专利名称：路径分析系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及路径确定领域，特别的，本发明的实施例涉及优化通道和定位调整、路线、或路径的领域。
2.背景技术当规划并管理一个涉及路径选择的工程时，工程组必须考虑很宽范围内的各种约束条件，包括物理的、地理的、环境的、政治的、工程的、社会的、经济的和法律的约束条件。对于某些路径，诸如下部结构路径，他们必须考虑一定范围的费用因素，包括土方和构造的单位成本、工地水软化(site mitigation)的费用和与清洁相关联的附加费用，以及征收的费用或者其他因素，诸如绿化或减轻噪音。如果不能正确地计入约束条件，将会导致工程延误、费用超支、诉讼、以及许多其他问题。
现有的计算机辅助设计(CAD)软件辅助工程组来表示路径的各个方面；然而，路径的定义和选择只能依靠负责设计该工程的人员的经验和判断。确定路径是一个试验和反复失败的过程，直到提交一个最终的路径以供批准。该过程会耗费大量的时间，来创建该路径的中心线、计算与该路径相关的所有费用、以及然后在预算约束条件内来评审这些信息。例如，工程组会考虑可能会影响期望的路径选择的全部约束条件。与所选路径相关的费用必须由一个或很多不同的软件产品来计算，然后被汇编成报告。
人工选择路径的过程一次只能产生一条路径，而且一个工程的时间和资源约束条件通常会限制可被考虑的可选路径数目。
现有计算机软件程序，诸如Quantm公司所提供的软件，使得工程组可以自动考虑许多的潜在路径。
CAD系统被主要开发用于工程设计(不是规划)，但被规划者用来确保能够达到工程的约束条件并确定数量(他们可以从中计算费用)。路径由规划者人工确定，没有优化过程，而且它不支持同时考虑工程、开销、环境和社会的约束条件。
GIS系统可以用来通过对“非开销”因素进行进行加权来识别通道，诸如社会和环境约束条件。为此，他们用一个任意数给对环境或社会敏感的区域加权，这个数的范围是1到5。一条特定路径所穿过的每个区域的数字被自动加起来，优选路径就是总和数目最小的那条路径。一些系统还提供一种“建造能力指标”，它的操作类似于权重，但它会尝试去测量如何避免难以建造或费用很高的区域。这些方法都没有考虑到地形、工程约束条件、地况、穿过现有特征的规则、或者费用，因此无法同时考虑费用、工程、环境和社会的约束条件。
需要一种改进的方法和系统，用于为众多的工程确定路径。
发明内容
本发明涉及用于对一个下部结构路径选择过程进行自动化的计算机辅助方法和系统。该系统和方法涉及考虑该路径周围区域的多个方面和约束条件。该计算机辅助方法和系统涉及一个带有图形用户接口(GUI)的客户侧系统，它可以与能够多次反复确定可能的下部结构路径的服务器侧应用交换文件和模型。
本发明涉及确定在多点之间的路径的方法和系统，诸如下部结构的路径(例如公路、铁路、运河、水电站的运河、气/液/浆管道线、传送带、港口通道、电信线路、输电线路、多用途管道、以及其他建造下部结构路径)、在特定平面上运动的路径、移动特定材料的路径(诸如流动冰)、或者通过一种特定介质的路径(诸如采矿或横穿水)。
这里使用的术语“路径”是指任意的路径、路线、定线(alignment)、通道、下部结构、市内工程项目、建造工程、或者为了在两点或多点之间移动的其他链路，诸如车辆交通(公路和铁路)、资源的运送(管道线、运河、传送带、传输线)、物质流等等，以及前述形式的任意组合，除非指出了另一个特定含义。一条路径可以是直线、曲线、连续的、非连续的、或者其他任意形状。
术语“工程组(project team)”和“用户”指任意的工程管理者、规划者、工程师、设计者、顾问、代理、组织等等，会被涉入到定义法律、批准、约束条件、费用和其他工程数据并且可能负责路径的数据输入和/或审计/审批的单位。
这里提供了用于根据用户输入的约束条件提供路径并自动生成多条可能路径的方法和系统。包括用于开发优化路径的方法和系统，它们使用可以在一定应用范围内被传送的软件，以提供多条潜在的路径方案，这些应用包括基于客户的GUI、网络设备、以及基于服务器的应用。路径可以是公路、铁路、运河、水电站的运河、气/液/浆管道线、传送带、港口通道、电信线路、输电线路、多用途管道或其他这样的路径。
尽管基于客户的应用和基于服务器的应用在这里是以客户/服务器的配置来描述的，在另一个实施例中，这两种应用可以被提供作为一个单独的集成应用的一部分，诸如压缩包装的软件包、或者在一个单独机器上运行的独立模块，而不是按照这里描述的分布式体系结构。相应的，这里描述的所有实施例都应该被理解为可以允许通过一个单独的应用或单独的机器来实现，尽管这里描述的是客户/服务器实施例。在一个实施例中，基于客户的GUI和基于服务器的应用可以位于相同的计算机上，并作为一个单独的产品来操作。在另一个实施例中，该单独的应用可以被包装为压缩包装，并由咨询公司提供的或由另一个方法接收。客户计算机系统上的客户或咨询者可以安装该单独产品。在优选实施例中，基于客户的应用和基于服务器的应用可以位于分开的计算机系统上，并独立操作。基于客户的应用可以由互联网软件传输、客户安装的预包装软件的传送来在客户计算机上建立，并由技术支持人员或其他计算机软件装配方法来装配。基于服务器的应用可以由技术支持人员在适当的服务器上装配并维护，并且其位置可以与基于客户的应用分开。在其他实施例中，在基于客户的应用和基于服务器的应用之间可以互相交换文件，通过互联网下载、电子邮件、ftp、直接连接或者其他文件传输协议。在另一个实施例中，在没有互联网文件传输方法的情况下，可以通过各种大容量存储介质来交换文件，诸如CD、DVD、压缩盘、硬盘、磁带、或其他大容量存储介质。
在一个实施例中，可以从地形数据中创建一个工程数据库，并且基于客户的GUI可以用颜色来显示地形数据以指示高度。要创建该工程数据库，可以使用来自卫星的数字立面模型(DEM)、航空图像数据、或等高线图形式的地形数据。可以使用附加的数字数据来描述特征的位置、区域、约束条件或边界。可以在一定格式范围内引入这样的数据，诸如DEM数据、DXF数据、ASC II数据、GIS数据、Genio数据或其他数据。涉及诸如地况类型、费用、穿越规则(crossing rule)、噪声区域、水流、气候模式、或视线这些因素的附加数据也可以通过数字方式引入或由人工输入。在一个实施例中，地形数据可以由作为基于客户的应用的一部分的输入工具来创建。在一个实施例中，用户可以选择输入的文件类型，并且可以在基于客户的应用上创建地形文件。一旦工程数据库被创建，它就可以在被用作孤立软件时被存储在用户的PC上，或者在以应用服务提供者的格式被输送时，可以同时被存储在基于服务器的应用和基于客户的GUI中。在一个实施例中，为了维护基于服务器的应用和基于用户的GUI中的工程数据库，需要考虑采用网络通知方法来传输小型文件。在一个实施例中，网络通知方法可以通过直接文件传输或者通过电子邮件进行。这种数据传输的小型文件方法可以获得更快的数据传输。
在一个实施例中，在工程数据被存储在基于服务器的应用和基于客户的GUI上之后，可以使用基于客户的GUI来定义约束条件。在一个实施例中，约束条件可以以图形方式创建于基于客户的GUI上，并可以进一步定义将在其中规划工程的区域。指示地形下层结构(诸如土壤和岩石类型)的土工技术区域，同与每个地层类型相关的采掘单位成本、斜坡、路肩/阶地一起，进一步定义了地形。可以定义材料的密实系数(compaction factor)和百分比，所述材料一旦被提取，就可被再次用于填充。可以使用土工技术信息(geotechnicalinformation)来定义材料移动的费用、是否可以在工程上再次使用、以及建造阶段的搬运费。诸如现有公路、河流和管道线的线性特征可以与包括间隙和结构高度的穿越规则一起被指示出，在确定替代路径时也可以被考虑。多个桥梁和隧道类型，与其相关的特性和费用一起，可以被定义用于特征和/或地形的穿越。可以定义隧道入口和出口的洞口费用。可以定义回避指示区域、需要额外费用的区域、将被忽略的区域、或者有土方限制的区域之类的特殊区域。回避区域(avoid zone)可以涉及是仅通过定线来回避，或者通过定线和土方的组合来回避，或者通过定线、土方和一个附加距离来回避，以使建筑车可以被使用而不影响该区域。环境区域可以被定义为需要回避、要在指定规则下(诸如结构)穿过、或者对于采掘或缓解需要附加土地费才能使用的区域。可以定义几何的或工程的参数，诸如弯曲的最小半径、最大斜度、最大支撑斜度、最小斜度、构成宽度、复合的或分隔的车道、中值参数、超高/斜面、以及其他。可以定义位置和规则，以考虑运土特性或限制，包括取土坑或堆放点、额外挖土或填土的要求、或材料移动的障碍(这些可以是自然的，诸如桥梁建造前的河流、或者是被定义来限制拖运距离的)。可以创建多个几何区域，每个都具有自己的参数，以反映车道类型或宽度的改变、过道、入口和出口过道、或者各种设计/工程要求，以反映速度的改变、或者轨道或传送带的操作要求。可以图形化定义端点，以指示期望路径的开始和结束点。可以图形化创建种子路径、引导定线、引导点、或者“吸引物(attractor)”，来聚焦路径优化的考察区域。在具有对于之前路径的一般位置信息时，种子路径或引导点是很有用的。可以使用约束条件区域来定义预定的走廊，以限制考察区域或“吸引物”的面积，这可以用三维(xyz平面)来定义，并且可以强制路径通过一个由用户定义的区域。可以定义最小视线距离以及水平和垂直的配合。这里阐述的方法和系统将可以确定一条符合与土方和结构相关的约束条件和费用的路径。
可以提供一些特征。在一个实施例中，可以分层来保存数据，用户可以将层定义为活动的或不活动的，并使其在显示中可见或不可见。在一个实施例中，可以对数据集、场景和结果进行标注。这些标注可以是为了审核而自动标记的日期和时间。在一个实施例中，数据可以被存储为锁定的，即不能被修改，或非锁定的。在一个实施例中，“回避区域”可以包括一个回避优先级，诸如高、中、和低，或者一个数字的优先级度量。
在一个实施例中，可以在挖土和/或填土中强制输入(通常是插入)挡土墙、在挖土和/或填土中强制没有挡土墙(从不插入)、或者当土方超过了用户定义的高度或深度时强制输入挡土墙。在一个实施例中，可以定义涵洞区域(cuivert zone)，以穿过洪泛平原或者有平面水流的区域，其中对每距离要求最小数量的涵洞。在一个实施例中，考虑到铁路工程的路径位置，可以包括曲线补偿，以减少在水平曲线处的限制等级。在一个实施例中，可以以k值或以米或以法定单位来定义垂直曲线的半径。
在一个实施例中，文件管理系统可以使得参数同时分配或复制到多个区域或特征，诸如需要使用相同类型的桥或管路来穿过的河流。
在一个实施例中，可以用自动插入的阶地来计算土方量(earthworkvolume)，它由用户为每个地况(geology)和地层(strata)来定义，从定线向上或向下到地面。在一个实施例中，根据土方限制内的地面形状来计算土方量。可选的，地面可以作为在地面的土方限制内几个点之间的直线来被计算。
可以为不同类型的工程或一个工程的不同方面定义约束条件。例如，可以定义特定于管道规划的约束条件，诸如横斜坡(cross slope)或长斜坡相关的费用、在“低点”之后上升的能力和费用、以及泵站的必要性和参数。可以定义多种因素，诸如管道尺寸、挖沟(trenching)费用、特征穿过费用、建筑的与地况相关的时间消耗、以及与相邻性(proximity)相关的额外费用，诸如围墙更厚的管道或腐蚀保护。
可以定义特定于运河(canal)的约束条件，诸如最大或最小的可允许的“水位差(head of water)”、闸门或者水电设备的位置是固定的还是可移动的、以及地下水水平和直线穿过地下水下面的区域所需的衬砌(lining)费用影响。可以定义特定于传送带的约束条件，诸如沿着带的长度的各种几何形状、用以维持带的张力的曲度、等级、顶部和垂度的限制。
