水电工程三维设计中CATIA与REVIT比较

水电工程三维设计中C A T I A与ＲE V I T比较
补舒棋
(陕西省水利电力勘察设计研究院，陕西西安710001)
摘要:对C A T I A与ＲE V I T 系列软件在水利水电工程设计方面的适用性进行了比较:两者制作的三维模型均能满足设计要求，但是相对来说C A T I A有更多的优势，其具有强大的曲面设计、知识工程包、地形及地质处理功能，可以让设计在
同一平台变得更加快捷，尤其是在各种建筑、水工、设备模板逐渐积累之后，在水利水电行业发展潜力很大;ＲE V I T 在电
站厂房的设计中具有一定优势，但作为综合平台不能满足设计者的需要。

建议设计平台以C A T I A为主、ＲE V I T 为辅。

关键词:C A T I A;ＲE V I T;水利水电工程;水电站厂房;三维设计
中图分类号: T V314; T U991．02文献标志码:A d o i:10．3969/j．issn．1000-1379．2014．03．037
S ervi ceab ili t y C om p ari s on B et w een C A T I A an dＲE V I T on3D Desi gn of H yd rop ow er
P roj ect
B U S hu-qi
(Sha a nx i P r ov i nc e I ns tit ut e o f W aterＲe s o urce s a nd Electric P o w er I nv e s ti g ati o n a nd D e s i g n，X i’a n710001，C hina)
A b s t r ac t:T his pape r m a de a c o m pa ri s o n be t w ee n C A T I A a ndＲE V I T t ha t w hi c h w a s m o re pr o pe r i n t he3D des i g n a ppl icati o n o f hy dr o po w er pr o- ject．T he a ut ho r puts f o r w ar d t ha t t he y all ca n ac hi e v e t he f i na l pur po s e，but C A T I A has m o re a dv a nt a g e s re v er s el y，such a s s tr o ng cur v i ng s ur f ace des i g n，kno w le dg e pr o ject a nd la ndf o r m dis po s al f unc ti o n，t hes e f unc ti o ns ca n des i g n m o re qui c kl y i n t he s a m e pl at f o r m，e spe ciall y a f ter t he acc u- m ul ati o n o f m a ny po w er c o py te m pl ate s w hi c h a bo ut arc hi tecture，hy dr o po w er s tr uc ture a nd m etal e qui pm e nt． C A T I A w ill ha v e a po te nt ial e nv el o p- m e nt i n t he hy dr o po w er pr o ject．ＲE V I T a dv a nt a g e s t he3D des i g n o f t he po w er s tati o n i n a certai n e x te nt，but a s t he i nt e g rati v e pl at f o r m，ＲE V I T ca n no t s ati s f y t he des i g ne r s．It s ug g e s t s t ha t t he C A T I A ca n ta ke a r o le o f t he m aj o r pl at f o r m，a ndＲE V I T ca n be t he a ss i s ta nt r o le f o r t he hy dr o- po w er pr o ject．
K e y w or d s: C A I T A;ＲE V I T;hy dr o po w er pr o ject;po w er s tati o n;3D des i g n
随着科技的进步，水电工程设计倾向于摆脱二维图纸的局限，而使用三维软件作为工程语言来表达工程意图，因此三维
软件的发展越来越快，目前可实现水利水电工程三维设计的主流软件平台有美国A ut o desk公司的C i v il3D和Ｒe v it，美国
B entle y公司的M icr o S tati o n与Pr o ject W ise，法国达索公司的
C A T I A。

由中国水电工程顾问集团昆明勘测设计研究院(以下简称“昆明院”)设计的云南金沙江阿海水电站就是全面运用ＲE V I T 系列软件来完成的［1］，B I M(建筑信息模型，B uildin g In- f o r m ati o n M o delin g)在昆明院的水电站设计项目中得到了广泛使用。

