（中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣東 廣州 510230）

港口工程三維CAD設計平臺研究

趙宏堅，何家俊，楊錫鎏

（中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣東 廣州 510230）

由于現(xiàn)有主流的產(chǎn)品設計都已轉(zhuǎn)向全三維設計模式為主，因而港口工程也逐步趨向全三維工程設計。文中提出實現(xiàn)港口工程全三維設計所需的三維CAD設計平臺的設計思路，提出了港口工程三維CAD設計平臺的構(gòu)成與技術要點，同時還給出了實現(xiàn)該設計平臺各個模塊所需要的技術要點及實現(xiàn)這些技術點所需要的方法和思路。該設計平臺以三維構(gòu)件化設計為基礎，并在此基礎上實現(xiàn)構(gòu)件裝配、結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)件配筋、工程出圖和協(xié)同設計等諸多功能。

港口工程；三維設計；可視化設計；三維CAD

在港口工程勘察設計領域，大多仍采用繪制二維工程圖的傳統(tǒng)平面設計模式進行工程項目設計。這種設計模式存在不少問題，如通過若干個二維圖來描述一個三維設計是很不直觀的，二維工程圖不能完全表述設計對象所有的設計信息，同一個工程對象的設計數(shù)據(jù)只能以離散的方式存在于不同的二維圖和數(shù)據(jù)表格中，缺乏關聯(lián)關系，這些問題都會嚴重影響設計效率和質(zhì)量。

自上世紀90年代起，國際CAD設計領域已逐漸轉(zhuǎn)向全三維設計[1-3]，這種設計模式與傳統(tǒng)二維設計模式的本質(zhì)區(qū)別在于設計對象通過直接建立三維模型來表達，并在原來純二維的設計環(huán)境基礎上，增加了更直觀靈活的三維設計環(huán)境，讓設計變得更直觀、更輕松。

要在港口工程領域?qū)崿F(xiàn)全三維設計需要一個三維CAD設計平臺作為基礎和主要手段，該設計平臺應當具備對產(chǎn)品進行設計、分析、出圖等全流程的、三維的、協(xié)同的設計功能。除了基本的三維幾何模型構(gòu)造手段外，在不同領域，三維CAD設計平臺的功能是有所不同的。

1 三維CAD設計平臺現(xiàn)狀

三維CAD設計平臺是三維設計系統(tǒng)的核心部分，是實現(xiàn)其它功能模塊的基礎。目前，國外先進的三維CAD平臺功能已非常強大，而且還提供各種編程工具和接口，為用戶進行二次開發(fā)創(chuàng)造便利條件，用戶可以方便地將其改造為專用軟件。

1.1 主流CAD平臺簡介

在建筑領域，有兩個比較普及的CAD平臺，第一個是美國Autodesk公司開發(fā)的AutoCAD，是國際上廣為流行的二、三維設計繪圖平臺[4]，除了提供強大的圖形編輯和處理功能外，Autodesk公司還相繼推出了四代二次開發(fā)工具，主要包括6種二次開發(fā)技術：AutoLISP、Visual LISP、ADS、VBA、ObjectARX和Dot NET，其中ObjectARX和Dot NET是全新的開發(fā)手段，功能非常強大。另外一個是美國 Bentley System公司開發(fā)的MicroStation，是國際上與AutoCAD齊名的二、三維CAD設計軟件[5]，支持參數(shù)化要素建模和專業(yè)照片級的渲染及可視化，可以直接讀寫DWG文件而無需任何轉(zhuǎn)換。MicroStation根據(jù)用戶需求也提供了5種可適合不同程度程序開發(fā)者的程序設計語言：UCM、CSL、MicroStationBasic、MDL和JMDL，使MicroStation具有強大的兼容性和擴展性，其第三方軟件超過1 000種以上，領域覆蓋了土木、建筑、交通、結(jié)構(gòu)、機械、電子、地理信息、網(wǎng)絡、管線、圖檔管理、影像、出圖等多個領域。

