不断延伸的研究之路——记华南理工大学土木与交通学院教授符锌砂

肖贞林

符锌砂

翻开中国的交通公路图，密如织网的公路贯穿东西南北。它们犹如血脉支撑起了一个国家与民族未来发展与富强的希望。目前，我国高速公路的修建速度和总里程已位居世界前列。看着一辆辆汽车飞驰在纵横交织的高速公路上，我们不禁想问，这宽阔通畅的道路是怎样建成的？怎样确保行车安全？带着这些疑问，记者拜访了华南理工大学土木与交通学院教授符锌砂。

作为道路工程研究领域的专家、博士生导师，符锌砂致力于道路规划与设计、公路计算机辅助工程与设计、交通基础设施管理系统、智能交通系统、3S技术及交通信息化等方面的教学与研究工作近40载，用辛勤的汗水换取了一系列创新性成果，铺设了一条又一条道路工程特色之路。

坚实的人生之路

第一眼看到符锌砂，他眉宇间透出的温文儒雅的气质，举手投足间露出的坦然与淡定让人心生敬畏。从事路桥专业研究与教学数十年，岁月并没有给他留下太多沧桑的痕迹，特别是通过这次和他的深入交流，给人的感觉是他不但是一位受人尊敬的教授，而且更是一位道路交通领域的学术大家。

“机遇从来只留给有准备的人，而梦想的种子终会发芽。”符锌砂早年的经历证明了这一点。1978年，符锌砂考入长沙交通学院（现长沙理工大学）路桥专业。作为恢复高考后的大学生，有着曾经参加过三线铁路建设知青经历的符锌砂格外珍视这来之不易的学习机会，发奋努力读书。1981年，符锌砂以专业第一名的成绩毕业并留校任教。很快，日常的教学工作使他萌发了继续求学深造的想法，1984年，符锌砂考入西安公路学院（现长安大学）攻读硕士学位。研究生毕业后，他参加了国家“七五”重点科技攻关项目“高等级公路路线综合优化与计算机辅助设计系统”的研究开发工作。符锌砂在这个项目研究中崭露头角，研究开发了国内首个用于公路设计的数字地面模型系统，为公路设计自动化奠定了基础。1990年，他回到长沙交通学院任职路桥工程系教师，组建并担任了公路CAD研究所的所长。2000年，他调入华南理工大学交通学院任教，期间于2008年获得长安大学工学博士学位，从此开启了道路研究的新起点。

回首近40年的努力和耕耘，风雨的洗礼，阳光的沐浴，都离不开执着的坚持，勇敢的跨越。在符锌砂走过的道路上，留下的是累累的硕果和坚实的足迹。这些年来，他主持完成国家及省部级等纵向科研课题40多项，发表研究论文170多篇，出版《公路计算机辅助设计》《公路航空摄影测量与遥感》《道路规划与设计》《道路勘测设计软件开发与应用指南》《交通地理信息系统》等专著5部；撰写《现代公路测设》和《交通3S技术概论》内部教材两部，培养研究生100多人。曾获省部级科技进步奖一等奖2项、三等奖10余项，主持设计的城市立交工程项目曾获建设行业市政工程“金杯奖”。由于科研成绩突出，符锌砂于1991年荣获了“国家‘七五’科技攻关有突出贡献的科技人员”称号；1993年获得国务院“有突出贡献专家政府特殊津贴”，同年被选拔为首届“湖南省高等院校青年骨干教师”，并在1998年晋升为教授。1999年，他被选拔为“湖南省跨世纪学术和技术带头人培养对象”，荣获“湖南省普通高等院校先进科技工作者”称号。2015年，他荣获“科学中国人（2014）年度人物奖”称号……当鲜花和掌声接踵而至，符锌砂来不及喜悦，转身又投入到一个又一个新的征程。

道路测设现代化之路

公路是交通运输业重要的基础设施工程，直接担负着连接区域经济的桥梁作用，而勘察设计则是道路工程建设的灵魂，一个好的设计不但可以节约投资成本，更是整个工程提高质量的基础，是工程坚固、耐用的基石，是行车安全的保障。

