规划总图设计软件GPCAD技术白皮书

规划总图设计软件GPCAD技术白皮书2008年12月飞时达软件某某软件—技术白皮书目 录1、概述 (1)2、软件特点 (2)3、软件架构 (3)4、技术核心 (4)5、功能介绍 (7)6、版本历史 (16)7、问题解答 (17)8、成功案例 (20)1、概述规划总图设计软件GPCAD于1995年正式推向市场（AutoCADR12平台），软件应用范围涵盖：城市总体（分区）规划、控制性详细规划、修建性详细规划、居住区规划、新农村规划、工程管线规划、工厂总图设计、园林绿化设计等。

是国内功能最全面、应用最广泛、历史最悠久的专业设计软件。

2001年2月，软件通过了建设部与科技部的联合鉴定，鉴定专家一致认为：GPCAD具有功能强大、性能稳定、技术先进等优势，为国内领先的规划设计软件，建议向全国规划行业推广。

新版GPCAD V10.1软件支持AutoCAD2000—AutoCAD2008各个平台，并按专业内容设置独立菜单，整套软件各模块可以组合使用，也可以独立作为专业工具使用，深入使用，让您在设计过程中多一位助手；一般使用，让您在ACAD 中多一套专业工具。

软件具有三维化、模板化、工具化、智能化四大特点，支持在三维环境下设计与三维成果表现；支持用户自定义设计标准文件、自定义图块图则及表格模板；软件支持自动化图形识别与转换，用户自绘图或其它软件图可以方便地转成GPCAD格式或直接识别使用。

软件自推出以来，已成功应用在全国3000多家设计单位，相对市场占有率超过70%，深受用户好评，随着软件版本的不断更新，软件功能的不断完善，GPCAD将始终保持国内同类软件的领先地位。

2、软件特点三维化：标高采集、模型编辑、三维分析、断面生成智能化：原图识别、自动转换、优化计算、智能标注模板化：制图标准、表格图例、用地性质、图则图框工具化：外挂运行、各类菜单、图库规范、自由编辑z全新的运行模式——不同的设计内容启动不同的设计菜单，简单明了；全外挂ACAD运行，可以先启动ACAD再运行GPCAD，可与其它软件并行使用；自动检测下载新版本；z全新的道路设计——采用几何识别道路中线与边线的关系，支持道路边线的自由编辑；用户自绘道路只要设置图层后即可由GPCAD继续处理；z全新的控规、地块设计——添色式自动边界搜索准确率100%、地块分割内退、原有地块图及属性自动转换、其它软件图形自动识别，图则图框模板可自定义，用地性质标准可自定义；z全新的三维场地设计——自然面、三角面自动生成与合并处理，三角面模型可设计编辑（高程分析、坡度坡向分析、区域综合分析、土方估算、等高线生成等）；z全新的竖向标高设计——在确定某点设计标高时，软件计算提供该点的采集自然标高、平均自然标高、拟合自然标高、采集设计标高等供设计参照，帮助寻找合理优选的标高值；z全新的土方计算——只需生成设计地表面与自然地表面，软件可以一次性整体计算土方量，结果准确，计算速度快；z完备的图库规范数据——软件包括地形符号、总控规符号、建筑单体、绿化配景、总图图例等，用户可以随意扩充自建图库；z可自定义的设计标准参数——软件采用物理图层与自定义逻辑图层分离、用户可以自行设置本院的图层制图标准，对于常用标注图块、控规分类添色标准、统计表格等软件提供多种模板供用户选择或新建添加。

3、软件架构全套软件运行于Windows 平台，支持AutoCAD 2000——2008。

软件外挂在CAD 系统上运行，既可以先安装本软件，也可以先安装AutoCAD ，既可以先运行AutoCAD 系统，再启动本软件，也可以随软件一起启动CAD 系统。

