【浙江】06085公路工程电算自学考试大纲

[06085]

公路工程电算自学考试大纲

浙江省高等教育自学考试办公室

二OO四年十二月

目   录

1. I. 课程性质与课程设置目的要求
2. II. 学习内容与考核目标（考核知识点、考核要求）

第一章  概述

    一、学习目的和要求

    二、学习内容

    三、考核知识点及考核要求

第二章  公路CAD的硬件与软件支撑环境

    一、学习目的和要求

    二、学习内容

    三、考核知识点及考核要求

第三章  计算机图形学概要

    一、学习目的和要求

    二、学习内容

    三、考核知识点及考核要求

第四章  数据处理方法

    一、学习目的和要求

    二、学习内容

    三、考核知识点及考核要求

第五章  路线优化设计

    一、学习目的和要求

    二、学习内容

    三、考核知识点及考核要求

第六章  路线CAD系统

    一、学习目的和要求

    二、学习内容

    三、考核知识点及考核要求

第七章  路基、路面计算机辅助设计

    一、学习目的和要求

    二、学习内容

    三、考核知识点及考核要求

第八章  交叉口计算机辅助设计

    一、学习目的和要求

    二、学习内容

    三、考核知识点及考核要求

第九章  中小桥涵计算机辅助设计

    一、学习目的和要求

    二、学习内容

    三、考核知识点及考核要求

III. 有关说明与实施要求

1. IV. 附录I  题型举例

    附录II  各章自学时数建议

自学用书：《公路CAD技术》，许金良、张雨化主编，人民交通出版社，1999年版

参考书目：1、《公路计算机辅助设计》，符锌砂编著，人民交通出版社，1998年版

          2、《道路勘测设计》，张雨化主编，人民交通出版社，1997年版

1. I. 课程性质与课程设置目的要求

    《公路工程电算》是全国高等教育自学考试土木建筑类道路与桥梁工程专业的专业课，是为培养和检测自学应考者在CAD技术基础、公路CAD系统的开发设计原理、方法、步骤及操作等方面的基本理论知识和应用设计能力而设置的一门课程。

    计算机辅助设计（CAD）作为20世纪世界公认的重大技术成就之一，正深刻地影响着当今工业和各个工程领域，已为各行各业带来巨大的经济效益和社会效益。近年来，随着我国国民经济的发展，我国的公路交通建设事业正方兴未艾，公路勘测设计的任务十分繁重，迫切需要设计人员掌握现代化的公路CAD技术，以便更好更快地进行公路设计。因此本课程是从事公路交通建设和管理的工程技术人员和管理人员应很好学习和掌握应用的专业课。

    通过对本课程的学习，自学应试者应了解公路CAD的硬件与软件支撑环境、计算机图形学，理解数据处理方法、路线优化设计原理和方法，掌握路线CAD系统、路基路面CAD、交叉口CAD、中小桥涵CAD等软件开发的基本原则、方法、步骤、编程技巧以及软件操作应用要点，为从事公路CAD技术的开发研究和应用实践打下基础。

 

1. II. 学习内容与考核目标（考核知识点、考核要求）

 

第一章  概述

一、学习目的和要求

    CAD是计算机辅助设计（Computer Aided Design）的简称。CAD 技术是近年来工程建设技术领域中发展最迅速、最引人注目的高技术之一。了解CAD技术的基本概况及公路CAD的发展，是本章的学习目的。通过本章的学习，理解CAD的含义和CAD系统组成，了解CAD的发展和应用、公路CAD的发展现状和发展趋势。

    二、学习内容

第一节  CAD技术简介

第二节  公路CAD的发展

    三、考核知识点及考核要求

1. 1.识记：CAD的发展和应用；公路CAD的发展现状和发展趋势。
2. 2.领会：CAD的含义；CAD软、硬件系统组成；CAD系统的类型与构成。

第二章  公路CAD的硬件与软件支撑环境

    一、学习目的和要求

    CAD系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。CAD的功能是在一定的硬件和软件支撑下实现的，开发和应用CAD软件，应充分重视其硬件和软件的支撑环境。通过本章的学习，了解硬件支撑环境、软件支撑环境及图形支撑软件AutoCAD。