谈及公路勘测设计，符锌砂娓娓道来：按公路设计过程划分，公路测设分为勘测（外业）和设计（内业）两大部分。长期以来，公路测设主要是在大比例尺地形图上读取地形数据进行初步设计；在施工图设计阶段，则根据初步设计中已定好的平面线形，通过野外实测路线纵、横断面高程进行设计。公路建设质量的好坏、投资的多少、效益的高低主要取决于设计方案的优劣，而最佳路线方案必须通过做大量的方案比选和优化设计才能得到。对上述这种传统的公路测设方法而言，由于每变动一次路线方案，就必须重新做一次地形数据采集工作，因此很难做到同等设计深度的、真正意义上的多方案比选，由此也难以得到最佳设计方案。这种传统的公路测设方法已严重地制约了公路设计理论及方法的发展和完善，严重影响了公路设计水平和效益的提高。为解决传统公路测设方法存在的上述问题，符锌砂提出：一个先进实用的公路测设系统，必须建立在数字地面模型基础之上，有功能强大的数字地面模型作为支撑，才能为路线设计提供所需的一切地形原始数据，才能实现真正意义上的路线多方案比选和优化设计，才能使路线的三维设计、可视化设计、高交互性成为可能。先进的思想和技术为公路的设计和建设插上腾飞的翅膀。

基于参与完成的国家“七五”重点科技攻关项目“高等级公路路线综合优化与计算机辅助设计系统”，以及主持完成的“航测数模技术在公路路线施工图设计中的应用（河北省交通厅项目）”“数字地面模型及公路路线集成化CAD系统的开发研究（吉林省交通厅项目）”“高等级公路数模、路线设计与三维仿真系统（交通部‘九五’重点行业攻关项目）”等多个省部级科研课题的支持，符锌砂进行了一系列的创新研究：在国内率先开展了公路航空摄影测量、数字地面模型、公路测设一体化集成技术的系统研究；在国内首次提出基于航空摄影测量与数字地面模型技术的公路测设一体化设计理论及方法，并推出集数字地面模型系统、路线设计系统、边坡稳定分析及挡土墙设计系统、涵洞设计系统及带真实地形景观的道路三维工程模型系统于一体的路线设计集成系统。这些技术及方法在国内高等级公路建设中普遍应用已有30多年，在提高设计能力和设计质量方面取得了显著的效果。符锌砂主持完成的道路设计方面相关科研项目有2项获得省部级科技进步奖一等奖、5项获得省部科技进步奖三等奖。

为促进道路测设新技术新方法的推广应用，符锌砂基于上述研究成果编著的《公路计算机辅助设计》专著于1998年由人民交通出版社出版。该书于1999年获得交通部科技进步奖，至今该书第一版已经陆续重印了30余次，目前仍在我国公路交通设计部门和高等学校中广泛使用，为促进我国道路勘测设计水平的提高和道路勘测学科的发展发挥了重要的作用。

继承传统，勇于创新，运用现代化技术和手段，开拓出公路勘察设计研究新道路，符锌砂在一步一步实践中开创了一片新天地。

安全畅通的平安之路

随着我国经济的迅猛增长，道路里程和机动车数量逐年增加，与此同时，我国道路交通安全形势及交通拥堵现象也日趋严峻，道路交通安全问题在我国已经成为影响人数最多、影响空间最广、造成伤亡最多、持续时间最长的社会公共安全问题之一。

据符锌砂介绍，道路交通系统是由人、车、路、环境所构成的一个动态的复杂大系统，道路交通事故是在特定的交通环境影响下，由于人、车、路和环境诸要素配合失调而导致的。如驾驶员的酒驾、毒驾、疲劳驾驶、操作不当、超速行驶，车辆闯红灯、乱停乱放、行人随意横穿道路、交通违规等人为因素；车辆的刹车失灵、爆胎、超载、机械故障等车辆原因；路面的破损、凹凸不平、路面打滑、线形组合不当、急弯陡坡等线形复杂情况；暴雨、大风、浓雾、路面结冰等环境因素以及交通组织和管理等因素，这些都是造成交通事故的重要原因。

交通事故的发生是随机的，道路上的任何路段、任何地点、任何时间和任何环境下都有可能发生交通事故，但其也表现出一定的特点和规律。如何进行道路交通安全预警与风险管控是降低交通安全风险，提高道路安全性和通行能力的重中之重，如何消除道路本身存在的安全隐患，如何减少道路本身存在的行车风险敏感点？这些都是打造安全畅通的平安公路的关键所在。

