淺析Civil 3D在總圖設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

郭 姣 石長(zhǎng)元

中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司, 四川 成都 610041

淺析Civil 3D在總圖設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

郭 姣 石長(zhǎng)元

中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司, 四川 成都 610041

為了使軟件輔助制圖工具更具可操作性和智能化,有必要對(duì)傳統(tǒng)二維制圖軟件進(jìn)行技術(shù)探討,尋找一款合適的代替?zhèn)鹘y(tǒng)二維制圖理念的設(shè)計(jì)軟件。Civil 3D是一款適用于多領(lǐng)域的三維設(shè)計(jì)軟件,與傳統(tǒng)二維制圖軟件相比,Civil 3D在總圖設(shè)計(jì)方面的突出優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在通過對(duì)總圖設(shè)計(jì)中各相關(guān)要素模型的創(chuàng)建,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的關(guān)聯(lián)更新。三維建模使場(chǎng)地內(nèi)各要素形成有機(jī)統(tǒng)一的整體,達(dá)到修改其中某一部分其余相關(guān)部分自動(dòng)關(guān)聯(lián)更新的效果。這種方式摒棄了傳統(tǒng)手動(dòng)修改模式,提高了設(shè)計(jì)效率,確保了信息準(zhǔn)確無誤。

Civil 3D；三維設(shè)計(jì)；總圖設(shè)計(jì)；自動(dòng)更新；有機(jī)統(tǒng)一體

0 前言

傳統(tǒng)二維制圖軟件是以設(shè)計(jì)者為主體,通過軟件表達(dá)設(shè)計(jì)者思路和體現(xiàn)設(shè)計(jì)成果。在設(shè)計(jì)過程中,軟件充當(dāng)輔助制圖工具的角色。三維設(shè)計(jì)是以設(shè)計(jì)者為主體,三維軟件為輔助,根據(jù)設(shè)計(jì)者思路,軟件實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造、分析、判斷、表現(xiàn)的過程[1]。

針對(duì)三維設(shè)計(jì)理念的前瞻性和創(chuàng)新性,本文主要對(duì)Civil 3D三維設(shè)計(jì)軟件在總圖設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行探討。

1 Civil 3D三維設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

Civil 3D軟件是Autodesk公司推出的一款面向基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的建筑信息模型(BIM)解決方案,廣泛適用于包括總圖設(shè)計(jì)在內(nèi)的眾多領(lǐng)域。包含了AutoCAD的全部功能,同時(shí)提供了三維動(dòng)態(tài)的工程模型,可直觀地查看場(chǎng)地的三維效果[2-4]。

1.1 各要素的創(chuàng)建及動(dòng)態(tài)更新

Civil 3D軟件與傳統(tǒng)二維制圖軟件最大的區(qū)別在于摒棄了傳統(tǒng)制圖中手動(dòng)繪制、計(jì)算和輸出數(shù)據(jù)的模式,整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,前期模型創(chuàng)建部分需人機(jī)互動(dòng)協(xié)作完成,其余計(jì)算、輸出的數(shù)據(jù)等均可通過統(tǒng)一模板由電腦生成,無需手動(dòng)計(jì)算和輸入。同時(shí),各類曲面組合后生成模型,使整個(gè)模型形成統(tǒng)一的有機(jī)整體,修改某一部分,與之相關(guān)的部分會(huì)跟著自動(dòng)修改,關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)也會(huì)實(shí)時(shí)更新,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)更新。這種智能化關(guān)聯(lián)關(guān)系省去了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中大量重復(fù)繪制、計(jì)算、標(biāo)記和檢查的工作,使設(shè)計(jì)者擺脫了繁瑣耗時(shí)的繪圖工作,降低了出錯(cuò)率,提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量[5-8]。

1.1.1 場(chǎng)地相關(guān)要素設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)更新

在用Civil 3D軟件進(jìn)行總圖設(shè)計(jì)時(shí),首先需要?jiǎng)?chuàng)建相關(guān)的三維曲面定性各個(gè)要素,如場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高(裝置區(qū)標(biāo)高)、邊坡、排水溝、道路系統(tǒng)等。再將所創(chuàng)建三維曲面,通過自定義的各類標(biāo)簽樣式和曲面顯示樣式進(jìn)行屬性展示,以達(dá)到出圖需要。整個(gè)過程中,圖面表達(dá)和標(biāo)注部分均可通過直接選取相關(guān)樣式完成而無需手動(dòng)繪制。