由于水电站设计涉及的专业复杂多样，包括地质、测绘、坝工、厂房、引水、机电设备、建筑、暖通、给排水等多个领域，空间布置复杂、专业协调困难，而且专业间的数据互用性差、异地协同困难，因此昆明院于2012年1月选择采用B entle y Pr o ject W ise平台及B entle y N a v i g at o r，以满足其项目团队协同工作共享的需求，目前昆明院已经在云南的三个水电项目中推广使用了这个平台，在项目团队中初次部署该软件的设计人员总数达200人。

华东勘测设计研究院于2004年选择B entle y作为其三维协同设计环境的供应商，且将B entle y的三维设计和建模软件用于约10个抽水蓄能电站的设计工作中［2］。

中国水电顾问集团成都勘测设计研究院已成功导入达索系统的P L M解决方案及C A T I A软件进行数字三维水电站的勘察、设计及协同管理，金沙江溪洛渡水电站和锦屏一级水电站就采用C A T I A解决方案开展了三维协同设计，实现地质地形、水工结构、机电等众多专业跨学科、跨部门的协作［3］。

一个设计单位需要花大量的
人力、物力使二维设计彻底向三维转化，同时需要订制相对应的工作机制，软件选择哪一款更合适显得非常重要。

ＲE V I T 系列是A ut o desk公司开发的主要解决建筑系统设计和分析的工具，目前在建筑行业中的应用颇为广泛，近些年
来才被引入到水利水电工程三维设计中。

C A T I A是由法国达索系统(D assault S y ste m es S．A．)公司开发的跨平台的商业三维C AD设计软件，应用范围广泛［4］。

笔者对C A T I A与ＲE V I T 系列软件在水利水电工程方面的适用性进行了比较。

1水利水电专业解决方案设计
目前在水利水电行业以ＲE V I T 建模为核心的解决方案见
收稿日期:2013-04-11
作者简介:补舒棋(1984—)，女，四川遂宁人，助理工程师，主要从事水电站设
计工作。

E-m ail:can x uan1002@qq．c o m
图1。

图1以ＲE V I T系列为核心的水利水电专业三维建模解决方案
ＲE V I T 建筑可以设计土木结构及水工部分，其他如水机、电气和管路设计则通过ＲE V I T M EP来解决，金属结构通过I N- V E N T OＲ来解决，ＲE V I T structure可以进行计算分析和配筋，地
形靠C I V I L 3D来解决，N a v is W o rks可用于整合由上述软件和各专业绘制的三维工程图纸，主要用于专业间协同校审、干涉或碰撞检查及出一般效果图和动画制作等，协同可以靠软件本身来完成，数据管理平台可以采用O ne P o int，并通过D esi g nＲe- v ie w进行校审。

以C A T I A建模为核心的解决方案见图2。

图2以C A T I A为核心的水利水电专业三维建模解决方案
C A T I A内部包含的模块可以处理水工结构、水机、电气、管
路设计、金属结构、开挖地形，可以作为综合平台进行协同校审、干涉或碰撞检查，在3DV I A C o m p o ser进行效果图和动画制作等，在E NOV I A中进行协同管理，还可以实现异地广域协同。

对比图1和图2发现，C A T I A不需要把工程划分到各种软件中去做，而是直接在软件中利用各种专业模块来完成，载入后可以实时地看到各专业的成果，及时修改，其土建和设备的软件平台只需要C A T I A就可以将各专业成果集合于一体，后期才需要用到其他软件。

在协同的模式方面，E NOV I A V5V P M提供全面的协同创新，可以实现在线异地广域协同。

ＲE V I T 则是借助O ne P o int 离线和在线两种模式实现文档级协同设计。

2软件工程应用环境及技术对比
在界面方面:C A T I A界面一般，中文翻译的工具栏名称大多不准确、不好理解;ＲE V I T 界面友好，工具栏浅显易懂。

在应用环境方面:C A T I A可运行于UN I X及W I NDO W S; ＲE V I T 可运行于W I N S DO W S，要求配置较高［5］。

同样的模型做下来，C A T I A存储文件容量相对较小;而ＲE V I T 存储文件相对较大，有时候还会出现“内存不足，无法载入”的情况［5］，尤
其是在有地形图和模型复杂的情况下更为明显。