    二、学习内容

第一节  硬件支撑环境

第二节  软件支撑环境

第三节  图形支撑软件AutoCAD简介

    三、考核知识点及考核要求

1. 1.识记：硬件支撑环境（主机、图形输入输出设备、工作站）；软件支撑环境（软件的层次关系、操作系统、图形支持软件的功能）。
2. 2.领会：AutoCAD的有关概念和术语、主要功能、与高级语言的接口方法（DXF和SCR）。

第三章  计算机图形学概要

 

    一、学习目的和要求

    图形是工程领域表达设计思想、记录信息的主要手段，计算机图形功能是实现CAD的前提。计算机图形学就是关于计算机图形技术的科学，也就成为了CAD领域的理论基础。了解计算机图形学的基本概念及有关的一些算法，是本章的学习目的。通过学习，了解坐标变换方法、曲线、曲面的设计和拟合方法、几何造型技术。

    二、学习内容

第一节  概述

第二节  坐标变换

第三节  曲线、曲面的设计

第四节  几何造型技术简介

    三、考核知识点及考核要求

1. 1.识记：曲线、曲面的表示、定义、拟合；几何造型技术。
2. 2.领会：坐标变换的概念；二维坐标变换；三维坐标变换；透视变换。

第四章  数据处理方法

    一、学习目的和要求

    在公路设计过程中，需要处理大量的数据，包括原始数据、中间数据和成果数据等，涉及规范标准、地形、地质、水文等各个方面。理解一些数据处理的基本方法，是本章的学习目的。通过学习，了解数据表格的程序化方法，理解数据文件使用方法和成果数据处理方法，理解几种常用的数据结构，了解工程数据库及其应用。

    二、学习内容

第一节  原始数据的处理

第二节  成果数据处理

第三节  数据结构与数据库

    三、考核知识点及考核要求

1. 1.识记：数据表格的程序化；数据库、工程数据库及其应用。
2. 2.领会：数据文件的建立和使用；几种常用的数据结构。

第五章  路线优化设计

    一、学习目的和要求

    路线优化设计是公路CAD的核心内容之一。通过优化设计，可从一系列众多可行方案中找出一个最好的方案。理解路线优化设计数学模型的建立和求解方法，是本章的学习目的。通过学习，理解和掌握纵断面优化设计的建模原理和求解方法，了解常用的最优化算法，了解平面线形优化设计方法。

    二、学习内容

第一节  概述

第二节  路线优化设计数学模型的建立

第三节  最优化方法简介

第四节  公路纵断面优化设计

第五节  公路平面线形优化设计

    三、考核知识点及考核要求

1. 1.识记：常用的最优化算法；平面线形优化设计方法。
2. 2.领会：纵断面优化设计建模和求解方法。
3. 3.简单应用：纵断面优化设计建模和求解。

 

第六章  路线CAD系统

    一、学习目的和要求

    公路CAD应用软件是面向应用的复杂系统，软件设计的好坏决定着软件的功能、使用的方便性、可维护性、可扩展性以及开发软件的工作量。了解CAD软件的开发过程和步骤，理解数字地形模型，掌握路线平、纵、横计算机辅助设计程序系统的开发和应用，理解公路透视图的种类和绘制方法，是本章的学习目的。通过学习，了解CAD软件开发的一般步骤、公路路线CAD系统结构，理解数字地形模型的原理、种类和建立过程，掌握路线平面、纵断面、横断面计算机辅助设计程序系统的结构和总体设计、开发流程、计算过程和程序编制方法，理解公路透视图的种类、坐标计算和绘制方法。

    二、学习内容

第一节  CAD软件的开发过程与步骤

第二节  数字地形模型

第三节  路线平面计算机辅助设计

第四节  路线纵断面计算机辅助设计

第五节  横断面计算机辅助设计

第六节  公路透视图

    三、考核知识点及考核要求

1. 1.识记：CAD软件的开发过程和步骤；公路路线CAD系统结构；数字地形模型的原理、种类、数据采集和处理；公路透视图的种类。
2. 2.领会：路线平面、纵断面、横断面计算机辅助设计程序系统的结构和总体设计、开发流程、计算过程和程序编制方法；数字地形模型的构建和高程内插方法；公路透视图的坐标计算和绘制方法。
3. 3.简单应用：数字地形模型的高程内插计算；公路透视图的坐标计算和绘制。
4. 4.综合应用：路线平面、纵断面、横断面设计计算及程序编制。

 

 

