斷面形式不同，有三種交點坐標需求算：
a)         斷面形式為全填時，求算填方邊坡線與地面線交點D；
b)        斷面形式為全挖時，求算挖方邊坡線與地面線交點E；
c)        斷面形式為半填半挖時，求算路基頂面線與地面線交點C及1）或2）種交點。
    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坐標等已知數(shù)據(jù)，可建立設(shè)計邊坡線、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坐標。
下面以圖4-4-2中交點D坐標求算為例說明程序求交點坐標的方法。
圖4-4-2中，人一眼就可看出D點落在地面線2點和3點之間的折線上，但計算機則需求出邊坡線與每一折線的交點，當所求得的交點縱、橫坐標界于折線兩端點的縱、橫坐標之間時，該交點即為真正所求之點。
設(shè)A點縱、橫坐標為XA、ZA，地面線各點坐標為Xj、Zj（j=0，1，2，3，4……），則AD直線方程為：
 
地面點j和j+1構(gòu)成的折線段方程為：
 
聯(lián)解上兩式得交點坐標：
 
若 ，則求得的不是真正的交點。此時可將j值加1 后。繼續(xù)按上述步驟求解，直到 ，此時即搜索出真正的交點。
用同樣的方法可求出2）、3）種交點坐標。
4）面積計算
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)計線與地面線所圍多邊形面積。多邊形面積計算公式為：
 
式中n為多邊形邊數(shù)；xi 、zi為多邊形各折點坐標，其值可由前述步驟求得，xn+1=x1、zn+1=z1。
5）挖、填方計算
求路線上某一段ZH1－ZH2的挖、填方量時，只要按照給定的步長d分別求出每一個斷面的挖、填面積后，再進行累加就可求出該段的挖填方量。計算公式如下：
 
4．5  變更設(shè)計
在公路施工中，由于原設(shè)計的不合理性和一些不可預(yù)見的原因，工程變更設(shè)計貫穿于整個施工過程。
根據(jù)合同管理規(guī)定，對工程形式、質(zhì)量、數(shù)量和內(nèi)容上的任何變動，都應(yīng)按合同條款對監(jiān)理工程師變更權(quán)限的規(guī)定和監(jiān)理服務(wù)協(xié)議書中業(yè)主對各級監(jiān)理組織變更權(quán)限的授權(quán)進行審批，由監(jiān)理工程師下達變更令，指令承包人實施。具體實施過程根據(jù)工程實際情況而定，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)計程序。
一般情況下，變更設(shè)計根據(jù)變更款項的大小分三級進行審批。當一項工程需要進行變更時，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)限快速準確地對工程變更量做出決斷，所以說變更設(shè)計的快速決斷對工程施工具有非常重要的現(xiàn)實意義。上節(jié)對線路變更引起的挖、填方變化量進行的詳細討論就是一明證。本系統(tǒng)中對線路變更中的道路中線、寬度、豎曲線、平曲線、地面高程重測等變更進行了實現(xiàn)。
 