C A T I A可应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子、电器、消费品［6］、水利行业，ＲE V I T 仅应用于建筑、水利行业。

C A T I A文件版本间存在不兼容问题，高版本可以打开低版本;ＲE V I T 文件版本间也存在不兼容问题，如果设计者之间有不同版本，则需
要统一版本。

在实体结构设计部分两者类似，都用草图设计，草图可以输出重复使用，也可以进行投影，但C A T I A没有建筑方面的模板，可以依据需求建立模板，在曲线曲面方面C A T I A更胜一筹，
产品间可以通过装配约束的方式连接或发布骨架元素来建立; ＲE V I T 也使用草图设计，还可以插入C AD图进行几何元素的
拾取，比较人性化，在建筑方面ＲE V I T 更胜一筹，但在曲面曲线
设计上精确度和曲面的光滑性不如C A T I A。

C A T I A工具模块很多，水利水电各专业基本可以在同一平台进行工作，平台常
用的软件模块可以归纳为曲面设计工程包(地形、地质专业工程包)、水工设计工程包、施工工程包、金属结构工程包、知识工
程包等［7］;ＲE V I T 主要通过ＲE V I T 系列软件来完成设计，如
ＲE V I T A rchitecture(建筑、水工结构)、ＲE V I T M EP(水机、电气、管路)，ＲE V I T S tructure(结构分析、配筋等)。

C A T I A关联设计，层层传递，修改较为方便，如果有发布元素更新时，需要耐
心地更新各层，自动更新可能会出错，一般采用手动更新;ＲE-
V I T 设计实时更新，主项目不可以与项目中链接的文件同时打开，没有发布元素的功能。

C A T I A有工程制图工具栏，可以出各种剖面和截面图，图
框需要制作模板，可以对图框的名称设置参数进行修改，如果
没有相应的一些二次开发插件，标高的标注则需要手动输入，
目前成都希盟泰克公司初步为C A T I A软件水工专业设计环境配置开发了一些解决上述标注问题的插件，如图框、线型、字体、标注、高程、桩号、填充等［8］;ＲE V I T 在工程制图方面，图纸
在项目浏览器里，相对能更好地管理和载入各种剖面和截面，
图框可以做成族，使用时直接载入，但名称不能设置参数进行
一次性修改，标高可以自动标出，但是同一视图不能在多张图
纸中引用，具有较好的审图模式，校核审图人可以直接通过导出D W F文件在D esi g nＲe v ie w中进行查看，并注释批改标错，查
看文件较小，适用于审核。

C A T I A通过结构树将项目产品和各零件进行链接，并建立相应的文件夹进行管理，但有时候很容易产生文件混乱的情况，若不指定读取某文件夹的项目或产品，则有可能会打开存
在其他文件夹下同样名称的文件;ＲE V I T 通过插入*．r v t，并用链接文件的方式来进行管理，父子集关系在项目的管理链接里，位置可以绝对，也可以相对。

C A T I A导出格式有S tp\S es- si o n\i g s\3d x m al\c g r\hs f\N a vＲep\t x t\w rl;ＲE V I T 导出格式有D W G\DX F\DGN\S A T \D W F。

C A T I A可以导出S T P格式，再导入3DV I A S y nc中，转换成S A T 格式，导入ＲE V I T，实现两个软件文件的相互转换;ＲE V I T 可以导出S A T，利用3DV I A S y nc软件转换成S tp格式，导入C A T I A，实现两个软件文件的相互转换。

C A T I A通过V B、V C(V C可以用自带的C AA进行开发)可以进行二次开发;ＲE V I T 通过ＲE V I T A PI(应用程序编程接口) 提供对其功能性的访问，与M icr o s o f t．N E T Fra m e w o rk2．0兼容的语言可以完全调用，如V B、V C［9］。