规划一条路径可能需要来自环境组、咨询者、承包商、供应商、社会团体、市政当局、或者其他与工程相关的组织在规划的不同阶段的输入和反馈。基于客户的应用可以为这些不同的群体提供协作工具，从而使得可以查看到规划的不同阶段并对其作出贡献。在一个实施例中，基于客户的应用可以允许设定各种具有基于角色的许可的安全等级。在一个实施例中，许可所允许的等级有诸如对工程的完全修改、仅编辑费用、仅编辑约束条件、仅读取工程、仅生成报告、或者其他这样的工程许可等级。在一个实施例中，许可可以由用户定义，来限制对于哪个密码或许可等级可以访问基于客户的应用的哪个方面。在一个实施例中，基于客户的应用可以跟踪来自不同场合的路径，这些路径可以被显示有最新的修订描述，并可以允许组织来验证其约束条件以及后续的路径选择。在一个实施例中，可以提供一个通信区，在那不同组织的人可以留下对于该路径的注释，并且可以观看从之前的路径规划中获取的知识。在一个实施例中，密码能力可以允许使用基于网络的查看工具，诸如PCAnywhere或VNC，以从远程的位置来查看路径选项。一个密码在工程办公室中所获得的所有能力也可以通过远程来获得。受路径影响的组织可以远程查看并评论路径选项的能力对于更快地路径规划是一个关键方面。在这些实施例中，提供的协作工具可以带有版本控制功能，以允许用户在的复制一个工程的概要版本同时保存之前版本，以允许用户检验一个规划工程的多个版本等等。通过受影响组织的限制条件输入和查看能力，可能在更短的时间内以更少的费用来最终通过所规划的路径。
在一个实施例中，使用网络设备，可以将所完成的工程数据和约束条件从基于客户的GUI传送到基于服务器的应用。工程数据库含有地形数据、数字约束条件数据、以及用户输入的所有其他数据，被同时维护在基于客户的GUI和基于服务器的应用上，从而对于数据改变或者指定路径的传送文件就可以被限制为小尺寸的数据文件。
在一个实施例中，约束条件数据从基于客户的GUI被传送到基于服务器的应用之后，可以执行该数据以创建路径。在基于服务器的应用上可以产生百万计的可能路径，以从中识别出可以满足基于客户的GUI上创建的约束条件的低费用选择。在生成的全部下部构造路径中，可以由基于服务器的应用提供一条或者一些路径，它们可以由用户在基于客户的GUI上查看。
在一个实施例中，用户可以指示由基于服务器的应用所使用的优化类型。在一个使用非种子的优化方法的实施例中，可以只根据地形和约束条件来创建路径。在另一个实施例中，可以使用几个不同的种子路径来生成路径。在一个实施例中，可以从一条高亮显示的线性特征，诸如现有的道路或河流，或者从一条在不同的软件系统中创建的并引入到该基于客户的GUI中的人工路径来生成可选路径。在一个实施例中，用户可以创建一条快速种子路径，该路径以XYZ数据文件中的XYZ点串的形式定义了一系列通用点，或者通过在GUI中使用鼠标、键盘或者其他定义点的装置简单地画一条线来创建，这些点被连起来以形成一条线，从而变成快速种子和优化的基础，以确定可选的定线。然后这被用作生成可选路径的开始点/引导。在一个实施例中，可以使用全精炼(totalrefinement)方法来生成路径，其中该路径可以与来自前述的任意方法的一个选择的种子路径很接近。在一个实施例中，当一条路径的水平位置是固定的并且只能采取垂直优化的时候，可以使用垂直精炼方法来生成路径。在一个实施例中，当只有一条路径的某些局部区段可以被精炼为其他可接受的路径时，可以使用局部精炼来改进现有路径。在一个使用局部精炼方法的实施例中，可以添加新的局部约束条件，只有那些被定义的局部区段可以被改变，定线的其余部分仍然是固定的。在一个实施例中，可以使用再次调整精炼(realignmentrefinement)来生成路径，以升级一条现有的路径，由此当需要时新路径才会与现有路径分开，以满足用户定义的约束条件或工程参数，诸如容许提高安全性或提高速度或提高交通流量。再次调整可以被设定为尽量多地使用现有的足迹(footprint)，以最小化所需的新的土地，或者可以被设定为尽可能多的使用现有的下部机构。
在一个实施例中，在软件或者基于服务器的应用已经从被考虑的或生成的百万计的路径中选择了一个子集(其数目可以由系统或用户来定义)，该路径子集被传送给基于客户的GUI。基于客户的GUI一旦接收到，就要检查每条路径。可以在基于客户的GUI上显示多条路径的地形和约束条件，并且可以根据用户定义的等级来对它们进行颜色编码，诸如费用、与约束条件的符合程度、工程标准、或者其他标准。可以在轮廓(profile)中查看每条路径，并且可以在规划和轮廓中同时查看规划远景和多条路径，从而可以对比路径的费用、约束条件符合程度、以及工程标准的质量。可以在诸如河流、道路和铁路的现有特征上显示穿越类型。土方的范围可以用水平和垂直示出的挖土和填土(cut andfill)的区域的物理范围来显示，可以用带子来代表土方中的阶地，或者台阶。规划和轮廓中都可以查看路径左岸和右岸的土方。可以显示高架桥、隧道、涵洞、以及桥台的位置。可以沿着路径在用户定义的位置查看每条路径的横断面，或者随着光标沿着路径移动，实时地动态显示横断面。横断面报告会为每条所选路径提供铺砌层的边界、土方的转折点、以及自然的地面。可以显示土方运距(mass haul)，以示出工程的废石和可用材料的量和移动。
在一个实施例中，用户可以使用“点击并抓取”的方法扫视穿过(panacross)GUI中的路径显示。可以放大到所选物体上，或者按照放大倍数进行放大。缩放功能可以配备存储器，使得用户可以“撤销”或“恢复”最近的视图。
在一个实施例中，任何所选路径的约束条件的违反(violation)可以被列在一个报告中，该报告显示违反的存在、位置以及程度。
在一个实施例中，一个显示窗会显示土方、搬运、挡土墙、涵洞、高架桥/桥梁、隧道、地基和表面、道碴、管道等等的数量和费用，并显示用户定义的约束条件的违反情况。该显示窗可以以格子的方式示出所有显示路径的这些费用。不同路径可以用不同颜色被高亮显示，使得多条路径可以被对比；还可以示出由诸如包含/删除新的约束条件、工程参数的改变、或者费用的改变所引起的路径和费用的变化。
在一个实施例中，可以显示代表由于低标高以及接近地面所引起的排水风险的区段。
在一个实施例中，可以通过采用“what if(如果...会怎样)”的场景来修改约束条件或者修改优化种子以开发路径。在一个实施例中，从现有的一组路径中选择的一条路径可以作为以不同参数运行的进一步优化的种子。这会产生一条精炼的路径。在一个实施例中，可以进行更改，并且新的文件可以被发送到基于服务器的应用，在那可能生成一组不同的可能路径。“what if”迭代处理会找到一条费用更少、更可接受的路径，或者一条不同的路径。在一个实施例中，执行“what if”迭代，以创建尽可能满足用户每次选择的工程要求的路径。在一个实施例中，迭代处理可以比传统的规划快很多完成，并且可以在很短时间内检查许多不同的路径可能性。在一个检查所有生成的路径的实施例中，可以根据工程要求选择一条路径作为最优路径。该最优路径还可以被基于服务器的应用进一步精炼成一条最终路径，以用一个狭长地带来提供一个最终的优化。
在一个实施例中，为了进一步增强视觉效果，可以使用实际的航空图像、卫星图像、等高线图、或者其他图像作为路径的背景，并且可以以任何选择的背景查看约束条件。一种透明功能可以使得这样的图像以不同的透明等级在数字地形模型上被拖动，以提供图像的3维透视图。
可以生成路径的各方面的报告，以帮助选择最终路径。在一个实施例中，一个概要报告可以提供一整条路径上的合计的数量和费用。在一个实施例中，一个间隔报告可以提供被分解到整条路径的各部分的数量和费用。在一个实施例中，一个路径报告可以提供X，Y，Z坐标系、距离、方位、弯曲的水平半径、弯曲的垂直半径、或者其他路径信息。在一个实施例中，可以将横断面报告输出到路径的各个位置的横断面图的电子表格上。在一个实施例中，一个X，Y，Z中线报告可以为一个路径间隔提供带有X，Y，Z坐标系的数据文件。在一个实施例中，环境报告可以计算燃料消耗量以及温室效应气体排放量。在一个实施例中，一个包括了定线、约束条件和土方的报告还可以包括噪声模型的图像化解释。这或者可以直接从系统中创建，或者可以利用噪声模型化软件的输入数据来创建。
在一个实施例中，可以按一定格式范围输出最终路径，诸如ASCII串、带有在用户指定的间隔处的土方量/费用的CSV串，或者可以输入到CAD包中的DXF/形状串，从而可以开始对工程的初始设计。
在一个实施例中，涉及路径和土方足迹的文件可以以多种文件或数据格式(包括CAD和GIS格式)输出，以在不同的用户或应用之间共享。
如上所述，系统可以为不同的群体设定各种不同的访问等级。例如，一个用户可以输入所有的数据并查看所有的路径及相关信息，而另一个用户不能输入数据，只能查看没有量、费用或者其他数据的路径。这种处理方式使得多个群体，诸如咨询者、股东、以及其他有兴趣的环境组、继承者、和社团，可以介入并互相协作。该过程还允许工程管理者和一个队伍控制数据输入以及提供的信息细节。可以通过编码、密码、产品密钥、软件狗(dongle)、或者其他可被开发的接入限制或控制技术来控制各种不同的接入等级。
在一个实施例中，可选场景的综合调查可以被执行、入档、并显示，以展示对各种选项的考虑，并根据社会和环境约束条件符合情况、工程参数、以及费用提出一种基本原理。通过调整提交给系统的每个场景的一个或多个因素(输入数据)，迭代过程可以获得有效的分析。然后可以比较获得的路径，以确定对路径的隐含情况(implication)、约束条件符合情况、以及每次更改的费用。
在一个实施例中，软件的输出(独立的或者是通过基于客户的GUI和基于服务器的应用)可以被输入到其他软件，来为所定义的每条路径在一定因素范围内确定优化路径的隐含情况，诸如整个工程的费用、能源损耗和费用、用户费用、交通流量、行程时间、噪声缓解、以及其他。相似的，来自其他软件的信息可以以对约束条件、费用、或工程参数的更改的形式而被输入，诸如在需要噪声障的地区的附加土地费用。
在一个实施例中，在基于客户的GUI和基于服务器的应用之间，或者在工程组和其他允许输入或查看数据的群体之间，传送地形文件、约束条件数据文件、费用文件、定线文件及其他文件，在传送之前这些文件可以被加密，以提供高等级的安全性和对数据的保护。
在一个实施例中，可以显示多条路径，并将指示潜在走廊之方位的低费用的路径或者符合约束条件的路径分组。
在一个实施例中，系统可以显示宽的带子，来代表可放置适当路径的走廊(corridor)，而不是显示特定的路径。走廊的宽度可由用户定义。
在一个实施例中，可以在长时间内开发路径，并且可以随时修改约束条件。在一个实施例中，在这个开发过程期间，可以根据变化的要求来探测全新的路径。在一个实施例中，在寻求到一组不同的路径之后，可以决定重新访问修改之前的一组路径。在一个实施例中，之前的路径可以被存储在历史文件中以备后用。在一个实施例中，可以在与基于客户的应用或者作为宿主业务的基于服务器的应用相关的数据存储设备上维护该历史数据文件。在一个实施例中，存储的历史数据可以是数字地形模型、约束条件、费用、走廊、定线、审计追踪、或者其他定义该工程的文件，并且可以在基于客户的应用中被再次调用以供使用。
在很多建筑工程中，需要维护在规划过程期间作出的各种决定的审计追踪，并跟踪受影响组织的要求。在一个实施例中，基于客户的应用具有可以维护一个审计文件的能力，以记录他们作出的重要决定。在一个实施例中，可以在规划程序的最后提供一个审计文件选项。在一个实施例中，所提供的审计文件选项对于对工程作出的修改是敏感的，并且当实施了所定义类型的改变时自动打开。在一个实施例中，审计文件自动或人工维护所做改变的定义，并要求输入用户描述，以存档该修改。在另一个实施例中，基于客户的应用可以拥有一个审计管理工具，它可以根据受影响组织的需求来获取工程需求。在一个实施例中，审计管理工具可以维护任何的审计需求，并能够创建报告以提供文档，从而完成并打开路径选择过程的各方面。
在一个实施例中，在允许文件被提交之前，审计管理工具可以要求用户进行验证，以确定符合法律上的要求。
在一个实施例中，在基于客户的应用中有一个输出工具，把最终选择的路径输出给支持的CAD和GIS软件。在一个实施例中，用户可以选择支持的输出软件，并且可以自动创建CAD软件的图像文件、或者GIS软件的形状文件。将图像文件输出到CAD软件使得可以在选择了最终路径后的很短时间内开始建筑设计。
图1示出了基于客户的GUI与基于服务器的应用之间的通信方法的框图。
图2示出了基于客户的GUI所显示的地形。
图3是一个框图，示出了基于客户的GUI与基于服务器的应用之间的地形数据通信方法，以及可以单独储存或者都储存在基于客户的GUI和基于服务器的应用上的工程数据库的位置。
图4示出了具有各种定义的约束条件的基于客户的GUI。
