Civil 3D在总图设计中的应用研究

Civil 3D在总图设计中的应用研究
摘要：当前，随着建筑信息模型（BIM）技术的发展和普及，传统的土木工程设
计行业正面临着一场颠覆性的变革。

传统的以图纸为核心的设计模式，必将会被
以模型为核心的设计模式所取代。

AutoCAD Civil 3D 软件（以下简称Civil 3D 软件），作为一款面向基础设施行业的BIM 解决方案，被广泛应用于勘察测绘、岩
土工程、交通运输、水利水电、市政给排水、城市规划和总图设计等众多领域。

关键词：Civil?3D；总图设计；
Civil 3D 软件是Autodesk 公司推出的一款面向基础设施行业的建筑信息模型( BIM) 解决方案，广泛适用于包括总图设计在内的众多领域。

包含了AutoCAD 的
全部功能，同时提供了三维动态的工程模型，可直观地查看场地的三维效果。

一、设计原理
当前，世界上成熟的设计软件都是以数字地面模型（ＤＴＭ）为基础的，
Civil 3D 软件具有突出的三维数字地面模型建立功能，它将地形高程数据数字化模
拟成地形曲面。

在Civil 3D 中，地形曲面数据是以不规则三角网（ＴＩＮ）形式
运行、存储和显示的，由于其边界可以表达任意不规则形状，其模拟的真实地形
最为精确，并能与道路三维表面模型无缝拼合。

Civil 3D 软件与传统道路设计软件
最大的区别在于其具有动态关联更新功能，能够在设计对象之间建立智能化关系
之间相互关联，一处变更、处处更新，甚至连生成的数据图表也能保持一致、同
步更新，从而省去了传统道路设计中大量的重新绘制、计算、标记和检查工作，
使设计师能够摆脱繁琐耗时的绘图工作，将更多的精力投入到方案的设计与比选中，既降低了出错概率，又提高了设计品质。

二、Civil?3D在总图设计中的应用
1. 各要素的创建及动态更新。

Civil 3D 软件与传统二维制图软件最大的区别在
于摒弃了传统制图中手动绘制、计算和输出数据的模式，整个设计过程中，前期
模型创建部分需人机互动协作完成，其余计算、输出的数据等均可通过统一模板
由电脑生成，无需手动计算和输入。

同时，各类曲面组合后生成模型，使整个模
型形成统一的有机整体，修改某一部分，与之相关的部分会跟着自动修改，关联
的数据也会实时更新，实现动态关联更新。

这种智能化关联关系省去了传统设计
中大量重复绘制、计算、标记和检查的工作，使设计者摆脱了繁琐耗时的绘图工作，降低了出错率，提高了设计质量。

在用Civil 3D 软件进行总图设计时，首先
需要创建相关的三维曲面定性各个要素，如场地设计标高( 装置区标高) 、边坡、
排水沟、道路系统等。

再将所创建三维曲面，通过自定义的各类标签样式和曲面
显示样式进行属性展示，以达到出图需要。

整个过程中，图面表达和标注部分均
可通过直接选取相关样式完成而无需手动绘制。

以场地设计标高和边坡的绘制为例。

传统制图方式: 设计者确定场地设计标高→手动绘制边坡放坡线→标注各重要节点的设计标高。

Civil 3D 软件设计: 创建场地设计曲面( 即赋予场地标高属性值)
→创建放坡曲面( 通过放坡工具实现自动放坡到曲面、到指定距离或到指定标高等) →直接生成和自动标注( 通过指定的边坡样式和标注样式直接生成边坡放坡线、标注重要节点的设计标高) 。

整个过程除创建曲面模型( 场地设计曲面、放坡曲面) 外均无需手动。

同理可自动创建边坡、道路、场地、排水沟，并对其进行自动绘
制和完成相关标注。

2.道路系统设计要素的动态更新。

与总图设计相关的道路系统一般是指厂/站
内的道路系统，有着纵横交叉、纵坡较小、平面交叉路口多等特点。

在进行道路
设计时主要流程如下: 平面设计→纵断面设计→横断面设计→方案确定。

平、纵、
横之间是一个相互依赖、相互制约的关系，传统设计软件通常采用两种方式来处
理这三者的关系:1) 如果纵断面设计不合理则手动调整平面设计;2) 如果横断面设
计不合理则手动调整纵断面设计或平面设计。