第五章  系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計
本章論述了根據(jù)系統(tǒng)需求分析而進行的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法，包括數(shù)據(jù)的組織方式、數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計、關(guān)系數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫功能設(shè)計和數(shù)據(jù)庫的管理軟件平臺等。
5．1  數(shù)據(jù)庫概述
1. 概述
數(shù)據(jù)庫技術(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)。它包括對數(shù)據(jù)的組織、存貯、檢索和維護。用計算機進行數(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)庫管理三個階段。
   數(shù)據(jù)庫可以看作是與現(xiàn)實世界有一定相似性的模型，是認識世界的基礎(chǔ)，是集中、統(tǒng)一地存儲和管理某個領(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)獨立性，能為多種應(yīng)用服務(wù)。
2．數(shù)據(jù)庫的組成
數(shù)據(jù)庫作為一個復(fù)雜的系統(tǒng)，由以下三個基本部分構(gòu)成：��
1)        數(shù)據(jù)集。一個結(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)集獨立于應(yīng)用程序而存在，是數(shù)據(jù)庫的核心和管理對象。
2)        物理存儲介質(zhì)。指計算機的外存儲器和內(nèi)存儲器。前者存儲數(shù)據(jù)；后者存儲操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(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)庫軟件。其核心是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)。主要任務(wù)是對數(shù)據(jù)庫進行管理和維護。具有對數(shù)據(jù)進行定義、描述、操作和維護等功能，接受并完成用戶程序和終端命令對數(shù)據(jù)庫的請求，負責數(shù)據(jù)庫的安全。��
3．數(shù)據(jù)庫的主要特征
數(shù)據(jù)庫與文件系統(tǒng)相比，具有更強的數(shù)據(jù)管理能力。數(shù)據(jù)庫具有如下主要特征：
1)        數(shù)據(jù)集中控制。在文件管理中，文件是分散的，每個用戶或每種處理都有各自的文件，這些文件之間一般是沒有聯(lián)系的，因此，不能按照統(tǒng)一的方法來控制、維護和管理。而數(shù)據(jù)庫則很好地克服了這一缺點，可以集中控制、維護和管理有關(guān)數(shù)據(jù)。��
2)        數(shù)據(jù)獨立。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)獨立于應(yīng)用程序，它包括數(shù)據(jù)的物理獨立性和邏輯獨立性，給數(shù)據(jù)庫的使用、調(diào)整、優(yōu)化和進一步擴充提供了方便，提高了數(shù)據(jù)庫應(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)庫中的數(shù)據(jù)可以供多個用戶使用，每個用戶只與庫中的一部分數(shù)據(jù)發(fā)生聯(lián)系；用戶數(shù)據(jù)可以重疊，用戶可以同時存取數(shù)據(jù)而互不影響，大大提高了數(shù)據(jù)庫的使用效率。��
4)        減少數(shù)據(jù)冗余。數(shù)據(jù)庫中的數(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，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。整個數(shù)據(jù)庫按一定的結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成，數(shù)據(jù)在記錄內(nèi)部和記錄類型之間相互關(guān)聯(lián)，用戶可通過不同的路徑存取數(shù)據(jù)。��
6)        統(tǒng)一的數(shù)據(jù)保護功能。在多用戶共享數(shù)據(jù)資源的情況下，對用戶使用數(shù)據(jù)有嚴格的檢查，對數(shù)據(jù)庫規(guī)定密碼或存取權(quán)限，拒絕非法用戶進入數(shù)據(jù)庫，以確保數(shù)據(jù)的安全性、一致性和完整性。��
4．數(shù)據(jù)庫中實體與實體之間的關(guān)系
數(shù)據(jù)庫中各種實體的聯(lián)系是錯綜復(fù)雜、相互交錯的，但其關(guān)系可以分為以下三種：��
1)       一對一的關(guān)系。這是最簡單的一種實體之間的聯(lián)系，它表示兩個實體集中的個體間存在的一對一的聯(lián)系。記為1：1。��
2)        一對多的關(guān)系。這是實體間存在的較普遍的一種聯(lián)系，表示一種實體集E1中的每個實體與另一實體集E2中的多個實體間存在著聯(lián)系；反之，E2中的每個實體都至多與E1中的一個實體發(fā)生聯(lián)系。記為1：m。
3)        多對多的關(guān)系。這是實體間存在的最普遍的一種聯(lián)系，表示多個實體集之間的多對多的聯(lián)系。其中，一個實體集中的任何一個實體與另一個實體集中的實體間存在一對多的聯(lián)系；反之亦然。記為m：n。
5．關(guān)系數(shù)據(jù)庫范式討論
    范式是符合某一種級別的關(guān)系模式的集合。數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，為了消除數(shù)據(jù)庫中的數(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行，一般要求數(shù)據(jù)庫表滿足第三范式（3NF）或BC范式（Boyce-Codd Normal Form，簡稱 BCNF）。在本系統(tǒng)的設(shè)計過程中，根據(jù)實際情況，對大部分的表只是滿足了2NF的要求，下面進行討論。
