道路勘測設計道路路線計算機輔助設計學習教案

1、會計學1道路勘測設計道路勘測設計(shj)道路路線計算機輔助道路路線計算機輔助設計設計(shj)第一頁，共19頁。n （一）國外道路（一）國外道路CAD的發(fā)展概況的發(fā)展概況n 計算機最初用于道路設計主要是完成繁重的計算任務，如路線計算機最初用于道路設計主要是完成繁重的計算任務，如路線平面、縱斷面設計計算、路面結(jié)構(gòu)分析計算等。平面、縱斷面設計計算、路面結(jié)構(gòu)分析計算等。n 從從70年代開始，隨著研究的深入，西方國家相繼進行了縱斷面年代開始，隨著研究的深入，西方國家相繼進行了縱斷面優(yōu)化方面的研究與軟件研制工作。優(yōu)化方面的研究與軟件研制工作。 n 在縱斷面優(yōu)化設計技術(shù)的基礎上，許多國家對一定寬度在縱斷

2、面優(yōu)化設計技術(shù)的基礎上，許多國家對一定寬度(kund)范圍內(nèi)的道路平面線形和空間立體線形的優(yōu)化技術(shù)進行了范圍內(nèi)的道路平面線形和空間立體線形的優(yōu)化技術(shù)進行了研究。研究。 n 隨著計算機繪圖技術(shù)的發(fā)展，從隨著計算機繪圖技術(shù)的發(fā)展，從70年代未開始，在道路工程設年代未開始，在道路工程設計中引入了計算機輔助設計（計中引入了計算機輔助設計（CAD）系統(tǒng)。由計算機自動完成判）系統(tǒng)。由計算機自動完成判別和設計計算，直接提供設計圖表。別和設計計算，直接提供設計圖表。 二、國內(nèi)外道路二、國內(nèi)外道路(dol)CAD的現(xiàn)狀與發(fā)的現(xiàn)狀與發(fā)展展n 目前，許多國家建立了由航測設備、計算機和專用軟件包形目前，許多國家建立了

3、由航測設備、計算機和專用軟件包形成的組合系統(tǒng)，可以完成從數(shù)據(jù)采集、建立數(shù)學地形模型（成的組合系統(tǒng)，可以完成從數(shù)據(jù)采集、建立數(shù)學地形模型（DTM）、線形）、線形(xin xn)優(yōu)化和道路平、縱、橫設計的計算機優(yōu)化和道路平、縱、橫設計的計算機輔助設計的全過程，從而大大提高了道路工程設計的速度和質(zhì)輔助設計的全過程，從而大大提高了道路工程設計的速度和質(zhì)量。量。 第1頁/共19頁第二頁，共19頁。（二）我國道路（二）我國道路CAD的應用的應用(yngyng)概況概況 n 70年代中后期，有關公路科研單位、高等院校和公路測設部門開始研制年代中后期，有關公路科研單位、高等院校和公路測設部門開始研制與開發(fā)道路

4、設計計算與優(yōu)化程序，并取得了初步成果。與開發(fā)道路設計計算與優(yōu)化程序，并取得了初步成果。 n 1986年，交通部公路規(guī)劃設計、東南大學、西安公路交通大學等開發(fā)完年，交通部公路規(guī)劃設計、東南大學、西安公路交通大學等開發(fā)完成高等級公路綜合優(yōu)化及計算機輔助設計系統(tǒng)成高等級公路綜合優(yōu)化及計算機輔助設計系統(tǒng)(xtng) 。n 目前公路路線目前公路路線CAD輔助設計系統(tǒng)輔助設計系統(tǒng)(xtng)開發(fā)已非常普及，應用十分廣泛開發(fā)已非常普及，應用十分廣泛。第2頁/共19頁第三頁，共19頁。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字數(shù)字(shz)(shz)地形模型簡地形模型簡介介 n 一、數(shù)字地形模型及其道路設計中的應用一、數(shù)字地形模型及

5、其道路設計中的應用n 數(shù)字地形模型（數(shù)字地形模型（DigitaI Terrain Model，簡稱，簡稱DTM）是按照某種數(shù)）是按照某種數(shù)學模型表達地形特征的數(shù)值描述方式。學模型表達地形特征的數(shù)值描述方式。n 它由許多規(guī)則或無規(guī)則排列的地形點三維坐標它由許多規(guī)則或無規(guī)則排列的地形點三維坐標x、y、z組成。組成。 n 數(shù)字地形模型是路線優(yōu)化設計的基礎，是道路自動化設計不可缺少數(shù)字地形模型是路線優(yōu)化設計的基礎，是道路自動化設計不可缺少的工具。的工具。n 利用數(shù)字地形模型進行路線方案比選，只需輸入少量的設計參數(shù)，利用數(shù)字地形模型進行路線方案比選，只需輸入少量的設計參數(shù)，計算機按照編好的程序，自動完成