C A T I A采用人机工程学设计与分析来实现人机工程方面的应用，主要研究不同作业中人、机器及环境三者间的协调;ＲE V I T 软件目前没有人机工程方面的功能。

软件工程其他技术对比见表1。

人民黄河2014年第3期
表1软件工程其他技术对比
对比方面C A T I AＲE V I T
对地形的处理可以进行边坡开挖设计，统计工程量可以导入地形，软件本身不能进行边坡开挖，但可以创建建筑
地坪，开挖靠C I V I L3D来完成
空间异形体设计点、曲线、曲面设计功能强大，水工的异形结构在里面很好
处理，坐标准确，用C A T I A可以依据厂家提供的数据精确
建立蜗壳、尾水管，用点的耦合方式可以使曲面更为光滑没有可以随时定位的坐标点，曲面设计在体量设计中显得并不强大，如蜗壳不够光滑，衔接不是太流畅，有时会发生空心体无法切割实心体的状况，且若空心体作为一个族放入另一个实体族中时无法剪切实体
结构的属性查询可以查询点线面元素的尺寸及面积，还可查询结构的体积、通过明细表可以查询面积、体积、长度、宽度、部件名称、代码，重心、区域、质量、密度、重心惯量，方便工程量的统计及力
学计算
可以在三维视图里直接标注几何面之间的距离
对于给定方程的拱圈
或溢流曲线设计
利用f og可以控制曲线方程，做到精确依据函数建立曲线不可以建立参数化函数曲线
制作模板/族使用知识工程包中的用户模板和超级复本来建立模板，创
建参数，可以制作设计表，并且发布模板的一些元素可以在
别的几何体中使用使用族的定义来建立，并可以创建参数及设计表，但对于复杂的元素，其创建显得较为繁琐
参数化效果相对较好，比较复杂的形体也可以参数化，较容易修改可以参数化，但不太适用于带有比较复杂的曲线曲面的参数
化设计
数据管理平台E NOV I A V5V P M ON E P O I N T
查看任意剖面、三维剖视、检查、碰撞动态切割功能、工程制图中的3D裁剪功能可以查看任意
剖面，可以进行碰撞检查
属性中的剖面框可以随时进行查看，较为方便，而且剖切处可
以看到交线，可以碰撞检查
工程量计算统计方便，可以测量任意结构体面积、体积，但不能统计个
数，需要知识工程模板来完成
注:空间异形体为空间在平面和剖面都扭曲的管道、蜗壳、尾水管等。

通过明细表可以统计族的数量、体积，自建的族需要赋予材质，可以分类统计体积、数量等
3工程实际应用中的一些差别
下面通过实际工程建模经验讨论两款软件在实际应用中的差别。

(1)C A T I A通过装配约束或发布骨架元素来进行设计是该软件的最大特点，通过这种方式可以更好地把握各建筑物之间的布置，整个枢纽布置骨架一目了然，通过参数设计可以方便方案修改。

ＲE V I T 能控制单个项目里各元素的相对位置，但不能通过参数来控制整个枢纽工程中各项目间的位置，不可以进行整体方案的快捷修改。

(2)C A T I A的曲面设计及参数化强于ＲE V I T，如蜗壳设计模板两者都可以完成，但C A T I A生成的曲面更光滑，并且可以通过设计表来设计蜗壳及尾水管模板，更新设计表值来改变蜗壳及尾水管的外形，而ＲE V I T 生成的蜗壳由于没有更多的耦合点，因此完成的曲面效果不够光滑。

(3)C A T I A在建筑上的表现不如ＲE V I T 完美，但C A T I A可以通过自身的模板制作方案来实现设计者更需要的模板，在整个水利枢纽中，能用到规范的建筑模板比较少，大部分情况下两个软件都需要在水工结构部分建立其相应的模板或族来实现水利水电三维设计，相对来说，ＲE V I T 的优势在厂房建筑上
发挥得更好，目前也可以将ＲE V I T 中的建筑族导入C A T I A中，用此方法也能弥补C A T I A在建筑方面的一些弱项。