为此，符锌砂先后开展了道路交通事故黑点评估及综合治理技术研究、道路交通安全评估预警关键技术及系统开发研究、高速公路事故预测及综合治理决策系统研究、高速公路改扩建工程安全设计及安全保障技术研究、高速公路特长上下坡路段综合安全措施研究、营运高速公路事故多发路段安全性评价及处治技术研究、高速公路安全性设计与评价、高速公路安全性评价系统等10余项省部级纵向科研项目的研究与开发，取得了一系列的创新成果。

通过对公路事故产生的原因及机理进行系统全面的分析，符锌砂和他的团队在探讨汽车动力学理论、驾驶员操作行为、公路线形条件等各种因素的基础上，基于不同车型的汽车动力特性，构建了基于道路平、纵、横三维线形及驾驶员操作行为特征的车辆理论运行速度预测模型，为高速公路事故多发点的预测和判别提供理论依据。通过综合考虑线形安全度和事故的经济损失，他们提出了系统的事故黑点危险性评估指标体系和方法，构建了事故黑点整治紧迫性排序评价模型，以及针对不同事故黑点的整治对策库。通过一系列科研项目的研究，形成了涵盖公路运营安全风险预警、事故黑点识别与综合治理等全方位的具有理论性、实用性的高速公路安全风险防控和综合治理成套技术。

符锌砂主持研发的“高速公路安全性评价系统”，通过对公路路线安全性分析及评价，可以指导路线的初步设计和施工图设计，通过在设计阶段的设计优化，使设计的道路更加经济、合理和安全、可靠，从根本上消除潜在的安全隐患，从而预防和减少运营期间的交通事故，提高公路的安全水平和道路通行能力。该成果于2012年列入交通运输部科技成果推广项目，并于2013年获得广东省科技进步奖，目前，该成果已经在3000多公里高速公路安全性评价及整治措施研究的实际工程项目中得到应用。该项目成果可以为设计阶段和运营阶段的不同等级公路和城市道路的安全性提供检查评价手段，这对消除公路本身存在的安全隐患，尤其是改善道路线形条件，对于有效减少交通事故率，降低事故的严重程度，避免和减少由公路交通事故带来的巨大经济损失和不良社会影响具有重要作用。

道路资产管理信息化之路

会议致辞

随着我国公路建设的高速发展和路网的逐渐完善，公路及其附属设施在快速增长的交通量和自然环境作用下日益损坏，道路设施在使用过程中不可避免会出现结构损伤、状况恶化、使用性能衰减等情况，如果不能实时、有效地对这些结构状况进行科学、客观的评价并进行针对性的养护维修加固，将会严重影响其使用性能和寿命，严重时甚至会造成结构损毁等重大灾难性事故。而我国早期建成通车的高速公路、国道主干线及数百万公里的各种等级公路，很多都逐步进入病害高发期，我国公路发展的重点正快速由大规模建设向大规模养护转型，巨大的道路资产养护需求给公路养护管理工作带来了前所未有的压力。

据符锌砂介绍，以桥梁为例，我国目前有各类公路桥梁70多万座，据统计其中约有近半数桥梁存在不同程度的损伤，如不加以控制，在未来10年至20年内，大量桥梁将出现明显的功能老化和结构性损伤，从而危及桥梁结构的安全。

“当时国内外连续发生了多起跨桥事故，对国家和社会造成了巨大影响。桥梁为何会突然垮掉？如果能及时发现问题、及时维修加固，就能避免桥梁垮塌这种特重大事故的发生。因此，采用桥梁管理系统对桥梁状况做出科学、客观的评价，及时提出预警信息和维护策略，对确保桥梁能得到及时有效地维护，保证桥梁的安全使用具有重要意义。我们的课题就是在这样的背景下开展起来的”。符锌砂所说的课题，就是他主持研发的由科技部、建设部、广东省科技厅和广州市科技局等4个科技主管部门立项支持的“城市桥梁管理系统”。该系统主要应用于桥梁检测、评价和养护维修决策，是涵盖网级管理和项目级管理，采用.net技术，基于B/S架构和Web GIS技术研究开发的城市桥梁管理系统。系统可以及时有效地、科学合理地对城市桥梁进行评定、维护和管理，节省因维护延误或维护不当造成过大的维护费用支出，保证桥梁的正常安全使用，更重要的是可以及时评定和预测现役桥梁的损伤程度与使用寿命，有效避免桥梁无征兆突然塌毁等灾难性事故的发生，确保人民群众的生命财产安全。该成果于2009年获得广东省科技进步奖，目前已在20多个地级以上城市得到应用。