衡量一個數(shù)據(jù)庫設(shè)計性能的兩個重要標準是計算量和存貯量。
規(guī)范化是Codd于70年代首先提出的，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計中被廣泛使用，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，就能保證對數(shù)據(jù)庫的正常操作，如對數(shù)據(jù)修改、增加、刪除等。但范式要求越高，表格分的越細，則表格就越多。由于表多，在數(shù)據(jù)查詢的計算中會經(jīng)常計算整個表的并集，這種計算的計算量很大，與表數(shù)的關(guān)系為非線性關(guān)系，必將降低數(shù)據(jù)庫的性能。所以，規(guī)范化與逆規(guī)范化的運用要根據(jù)具體問題而定。
經(jīng)過規(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)，這是因為在兩個表或關(guān)系之間，是通過外部關(guān)鍵字來建立聯(lián)系的，從而在這些表中這些外部關(guān)鍵字至少被存儲兩遍。
從以上可看出在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中應(yīng)注意：
1)        逆規(guī)范化過程可以提高數(shù)據(jù)庫的查詢響應(yīng)速度，提高數(shù)據(jù)庫的性能，但會引起一些數(shù)據(jù)修改的復(fù)雜性，一般多用于不常改動的表格，以便少因修改數(shù)據(jù)而帶來的復(fù)雜計算。
2)        逆規(guī)范化過程可用于1：M關(guān)系的合并，對N：M關(guān)系的合并應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用情況而定，合并會引起存儲空間的增加。
3)        若要經(jīng)常計算幾個關(guān)系的并集，或?qū)��?shù)據(jù)庫的查詢響應(yīng)速度要求較高，則在數(shù)據(jù)的設(shè)計中要考慮使用決策規(guī)范化方法。
5．2  數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)
1．數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)是處理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存取和各種管理控制的軟件。它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心，應(yīng)用程序?qū)��?shù)據(jù)庫的操作全部通過DBMS進行。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)通常具有如下功能：��
             數(shù)據(jù)庫定義功能。用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)描述語言DDL來定義概念模式、外模式和內(nèi)模式，也就是說，具有給出數(shù)據(jù)庫框架的功能。如定義數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫的存貯結(jié)構(gòu)、定義數(shù)據(jù)項、建立記錄類型、定義記錄間的關(guān)系、指定安全控制要求等。��
             數(shù)據(jù)庫管理功能。指對數(shù)據(jù)進行更新、存取等控制功能。通常提供有數(shù)據(jù)操作語言來做為用戶和數(shù)據(jù)庫之間的接口。常用的數(shù)據(jù)庫管理功能如：從數(shù)據(jù)庫中檢索出滿足條件的數(shù)據(jù)、向數(shù)據(jù)庫中插入數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)、進行控制操作(如并發(fā)控制)等。��
             數(shù)據(jù)庫維護功能。數(shù)據(jù)入庫需要維護，通常包括如下工作：��
I.          改善系統(tǒng)的性能：及時掌握數(shù)據(jù)庫的性能變化，性能下降時應(yīng)進行干預(yù)，如對數(shù)據(jù)進行重新整理和組織。��
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)庫操作，另一方面當數(shù)據(jù)庫受損后，應(yīng)具有復(fù)原的手段。��
III.     用戶管理：對用戶應(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)、各種編程語言以及與其它數(shù)據(jù)庫通訊的能力。��
地理信息通過數(shù)據(jù)采集和編輯以后，送入到計算機的外存設(shè)備。對于海量的空間數(shù)據(jù)，再采用文件系統(tǒng)的方法來管理是肯定不行的，必須采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)進行管理。因此，空間數(shù)據(jù)庫成了GIS研究的重要課題�？臻g數(shù)據(jù)庫是地理空間數(shù)據(jù)的集合，是一種與現(xiàn)實的地理世界保持一定相似性的實體模型。
2．公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)
    本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫總體設(shè)計如圖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庫，分別存放地圖數(shù)據(jù)、設(shè)計資料數(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)庫關(guān)系模型
1．HCMIS數(shù)據(jù)庫關(guān)系模型
 
