纬地操作手册.docx
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纬地操作手册
序言
最新升级说明：
1.主线平面设计功能中增加了“反算:
与前交点相接”“反算:
与后交点相接”和“反算:
与前交点相接成回头曲线”等特殊反算计算模式，用户可以利用这几项功能快速准确地完成相邻交点的曲线的相接计算（无直线段，包括复曲线或卵型曲线等）以及回头曲线的快捷布设问题。
2.主线平面设计和立交平面设计的绘图控制中增加了桩号、曲线要素等的分别标注控制，用户可以任意指定百米、公里桩及曲线要素桩的标注形式位置（包括曲线内侧）。
3.进一步扩展了设计参数文件的控制内容，请用户参考最新版中的用户手册中关于设计参数控制数据文件（*.ctr）部分的详细介绍。
一般建议用户通过“控制参数录入”功能来完成对该数据文件中各控制参数的修改工作，最好避免手工直接修改。
4.对原土方数据文件中所记录的横断面设计数据进行了修改和扩增，其内容包括路基左右侧宽度、路基边缘标高、坡口坡脚距离与标高等等，请用户参考最新版中的用户手册中关于土方数据文件（*.tf）。
对原土方数据文件格式将不再支持，请用户留意。
5.纵断面设计（交互式拉坡）功能中继续完善和增加了对桥梁、涵洞等构造物控制标高的表识，请用户从“控制参数录入”功能的“桥梁”“涵洞”等项目中输入桥梁、涵洞等构造物控制标高的信息。
6.在逐桩坐标表输出功能中增加了多种桩号来源和直接输出桩号与坐标数据文件等内容，用户可以直接将生成的坐标文件传给全站仪，进行放线等工作。
7.增加了直接读入和输出DICAD的平面数据文件等功能，以方便原使用DICAD等软件的用户。
8.增加了数模数据的“数据预检”功能，可专门进行模拟构网，完成对粗差数据的检查与记录。
第一章系统主要功能及常规使用步骤
1.1.系统主要功能
1.1.1.公路路线辅助设计
●平面动态可视化设计与绘图
系统沿用传统的导线法（交点法）经典理论，可进行任意组合形式的公路平面线形的设计计算和多种模式的反算。
用户可在计算机屏幕上交互进行定线及修改设计，在动态拖动修改交点位置、曲线半径、切线长度缓和曲线参数的同时，可以实时监控其交点间距、转角、半径、外距以及曲线间直线段长等技术参数。
在平面设计完成的同时，系统自动完成全线桩号连续计算和平面绘图。
系统支持基于数字化地形图（图像）上的上述功能，同时也可方便地将低等级公路外业期间已经完成的平面线形导入本系统。
●纵断面交互式动态拉坡与绘图
系统在自动绘制拉坡图的基础上，可动态交互式完成拉坡与竖曲线设计。
用户可实时修改变坡点的位置、标高、竖曲线半径、切线长、外距等参数；对主要纵坡，受控处系统可自动提示控制情况。
对于公路改建项目，系统可根据用户需要自行回归纵坡（点）数据。
系统支持以“桩号区间”和“批量自动绘图”两种方式绘制任意纵横比例和精度的纵断面设计图及纵面缩图，自动标注沿线桥、涵等构造物，绘图栏目也可根据用户需要自由取舍定制。
以上功能不仅适用于公路主线，同样适用于互通式立交匝道的纵断面设计与绘图。
●超高、加宽过渡处理及路基设计计算
系统支持处理各种加宽、超高方式及其过渡变化，进而完成路基设计与计算，方便准确地输出路基设计表，可以自动完成该表中平、竖曲线要素栏目的标注。
系统在随盘安装的“纬地路线与立交标准设计数据库”的基础上，“设计向导”功能自动为项目取用超高和加宽参数，并建立控制数据文件。
另外，系统最新版中路基的断面型式（包括城市道路的多板块断面）可由用户随意指定。
●参数化横断面设计与绘图
系统支持常规模式和高等级公路沟底纵坡设计模式下的横断面戴帽设计，同时准确计算并输出断面填挖方面积以及坡口、坡脚距离等数据。
用户可任意定制多级填挖方边坡和不同形式的边沟排水沟。
