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1、第一节概述第一节概述一、一、CAD技术技术 1、CAD CADCAD是计算机辅助设计（是计算机辅助设计（Coputer Aided Coputer Aided Design)Design)的简称，是指以计算机为主要工具和手的简称，是指以计算机为主要工具和手段辅助进行产品或工程设计。段辅助进行产品或工程设计。 19731973年，当年，当CADCAD的发展还处于它的初期阶的发展还处于它的初期阶段时，国际信息处理联合会就给了段时，国际信息处理联合会就给了CADCAD一个广义一个广义的，至今仍使人感到耐人寻味的定义：的，至今仍使人感到耐人寻味的定义：“CADCAD是是将人和机器混编在解题专业组中的一
2、种技术，该将人和机器混编在解题专业组中的一种技术，该技术使人和机器的最好性能得到有机联系技术使人和机器的最好性能得到有机联系”。 公路CAD西华大学交通与汽车工程学院2 人具有逻辑推理、综合判断、图形识人具有逻辑推理、综合判断、图形识别、学习、联想、思维、情绪、兴趣等能别、学习、联想、思维、情绪、兴趣等能力及特点；力及特点；计算机则以运算速度快、精确计算机则以运算速度快、精确度高、不疲劳、存储量大、不易忘记、不度高、不疲劳、存储量大、不易忘记、不易出差错、以及能迅速地显示数据，曲线易出差错、以及能迅速地显示数据，曲线和图形见长。和图形见长。、所谓做好特性的、所谓做好特性的“联系联系”就是通过就
3、是通过“人机交互技术人机交互技术”，让人和计算，让人和计算机之间自然方便地进行信息交流，相互取机之间自然方便地进行信息交流，相互取长补短，使人和机器的特性得到充分发挥，长补短，使人和机器的特性得到充分发挥，从而提高设计能力、缩短设计周期、改善从而提高设计能力、缩短设计周期、改善设计质量、降低设计成本。设计质量、降低设计成本。公路CAD西华大学交通与汽车工程学院3 CAD CAD技术是研究计算机在设计领域中应用技术是研究计算机在设计领域中应用的综合技术，是的综合技术，是2020世纪公认的重大技术成果之一，世纪公认的重大技术成果之一，近几年来工程技术领域中发展最迅速，应用最广近几年来工程技术领域中
4、发展最迅速，应用最广泛的高技术之一。泛的高技术之一。 * *机械机械 * *电子电子 * *土木工程土木工程 * *其它其它公路CAD西华大学交通与汽车工程学院4第一节概述第一节概述2 2、CADCAD技术的实质技术的实质 利用计算机的高速运算，数据处理和绘图利用计算机的高速运算，数据处理和绘图模拟能力，减少设计人员的简单重复劳动，运用模拟能力，减少设计人员的简单重复劳动，运用交互式图形工作方式，充分发挥人交互式图形工作方式，充分发挥人机的优势，机的优势，缩短工程设计周期，降低成本，取得满意的设计缩短工程设计周期，降低成本，取得满意的设计效果。效果。3 3、CADCAD与传统设计的比较与传统设
5、计的比较 ？ 公路CAD西华大学交通与汽车工程学院5第一节概述第一节概述 （1 1）传统设计对信息不要求形式化，而）传统设计对信息不要求形式化，而CADCAD则要则要求概念模式和综合分析中所使用的规则都实现形求概念模式和综合分析中所使用的规则都实现形式化。式化。 （2 2）不同的支撑环境。）不同的支撑环境。 传统设计传统设计文具、图纸和手册。文具、图纸和手册。 CADCAD计算机硬件环境和软件支撑系统。计算机硬件环境和软件支撑系统。 （3 3）自动化程度。）自动化程度。 传统设计自动化程度低，而传统设计自动化程度低，而CADCAD则自动化程则自动化程度高。度高。公路CAD西华大学交通与汽车工程