在本系統(tǒng)的設(shè)計過程中，數(shù)據(jù)庫設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。根據(jù)用戶需求分析，系統(tǒng)的信息主要來自四個方面，即基本地形圖、設(shè)計資料、施工資料和多媒體。為此，系統(tǒng)建庫時也按相應(yīng)的信息建立了四個庫，它們相互之間通過關(guān)鍵字進行連接，具體關(guān)系如圖5-3-1所示。
2．圖形庫內(nèi)部關(guān)系
 
3．設(shè)計資料庫內(nèi)部關(guān)系
 
4．施工資料庫內(nèi)部關(guān)系
 
5．多媒體庫內(nèi)部關(guān)系
 
5．4  ADO技術(shù)的應(yīng)用
在Windows平臺上開發(fā)數(shù)據(jù)庫最常用的方法是使用ODBC（Open Database Connectivity）。ODBC是一種標準的編程語言，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)動程序驅(qū)動。各數(shù)據(jù)庫軟件廠商都提供了ODBC驅(qū)動程序，目前ODBC驅(qū)動程序已超過100多個，差不多所有的數(shù)據(jù)庫都可以通過ODBC進行訪問。
 在ODBC之后，Microsoft又推出了RDO和DAO，RDO可用于創(chuàng)建和維護遠程ODBC數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組件，它提供了一個自動化對象庫，可在BASIC語言中方便使用；DAO提供了兩種訪問數(shù)據(jù)庫的方法；一種方法是通過Microsoft Jet 數(shù)據(jù)引擎對Microsoft Jet 數(shù)據(jù)庫（.mdb）和ISMA（Indexed Sequential Access Method ）數(shù)據(jù)進行快速高效的訪問；另一種方法是通過ODBCDirect（在DAO 35版本中新增加的）直接訪問ODBC數(shù)據(jù)源，雖然通過Jet 數(shù)據(jù)引擎也可以訪問ODBC數(shù)據(jù)源，但通過ODBCDirect 訪問數(shù)據(jù)源更快。
本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫訪問采用了目前最新的技術(shù)，基于COM的OLE DB和ADO。OLE DB可以認為是ODBC的替代品，它不再局限于關(guān)系數(shù)據(jù)庫，而是幾乎適應(yīng)于所有的線性數(shù)據(jù)，ADO是建立在OLE DB上層的自動化對象庫，它可廣泛應(yīng)用于各種腳本語言中，這為腳本代碼訪問數(shù)據(jù)庫提供了極大的便利。OLE DB/ADO包含數(shù)據(jù)訪問的三個層次：數(shù)據(jù)提供者（ Data Provider）、服務(wù)組件（Service Component）、消費者（Consumer）。由于采用了開放的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)庫主要用于實體屬性數(shù)據(jù)的存儲和管理，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MS Access中，將地圖數(shù)據(jù)存放于MapInfo庫中。
5．5  SQL結(jié)構(gòu)化查詢
SQL（Structured Query Language）語言是1974年由Boyce和Chamberlain提出的。1986年10月，美國國家標準局（ANSI）批準SQL作為關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言的國家標準。SQL是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的編程語言，它為應(yīng)用程序設(shè)計人員和軟件開發(fā)人員提供了高效的軟件開發(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）四個方面，是一種綜合的、通用的、功能強大的關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言。¬¬［34］
SQL可定義為三個部分：
              數(shù)據(jù)定義語言（DDL）
              數(shù)據(jù)處理語言（DML）
              數(shù)據(jù)控制語言（DCL）
使用DDL可以創(chuàng)建和刪除表、模式、域、索引和視圖，并可對它們進行修改。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       CHARACTER(10),
項目名稱   CHARACTER(30),
支付單位   CHARACTER(8),
數(shù)量        FLOAT  NOT  NULL,
費率        FLOAT  NOT  NULL,
金額        FLOAT  NOT  NULL )
使用DML可以處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)部分。在DML中主要語句有：SETECT、INSERT、UPDATE和DELETE。SELECT是SQL中最常用的命令，如查詢6標段工程量清單中金額大于50萬元的項目名稱可用如下方法：
SELECT 編號，項目名稱，金額
FORM  工程量清單
WHERE 標段=6  and  金額 > 500000
使用DCL可為數(shù)據(jù)庫提供安全保證。數(shù)據(jù)控制語言有四個命令：COMMIT、ROLLBACK、BREAK和REVOKE。COMMIT命令通過限制對數(shù)據(jù)庫進行修改而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的保護；ROLLBCK命令可將系統(tǒng)恢復(fù)到數(shù)據(jù)庫上一次改變前的狀態(tài)，如果前一次輸入有誤，可通過這個命令取消操作，并將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到前一狀態(tài)。
在本系統(tǒng)的實現(xiàn)過程中，所有的數(shù)據(jù)庫操作都用到了SQL。通過使用發(fā)現(xiàn)，SQL的功能強大，通用性好，是一種非常友好的關(guān)系數(shù)據(jù)庫操作語言。
 
