動態交互式路線縱斷面設計軟件的研制開發

　　路線縱斷面設計，關系到道路線形的優劣、路基的穩定性好壞、路基土石方及防護工程量的大小、路基路面排水是否順暢等諸多問題，對于道路建設質量有著重要的影響。改革開放以來，我國公路交通事業得到迅猛發展，現代科技特別是計算機技術也得到飛速進步，如何利用計算機技術迅捷地完成技術經濟比較合理的路線縱斷面設計，對于道路建設質量，尤其是對于道路立交、山區道路等地形較為復雜、高程控制要求較高的工程設計來說，是一個很有意義的課題。目前，國內外許多專家同行都在致力于道路設計軟件的研制和開發。
　　目前，國內使用的路線縱斷面設計軟件，大多為靜態交互式軟件。在設計過程中，設計者通過不斷地修改數據文件或通過鍵盤輸入命令或數據，實現人機對話，使得設計不斷地得到完善，從而完成一項設計的。這和手工設計相比，雖然有很大的進步，但仍然不能令設計人員感到滿意。其主要缺點是：第一，修改數據工作量大。設計者往往要通過幾十次，甚至上百次地修改數據，才能完成設計。第二，輸入數據的合理性無法預料。即便是對一個有經驗的設計者來說，在修改設計的過程中，對于輸入的數據可能會產生的相鄰曲線"穿袖"等不合理的情況也往往無法預料。即使沒出現這種情況，設計者也不能保證其技術指標就一定能得到滿足，等到發現輸入數據不合理時，設計者又要再次修改輸入數據，這無疑明顯地增加了設計者的工作量。
　　本人所作的路線縱斷面設計軟件的研制開發工作，是以實現動態交互設計功能為目標。所謂動態交互設計功能，是設計者可通過鼠標選擇命令和操作對象(變坡點、坡度線或豎曲線等)，然后通過鼠標來拖動操作對象，實現連續不斷的人機對話，每一次人機對話都可以實現操作對象及其技術參數(坡長、坡度、豎曲線半徑、設計高程等)連續的動態顯示，設計者可以從計算機屏幕上動態地連續觀察到設計的修改動態、相應的輸入數據和路線技術指標的變化情況，直到比較滿意為止。這樣，一次動態交互設計操作就相當于幾次甚至于十幾次靜態交互設計操作，從而使設計人員感到非常方便，明顯地提高了設計效率。在程序研制過程中，本人結合參與山區公路和平原地區高等級公路及立交設計的經驗，盡量使程序功能貼近設計者的需要，通過幾項實際工程設計的考驗，證明該軟件具有較好的實用價值和廣泛的適用性。
　　本軟件采用ADS-C語言編制，在AutoCAD for Windows12.0版以上的環境下運行。軟件的主要特點如下：

1　充分利用AutoCAD軟件的強大功能

　　Aut0CAD是由美國的Autodesk公司推出的計算機輔助設計軟件，是目前在各設計單位非常流行的應用軟件。AutoCAD實質上是一個圖形數據庫，它有非常完善的數據結構和圖形算法。設計者所作的每一次圖形建立或修改操作，實際上就是通過AutoCAD的各項功能來修改圖形數據庫，而屏幕上所看到的圖形只不過是數據庫的一種圖形反映而已。因此，AutoCAD軟件實際上是采用"事件型"應用程序的開發來實現各項功能的。所謂"事件型"程序就是各應用程序分別從圖形數據庫提取數據，然后又將計算結果放回到圖形數據庫中去，使圖形數據庫中的相應記錄得到修改，從而使屏幕上的圖形同時得到修改。各應用程序只對某一個"事件"即某一項功能負責，而各應用程序相對獨立，它們之間不發生直接的聯系，這就使應用程序的開發只需考慮如何從圖形數據庫提取數據，如何修改圖形數據，而不受其他應用程序的影響，給軟件開發工作帶來很大的便利。AutoCAD軟件還允許用戶采用Autolisp語言和C語言等開發應用程序，允許用戶在圖形數據庫的記錄中寫入用戶外部數據，進行二次開發工作，正是由于AutoCAD軟件具有上述優點，因此，全世界有數以萬計的用戶在AutoCAD平臺上進行專業CAD軟件的開發工作。

2　較強的設計管理能力

　　本軟件能在同一圖形文件中同時設計多條道路及其立交匝道，每一條道路或匝道都由設計者賦予一個道路名稱，并且可根據需要隨時改名。每 條道路的設計互不干擾，并且每一個圖形文件可隨時存盤，下一次設計時只需將圖形文件調入AutoCAD即可繼續進行。每一個圖形文件同時能設計的道路長度及道路條數只和計算機內存大小有關，和軟件本身無關。為此，曾在一臺具有32M內存的普通586微機上進行試驗，結果表明，軟件能處理一條具有1萬個變坡點和10萬個地面高程點的道縱斷面設計，這相當于一條1000公里以上長度的道路縱斷面設計，完全能滿足各種道路工程設計的需要。

3　靈活的動態交互功能

　　軟件充分體現了動態交互的特點，凡修改設計的命令均采用選取操作對象，然后用動態拖動操作對象的方式進行。動態拖動可以沿任意方向或沿設計者指定的樁號、高程或縱坡方向拖動，并可以按照設計者指定的樁號、曲線半徑或縱坡的變化及步長進行拖動。操作對象的拖動幅度相對于鼠標移動距離的比例也可任意調整，從而使設計者可以精確地進行設計的微調，直到滿意為止。拖動方式及步長的調整可以在拖動過程中利用熱鍵和對話框的方式進行，非常方便。為適應不同設計者和不同場合的需要，在拖動過程中也可以利用熱鍵方式完成設計參數的鍵盤交互輸入。當設計者對所作的設計修改不滿意時，使用程序專門設計的撤消功能，可以很方便地撤消前一次修改，直到恢復原有設計為止。

4　比較完善的動態數據檢查和動態高程控制檢查功能

　　在拖動設計過程中，程序隨時檢查數據(坡度、坡長或豎曲線半徑)的合理性，自動防止相鄰豎曲線出現"穿袖"等不合理情況，并作相應的提示。
　　設計者可以根據需要，在任意樁號設置高程控制點。在拖動過程中，可通過熱鍵動態顯示拖動范圍內各控制點樁號的設計高程、控制高程及它們之間的差值，使設計者很快作出滿足高程控制點要求的設計。高程控制點可采用拖動方式進行移動，不需要時可隨時刪除。

5　內容豐富的信息查詢功能

　　程序還具備了豐富的信息查詢功能，其內容有設計線要素表、技術指標查詢、控制點查詢表，設計高程、地面高程和填挖高度等內容的動態查詢，查詢指定樁號之間的路基土石方數量等。

6　適應能力強的繪圖功能

　　用戶可自行定義縱斷面設計圖的幅面大小、標注欄的順序和欄寬、字體大小、標注內容及其精度等多項要求，并可以工作文件的形式儲存定義信息，便于日后使用。

7　友好的用戶界面

　　操作命令的選取均用鼠標在下拉式菜單中進行，人機對話在彈出式對話框中進行，所有屏幕揭示均采用漢字揭示。