以上兩個系統(tǒng)平臺都是二三維結(jié)合，并以二維為主的設計平臺，除此之外，還有一些純?nèi)S的CAD平臺，它們是以三維設計為主，二維出圖為輔。如Autodesk公司的Civil 3D[6]，一款面向土木工程設計與文檔編制的建筑信息模型（BIM）解決方案[7-8]。該軟件能夠創(chuàng)建協(xié)調(diào)一致、包含豐富數(shù)據(jù)的模型，并全面集成了勘測、放坡、地塊布局、道路建模、管道、土方量計算、施工圖、高級數(shù)據(jù)管理等模塊，實現(xiàn)了從勘測、設計、分析、可視化、文檔制作到施工的集成流程。

除了建筑行業(yè)，在機械行業(yè)，有更加成熟和強大的三維CAD設計平臺，如CATIA[9]、UG[10]、Pro/E[11]等。CATIA是法國Dassault公司的三維CAD產(chǎn)品設計系統(tǒng)，可以以全三維形式設計各種工業(yè)產(chǎn)品，具備強大的實體建模功能，加上強大的曲面造型功能，使其能模擬和建立任何復雜的工業(yè)產(chǎn)品對象。此外，Siemens PLM Software的UG和 Parametric Technology Corporation的 Pro/E都有相似的功能。這些大型的三維CAD設計平臺除了強大的造型能力外，還具備完善的協(xié)同設計能力。

1.2 存在的問題

上面介紹的三維CAD設計平臺是以建筑行業(yè)或機械行業(yè)為主的，這些行業(yè)無論在設計操作、設計流程，還是在數(shù)據(jù)表達方式、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)方式等方面都和港口工程行業(yè)有著不少的區(qū)別。

如果在這些CAD平臺上進行港口工程三維CAD設計平臺的開發(fā)，雖然提供的系統(tǒng)架構(gòu)和各種功能可以直接利用，無需重復開發(fā)，只需開發(fā)項目需求中原CAD平臺沒有或欠缺的功能即可，開發(fā)內(nèi)容比完全自主開發(fā)要少得多，開發(fā)周期較短。但是，二次開發(fā)是基于原CAD平臺已有的功能上進行擴充和修改，具有一定的局限性，如果所要開發(fā)的功能是一個獨立于原CAD平臺之外的功能，則采用二次開發(fā)工具進行開發(fā)的難度極大。其次，現(xiàn)有平臺很多是行業(yè)相關的，系統(tǒng)開發(fā)需要遵循平臺原有的工作流程，很難進行自主流程的改造，原有平臺的工作流程不一定完全能滿足港口工程行業(yè)的需求。另外，當開發(fā)的功能需要調(diào)用未開放的系統(tǒng)內(nèi)核時，就需要CAD平臺提供商去開放接口，這時的權限、時間和費用等問題會制約該功能的開發(fā)。最后，現(xiàn)有CAD平臺的系統(tǒng)架構(gòu)十分復雜，非CAD平臺開發(fā)商的開發(fā)人員不可能了解其內(nèi)部架構(gòu)關系，很可能出現(xiàn)修改其中一個功能卻引起其他功能無法正常使用的情況，系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性也無法保障。

因此建立基于港口工程的自主三維CAD設計平臺是很必要的。下面介紹港口工程三維CAD設計平臺的構(gòu)成和各模塊的技術要點。

2 港口工程三維CAD設計平臺

港口工程三維CAD設計平臺應當具備進行港口工程結(jié)構(gòu)物全三維可視化設計的基本功能。這些功能包括進行工程三維地質(zhì)可視化的三維地質(zhì)建模模塊，進行水工結(jié)構(gòu)物設計的構(gòu)件設計、構(gòu)件裝配、構(gòu)件分析和構(gòu)件配筋等模塊，輸出成果的工程出圖模塊，以及進行協(xié)同工作的協(xié)同設計模塊，如圖1所示。

圖1 港口工程三維CAD設計平臺Fig.1 Three-dimensional CAD design platform of harbor engineering