6、学院6第一节概述第一节概述 二、二、公路公路CADCAD 它是公路工程计算机辅助设计系统的简称。它是公路工程计算机辅助设计系统的简称。是公路设计领域中的计算机辅助设计系统，它是是公路设计领域中的计算机辅助设计系统，它是集数据采集、方案优化、设计计算、图表绘制和集数据采集、方案优化、设计计算、图表绘制和输出为一体的综合设计系统。输出为一体的综合设计系统。 广义解释广义解释，公路，公路CADCAD就是应用于道路的规划、就是应用于道路的规划、设计、施工及运营管理中的计算机辅助系统。设计、施工及运营管理中的计算机辅助系统。 狭义解释狭义解释，公路，公路CADCAD仅考虑公路的设计，提仅考虑公路的设计，
7、提供数据的采集、储存，公路线形几何设计和方案供数据的采集、储存，公路线形几何设计和方案优化技术的支持。优化技术的支持。 简单地说，就是一个供公路设计人员进行简单地说，就是一个供公路设计人员进行交互式图形设计的计算机平台。交互式图形设计的计算机平台。公路CAD西华大学交通与汽车工程学院7公路公路CADCAD系统的具体含义系统的具体含义 公路公路CADCAD系统系统即利用计算机辅助设计即利用计算机辅助设计系统进行路线设计，在系统进行路线设计，在数字地形模型数字地形模型支持支持下，借助数学方法，由计算机初定下，借助数学方法，由计算机初定平面位平面位置置，并通过人机对话对设计方案进行修改；，并通过人机
8、对话对设计方案进行修改；经过不断的人机交互作用，进行优化设计，经过不断的人机交互作用，进行优化设计，根据计算机选择的最优方案和地形数字模根据计算机选择的最优方案和地形数字模型提供的地形资料完成整个型提供的地形资料完成整个路线平面、纵路线平面、纵断面和横断面设计断面和横断面设计，以获得切合实际的最，以获得切合实际的最优方案，在设计完成时可以利用绘图机优方案，在设计完成时可以利用绘图机输输出出各设计阶段所需的相应的图纸和表格。各设计阶段所需的相应的图纸和表格。公路CAD西华大学交通与汽车工程学院8第一节概述第一节概述公路公路CADCAD与与AUTOCADAUTOCAD的区别：的区别： * *功能（
9、采集、优化、计算、检验）功能（采集、优化、计算、检验） * *专业性（优化计算、标准、数据、形式）专业性（优化计算、标准、数据、形式） * *方便性（符合设计标准和习惯）方便性（符合设计标准和习惯）公路CAD西华大学交通与汽车工程学院9第二节第二节 公路公路CADCAD的发展的发展一、国外公路一、国外公路CAD发展历史发展历史 6060年代：年代：平、纵线形要素计算，横断面、土石平、纵线形要素计算，横断面、土石方计算，纵断面线形优化；如英国的方计算，纵断面线形优化；如英国的HOPSHOPS，德国，德国的的EPOSEPOS、法国的、法国的ApplonApplon等。等。 7070年代：年代：数字
10、地面模型、图形显示及计算机绘数字地面模型、图形显示及计算机绘图，道路路线优化技术拓宽到平面和空间选线。图，道路路线优化技术拓宽到平面和空间选线。如英国的如英国的NOANNOAN、美国普渡大学的、美国普渡大学的GCADSGCADS等。等。 8080年代：年代：系统化（航测设备系统化（航测设备+ +计算机硬件计算机硬件+ +计算计算机软件的组合系统）、集成化（数据采集机软件的组合系统）、集成化（数据采集+ +设计、设计、分析分析+ +三维显示与成图三维显示与成图+ +优化技术），如美国的优化技术），如美国的CANDIDCANDID系统。系统。公路CAD西华大学交通与汽车工程学院10第二节第二节 公