第七章  路基、路面计算机辅助设计

    一、学习目的和要求

    路基、路面设计包括路基边坡稳定性验算、挡土墙设计、路面结构方案、路面厚度设计及材料组成设计等多方面内容，开发和应用CAD技术可提高计算精度和设计质量，降低工程造价。了解路基、路面CAD的总体结构和总体设计，理解其中各部分的程序流程和各模块功能，是本章的学习目的。通过学习，了解边坡稳定性验算、挡土墙设计、路面设计的程序结构，理解设计计算程序流程，理解各模块功能及程序设计方法。

    二、学习内容

第一节  路基边坡稳定性验算

第二节  挡土墙计算机辅助设计

第三节  路面计算机辅助设计与计算

    三、考核知识点及考核要求

1. 1.识记：路基、路面CAD的程序结构和总体设计。
2. 2.领会：边坡稳定性验算、挡土墙设计、路面设计的程序流程及各模块功能。

第八章  交叉口计算机辅助设计

    一、学习目的和要求

    交叉口是道路系统中的重要组成部分，是道路网的联结点，其设计与使用对于道路交通的安全与畅通非常重要。交叉口分为平面交叉和立体交叉两大类，设计工作量较大，特别是立体交叉技术复杂、形式多样，一直是高等级公路设计的重点。了解平交、立交CAD的总体设计和总体结构，理解设计程序流程，掌握有关设计计算方法，是本章的学习目的。通过学习，了解平交CAD系统结构，理解平交设计程序流程，掌握平交立面设计计算图式和方法，了解立交方案评价系统结构和评价指标体系，理解层次分析法，了解立交CAD系统总体结构、立交平、纵、横设计方法。

    二、学习内容

第一节  平面交叉口计算机辅助设计

第二节  互通式立交方案评价系统

第三节  互通式立交CAD系统

    三、考核知识点及考核要求

1. 1.识记：平交CAD系统结构；立交方案评价系统结构和评价指标体系；立交CAD系统总体结构；立交平、纵、横设计方法。
2. 2.领会：平交设计程序流程；平交立面设计计算图式和方法；层次分析法。
3. 3.简单应用：层次分析法有关计算。

第九章  中小桥涵计算机辅助设计

    一、学习目的和要求

    中小桥涵是公路排水的重要构造物，在公路设计中占有很大的比重，设计和绘图工作量繁重，因此应用CAD技术可大大提高工作效率。了解中小桥涵CAD系统的总体设计和总体结构，理解绘图程序设计方法，是本章的学习目的。通过学习，了解中小桥涵CAD系统的总体设计和总体结构，了解桥梁结构计算程序设计原理和方法，理解交互式绘图、参数化绘图等方法。

二、学习内容

第一节  概述

第二节  中小桥涵CAD系统的总体设计

第三节  桥梁结构计算程序设计

第四节  绘图程序设计

三、考核知识点及考核要求

1. 1.识记：中小桥涵CAD系统的总体设计和总体结构；桥梁结构计算程序设计原理和方法。
2. 2.领会：交互式绘图；参数化绘图及程序编制技巧。

III. 有关说明与实施要求

考试大纲是指导自学和考试的法规性文件。为了使自学者易于把握《公路工程电算》的核心内容，本大纲具体、明确地规定了学习内容和要求，同时还规定了考核知识点和考核要求。为了贯彻落实，特作如下说明并提出实施要求。

一．关于“课程内容与考核目标”中有关提法的说明

1. 1. 大纲是进行学习和考核的依据，教材是学习和掌握课程知识的基本内容以及大纲所规定的内容的扩展。
2. 2.大纲与教材所体现的课程内容是一致的，大纲里面的课程内容和考核知识点，教材里都有。反过来，教材里有的内容，大纲里不一定体现。
3. 3.考核目标包括考核知识点和考核要求。考核知识点指明具体考什么，考核要求指明这个知识点考到什么程度。考核要求用能力层次来度量，能力层次由低到高分为：

    识记——要求记住知识点的内容，并能正确地认识和表述。

    领会——要求在识记的基础上，理解知识点的含义，以及应用范围等。

    简单应用——要求在领会的基础上，能运用少量知识点解决有关的理论问题和实际问题。

    综合运用——要求在简单应用基础上，能应用较多的知识点，综合分析和解决比较复杂的问题。

    大纲中规定的某知识点的考核要求是指最高的考核要求，它还覆盖较低能力层次的考核要求。例如某知识点考核要求为简单应用，则对此知识点可出识记、领会、简单应用的考题，而不能出综合应用的考题。