图5示出了用引导点和“吸引物”定义的端点。
图6是一个框图，示出了基于客户的GUI向基于服务器的应用发送约束条件数据，并且基于服务器的应用发送路径。
图7示出了显示几条路径的基于客户的GUI。
图8示出了基于客户的GUI，在显示和图例中高亮显示了一条选定路径。
图9示出了显示土方以及与所选路径相关的数量和费用的概要表的基于客户的GUI。
图10以轮廓和规划视图示出了所选路径。
图11示出了使用一个正交校正(orthorectified)图像作为背景的基于客户的GUI，该图像可以来自航空、卫星、等高线图、或者其他图片，并且可以按多种格式输入。
图12示出了带有弹出图像的基于客户的GUI，从而为一个位置提供视觉画面。
图13提供了路径优化的系统的体系结构的附加细节。
图14示出了由本发明的系统同时处理的各种约束条件的相互作用。
图14A示出了使用安全回避距离区域的路径确定的实施例。
图14B示出了最小和最大分离值的路径确定的实施例。
图15是一个流程图，示出了采用这里描述的方法和系统的工程流的实施例。
图16示出了本发明的系统所处理的各种环境约束条件。
图17示出了这里描述的方法和系统的单机实现实施例。
图18示出了使用这里描述的方法和系统的协作环境的实施例。
图19示出了一个实施例，其中历史模型的存储与服务器应用联合。
图20示出了根据本发明的一个实施例的工程审计功能/过程的流程图。
图21示出了根据本发明的一个实施例的修改决定的自动审计跟踪的流程图。
图22示出了使用一个加密密钥来访问加密数据的流程图。
图23示出了接入到一个应用的符合性要求的流程图。
图24示出了基于路径确定的土地评估的实施例。
图25示出了用户访问一个用户交互窗口的实施例。
图26示出了对于非地面车辆的路径确定的实施例。
图27示出了对于地面车辆的实时路径确定的实施例。
图28示出了考虑到安全地区的而根据距离和/或可视远景进行的路径确定创造的实施例。
图29示出了对于模拟应用的实时路径确定的流程图。
图30示出了使用多种资源的路径确定培训的实施例。
图31示出了用户在一台便携式计算机设备上远程接入一个路径确定模型的实施例。
图32示出了一个露天采矿的实施例。
图33示出了地下矿石开采的路径确定的实施例。
图34示出了在地面上的流体控制的实施例。
图35示出了使用数字地形制图的路径确定的实施例。
图36示出了在地下水区域的路径确定的实施例。
图37示出了路径确定值和ROI计算的流程图。
图38示出了对于非陆地的位置的路径确定的实施例。
图41示出了在一个设施内的管道的路径确定的实施例。
图42示出了在一个设施内的网络的路径确定的实施例。
图43示出了对于多车辆路径的路径确定的实施例。
图44示出了对于冰山迁移的路径确定的实施例。
图45示出了垃圾掩埋位置确定的实施例。
具体实施例方式
参见图1的框图，示出了支持这里描述的方法和系统的系统100。系统100包括一个具有图形用户接口(GUI)120的基于客户的应用102和一个基于服务器的应用108。带有GUI 120的基于客户的应用102被连接到网络设施104。该网络设施104可以使用或包括任何传统的用于传输数据的网络设备，诸如互联网118、局域网、广域网、路由器、集线器、接入点、无线网络、蓝牙网络、蜂窝网络、DSL网络、电缆网络、或者任何其他种类的网络设施。可以通过网络服务器110、FTP服务器112、HTTP服务器、邮件服务器114、防火墙106、或者其他形式的服务器和系统保护来发送数据。基于客户的应用102通过网络设施104连接到基于服务器的应用108。例如，具有GUI 120的基于客户的应用102与基于服务器的应用可以以多种方法交换文件，诸如电子邮件、ftp、直接连接文件传输、或者其他可用的文件传输方法。下面提供了基于客户的应用102和基于服务器的应用108的进一步的细节。
图1所示的系统可以用作路径优化软件产品，该产品允许随时的路径建模，综合了物理的、环境的、以及社会的约束条件；费用；以及工程参数和地况。该系统利用了地理空间成像和软复制的摄影测量，并且路径优化允许用户开发并分析详细的路径模型、同时考虑了许多用户特定的工程约束条件、自然约束条件(即地形)、以及社会约束条件(即城镇的存在)。结果是获得了更准确的规划过程，综合了影响路径选择的因素并可以在规划和选择过程中很早就考虑环境的和其他约束条件。该程序可以作为安装在独立PC上的软件来操作，或者以图中给出的形式来操作，其中包括两个主要部件基于客户的应用102，在某些情况下称为集成器，以及基于服务器的应用108，在某些情况下称为寻路器(pathfinder)。
图1中的系统包括前端、基于客户的应用102或集成器，其可以位于一台客户的计算机上，诸如一台个人电脑。集成器102允许在数字地形模型(DTM)和/或正交校正图象上查看路径，这些图象可以来自卫星图象、航空图象、或者等高线图。在实施例中，DTM和其他数据被输入到基于服务器的应用108中，诸如寻路器服务器108。在实施例中，基于服务器的应用108然后使用一个优化引擎来评估百万计的潜在路径选项，并产生与用户定义的路径约束条件最匹配的路径选项。该输出被通过网络设施104转发回客户，并可以用基于客户的应用GUI 120来查看。基于服务器的应用108可以在一个分布式系统上操作，该系统包括一个服务器和一群个人电脑，使得可以对来自基于客户的应用102的输出进行并行处理。
在实施例中，基于客户的应用102可以包括一些能力，诸如特征、约束条件、地况、工程参数、费用以及定线的输入。在实施例中，可以包括对土方量和费用的计算。在实施例中，集成器102允许查看数据地形模型上的路径和各种图形文件的图像，诸如位图、jpeg等等，使得可以对路径和/或工程进行“点对点”的比较。
这样，在这里描述的方法和系统的实施例中，基于客户的应用102可以作为一个独立产品，而不连接到寻路器108。一个独立的、基于客户的应用102可以提供各种特征，诸如作为一个QS工具，用于在前期可行性阶段对土方的简单计算和非常基本的费用分析；作为一个提供工具，用于早期的工程/前期可行性研究；并且作为一个审计工具，用于联邦和州政府以及援助机构，使得对多个工程提议进行对比评估，以确定哪一个是经过广泛调查的以及应该投资哪一个。
参见图2的实施例，具有GUI 120的基于客户的应用102可以包括一个地形显示202，对于工程区域的地形显示地形颜色，诸如根据地形高度。在一个地形显示202的实施例中，较高高度可以显示为红色、橙色、或者蓝色204，而较低高度可以显示为绿色或黄色208。对高度的色彩定义可以由用户来配置。在一个实施例中，具有GUI的基于客户的应用102可以具有一系列按钮210，以快速访问各功能，诸如允许用户放到大地形的特定区域上，或者导航到GUI120的其他视图。在一个实施例中，具有GUI 120的基于客户的应用102还可以提供一个用户菜单，具有对于GUI 120的功能的多个菜单选项212。按钮210和菜单选项212包括使用图形用户接口的程序的常用菜单选项，诸如Windows或者MacIntosh环境的程序。例如，按钮210和菜单选项212允许用户查找存诸的文件(诸如要在显示202中显示的、包括存储的地形模型的文件)、保存文件、编辑文件、在文件之间快速切换、变换视图、放大和缩小、选择显示的一个部分以进一步处理、以及类似操作。按钮210和菜单选项212还允许用户选择基于客户的GUI 120和基于服务器的应用108的其他功能，如这里详细描述的。基于客户的GUI 120的操作的进一步细节在以下临时专利申请的附件A“Quantm Integrator User Manual(Quantm集成器用户手册)”以及附件B“QuantmIntegrator Training Tutorial(Quantm集成器培训指南)”中描述，所述临时专利申请为2004年5月11日提交的题为“优化线性下部构造的走廊、路线、定线以及路径多方法和系统(Methods and System for Optimization of Corridors，Routes，Alignments and Paths for Linear Infrastructure)”的申请号为60/569897的美国临时专利，以及2005年5月5日提交的题为“地形设计及制图系统(Terrian Designand Mapping Systems)”的代理机构编号为QNTM-0001-P60的美国临时专利申请。
参见图3，基于客户的应用102可以包括一个数据存储设备314，基于服务器的应用108可以包括一个数据存储设备318。在实施例中，地形数据304可以装载到工程数据库310中，该数据库可以保持在中央服务器上，或者装载到基于客户的应用102和基于服务器的应用108上，并存储在314和318上。地形数据可以直接发送到基于客户的应用102和基于服务器的应用108，并分别保持在工程数据库314和318上(如红线所示)。工程数据库310、314和318可以是任何的常用数据存储设备，包括文件、文件夹、数据库、盘、存储棒、闪存、RAM、ROM、数据仓库、数据市场、数据储存库、存储器、或者其他存储数据的设备，并且可以位于基于客户的应用102、基于服务器的应用108和/或一个网络设施104的服务器上。如图3所示，在基于服务器的应用108、具有GUI 120的基于客户的应用102、以及工程数据库310之间传送工程数据312。在具有GUI 120的基于客户的应用102处，地形数据304可以代表卫星地图、航空图像数据、等高线图、数字立面模型(DEM)、DXF数据、ASC II数据、GIS数据、Genio数据或其他包括地形信息的数据。与诸如地况类型、费用、穿越规则、噪声区域、水流、天气模式、和视线的因素相关的附加数据还可以被数字引入或者人工输入。用户可以为地形添加约束条件，并且可以使用网络设施104将工程数据312传输到基于服务器的应用108。基于服务器的应用108可以向基于客户的应用102传输工程数据312，包括使用网络设施104的路径。在一个实施例中，基于服务器的应用108可以维护工程数据库310的拷贝，并且基于客户的应用102可以在客户计算机的数据存储设备314中维护一个相同的工程数据库的拷贝。允许同样的工程数据库被维护于基于客户的应用102和基于服务器的应用108中，使得之后可以传输路径信息的较小文件，诸如仅表示相对于工程数据库310的数据集合的之前状态的改变的文件，而不是整个数据集合。
参见图4，GUI 120可以显示各种约束条件，这些约束条件可以是定义在GUI 120的约束显示界面404中的地形的一个地区上。可以通过鼠标或键盘输入来创建各种约束地区，以定义一个限制地区，或者约束地区可以从现有的以数字格式记录的数据中自动生成，诸如对于环境数据、地图数据、属性数据、分区数据、地形数据、政治数据、或其他类似数据的数据集。可以定义材料的密实系数和百分比，所述材料一旦被提取，就可被再次用于填充。将数字数据转换为所需格式的软件可以位于基于服务器的应用108、基于客户的应用102或者另一台机器上。
在一个约束显示界面400的实施例中，约束区域可以是多种类型的，诸如地况区域(即由花岗岩构成的基岩)402，环境保护区域408、环境敏感区域410、公共土地(诸如州森林412或国家森林414)、私有财产、特殊分区地区、或者其他类型的工程的潜在约束条件。活动的约束可以被高亮显示，诸如环境敏感区域(ESA)约束条件410。当选择了一个约束条件(例如通过在地区上点击鼠标)，就可以看见一个区域窗口418。在一个实施例中，区域窗口418会显示可被选择用于该区域的附加精炼。在一个实施例中，可以看见一个图例420，它提供了关于约束条件颜色类型和用于不同约束条件的阴影的信息。图例420可以提供一个参考的地形高度颜色标度422。
参见图5的实施例，基于客户的应用GUI 120显示一个引导显示界面500，该界面允许用户为工程的路径设置一个起点502和一个终点510。还可以定义在起点和终点的路径的方向和标高(grade)。用户还可以设定在起点502和终点510之间的中间引导点504或“吸引物”508，以强迫系统调查穿过一个限定地区的路径选项。起点和终点502、510、引导点504、以及“吸引物”508可以由鼠标和/或键盘输入来指示。起点502可以是要创建的路径的开始，终点510可以是要创建的路径的结束，或者可以代表整条路径的一个分段。