在桥梁管理系统研发的基础上，符锌砂还组织研究开发了“城市资产管理系统”。系统主要实现对市政道路、桥梁、雨水口、地下管网井盖、路灯照明设施、交通安全防护设施、交通控制设施及广告灯箱等市政各类设施基本信息的集成管理，以及市政基础设施的状况检测、状况质量评定、设施养护对策、养护资金预算、养护计划制定等市政设施养护维修业务全过程的全寿命周期管理，并在城市市政管理部门得到应用，为市政基础设施的科学分析、评价、维修决策提供了强有力的支持。

“上述城市桥梁及基础设施养护管理系统只是解决了养护管理层面的业务需求，而针对重特大桥梁、长大隧道和高危边坡等重要结构物的健康监测与安全预警，更是确保道路畅通和安全的重中之重”。在养护管理层面研究取得系列进展的符锌砂并没有因此而满足，瞄准新的目标和方向，他又发起了新一轮的挑战和冲击。

项目组讨论之余

符锌砂认为，对于确保重大桥梁、长大隧道和高危边坡等重要结构物的安全问题，目前比较常见的采用在结构中埋设温度、应力应变、振动和位移等各类传感器，对结构物进行长期在线自动监测的技术，也值得进一步的商榷。“以应用较为广泛的桥梁健康监测系统为例，统计资料表明，对于按设计使用年限100年设计建设的公路桥梁而言，在一般情况下30～50年以后才会出现结构性损伤，所谓重大的结构性损伤是指类似桥梁的主梁等承重结构上出现的损伤，而这种损伤将直接影响到结构物是否会失稳塌毁的结构安全问题。显然，一般情况下这些传感器的寿命是远达不到这个使用年限要求的，这将造成一旦结构物真正出现结构重大损伤时，这些传感器感知系统早已不能发挥监测的作用，从而无法真正实现对结构安全起到监测和预警的目的”。同时，他还指出“任何的结构物的塌毁，不会是毫无征兆地突然发生的，往往有一个变形逐渐累积增大的变化过程，一旦这个变形达到一定的临界值，就有可能使结构发生失稳而产生整体坍塌”，符锌砂进一步解释，“目前常见的桥梁健康监测通常是对桥梁承重结构的关键截面采用各种传感器对其应力应变进行监测，但这种应力应变的监测是局部的、微观的，并不能直接反映桥梁结构的整体变形状况；而对结构的变形监测则是宏观的，即结构任何部位出现严重的损伤最终都会在结构物的变形上反映出来”。基于此，符锌砂提出了基于结构变形监测的桥梁健康监测系统概念和方法：即通过对结构物的长期变形观测，根据其结构的受力特点及结构变形的发展趋势和变形量大小，建立结构物安全性的评价指标体系和评价标准，根据结构的变形进行安全性预警。“由于公路上的桥梁、隧道、边坡、挡墙等构造物数量众多，通过在桥隧及高边坡等重要构造物的关键部位上埋设固定观测点，采用价格低廉、效果明显的常规变形观测的定期检测，在此基础上进行结构变形分析和结构物安全性评价，是确保重大桥梁、大长隧道和高危边坡等重要构造物结构安全的切实可行的、易于推广普及的重要技术手段。而随着物联网技术和无线传输技术的发展，采用位移传感器对重要构造物进行连续的实时变形观测，必将成为该领域的技术发展方向”。一路摸索前行，符锌砂凭借敏锐的洞察力和坚实的积累，走在道路资产管理信息化之路的前沿。

