Inroads、纬地及Civil 3D软件在三维道路设计中的应用

许相宜

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

1 概述

道路三维设计的原理是利用原始测量数据在软件中生成数字地面模型，在最接近原始地面的地形曲面上进行道路的平、纵设计，根据设计要求创建横断面模板，并生成道路模型的过程。三维设计软件的应用可以帮助工程师更简单、高效的完成道路设计，并有效的避免一些二维设计可能出现的疏漏。在进行三维道路设计和建模之前我们应根据道路的等级、设计标准及设计要求合理的选择三维软件。利用三维软件建立的道路模型如图1所示。

图1 利用三维软件建立的道路模型

2 实际应用中各软件的优缺点

2.1 Inroads软件的优缺点

Inroads是一款基于Microstation平台的，专门应用于道路设计的三维软件，被誉为世界三大道路设计软件之一。它通过在软件中通过几何线形(Geometry)、横断面模板(Templates)及道路表面(Surface)文件的形式分别建立和存储绘制的平竖曲线、横断面及道路模型。Inroads在平竖曲线的设计中的优点有:①可以自动根据所设计公路的设计速度来限制平竖曲线的角度和长度值;②在纵断面设计拉坡时，还可以根据设计时速自动运算出最适合的竖曲线半径，以便用户进行参考和设计;③创建横断面模板时，Inroads在一个虚拟的二维界面之中首先建立所需要的横断面的大概结构及形状，所建立的图形的每个节点都附有自己的属性和相对于相邻点的位置关系参照和角度参照，我们可以进入到每个点进行分别设置，包括对于开挖和回填的端点可以设置末端条件，以及在处于开挖和回填的临界点时可以设置优先级等;④用户可以根据自己的需要和公路设计的等级自己设计横断面的形式，并存成单独的(.itl)格式文件以便于在其它设计之中使用;⑤Inroads是一款成熟的三维软件，相比另外两款软件更为稳定，可以很好的配合Microstation平台的其它软件进行三维建模，并通过ProjectWise平台与其它三维软件协同设计;⑥Inroads可以进行远距离、大规模、高等级的公路设计。它程序之中使用的很多规范是国外的标准，还没有根据我国的设计标准、原则建立契合我国普遍道路设计的模式。

图2 利用Inroads绘制的横断面模板

2.2 纬地系列软件的优缺点

纬地系列软件是我国自主研发的，基于CAD上使用的道路交通专业辅助设计软件，拥有非常完善且符合我国设计标准和成果的设计程序。包括高速公路设计、立交路线设计、与公路配套的挡墙和桥涵的设计、及高速公路和桥梁、隧道相接的设计，是我国各公路设计院普遍采用的道路设计软件。纬地也是一套比较成熟的公路专业仿真分析平台。基于此平台，用户可以实现对公路的虚拟仿真分析、安全评价、运行速度分析、空间行车视距分析等。纬地软件的设计思路和Inroads有很多类似之处，平纵横设计都可以保存为独立的格式存储，并且纬地软件功能强大还体现在很多细节上，比如建立数字地面模型的时候纬地可以智能的对三角网进行优化，排除错误的测量数据。纬地软件适用于各种高等级公路的设计，其专业性是很出色的，但是三维手段还不如专业的三维软件完善。

2.3 Civil软件的优缺点

Civil 3D是Autodesk公司研发的可适用于岩土工程、道路交通、地下管网等多领域的土木工程设计三维软件。由于这款软件直接架构于CAD上，所以在普遍使用CAD进行设计绘图的工程师手中，它是一款很好的辅助软件。Civil 3D可以利用测量高程点和等高线快速的建立数字地面模型，在最接近真实地面的数字地面模型上进行道路的平、纵、横设计，生成道路模型，并能方便输出符合我国标准的设计图纸及设计成果表格。但是在专业性能方面Civil 3D不如道路专业设计软件全面，比如缓和曲线试算、超高加宽的计算等。所以Civil 3D并不适用于高等级公路的设计。但是对于低等级的公路、市政道路的设计，这款软件却可以作为优选，因其设计思路简单清晰，操作十分便捷。

3 结语

三维设计为工程师提供的便捷无疑是飞跃性的，三维软件可以使用Google Earth上集成的海量的地球表面数据信息。对于土木工程师来说，如果能在设计方案的初期阶段应用Google Earth提供的地形数据作为地面测量数据，无疑会大大地提高设计效率。三维道路设计软件基于数字地面模型的基础上建立真实的道路模型，可以计算出精确的工程量，随着设计进度可以在设计的道路上进行模拟驾驶或飞行，以便查找有无遮挡视线的情况、设计的是否合理等。随着科学技术的发展，三维技术会变得更加全面，更好的为工程师服务。

［1］房虎.纬地三维道路CAD系统在低等级公路设计中的应用体会［J］.广西水利水电，2008(05):1－2.