自从美国制裁中国中兴和华为等公司以来，破解“卡脖子”问题成为国家、各级部门，以及一些大型企业关注的焦点。近日，有某大型工程集团的技术管理领导，专门就道路工程勘测设计领域如何破解“卡脖子”问题，与笔者进行了深入沟通交流。本文整理沟通交流内容，并结合笔者长期从事工程勘测设计、专业CAD与BIM软件技术研发等工作实践，尝试就道路工程勘测设计领域“卡脖子”的关键点在哪里、如何破解等话题展开一些讨论，希望能为国家、行业等各层面决策提供一些参考意见。 

目前，在道路与交通工程勘测设计业务中，工程师安装并应用到的软件系统主要包括：计算机操作系统、通用的CAD图形平台、专业CAD软件等三大类。其中：

1）计算机操作系统

——是每台计算机必须装配、各类应用软件运行所需要的系统环境。自从个人计算机发展、普及以来，国内、外工程勘测设计领域几乎全部采用的是美国微软公司的Windows系列操作系统。

2）通用CAD图形平台

——包括通用的计算机辅助设计（CAD）图形平台和通用性的三维GIS图形底座（或称为三维图形引擎）等，是工程师用来进行各类图纸、地形模型、工程三维模型等创建、编辑、修改、打印的软件系统。在二十多年之前，专业CAD软件尚未发展时，工程界的“甩掉图板”就是指工程师从通过铅笔、橡皮在图板和纸上绘图，改变为通过鼠标、键盘等在CAD平台上绘图的过程。

今天，在道路工程专业有应用的通用CAD平台，包括美国欧特克公司的AutoCAD、美国奔特力公司的Microstation、法国达索公司的CATA、国际开源的OSG图形引擎等。国产CAD平台中，中望CAD和浩辰CAD等一直再努力，但由于起步较晚等原因，工程应用最多的（甚至成为CAD代名词）仍然是欧特克公司的autocad软件。

3）专业CAD应用软件

——是指从各细分的工程专业需求出发，基于通用CAD平台或通用三维GIS图形平台，开发的专业CAD和BIM软件。今天，在道路交通工程勘测设计行业，工程师从事路线、路基、桥涵、隧道、交通工程、地质、挡土墙等各专业设计，主要应用专业CAD和BIM软件完成。这里为什么纳入BIM软件呢？因为对设计阶段而言，CAD是计算机辅助设计的简称，BIM软件必然属于CAD的范畴。

目前，在道路与交通工程勘测设计领域，在国内有推广和宣传的专业CAD和BIM软件，包括美国欧特克公司的Civil 3D、美国奔特力公司的Openroad等，但实际工程应用更多的是国产纬地软件、鸿业软件、同豪软件等。

实际上，还有一类软件系统是工程师的计算机上通常不会安装，但却是上述三大类软件开发与应用不可或缺的：

——计算机软件开发语言和集成编译环境（IDE）系统（以下简称“编程语言工具”），即用来开发应用软件的软件工具。无论是国内、外专业CAD、BIM软件，还是通用的CAD平台和通用的三维GIS图形平台，都是采用C、C++、C#和Java等编程语言及对应的集成编译工具系统（IDE），而这些编程语言工具软件主要的开发者均在欧美等国家。

以上三大类软件系统和编程语言工具系统（IDE），按照各自的开发基础和相互依存关系，自下而上大致可以分为四个层级，如下面的示意图所示。

 工程勘测设计领域相关软件的依存关系

上图中，第一层是其他各层软件系统运行所必须的基础环境，第二层是第三层、第四层应用类软件开发必须的语言工具，而第三层为第四层专业CAD和BIM软件提供了基础平台。虽然，第四层中也有软件或部分功能直接基于第二层开发实现，但最终的图纸表达部分往往仍然需要第三层的通用平台支持。

要破解“卡脖子”问题，首先要搞清楚美国的目的是什么。众所周知，美国“卡脖子”的目的就是要遏制中国在各领域的高新技术发展，保持自己在世界科技领域的绝对技术优势和垄断地位。

