許相宜

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080)

1 概述

道路三維設(shè)計(jì)的原理是利用原始測(cè)量數(shù)據(jù)在軟件中生成數(shù)字地面模型，在最接近原始地面的地形曲面上進(jìn)行道路的平、縱設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求創(chuàng)建橫斷面模板，并生成道路模型的過(guò)程。三維設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用可以幫助工程師更簡(jiǎn)單、高效的完成道路設(shè)計(jì)，并有效的避免一些二維設(shè)計(jì)可能出現(xiàn)的疏漏。在進(jìn)行三維道路設(shè)計(jì)和建模之前我們應(yīng)根據(jù)道路的等級(jí)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求合理的選擇三維軟件。利用三維軟件建立的道路模型如圖1所示。

圖1 利用三維軟件建立的道路模型

2 實(shí)際應(yīng)用中各軟件的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 Inroads軟件的優(yōu)缺點(diǎn)

Inroads是一款基于Microstation平臺(tái)的，專門應(yīng)用于道路設(shè)計(jì)的三維軟件，被譽(yù)為世界三大道路設(shè)計(jì)軟件之一。它通過(guò)在軟件中通過(guò)幾何線形(Geometry)、橫斷面模板(Templates)及道路表面(Surface)文件的形式分別建立和存儲(chǔ)繪制的平豎曲線、橫斷面及道路模型。Inroads在平豎曲線的設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)有:①可以自動(dòng)根據(jù)所設(shè)計(jì)公路的設(shè)計(jì)速度來(lái)限制平豎曲線的角度和長(zhǎng)度值;②在縱斷面設(shè)計(jì)拉坡時(shí)，還可以根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)速自動(dòng)運(yùn)算出最適合的豎曲線半徑，以便用戶進(jìn)行參考和設(shè)計(jì);③創(chuàng)建橫斷面模板時(shí)，Inroads在一個(gè)虛擬的二維界面之中首先建立所需要的橫斷面的大概結(jié)構(gòu)及形狀，所建立的圖形的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都附有自己的屬性和相對(duì)于相鄰點(diǎn)的位置關(guān)系參照和角度參照，我們可以進(jìn)入到每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行分別設(shè)置，包括對(duì)于開(kāi)挖和回填的端點(diǎn)可以設(shè)置末端條件，以及在處于開(kāi)挖和回填的臨界點(diǎn)時(shí)可以設(shè)置優(yōu)先級(jí)等;④用戶可以根據(jù)自己的需要和公路設(shè)計(jì)的等級(jí)自己設(shè)計(jì)橫斷面的形式，并存成單獨(dú)的(.itl)格式文件以便于在其它設(shè)計(jì)之中使用;⑤Inroads是一款成熟的三維軟件，相比另外兩款軟件更為穩(wěn)定，可以很好的配合Microstation平臺(tái)的其它軟件進(jìn)行三維建模，并通過(guò)ProjectWise平臺(tái)與其它三維軟件協(xié)同設(shè)計(jì);⑥Inroads可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離、大規(guī)模、高等級(jí)的公路設(shè)計(jì)。它程序之中使用的很多規(guī)范是國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)，還沒(méi)有根據(jù)我國(guó)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、原則建立契合我國(guó)普遍道路設(shè)計(jì)的模式。

圖2 利用Inroads繪制的橫斷面模板

2.2 緯地系列軟件的優(yōu)缺點(diǎn)

緯地系列軟件是我國(guó)自主研發(fā)的，基于CAD上使用的道路交通專業(yè)輔助設(shè)計(jì)軟件，擁有非常完善且符合我國(guó)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和成果的設(shè)計(jì)程序。包括高速公路設(shè)計(jì)、立交路線設(shè)計(jì)、與公路配套的擋墻和橋涵的設(shè)計(jì)、及高速公路和橋梁、隧道相接的設(shè)計(jì)，是我國(guó)各公路設(shè)計(jì)院普遍采用的道路設(shè)計(jì)軟件。緯地也是一套比較成熟的公路專業(yè)仿真分析平臺(tái)?；诖似脚_(tái)，用戶可以實(shí)現(xiàn)對(duì)公路的虛擬仿真分析、安全評(píng)價(jià)、運(yùn)行速度分析、空間行車視距分析等。緯地軟件的設(shè)計(jì)思路和Inroads有很多類似之處，平縱橫設(shè)計(jì)都可以保存為獨(dú)立的格式存儲(chǔ)，并且緯地軟件功能強(qiáng)大還體現(xiàn)在很多細(xì)節(jié)上，比如建立數(shù)字地面模型的時(shí)候緯地可以智能的對(duì)三角網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，排除錯(cuò)誤的測(cè)量數(shù)據(jù)。緯地軟件適用于各種高等級(jí)公路的設(shè)計(jì)，其專業(yè)性是很出色的，但是三維手段還不如專業(yè)的三維軟件完善。

2.3 Civil軟件的優(yōu)缺點(diǎn)

Civil 3D是Autodesk公司研發(fā)的可適用于巖土工程、道路交通、地下管網(wǎng)等多領(lǐng)域的土木工程設(shè)計(jì)三維軟件。由于這款軟件直接架構(gòu)于CAD上，所以在普遍使用CAD進(jìn)行設(shè)計(jì)繪圖的工程師手中，它是一款很好的輔助軟件。Civil 3D可以利用測(cè)量高程點(diǎn)和等高線快速的建立數(shù)字地面模型，在最接近真實(shí)地面的數(shù)字地面模型上進(jìn)行道路的平、縱、橫設(shè)計(jì)，生成道路模型，并能方便輸出符合我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖紙及設(shè)計(jì)成果表格。但是在專業(yè)性能方面Civil 3D不如道路專業(yè)設(shè)計(jì)軟件全面，比如緩和曲線試算、超高加寬的計(jì)算等。所以Civil 3D并不適用于高等級(jí)公路的設(shè)計(jì)。但是對(duì)于低等級(jí)的公路、市政道路的設(shè)計(jì)，這款軟件卻可以作為優(yōu)選，因其設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)單清晰，操作十分便捷。

3 結(jié)語(yǔ)

三維設(shè)計(jì)為工程師提供的便捷無(wú)疑是飛躍性的，三維軟件可以使用Google Earth上集成的海量的地球表面數(shù)據(jù)信息。對(duì)于土木工程師來(lái)說(shuō)，如果能在設(shè)計(jì)方案的初期階段應(yīng)用Google Earth提供的地形數(shù)據(jù)作為地面測(cè)量數(shù)據(jù)，無(wú)疑會(huì)大大地提高設(shè)計(jì)效率。三維道路設(shè)計(jì)軟件基于數(shù)字地面模型的基礎(chǔ)上建立真實(shí)的道路模型，可以計(jì)算出精確的工程量，隨著設(shè)計(jì)進(jìn)度可以在設(shè)計(jì)的道路上進(jìn)行模擬駕駛或飛行，以便查找有無(wú)遮擋視線的情況、設(shè)計(jì)的是否合理等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，三維技術(shù)會(huì)變得更加全面，更好的為工程師服務(wù)。

［1］房虎.緯地三維道路CAD系統(tǒng)在低等級(jí)公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用體會(huì)［J］.廣西水利水電，2008(05):1－2.