参见图6，基于客户的应用102和基于服务器的应用108可以交换约束数据604和路径数据604，在各种情况下，可以使用基于客户的应用102的数据存储设备314、工程的工程数据库310、或者基于服务器的应用108的数据存储设备318来存储、提取和复制这些数据。例如，可以使用基于客户的GUI 120来创建定义了一条路径上的约束条件的约束数据604，诸如禁止进入一个地区，例如如果用户指示该地区是一个环境敏感地区或者进入该地区会导致费用增加，诸如土地征收费用或更高费用的地况类型(即如果基岩是花岗岩)。可以使用网络设施104将约束数据604传输到基于服务器的应用108。在一个实施例中，基于服务器的应用108访问必要的数据存储设备以获得输入数据(诸如与之前存储的约束条件相关的信息、与期望的下部机构路径的起点502和终点510相关的信息、与针对特定下部机构路径而存储的引导点504、508相关的信息、以及其他任何计算潜在的下部机构路径所需的信息)。基于服务器的应用108然后生成多条潜在的下部机构路径。在实施例中，基于服务器的应用可以生成百万计的潜在下部机构路径，然后可以选择一个较小数目来传送给基于客户的应用，以在基于客户的应用102的GUI 120中呈现。可以使用网络设施104将下部机构路径610传送到基于客户的应用102和工程数据库310。应该说明的是基于客户的应用102可以维护一个与基于服务器的应用108的工程数据库318或者一个允许传输增加的数据的外部工程数据库310相同的工程数据库314，而不是在每次发生更改的时候都请求传输所有的工程数据。多个场景可以被提交给基于服务器的应用，以支持约束条件的调查和路径选择的迭代过程。
在一个使用这个重复处理的实施例中，可以通过修改约束数据604采用“what if(如果...会怎样)”的场景来开发路径。在一个实施例中，可以从现有的一组路径中选择一条路径610，并以不同的播种或优化参数运行。这会产生一条精炼的路径610。在一个实施例中，可以进行更改，并且新的约束数据604可以被发送到基于服务器的应用108，在那可能生成一组不同的可能路径610。反复进行“what if”处理会找到一条费用更少、更可接受的路径610，或者一条不同的路径。在一个实施例中，只要用户认为合适就重复执行“what if”，以帮助创建一条尽可能满足设计/工程要求的路径。在一个实施例中，迭代处理可以比传统的规划快很多完成，并且可以在很短时间内检查许多不同的路径可能性。
图7示出了一个实施例，基于客户的GUI 120具有一个在基于客户的GUI120上显示多条路径702的路径显示界面700。在基于客户的GUI 120上显示多条路径702，其约束条件与结合图4的约束视图400所描述的约束条件402、404、408、410、412、414相似。所述多条路径702被显示为始发自起点502并延续到终点510。还可以用引导点504或吸引物508来限制路径。
图8示出了GUI 120的路径显示界面700，显示了一条或多条路径802。对于所选路径802，可以显示一个图例窗口804，来提供路径802上的费用信息。图例窗口804可以显示所有被显示路径的费用，并以不同的颜色808指示一条特定的高亮显示路径803。图例窗口804还可以显示高度、区域、土壤类型、或其他约束条件的信息。可以由一种算法来确定费用信息，诸如由基于服务器的应用108执行的算法，它与数据存储设备互相作用，以提取与各种路径相关的费用数据。在一个实施例中，对任何所选路径的约束条件的违反可以被列在一个报告中，显示违反的存在、位置以及范围。
图9示出了一个实施例，基于客户的GUI 120显示一个土方显示界面900，以显示一条路径的土方要求和足迹的地区。一条路径的左岸和右岸的土方可以在规划和轮廓方面中查看。可以在用户沿路径定义的位置查看每条路径的横断面，或者可以动态查看，其中随着光标沿路径移动，可以实时显示横断面。横断面报告会为每条所选路径提供铺砌层的边界、土方的转折点、以及自然的地面。可以显示土方运距，以示出工程的废石和可用材料的量和移动。
在这个视图中可以图形化地显示具有挖土要求902和填土要求904的土方。可以显示一个图例窗口908以指示与土方和结构相关的颜色和阴影。图例窗口908还可以显示高度、区域、土壤类型、或其他约束条件的信息。可以定义隧道入口和出口的洞口费用。可以显示一个路径概要910，它会指示各种土方的量和费用、结构、以及地基和铺面(或轨道的道碴)要求。土方计算可以基于土方的量和类型以及所需结构和定义的每种土方的单位成本。在一个实施例中，可以用自动插入的阶地来计算土方量，它由用户为每个地况和地层来定义，从定线向上或向下到地面。在一个实施例中，根据土方限制内的地面形状来计算土方量。可选的，地面可以作为在地面的土方限制内几个点之间的直线来被计算。
单位成本可以是基于用户定义的参数或者可以来自一个费用库，它可以存储在软件中或者从因特网下载。
参见图10，显示了基于客户的GUI 120的实施例，在一个轮廓视图1002和规划视图1004中示出了一条所选路径。轮廓视图1002可以与规划视图1004一起显示或者分开显示。轮廓视图1002可以显示路径距离(或线路)，以及在挖土和填土之前或之后的地形高度。规划视图1004可以与轮廓视图1002一起显示或者分开显示，并且多条路径可以在相同视图中同时进行对比。
图11示出了一个实施例，基于客户的GU 120采用一个正交校正的航空图像1102作为背景。约束条件可以与航空图像1102一起显示，诸如地况区域1104、森林1108、河流1110、或其他约束条件。
图12示出了一个实施例，基于客户的GU 120以正交校正的航空图像为背景1102，其中该视图包括弹出的文件/图像1202，以提供对路径位置的视觉描述或者推荐路径所处位置的视图。这些弹出文件/图像1202可以用于允许对一个特定位置的可视化，并且可以是图形、图像、视频、报告、信件、或者其他与一个特定特征或工程位置相关的文件或文档。可视化可以呈现给公众，并且工程的股东还可以限制对场地增加的行程，以观看一个特定的地形。
图13示出了这里描述的方法和系统的体系结构的附加的细节。该系统可以以软件操作，该软件可以安装在一个独立PC上或者一个应用服务提供者(ASP)格式内，其中“前端”软件包或客户侧应用102、或集成器被装载到用户的桌面PC 1302上。一个工程数据库被创建并装载到工程数据库310和客户机1302的数据设备314上。该工程数据库可以包括装载到客户机1302和运行基于服务器的应用108的服务器1308上的数字地形模型。基于服务器的应用108可以包括一个优化引擎1310，用于根据约束条件、费用、地况、工程参数、特征的穿越规则、以及区域来优化路径。用户可以在基于客户的应用102中创建工程场景(定义了问题的约束条件、工程规范、地况、单位成本等等的特有的集合)。用户通过网络设施104向基于服务器的应用108提交场景(工程数据文件)。然后基于服务器的应用108的优化引擎1310或寻路器评估百万计的路径选项，并创建一个包括一些低成本路径的文件，该文件被通过网络设施104返回客户。用户可以打开基于客户的应用GUI 120(集成器)中的文件，并查看一个数字地形模型上的规划和轮廓中的路径或者位图，以查看曲线、等级、土方、横断面、以及量/费用报告。这里描述的过程可以重复多次，以获得敏感度分析、示范所考虑的各种选择、考虑出现的约束条件、响应公共咨询、或者考虑更准确的数据，例如随着工程推进而收集的地况数据。
基于客户的应用102或者集成器，可以用于按定义的物理和社会约束条件来组合DTM，以显示优化路径并计算数量和费用。使用来自地理空间映像的地形数据，诸如10米解析度卫星图像、航空摄影、或等高线图，集成器102可以在宏观层面上帮助选择路径的最合适的走廊。一旦定位了一个合适的走廊，就可以使用更准确、解析度更高的映像，诸如0.5-2米解析度，来优化未来的更详细的路径(定线)规划的场地选择。集成器102还可以用于跟踪线性特征和地形的区域边界，并完成数据对话框。以此方式，集成器102允许输入并考虑关于地层、排水、以及土方填土和清除的更详细和必要的数据。
在实施例中，集成器102位于客户个人计算机1302上，并被设计为与基于服务器的应用108或寻路器联合操作。一旦客户使用集成器102来定义数据输入(空间成像)以及物理和社会约束条件，集成器102的输出就被传送到位于服务器1308上的寻路器108优化系统1310。
在实施例中，集成器102是基于客户的前端图形用户接口(GUI)，它还能够计算输出工程费用，并具有附加的快速种子功能，使得工程组可以基于种子优化来画出他们自己的路径。集成器102为工程组提供了规划过程的控制以及向基于服务器的寻路器108提交场景的能力，以使用优化引擎1310来进行优化。
在实施例中，工程组可以人工创建路径，或者将预定义的路径输入到集成器102中，以使用集成器102的自动计费功能来快速确定路径的费用。
在实施例中，客户计算机1302是一个标准的PC，带有Intel、Apple、Linux或其他处理器以及因特网连接。可以使用其他的配置。在实施例中，服务器1308包括一个服务器和一组其他计算机，诸如PC，使得可以并行处理。集成器102和寻路器108可以合并在一个单独的软件产品中，以便装载到一个单独的PC上(按照传统的软件发布方式)。
基于服务器的应用108或寻路器使用优化算法来进行路径建模，使得可以快速制定多条可选路径，其形式可以容易地综合各种外部数据源，而无需重写主要的模型。对带有外部数据源的寻路器108建模输出的兼容有助于增量规划过程和多场景分析，以允许输出到能源、工程寿命、环境、行程时间、用户费用、以及噪声建模软件/模型，并考虑来自于以上这些的输入。在早期的宏观规划或走廊/可行性研究期间，可以使用较便宜、粗糙的数据；一旦达到以上过程时、明显需要时、或者该选择对于适当走廊的认证结果是被证明的/是可行的时，可以添加费用更高、更详细的数据。
在开发阶段使用基于客户的集成器102来定义物理和社会约束条件数据，这些数据可以被基于服务器的寻路器108用作限制参数，以生成最符合工程组目标的路径选项的集合。这种类型的数据的例子包括根据材料的建筑费用所估计的费用数据、土方清除的费用、以及当由地形强制一条路径时或当与特定设计/工程标准的约束条件冲突时所引起的设计“惩罚”，诸如最小曲线半径和最大标高或高度。这个迭代过程提供了对象、约束、以及脱离了个人偏见和预想的数据驱动的路径优化。用寻路器108的优化引擎1310创建的路径随后传送回客户计算机1302并可以在基于客户的集成器102内显示，并叠加在集成器GUI 120的任何规划视图上。工程组可以定义约束条件、修改输入、或者从满足约束条件的路径选项范围中选择。一旦选定了优化路径，所得到的路径可以作为设计精炼的一个起点，并且可以以一定格式输出到诸如CAD程序的软件。在一个实施例中，最终路径可以以一定格式输出，诸如ASC II串、带有在用户指定的间隔处的土方量/费用的CSV串，或者可以输入到CAD包中的DXF/形状串，从而可以开始对工程的初始设计。
在实施例中，寻路器108可以是一个基于办公桌的系统的后端计算引擎，它位于一个安全的Intel服务器群组上，并可以对每个场景计算接近1200万条路径。
这里描述的方法和系统提供了一个特有的路径优化系统，帮助工程组选择满足最小工程建筑费用目标的路径，同时满足预定的设计/工程规则和工程约束条件。
该方法和系统可以应用于从可行性/走廊选择阶段到路径选择阶段(包括社团的和环境的咨询)，以及早期的设计阶段——在路径位置被固定之前。路径可以输出到标准的设计软件，以备工程的下一个阶段。
参见图14，该方法和系统允许多个因素被集成到一个单独的分析中，包括工程因素、环境因素、费用因素、以及社会或社团因素。该过程与目前的规划形成对比，目前的规划可以描述为一个对约束评估的分散过程或者一个连续的规划环，这会导致在中介和各个社团、社会群体、以及股东之间产生冲突，从而产生了很大的工程延迟。该系统100可以使得在一个单独的分析中同时考虑所有的这些因素。在每个这样的“感兴趣”群体中可以存在多个中介、部门、业务提供者、顾问、以及其他感兴趣的团体(代表环境、继承、以及社团)。系统100允许在一个工程内的多个群体互相作用，在协作模式下添加或修改约束条件。
