摘要：本文就計算機技術在公路橋梁設計中的應用從六個方面進行了總結闡述，具有一定的理論價值和現實意義，供同行借鑒參考。
　　關鍵詞：計算機；公路；橋梁設計；
　　
　　隨著科學技術水平的提高，計算機技術的應用已經出現在各行各業中，當前的公路橋梁設計和施工工作也廣泛應用計算機技術為自身服務。在公路橋梁設計中，利用計算機技術對橋梁的結構、涵洞、隧道等工程的工程圖進行設計已經屢見不鮮。公路橋梁的設計建設是當前一項重要工作，采取有效的科學手段，運用先進的計算機技術作為輔助，改善以往設計中存在的不足之處，依靠信息技術將基礎建設工作做得更好。筆者根據多年的工作經驗，將公路橋梁中運用計算機技術的幾個方面歸結如下。
　　一、公路橋梁設計中的計算機仿真和虛擬現實技術
　　在公路工程設計中，仿真技術是設計工作的核心。工程設計工作者通過仿真技術對工程的結構運算以及施工技術按實際情況給出的依據做出認真的核算再確定設計方案。虛擬技術簡稱VR(VirtualReality)，這項技術將計算機圖形技術、計算機仿真技術以及傳感器技術等多種先進的計算機技術優勢結合在一起，給設計者提供直接和真實的三維圖像，在公路橋梁設計工作中創建一個虛擬的施工環境，讓設計者在趨于真實的環境中完善設計，確保設計的完美，是一種可視的交互環境平臺。
　　1.1公路計算機虛擬現實輔助設計
　　（一）公路平面線形輔助設計
　　公路平面是公路在地平面上的投影，公路的平面設計就是確定公路的走向和平面組成要素，以及各要素的參數信息，最后定出公路逐樁坐標。在平面設計中首先要根據地形等高線確定起點、終點和中間的路面控制點。這些點確定了將要設計出來的公路的大致走向和弧度。
　　在公路設計中如何在等高線上選定控制點，需要考慮很多因素，如：1.平面線形應連續、與地形、地物相適應，與周圍環境相協調。2.要保持平面線形的均衡與連貫。3.避免產生連續急彎的線形。4.要滿足公路設計規范對各級公路平面線形設計要求。
　　選定公路控制點后，要完成公路的組成計算，公路平面線形主要是由直線——緩和曲線——圓曲線——緩和曲線——直線這樣的方式組合而成。
　　（二）公路縱斷面輔助設計
　　沿著道路中線豎直剖切然后展開即為路線縱斷面，它總是一條有起伏的空間線，公路縱斷面設計主要的任務是根據汽車的動力特性、道路等級、當地自然條件以及工程經濟等，研究起伏空間線幾何構成的大小及長度，以便達到行車安全迅速、運輸經濟合理及乘客舒適的目的。這些要求必然需要公路要有好的縱斷面組成。縱斷面圖是道路縱斷面設計的主要成果，也是道路設計的重要技術文件之一。把道路的縱斷面圖與平面圖結合起來，就能準確的定出道路的空間位置。在縱斷面圖上有兩條主要的線：一條是地面線，它是根據中線上各樁點的高程而繪制的一條不規則線，反映了沿著中線地面的起伏變化情況；另一條是設計線，它是經過技術上、經濟上以及美學上等多方面比較后定出的一條具有規則形狀的幾何線，反映了道路路線的起伏變化情況。
　　在系統中縱斷面設計線是由直線和豎曲線組成的，直線即均勻坡度線，有上坡和下坡之分，在直線的坡度轉折處為平順過渡的一段緩和曲線，這段曲線就是豎曲線，按坡度轉折的形式不同，豎曲線有凹有凸。
　　①縱斷面地面高程的獲取
　　根據平面設計方法的不同，縱斷面地面線數據的采集方法亦有所不同。如果采用實地定線，則縱斷面地面高程主要通過對公路中樁進行水準測量獲得;如果采用紙上定線，可通過人工根據紙上定線結果在大比例尺地形圖上讀取中樁高程。上述方法是縱斷面數據采集的傳統方法。
　　更先進的方法，可先建立DTM，由系統根據適當的算法進行高程內插，從而得到中線上各點的地面高程。由于本文未討論DTM，同時系統不支持DTM，因而仍采用傳統的方法。
　　②縱斷面線形設計
　　平面線形確定后，如何讓計算機自動產生最優的縱斷面，一直是研究人員和工程技術人員感興趣的問題，國內外有關部門也進行了大量的研究，并獲得了初步成果，但仍需要人工給出初始方案。
　　目前，國內多數CAD系統仍采用人工方法設計縱斷面，通常是由計算機將輸入的縱斷面地面高程資料處理后，在屏幕上顯示或由繪圖儀繪制縱斷面地面線圖，由工程師設計縱坡，設置豎曲線計算參數，并將有關設計參數輸入計算機，由計算機程序完成縱坡計算、豎曲線計算以及設計高程、填挖高度計算等內容，輸出設計圖表。本文亦采用這種方法，考慮到在屏幕上顯示縱斷面地面線不如以圖紙方式輸出直觀，因而在程序中設置了輸出《外業縱斷面圖》的模塊，供設計人員試坡使用。
　　當然，在縱斷面設計過程中，設計人員要根據規范的要求，結合公路的等級、設計車速、沿線地形、地質、水文等自然條件，綜合考慮筑路材料、工程造價、橋涵、防護、排水等構造物的布置以及平縱面配合等多種因素，來合理地確定路線的縱斷面，要求設計者有較高的業務水平和豐富的設計經驗，這部分工作主要由人工來完成。
　　1.2道路模型的建模
　　虛擬場景中，實體建模是主要的部分，也是最重要的場景內容。
　　而在虛擬場景中，三維實體包括靜態和動態兩種。道路模型在漫游系統中，道路是靜態的場景，又是主要的交互對象，因此，對它的建模采用幾何建模的方法。
　　關于道路實體模型的建立，首先是獲得建模數據，道路的高程數據和幾何形狀以及曲線、拐角、彎度等數據來自平面圖、剖面圖等建筑圖紙，此外還包括具體的尺寸和比例。在基礎數據的基礎上建模完成后，還要對模型進行相應的紋理映射，紋理數據的來源主要是實體的正向照片，也只有正向拍攝的照片才有紋理利用價值。
　　其次是模型的建立，根據CAD圖紙，在3Dmax中建立三維模型，注意尺寸比例的因素，盡量減少線性的大幅度變化，注意隱藏面的消隱，減少系統內存的占用，提高運行速度和效率。本系統中，模型導入OPenGL前是沒有紋理的，所需要做的工作就是將所拍的照片制成紋理圖片格式存儲起來，在openGL中，由函數makeImage（）產生調用，并且所有紋理映射的初始化工作都在程序myinit（）中進行。由g1TexImage2d（）說明一個全分辨率的圖像，其參數指出了圖像的尺寸、圖像類型、圖像位置和圖像的其它特性，接著連續調用函數g1TexParameter*（）說明紋理怎樣纏繞物體和當象素與紋理數組中的單個元素不能精確匹配時如何過濾顏色；再接著用函數g1TexEnv*（）設置畫圖方一式為GL_DECAL；最后，調用函數glEnable（）啟動紋理映射。

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