第六章  公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)簡介
 本章節(jié)介紹了公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)運行的軟硬件環(huán)境、基礎(chǔ)平臺，以及該系統(tǒng)的主要功能。
6．1  系統(tǒng)運行環(huán)境
1． 1．硬件環(huán)境
Pentium450以上多媒體微機一臺；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；
A3 幅面彩色噴墨打印機一臺；
A3 幅面掃描儀一臺。
2． 2．硬件建議配置
Pentium600以上多媒體微機一臺；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；
A3 幅面彩色激光打印機一臺；
A3 幅面掃描儀一臺。
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：  MapInfo5.0，MapX3.5；
屬性數(shù)據(jù)庫：Ms Access97 ；
其它軟件：  Ms Excel、Ms FrontPage等；
4．開發(fā)工具
Visual Basic 6.0。
6．2  系統(tǒng)功能簡介
該系統(tǒng)是為監(jiān)理工程師在整個施工過程中服務(wù)的，能夠?qū)�輸入的信息根�?jù)需要進行計算、統(tǒng)計分析、報表打印等。對圖形進行漫游、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、文件保存和打印機輸出。本系統(tǒng)對屏幕顯示內(nèi)容可直接打印機輸出；對分析計算得出的結(jié)果可以文件形式保存；對查詢、統(tǒng)計、分析所得的各種表格資料打印機報表輸出，并可繪制指定區(qū)域的地形圖、斷面圖。
3) 3)        測量功能
    是指對空間實體和實體間關(guān)系的幾何測量，包括以下子功能：計算兩點間的直線距離；計算兩點間的曲線距離和折線距離；可近度分析；計算高程范圍內(nèi)任意區(qū)域的地表面積（場地清理）、體積及按給定高程后拉平區(qū)域所需的挖方、填方量。
4) 4)        安全報警功能
    對于工程施工中有規(guī)定施工期限或數(shù)量的項目，未到或超出施工期限或數(shù)量，系統(tǒng)會自動發(fā)出危險警告，并提示處理措施。
5) 5)        數(shù)據(jù)編輯
    包括對各種數(shù)據(jù)的增、刪、改，對對象的分解、合并，對指定區(qū)域的刪改等。
6) 6)        地圖操作功能
    包括對圖形進行任意放大、縮小、漫游、分層（類）顯示等。
7) 7)        查詢分析功能
對道路各部分具體屬性進行定性、定量查詢或模糊查詢。如查詢工程進程圖表；查詢?nèi)我庵付ǖ攸c的橫斷面圖和縱斷面圖；查詢?nèi)我獯�號或名字的橋涵屬性；查詢�(nèi)我庖粯蛄毫⒅�的高度、材料、施工日期、進度、造價等屬性；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. 重點功能介紹
1) 1)        口令設(shè)置
為了保證系統(tǒng)的安全，設(shè)計了系統(tǒng)管理員口令與用戶口令，系統(tǒng)管理員對系統(tǒng)操作具有完全的控制權(quán)，用戶只能進行一般的資料查詢。對于輸入數(shù)據(jù)庫的重要信息如刪除所有數(shù)據(jù)庫資料、系統(tǒng)基本信息輸入等只有系統(tǒng)管理員才有權(quán)進行更改。
2) 2)        數(shù)據(jù)庫維護與安全
對于GIS來說，數(shù)據(jù)的價值往往要超過系統(tǒng)軟硬件環(huán)境，所以對數(shù)據(jù)庫在維護與安全方面就要有嚴密的保護措施，在本系統(tǒng)中對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的維護與安全采用了如下方法：
              口令進入，只有系統(tǒng)管理員與合法用戶可以訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫；
              數(shù)據(jù)備份，對數(shù)據(jù)庫中的所有資料提供了硬盤備份功能；
              數(shù)據(jù)庫壓縮，由于對數(shù)據(jù)記錄經(jīng)常的修改，數(shù)據(jù)庫中的記錄會產(chǎn)生大量的冗余，使用該項功能可對數(shù)據(jù)庫進行整理，提高數(shù)據(jù)庫查詢速度；
              數(shù)據(jù)庫修復(fù)，對于突然斷電、關(guān)機或死機等意外情況造成正在使用的數(shù)據(jù)庫出錯、損壞等問題，使用該項功能可使數(shù)據(jù)庫恢復(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，用鼠標在線路上單擊，只要鼠標到線路的距離小于設(shè)定的值就可顯示出公路在該點的橫斷面圖，如圖6-2-4為公路橫斷面圖輸出。公路縱斷面設(shè)計與地面線測量數(shù)據(jù)都保存于數(shù)據(jù)庫中，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，通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對變更資料進行重新組合計算，并自動更新變更后的地圖資料庫。如道路設(shè)計軸線的改變、道路寬度的變化，道路設(shè)計曲線元素的改變等。
5) 5)        土方量計算
分別輸入前后兩點的樁號和目前完成標高，就可計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
輸入某一點樁號，可立即計算出該點的地面標高、斷面設(shè)計標高及該斷面填挖高度，如圖6-2-7所示。
在任一已知控制點上架設(shè)儀器，輸入儀器高、照準點標高、實測水平角、垂直角、實測距離、檢查點樁號，可立即計算出公路中線與設(shè)計值的偏差。如圖6-2-8所示。
7) 7)        統(tǒng)計圖表
對工程進度根據(jù)進度統(tǒng)計分析可進行工程竣工時間預(yù)測，如圖6-2-9所示。根據(jù)進度統(tǒng)計可編輯橋梁工程完成進度圖，如圖6-2-10所示；將當月完成情況與計劃完成數(shù)量相比較得出的工程月進度完成情況統(tǒng)計圖，如圖6-2-11所示；對工程投資進行分析可統(tǒng)計出標段投資累計曲線圖，如圖6-2-12所示；也可統(tǒng)計出每個月所有標段的投資情況，如圖6-2-13所示的工程投資統(tǒng)計圖表。
8) 8)        多媒體查詢
對某些具體屬性可進行聲音、文本、視頻及圖片等多媒體查詢。如圖6-2-14所示為對黃河公路大橋進行的說明書查詢。
 
