公路路线设计的一体化与可视化杨鹤

公路路线设计的一体化与可视化杨鹤

杨鹤

山西长治公路勘察设计院山西省长治市046000

摘要：在当前我国公路工程建设施工的过程中，公路路线的设计在其中有着十分重要的作用，这不仅关系到公路事业的稳定发展，还和公路工程施工的成本控制和安全性有着密切的关系。因此我们在对其进行设计的过程中，就将许多先进的科学技术和设计理念应用到其中，这样就有效的解决了人们在公路路线设计中存在的相关问题，从而使得公路路线设计的合理性得到很好的保障。本文主要对公路路线设计的一体化和可视化进行了分析研究，希望能为我国的公路路线设计提供有益的建议。

关键词：公路路线设计；一体化；可视化

1、前言

交通作为我国重点发展的事业，在很多方面都要做出相应的努力。公路路线设计的一体化与可视化作为现阶段的重点工作，不能仅仅在某一个方面努力，要从全局的角度出发。充分利用信息技术的进步和互联网技术的发展，以公路路基、路面、桥梁、涵洞、隧道等实体数据为基础，建立可视化管理平台，来大幅提高工作效率，降低工程管理成本，同时为促进现代工程管理模式转变奠定可靠的信息化技术基础。

2、三维一体化设计

2.1一体化设计环境的管理

在进行平、纵、横一体化设计中首先应创建一个一体化的设计平台，谈后在屏幕上开设多个窗口，分别用来显示设计的三个平面，而设计人员则可以根据自己的需要来随时更换三个页面，调整页面的大小和位置，三个页面之间既相互连接，同时又相互独立。关联是指三个窗口之间，对其中一个窗口进行调整的同时可以相应的在另外一个窗口中得到相应。而相互独立则是指每一个窗口内的设计图形和区域是独立的个体，不会因为对这个窗口中的图形进行操作而影响到其他窗口的图形。

2.2应用相应器和通知技术一体化设计

首先是交替设计，自由的切换任何一个窗口中的设计，例如在进行路线的平面设计过程中可以随时的切换到纵断面的窗口中来进行设计。这种设计方式比较适合道路路线设计的特点要求，在对一个面进行调整的同时，其他的面也要得到相应的调整，以此来保证设计的合理性。其次是关联设计。每一个可视窗口之间是相互联系的，在进行当中某一个窗口进行设计时能够同时兼顾其他的两个窗口。此外，还有信息查询。通过相关的图形实施显示和内容丰富的信息查询，可以及时的判断出每次操作的合理性，使设计方案更加具有针对性。

3、公路路线设计中的一体化设计及应用

3.1数字地面模型

数字地面模式应用到公路的路线设计中是科技和技术的创新，采用这种方式也是在充分利用计算机技术的基础上完成的。将三维的数字地形图和地面模型等应用到设计工作中，这种地面模型具有一定的准确性，同时还能够从根本上克服野外的测绘以及室内公路设计的不利因素。数字地面模型在公路设计一体化中应用的范围较广，主要是用数字的形式来对地形的模式和状况进行描述，可以通过取样研究，将横向、纵向以及竖向的数据看成是三个坐标，在具体的计算和设计中，可以将这一模型看成是一种数据的组合，其组织和结构具有一定的科学性。这些数据可以对实际的空间分布状况进行展示，表现出实际的地形特征。

3.2数字地面模型一体化设计在公路路线设计中的应用

采用这种方式主要是设计人员对数字化的形式进行应用，具体来说，主要表现在以下几个方面:

（1）在地面数字模型当中，对公路线路进行选定。通过这种数字地面模型可以对路线的分布特征进行了解，而且具有较强的直观性。设计人员可以根据这些特点来对线路进行选择，选择出可能出现的路线特征，将其作为依据，以此来选定最为合理的路线。

（2）通过地面数字模型来初步选定设计方式，然后将所选择的的路线进行比较分析，然后通过相关的软件对其进行优化，最终选择最佳的设计方案。在这一过程中需要对最初的设计方案进行判定。

（3）通过CAD等作图软件来对选定的路线设计方案进行优化处理，要实现将其放置到坐标系当中，通过设定插值或者是对地面线进行控制，做好地面线横断面以及纵断面的设计。促进两个方面数值的准确性。

（4）最终将路线图和模型图中相互重合的部分进行消除，对所剩下的画面进行优化处理，最后进行渲染，保证三维模型的真实性。这样就实现了公路路线设计的一体化。

4、公路路线设计中的可视化技术

在公路路线设计中三维场景比较复杂，在设计中往往不能使用一种曲面就完成整体的模型，因此，可以使用分割和归并的方式来将公路的三维实体造型进行划分，成为景物实体和虚拟实体两个部分，然后进行可视化描述。具体的步骤如下：①计算拼合交线，将道路横断面的坡脚点前后连接起来，然后将桥梁和隧道等的起点、终点的地方封闭起来，从而成为多个封闭环。②在应用结束三角化算法将拼合交线嵌入到已经生成的数字地面模型中。③拼合交线所围成的区域当中植入一个程序，这个程序能够快速的侵蚀掉交线区域内的三角形。此外，我们要将建立起来的模型进行裁剪和拼合，使之成为一个整体，最终形成模型。

5、三维模型可视化分析

在三维立体模型建立起来之后，并不能直接投入使用，而是应该根据实际的情况结合综合性的方法来对三维立体模型进行简化。因为现阶段的任何工作都在逐渐的简化，原本复杂的工作方式已经难以适应公路可视化设计出的发展，同时在具体的应用过程中也难以达到规定的标准。为了在设计中能实现最终的三维立体浏览，则需要在适当的时候采用减法的方式来简化模型，使模型更加利于计算和绘制，减少空间的存储量。细节层次技术主要是根据视觉特点来对工程设计范围内的景物来进行描述。

对于上述的一些问题可以采取变折叠的简化算法，通过这种当时来进行计算将有很大的优势。不仅在精确度方面更高，同时能够有效的提升整体工作效率。首先，基础工作一直都是关键点，因此在地形的掌握和折叠集合方面一定要严格的遵照顺序来进行。其次，在层次结构中，明确当前的技术网络。从这几点可以看出公路三维模型可视化的简化工作在实际操作中是比较困难的，不仅要按照规定的要求来做，同时还应对未来的发展有具体规划，避免对日后的工作造成阻碍。

在公路路线设计可视化工作中，还需要在动态可视方面做出努力，以此来带给操作人员更加逼真的感觉。图形绘制工作是衡量公路三维可视化设计中的重要标准之一，而要想实现动态显示一定要遵照动态原则。如果仅仅能在固定的时间内显示内容，那么说明可视化设计没有达到标准，同时也并不会对公路路线设计产生积极影响。

6、结语

公路路线设计的一体化与可视化的实现效果还是比较积极的，而且社会也给予了一定的肯定态度。一体化与可视化的设计是将来公路路线设计的发展方向，这些技术的应用可以十分有效的提高我国公路建设在勘察和设计阶段的效率和质量，从而为整个公路工程项目的顺利实施打下良好的基础，在日后的工作当中，要针对公路路线设计的一体化与可视化当中的一些小问题进行深度优化，避免影响公路的相关工作。相信在日后的工作当中，在公路路线设计的一体化与可视化方面一定会获得更大的成就。

参考文献：

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