以場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高和邊坡的繪制為例。傳統(tǒng)制圖方式:設(shè)計(jì)者確定場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高→手動(dòng)繪制邊坡放坡線→標(biāo)注各重要節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高。Civil 3D軟件設(shè)計(jì):創(chuàng)建場(chǎng)地設(shè)計(jì)曲面(即賦予場(chǎng)地標(biāo)高屬性值)→創(chuàng)建放坡曲面(通過放坡工具實(shí)現(xiàn)自動(dòng)放坡到曲面、到指定距離或到指定標(biāo)高等)→直接生成和自動(dòng)標(biāo)注(通過指定的邊坡樣式和標(biāo)注樣式直接生成邊坡放坡線、標(biāo)注重要節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高)。整個(gè)過程除創(chuàng)建曲面模型(場(chǎng)地設(shè)計(jì)曲面、放坡曲面)外均無需手動(dòng)。自動(dòng)生成的邊坡放坡線和等高線標(biāo)注見圖1。同理可自動(dòng)創(chuàng)建邊坡、道路、場(chǎng)地、排水溝,并對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)繪制和完成相關(guān)標(biāo)注。

圖1 自動(dòng)生成的邊坡放坡線和等高線標(biāo)注

由于整個(gè)模型的創(chuàng)建過程是在建構(gòu)一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一體,場(chǎng)地范圍內(nèi)的所有要素都是這個(gè)有機(jī)體的一部分,互相關(guān)聯(lián)、互相影響,使得修改任何一部分,與之相關(guān)的其余部分也隨之變化,從而達(dá)到實(shí)時(shí)更新。

以圖1中場(chǎng)地北側(cè)角點(diǎn)為例,僅對(duì)此點(diǎn)做標(biāo)高調(diào)整,將角點(diǎn)標(biāo)高由350.6調(diào)整至352.0,此時(shí)邊坡(邊坡線、放坡邊界線、邊坡等高線標(biāo)注)和場(chǎng)地標(biāo)高(場(chǎng)地內(nèi)等高線、場(chǎng)地內(nèi)等高線標(biāo)注)均隨之自動(dòng)更新,調(diào)整角點(diǎn)標(biāo)高后的場(chǎng)地及放坡見圖2。這種創(chuàng)建模型的實(shí)質(zhì)是整合場(chǎng)地內(nèi)所有構(gòu)成要素,達(dá)到相互關(guān)聯(lián)、相互更新的作用。

1.1.2 道路系統(tǒng)設(shè)計(jì)要素的動(dòng)態(tài)更新

與總圖設(shè)計(jì)相關(guān)的道路系統(tǒng)一般是指廠/站內(nèi)的道路系統(tǒng),有著縱橫交叉、縱坡較小、平面交叉路口多等特點(diǎn)。

在進(jìn)行道路設(shè)計(jì)時(shí)主要流程如下:平面設(shè)計(jì)→縱斷面設(shè)計(jì)→橫斷面設(shè)計(jì)→方案確定。平、縱、橫之間是一個(gè)相互依賴、相互制約的關(guān)系,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件通常采用兩種方式來處理這三者的關(guān)系：

圖2 調(diào)整角點(diǎn)標(biāo)高后的場(chǎng)地及放坡

1)如果縱斷面設(shè)計(jì)不合理則手動(dòng)調(diào)整平面設(shè)計(jì)；

2)如果橫斷面設(shè)計(jì)不合理則手動(dòng)調(diào)整縱斷面設(shè)計(jì)或平面設(shè)計(jì)。

整個(gè)方案調(diào)整優(yōu)化的過程相當(dāng)復(fù)雜、工作量大。Civil 3D軟件在進(jìn)行道路設(shè)計(jì)時(shí),將平、縱、橫三者關(guān)系進(jìn)行很好結(jié)合,實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)互動(dòng),充分展示了三維軟件在道路設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)[9-12]。

利用Civil 3D軟件進(jìn)行道路系統(tǒng)設(shè)計(jì),主要建模步驟如下:

1)創(chuàng)建平面路線；

2)創(chuàng)建縱斷面；

3)創(chuàng)建橫斷面；

4)根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建交叉路口；

5)利用平、縱、橫創(chuàng)建道路曲面。

由于道路設(shè)計(jì)系統(tǒng)性較強(qiáng),為體現(xiàn)各要素的關(guān)聯(lián)互動(dòng),現(xiàn)僅以平面與縱斷面的動(dòng)態(tài)更新為例,通過對(duì)照比較,體會(huì)其關(guān)聯(lián)更新的本質(zhì)意義。

現(xiàn)對(duì)一條擬建約260 m的東西向道路進(jìn)行如下調(diào)整,根據(jù)這些調(diào)整,可以得到縱斷面圖也隨之進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新。圖3為擬建道路路線平面圖,前期僅對(duì)該條路線繪制自然地形斷面線,通過增加路線長(zhǎng)度和挪動(dòng)路線位置,觀察自然地形斷面線的變化,圖4為擬建道路縱斷面圖(自然地形縱斷面)。

圖3 擬建道路路線平面圖

圖4 擬建道路縱斷面圖(自然地形縱斷面)