和毕业生合影

智能高效的智慧之路

近年来，我国公路建设发展迅速，公路里程不断增加，公路网日趋完善，公路交通的压力持续增大，提高交通运输效率、保障交通安全、改善交通运输环境和提高能源利用效率成为交通建设的重要任务。2014年，我国交通部就提出了建设综合交通、绿色交通、智慧交通和平安交通这“四个交通”的建设理念。2016年，提出《交通运输信息化“十三五”规划》以及《推荐互联网+便捷交通，促进智能交通发展的实施方案》，2017年，《推进智慧交通发展行动计划》又提出智慧交通在服务、决策、应急、管理方面的应用目标。“智慧高速公路的研究及工程应用，已经成为我国提升高速公路运行效率，提高公路通行能力和服务水平，提高公路的安全运行水平的重要手段和目前的研究热点”。符锌砂闯出的智能高效的智慧之路顺应了信息技术发展的潮流，契合了国家大力推行智慧交通的趋势。

符锌砂指出：目前，我国新建高速公路的监控系统已经由初期的重点路段监控发展为全路段没有监控盲点的全程监控，监控摄像机也由原来的标清摄像机发展为高清摄像机和带有自动识别功能的智能摄像机，并增设了各种环型感应线圈、超声波检测器、红外检测器、雷达检测器等外场监测设备和区间测速、电子卡口测速等设施。尽管外场监控设施比较完善，但缺乏具有协调联动机制的集信息采集与预警、交通紧急救援、公众信息发布及应急指挥调度于一体的实用的公路运营监测及应急管理集成系统，使得我国高速公路上设置的先进交通监控设施和设备不能充分发挥作用，不能形成协调统一的监控、管理和信息服务体系，难以对高速公路运行实施有效的交通监控和应急管理。

“目前智慧高速公路建设的当务之急是要充分整合高速公路已有的各类信息采集设备，建立起覆盖高速公路网的智慧感知网络，实现对高速公路网全方位的实时、动态监控，实现交通流量、平均车速、车道占有率、气象状况、交通异常事件等实时交通运行信息的自动获取。只有在数据自动获取的基础上，才能实现路网实时交通运行状态分析、路网交通运行状态发展态势预测、道路交通事故判断及交通事故的时空影响分析、路网协调联动及指挥调度策略的制定，为高速公路的交通紧急救援、应急管理、指挥调度、信息发布等提供科学合理实时动态的决策依据”。深耕公路信息化研究多年，符锌砂积累了大量的研究成果和实践经验，他强调：不能有效获取交通运行的实时数据就无法进行交通运行状况分析，就无法对高速公路进行有效的应急处置、协调联动和指挥调度，也就根本谈不上智慧高速公路。不管是实现高速公路智能监测及应急保畅，还是建设智慧高速公路，这都是目前需要重点解决的问题。

符锌砂分析，视频监控作为高速公路建设中最为完整、覆盖面最广、使用率最高的高速公路监控设施，基本解决了高速公路全程无盲点的“可视”监测问题，几乎成为目前高速公路运行监控的唯一手段。针对目前我国高速公路建设及运营管理的现状，若是利用道路已有的视频监控系统获取交通信息，这种方式不需要另外增加外场设施，而且信息采集点的覆盖率非常高，这将是智慧高速公路系统获取实时交通运行数据最现实可行的数据采集手段。

为实现高速公路运行状况监测和交通事故自动识别，符锌砂带领团队相继开展了基于视频图像的交通事件自动检测系统的研制（广东省科技厅项目）、基于视频图像的交通事件自动检测集成系统（广东省交通厅项目）、复杂环境下基于视频序列影像的交通事件自动语义识别方法（国家自然科学基金面上项目），以及基于路网实时监测及运行状况分析的高速公路应急保畅智能系统研究及开发（广东省交通运输厅项目）等项目的研究，研制开发了交通信息采集和交通异常事件自动检测的系统和产品。系统主要通过高速公路已有的监控摄像机提供的视频图像信息进行图像识别和综合分析，从而智能识别交通事件的发生及事件类型，例如停车、碰撞、逆行、拥堵、超速、低速、行人、非机动车以及火灾、抛洒物等异常事件，实现在雨、雪、雾、阴天、白天以及夜间等全天候条件下的运动车辆自动检测、车辆自动跟踪、交通事件检测、交通信息采集等功能。特别是自2015年以来，项目组对深度学习等人工智能技术进行了深入研究，通过卷积神经网络实现视频图像的多层感知，克服了传统的图像识别二值化处理技术的局限，大大提高了系统的鲁棒性及交通信息采集及交通异常事件检测的识别率和检测精度。系统有效地实现了高速公路实时交通运行状况分析及交通事件预警，为建立具有协调联动机制的集路网运行监测、信息采集与预警、交通紧急救援、公众信息发布及应急指挥调度于一体的公路运营监测及应急处置平台提供了有效的数据支撑。目前，该系统已经在数十条高速公路上推广应用，取得了良好的效果。