系统直接根据用户设定自动分幅输出多种比例的横断面设计图，并可自动在图中标注断面信息和断面各控制点设计高程。
V4.0版新增的横断面设计中支挡防护构造物处理模块，可自动在横断面设计图中绘出挡土墙、护坡等构造物，并在断面中自动扣除其土方数量。
●土石方计算与土石方计算表等成果的输出
系统利用在横断面设计输出的土石方数据，直接计算并输出土石方计算表到Excel中，方便用户打印输出和进行调配、累加计算等工作。
系统可在计算中扣除大、中桥、隧以及路槽的土石方数量，并考虑到松方系数等影响因素。
特别是系统直接为本公司最新开发完成的“土石方可视化调配系统”提供原始数据，用户在方便、直观地鼠标拖曳操作中完成土石方纵向调配，系统自动后台记录用户的每一次操作（可无限制返回），并据此直接绘制完成全线的土石方纵向调配图表。
●公路用地图（表）与总体布置图绘制输出
基于横断面设计成果，系统批量自动分幅绘制公路用地边线，标注桩号与距离或直接标注用地边线上控制点的平面坐标，同时可输出公路逐桩用地表（仅供参考）和公路用地坐标表。
同样，系统还可基于路线平面图，直接绘制路基边缘线、坡口坡脚线、示坡线以及边沟排水沟边线等，自动分幅绘制路线总体布置图。
系统新版中可区别跨径与角度自动标注所有大、中型桥梁、隧道、涵洞等构造物。
●路线概略透视图绘制（以及全景透视图）
系统可直接利用路线的平、纵、横原始数据，绘制出任意指定桩号位置和视点高度、方向的公路概略透视图（线条图）。
另外，在系统的数模版中，系统可直接生成全线的地面模型和公路全三维模型，可方便地渲染制作成三维全景透视图和动态全景透视图（三维动画），并模拟行车状态。
●路基沟底标高数据输出沟底纵坡设计
系统的横断面设计模块中可直接输出路基两侧排水沟及边沟的标高数据，新版软件中，用户可交互式完成路基两侧沟底标高的拉坡设计。
●平面移线
平面移线功能主要针对低等级公路项目测设过程中发生移线情况而开发，系统可自动计算搜索得到移线后各对应桩号的纵、横地面线数据。
1.1.2.互通式立交辅助设计
●立交匝道平面线位的动态可视化设计与绘图
系统采用曲线单元设计法和匝道起终点智能化自动接线相结合的立交匝道平面设计思路，方便快捷地完成任意立交线形的设计和接线。
特别是系统在任意曲线单元和接线约束实时拖动条件下的匝道终点动态接线更为直观、灵活。
立交匝道平面线位的动态可视化设计是纬地系统的核心和精髓。
与主线平面绘图相同，系统在立交平面设计完成的同时，完成立交平面线图的绘制，用户可根据出图需要控制其标注方向、内容和字体大小；同时可直接在线位图中绘制输出立交曲线表和立交主点坐标表。
●任意的断面型式、超高加宽过渡处理
系统采用独特而精巧的路幅变化描述和超高变化描述方式，可支持处理任意路基断面变化型式（如单、双车道变化、分离式路基等）和各种超高变化。
同样基于已随盘安装的“纬地路线与立交标准设计数据库”，“设计向导”功能也可为匝道项目自动建立超高和加宽变化控制数据。
●立交连接部设计与绘图
纬地系统除支持处理各种形式的加宽和超高过渡外，更可自动搜索计算立交匝道连接部（加、减速车道至楔形端）的横向宽度变化，根据用户指定批量标注桩号及各变化段的路幅宽度，自动搜索确定楔形端位置及相关线形的对应桩号。
●连接部路面标高数据图绘制
在连接部设计详图（大样图）的基础上，系统可批量计算、标注各变化位置及桩号断面的路基横向宽度、各控制点的设计标高、横坡及方向等数据。
由于系统内部采用同一计算核心模块，所以自动保证立交连接部处路基设计表、横断面图和路面标高图等输出成果的一致性。
纬地系统的开发设计首先是基于互通式立交设计的，系统v1.0～v2.0版只有互通式立交设计部分的内容。
纬地系统是国内第一套同时兼顾路线和互通式立交辅助设计两套功能的专业软件。
前面所述及的关于路线设计部分的所有功能如纵断面设计与绘图、路基设计、横断面设计与绘图、土石方计算等均同时适用于互通式立交设计，这里不再重复。