2.1 地質(zhì)建模

地質(zhì)建模是對取得的勘察資料，如鉆探、物探等取得的資料，加上各種室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)，通過三維建模技術把三維地質(zhì)模型最大限度接近真實地構(gòu)造出來。地質(zhì)三維模型包括地表模型和地層模型，三維地表模型構(gòu)造出來后可以具備輔助工程的選址，進行各種工程結(jié)構(gòu)物的布置，提前呈現(xiàn)整體工程設計效果等功能。三維地層模型構(gòu)造出來后，能夠?qū)Φ叵虑闆r有比較直觀的了解，能夠?qū)Φ貙舆M行開挖、回填、設計結(jié)構(gòu)物等操作，可以進行各種穩(wěn)定性的分析，如圖2所示。

圖2 三維地質(zhì)模塊構(gòu)建和應用流程Fig.2 Build and application process of threedimensional geological module

三維地質(zhì)建模技術包括地質(zhì)數(shù)據(jù)整合、地層自動構(gòu)建和相關圖紙輸出等技術。

在地質(zhì)數(shù)據(jù)里，包含現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)、實驗數(shù)據(jù)和物探數(shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)，這些不同類型的數(shù)據(jù)可能使用不同的介質(zhì)進行存放，但最終都會匯集到不同的軟件系統(tǒng)里，利用數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換和XML文檔轉(zhuǎn)換等技術可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)和三維地質(zhì)幾何模型的整合。

在三維地質(zhì)建模里，地層模型可以通過手動方式完成建模，但是當?shù)貙訉訑?shù)較多、范圍較廣，加上地層層間關系復雜，如存在尖滅、透鏡體和夾層等特殊情況時，如果全部使用手動建模方式來工作，工作量將是非常巨大的，因此需要實現(xiàn)地層的自動建模技術。地層自動建模技術涉及地質(zhì)模型的拓撲表達，地層層間關系自動識別，以及其他一些圖形算法?，F(xiàn)有對地質(zhì)模型的拓撲表達有實體表達、三棱柱表達等技術，可以通過這些技術實現(xiàn)三維地質(zhì)模型的三維幾何表達。另外可以通過從純幾何層次關系和地質(zhì)經(jīng)驗數(shù)據(jù)兩個方面去實現(xiàn)地層層間關系的自動識別功能。三維地質(zhì)模型生成后可以直接生成柱狀圖，通過剖切后可以生成剖面圖，數(shù)據(jù)經(jīng)過整理后可以生成地質(zhì)成果表。

三維地質(zhì)模型建立后，可以通過三維實體模型的布爾運算操作實現(xiàn)模型的剖切、開挖和回填。通過這些操作后的模型，可以把剖面、模型等數(shù)據(jù)導入到巖土分析軟件中進行穩(wěn)定和沉降分析。

2.2 構(gòu)件設計

構(gòu)件化設計的主要思想是對設計對象的結(jié)構(gòu)進行分解，形成獨立的構(gòu)件，然后分別對這些構(gòu)件進行設計，最后把這些構(gòu)件裝配組合起來形成最后的產(chǎn)品對象，如圖3所示。構(gòu)件設計是三維構(gòu)件化設計的基礎。

圖3 構(gòu)件化設計流程Fig.3 Component design process

構(gòu)件設計的主要技術包括草圖設計、特征設計等。

二維草圖設計是三維構(gòu)件設計的基礎，通過草圖的繪制，配以各種建模操作就能形成各種三維構(gòu)件模型。二維草圖技術主要包括幾何圖元繪制和幾何約束求解，其中最重要的是幾何約束求解技術。幾何約束求解技術在構(gòu)件設計過程中的作用是非常大的，它能大大提高設計效率，而且是構(gòu)件和結(jié)構(gòu)重構(gòu)自動化處理的必要技術。

特征設計主要指在草圖基礎上進行各種特征建模、線框建模、以及直接建模等操作，以完成三維構(gòu)件的設計，這些操作的基礎是實體建模技術，該技術的結(jié)構(gòu)表達主要使用世界主流的B-Rep表示法，和建立在B-Rep基礎上的各種操作，其中包括拉伸、布爾、歐拉、局部修改等。三維構(gòu)件設計技術除了實體幾何的建立外，還應設置完善的屬性系統(tǒng)，這些屬性包括材料屬性、定位屬性、配筋屬性、分析屬性，等等。