“支撑智慧交通系统各项功能需求的基础是智慧感知实时、可靠、全面的道路交通状态信息。而充分利用高速公路已有的视频监控系统，采用图像处理技术自动获取实时的交通流量、车型、车速、道路占有率及交通事故等交通运行信息，是在目前条件下建立智慧高速公路的智慧感知网络最为高效实用的技术手段和方法”。安全猛于虎，责任大过天。符锌砂紧紧围绕道路交通安全保障进行的系列研究及开发的系统，为我国的道路运营构筑了一道又一道安全屏障，为我国智慧公路的建设提供了理论依据和技术支持。

不断延伸的创新之路

在这个信息技术日新月异的社会，没有创新的技术是没有任何生命力的。作为一名资深的道路桥梁专家，符锌砂深刻地明白这一点。他也一直在创新的道路上大步向前，从未停止过。

公路是一个在地球表面的带状的三维工程实体，针对公路几何设计将公路的空间线形分割为平、纵组合这一传统方法不能获得曲率连续的公路线形，给公路交通安全带来明显的弊端这一问题，如何才能使公路几何设计回归公路的“三维”自然属性，使公路线形更精准地吻合汽车行驶轨迹和符合驾驶员的期望，以提高公路的安全性？这是符锌砂多年来一直想解答的问题。

符锌砂从“三维”空间为出发点，重新审视了公路几何线性设计，开展了“公路真三维设计：基于体感交互和三维空间曲线的方法（国家自然科学基金面上项目，51278202）”研究。该项目极具创新性和挑战性，重点围绕三维空间的人机交互设计、公路平纵空间曲线的三维统一描述、公路三维空间曲线的求解等科学问题展开研究，首次提出基于体感手势识别的空间三维公路线形的人机交互方法，将二维操作扩展到三维操作，解决了三维设计中的空间交互问题；采用三维欧氏空间中曲率和挠率这两个几何不变量对三维空间的平纵线形进行统一描述，构建精确的满足G2连续的三维空间公路线形模型，以及符合现行设计标准的设计约束模型，突破了传统二维分而治之的设计方法，实现了公路设计理论的全面革新。基于上述理论基础，他们采用迭代求精的软件开发方法，建立了公路真三维设计原型系统，并从新的公路三维设计体系，对公路真三维模型进行了验证和评价。

针对传统二维设计方法存在“空间曲率连续性衰减”现象，导致公路线形空间几何特性与驾驶员特性、车辆行驶特性三者之间不匹配，易引发行车安全隐患的问题，符锌砂承担了“顾及路-人-车耦合机制的公路三维空间线形参数化设计理论与方法（国家自然科学基金面上项目，51778242）”的研究，该项目以“路”为中心，研究“线形连续性退化”与交通安全之间的内在联系，提出顾及路-人-车耦合机制的公路三维空间线形参数化设计理论与方法，并在综合考虑公路线形设计主、客观安全性均衡的基础上，建立线形参数设计约束模型，从而为公路三维空间线形的设计优化提供理论依据。

参加研讨会

“自从20世纪初产生了供汽车行驶的公路，这一百年来，全世界的公路设计理论和方法一直都是将公路三维空间线形分解为平面和纵断面分别进行设计，再将平面线形和纵断面线形进行组合，形成公路的三维线形。因此，要使真三维虚拟空间下的公路设计方法和设计模式真正应用于道路工程设计，首先要解决如何继承公路设计人员多年来积累的，经一代又一代设计人员传承和发展下来的设计方法、设计经验和设计习惯这一问题”，符锌砂解释道：“对于公路真三维设计软件系统开发而言，基于目前设计院广泛使用的成熟的公路路线设计系统，也只需要研发二维设计指标和三维空间线形之间的转换模型，以及开发公路三维空间曲线模型解算的设计软件，将其取代已有的路线设计系统中平纵线形设计模块即可，软件其他部分的设计计算、图表生成，以及数据库、系统操作界面等则完全不用修改。这种方式，在保持既有设计方法、设计经验，乃至设计软件、设计过程和使用方法完全没有改变的情况下，实现了将二维设计过渡到真正三维空间线形的路线设计。这将是公路设计方法、设计手段的巨大变革，对提高公路路线设计的合理性、安全性具有不可估量的重要意义”。目前，符锌砂团队也在开展这方面的设计软件研发工作。