1.1.3.数字化地面模型应用（DTM）
●支持多种三维地形数据接口（来源）
系统支持AutoCAD的dwg/dxf格式、Microstation的dgn格式、Card/1软件的asc/pol格式，以及pnt/dgx/dlx格式等多种三维地形数据来源（接口）,三维地形数据既可以是专业测绘部门航测后提供的，也可以是用户自行对地形图扫描矢量化后得到的。
●自动过滤剔除粗差点和处理断裂线相交等情况
系统自动过滤并剔除三维数据中的高程粗差点，自行处理平面位置相同点和断裂线相交等情况，免去繁多的手工修改处理。
●快速建立最优化三角网三维数字地面模型（DTM）
以独特的内存优化模块和最快的点排序方法为后盾，纬地系统建立最优化三角数字地面模型的速度是国外其他同类软件两倍以上。
并且突破了其他软件在处理公路带状长大数模时存在的限制，没有可处理点数上限。
●系统提供多种数据编辑、修改和优化功能
系统不仅提供多种编辑三角网的功能，如插入、删除三维点，交换对角线或插入约束段，另外系统专门开发了自动优化去除平三角形的数模优化等模块。
●系统快速、准确地完成路线纵、横断地面线插值（或剖切）
系统可根据用户需求快速插值计算（或剖切）并输出路线纵、横断面的地面线数据。
用户可立即在计算机上完成纵断拉坡设计、路基设计、横断面设计，进而直接得到土石方工程量，使大范围的路线方案深度比选和优化成为现实。
●系统提供对矢量化的平面数字地形图的三维化功能
1.1.4.公路三维真实模型建立（3DRoad）
●基于三维地模快速建立公路全线地面三维模型
●基于横断面设计建立真实的公路全三维模型（包括护栏、标线、波型梁等）
●自动根据公路全三维模型完成对原地面模型的切割（挖除）
●方便地制作公路全景透视图和公路三维动态全景透视图（三维动画）
（建立在数字化地面模型基础上的公路三维模型才是真正意义上的公路三维模型）
1.1.5.其他功能
●估算路基土石方数量与平均填土高度计算
●外业放线计算
●任意地理坐标系统的换带计算
●桥位、桩基坐标计算
●立交连接部鼻端（楔形端）位置自动搜索
●桩号自动查询等
1.1.6.数据输入与准备
纬地系统中所有的平、纵、横基础数据录入均开发有实用方便的录入工具（软件）如：
平面数据（交点）导入、纵断面数据输入、横断面数据输入等，方便了用户，减少数据错误。
1.1.7.绘图部分
●路线平面设计图
●路线纵断设计图
●横断面设计图
●公路用地图（表）
●路线总体布置图
●路线概略与全景透视图
●互通式立交平面线位数据图
●立交连接部设计详图
●立交连接部路面标高图
纬地系统V4.0版可批量、高效输出路线平、纵、横等所有相关图纸，用户可单张、多张或一次性输出所有图纸到打印机中。
1.1.8.出表部分
●直曲线转角表
●主点坐标表
●逐桩坐标表
●立交曲线表与路线平面曲线元素表
●纵坡与竖曲线表
●路基设计表
●公路用地表
●土石方计算表
以上输出的表格均可由用户自由选择输出方式（AutoCAD图形、WORD、EXCEL三种方式），并自动分页，方便打印。
2.1.系统应用常规步骤
1.2.1.常规公路施工图设计项目
常规公路施工图设计项目（对于工程可行性研究或初步设计项目，根据需要应用下述有关内容）
1.新建公路路线设计项目，并指定项目名称、路径。
2.使用“主线平面设计”（也可交互使用“立交平面设计”）功能进行路线平面线形设计与调整；直接生成路线平面图（得到*.jd数据或*.pm数据）；
3.使用“生成直曲线表”功能生成路线直线、曲线转角表；
4.启用“设计向导”，根据提示自动建立：
路幅宽度变化数据文件（*.wid）、超高过渡数据文件（*.sup）、设计参数控制文件（*.ctr）、桩号序列文件（*.sta）等数据文件；
5.使用“生成逐桩表”功能生成路线逐桩坐标表；