在实施例中，系统100可以用作通信或协作工具，其中与确定约束条件和查看/批准路径相关的主要中介可以在他们的桌面PC 1302上具有集成器102的多个版本，其中他们可以查看(与操作相对)集成器102，并查看路径和它们对特定约束条件、区域、或者现有特征或城市开发的接近性。使用各种不同的访问等级，通过密码、产品密钥、或者软件狗，可以给予中介和咨询者访问等级，该等级可以允许或者不允许数据输入，并可以对被分配以查看的路径的不同细节水平提供可变的访问。
这可以潜在的提高工程的工作流，不再需要与中介进行面对面的会晤，以查看/讨论约束条件和路径。通过这种协作方式和在透明过程中的综合查看，可以增加参与程度并减少冲突。还可以增强系统的审计功能的贡献，因为各个中介能够记录规划决定、查看和结束，它还可以为工程管理者和其他高级管理者提供一个管理信息系统工具，以跟踪项目进程并确保符合各种规章和法律义务。
参见图14A，示出了使用回避区域来进行路径确定(path determination)的示意图。当创建路径确定时，在该地区中会存在一些特征，需要路径确定对回避规则敏感。回避规则可以涉及地况不稳定的区域、政治不稳定的区域、政治敏感的区域、历史的或文化的重要区域、或者具有环境约束的区域、至少一个受威胁的物种或一个濒危的物种、一个法律边界、一个高成本的开发、一个政府命令、或者一个分区规则。
在一个实施例中，用于路径确定的一个地区可以包括断层线1400、管道线1410、以及历史重要场所1404。这些特征的每一个都可以具有对每个特征是唯一的回避区域。回避区域可以维护在一个数据库或文件中，并可以根据需要应用于路径确定工程。在一个实施例中，断层线1400的回避区1402可以具有一个明显的深度和宽度。在一个实施例中，管道线可以1410具有一个穿过管道线1410的整个长度的回避区1412，并可以具有不同于泵站和管道的回避区。在一个实施例中，历史的重要场所1404的回避区可以基于声音和噪声回避。
在一个实施例中，路径确定1418可以在该地区的所有特征的回避区之外。
在一个实施例中，一个区域1408可以涉及特征1404的视线，该特征由于社会、环境或军事原因需要被回避。
参见图14B，示出了使用分离值来确定路径的示意图。当创建一个路径确定时，可以要求既维持到一个特征的最小分离值，又维持到另一个特征的最大分离值。分离值可以由数据库或文件来维护并应用于路径确定。最小分离值可以涉及地况不稳定、政治不稳定、政治敏感、历史或文化重要的区域，并且它们可以涉及环境约束、至少一个受威胁的物种或一个濒危的物种、一个法律边界、一个高成本的开发、一个政府命令、或者一个分区规则。最大分离值可以应用于公共汽车站、火车站、或者其他路径确定。
在一个实施例中，一个路径确定1438可以具有一个起点1422和一个终点1424。可以存在一个具有分离值1434的住房开发1432。在一个实施例中，住房开发1432的分离值1434可以基于噪声回避、高度回避、危险车辆的安全距离、或者分区要求。路径确定1438被创建为在最小的住房开发分离值1434以外。
在一个实施例中，火车站1428可以具有一个最大分离值，它要求路径的确定在与火车站的一定距离之内。接近相邻性可以使得从路径确定1438更容易地访问火车站1428。可以创建在最大火车站分离值1430之内的路径确定1438。
图15示出了一个阐述一个路径规划工程的工程流的流程图1500。首先，在步骤1502，收集关于该路径的数据，诸如地形数据、航空或卫星图像、等高线图、工程约束条件、地况、环境约束条件、本地/社会约束条件、线性特征、以及穿越规则和费用数据。在步骤1504，这些数据可以输入到基于客户的应用102或集成器中，其中用户与GUI相互作用，以添加或修改约束条件、设定路径的起点和终点、以及输入引导点、吸引物等等。数字地形模型和其他工程数据被载入到集成器102和基于服务器的应用108上，或者装载在服务器1308上的寻路器上。在步骤1512，基于服务器的应用使用优化引擎1310，在步骤1514生成一个潜在优化路径的选择集，它可以在步骤1518通过网络设施104被传送回基于客户的集成器102，在那用户可以在步骤1520在基于客户的集成器102的浏览器上查看潜在路径。在步骤1522，优选路径可以被输出到一个计算机辅助设计系统，以产生一个最终的路径设计，或者输出到其他诸如行程时间或噪声建模的软件。这里描述的方法和系统的用户在初始阶段会允许有效的路径选择，以保证在使用昂贵的、耗资源耗时间的、计算机辅助设计程序之前，已经确定了优化路径。
在实施例中，工程数据库可以存储在一个数据存储没备310上，该设备可以被基于客户的集成器102和基于服务器的寻路器108访问。
系统100可以用于多种不同类型的工程。在一些实施例中，该方法和系统用于规划公路和铁路工程。
参见图16的图表1600，示出了需要满足的多个约束条件，这是为了环境研究或者为了获得法律上的批准，所述图表说明了具有协作和通信工具的好处，使得可以综合来自各种中介、咨询者、和/或群体的输入。系统100可以用于多个客户计算机1302上，从而多个用户可以访问基于客户的应用102的视图，该应用诸如是由工程数据库318服务的。
线性工程的优化可以有益于公路和铁路应用之外的环境。可以采用系统100的一个环境的实施例是运河的规划。
可以实施这里的方法和系统的另一个环境是规划管道线工程，诸如气、液、油或浆。
另一个可以使用系统100的环境是与用于矿山运输工程的传送带有关。矿山运输工程一直要求确定对于运输材料的最适合的下部机构，然后确定这样的下部机构的最佳位置。
另外，该方法可以支持对于可选下部机构类型的对比，诸如对于客运或货运的公路和铁路，或者铁路、公路、传送带、以及泥浆管道，这些可以作为矿山运输工程的选择。
在实施例中，除了其他约束条件，系统100可以用于提供能源和行程时间的建模，诸如对于铁路工程、以及噪声建模、工程寿命—费用、以及所有路径的用户费用。在历史上，能源、行程时间、以及噪声模型都适用于预先确定的路径，并且只有当这些路径不能满足最低要求时，才调查替代选项；也就是，不存在识别改进的或替代的路径的概念。在实施例中，系统100的输出可以用于多种建模程序，以调查替代选项并执行潜在大范围敏感度分析，它允许在诸如建筑成本和操作成本之间进行折衷。这样的程序可以分开提供，或者可以是基于服务器的应用108的集成模块，诸如被用于优化引擎1310。
在实施例中，基于客户的应用102可以在GUI 120中为第三方分析工具提供对话框，并提供一个将数据从集成器102输出到第三方分析工具的设备。
在实施例中，系统100可以用于为公路和铁路工程规划路径，根据数字地形模型(DTM)并同时考虑工程要求和费用、环境约束条件、社会约束条件、以及土地采掘费用。在实施例中，系统100可以允许指定多条可选路径选项(诸如10条或更多)，以确定一条考虑了工程要求和费用、环境约束条件、社会约束条件、以及土地采掘费用的优选的公路或铁路路径。
在实施例中，系统100可以支持一个允许从诸如GIS程序的程序引入形状文件的过程，以将环境和社会区域集成到一个路径选择过程中，并同时考虑费用和工程约束条件。
在实施例中，系统100可以支持一个允许从一个路径选择过程输出形状文件的过程，并同时考虑费用、环境、和工程约束条件。
在实施例中，系统100可以用于规划公路、铁路、运河、水电运河、水电站、气体和液体管道线、传送带、港口疏浚工程、以及通信或多用途线路或管道的位置。
在实施例中，系统100可以包括一个加密设备，以为数字地形模型提供安全特性，诸如限制被允许查看数据的个人访问特定的数据或模型。
在实施例中，系统100可以由运输部门或类似实体使用，以管理公路的规划或公共工程计划的预算。
在本发明的实施例中，将各种穿越类型看作是约束条件，诸如河流、公路和铁路。在实施例中，完成工程所需的土方的范围可以包括在计算中，并显示在基于客户的GUI 120中。挖土和填土的地区的物理范围可以被水平和垂直显示。在实施例中，显示诸如天桥、地下道、隧道、桥台和高架桥的其他特征。
在实施例中，为清除和填土操作的土方量计算费用，包括阴影挖土、深挖、涵洞、防土墙、高架桥等等。
费用计算可以包括土地征收费用、罚款、以及其他费用因素。
系统100可以用于生成一个报告，诸如显示路径上积累的数量和费用以及路径的指定间隔上的费用的报告。
在实施例中，系统100可以将能量消耗作为一个因素，诸如预计的温室效应气体释放、燃料消耗、以及与路径更改相关的其他因素。例如，一个地形约束条件可以显示沿路径释放的污染气体可能被保持在一个地区内，因为该地区的地形特征会阻止空气的移动。
参见图17，示出了基于客户的应用102和基于服务器的应用1308被作为一个单独产品安装在一台客户个人计算机1302上的实施例。在一个实施例中，基于客户的应用102(集成器)和基于服务器的应用108(寻路器)可以位于相同的客户个人计算机1302上，它们作为两个分离的软件，并互相通信。在一个实施例中，基于客户的应用102(集成器)和基于服务器的应用108(寻路器)可以组合为一个单独的产品并位于客户个人计算机1302上。在一个实施例中，该单独的应用可以是压缩包封装的、由一个咨询公司提供的、从因特网下载的、或由其他方法接收的。客户计算机系统上的客户或咨询者可以安装该单独产品。在一个实施例中，基于客户的应用102可以作为一个单独的产品被安装客户个人计算机1302上。在一个实施例中，服务器1308可以作为一个服务被安装在客户PC 1302上，并且基于服务器的应用1308可以作为该服务器的一部分来运行。
参见图18，在工程中涉及的多种组织的成员可以访问基于客户的应用102上的不同等级的数据输入和视图1806到1808，使用不同的密码许可/接入密钥1803到1805。在一个路径规划工程中，每个人都完全接入到工程中是没有益处的。在一个实施例中，在访问路径软件之前，可以通过一个基于角色的密码许可方案1803到1805来访问基于客户的应用102。在一个实施例中，基于角色的密码许可1803到1805的配置可以由用户定义，以允许用户以不同的等级访问路径工程信息。在一个实施例中，基于一个用户的角色，一种形式的密码许可1803可以提供对于所有数据输入域和查看能力的完全访问。其他形式的密码许可可以将用户限制到只是该用户密码1804和1805允许的区域1807和1808。在一个实施例中，工程数据1802可以通过因特网、CD、或其他文件存储介质被发送到各种用户；被保持在允许远程访问的一个单独的PC上；或者被保持在一个远程服务器上。在一个实施例中，基于角色的密码许可1803到1805可以允许用户访问多台计算机上的基于客户的应用102。在一个实施例中，远程用户可以使用基于网络的查看应用，诸如PCAnywhere或VNC，来访问基于客户的GUI 1302。网络应用可以访问基于角色的密码许可1803到1805，并可以控制由基于客户的应用1302所进行的访问。在另一个实施例中，基于客户的应用可以提供版本跟踪，从而所有允许的用户就可以检验当前路径。在一个实施例中，基于客户的应用可以维护一个来自过去的工程的知识数据库以指示最佳的实践，并可以以适当的密码许可1803到1805来访问。在一个实施例中，可以提供一个通信区，以允许各种组织交流关于路径工程的想法。使用远程计算机来远程查看并评论来自多个用户的路径选项，这个能力使得可以更快地完成规划工程。由于具有从受影响组织接受输入的能力，使得规划工程可以以更短的时间获得最终的批准，并可以减少整个工程的费用。
参见图19，示出了在基于服务器的应用108上存储历史数据文件1904的实施例。在一个实施例中，维护历史数据文件1904以备后用是有益的，并且历史文件1904可以维护在基于服务器的应用1308上。在一个实施例中，可以在基于客户的应用102上创建一个新的约束文件，并通过网络设施传送到基于服务器的应用108。在一个实施例中，基于服务器的应用108接收新的约束文件并将其存储在当前的文件位置1902中。在一个实施例中，当前文件位置1902中的之前的约束文件可以被移动并存储在历史数据位置1904中，并与其他之前保存的历史数据1904一起被维护。在一个实施例中，历史数据文件1904可以被基于客户的应用102恢复，以备将来检查。在一个实施例中，如果一个工程要求中的修改导致了对之前路径要求的修改，从而用户需要一个之前的路径时，恢复之前的文件以生成路径的能力就很有用。在另一个实施例中，使用相似的过程，历史数据文件1904可以被维护在基于客户的应用102上。