在办公室接受本刊记者采访

针对目前普遍关注的公路安全性分析和交通安全改善的热点问题，符锌砂指出，公路交通安全与人、车、路、环境构成的复杂交通系统各个因素密切相关，但目前的分析评价主要还只是基于公路线形的连续性，采用以相邻路段运行速度差值大小进行安全性评价的评价指标体系和方法，而对驾驶员生理与心理反应、驾驶员操作行为特征、道路交通运行状况，以及道路环境和路侧景观等因素对交通安全的影响还无法进行量化的、客观的分析，致使公路安全性评价一直停留在定性分析的阶段。鉴于此，符锌砂组织开展了“驾驶员-道路-景观动态耦合下的公路安全风险评估方法（国家自然科学基金面上项目，51978283）”的研究，该研究立足于道路特征、景观空间布局等影响交通安全的重要因素，利用深度学习理论等人工智能手段对道路特征及景观空间布局进行结构提取，在此基础上，综合考虑驾驶员、车辆、道路、景观等因素变化对交通安全的影响，着重研究“驾驶员-道路特征-景观布局的变化-交通安全”的内在关联，基于公路三维空间线形设计理论的支持，通过现场大量的实车试验获取在不同线形条件和不同道路环境情况下驾驶员生理、心理变化及驾驶操作的行为特征，采用深度学习方法对道路环境及路侧景观进行识别和分析，量化分析驾驶员生理、心理与各道路与环境要素变化间的相关性，最终建立顾及驾驶员-景观-道路多因素耦合机制下的公路安全风险量化的全要素评估模型，为安全评估提供一种全新的、符合公路交通运行特征的安全性分析评价方法和评价体系。

除了在道路设计理论、道路CAD系统、道路交通安全、道路资产管理、道路运营监控与应急管理等领域进行研究外，符锌砂也紧跟公路交通行业的应用需求和技术的发展，展开了一系列的研究工作。

符锌砂介绍，由于早期高速公路建设受到资金和经济发展制约，大部分高速公路均按照双向四车道标准进行建设，随着经济快速增长，社会交通运输量不断增长，先期修建的高速公路通行能力大都满足不了交通量快速增长的需求，公路改扩建已成为目前我国公路建设领域面临的重要任务。然而高速公路改扩建工程，不仅涉及工程和造价的问题，还有可能面临新旧路基不均匀沉降、软基、湿基、新旧路面衔接、互通立交扩建方案设计、扩建成6车道或8车道后技术指标的选取、交通流特征变化、事故相对多发路段转移等方面的问题。特别是交通运营环境的改变和交通流特征的变化，一旦处理不当，将造成道路运行中断的交通隐患等。为此，符锌砂组织开展了高速公路改扩建工程安全设计及安全保障技术研究、高速公路改扩建工程通行能力及技术指标研究、高速公路改扩建工程施工组织及安全保通技术研究、基于钢波纹板的危桥加固技术研究及应用及公路改扩建工程既有涵洞改造关键技术研究及工程应用等多个省部级相关课题的研究，取得了一系列的相关研究成果，为高速公路改扩建工程的设计、施工、交通运营管理，及既有桥涵结构物的改造利用等提供了理论依据和技术支撑，成果在多条改扩建高速公路实际工程中得到应用。