6.使用“项目管理”或利用“HintCAD专用数据管理编辑器”结合实际修改以下数据文件：
路幅宽度变化数据文件（*.wid）、超高过渡数据文件（*.sup）、设计参数控制数据文件（*.ctr）；
7.利用“纵断数据输入程序”输入纵断面地面线数据文件（*.dmx）；利用“横断数据输入”功能输入横断面地面线数据文件（*.hdm）；并将数据文件指定给当前项目。
8.利用“纵断面设计”功能进行纵断面拉坡和竖曲线设计调整，同时可直接输出“纵坡竖曲线表”（保存至*.zdm文件）；
9.利用“连接部图绘制”功能，进行立交连接部图绘图和路线平面图绘图，特别是对于加宽设计区间；
10.绘制纵断面设计图，同时根据设计参数控制文件（*.ctr），标注各类构造物；
11.进行“路基设计计算”，输出路基设计中间数据文件（*.lj）；并可由路基设计中间数据文件直接生成路基设计表；
12.基于连接部设计图，利用“路面标高图绘制”功能进行路面标高图绘制；
13.利用“挡土墙录入”功能输入有关挡墙等支挡物数据，并将其保存到当前项目中。
14.进行“横断面设计绘图”，同时直接输出土石方数据文件；
15.修改设计参数控制数据文件中关于土方分段的控制数据，输入土石方数据文件，计算输出土石方数量计算表；
16.依据土石方数据文件中的路基左右侧坡口坡脚至中桩距离，利用“路线总体设计图”程序，绘制路线总体设计图；同时可绘制公路占地图。
1.2.2.低等级公路设计项目
一般低等级公路项目需在外业期间现场进行平面线形设计，所以对于低等级公路项目应用纬地系统的步骤一般如下：
1.新建设计项目，并指定项目名称、路径。
2.根据外业平面设计资料，应用“平面数据导入/导出”或“平面交点导入/导出”功能，将平面数据导入为纬地所支持的“平面交点数据”（对应文件后缀*.jd，关于如何应用平面导入功能，请参阅手册中的3.12和3.13节的内容。
）
3.点击“项目管理器”中的“文件管理”属性页，在“编辑”菜单（或鼠标右键菜单）中点击“添加文件”菜单项，将平面导入生成的平面交点文件添加导项目中。
4.启动“主线平面设计”便可自动打开交点数据，“计算显示”后可直接在AutoCAD中生成平面图形。
点击“保存”按钮，系统自动将交点数据（*.jd）转化为平面曲线数据（*.pm）。
5.以下同常规公路施工图设计项目中第3）步以后的内容。
1.2.3.互通式立交设计项目
互通式立交设计项目
1.新建互通式立交设计项目，并指定项目名称（如“×××立交×匝道”）、路径等。
2.用“立交平面设计”功能进行匝道平面线位设计（得到*.pm文件）。
3.生成匝道“曲线表”和“主点坐标表”。
4.启用“设计向导”，根据提示自动建立：
路幅宽度变化数据文件（*.wid）、超高过渡数据文件（*.sup）、设计参数控制文件（*.ctr）、桩号序列文件（*.sta）等数据文件；
5.使用“生成逐桩表”功能生成路线逐桩坐标表；
6.使用“项目管理”或利用“HintCAD专用数据管理编辑器”结合实际修改以下数据文件：
路幅宽度变化数据文件（*.wid）、超高过渡数据文件（*.sup）、设计参数控制数据文件（*.ctr）；
7.利用“纵断数据输入程序”输入纵断面地面线数据文件（*.dmx）；利用“横断数据输入”功能输入横断面地面线数据文件（*.hdm）；并将数据文件指定给当前项目。
8.利用“纵断面设计”功能进行纵断面拉坡和竖曲线设计调整，同时可直接输出“纵坡竖曲线表”（保存至*.zdm文件）；
9.利用“连接部图绘制”功能，进行立交连接部图绘图和路线平面图绘图，特别是对于加宽设计区间；
10.绘制纵断面设计图，同时根据设计参数控制文件（*.ctr），标注各类构造物；
11.进行“路基设计计算”，输出路基设计中间数据文件（*.lj）；并可由路基设计中间数据文件直接生成路基设计表；