2.3 構(gòu)件裝配

構(gòu)件裝配技術，是把各種已經(jīng)設計好的構(gòu)件模型裝配成一個工程結(jié)構(gòu)模型，通過對構(gòu)件進行各種空間定位操作，如移動、旋轉(zhuǎn)等，加上各種約束手段，如網(wǎng)格約束、三維幾何約束等，可以把這些構(gòu)件的相對位置嚴格確定下來，完成裝配工作。

裝配技術的關鍵是網(wǎng)格約束和三維幾何約束，它們都可以通過幾何約束求解器完成求解。實現(xiàn)幾何約束求解技術的求解方法有很多種，如數(shù)值方法、構(gòu)造方法、圖方法和符號代數(shù)方法等。

2.4 結(jié)構(gòu)分析

三維結(jié)構(gòu)分析是指使用通用有限元分析技術對設計的工程對象以及集合進行分析，主要技術包括分析模型轉(zhuǎn)換、分析求解和后處理輸出。

分析模型轉(zhuǎn)換技術是指根據(jù)工程對象以及集合的三維設計模型轉(zhuǎn)換成用戶所需的三維分析模型。分析模型并不是簡單地把CAD模型作為其幾何模型，同一個工程對象可以轉(zhuǎn)換成多種分析模型，不能按唯一的標準進行轉(zhuǎn)換，通過構(gòu)件設計中的同參異構(gòu)技術和設計人員的手動修改，可以實現(xiàn)自動或手動的把設計模型轉(zhuǎn)換成分析模型。同參異構(gòu)技術是實現(xiàn)自動模型轉(zhuǎn)換的關鍵技術，其精粹就是使用相同的主要建模參數(shù)形成各種不同的幾何形體，以分別滿足設計模型和分析模型的建模需要。

分析求解技術是指對分析模型采用有限元方法進行求解的技術，而網(wǎng)格劃分和大型方程組的優(yōu)化求解是應用有限元方法的最大難點，涉及解析幾何和純數(shù)學領域的復雜理論和算法。對于較簡單的結(jié)構(gòu)類型可以開發(fā)自己的求解器，對于較為復雜的結(jié)構(gòu)形式可以使用各種大型的通用有限元求解器，可以把求解內(nèi)容轉(zhuǎn)換成求解器腳本，再傳入求解器進行求解，常用腳本語言有ANSYS的APDL，ABAQUS的Python等。

后處理輸出技術是指對各種計算結(jié)果進行分類、統(tǒng)計、顯示、打印以及生成計算書等，其中計算結(jié)果的獲取和以各種圖表形式顯示是該項技術的關鍵和難點所在。可以通過各種通用圖形工具包繪制結(jié)果圖形，通過文檔的腳本控制自動生成計算書。

2.5 構(gòu)件配筋

構(gòu)件配筋技術主要是指對三維構(gòu)件進行鋼筋配置的技術。三維構(gòu)件配筋技術主要包含鋼筋模型的表達、配筋模式設計和解除鋼筋碰撞問題等。

鋼筋模型的表達主要是指以什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)去表達配置的鋼筋。在一個構(gòu)件里的鋼筋就有成百上千條，在一個結(jié)構(gòu)里鋼筋數(shù)量就更加多了，如果要同時顯示、編輯這些鋼筋，可以想象三維圖形的繪制量是非常巨大的，因此需要對鋼筋的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。通過繪制結(jié)構(gòu)樹的優(yōu)化和圖形LOD技術的應用，可以有效解決大三維模型的顯示問題。

鋼筋在構(gòu)件中的布置方式是多種的，如何合理地劃分這些布置方式，并配以合適的操作過程，就是配筋模式需要研究的內(nèi)容，配筋模式的劃分直接影響到配筋過程的效率和正確性?，F(xiàn)有比較有效的配筋模式有表面配筋、截面配筋和曲面配筋等。

