關於路線縱斷面設計軟體分析論文
關於路線縱斷面設計軟體分析論文
摘要：路線縱橫面設計是影響道路建設質量的重要因素，本文介紹了研製開發的動態互動式路線縱斷面設計軟體在道路工程中的應用，以及所具有的主要特點。
關鍵詞：道路縱斷面動態互動式設計計算機應用
路線縱斷面設計，關係到道路線形的優劣、路基的穩定性好壞、路基土石方及防護工程量的大小、路基路面排水是否順暢等諸多問題，對於道路建設質量有著重要的影響。改革開放以來，我國公路交通事業得到迅猛發展，現代科技特別是計算機技術也得到飛速進步，如何利用計算機技術迅捷地完成技術經濟比較合理的路線縱斷面設計，對於道路建設質量，尤其是對於道路立交、山區道路等地形較為複雜、高程控制要求較高的工程設計來說，是一個很有意義的課題。目前，國內外許多專家同行都在致力於道路設計軟體的研製和開發。
目前，國內使用的路線縱斷面設計軟體，大多為靜態互動式軟體。在設計過程中，設計者透過不斷地修改資料檔案或透過鍵盤輸入命令或資料，實現人機對話，使得設計不斷地得到完善，從而完成一項設計的。這和手工設計相比，雖然有很大的進步，但仍然不能令設計人員感到滿意。其主要缺點是：第一，修改資料工作量大。設計者往往要通過幾十次，甚至上百次地修改資料，才能完成設計。第二，輸入資料的合理性無法預料。即便是對一個有經驗的設計者來說，在修改設計的過程中，對於輸入的資料可能會產生的相鄰曲線"穿袖"等不合理的情況也往往無法預料。即使沒出現這種情況，設計者也不能保證其技術指標就一定能得到滿足，等到發現輸入資料不合理時，設計者又要再次修改輸入資料，這無疑明顯地增加了設計者的工作量。
本人所作的路線縱斷面設計軟體的研製開發工作，是以實現動態互動設計功能為目標。所謂動態互動設計功能，是設計者可透過滑鼠選擇命令和操作物件(變坡點、坡度線或豎曲線等)，然後透過滑鼠來拖動操作物件，實現連續不斷的人機對話，每一次人機對話都可以實現操作物件及其技術引數(坡長、坡度、豎曲線半徑、設計高程等)連續的動態顯示，設計者可以從計算機螢幕上動態地連續觀察到設計的修改動態、相應的輸入資料和路線技術指標的變化情況，直到比較滿意為止。這樣，一次動態互動設計操作就相當於幾次甚至於十幾次靜態互動設計操作，從而使設計人員感到非常方便，明顯地提高了設計效率。在程式研製過程中，本人結合參與山區公路和平原地區高等級公路及立交設計的經驗，儘量使程式功能貼近設計者的需要，通過幾項實際工程設計的考驗，證明該軟體具有較好的實用價值和廣泛的適用性。
本軟體採用ADS-C語言編制，在AutoCADforWindows12.0版以上的環境下執行。軟體的主要特點如下：
1充分利用AutoCAD軟體的強大功能
Aut0CAD是由美國的Autodesk公司推出的計算機輔助設計軟體，是目前在各設計單位非常流行的應用軟體。AutoCAD實質上是一個圖形資料庫，它有非常完善的資料結構和圖形演算法。設計者所作的每一次圖形建立或修改操作，實際上就是透過AutoCAD的各項功能來修改圖形資料庫，而螢幕上所看到的圖形只不過是資料庫的一種圖形反映而已。因此，AutoCAD軟體實際上是採用"事件型"應用程式的開發來實現各項功能的。所謂"事件型"程式就是各應用程式分別從圖形資料庫提取資料，然後又將計算結果放回到圖形資料庫中去，使圖形資料庫中的相應記錄得到修改，從而使螢幕上的圖形同時得到修改。各應用程式只對某一個"事件"即某一項功能負責，而各應用程式相對獨立，它們之間不發生直接的聯絡，這就使應用程式的開發只需考慮如何從圖形資料庫提取資料，如何修改圖形資料，而不受其他應用程式的影響，給軟體開發工作帶來很大的便利。AutoCAD軟體還允許使用者採用Autolisp語言和C語言等開發應用程式，允許使用者在圖形資料庫的記錄中寫入使用者外部資料，進行二次開發工作，正是由於AutoCAD軟體具有上述優點，因此，全世界有數以萬計的使用者在AutoCAD平臺上進行專業CAD軟體的開發工作。
2較強的設計管理能力
本軟體能在同一圖形檔案中同時設計多條道路及其立交匝道，每一條道路或匝道都由設計者賦予一個道路名稱，並且可根據需要隨時改名。每條道路的`設計互不干擾，並且每一個圖形檔案可隨時存檔，下一次設計時只需將圖形檔案調入AutoCAD即可繼續進行。每一個圖形檔案同時能設計的道路長度及道路條數只和計算機記憶體大小有關，和軟體本身無關。為此，曾在一臺具有32M記憶體的普通586微機上進行試驗，結果表明，軟體能處理一條具有1萬個變坡點和10萬個地面高程點的道縱斷面設計，這相當於一條1000公里以上長度的道路縱斷面設計，完全能滿足各種道路工程設計的需要。
3靈活的動態互動功能
軟體充分體現了動態互動的特點，凡修改設計的命令均採用選取操作物件，然後用動態拖動操作物件的方式進行。動態拖動可以沿任意方向或沿設計者指定的樁號、高程或縱坡方向拖動，並可以按照設計者指定的樁號、曲線半徑或縱坡的變化及步長進行拖動。操作物件的拖動幅度相對於滑鼠移動距離的比例也可任意調整，從而使設計者可以精確地進行設計的微調，直到滿意為止。拖動方式及步長的調整可以在拖動過程中利用熱鍵和對話方塊的方式進行，非常方便。為適應不同設計者和不同場合的需要，在拖動過程中也可以利用熱鍵方式完成設計引數的鍵盤互動輸入。當設計者對所作的設計修改不滿意時，使用程式專門設計的撤消功能，可以很方便地撤消前一次修改，直到恢復原有設計為止。
4比較完善的動態資料檢查和動態高程控制檢查功能
在拖動設計過程中，程式隨時檢查資料(坡度、坡長或豎曲線半徑)的合理性，自動防止相鄰豎曲線出現"穿袖"等不合理情況，並作相應的提示。
設計者可以根據需要，在任意樁號設定高程控制點。在拖動過程中，可透過熱鍵動態顯示拖動範圍內各控制點樁號的設計高程、控制高程及它們之間的差值，使設計者很快作出滿足高程控制點要求的設計。高程控制點可採用拖動方式進行移動，不需要時可隨時刪除。
5內容豐富的資訊查詢功能
程式還具備了豐富的資訊查詢功能，其內容有設計線要素表、技術指標查詢、控制點查詢表，設計高程、地面高程和填挖高度等內容的動態查詢，查詢指定樁號之間的路基土石方數量等。
6適應能力強的繪圖功能
使用者可自行定義縱斷面設計圖的幅面大小、標註欄的順序和欄寬、字型大小、標註內容及其精度等多項要求，並可以工作檔案的形式儲存定義資訊，便於日後使用。
7友好的使用者介面
操作命令的選取均用滑鼠在下拉式選單中進行，人機對話在彈出式對話方塊中進行，所有螢幕揭示均採用漢字揭示。