单击桌面快捷方式后，先选择所需的CAD 系统（若本机安装存在多套CAD 时），可以选择优先使用先期启动的CAD 系统，从而实现与其它软件系统的共容结合。

根据不同的设计类别，进入软件后分为相互独立的三组菜单：每个类别的菜单有若干应用模块组成，道路等应用模块在每个菜单中均有，每个模块可以独立使用，也可以组合使用。

软件模块结构4、技术核心GPCAD基于AutoCAD平台开发，核心技术包括菜单调用管理、图库管理、自定义参数及模板管理、标高数据描述、三角面模型生成与编辑、土方优化平衡计算、道路几何关系识别、多边形边界搜索技术等。

4.1 菜单调用管理技术软件采用独立于ACAD的菜单系统、直接基于WINDOWS系统构建GPCAD菜单，使得菜单调用方便灵活，可以先启动ACAD再启动GPCAD，启动后的GPCAD也可以在不退出ACAD的情况下卸载；每个菜单命令均可以自定义快捷命令，定义后的快捷命令可以在执行菜单时提示备忘。

4.2 图库管理技术软件将同类图库浓缩成1个DWG图块定义文件，用户可以采用资源管理器的方式浏览、插入、添加图库文件，可以预置插入比例与旋转角度等参数，批量或沿线插入图块。

4.3 自定义参数及模板管理软件使用ACCESS数据库（default.mdb）管理图层定义表、标注参数表、控制参数表等。

采用目录文件(Template)方式保存用户当地的标准配置文件及图块文件（如地块分类添色标准、控规指标标注图块、图则图框模版、标注表格模板等。

用户自已按照格式要求修改或添加配置模板文件。

4.4 标高数据描述除采用通常的离散点与等高线描述地形标高外，软件提供标高特征线（空间折线3DPOLY）来描述特定地形地物，如陡坎、挡墙、护坡等，对于道路边线、建筑轮廓等，可以根据控制点标高自动生成相应的特征线。

添加特征线后，采集的标高数据及生成的三维模型更准确。

4.5 三角面模型生成与编辑软件采用最新的三角面生成算法，可以使用离散点或约束边（等高线及特征线）快速生成三角面或四角面（3DFACE）；软件既可以直接在图上生成三角面，也可以在内存中生成三角面，用于只需计算任意点高程的情况；软件对生成的自然地形三角面可以做高程范围填色分析、坡度坡向填色分析、区域范围的综合分析等；对已生成的三角面提供合并简化、局部平整、分割裁减、局部加密等操作；分别生成的自然三角面与设计三角面可以做合并处理，并且可以整体计算出指定范围内设计三角面与自然三角面所夹的土方量。

4.6 拟合面优化计算根据数学最小二乘法原理，对于一组空间点可以找出唯一平面，这个平面最接近或通过这些空间点。

这些点可以看作是自然离散点，这个面就是最佳设计面，若这个自然离散点在设计面的上方，则该点为挖方，否则为填方。

该点的影响范围（面积）可以作为该点的权系数参加计算，因此，可以计算出该点的土方量就是权系数乘以空间点与设计面的高差。

按此方法计算的最佳设计面，一定能满足挖方量与填方量相等，且绝对值之和最小。

最佳的设计面可以保证土方体积上的平衡相等。

软件提供的任意点标高计算功能，可以给出指定范围或全场地的拟合优化标高、拟合坡度以及拟合坡向。

4.7 道路几何关系识别一般的软件（包括早期的GPCAD版本）在处理道路时，均采用扩展信息来识别道路，建立道路中心线与边线的关联关系，但这种方式要求用户完全按照软件的步骤操作，一旦失误或直接采用ACAD命令编辑道路后，就造成信息丢失，无法继续相关操作；有些软件为解决上述问题，采用自定义道路实体，自动化程度提高且避免了信息丢失，但道路操作的灵活性降低，某些特殊类型的道路无法处理。

针对上述情况，新版GPCAD2008采用图层+几何识别的技术构建道路实体，如同人眼分辨图面道路一样，通过将中心线、边线、人行道线放置在不同图层上，在需要处理道路时，搜寻边线附近合理范围内且相互平行的线条作为相关的道路信息，动态建立道路信息，处理道路交叉圆角、面积填充计算等操作。