参见图20，示出了自动审计跟踪过程的实施例。在一个实施例中，用户可以对基于客户的GUI 1302中的工程数据输入2002进行修改，这些数据输入为诸如工程参数、费用、或约束条件。在一个实施例中，可以对数据集、场景和结果进行注释。这些注释可以是用于审计的自动的日期和时间标记。在向基于服务器的应用102提交文件2004之前，系统可能需要完成一个场景描述2003。场景描述2003可以存储在审计文件2008中，该文件可以位于基于客户的应用102、基于服务器的应用108、或者一个独立的工程数据库310上。向基于服务器的应用2004的提交时间以及优化路径2005的接收也被存储在审计文件2008中。系统可以要求将一个所选的或“优选的”路径的场景描述2010输入到系统中，描述结果以及选择该特定路径的任何主观原因，以备呈送或进一步的优化或精炼。这样，审计文件2008会提供一个规划过程、所包括的约束条件、以及与每个优化相关的选择过程和最终选择的路径的记录。
参见图21，示出了修改决定的一个自动审计跟踪的实施例。在一个实施例中，用户可以对路径2102进行修改。在一个实施例中，在进行了一个更改后，一个判断过程2104会判断该修改是否满足审计报告的要求，诸如符合法律和过程。在一个实施例中，如果判断过程2104确定该修改需要审计记录，就会打开一个审计记录选项2112。在一个实施例中，审计记录选项2112可以自动记录用户所作的修改，并要求输入一个对话以记录该审计报告选项2112。在一个实施例中，在用户将所需数据输入到审计报告选项2112中之后，该数据可以被存储在审计文件2108中。在一个实施例中，如果判断过程2104确定该修改不符合审计记录的要求(例如更改不需要审计记录，或者更改不符合法律要求)，那么用户被返回以继续进一步的工作2110，这可以是输入更多数据或者修改在工程修改2102时的数据输入。在一个实施例中，可以从审计文件中生成报告，以记录审计跟踪。
参见图22，示出了基于加密的访问控制的高级流程图。在一个实施例中，用户2200需要一个加密密钥2201 2202来访问软件应用，并且通过对于访问加密数据2210 2212要求一个密钥匹配2208 2209，加密密钥2202可以限制对加密数据2210 2212的访问。
在一个实施例中，在访问数据之前，可以要求用户2200给出一个加密密钥2201 2202以访问软件2204。通过对于访问加密数据2210 2212要求一个密钥匹配2208 2209，加密密钥2201 2202还可以限制对指定工程、数据库、地形位置、或特征的访问。在一个实施例中，可以使用加密密钥2201 2202来加密数据库2210 2212，因此要求一个密钥匹配2208 2209来对加密的数据库22102212进行解密。
在一个实施例中，用户2200可能希望访问加密的数据1 2210，以在特定工程上工作。用户2200可以购买一个加密密钥1 2201，它可以提供对软件2204应用的访问。在一个实施例中，软件2204应用可以访问多个加密的数据库22102212。提供给用户2200的加密密钥1 2202可以只提供与加密数据1 2210匹配的密钥1。已经使用加密密钥1 2201来加密加密数据1 2210，因此只能使用与之匹配的加密密钥1 2201来解密。
在一个实施例中，使用加密密钥1 2201来访问软件2204应用的用户2200不能访问加密数据2 2212，因为与2208匹配的密钥1不能解密加密数据2 2212。在一个实施例中，通过在用户加密密钥2201 2202和加密数据库2210 2212之间要求密钥匹配2208 2209，可以限制对加密数据库2210 2212的访问。
参见图23，示出了跟踪并记录符合性分析的一个高级流程图。可以确定用户2300访问一个应用2314或数据库的符合性要求2302 2304 2308，并存储为一个数据库或文件。该数据库或文件可以存储对于应用2314的法律或规章的要求的列表。在访问应用2314之前，应用2314可以要求用户阅读并确认一定的符合性要求2302 2304 2308。
在一个实施例中，用户2300会尝试访问应用2314。对应用2314的访问要求用户2300知道应用的多个符合性要求2302 2304 2308。随着用户2300访问应用2314，会显示一个符合性要求1 2302，要求用户2300确认该要求。在对符合性要求1 2302确认之后，可以向用户2200显示符合性要求2 2204和32208，并要求用户2200确认。根据要访问的应用，可以要求多个符合性要求。
在用户2300查看了符合性要求2302 2304 2308之后，可以要求一个步骤来确定用户委托(user commitment)等级2310。在一个实施例中，如果用户2300没有令人满意地答复符合性要求2302 2304 2308，该用户会被重定向回符合性要求2302 2304 2308的开始。如果用户令人满意地回答了该符合性要求23022304 2308，用户的答复可以与一个文件或数据库匹配，以确定是否该答复符合访问该应用2314的要求。如果所有的符合性要求2302 2304 2308的回答符合2312应用要求，用户就可以访问该应用2314。如果在符合性要求2302 2304 2308的回答和应用2314的要求之间存在不匹配2312，用户会被重定向回符合性要求2302 2304 2308过程的开始。
参见图24，示出了根据路径确定来确定土地值的方法。可以确定在起点2400和终点2402之间的多个路径确定2404 2408。在一个实施例中，根据建筑需要、约束条件、环境考虑、政治考虑、或者回避特定属性的需要，属性值可以被应用于路径确定。这些属性值可以是路径选择中的确定因素，或者可以用于向社团提供回避特定属性的费用。
在一个实施例中，第一路径确定2404可以开始于起点2400，穿过第一属性2412，穿过第二属性2410，终止于终点2408，并具有一个第一值。一个第二路径2408确定可以开始于起点2400，穿过第一属性2418，穿过第二属性2414，终止于终点2408，并具有一个第二值。可以由经过土地的费用、建筑需要、约束条件、环境考虑、或者政治考虑来确定第一路径2404和第二路径2408。在一个实施例中，一个社团可以将两个不同的路径确定值用作选择一个因素，来选择一条路径确定而不是另一个。第一路径确定可以更便宜，但第二路径确定可以回避特定的敏感属性。在一个实施例中，一个社团会选择更昂贵的路径确定，以达到保护一个有价值的属性。
在一个实施例中，路径确定2404所经过的土地2410 2412的值可以由2404和2408的工程费用差来计算，或者由如果工程不能经过属性2410和2412而带来的额外费用来计算。
参见图25，示出了用户协作访问一个应用的高级示意图。多个用户25022504 2508可以访问一个应用2500，该应用可以在一个工程模型、数据库或文件上操作。根据图22中所描述的加密密钥，用户2502 2504 2508可以具有对应用2500的不同的访问等级2510 2512 2514。用户2502 2504 2508可以通过使用一个用户交互窗口2518来实现对一个工程的协作，该窗口允许用户存储图像、文本文件、评论、或者是一个实况聊天室环境的一部分。不管用户2502 25042508的许可等级2510 2512 2514，都可以获得对用户交互窗口2518的访问。
在一个实施例中，用户1 2502具有对应用2500的单纯查看访问权2510，这允许用户1 2502查看但不能修改工程模型、数据库或文件。用户2 2504可以具有查看和管理的访问权2512，它允许查看工程模型、数据库、或文件并报告其创建。用户3 2508具有对应用2500和工程模型、数据库、或文件的完全访问权2514。在一个实施例中，所有三个用户2502 2504 2508都能够访问用户交互窗口2518。在一个实施例中，用户2502 2504 2508可以存储信息，诸如图像、文本文件、或者对于工程模型有用的评论、数据库、或文件。用户交互窗口2518可以允许具有对应用2500的最小特权的用户2502和具有完全特权的用户2508之间进行协作。在一个实施例中，用户2502 2504 2508能够加入一个实况聊天窗口，以交换对于工程模型、数据库、或文件的想法。
参见图26，示出了导航一个走廊中的传输设备的方法。能够进行路径确定的传输设备2600可以使用导航系统，来补偿固定的约束条件、环境的影响、以及回避另一个传输设备2602。可以优化路径确定的燃料消耗和行程时间，并可以根据所经过的环境条件的改变来连续地更新路径确定。
在一个实施例中，一个水传输设备2600希望经过由标记2608 2610 26122614定义的一条通道。可以存在受陆地2620和2622影响的水流2604。随着水传输设备2600接近标记2608和2610，导航系统可以测量水流2604，并对其补偿，从而以适当的方式接近该通道，并保持路径确定。一旦进入了通道，水传输设备2600会继续测量通道的水流和通道的气流，并创建新的路径确定，以保持在通道内的适当位置，从而使燃料消耗和/或行程时间最小化。
在一个实施例中，当第一水传输设备2600进入通道，第二水传输设备2602可以退出该通道。水传输设备2600可以给第二水传输设备2602提供一个安全的路径确定。路径确定可以根据第二水传输设备2602的移动、水流、风流来持续地更新。
在一个实施例中，可以创建安全的路径确定，以提供对固定约束条件的通道的安全地区，诸如陆地2620 2622、岛2618、以及标记2608 2610 2612 2614。
参见图27，示出了在地形上的实时的路径确定。在一个实施例中，可以实时创建多个路径确定2704 2708，使得一辆全陆地车辆(ATV)可以穿过没有公路的陆地。在一个实施例中，可以创建从起点2700到终点2702的路径确定，并考虑地形、公路/小路、河流、和回避区。在实施例中，可以在车辆运动过程中实时创建路径确定，根据当前的车辆位置来创建新的路径确定。路径确定还可以考虑视线和陆地地况。
在一个实施例中，一个车辆可以开始于起点2700并设定一个终点1702。在一个实施例中，可以根据当地陆地2710 2712 2714 2718的地况和车辆的安全能力，向车辆提供两条路径确定2704 2708。在一个实施例中，车辆可以开始于经过一座山2714向北延伸的第一路径2704，维护高度的改变，以提供安全的行程。在一个实施例中，当车辆偏离路径确定2704时，可以生成一条到终点2702的新的路径确定。
在一个实施例中，可以创建基于燃料效率、最短时间或最安全路线的路径确定。在一个实施例中，用户可以选择路径确定之一，并且该路径确定可以根据所选路径的位置被连续地更新。
参见图28，示出了考虑视线的路径确定的方法。需要规划在两点之间的一条路径确定2820，并考虑与结构2800 2802 2804 2808保持一定距离，以提供一个安全距离或者减少对于路径确定中的结构2800 2802 2804 2808的视觉审美影响。保持到结构的一个区域距离2810 2812 2814 2818可以是因为安全的原因，诸如在路径确定上的危险材料的移动、在危险环境中的传输、对结构的一个审美距离、回避早上或黄昏时的阳光、或者最小化车辆2822的前灯2824对于另一个车辆或结构2800 2802 2804 2808的影响。对于沿一条路径确定的每个结构，都可以建立一个区域距离2810 2812 2814 2818，它定义了到结构2800 28022804 2808的最小的接近距离。区域距离2810 2812 2814 2818可以被维护在一个数据库或文件中，并可以在创建路径确定2820时被访问。
在一个实施例中，可以创建一条从起点2828到终点2830的路径确定2820。在起点2828和终点2830之间可以存在结构2800 2802 2804 2808，它们可以具有已定义的区域2810 2812 2814 2818。在一个实施例中，可以为一个车辆2822优化路径确定2820，以使在该路径上行驶时前灯的范围2824在定义的区域2810 2812 2814 2818之外。在一个实施例中，这可以是对结构2800 28022804 2808的视线考虑。
