Inroads、緯地及Civil 3D軟件在三維道路設計中的應用

許相宜

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

1 概述

道路三維設計的原理是利用原始測量數據在軟件中生成數字地面模型，在最接近原始地面的地形曲面上進行道路的平、縱設計，根據設計要求創建橫斷面模板，并生成道路模型的過程。三維設計軟件的應用可以幫助工程師更簡單、高效的完成道路設計，并有效的避免一些二維設計可能出現的疏漏。在進行三維道路設計和建模之前我們應根據道路的等級、設計標準及設計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 實際應用中各軟件的優缺點

2.1 Inroads軟件的優缺點

Inroads是一款基于Microstation平臺的，專門應用于道路設計的三維軟件，被譽為世界三大道路設計軟件之一。它通過在軟件中通過幾何線形(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繪制的平豎曲線、橫斷面及道路模型。Inroads在平豎曲線的設計中的優點有:①可以自動根據所設計公路的設計速度來限制平豎曲線的角度和長度值;②在縱斷面設計拉坡時，還可以根據設計時速自動運算出最適合的豎曲線半徑，以便用戶進行參考和設計;③創建橫斷面模板時，Inroads在一個虛擬的二維界面之中首先建立所需要的橫斷面的大概結構及形狀，所建立的圖形的每個節點都附有自己的屬性和相對于相鄰點的位置關系參照和角度參照，我們可以進入到每個點進行分別設置，包括對于開挖和回填的端點可以設置末端條件，以及在處于開挖和回填的臨界點時可以設置優先級等;④用戶可以根據自己的需要和公路設計的等級自己設計橫斷面的形式，并存成單獨的(.itl)格式文件以便于在其它設計之中使用;⑤Inroads是一款成熟的三維軟件，相比另外兩款軟件更為穩定，可以很好的配合Microstation平臺的其它軟件進行三維建模，并通過ProjectWise平臺與其它三維軟件協同設計;⑥Inroads可以進行遠距離、大規模、高等級的公路設計。它程序之中使用的很多規范是國外的標準，還沒有根據我國的設計標準、原則建立契合我國普遍道路設計的模式。

圖2 利用Inroads繪制的橫斷面模板

2.2 緯地系列軟件的優缺點

緯地系列軟件是我國自主研發的，基于CAD上使用的道路交通專業輔助設計軟件，擁有非常完善且符合我國設計標準和成果的設計程序。包括高速公路設計、立交路線設計、與公路配套的擋墻和橋涵的設計、及高速公路和橋梁、隧道相接的設計，是我國各公路設計院普遍采用的道路設計軟件。緯地也是一套比較成熟的公路專業仿真分析平臺。基于此平臺，用戶可以實現對公路的虛擬仿真分析、安全評價、運行速度分析、空間行車視距分析等。緯地軟件的設計思路和Inroads有很多類似之處，平縱橫設計都可以保存為獨立的格式存儲，并且緯地軟件功能強大還體現在很多細節上，比如建立數字地面模型的時候緯地可以智能的對三角網進行優化，排除錯誤的測量數據。緯地軟件適用于各種高等級公路的設計，其專業性是很出色的，但是三維手段還不如專業的三維軟件完善。

2.3 Civil軟件的優缺點

Civil 3D是Autodesk公司研發的可適用于巖土工程、道路交通、地下管網等多領域的土木工程設計三維軟件。由于這款軟件直接架構于CAD上，所以在普遍使用CAD進行設計繪圖的工程師手中，它是一款很好的輔助軟件。Civil 3D可以利用測量高程點和等高線快速的建立數字地面模型，在最接近真實地面的數字地面模型上進行道路的平、縱、橫設計，生成道路模型，并能方便輸出符合我國標準的設計圖紙及設計成果表格。但是在專業性能方面Civil 3D不如道路專業設計軟件全面，比如緩和曲線試算、超高加寬的計算等。所以Civil 3D并不適用于高等級公路的設計。但是對于低等級的公路、市政道路的設計，這款軟件卻可以作為優選，因其設計思路簡單清晰，操作十分便捷。

3 結語

三維設計為工程師提供的便捷無疑是飛躍性的，三維軟件可以使用Google Earth上集成的海量的地球表面數據信息。對于土木工程師來說，如果能在設計方案的初期階段應用Google Earth提供的地形數據作為地面測量數據，無疑會大大地提高設計效率。三維道路設計軟件基于數字地面模型的基礎上建立真實的道路模型，可以計算出精確的工程量，隨著設計進度可以在設計的道路上進行模擬駕駛或飛行，以便查找有無遮擋視線的情況、設計的是否合理等。隨著科學技術的發展，三維技術會變得更加全面，更好的為工程師服務。

［1］房虎.緯地三維道路CAD系統在低等級公路設計中的應用體會［J］.廣西水利水電，2008(05):1－2.