 
 
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）挖填方計算
 
圖6-2-6（b）挖填方計算結(jié)果
 
圖6-2-7  公路中線高程檢查
 
 
 
圖6-2-8  施工放樣點檢查
 
 
 
圖6-2-9  工程實際進度預(yù)測
 
 
圖6-2-10  橋梁施工進度示意圖
 
圖6-2-11  月進度完成情況統(tǒng)計圖
 
 
 
 
圖6-2-12 投資累計曲線圖
 
 
 
圖6-2-13  工程投資統(tǒng)計圖表
 
 
 
圖6-2-14  多媒體查詢
結(jié)束語
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)，但國內(nèi)目前在這方面的研究不多，本文所進行的研究也只是一個嘗試。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，對系統(tǒng)的總體設(shè)計方法進行了探討，開發(fā)了公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了其中的大部分設(shè)計功能。得出幾點體會如下：
1、用MIS與GIS對公路工程施工全過程進行量化管理，可準確監(jiān)控工程施工的質(zhì)量、進度、投資，提高監(jiān)理工程師工作效率，節(jié)約大量的不合理開支，對保證工程順利完成具有重要意義。
2、公路樁號與測量坐標系之間換算采用了自己建立的模型算法，實現(xiàn)了只需輸入公路中線轉(zhuǎn)角元素，就可自動實現(xiàn)整個線路中樁與邊樁的快速計算與顯示，具有較強的應(yīng)用價值。
3、在公路中樁施工放樣方面設(shè)計了合理的算法，實現(xiàn)了在已知點和未知點處都可快速準確地放樣公路中樁。
4、在土石方計量方面采用了DEM模型算法；并設(shè)計了線路實測檢查計算的方法，大大提高了工程土石方量的計算精度。
5、本系統(tǒng)在設(shè)計與實現(xiàn)過程中采用了大量的集成技術(shù)，特別是用MapX進行圖形顯示，滿足了系統(tǒng)設(shè)計要求。實踐證明，集成常用軟件可提高編程效率。
6、隨著計算機軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，大容量的硬盤和高速度的CPU對一般中小形數(shù)據(jù)庫快速查詢來說已不成問題，數(shù)據(jù)庫開發(fā)過程中應(yīng)把重點從減小數(shù)據(jù)冗余和提高查詢速度轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)庫的易操作性方面。
7、工程（專題）GIS是將來GIS走向市場的一個重要方向，具有廣泛的應(yīng)用價值。本文對用COM技術(shù)集成開發(fā)系統(tǒng)進行了研究，取得了較好的效果。實踐證明，GIS控件化是專題GIS發(fā)展的一個大趨勢。
由于時間緊迫及作者在公路工程施工方面的知識比較缺乏等方面的原因，系統(tǒng)目前只是進行了初步的研究與實現(xiàn)，需要進一步解決的問題還有許多。下一步要做的主要工作有：
1、在整個系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)過程中，充分考慮了系統(tǒng)的通用性。但每個工程都有其特殊性，不同工程施工方法不盡相同，在今后的實際工程中，有許多新的功能還需進一步補充、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)的實用化自然離不開網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)的第一版是單機版，可為監(jiān)理工程師決策提供參考。第二版應(yīng)該是實現(xiàn)以總監(jiān)為中心，以監(jiān)理工程師和各標段工程師辦公室為節(jié)點的以太網(wǎng)。各標段只要將上報資料通過電子郵件發(fā)給需要簽字的監(jiān)理工程師，監(jiān)理工程師通過電子簽名就可解決問題。
附  錄
一. 發(fā)表文章統(tǒng)計
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．磁偏角的自動解算．軍事測繪．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)計與實現(xiàn)．測繪學(xué)院學(xué)報．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． ’2000新技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用研討交流會論文．2000年10月．福州．第一作者．