(4)可以同时处理修改模型和开挖地形是水利水电工程设计者最想要的软件，C A T I A可以根据如图3所示的顺序实现开挖并能计算开挖体积，ＲE V I T 不能处理地形的开挖，主要通过C I V I L3D进行地形处理，在C I V I L3D中导入ＲE V I T 的土建、水工及设备部分，但不能实时更新和修改ＲE V I T 模型，设计者更希望在同一个软件中修改模型和处理地形开挖，尤其是厂房的基础开挖，利用C A T I A的拾取面功能可以轻松得到基础的开挖面。

图3C A T I A中的地形开挖步骤及工程开挖面
(5)两软件在建立水工模型时都会先建立高程和轴网系统，不同的是C A T I A可以在总骨架里建立并发布，通过参数来控制高程，且其下一级产品也可以通过发布骨架元素来进行自身骨架设计;ＲE V I T 则是通过直接创建标高层来建立。

(6)目前C A T I A从V5Ｒ19版本开始增加地形地质建模功能，在三维地质方面的构建应用属于新的尝试，其主要目标
是
建立三维地质模型，为三维展示、地质成图、地质分析、水工设
计施工服务，达索系统公司中国的合作伙伴希盟泰克公司有针
对性地进行了二次开发，解决了C AD地形图导入、钻孔数据处理等专业技术问题［7］，目前黄河勘测规划设计有限公司已经成
功地在C A T I A地质建模方面进行了尝试和应用。

ＲE V I T 中则不能对地质进行处理，如果能处理好地质，例如进行厂房基础
开挖选址，将会更为便捷和直观，而不必利用Z D M打很多剖面才能得到一个较为合适的选址位置。

4实际工程建模
在早期软件应用探索中，笔者应用ＲE V I T 对西安市辋川河引水李家河水库工程电站厂房及发电引水洞、延安市南沟门水利枢纽工程电站主厂房机组体形设计及陕西省引汉济渭工程黄金峡枢纽及电站厂房、引汉济渭三河口电站厂房进行了一些建模工作。

陕西省引汉济渭工程黄金峡枢纽及电站厂房ＲE- V I T 三维设计见图4，陕西省引汉济渭三河口水利枢纽及电站厂房C A T I A三维设计见图5。

图4陕西省引汉济渭工程黄金峡枢纽及电站厂房ＲE V I T三维设计识工程包、地形及地质处理功能可以让设计在同一平台变得更加快捷，尤其是在各种建筑、水工、设备模板逐渐积累之后，C A T I A在水利水电行业将会有很大发展潜力。

5结语
通过综合比较可以看出，C A T I A相对于ＲE V I T 在水利水电工程三维应用方面更有优势和发展潜力，更适合作为水利水电行业的综合三维设计平台;ＲE V I T 在电站厂房的设计中占有一定优势，但作为综合平台不能满足设计者的需要。

建议设计平台以C A T I A为主、ＲE V I T 为辅，如厂房上部建筑结构较多的部分以及中小型电站厂房可以采用ＲE V I T 来进行快速修改和设计，有必要的情况下可以导入C A T I A，相互结合，取长补短。

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图5三河口水利枢纽及电站厂房C A T I A三维设计
通过对比图4与图5发现，两者制作的三维模型都能满足
要求，但是相对来说C A T I A有更多的优势，强大的曲面设计、知
【责任编辑张华岩】櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂
(上接第112页)当前温度信息进行动态更新，实现对温度时空分布状态的动态预测。

3结语
结合西南某建设中的混凝土特高拱坝后期通水冷却信息和分布式光纤测温数据，利用分布式光纤实时在线监测的优势，在混凝土中后期冷却阶段浇筑仓单测点温度动态预测模型的基础上，建立了混凝土坝后期水管冷却温度时空分布动态预测模型。

工程实例应用表明，该模型的预测效果令人满意，用所建立的模型预测混凝土坝后期的温度时空分布是可行的。

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【责任编辑张华岩】。