12.基于连接部设计图，利用“路面标高图绘制”功能进行路面标高图绘制；
13.利用“挡土墙录入”功能输入有关挡墙等支挡物数据，并将其保存到当前项目中。
14.进行“横断面设计绘图”，同时直接输出土石方数据文件；
15.修改设计参数控制数据文件中关于土方分段的控制数据，输入土石方数据文件，计算输出土石方数量计算表；
16.依据土石方数据文件中的路基左右侧坡口坡脚至中桩距离，利用“路线总体设计图”程序，绘制路线总体设计图；同时可绘制公路占地图。
第二章纬地设计向导与项目管理
2.1.纬地设计向导
菜单：
项目——设计向导
命令：
Hwizard
纬地系统V3.0~V4.0版最先建立起基于现行<<公路工程技术标准>>和<<公路路线设计规范>>的纬地路线与立交设计专用标准数据库，系统在国内首先研制开发成功“纬地设计向导”功能，该功能自动为不同等级和标准的设计项目选取超高与加宽过渡区间和数值，以及填挖方边坡、边沟排水沟等设计控制参数，引导用户更加快捷方便地完成路线与互通式立交设计工作。
该通用标准数据可由用户自行修改（结合<<公路工程技术标准>>和<<公路路线设计规范>>的修改），所取用的所有设计控制参数，用户还可使用“项目管理”功能结合实际工程情况加以修改变化。
该部分功能的研制开发成功，是纬地系统向部分智能化方向探索的重要一步。
图2-1
纬地设计向导启动后，第一步对话框如图2-1所示，程序自动从项目中提取“项目名称”、“平面线形文件”以及“项目路径”等数据，用户首先选择项目类型（公路主线、互通式立体交叉），其次选择“公路等级”“地区类别”，根据等级和地区类别程序自动从数据库中提出其对应的计算车速。
单击“下一步”进入设计向导第二步。
图2-2
第二步提示用户选择确定项目的横断面型式，路幅宽度组成以及行车道与土路肩横坡等数据，对话框如图2-2所示。
如果是非典型的公路项目，用户还可自行输入实际的路幅组成，并按“检查”按钮以核对输入路幅总宽度。
系统新版中还支持城市道路多板块断面型式的定制，用户在附加型式中的左右侧附加板块中选择添加后，在“详细数据”可以随意修改每一板块单元的高度、横坡、宽度等数据。
单击“下一步”进入设计向导第三步。
图2-3
图2-4
第三步、第四步引导用户完成项目典型填、挖方边坡的控制参数设置。
用户可以根据需要设置可以处理高填与深挖断面的任意多级边坡台阶。
对话框分别如图2-3和图2-4所示。
图2-5
图2-6
第五步、第六步引导用户进行路基两侧边沟排水沟型式及典型尺寸设置，用户可以根据需要设置矩形或梯形边沟，对于排水沟还可设置挡土堰等。
对话框分别如图2-5和图2-6所示。
图2-7
第七步由用户指定设置本项目设计起终点范围棗进行最终设计出图的有效范围。
该范围可能等于平面线形设计的全长，也可以是其中的某一部分。
第七步用户还可设定逐桩桩号间距（如20米），程序将以此间距自动生成桩号序列文件，并增加所有曲线要素桩。
对话框如图2-7所示。
图2-8
第八步提示用户选择确定该项目路基设计所采用的超高旋转方式、曲线加宽方式以及加宽渐变方式。
点击“完成”按钮后，程序把将要自动生成的四个数据文件列于对话框中，点击“确定”即可自动生成。
这里用户还可以修改其名称。
对话框如图2-8所示。
图2-9
设计向导完成后，已将生成的四个数据文件自动添加到“项目管理”中。
这四个数据文件分别是：
超高渐变数据文件（*.sup）、路幅宽度数据文件（*.wid）、设计参数控制文件（*.ctr）、桩号序列数据文件（*.sta）。
对话框如图2-9所示。
特别说明：
在纬地CAD系统中，超高、加宽等过渡变化以及横断面的边坡、边沟型式虽然可由“设计向导”自动结合规范、标准取用，但所有变化均不是程序内定的、不可改变的，用户可随时通过直接修改*.sup、*.wid以及*.ctr文件来改变控制，以适合不同项目的要求。