調(diào)整一:增加路線長(zhǎng)度。整個(gè)路線向東增加40 m?？梢钥吹娇v斷面圖中增加段路線的自然地形信息在未進(jìn)行任何手動(dòng)操作的情況下同時(shí)得以更新,見圖5～6。

調(diào)整二:挪動(dòng)路線位置。整個(gè)路線向正北方向垂直挪動(dòng)50 m?？梢钥吹娇v斷面圖中整個(gè)路線的自然地形信息在未進(jìn)行任何手動(dòng)操作的情況下同時(shí)得以更新,見圖7～8。

圖5 調(diào)整長(zhǎng)度后的路線平面圖

圖6 自動(dòng)更新后的縱斷面圖

圖7 挪動(dòng)位置后的路線平面圖

圖8 自動(dòng)更新后的縱斷面圖

通過上述例子可知:對(duì)路線平面進(jìn)行調(diào)整,與之相關(guān)的信息隨之動(dòng)態(tài)更新。同理,在道路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,對(duì)設(shè)計(jì)縱斷面、橫斷面等要素進(jìn)行調(diào)整,其余關(guān)聯(lián)信息都會(huì)一并更新,原理一致。

1.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和場(chǎng)地初平標(biāo)高優(yōu)化

利用Civil 3D軟件進(jìn)行總圖設(shè)計(jì),在進(jìn)行土方工程量統(tǒng)計(jì)時(shí),主要采用既有的設(shè)計(jì)曲面與原始自然地形曲面進(jìn)行比較,得到三維體積曲面的方法。由于設(shè)計(jì)曲面與自然地形曲面在建模過程中已完成,因此,在進(jìn)行土方統(tǒng)計(jì)和比較時(shí),僅需創(chuàng)建體積曲面即可得到相關(guān)土方數(shù)據(jù),操作步驟簡(jiǎn)單快捷,適用于前期方案比選。如需用于繪制土方施工圖,還應(yīng)結(jié)合Civil 3D擴(kuò)展工具加以實(shí)現(xiàn)[13-20]。

場(chǎng)地初平標(biāo)高的優(yōu)化,可根據(jù)土方的平衡需求選取手動(dòng)平衡和自動(dòng)平衡兩種方式。手動(dòng)平衡方式是手動(dòng)操作,輸入曲面需抬高或降低值即可。自動(dòng)平衡方式是根據(jù)土方平衡需求,設(shè)計(jì)者輸入挖或填的凈方量,軟件根據(jù)輸入值進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算并完成設(shè)計(jì)曲面的抬高或降低。整個(gè)操作過程省去了傳統(tǒng)土方計(jì)算方法的一系列繁瑣程序,簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程。

1.3 曲面樣式和標(biāo)注樣式

在曲面樣式和各種標(biāo)注樣式方面,由于軟件中設(shè)置的默認(rèn)樣式與通行的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)不盡一致,設(shè)計(jì)者可以在使用過程中進(jìn)行對(duì)象樣式的修改,但如果每次都去修改對(duì)象樣式,會(huì)大大降低工作效率。因此,可在前期將需要使用的樣式全部設(shè)置成通用的標(biāo)準(zhǔn),然后保存為模板文件,每次啟動(dòng)軟件時(shí)調(diào)用這些模板文件,這樣所繪制的樣式就是模板文件中的樣式[2]。通過對(duì)各類樣式的設(shè)置,滿足三維模型與二維出圖成果需求的匹配,達(dá)到自動(dòng)生成文件，無需手動(dòng)繪制、省時(shí)省力的效果。

2 結(jié)論

模型創(chuàng)建是涵蓋設(shè)計(jì)范圍內(nèi)所有信息的數(shù)據(jù)庫(kù)的建立過程,總平面布置中各個(gè)建構(gòu)筑物單體三維模型化的實(shí)現(xiàn)為總圖三維設(shè)計(jì)提供了便利條件。以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心,可隨時(shí)檢查模型中每一個(gè)對(duì)象、每一個(gè)數(shù)據(jù),大大降低了設(shè)計(jì)出錯(cuò)的概率,同時(shí)使設(shè)計(jì)者從繁瑣的手動(dòng)計(jì)算和繪制中解脫出來。這是一種開啟設(shè)計(jì)者與設(shè)計(jì)工具互動(dòng)的全新設(shè)計(jì)模式,該模式從本質(zhì)上解放了勞動(dòng)力、提升了設(shè)計(jì)品質(zhì),真正體現(xiàn)了軟件的輔助設(shè)計(jì)功能,有著廣泛的發(fā)展前景。

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10.3969/j.issn.1006-5539.2016.05.017

2016-01-27

郭 姣(1982-)，女，四川遂寧人，工程師，碩士，主要從事天然氣與石油相關(guān)廠/站總圖設(shè)計(jì)工作。