6、計算機按照編好的程序，自動完成(wn chng)設計和分析比較工作，輸設計和分析比較工作，輸出全部成果。出全部成果。 第3頁/共19頁第四頁，共19頁。二、數(shù)字二、數(shù)字(shz)地形模型的種類地形模型的種類n 1離散型數(shù)字地形模型離散型數(shù)字地形模型n 離散型數(shù)字地形模型，簡稱散點數(shù)模。離散型數(shù)字地形模型，簡稱散點數(shù)模。n 是由隨機分布的離散地形數(shù)據(jù)構(gòu)成，是公路設計中常用的形式之是由隨機分布的離散地形數(shù)據(jù)構(gòu)成，是公路設計中常用的形式之一?？赏ㄟ^內(nèi)插產(chǎn)生路線設計所需要一?？赏ㄟ^內(nèi)插產(chǎn)生路線設計所需要(xyo)的縱、橫斷面地面線資料的縱、橫斷面地面線資料。n 道路設計中常用二次多項式曲面作為擬合曲面

7、，計算公式為：道路設計中常用二次多項式曲面作為擬合曲面，計算公式為：n Z=ax2+bxy+cy2+dx+ey+fn 2. 格網(wǎng)式數(shù)字格網(wǎng)式數(shù)字(shz)地形模型地形模型 n 格網(wǎng)式數(shù)字地形模型是將路中線左、右一定寬度內(nèi)的地面劃分格網(wǎng)式數(shù)字地形模型是將路中線左、右一定寬度內(nèi)的地面劃分成大小相等的方格或長方格，按一定次序讀取網(wǎng)格點的高程，輸成大小相等的方格或長方格，按一定次序讀取網(wǎng)格點的高程，輸入計算機而構(gòu)成的數(shù)模。入計算機而構(gòu)成的數(shù)模。 第4頁/共19頁第五頁，共19頁。第5頁/共19頁第六頁，共19頁。3三角網(wǎng)式數(shù)字三角網(wǎng)式數(shù)字(shz)地形模型地形模型 第6頁/共19頁第七頁，共19頁。

8、4魚骨式數(shù)字魚骨式數(shù)字(shz)地形模型地形模型n 魚骨式數(shù)字地形模型是在路線方案確定魚骨式數(shù)字地形模型是在路線方案確定(qudng)以后，沿路線方向和以后，沿路線方向和垂直于路線方向上采集地形點而構(gòu)成的數(shù)字地形模型。垂直于路線方向上采集地形點而構(gòu)成的數(shù)字地形模型。 第7頁/共19頁第八頁，共19頁。隨意隨意(su y)魚骨式數(shù)字地形模型魚骨式數(shù)字地形模型第8頁/共19頁第九頁，共19頁。第9頁/共19頁第十頁，共19頁。第10頁/共19頁第十一頁，共19頁。三、數(shù)字三、數(shù)字(shz)地形模型的數(shù)據(jù)采集地形模型的數(shù)據(jù)采集n 數(shù)據(jù)采集是指選取構(gòu)造數(shù)模的數(shù)據(jù)點及量取其坐標值的過程數(shù)據(jù)采集是指選取構(gòu)

9、造數(shù)模的數(shù)據(jù)點及量取其坐標值的過程，是建立數(shù)字地形模型的基礎工作。，是建立數(shù)字地形模型的基礎工作。n 1由數(shù)字化儀從已有地形圖上采集由數(shù)字化儀從已有地形圖上采集n 由數(shù)字化儀沿等高線獲取地形點坐標，該條等高線的高程值由數(shù)字化儀沿等高線獲取地形點坐標，該條等高線的高程值則由人工讀取。則由人工讀取。n 2由航測儀器從航空照片上獲取由航測儀器從航空照片上獲取n 任何一種立體任何一種立體(lt)測圖儀都可以從航空照片上進行數(shù)據(jù)采集測圖儀都可以從航空照片上進行數(shù)據(jù)采集。n 3用電子經(jīng)緯儀、全站式速測儀等儀器由人工野外實測獲用電子經(jīng)緯儀、全站式速測儀等儀器由人工野外實測獲取。取。第11頁/共19頁第十二頁

