公路cad软件开发技术综述

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1、公路CAD软件开发技术综述袁功青（华南理工大学土木与交通学院，广东广州510640）第一节CAD基本概念CAD是计算机辅助设计（ComputerAidedDesign）的简称。它是指以计算机为主要工具和手段进行产品或工程设计。它特别适用于承担设计过程中机械、繁重的事务，使设计人员将更多的精力用于设计方案的比选和决策上，提高设计质量和设计效率，使劳动密集型产业逐步被技术密集型产业所代替。CAD技术是研究计算机在设计领域中应用的综合技术，它作为20世纪公认的重大技术成果之一，正在深刻地影响着当今工业界的各个行业和各个工程领域。它涉及到计算机科学、计算数学、计算几何

2、、计算机图形学、数据结构、数据库、软件工程、仿真技术、人工智能等专业应用的多学科多领域的新兴学科。CAD技术具有高智力、知识密集、更新速度快、综合性强、投入高和效益大等特点，是国际上科技领域的前沿课题。CAD技术在发达国家已广泛应用于机械、电子、航空、汽车、船舶和土木工程等各个领域，成为改善产品质量与工程应用水平、降低成本、缩短工程建设周期和解放生产力的重要手段。迄今为止，CAD技术已成为一个推动行业技术进步的、能够创造大量财富的、具有相当规模的新兴产业部门——软件产业，CAD技术的开发与应用水平正逐步成为衡量一个国家科技现代化与工业现代化程度的重要标志之一。

3、CAD系统由软件系统和硬件系统组成。一个理想的CAD软件系统应包括科学计算、图形系统和数据库三个方面。科学计算包括通用数学库、系统数学库以及设计过程中占有很大比例的常规设计、优化设计等，它是实现相应专业的工程设计、计算分析及绘图等具体专用功能的程序系统，是CAD技术应用于工程实践的保证。图形系统包括集合建模、绘制工程设计图、绘制各种函数曲线、绘制各种数据表格、在图形显示器上进行图形变换以及分析和模拟等系统。图形系统是实现人和计算机进行信息交换的桥梁，也是CAD技术的基础。数据库是一个通用的、综合性的以及减少数据重复存储的“数据集合”。它按照信息的自然联系来构成

4、数据，即把数据本身和实体之间的描述都存入数据库，用各种方法来对数据进行各种组合，以满足各种需要，使设计所需要的数据便于提取，新的数据易于补充。它的内容包括设计原始资料、设计标准、规范、中间结果、图表和文件等。在一个完整的CAD系统中，需要对大量的数据资源进行组织和管理，从某中意义上讲，数据库在CAD系统中是基础。第二节公路CAD软件开发技术当今计算机技术及相应支撑软件系统的发展日新月异、更新迅速，大大促进了CAD技术的发展。公路CAD技术在软件、系统方面的发展集中在可视化、集成化、智能化与网络化技术方面。其具体内容包括：图形仿真、多维空间显示模型、多媒体技术、

5、CAD虚拟环境、图形支撑系统、（CAD、CAM和CAE）一体化信息集成、工程数据库、专家系统、遗传算法、人工神经网络模型和网络技术等。可视化（VisualizationinScientificComputing，简称VISC）技术是国际上于80年代末期提出并发展起来的一门新技术，它是将科学计算过程中及计算结果的数据和结论转换为图象信息或几何图形，在计算机的图形显示器上显示出来，并进行交互处理。集成化（Integration）技术主要是实现对系统中各应用程序所需要的信息及所产生的信息进行统一的管理。达到软件资源和信息的高度共享和交换，避免不必要的重复和冗余，充分

6、提高计算机资源的利用率。智能化CAD系统是把人工智能的思想、方法和技术引进CAD领域而产生的。现有的传统CAD系统基本上都是采用基于算法的技术，这种方法比较简单，处理的费用比较低，但处理能力局限性较大，特别是缺乏综合和选择、判断的能力，系统在使用时常常需要较高专业知识和较丰富实践经验的设计人员，通过人机交互手段才能完成设计。智能化CAD系统是具有某种程度人工智能的CAD系统，它是基于知识的技术，目前主要通过在CAD系统中运用专家系统、人工神经网络等人工智能技术来实现。网络化技术从公路CAD系统对设计的支持来看，主要是向实现设计全过程的整体自动化方向发展。采用先

7、进的测设方法、设计理论，与CAD技术融为遗体，从有效的数据自动采集，到设计、分析计算与优化直至最终输出设计成果，形成覆盖设计全过程的自动化设计系统是公路CAD系统的主要发展方向。在应用范围方面，除了传统道路路线、互通立交等方面继续发展外，还将在以下各方面有较大的发展空间：如道路三维造型和动画技术、计算机局域网建设和应用、数据和信息采集新技术和GPS与GIS的应用、道路工程库和道路信息系统的建立，包括开发由高速公路安全、监控、通讯、计费等子系统组成的交通工程CAD系统、工程项目管理系统和计算机在道路施工管理与营运等方面的应用等等。在道路CAD软件开发方面，应继续

8、贯彻自力更生为主，努力吸取国外先进经验