道路勘探与设计-ch8道路CAD

湖北工业大学土建学院刘文生第八章道路CAD本章主要介绍道路CAD的基本理论。学习道路CAD的系统组成和运用.湖北工业大学土建学院刘文生第一节概述1.CAD（ComputerAidedDesign）：是计算机辅助设计的简称。2.道路CAD技术：将CAD技术的基本原理与道路设计的基本理论、方法和操作程序相结合进行计算机辅助道路设计的技术。一.CAD技术简介湖北工业大学土建学院刘文生二.道路路线CAD组成系统1.道路CAD系统总体结构如图8-1所示。湖北工业大学土建学院刘文生2.数据采集湖北工业大学土建学院刘文生第二节数字地面模型一．概述二．DTM类型•DTM按数据结构形式分为：①面状（格网、三角网、空间多边形）；②线状（等高线、断裂线）；③点状（散点）。•DTM按几何形状分：①规则数模（方格、矩形、正三角形网）；②半规则数模（等高线、地形断面）；③不规则数模（散点、三角网TIN）。数字地面模型（DTM，DigitalTerrainModel）最初由美国麻省理工学院Miller教授为了高速道路的自动设计于1956年提出。此后，它被广泛用于各种线路（铁路、道路、输电线）的设计及各种工程的面积、体积、坡度的计算，任意两点间的可视性判断及绘制任意断面图。湖北工业大学土建学院刘文生1、方格网�图8-3方格网数模湖北工业大学土建学院刘文生2、带状格网三角网�图8-4鱼骨式三角网数模�图8-5随意鱼骨式三角网数模湖北工业大学土建学院刘文生3、区域三角网•区域三角网（TIN，TriangulationIrregularNetworks）可包含路线走廊的较大区域的三角网，其形状如图8-5一样。区域三角网的优点是能较好地反映地形，插值算法简单，支持路线多方案比选。其缺点是构网较复杂，数据处理量大，耗时较长。湖北工业大学土建学院刘文生三．数字地面模型及在道路设计中的应用•利用计算机进行道路设计，就要让计算机识别地形图和处理地形资料，为此必须用数字的方式来表示地形。数字地面模型（DTM）就是将地形按照某种数字模型对已知平面坐标的地形点进行高程计算，是一个表示地形特征的、空间分布的、有许许多多有规则或无规则的数字阵列，也就是将地形表面用密集的三维地形点坐标（X，Y，Z）组成。•对于呈带状的道路来说，需要道路两侧一定范围内的地形资料，它所对应的数字地面模型，则为带状数字模型。有了数字地面模型，就可以采用一种数学内插方法，把这种地形信息拟合成一个表面，以便在道路设计时根据已知点的坐标计算出它的高程来，利用航测像片形成的不同比例的数字地面模型可分别进行道路的方案比选、初步设计和技术设计。湖北工业大学土建学院刘文生一．平面设计与绘图•路线方案确定以后，设计者根据实际地形条件在实地或纸上确定路线平面线形，将平面设计资料输入计算机进行处理。路线平面设计流程如图8-6所示。•（1）输入数据：交点坐标（或交点桩号及转角）；平曲线半径；平曲线类型；缓和曲线长度。•（2）计算内容：路线里程；平曲线要素；曲线上各特征点的桩号；逐桩坐标。第三节计算机辅助路线平纵横设计湖北工业大学土建学院刘文生�图8-6路线平面设计流程湖北工业大学土建学院刘文生•（1）纵断面地面高程的获取方法有：实地进行路中线水准测量；纸上定线时在地形图上人工读取中桩高程；利用建立的带状数模，利用计算机进行数模内插，得到道路中线上任一点的高程值，从而获得纵断面地面线。•（2）纵断面设计线的确定：计算机自动产生道路的最优纵断面；设计者进行手工拉坡。路线纵断面设计流程如图8-7所示。二．纵断面设计与绘图湖北工业大学土建学院刘文生图8-7路线纵断面设计流程湖北工业大学土建学院刘文生•（1）设计者根据路线所经地区的地形、地质、水文、气候等条件，归纳可能出现的横断面形式和处理方式，确定各段的标准设计横断面型式及构造物布置型式。•（2）计算机自动套用标准横断面逐桩进行横断面设计，并可根据需要显示在屏幕上。设计者可在屏幕上修改不合理的设计断面。•（3）计算机自动提取已存入修改后的数据，计算土石方工程数量，并进行土石方调配。•（4）输出横断面设计图和有关图表。•路线横断面设计流程如图8-8所示。三．横断面设计与绘图湖北工业大学土建学院刘文生�图8-8路线横断面设计流程湖北工业大学土建学院刘文生子系统人机平面1.导线位置的确定；2.平曲线设计参数3.平面设计中各细部修改；4.规范检查1.平曲线计算或验算；2.桩号自动生成及逐桩坐标计算；3.规范数据查询；4.平面图显示与绘图纵断面1.“拉坡”及竖曲线半径确定；2.控制标高检查；3．修改纵断面图；1.竖曲线要素计算及逐桩设计标高计算；2.工程量估算；3.控制高程验算；4.规范数据查询；5.纵断面图显示与绘图；横断面1.横断面形式及各部分参数确定；2.检查设计横断面；3.特殊断面设计4.旧路结构利用设计1.横断面自动设计；2.土石方数量计算；3.防护结构标准图检索；4.规范数据查询；5.旧路结构利用数量计算；6.横断面图显示与绘图湖北工业大学土建学院刘文生第四节常用道路设计软件简介•一．CARD/1软件•二．纬地HintCAD软件•三．EICAD软件•四．DICAD软件湖北工业大学土建学院刘文生小结•道路CAD技术是计算机辅助道路设计，将CAD技术的基本原理与道路设计的基本理论、方法和操作程序相结合，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。其基本构成：数据采集系统、线路优化设计系统、图表绘制系统。•数字地面模型是将地形按照某种数字模型对已知平面坐标的地形点进行高程计算，将地形表面用密集的三维地形点坐标描述出来，为道路设计服务。•常用的道路CAD软件有：CARD软件、纬地HintCAD软件、EICAD软件、DICAD软件等。