既然目的如此，那么“卡脖子”必然是哪里最痛、哪里最难受，甚至哪里最致命，哪里最能让中国屈服，就会从哪里下手啊！而且，一次卡的位置不奏效，还会换个位置继续“卡”呀！如果美国今天限制使用通用的CAD平台，明天就可能限制使用编程语言工具，后天还可能限制底层操作系统。在目的是置人于死地的前提下，我们还能对“卡脖子”的位置抱有幻想吗？

其次，破解“卡脖子”问题，我们还必须准确定位“卡脖子”的位置或关键点。但通过一些会议交流和科研立项，笔者发现，很多人默认把“卡脖子”的位置定位在第四层（专业CAD软件）或第三层（通用CAD平台）这两个层面，显然是太过理想了，或者只是因为不了解上述各层次软件之间的依存和嵌套关系吧。

实际上，在第四层（专业CAD软件）中，在我国大规模基础设施建设的实际需求引领下，国产专业CAD软件在过去二十年期间取得了迅速发展，实际应用已经远超国外同类软件。目前，国内各类公路、铁路、市政等工程的主体勘测设计任务，均是采用国产专业CAD软件完成。其中，国产纬地软件在行业中的普及率达到95%以上。而美国本特利、欧特克公司的专业CAD软件（Civil 3D 、Openroad等），由于专业覆盖面窄、设计效率低等原因，实际工程应用很少。

因此，在第四层（专业CAD软件）上，美国难以卡住中国的脖子。对照前文软件分层示意图，美国能够卡住脖子的位置只能在第三层及以下，重点在第一层（操作系统）和第二层（开发语言工具）这两个层面。因为在第三层中，虽然国产通用CAD平台起步较晚，中望CAD、浩辰CAD等应用较少，但在第一层和第二层上，国产软件应用几乎完全处于空白。 

今天，美国以实际行动，打破了以往很多人推崇的“科技无国界”的说法，但自“卡脖子”问题出现以来，笔者却注意到：● 有人认为实现第四层（专业CAD软件）或第三层（通用CAD平台）国产化，就能破解“卡脖子”问题；

● 有大型工程集团，列计划三、五年就能自主实现工程设计、建设领域应用软件的“完全自主、可控”；

● 还有人以为在国际开源GIS图形引擎上，开发工程BIM软件，就不存在“卡脖子”问题；

.....

事实上，这些都恐怕只是一厢情愿的想法而已。美国可没有承诺，“卡脖子”不会到第一层（计算机操作系统）和第二层（编程语言工具）呀！

根据三大类软件系统以及编程语言工具等的依存关系，同时结合各层级国产软件的实际研发与应用情况，要彻底破解“卡脖子”问题，必须从最底层的“操作系统”开始，并向上贯穿到第二、第三和第四的每个层面。也就是说，我们必须在上述的每个层面上，都拥有完全国产、且成熟可替代的软件系统，才可能实现道路工程勘测设计领域应用软件的完全“自主、可控”。

综上，破解“卡脖子”问题是一项艰巨的系统工程，不可能一蹴而就，不可能依靠自主开发一款专业CAD软件、或一个通用CAD平台就能轻松实现，也不可能是一家工程企业集团、某一个工程行业就能独立完成。虽然，表面上看，只有第四层（专业CAD软件）与道路工程行业直接相关，但第三层（通用CAD平台）涉及到所有工程、工业领域，而第二层编程语言工具和第一层操作系统则覆盖到计算机应用的所有方面，特别是它们自下而上的依存关系。

因此，笔者认为，破解“卡脖子”问题必然需要国家层面的筹划和长远战略，甚至需要“两弹一星”的战略高度。虽然从第一台计算机出现至今，只有短短半个多世纪时间，但今天我们要完全破解“卡脖子”问题，实现从操作系统到专业应用各层面的“自主、可控”，恐怕需要花费更长时间，甚至一代、两代人的周期！