符锌砂敏锐地察觉到，随着我国高速公路的快速发展，道路景观环保及三维可视化设计也日益受到业界的关注。而目前我国公路设计领域的三维可视化大多是在AutoCAD环境下根据数字地面模型和道路设计成果生成三维工程模型，再利用适当的三维建模软件（3DS MAX, MAYA等）进行渲染和制作动画，这种方法不仅费时费力，最大缺点是不能对公路设计过程给予支持，只是道路设计成果的一种三维表达形式。为改变这种状况，他带领团队自行研究开发了一个不依赖第三方图形软件的具有实时三维道路和地形建模的三维底层平台及三维模型渲染引擎等集公路设计、三维建模、渲染、着色、动态浏览、交互设计与修改等功能的高速公路实时三维可视化景观设计系统，真正实现了高速公路真正意义上的实时三维设计，对提高公路设计水平及设计能力具有重要作用。

针对互通立交连续梁桥由于结构种类繁多、受力复杂、规律性差、异型结构，难以实现桥梁设计自动绘图的现状，符锌砂还与设计单位合作，组织开展了广东省产学研项目“互通立交曲线箱梁桥CAD系统”的研究开发工作，实现了立交连续曲线箱梁设计中最常见的主线在匝道分、合流点的变宽异形段“卜”形和匝道内弯梁段“几”形等两种形状异形结构的设计和绘图问题，极大地提高了设计的质量和效率等。

结合公路行业的总体需求及各种新技术的发展，符锌砂团队近几年也开展了高速公路品质工程考核管理体系研发、公路建设项目节能评估模型及对策的研究、公路钢波纹板桥涵结构分析和设计方法、基于高速公路运行监控的实时路网交通状况分析及交通流动态演变规律、基于大数据的路网交通均衡模型和应急指挥调度、数字高速公路、智慧交通系统及基于人-车-路-环境全要素的公路安全性评价及仿真系统等项目的研究和开发。

正所谓“一个篱笆三个桩，一个好汉三个帮”。由于道路研究工作涉及软件系统开发、土木建筑、材料等专业领域，需要团队具有非常强的相互协调能力。符锌砂带领的这个多学科结合的科研团队，由青年老师李多奇、王晓飞等博士，以及目前仍然在读的博士生和硕士生群体为主体。“从指导1990级的第一位研究生开始，目前已经毕业的各类研究生有100多人，这一批批研究生在校学习期间以及在毕业以后，都为项目组的研究成果做出了各自的贡献”，符锌砂介绍：“特别是研究生毕业后在其他高校任教的龚德俊、桂岚、李海峰、段征宇、葛婷等教授和博士也一直和项目组保持着密切的合作关系”。符锌砂所取得的一系列创新成果，就是他带领这样的团队历经无数个日日夜夜艰苦奋斗得到的。

教师节项目组合影

符锌砂不仅执着于科研，对学生也十分关爱，因此，受到许多学生的喜爱和尊敬，并由此曾获得华南理工大学“我最喜爱的导师”的称号。

采访中，符老师给记者展示了一位已经毕业了的研究生发给他的教师节短信：“符老师，首先祝您教师节快乐！离开了校园，踏入社会，才惊觉校园生活的宝贵，硕博5年的研究生生活，您的言传身教，谆谆教诲，让我不断成长，成熟，您温文尔雅的气度，渊博的学识，使我的头脑不断充实。您不仅是我学业上的导师，更是我做人的榜样、人生的灯塔。记得之前有位师兄和我说过，毕业了才觉得自己研究生几年做的项目，取得的成果远远不足以报答符老师对我们的好的万分之一，当时我不以为然，当自己也毕业了，才真正地感同身受，只可惜不能重来，只有在未来的工作生活中，时时以您为榜样，严格要求自己，做一个合格的符家班人。最后，再次祝符老师教师节快乐，桃李满天下！”“遇到这么多优秀的学生，也是我的幸运。学生们的成长成才、事业发展和生活幸福，是给我最大的回报，也是我最感到欣慰的”，桃李不言下自成蹊。谈起他的学生们，符锌砂的骄傲自豪和关爱之情溢于言表。

顶着众多耀眼的荣誉和光环，却孜孜不倦地在道路领域的科研和教学方面默默地深耕着；面对各种赞誉和仰慕，始终坚持内秀于心的朴实秉性；伴随着一个又一个难题被不断突破，却从未停下脚下的步伐——这就是符锌砂。凭着对公路建设事业的特殊感情和执着追求，他用心血和汗水浇筑了一条不断延伸的道路工程研究之路。