第一章公路CAD技术绪论.ppt

公 路 CAD 技 术第一章 概述 主讲：杨宏志 主要内容 基本概念 公路CAD技术 公路路线设计的基本程序与内容 公路选线与方案比选 基础数据的采集与分析 数据采集技术（全站仪、GPS、RS等） 数据管理技术（GIS技术，包括数字地面模型及空间数据挖掘技术） 路线方案的设计与优化 路线方案优化技术（平面线形优化与纵断面线形优化） 路线方案评价方法（经济评价、安全评价、环境评价等多目标评价） 公路定线 纸上定线方法（计算机辅助定线） 公路几何设计（平面几何设计、纵断面几何设计、横断面设计等） 设计图纸及表格的输出 计算机自动图表输出技术 公路CAD技术是现代数字采集技术、空间信息管理技术（GIS）、多目标优化技术及计算机图形技术等的集成。 公路CAD技术主要研究内容 计算机图形和几何造型技术 计算机图形技术是运用解析数据描述工程实体的点、线和面的在空间的位置，然后运用几何造型技术构造工程实体的解析模型。（例如对公路三维模型的建模或者地形的建模） 工程数据库技术 主要目的在于通过对工程数据的有效存储，便于数据的检索、增减和修改，达到数据共享，避免数据重复存储、配置的目的。 数字采集与管理技术 数字采集技术-研究如何利用现代化数据采集方法建立数字地面模型，例如全站仪地面速测、数字航空摄影测量、GPS等。 GIS技术-GIS是对属性数据与空间数据进行存储、管理、分析的技术。 设计方案优化技术 利用当今先进的优化技术为公路优化设计服务，例如动态规划法、层次分析法、遗传算法、神经网络法等。 集成化技术 集成的关键在于利用工程数据库实现各模块数据共享，形成从数据采集到平、纵、横设计以及结构物设计的一体化公路CAD系统；同时在此基础上的网络化、分布式CAD系统也是今后的研究方向。 智能化技术 通过分析人类的思维过程，力图由计算机实现类似的功能。 公路CAD技术的发展 第一台计算机1946年在美国诞生，名为ENIAC。至今不过五十余年，正以惊人的速度飞速发展着。 60年代初，国外开始将计算机运用于公路工程，我国则是70年代开始公路CAE研究的，共经历了三个阶段： 单纯的数值计算阶段 初级阶段，70年代，计算机仅用于代替过去用手工进行的常规计算，如公路平曲线要素计算、纵断面设计高程计算、挡土墙土压力计算等。计算机的计算特点：机型庞大，算法语言功能差、操作繁琐、使用不方便。外围设备差、程序功能单一、计算机的应用范围较狭窄。 计算、制表、绘图一体化阶段 中级阶段，80年代，计算机发展到代替设计人员绘制工程设计图、编制和打印表格。如公路工程的结构分析计算、线形优化和工程概预算编制等。计算机计算特点个人计算机出现，算法语言功能增强，汉字操作系统不断完善，外设不断改进，从公路野外勘测获取地形数据到内业平纵横设计计算形成了全套成果。 计算机辅助设计阶段 高级阶段，90年代以后，计算机辅助设计技术得到推广应用，公路工程设计方面的CAD研究、开发和应用出现。计算机可以帮助设计人员进行分析、判断和决策，人机交互技术使设计者的工作更加轻松自如，可以不断优化设计，反复修改成果逐步求精，并可以自动形成规定的设计文件，计算机也从以前的被动执行命令变为主动提供提示、警告等。总而言之，计算机已渗透到公路工程科研、设计、施工的各个领域，在公路规划、路线外业勘测和内业设计、公路人工构造物、工程概预算、 公路CAD技术的发展趋势 集成化CAD系统的发展趋势 纵向集成-即将数字地图测设与管理、路线方案优化、公路设计、设计方案评价等各功能进行集成。 横向集成-将公路设计的各个功能集成，即集成路线设计、路基路面设计、桥涵设计、交叉设计等各个设计环节。 技术集成-集成GPS、GIS、RS、CAD技术、计算机仿真技术、智能决策技术等各种技术。 网络化CAD系统的发展趋势 现代公路勘测设计的基本特征是群体的、协同的、国际化的，因而工程设计领域对多媒体协同环境具有强烈需求。 智能化CAD系统的发展趋势 智能化CAD系统是一种引进人工智能、知识工程，使计算机智能地辅助解决整个设计过程（决策、优化、分析、绘图）各方面的复杂问题，达到自动化程度更高的系统，也有成为基于知识的CAD系统。 计算机仿真技术在公路中的应用 GIS技术及智能决策技术的应用 主要公路CAD软件简介-CARD/1 CARD/1诞生于1995年，由德国人开发，是世界上最早的线路勘测设计一体化软件。 除操作系统之外，CARD/1不依赖任何软件，有自己独立的勘测设计及绘图平台。 CARD/1涉足公路设计、铁路设计（含高速铁路、磁悬浮、地铁、轻轨）、测绘和市政管网设计，亦可用于垃圾处理场、机场、港口、码头的路线设计。 CARD/1中文版是目前国外同类软件中唯一的在中国基础交通建设中用了12年的软件，。 平面设计模块-曲线型