由于鋼筋的數(shù)量繁多，很容易出現(xiàn)鋼筋間的碰撞問題，除了鋼筋間的碰撞問題外，當鋼筋的形狀比較復雜時，鋼筋本身也有可能存在碰撞問題。鋼筋本身的碰撞問題可以通過對碰撞的某幾個鋼筋段進行位置偏移來實現(xiàn)碰撞的排除。鋼筋之間的碰撞問題是比較復雜的，主要在于鋼筋碰撞的自動調(diào)整可能會導致新的碰撞，因此碰撞的自動調(diào)整算法有可能會陷入死循環(huán)。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，碰撞問題大部分在鋼筋配置步驟的開始時就可以避免，關鍵是系統(tǒng)能對可能產(chǎn)生碰撞的配筋操作提前給出提示，以便用戶調(diào)整配筋的參數(shù)，從而避免碰撞問題的出現(xiàn)，這種方法稱為主動避讓方法，是現(xiàn)有解決鋼筋碰撞的主要方法。

2.6 工程出圖

雖然CAD設計領域在不斷推廣三維模型設計，但在具體工程實踐中，二維工程圖紙依然是必不可少的，在港口工程設計領域也不例外，因此工程出圖技術是三維CAD設計平臺的必要技術之一。出圖模塊除了二維圖紙出圖外，還應支持三維圖紙的出圖，也就是圖紙中模型是三維的，其他描述是二維的圖紙，該種圖紙在很多情況下比二維圖紙具有更清晰的描述效果。出工程圖的技術研究內(nèi)容包括圖紙結(jié)構(gòu)表達、出圖操作、對象標識和圖紙布局等。

圖紙結(jié)構(gòu)表達主要是指圖紙中各種圖元的組織方式。由于出工程圖模塊需要支持二、三維并存的工程圖紙，因此底層圖紙的結(jié)構(gòu)組織要比純二維圖紙復雜，當圖紙內(nèi)容比較多時，圖紙結(jié)構(gòu)設計的好壞會直接影響到圖紙的顯示和操作效率。二、三維并存的圖紙設計涉及較頻繁的結(jié)構(gòu)改動，在平衡存儲空間和執(zhí)行效率后，適宜采用樹狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為主要圖元結(jié)構(gòu)。

在設計平臺中，構(gòu)件或結(jié)構(gòu)是三維的，而工程圖紙大部分是二維的，這就必須研究一些手段進行三維到二維模型的轉(zhuǎn)換，從而形成工程對象的出圖操作。經(jīng)研究，投影和剖切操作是三維對象轉(zhuǎn)二維圖紙的主要操作手段。

出圖對象標識是指建立三維模型對象和二維圖形對象之間的聯(lián)系。在出工程圖時，很多情況下都需要這種對應關系，當真實的工程對象和對應的二維圖紙對象存在比較大的區(qū)別時，就需要使用圖元替代來進行出圖，這時就需要這種二、三維對象的內(nèi)在聯(lián)系來維護這種替代圖元和真實圖元間的關系；此外，當三維模型修改后，已出的二維圖紙是必須體現(xiàn)其修改的，在修改二維圖紙時需要反饋到三維模型上去，因此需要建立二、三維對象間的關系。

在三維對象或集合轉(zhuǎn)成二維圖紙時，在圖紙上會同時存在多個對象子圖，這些子圖很容易發(fā)生相互重疊，另外，當一個對象的二維標識比較多時，這些標識也會相互重疊在一起。因此，需要解決如何處理這些子圖和標識的布局問題。實現(xiàn)圖紙的自動布局可以通過先實現(xiàn)子圖的區(qū)域劃分，再實現(xiàn)子圖區(qū)域內(nèi)部圖元和標注的自動布局。

2.7 協(xié)同設計

協(xié)同設計技術主要是指不同專業(yè)的生產(chǎn)部門相互協(xié)作，對各種工程對象進行設計，最終形成工程設計產(chǎn)品。要實現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同設計，涉及到工程對象設計工作流程的分解、同步和異步操作、權限管理和日志記錄等技術。

工程對象工作流分解技術是指把工程對象的設計工作按一定的粒度進行分解，形成可獨立操作和保存的工作步驟。要實現(xiàn)工作流分解，關鍵是要對流程中的各個工作步驟作依賴分析，避開流程分解時可能出現(xiàn)的死循環(huán)，最終形成合理的、可操作的步驟項。