4．在VB6.0環(huán)境下實現(xiàn)公路樁號的實時顯示．　’2000新技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用研討交流會論文．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)》的研制開發(fā)中，參加了用戶需求分析，獨立完成了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，獨立完成了系統(tǒng)模塊設(shè)計與大部分程序編制。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、系統(tǒng)技術(shù)報告、系統(tǒng)研制報告。
參考文獻
[1]  陳述彭等．地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論．科學(xué)出版社．2000．
[2]  陳  俊，宮  鵬．實用地理信息系統(tǒng)．科學(xué)出版社．1998．
[3]  華一新．地理信息系統(tǒng)原理與技術(shù)．解放軍測繪學(xué)院．1997．
[4]  毋河海．地圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)．測繪出版社．1991.11．
[5]  廖正環(huán)，唐  勇，凌天清，高建平．公路工程實用電算．人民交通出版社．1997.9．
[6]  陳剛海，胡麗川等．云南省公路工程施工監(jiān)理手冊．云南省交通廳．1997.10．
[7]  于來法，楊志藻．軍事工程測量學(xué)．八一出版社，1994.6．
[8]  王兆祥，傅曉村．鐵路工程測量．測繪出版社，1984.6．
[9]  白迪謀．交通工程測量．西南交通大學(xué)出版社，1995．
[10] 秦  緄，李裕忠，李寶桂．橋梁工程測量．1991.8．
[11] 張項鐸，張正祿．隧道工程測量．測繪出版社，1998.9．
[12] 葛  詠，潘正風(fēng)．施工總圖管理信息系統(tǒng)的研究與實踐．測繪通報，2000.5．
[13] 趙俊三，趙耀龍．GIS與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)集成化研究．云南測繪，2000.2
[14] 田應(yīng)中，張正祿，楊  旭．地下管線網(wǎng)探測與信息管理．測繪出版社． 1997.8．
[15]  Visual BASIC 6．0數(shù)據(jù)庫開發(fā)．清華大學(xué)出版社．
[16] 劉健新．監(jiān)理概論．人民交通出版社．1999•北京．
[17] 李宇峙．工程質(zhì)量監(jiān)理．人民交通出版社．1999•北京．
[18] 張建仁．工程費用監(jiān)理．人民交通出版社．1999•北京．
[19] 鄔曉光．工程進度監(jiān)理．人民交通出版社．1999•北京．
[20] 雷俊卿．合同管理．人民交通出版社．1999•北京．
[21] 潘愛民．COM原理與應(yīng)用．清華大學(xué)出版社．1999.11．
[22] 毛  鋒，程承旗等．地理信息系統(tǒng)建庫技術(shù)及其應(yīng)用．科學(xué)出版社．1999．
[23] 馮之楹等．公路工程國內(nèi)招標文件范本．中華人民共和國交通部．人民交通出版社．2000.2．北京．
[24] 楊晉強，孫現(xiàn)申，李愛民，季紅專．公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)．測繪學(xué)院學(xué)報．2001.6（2）．
[25] 曹進克．關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計中規(guī)范化與逆規(guī)范化的應(yīng)用．
[26] 慕永峰，朱昌勇，李  建．三角網(wǎng)結(jié)構(gòu)DTM的土方計算及應(yīng)用．測繪工程．2000.3．
[27] 王曉光．任意直線支距法在公路測量中的應(yīng)用．測繪通報．2000.5．
[28] 高鐵軍．地下管線地理信息系統(tǒng)中任意剖面圖的實現(xiàn)．測繪工程．2000.9（3）．
[29] 韓麗蓉，過靜珺．利用VB進行MAPGIS二次開發(fā)建立房屋信息管理系統(tǒng)．測繪通報．2000.11．
[30] 田青文，溫文馳．引黃入晉工程的樁號系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用．測繪工程．2000.3．
[31] 楊晉強，孫現(xiàn)申，李愛民，季紅專．公路工程管理信息系統(tǒng)設(shè)計．2000年新技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用研討交流會論文．福州．2000.10．
