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道路路线CAD基础 第一章 绪论 一、历史 1. 国外 60年代 平、纵线形要素计算，横断面、土石方计算，平、纵线形优化； 70年代 数字地面模型、图形显示及计算机绘图； 80年代 系统化（航测设备+计算机硬件+计算机软件的组合系统）、集成化（数据采集+设计、分析+三维显示与成图+优化技术） 90年代 国际化、多元化、系统的深化及柔软性的提高； 智能化CAD（AI+CAD）；数据采集运用GPS+航测或全站仪建立数模。 第三章 数字地面模型 第二节 DTM类型 按数据结构形式分 面状（格网、三角网、空间多边形） 线状（等高线、断裂线） 点状（散点） 按几何形状分 规则数模（方格、矩形、正三角形网） 半规则数模（等高线、地形断面） 不规则数模（散点、三角网TIN） 第三节 DTM的构造与高程的插值算法 一、方格网 1、构造 2、插值算法 双曲抛物面 Z=A0+A1x+A2y+A3xy A0=Z1, A1=(Z2-Z1)/dx, A2=(Z3-Z1)dy, A3=(Z1-Z2- Z3+Z4)/(dx·dy) 3、特点 (1)优点：计算简单，数据组织与管理简单； (2)缺点：不能真实地反映地形； 二、带状格网、三角网 (一)鱼骨式 1、构成 2、插值 3、特点 (1)优点：构网简单，插值算法简单，数据量少； (2)缺点：不能很好地反映地形。 (二)随意鱼骨式 1、构成 2、插值 3、特点 (1)优点：构网简单，插值算法简单，数据量少，比鱼骨式能更 好地反映地形； (2)缺点：仍不能很好地反映地形。 三、区域三角网 1、构成 自动联网 Delaunay(Thiessen)、最小边长和 2、插值 3、特点 (1)优点：能较好地反映地形，插值算法简单，支持路线多方案 比选； (2)缺点：构网较复杂，数据处理量大，耗时较长。 第四节 DTM的应用 一、输出纵横地面线、平面图 二、3Dface、 3D辅助生成 三、渲染、动画(真三维模型 AutoCAD、3DMax) 思考题： 数字地面模型是连接勘测阶段与设计阶段的桥梁，是提高设计质量与效率的核心。 * 树立数模在路线CAD中的核心地位的思想； * 了解数模的种类及适用条件； * 了解鱼骨式及随意鱼骨式数模的构网方法； * 掌握方格网数模的构网方法与高程插值算法； * 掌握三角网数模的构网方法与高程插值算法； * 了解数模在路线CAD中的应用。 第四章 平面设计与绘图 第一节 平面线形设计的理论方法 一、导线法(直线型设计方法) 三单元线法(不完整、不对称的回旋曲线) 二、模式法（曲线型设计方法） 第二节 平面线形组合设计 一、形式 12种 二、适用性 具体分析 第三节 动态、交互平面设计 一、非交互设计 “电算”“非交互”“交互”三个实现的发展阶段； 二、交互设计 特点：图形、数据的双向连接，一一对应 动态：实现技术上锦上添花：拖曳、实时变化、所见即所谓，往往是通过分流资源，已提供的函数工具等加以完成。 第四节 平面图绘制 包括： 平面线位图 平面设计后即可获得 平面占地图 纵、横断面设计后 平面布置图排水、防护工程等完成 第五节 平面线形优化理论 一、原理 变量、约束条件、目标函数的概念 二、方法 1、动态规划法 动态规划法： 把整个路线划分成许多分段，在设法计算出每个分段目标函数值后，利用一种递推关系式一个分段一个分段地推出最优决策，以达到使整个路线最优的结果。 fn(s)=min xn(s)｛d［s,xn(s)］＋fn-1［xn(s)］)｝ 式中： n 阶段变量，优化过程中的分段数； s 状态变量，表示路线将在该点(亦即该变量)以前进行优化； xn(s) 决策变量，表示在状态变量S被选定的情况下将对该变量xn(s)进行最优决策； d［s,xn(s)］目标函数增量，表示由状态变量得到决策变量xn(s)间这一分段的目标函数值； fn-1［xn(s)］表示从路线起点到决策变量xn(s)之间，共n-1个分段构成的目标函数累计的最小值； fn(s) 目标函数，表示以路线起点到状态变量s为止的共n个路线分段构成的目标函数累计的最小值。 目标函数 1、道路的建造费用：土方工程费、人工构造物 2、征地费用； 3、汽车营运费：包括汽车的油耗、磨损和折旧、道路养护费、汽车行驶速度和耗费时间的等效费用。 思考题： * 了解平面线形设计的传统方法（导线法）以及新的曲线型方法的概念； * 掌握改进的导线法设计过程； * 掌握曲线型方法设计基本型、C型、S型等平面线形的原理； * 了解平面线形设计的