这里虽将首先介绍设计向导功能，并不是说用户在应用纬地系统时应先使用设计向导，而应参考前面的常规应用步骤。
2.2.项目管理
菜单:
项目——项目管理
命令：
HPM
纬地系统升级为V4.0版最主要的一个功能变化便是新版完全采用项目管理的方式，来管理某一工程设计项目的所有数据文件及与项目相关的其他属性（如项目名称、地区类别、超高加宽方式、断链设置等）。
首次安装纬地系统后，第一次加载时系统会提示用户指定当前项目或新建项目。
选择新建项目后，系统提示用户输入项目名称、路径以及平面曲线数据文件名。
用户也可新建目录路径，以保证一个项目的所有数据，全部存放于同一个目录下。
输入完成后用户便可以利用“主线平面设计”或“立交平面设计”功能开始进行该项目的平面设计等工作。
一般情况下，对于一条公路的施工图设计任务，项目管理中可能需要添加以下数据文件：
平面曲线数据文件（*.pm）
平面交点数据文件（*.jd）
纵断面地面线数据文件（*.dmx）
横断面地面线数据文件（*.hdm）
纵断面设计数据文件（*.zdm）
超高渐变数据文件（*.sup）
路幅宽度数据文件（*.wid）
桩号序列数据文件（*.sta）
路基设计中间数据文件（*.lj）
设计参数控制文件（*.ctr）
挡墙设计文件（*.dq）——设有挡土墙的情况下
最少需要设置以下项目属性：
项目名称及路径
超高旋转方式
加宽渐变方式
断链位置（设有断链时）
“纬地项目管理”对话框如图2-10和图2-11所示
图2-10
图2-11
在“纬地项目管理”对话框的“项目文件”菜单中，用户可以“打开项目”、“新建项目”，也可以从此启动“纬地设计向导”。
当点取对话框中“文件管理”属性页后，用户可以从“编辑”菜单中对数据文件进行“编辑文件”、“添加文件”、“重新指定”或“删除文件”等操作。
这些操作也可以在选取文件名称后，通过鼠标的右键菜单来完成。
当用户选取对话框中“属性管理”页后，可以使用“编辑”菜单完成“添加断链”、“修改断链”和“删除断链”等操作，同时也可进行“超高旋转方式”和“加宽渐变方式”等的设置。
第三章路线及立交平面线型设计
3.1.前言
在HintCAD系统中平面的设计主要采用两种方法，即曲线设计法和交点设计法，前者适用于互通式立体交叉的平面线位设计，而后者适用于公路主线的设计（类似于典型的交点转角的设计方法）。
用户可根据情况分别采用，两者也可穿插使用，其数据可以互相转化。
平面设计是HintCAD的主要功能，要很好地掌握和应用平面设计功能，请您先理解本系统所应用的路线与互通立交平面的曲线设计思想：
立交平面设计采用的是以线元相互首尾搭接（积木法），再辅以起终点接线约束和终点智能化自动接线的方法；主线平面设计仍以线元为最终计算单元，采用“缓圆缓”三线元捆绑结构的可组合式交点曲线模型进行设计，并结合设计需求开发有多种反算模式。
动态可视化地设计与修改，是道路CAD设计的主要发展方向，HintCAD系统中，利用实时拖动技术，在动态可视化设计方面进行了大量的探索和实践。
“实时拖动”是本系统平面设计以及纵断面拉坡设计的核心，您只有在熟悉和掌握了本系统的各种“拖动”功能之后，才能真正体会到本系统在这些方面的优越性能。
关于HintCAD平面设计思想和方法的论文《互通式立交动态可视化设计研究》和《公路路线的交点曲线计算法》先后在《公路》1999.9期和《国外公路》1999.6期杂志发表，可供参考，见附录。
3.2.平面线形设计方法之一“曲线设计法”
公路路线与立交的线形可由三种基本曲线段相互搭接组成，圆曲线、缓和曲线（回旋线）和直线。
每一基本曲线段由以下几项参数来加以确定描述：
Z&Y曲线在前进方向上向左或向右
P曲线在横向
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