10、，共19頁。第三節(jié)第三節(jié) 計算機輔助進行計算機輔助進行(jnxng)路線平縱橫設計路線平縱橫設計 n （1）利用數(shù)字地形模型進行路線設計）利用數(shù)字地形模型進行路線設計n 自動在數(shù)字地形模型支持下，借助數(shù)學方法，由計算機初定自動在數(shù)字地形模型支持下，借助數(shù)學方法，由計算機初定路線平面位置，進行優(yōu)化設計，根據(jù)計算機選擇的最優(yōu)方案和路線平面位置，進行優(yōu)化設計，根據(jù)計算機選擇的最優(yōu)方案和數(shù)模提供的地形資料數(shù)模提供的地形資料(zlio)，完成整個路線設計工作。，完成整個路線設計工作。n n（2）人工設計路線，輸入設計數(shù)據(jù)，計算機完成計算與成圖）人工設計路線，輸入設計數(shù)據(jù)，計算機完成計算與成圖n 首先由設

11、計人員確定路線平面位置，將平面設計資料首先由設計人員確定路線平面位置，將平面設計資料(zlio)輸入計算機，由計算機完成路線平面設計，輸入平面設輸入計算機，由計算機完成路線平面設計，輸入平面設計方案所對應的縱、橫斷面資料計方案所對應的縱、橫斷面資料(zlio)，由計算機完成整個路，由計算機完成整個路線設計（如內(nèi)業(yè)計算和有關圖表的繪制等）線設計（如內(nèi)業(yè)計算和有關圖表的繪制等） 。 第12頁/共19頁第十三頁，共19頁。一、路線一、路線(lxin)平面設計平面設計 第13頁/共19頁第十四頁，共19頁。一、路線一、路線(lxin)平面設計平面設計 第14頁/共19頁第十五頁，共19頁。n1縱斷面地

12、面高程的獲取縱斷面地面高程的獲取n（1）實地進行）實地進行(jnxng)路中線水準測量路中線水準測量n（2）紙上定線時在地形圖上人工讀取中樁高程）紙上定線時在地形圖上人工讀取中樁高程n （3）利用建立的帶狀數(shù)模，計算機進行）利用建立的帶狀數(shù)模，計算機進行(jnxng)數(shù)模內(nèi)插，得數(shù)模內(nèi)插，得到道路中線上任一點的高程值，從而獲得縱斷面地面線。到道路中線上任一點的高程值，從而獲得縱斷面地面線。 n 2縱斷面設計線的確定縱斷面設計線的確定 n （1）計算機自動產(chǎn)生道路的最優(yōu)縱斷面；）計算機自動產(chǎn)生道路的最優(yōu)縱斷面；n （2）設計者進行）設計者進行(jnxng)手工拉坡。手工拉坡。 第15頁/共19頁

13、第十六頁，共19頁。第16頁/共19頁第十七頁，共19頁。n設計步驟：設計步驟：n（1）設計者根據(jù)路線所經(jīng)地區(qū)的地形、地質(zhì)、水文、氣候等條件，歸納）設計者根據(jù)路線所經(jīng)地區(qū)的地形、地質(zhì)、水文、氣候等條件，歸納可能出現(xiàn)可能出現(xiàn)(chxin)的橫斷面形式和處理方式，確定各段的標準設計橫斷面的橫斷面形式和處理方式，確定各段的標準設計橫斷面型式及構(gòu)造物布置型式。型式及構(gòu)造物布置型式。n（2）計算機自動套用標準橫斷面逐樁進行橫斷面設計，并可根據(jù)需要顯）計算機自動套用標準橫斷面逐樁進行橫斷面設計，并可根據(jù)需要顯示在屏幕上。設計者可在屏幕上修改不合理的設計斷面。示在屏幕上。設計者可在屏幕上修改不合理的設計斷面。n（3）計算機自動提取已存入修改后的數(shù)據(jù)，計算土石方工程數(shù)量，并進）計算機自動提取已存入修改后的數(shù)據(jù)，計算土石方工程數(shù)量，并進行土石方調(diào)配。行土石方調(diào)配。 n（4）輸出橫斷面設計圖和有關圖表。）輸出橫斷面設計圖和有關圖表。 第17頁/共19頁第十八頁，共19頁。開開