在對工作流程進行分解后，還需要對這些分解的工作步驟設置同步和異步操作。由于需要多個專業(yè)人員對工程對象進行設計，如果多個設計人員同時對一個工程對象進行操作，那么他們的設計過程數(shù)據(jù)保存就需要同步和異步操作的支持了。同步、異步操作可以通過對一個操作步驟進行鎖定和對未完成步驟進行狀態(tài)保留等方法來實現(xiàn)，這里涉及任務工作流處理、狀態(tài)機和大型數(shù)據(jù)庫服務等技術。

要實現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同，還需要對工作步驟設定權限管理，以及對每一個步驟進行日志管理。由于對產(chǎn)品設計過程中所涉及人員具備的操作權限是高低不同的，因此設計權限管理是必須的。此外，為了方便追蹤和管理各操作人員的操作結(jié)果，需要設置日志管理。實現(xiàn)權限管理和日志管理主要涉及權限分析和大型數(shù)據(jù)庫服務技術。

3 HIDAS三維CAD設計平臺

HIDAS是Harbor Investigation and Design Application System的縮寫，是由中交第四航務工程勘察設計院主持研發(fā)的，旨在改變現(xiàn)有港口工程勘察設計模式的革命性系統(tǒng)。

該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要由3個層次組成，分別是三維應用開發(fā)框架、工程設計基礎平臺和港口工程勘察設計應用系統(tǒng)，其中應用開發(fā)框架是三維CAD設計系統(tǒng)開發(fā)的底層平臺，勘察設計應用系統(tǒng)是具體的業(yè)務系統(tǒng)，工程設計基礎平臺就是上文提到的三維CAD設計平臺的其中一種實現(xiàn)。

圖4 HIDAS系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig.4 Overall architecture of HIDAS system

HIDAS的工程設計基礎平臺實現(xiàn)了港口工程三維CAD設計平臺中的地質(zhì)建模、構(gòu)件設計、構(gòu)件裝配、結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)件配筋、工程出圖等模塊的大部分功能，協(xié)同設計模塊也會在不久的將來實現(xiàn)。

在工程基礎平臺上實現(xiàn)的港口工程勘察設計應用系統(tǒng)已經(jīng)在水工結(jié)構(gòu)的三維設計、分析、配筋、出圖等作業(yè)中逐步體現(xiàn)出其優(yōu)越性，主要體現(xiàn)在低級工作的大量減少和工作效率的大幅提高。圖5為HIDAS所出的工程二、三維結(jié)合工程圖紙。

圖5 鋼管樁樁頂配筋圖Fig.5 Reinforcement drawing on steel pipe pile top

4 結(jié)語

本文提出了港口工程三維CAD設計平臺的構(gòu)成與技術要點，該設計平臺以三維構(gòu)件化設計為基礎，并在此基礎上實現(xiàn)構(gòu)件裝配、結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)件配筋、工程出圖和協(xié)調(diào)設計等諸多功能，能滿足港口工程行業(yè)全流程的三維設計、數(shù)據(jù)整合流轉(zhuǎn)和各專業(yè)間的協(xié)同設計。

本文給出了實現(xiàn)該設計平臺各個模塊所需要的技術要點，并提供了實現(xiàn)這些技術點所需要的方法和思路。

本文簡單介紹了HIDAS三維CAD設計平臺，它是港口工程三維CAD設計平臺構(gòu)建思路的一種實現(xiàn)，也是實現(xiàn)該思路的一種嘗試。HIDAS三維CAD設計平臺成功實現(xiàn)了該思路的大部分功能，也證明了本文提出的港口工程三維CAD設計平臺設計思路的可行性。HIDAS三維CAD設計平臺在日后還會不斷擴展，以完整實現(xiàn)設計平臺的所有功能，并在不斷的實踐中加以改善，為完成港口工程三維設計模式的轉(zhuǎn)變做出貢獻。

[1] 孔凡新.三維設計軟件的發(fā)展[J].機械制造與自動化，2003（4）：82-85. KONG Fan-xin.Introduction of development for three-dimensional design software[J].Machine Building&Automation，2003（4）：82-85.