采用这种方式最大的好处是灵活自由，又不失自动高效，用户可以使用ACAD 命令自由编辑道路边线或中心线（如打断、延伸、加点移动等），软件仍可以识别，与新绘的道路做自动化交叉处理，同时，用户自行绘制的道路或由其它软件生成的道路，只要将层转为或设置为GPCAD可以识别的图层即可。

4.8 多边形轮廓自动搜索与跟踪在设计过程中，经常需要生成或描绘外轮廓多边形，例如，地块边界生成，建筑物外轮廓、道路广场边界、绿化边界等，在已有范围限制线的情况下，若直接采用ACAD的轮廓搜索命令（BPOLY）有效率不能做到100%，特别是在图形测坐标值很大、范围限制线有小空隙或3DPLINE空间线与SPLINE线时，往往不能搜索到轮廓边界，或者搜索的轮廓不正确。

GPCAD采用类似PHOTOSHOP软件中的填色方式，累加建立所需边界，具体原理是：框定矩形范围，在范围内搜索处理限定线，以这些限定线及矩形外边界线，建立子轮廓范围线，继续框定矩形范围生成子轮廓范围线，最后软件将各子轮廓范围合并形成所需的轮廓线。

简单的轮廓可以一次框定生成，复杂的轮廓可以框定多次，在每次框定生成子轮廓时都有填色显示，重复点选子轮廓可以清除。

在生成轮廓时，支持层过滤避开多余的限定线。

另外，GPCAD还开发了交互式线跟踪绘制边界技术，在描绘已有线条形成边界时，可以自动跟踪底部的线条，遇到线条交叉时又转为手动取点绘制；被跟踪的线可以是PLINE、LINE、ARC、SPLINE、3DPLINE等，且线条间可以允许小空隙。

5、功能介绍GPCAD功能庞大，涵盖城市总体规划、控制性详细规划、村镇规划、居住区修建性详细规划、工程管线规划、工厂总图设计以及园林绿化设计等，这些设计都通过软件提供的功能子菜单组合完成。

为方便客户使用，软件已按设计类别组合成三大类菜单，软件主界面包括功能菜单区、图层操作区、常用及最近命令区、图库操作区等，除功能菜单区外，其它区均可关闭，主界面图如下：各子菜单的功能特点介绍如下：5.1 系统设置内容包括：可以重新选定设计类别、规划或总图；设置基本图形参数（比例、工程名等）；启动图库管理中心、图层组管理中心；定制图层标准、绘图参数标准、设置快捷命令、设置工具栏；启动软件自动升级服务中心；可以将所有设置导出为外部文件保存，并可恢复原有设置。

对老图修改绘图比例时，软件可作变比例处理，自动保持图块、文字、线宽等信息不随比例变化。

5.2地形图录入与转换本模块主要完成原始地形图的录入与转换，使GPCAD软件能够识别地形尤其是标高信息，基础地形数据一般有三个来源：第一是直接使用电子地形图；第二是扫描纸质地形图作为光栅地形图背景；第三是全站仪数据文件导入成图。

（1）、软件提供全套测绘符号用于描绘地形图；（2）、全站仪（离散点数据文件）支持多种格式，并可以自定义格式；不但可以导入也可以导出数据；（3）、软件支持外部参照的方式使用多张地形图，并且可以读取参照图中的地形数据；（4）、在地形数据中，最重要的是高程数据，一般用离散点与等高线来表达，为了有效地描述地形中的陡坎、护坡、田埂、池塘等地物，GPCAD提供了特征线（各点标高不相同的空间折线）来描述这些地物；（5）、提供已有地形图的数据转换功能，包括离散点标注文字转换、等高线转换等，对于特定格式的地形图（如南方CASE生成的地形图），软件能自动完成转换；（6）、软件提供方便的等高线简化功能，在保持等高线形状特征基本不变的情况下，大幅度减少复杂线的中间点，提高图形速度。