参见图29，示出了实时虚拟路径创建的一个高级流程图。虚拟路径确定可以被用于电子模拟中，它可以提供实时的用户输入并可以要求创建新的路径确定。电子模拟可以定义路径确定需要回避的约束条件。
在一个实施例中，可以预定义一个起点2900，或者将其假定为虚拟用户的当前位置。可以存在一个预定义的终点作为目的地，或者可以根据经过电子地形的预定义的规则来创建一个路径确定。起点2900可以是由模型、数据库、或文件定义在电子模拟上的任何位置。该模拟可以允许用户提供从起点2900的方向性输入2902。用户的方向性输入2902可以在之前定义的路径确定上，或者用户可以偏离所定义的路径确定。
在一个实施例中，如果用户偏离所定义的路径确定，可以创建多条新的可能路径确定2904，以到达一个定义的终点，或者遵循一些地形穿越规则。作为可能路径2904的计算步骤的一部分，电子模拟可以选择一条最佳路径确定，以提供给用户。
在一个实施例中，一旦选择了一条路径确定，电子模拟就可以在所选的路径确定上显示新的位置2908。在一个实施例中，随着新的位置2908被显示给用户，用户对于新的路径确定的方向性输入2902就启动了该顺序。
在一个实施例中，可以重复这个顺序，直到电子模拟确定达到了最终的目的地。
参见图30，示出了为路径确定培训提供材料的高级示意图。用户3000可以要求进行培训，以基于一个优化设备来优化一条路径确定，该优化考虑了大量可能的路径确定。用户3000可以被培训减轻约束条件，目的是确定该约束条件的效果、根据一个特定的路径确定环境的要求来选择约束条件、在选择路径过程中考虑来自协作设备的输入、输入与多个约束条件的至少一个相关的变量、或者使用多个视图的至少一个来查看定线。
在一个实施例中，讲师3002可以在教室中培训用户3000；讲师3002可以使用软件3004或打印文本3008来帮助培训。在一个实施例中，可以为用户3000提供自我指导的软件3004或打印文本3008，从而不需要讲师3002来培训用户3000。
在一个实施例中，讲师3014可以通过因特网连接3010提供培训。用户可以通过访问因特网3010来连接到培训服务器3012。这个到培训服务器3012的连接使得讲师3014可以与培训的用户3000进行交互通信。在一个实施例中，使用因特网培训方法，一个讲师3014可以在一个虚拟教室中培训多个用户3000。
参见图31，示出了远程路径确定规划。可以在一个便携式计算机设备3102上访问路径确定客户应用3110。用户能够在便携式计算机设备3102上远程访问路径确定模型3110，并能够与该路径确定模型3110进行交互。
在一个实施例中，便携式计算机设备3102可以具有一个定位设备3104，它可以确定路径确定模型3110上的用户3100的位置3108。在一个实施例中，当用户3100移动到一个由路径确定模型3110定义的区域中时，位置3108就被更新并显示。在一个实施例中，用户3100能够查看路径确定模型3110，并移动到一个感兴趣的位置，如在便携式计算机设备3102上显示的。
在一个实施例中，用户3100能够通过使用定位设备3104来定义一个约束区域，以指示路径确定模型3110上的位置3108。用户3100可以围绕一个定义的区域。当穿越该区域时，用户能够使用位置3108来指示该区域的周长。然后这个定义的区域可以被输入到路径确定模型中。在一个实施例中，可以根据新定义的区域来创建一个新的路径确定。
参见图32，示出了露天采矿的开发示意图。一个露天矿区3200可以包括多种矿石类型3202 3204 3208。其矿物可以是矿石、金属、宝石矿石、或者煤炭。露天矿场3200的开发涉及确定矿石3202 3204 3208的位置以及每种矿石的量。可以通过将矿石样品3210作为格子，然后将矿石类型3202 3204 3208映射到露天矿区3200，来确定矿石类型和位置。
在一个实施例中，可以用一个规划工具来完成对多个矿石3202 3204 3208的开采调度，该规划工具考虑了矿石的市场价值和开采成本。在露天矿场3200存在期间，不同类型的矿石3202 3204 3208在出售矿石3202 3204 3208的交易场所可以具有不同的价值。在一个实施例中，可以先开采类型为1 3202的矿石，一旦其交易价格下跌至低于矿石类型2 3204或矿石类型3 3208，可以更改到开采矿石类型2 3204或矿石类型3 3208，以获得更好的价值。
在一个实施例中，用规划工具来规划矿石开采有助于获得机械能力和效率。在一个实施例中，即使一种矿石的交换价值与其他矿石相比降低了，因为有利的开采速率，继续开采该矿石也还是有利润的。
在一个实施例中，一个规划工具可以计算利润，考虑该矿石的交换价值和开采成本。在一个实施例中，开采利润最大的矿石，直到确定另一个矿石的利润更大。
参见图33，示出了地下矿场路径确定的示意图。地下矿场3300可以包括多个不同的矿石类型3302 3304 3308，要求路径确定能够以机械工具达到并且可以进行材料开采。可以定义对于每个矿石类型3302 3304 3308的起点3318和终点3320 3322 3324。对于每个矿石类型3302 3304 3308，起点3318可以是公共的或者不同的位置。对于每个矿石类型可以创建至少一个路径确定33103312 3314，并可以考虑路线长度、位置、使用的机械类型、以及建筑方法。可以选择能够提供对矿石类型3302 3304 3308的最佳访问的一个路径确定33103312 3314。
路径确定可以使用地下矿物的位置和数量来确定选择以及地下访问选项的顺序。可以由矿物位置和数量、开采的直接费用、以及开采的矿石的价值来确定开采矿物3302 3304 3308的顺序，并且可以对多条路线的每一条比较费用和返回分析。在一个实施例中，开采的矿石类型3302 3304 3308可以基于这些因素的利润率。开采操作可以基于所计算的利润率从一种矿石转换到另一种矿石。
参见图34，示出了液体流控制的示意图。可以进行路径确定，以控制一个社区3402内的液体，目的是为了控制从一个起点3404到一个终点3408的流。可以创建从起点3404到终点3408的可能路径的多个路径确定3412 3414。路径确定可以基于从一个组中选择的约束条件，该组包括地形、材料组成、政治约束条件、环境约束条件、温度约束条件、液体流速、基于请求的约束条件、基于给水系统的约束条件、农业约束条件、以及用户定义的约束条件。
在一个实施例中，路径确定可以被限制到社区3402的街道布置，并需要沿着现有街道。依赖于要引导的液体，路径确定3412会沿着更陡峭的地形3410。这个路径确定可以利用陡坡，从而不需要泵站来移动液体。
在一个实施例中，第二路径确定3414可以沿着更平缓的斜坡，从而更适当地控制液体流，但因为地形3410更加平缓，可能需要一个泵站。
参见图35，示出了预测地下水流和路径确定的实施例。
数字地形制图(DTMdigital terrain mapping)表示了一个地区的数字化的地形。
DTM可以被用于预测一个地区的地下水流，并可以由选择路径的路径确定应用使用，以使用涵洞或桥梁，或者回避地下水。
在一个实施例中，路径确定3502可以在起点3500和终点3514之间。路径确定3502可以需要通过多个地形特征3508 3512。使用DTM来确定地形35083512、陡度、和可能的地下水流，路径确定应用能够选择使用桥梁3504或涵洞3510来穿过地下水。
参见图36，示出了路径确定的地下水制图的示意图。一个路径确定可能需要穿过包括多个不同的水流或地下水区域的地区，作为对该路径确定的约束条件。一个地区可以包括河流3614、湖3618、沼泽3622，或需要桥、涵洞、或路径来回避该区域的湿地3620。在一个实施例中，可以为穿过洪泛平原或平面水流的区域定义涵洞区，其中需要在每个单位距离具有最少数量的涵洞。
在一个实施例中，一个路径确定可以有一个起点3610和一个终点3612。可以考虑地下水约束条件的规则，来创建多个路径确定。
参见图37，示出了工程费用建模的高级流程图。开发一个费用模型的过程可以获得工程的投资收益(ROI)，这是路径确定的非常重要的一部分。可以在两点之间创建多个路径确定3700。
在一个实施例中，可以按顺序执行对所有路径确定的检查。可以选择第一路径确定3702，并计算路径确定的工程值3704。通过选择下一个路径确定3702并计算工程值3704，可以对所有路径3712重复该过程。根据路径确定工程的规则，可以跟工程值一起计算工程的ROI。
在一个实施例中，可以比较3708所有计算的值和ROI，并可以创建路径确定的分级(ranking)。根据路径确定工程的分级，可以选择一个路径确定工程并确定最终路径3710。在一个实施例中，具有最佳值和ROI的路径确定工程可以不是所选择的路径确定。多个路径确定之间的值和ROI可以很相似，并且可以将其他的考虑因素和工程值和ROI结合起来，以选择最终的路径确定3710。
在一个实施例中，系统还可以链接财政模型或者财政建模软件，以利用来自系统的费用和定线数据来确定整个工程的费用，包括操作和维护。财政模型的数据或输出还可以输入到系统中，以调查可能提高工程建筑费用的“what-if”场景的影响，从而降低了整个工程的费用。
参见图38，示出了非陆地的路径确定的示意图。可以为非陆地的地方创建路径确定，考虑该非陆地的地方的特殊约束条件。可以从一个组中选择约束条件，该组包括重力约束条件、非陆地的材料约束条件、开采费用约束条件、设备费用约束条件、设备传输约束条件、基于燃料的约束条件、太阳和阴影约束条件、以及环境影响约束条件。
在一个实施例中，可以在一个降低了重力的非陆地的地方上进行路径确定，该地方可以处于热的环境或冷的环境。路径确定可以从起点3800到终点3802。所要经过的地区可以包括各种地形的区域3810 3812 3814 3818，这些区域既可以是山区，也可以是凹地。
在一个实施例中，在暴露在阳光3820下的热环境下，尽可能多地让路径确定3808处于阴影中是有益的。在降低重力的地方，路径确定可以爬上一个斜坡3818，目的是在山的阴影中停留尽可能长的时间，以降低冷却使用中的传输设备的需要。
在一个实施例中，在暴露在阳光3820下的冷环境下，尽可能多地让路径确定3804处于阳光中是有益的。在降低重力的地方，如果地形3814是一座山或凹地也没有关系，因为沿一个斜坡上下移动会需要更少的能量。在一个实施例中，路径确定3804可以在冷环境下提供最多的阳光，并可以降低加热使用中的传输设备的需要。
参见图41，示出了确定设施管道的布置图的示意图。在一个设施的布置中，经常有安全性要求，对于管道的放置要接近该设施的其他部件。可以从以下组中选择约束条件，该组包括安全性约束条件、到另一个物品的要求的空间、通过管道来传送业务的业务要求、通过管道来传送材料的材料要求、管道材料的费用、以及由管道的行程距离带来的功率损失或流量损失的损失参数。
一条管道可以承载电力能量或者承载液体。安全距离值可以存储在数据库或文件中，并且路径确定可以访问该数据库或文件。该管道可以是热量、通风、冷却、水、废水、网络、或电力的管道，或者该管道可以承载为了制造过程所需的或者由制造过程引起的化学物。
在一个实施例中，需要为电力线4102和液体管道4104来进行路径确定。该区域可以有两个约束条件，一个储存罐4108和一个步行走道4100。在一个实施例中，存在储存罐4108安全距离4110、走道安全距离4118 4114、和在电力线4102与液体管道4104之间的安全距离4112。
在一个实施例中，一个路径确定应用能够为电力线管道4102和液体管道4104创建多个路径确定，这些管道具有储存罐4108和走道4100的约束条件。可以为一个优选的地方自动优化路径确定。路径确定应用还需要考虑安全距离要求和管道的适当方向。
参见图42，示出了网络规划的示意图。在一个设施的布置中，通常要求对配线的放置要避免干扰那些对干扰敏感的部件。路径确定应用能够为一个设施创建多个配线配置。该设施中的各种特征可能对电磁能量敏感，并可能具有应用于最小距离的约束条件设定，以防止干扰。干扰设定可以存储于模型、数据库、或文件中，并由路径确定应用访问。可以从以下组中选择约束条件设定，该组包括干扰距离、电磁场的大小、规章的要求、热敏感要求、通风要求、访问要求、以及装载要求。