[2]關琰.計算機輔助產(chǎn)品設計[M].北京：清華大學出版社，2004. GUAN Yan.Computer aided product design[M].Beijing：Tsinghua University Press，2004.

[3]劉小雄.三維CAD技術在機械設計中應用探討[J].科技創(chuàng)新與應用，2013（8）：50. LIU Xiao-xiong.Discussion of application of three-dimensional technology on machine design[J].Technology Innovation and Application，2013（8）：50.

[4]陳兵，吳春燕，杜瑩.AutoCAD的三維設計技術[C]//制造技術自動化學術會議論文集.西安：陜西省機械工程學會，2002. CHEN Bing，WU Chun-yan，DU Ying.Three-dimensional design technology of AutoCAD[C]//Academic conference proceedings of manufacturing technology automation.Xi′an：Shanxi Province Mechanical Engineering Society，2002.

[5]趙順耐.Bentley基于BIM的建筑行業(yè)解決方案[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2011（S1）：39-43. ZHAO Shun-nai.Construction industry solutions based on BIM by Bentley[J].Digital Manufacturing Industry，2011（S1）：39-43.

[6] 任耀，秦軍.AutoCAD Civil 3D 2008實戰(zhàn)教程[M].北京：人民交通出版社，2008. REN Yao，QIN Jun.Actual tutorial of AutoCAD Civil 3D 2008[M]. Beijing：China Communication Press，2008.

[7]祝元志.數(shù)字技術再掀建筑產(chǎn)業(yè)革命——BIM在建筑行業(yè)的應用前景與挑戰(zhàn)[J].建筑，2010（3）：14-26. ZHU Yuan-zhi.Digital technology to reviving building industrial revolution-BIM application prospects and challenges in the construction industry[J].Construction and Architecture，2010（3）：14-26.

[8]張建平，余芳強，李丁.面向建筑全生命期的集成BIM建模技術研究[J].土木建筑工程信息技術，2012（1）：10-18. ZHANG Jian-ping，YU Fang-qiang，LI Ding.A modeling technology of integrated BIM for building lifecycle[J].Journal of Information Technology in Civil Engineering and Architecture，2012（1）：10-18.

[9] 朱輝杰.對話CATIA之父——Francis Bernard先生暢談PLM與中國制造業(yè)發(fā)展[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2004（9）：17-19. ZHU Hui-jie.Talking to the father of CATIA-Mr.Francis Bernard talked with the development of PLM and China's manufacturing industry[J].Digital Manufacturing Industry，2004（9）：17-19.

[10]安受鋪，魏周宏.UG軟件在我國的應用綜述[J].機械研究與應用，1996（4）：15-17. AN Shou-pu，WEI Zhou-hong.Summary of application of UG software in China[J].Mechanical Research&Application，1996（4）：15-17.

[11]韓志強.基于Pro/E的零件參數(shù)化設計及自動裝配技術的研究與實現(xiàn)[D].西安：長安大學，2007. HAN Zhi-qiang.Study on the technique of part parametric and automatic-assemble base on Pro/E[D].Xi'an：Chang'an University，2007.

Study on three-dimension CAD design platform of harbor engineering

ZHAO Hong-jian，He Jia-jun，YANG Xi-liu
（CCCC-FHDI Engineering Co.，Ltd.，Guangzhou，Guangdong 510230，China）

Due to the current mainstream product design has been turned to mainly on the three dimensional design model，harbor engineering also gradually incline to full three-dimensional engineering design.This paper proposes a design thought of a three-dimensional CAD design platform of harbor engineering investigation and design industries，and provides the technical essential，implementation approach and methods that how to realize the design platform.The platform based on threedimensional component design，and on this basis，it realizes many functions，such as component assembly，structure analysis，component rebar，drawing output and collaborative design.

harbor engineering；three-dimensional design；visual design；three-dimensional CAD

U652.74

：A

：1003-3688（2014）03-0020-06

10.7640/zggwjs201403004

2013-08-26

趙宏堅（1979— ），男，廣州市人，博士，工程師，主要從事港口工程設計軟件系統(tǒng)研發(fā)。E-mail：zhaohj@fhdigz.com