在国内市政工程建设中,道路平面设计是不可缺少的一部分。目前国内土木工程辅助设计软件其平面设计中还则存在着许多问题。这些软件重几何计算,轻数据结构;重单线,无系统,忽视了道路网的设计,没有将“带状问题”转换成“网状问题”来进行解决;重主线,无辅助线;软件中的图形对象只是简单对象,没有实体化,对象间没有任何关联,也没有横向、竖向的约束;并且计算慢,出错率高。故需要建立一个新的模型来解决上述问题。本文系统论述了图论以及约束模型在道路平面设计中的研究以及应用。本文的创新点在于:1、线元研究:可以任意在后台控制缓和曲线的坐标通式的余项,来控制缓和曲线的精度;突破了传统的缓和曲线的最大偏角为180度的极限,将最大偏角控制在900度;道路平面设计中的各种缓和曲线组合的算法进一步完善;2、模型建立:建立基于图论的约束模型,打破了传统的静态几何模型,适应动态设计和再设计的需求;3、编程思想:运用最新计算机编程理念(面向过程→面向对象→泛型)与STL,BGL和计算几何库四者结合,突破了传统的面向对象理念,提高计算速度,并且建立一个可以面向多个CAD的平台;本课题的研究成果,具有很强的现实意义。线元的深入研究满足了市政工程设计中的需求,提高了设计精确度。而基于图论的约束模型的建立将大大突破现行道路设计软件的表达瓶颈,实现动态设计与再设计的需求,同时将推动道路设计理论的进一步研究。