[32] 李愛民，楊晉強．公路樁號的快速顯示算法．2000年新技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用研討交流會論文．福州．2000.10．
[33] 李志林，朱　慶．數(shù)字高程模型．武漢測繪科技大學(xué)出版社．2000.3．
[34] Mary Pyefinch. SQL數(shù)據(jù)庫開發(fā)從入門到精通．北京希望電子出版社．2000.1
[35] 郭仁忠．空間分析．武漢測繪科技大學(xué)出版社．2000.1
[36] 郭建鋒等．求不規(guī)則區(qū)域面積的一個數(shù)值算法．測繪通報．2001.2(1)．
[37] 于海龍等．基于GIS的城市地下管網(wǎng)縱橫斷面分析的設(shè)計與實現(xiàn)．工程勘察．2001.2
[38] 龔健雅．當代GIS的若干理論與技術(shù)．武漢測繪科技大學(xué)出版社．1999.3
[39] 高  �。�3DGIS條件下的空間認知問題．中國地理信息系統(tǒng)協(xié)會2001年年會論文．2001.3．成都．
[40] 李德仁．數(shù)字地球與“3S”技術(shù)．中國地理信息系統(tǒng)協(xié)會2001年年會論文．2001.3
[41] 門葆紅等．組件技術(shù)在MIS與GIS中的應(yīng)用．中國地理信息系統(tǒng)協(xié)會2001年年會論文．2001.3．成都．
[42] 王斌，楊松林．基于GIS的輸電管理信息系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用．中國地理信息系統(tǒng)協(xié)會2001年年會論文．2001.3．成都．
[43]  [美] Corry，Mayfield，Cadman． COM/DCOM 編程指南．2000.1．
[44] http//www.mapinfo.com
[45] Stan Aronoff．Geographic Information systems: A Management Perspective. WDL publications Ottawa, Canada, 1991
[46] Dieter Klemp．Abrechnung von Oberbodenabtrag und-andeckung．Der Vermessungsingenieur．Berlin．P92～99． 1999.2．
[47] star J. Geographic Information System on Introduction, preticehall. New Jersey, 1990
[48] H.Tveite and Sindre langags, 1999, An Accuracy Assessment Method for Geographical Line Data Sets Based On Buffering. I, J. of GISci.13(1):P27～47.
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)賢高級工程師。感謝楊志藻副教授三年來對我的悉心指導(dǎo)和培養(yǎng)，使我得以順利完成論文。他淵博的知識、敏捷的思維、開朗的性格，嚴謹求實的作風(fēng)給我留下了深刻的印象，使我受益菲淺。導(dǎo)師張習(xí)賢高級工程師對我嚴格要求，悉心指導(dǎo)，使我在系統(tǒng)開發(fā)過程中學(xué)到了很多公路施工方面的知識，為系統(tǒng)研制的順利完成奠定了理論基礎(chǔ)。他在百忙中擠時間修改論文，提出許多中肯建議，使我思路頓開。在此，向兩位導(dǎo)師致以學(xué)生最誠摯的謝意！
感謝工程測量教研室李愛民碩士為課題研制所做的大量工作。
感謝工程測量教研室的李廣云教授、徐忠陽副教授，孫現(xiàn)申副教授、季紅專碩士；感謝GIS教研室的郭建忠博士和普測教研室的王同和博士。是他們毫無保留的幫助，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、方斌參謀、李大偉參謀；感謝九八級同學(xué)孟炳林、高博、張云彬、李輝、楊哲海、劉利、趙東明、游代安、張軼等，是他們在工作、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。
感謝我的愛人王素桃女士對我的理解與支持，沒有她三年來為家庭做出的犧牲，我就不可能有今天完成論文的機會。
     最后，謹以此文獻給所有曾經(jīng)關(guān)心、幫助和鼓勵過我的人！

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
第四章  系統(tǒng)總體設(shè)計與建模
第五章  系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計
第六章  公路工程監(jiān)理信息系統(tǒng)簡介
第七章  結(jié)束語
附錄
參考文獻
致  謝