11、路公路CADCAD的发展的发展 9090年代：年代：国际化、多元化、系统的深化及柔软性国际化、多元化、系统的深化及柔软性的提高；智能化的提高；智能化CADCAD（AI+CADAI+CAD）；数据采集运用）；数据采集运用GPS+GPS+航测或全站仪建立数模。航测或全站仪建立数模。 例如：德国的例如：德国的CARD/1CARD/1系统，英国的系统，英国的MXRoadMXRoad系统，系统，美国的美国的InRoadsInRoads系统。系统。二、我国公路二、我国公路CADCAD的发展的发展 7070年代中期年代中期，有人收集国外情报；，有人收集国外情报；7979年起国内年起国内的高校及研究院所对公路
12、、铁路平面、纵断面优的高校及研究院所对公路、铁路平面、纵断面优化、空间线形优化技术等进行了研究，形成了多化、空间线形优化技术等进行了研究，形成了多种应用程序。同济大学开办培训班、研讨班，形种应用程序。同济大学开办培训班、研讨班，形成国内路线成国内路线CADCAD的的“火种火种”。公路CAD西华大学交通与汽车工程学院11 80 80年代：年代：国内多所院校相继开发了多个公路设计国内多所院校相继开发了多个公路设计软件，软件， 如武汉二院如武汉二院BASICBASIC编写的公路路线编写的公路路线CADCAD软件已软件已出版、推广，李方、张雨化亦有类似软件；出版、推广，李方、张雨化亦有类似软件； 另外
13、，一些单位引进国外的软件系统及另外，一些单位引进国外的软件系统及CADCAD二次二次开发，取得了良好的效果。开发，取得了良好的效果。 80-9080-90年年 交通部交通部“七五七五”攻关项目攻关项目“高等级公路高等级公路路线综合优化及路线综合优化及CADCAD系统系统”，基于，基于ApolloApollo工作站、工作站、DDMDDM图形系统，获交通部一等奖；图形系统，获交通部一等奖； 9090年代年代 ：单兵作战，在单兵作战，在DOS, AutoCAD, DOS, AutoCAD, Windows3.x, Windows3.x, 第二节第二节 公路公路CADCAD的发展的发展公路CAD西华大
14、学交通与汽车工程学院12第二节第二节 公路公路CADCAD的发展的发展 Windows95/98及网络环境下，利用及网络环境下，利用BASIC, FORTRAN, C/C+, VB, VC, AutoLISP等语言开发，但无一能与国外等语言开发，但无一能与国外同类软件相比。同类软件相比。三、发展趋势三、发展趋势 1 1、 勘测、设计一体化；勘测、设计一体化； 2 2、 3D3D技术、技术、Virtual RealityVirtual Reality（虚拟现实）技（虚拟现实）技术；术； 3 3、可视化技术；、可视化技术；公路CAD西华大学交通与汽车工程学院134. 4. 数据库技术、人工智能；数
15、据库技术、人工智能；5. 5. 网络化技术；网络化技术；第二节第二节 公路公路CADCAD的发展的发展公路CAD西华大学交通与汽车工程学院14第三节现有公路第三节现有公路CAD简介简介系统主要特点：系统主要特点： 界面友好、操作方便，易于学习和掌握。界面友好、操作方便，易于学习和掌握。 立足于微机平台，易于推广。立足于微机平台，易于推广。 采用模块化结构，模块相对独立，构成了通采用模块化结构，模块相对独立，构成了通用的用的CAD整体，数据交换无须人工的中间处理。整体，数据交换无须人工的中间处理。 具备交互式图形功能。具备交互式图形功能。 能供网络上多用户同时使用。能供网络上多用户同时使用。 不断更新和发展。不断更新和发展。公路CAD西华大学交通与汽车工程学院15第三节现有公路第三节现有公路CAD简简介介系统整体结构： 测量数据采集、传输和处理，建立“原有面的模型” 设计平面、纵断面定线，建立“设计面”模型组成部分的设计 分析横断面设计土石方计算显示形象化显示模型检验