在一个实施例中，可以对设施4200的现有特征设定约束条件，以防止来自电磁源的干扰。设施4200可能希望在该设施4200中运行一套新的电力线4208。设施4200可以具有一个现有的计算机房4212和传输塔4210。电力线4208可以从一个外部源4202接收电力，该外部源是通过电力接头4204来访问的。
在一个实施例中，路径确定应用可以为电力线4208创建多个可能的路径确定，以维护计算机房安全距离4214和传输塔安全距离4218。路径确定应用可以优化配线网络的路径确定，从而选择一个最终的路径确定。
参见图43，示出了一个规划限制通道的示意图。在许多的通道规划中，都需要对于特殊车辆的限制通道。如果像公共汽车和卡车这样的车辆可以具有分开的行驶通道，通常有助于客车的运动。在市区中，还需要有行人和自行车的通道，其与较重和较快的车辆隔离。这些不同车辆类型的分离需要不同的分离距离和障碍。另外，这些不同的通道通常需要适合一个限制空间。
路径确定应用能够为各种行驶要求创建多个路径确定，并维护安全距离和障碍。
在一个实施例中，区域4300可以要求具有一个公交通道4312、汽车通道4308、自行车通道4302。分离类型和障碍类型可以存储在模型、数据库、或文件中，并由路径确定应用访问。在一个实施例中，在较轻的自行车4304和较重的汽车4310之间可以要求有一个距离，该距离可以用草地和栅栏4320来分离。更重的重型公共汽车4314和重型汽车4310之间可以需要用水泥障碍来分离，以承受任何潜在的事故。
在一个实施例中，路径确定应用能够为多个车辆要求创建路径确定。根据社区、环境、地形、和费用的约束条件，多条路径可以在一个单独的走廊中并行排列或者可以沿着分开的路线。可以优化该路径确定，以获得最终的路径确定选择。
参见图44，示出了冰山迁移(iceberg farming)的示意图。冰山迁移可以要求确定冰山的当前位置，并收集与关于冰山和终点之间的自然流动的速度和方向的约束条件和影响相关的数据。可以从以下组中选择约束条件和影响，该组包括水温、水流、允许的航行路线、航行路线的安全性、燃料损耗、气温、湿度、云层覆盖、阳光、浪高、浪的方向、融化速度、冰山大小、冰山组成、风向、风速、天气和政治约束条件。
可以为从冰山的当前位置到最终目的的路径创建一个模型，该模型考虑约束条件。路径确定应用可以使用该模型，以创建大量的可能路径。一旦创建了可能的路径确定，就可以使用约束条件和影响，根据对路径确定的优化，选择从迁移位置传送的一条优选路径。
在一个实施例中，在将冰山4408从起点移动的过程中，可能需要一条船4402牵引冰山4408通过自然的水流4400。可以连续地更新一个路径确定，以考虑水流4400、水温、气温、燃料损耗、和传输所需要的时间。为了遵循所选的路径确定，必须沿一个向量4418移动船，并沿一个向量4410移动冰山。向量4418和4410可以在同一方向上。路径确定能够提供输入给船4402的导航系统，以确定需要被操纵的一个向量4404，以将向量4418 4410保持在水流4400中。
参见图45，示出了垃圾掩埋管理的示意图。垃圾的产生要求特定的材料被安全距离分离开，以防止这些材料之间无意中发生反应。对于多种材料的分离要求的位置参数可以创建一个模型。该模型还可以定义一个具有本地环境特征和结构的分离参数的区域。可以使用一个应用来根据分离参数选择多种垃圾掩埋材料的位置。
在一个实施例中，可以创建包括多种材料4508的垃圾掩埋4500。对该垃圾掩埋4500中的每个材料4508都存在分离参数。
在一个实施例中，可以存在环境特征和结构，它们必须维护垃圾掩埋4500的分离参数。可以要求垃圾掩埋离开一条河4504一个安全距离4500，以防止流入该河流4504。一个住宅开发4502可以与垃圾掩埋具有一个现代的分离距离4510，以防止垃圾掩埋污染地下蓄水层，住宅开发的井从所述蓄水层中抽水。
这里参考了特定的优选实施例对本发明进行了描述，本领域的普通技术人员可以理解其他的实施例，并且这些实施例也包括在此。
权利要求
1.一种为工程指定可选路径并确定优化路径的方法，包括提供一个基于客户的应用，它具有GUI，给出与工程相关的多个约束条件；并且一个基于服务器的应用，用于计算多条潜在路径的费用，以提供具有相关费用数据的路径子集。
2.权利要求1的方法，其中一条路径是公路、铁路、运河、水电工程、管道线、港口通道、通信工程、以及多用途管道工程的至少一个。
3.权利要求1的方法，其中从地形数据中创建一个工程数据库。
4.权利要求1的方法，其中数字地形模型来自于可能在GUI中使用的卫星图像、航空图像和等高线图的至少一个。
5.权利要求1的方法，进一步包括提供一个工程数据库，用于存储由基于服务器的应用和基于客户的应用访问的工程数据。
6.权利要求1的方法，其中基于客户的应用本地存储工程数据，并且其中基于服务器的应用把增量更新传送到基于客户的应用。
7.权利要求1的方法，其中基于客户的GUI和基于服务器的应用被合并在一个独立的能力中，并可以装载到一台计算机上并独立地操作。
8.权利要求1的方法，进一步包括产品密钥、密码、软件狗、或者其他的访问数据所需的访问限制设备的至少一个。
9.权利要求8的方法，其中对数据的访问包括输入权限或者查看权限的至少一个。
10.权利要求1的方法，其中地形或者其他数据被加密。
11.权利要求1的方法，其中通过在多个场景中反复变换因素并以一致的格式比较结果，来执行一个敏感度分析。
12.权利要求1的方法，其中同时考虑环境的和社区约束条件、工程参数、单位成本、以及征地费用。
13.权利要求1的方法，其中图形化显示约束条件的违反。
14.权利要求1的方法，其中任何所选路径的约束条件的违反被列在一个报告中，该报告显示该违反的存在、位置和范围。
15.权利要求1的方法，其中维护一个过程的审计跟踪，以记录路径选择的过程和原理。
16.权利要求1的方法，其中通过根据优先级/重要性来反复执行回避约束条件的过程，达到对走廊或路径的选择。
17.权利要求1的方法，其中费用包括软化水的费用。
18.权利要求1的方法，其中费用包括与地质区域相关的费用。
19.权利要求1的方法，其中为了穿过洪泛平原或具有平面水流的区域，可以定义涵洞区。
20.权利要求1的方法，其中可以定义材料的密实系数和百分比，所述材料一旦被提取，就可被再次用于填充。
21.权利要求1的方法，其中横断面报告可以提供每条所选路径的铺面边缘、土方的拐点、以及自然的地面。
22.权利要求1的方法，其中用户可以使用“点击并抓取”的方法来穿过在GUI中显示的路径。
23.权利要求22的方法，其中用户能够放大到所选对象上，或者按照放大倍数进行放大。
24.权利要求1的方法，其中用自动插入的阶地来计算土方量，这是由用户针对每个地况和地层，从定线向上或向下到地表面来定义的。
25.权利要求1的方法，其中根据在土方限制内的地面的形状来计算土方量。
26.权利要求1的方法，其中在路径选择过程中可以考虑隧道入口和出口的洞口费用。
27.权利要求1的方法，其中可以定义管道尺寸、挖沟费用、特征穿过费用、建筑的与地况相关的时间费用、以及与邻近相关的额外费用，诸如墙壁更厚的管道或侵蚀保护。
28.权利要求1的方法，其中可以将定线定义为单车道和双车道的至少之一。
29.权利要求1的方法，其中用户可以定义中间带的参数。
30.权利要求1的方法，其中用户可以定义立体交叉参数。
31.权利要求1的方法，其中可以通过插入吸引物来影响路径。
32.权利要求1的方法，其中可以通过使用回避区域来约束路径。
33.权利要求1的方法，其中费用包括通过不同区域的建筑的时间和费用。
34.权利要求1的方法，其中用户可以定义视线参数，以定义车辆和物体之间的安全距离。
35.一种为工程指定可选路径并确定优化路径的系统，包括一个具有GUI的基于客户的应用，它提交与工程相关的多个约束条件；以及一个基于服务器的应用，用于为项目计算多条潜在路径的费用并且提供具有相关费用数据的路径子集。
36.权利要求35的系统，其中路径是公路、铁路、运河、水电工程、管道线、港口通道、通信工程、以及多用途管道工程的至少一个。
37.权利要求35的系统，其中从地形数据中创建一个工程数据库。
38.权利要求35的系统，其中可以在GUI中使用从卫星图像、航空图像和等高线图的至少一个中取得的数字地形模型。
39.权利要求35的系统，进一步包括提供一个工程数据库，用于存储由基于服务器的应用和基于客户的应用访问的工程数据。
40.权利要求35的系统，其中基于客户的应用本地存储工程数据，并且其中基于服务器的应用把增量更新传送到基于客户的应用。
41.权利要求35的系统，其中可以在GUI中使用来自于卫星或航空图像的图像或照片。
42.权利要求35的系统，其中基于客户的GUI和基于服务器的应用被合并在一个独立的能力中，并可以装载到一台计算机上并独立地操作。
43.权利要求35的系统，进一步包括产品密钥、密码、软件狗、或者其他的访问数据所需的访问限制设备的至少一个。
44.权利要求43的系统，其中对数据的访问包括输入权限或者查看权限的至少一个。
45.权利要求35的系统，其中地形或者其他数字数据被加密。
46.权利要求35的系统，其中通过在多个场景中反复变换因素并以一致的格式比较结果，来执行一个敏感度分析。
47.权利要求35的系统，其中同时考虑环境的和社区约束条件、工程参数、单位成本、以及征地费用。
48.权利要求35的系统，其中图形化显示约束条件的违反。
49.权利要求35的系统，其中任何所选路径的约束条件的违反被列在一个报告中，该报告显示该违反的存在、位置和范围。
50.权利要求35的系统，其中维护一个过程的审计跟踪，以记录路径选择的过程和原理。
51.权利要求35的系统，其中通过根据优先级/重要性来反复执行回避约束条件的过程，达到对走廊或路径的选择。
52.权利要求35的系统，其中费用包括软化水的费用。
53.权利要求35的系统，其中费用包括与地质区域相关的费用。
54.权利要求35的系统，其中为了穿过洪泛平原或具有平面水流的区域，可以定义涵洞区。
55.权利要求35的系统，其中可以定义材料的密实系数和百分比，所述材料一旦被提取，就可被再次用于填充。
56.权利要求35的系统，其中横断面报告可以提供每条所选路径的铺面边缘、土方的拐点、以及自然的地面。
57.权利要求35的系统，其中用户可以使用“点击并抓取”的方法来穿过在GUI中显示的路径。
58.权利要求57的系统，其中用户能够放大到所选对象上，或者按照放大倍数进行放大。
59.权利要求35的系统，其中用自动插入的阶地来计算土方量，这是由用户为每个地况和地层，从定线向上或向下到地表面来定义的。
60.权利要求35的系统，其中根据在土方限制内的地面的形状来计算土方量。
61.权利要求35的系统，其中在路径选择过程中可以考虑隧道入口和出口的洞口费用。
62.权利要求35的系统，其中可以定义管道尺寸、挖沟费用、特征穿过费用、建筑的与地况相关的时间费用、以及与邻近相关的额外费用，诸如墙壁更厚的管道或侵蚀保护。
63.权利要求35的系统，其中可以将定线定义为单车道和双车道的至少之一。
64.权利要求35的系统，其中用户可以定义中间带的参数。
65.权利要求35的系统，其中用户可以定义立体交叉参数。
66.权利要求35的系统，其中可以通过插入吸引物来影响路径。
67.权利要求35的系统，其中可以通过使用回避区域来约束路径。
68.权利要求35的系统，其中费用包括通过不同区域的建筑的时间和费用。
69.权利要求35的系统，其中用户可以定义视线参数，以定义车辆和物体之间的安全距离。
70.权利要求35的系统，进一步包括一个用于访问数据库的用户接口，并根据一个财政模型来预测未来的征地费用。
全文摘要
本发明涉及一种基于客户的应用(102)和基于服务器的应用(108)，以提供服从多个约束条件的优化的走廊和定线、路线和/或路径。在实施例中，提供了用于确定工程的可选路径并确定优化路径的方法和系统。该方法和系统涉及提供一个具有GUI(120)的基于客户的应用(102)，它提交与工程相关的多个约束条件，并且提供一个用于计算多条潜在路径的费用的基于服务器的应用(108)，以提供具有相关费用数据的路径子集。
文档编号H04L12/56GK101053219SQ200580014863
公开日2007年10月10日 申请日期2005年5月11日 优先权日2004年5月11日
发明者R·尼克松, P·吉普斯, A·格里菲思斯, C·H·切拉 申请人:天宝导航有限公司