 

二．自学方法指导

    要熟读大纲，特别是在学习每一章之前，一定要学习大纲中相关的内容，因为在大纲中更明确地指出了学习的重点以及必须掌握的知识点，学习完一章后再熟读大纲，检查是否达到了大纲的要求。

   公路CAD技术是一门综合性和实践性很强的课程，其有关CAD系统设计的基本原则、方法、步骤和编程技巧等最终都落实到路线、路基路面、交叉口、桥涵等各部分的CAD软件开发及具体的设计、计算中，因此通过对有关CAD软件系统的开发和应用（如AutoCAD），可更好地学习CAD技术基础知识和基本技能，提高对公路CAD系统的开发、应用和维护等方面的能力。

    要善于抓重点，善于总结所学的知识，进行必要的编程实践，掌握住核心内容，从每一章做起直至全书。

三．对社会助学的要求

    助学者要认真学习考试大纲以及指定教材，不要另搞一套，要帮助应试者系统地掌握考试大纲规定的学习内容，提高理解能力，达到考核目标。且不可以抓重点为名义，孤立地为应试者押题。

四．关于命题考试的要求

    采用闭卷考试，考试时间为150分钟，允许考生携带无储存功能的计算器。

    应根据本大纲规定的学习内容、考核知识点、考核要求命题。考卷要覆盖到章，适当突出重点内容。

    基于本课程的特点，不同层次的题目所占分数的比例为：识记20%，领会30%，简单应用35%，综合应用15%。

    合理按排考试的难易程度，各种难度的题目占分数的比例为：较易20%，中等难易30%，较难30%，难度较高20%。难度与能力层次是两个不同的概念，各个能力层次题目中都可能有不同的难度。

    命题的题型可采用填空题、单项选择题、双项选择题、多项选择题、名词解释、简答题、计算题等。题型举例见附录I。

1. IV. 附录I  题型举例

    一、填空题（每空格1分，共X分）

    例1．一个理想的CAD软件系统应包括科学计算、        和数据库三个方面。

    二、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确的，并将其号码填写在题后的括号内，每小题2分，共X分）

    例1．数字地形模型简称为（ ）

       A、DTM      B、TMD     C、DMT        D、MDT

    三、双项选择题（在每小题的五个备选答案中有两项是正确的，将正确选项的号码填写在题后的括号内，多选、错选、漏选均不给分，每小题2分，共X分）

    例1．关于数据结构，正确的说法有（ ）

       A、数据结构是指数据之间的组织形式

       B、线性结构又称为树形结构

       C、数组属于线性结构

       D、数据结构只包括数据之间的逻辑结构和数据的存储结构这两方面的内容

       E、层次结构又称为网状关系结构

    四、多项选择题（在每小题的五个备选答案中，有两个或两个以上选项是正确的，将正确选项的号码填写在题后的括号内，多选、错选、漏选均不给分，每小题2分，共X分）

    例1．关于CAD、DTM、GPS，正确的说法有（ ）

       A、CAD表示“计算机辅助设计”

       B、DTM表示“公路横断面设计”

       C、GPS表示“全球定位系统”

       D、DTM表示“数字地形模型”

       E、GPS无任何含义

    五、名词解释（每小题X分，共Y分）

    例1．数据结构

    六、简答题（每小题X分，共Y分）

    例1．散点数模的优缺点是什么？

    七、计算题（每小题X分，共Y分）

    例1．在三角网式数字地形模型中，为求某待定点p(X_p，Y_p)的高程Z_p，经判断p点位于三角形abc内，该三角形顶点坐标分别为a(X_a，Y_a，Z_a)、b(X_b，Y_b，Z_b)和c(X_c，Y_c，Z_c)。试求p点高程Z_p。

附录II  各章自学时数建议

章	内容	自学时数
一	概述	4
二	公路CAD的硬件与软件支撑环境	10
三	计算机图形学概要	10
四	数据处理方法	12
五	路线优化设计	14
六	路线CAD系统	18
七	路基、路面计算机辅助设计	10
八	交叉口计算机辅助设计	14
九	中小桥涵计算机辅助设计	8
合计		100