整个方案调整优化的过程相当复杂、工作量大。

Civil 3D 软件在进行道路设计时，将平、纵、横三者关系进行很好结合，实现关联互动，充分展示了三维软件在道路设计方面的优势。

利用Civil 3D 软件
进行道路系统设计，主要建模步骤如下:1) 创建平面路线;2) 创建纵断面;3) 创建横
断面;4) 根据需要创建交叉路口;5) 利用平、纵、横创建道路曲面。

由于道路设计
系统性较强，为体现各要素的关联互动，现仅以平面与纵断面的动态更新为例，
通过对照比较，体会其关联更新的本质意义。

现对一条拟建约260 m 的东西向道
路进行如下调整，根据这些调整，可以得到纵断面图也随之进行动态更新。

前期
仅对该条路线绘制自然地形断面线，通过增加路线长度和挪动路线位置，观察自
然地形断面线的变化。

增加路线长度。

整个路线向东增加40 m。

可以看到纵断面
图中增加段路线的自然地形信息在未进行任何手动操作的情况下同时得以更新。

挪动路线位置。

整个路线向正北方向垂直挪动50 m。

可以看到纵断面图中整个路
线的自然地形信息在未进行任何手动操作的情况下同时得以更新。

通过上述例子
可知: 对路线平面进行调整，与之相关的信息随之动态更新。

同理，在道路系统
设计中，对设计纵断面、横断面等要素进行调整，其余关联信息都会一并更新，
原理一致。

3.数据统计和场地初平标高优化。

利用Civil 3D 软件进行总图设计，在进行土
方工程量统计时，主要采用既有的设计曲面与原始自然地形曲面进行比较，得到
三维体积曲面的方法。

由于设计曲面与自然地形曲面在建模过程中已完成，因此，在进行土方统计和比较时，仅需创建体积曲面即可得到相关土方数据，操作步骤
简单快捷，适用于前期方案比选。

如需用于绘制土方施工图，还应结合Civil 3D
扩展工具加以实现。

场地初平标高的优化，可根据土方的平衡需求选取手动平衡
和自动平衡两种方式。

手动平衡方式是手动操作，输入曲面需抬高或降低值即可。

自动平衡方式是根据土方平衡需求，设计者输入挖或填的净方量，软件根据输入
值进行自动计算并完成设计曲面的抬高或降低。

整个操作过程省去了传统土方计
算方法的一系列繁琐程序，简化了设计流程。

4.曲面样式和标注样式。

在曲面样式和各种标注样式方面，由于软件中设置
的默认样式与通行的统一标准不尽一致，设计者可以在使用过程中进行对象样式
的修改，但如果每次都去修改对象样式，会大大降低工作效率。

因此，可在前期
将需要使用的样式全部设置成通用的标准，然后保存为模板文件，每次启动软件
时调用这些模板文件，这样所绘制的样式就是模板文件中的样式。

通过对各类样
式的设置，满足三维模型与二维出图成果需求的匹配，达到自动生成文件，无需
手动绘制、省时省力的效果。

软件通过在设计对象之间建立智能化关系实现设计
变更的动态更新．不但模型中的各个对象之间一处变更、处处更新，就连生成的
图表和文档也能保持一致、同步更新，从而大大减少了重复绘图工作，简化了工
作流程，提高了工作效率。

Cvil 3D 不是一款新的软件, 但其在总图设计中的优势并没有被充分认识, 以上
呈现出来的部分成果, 充分建立起他们之间的较强互动关系, 较好地用于总图设计
的实际工作中, 其强大的放坡功能, 为场地设计带来极大的方便, 能满足总图专业对放坡设计的要求; 道路设计方面, 实时关联的特性便得线路的调整十分方便,在平面
定线及纵断面设计优势尤其明显。

这个软件在使用中存在的问题及完善有待着我
们去挖掘, 更好得利用其在复杂项目、综合项目中协同设计、辅助设计的优势, 为总图工程数字信息化增添色彩。

参考文献：
［1］江宝刚．浅谈Autodesk Civil 3D 软件在工程中的应用［J］．山西建筑，2018， 34( 16) : 364－365．
［2］张军，刘镍．ＣＩＶＩＬ３Ｄ２００８中数字地形模型的建立方
法［Ｊ］．江西测绘，２０1８．。