敬 偉

(中交武漢港灣工程設計研究院有限公司，湖北 武漢 430040)

探究公路路線設計的一體化與可視化

敬 偉

(中交武漢港灣工程設計研究院有限公司，湖北 武漢 430040)

從設計環(huán)境的創(chuàng)立、設計功能的開發(fā)與利用分析了公路路線設計的一體化，從數(shù)字地面模型的建立及應用介紹了公路勘測設計一體化，論述了可視化在公路路線設計中的應用，從而提高公路路線設計人員的設計理念及輔助設計水平。

一體化，公路路線設計，可視化，模型

0 引言

但是在最初的時候，平，縱，橫三維一體化設計理論還沒有完善，公路路線設計人員只是注意到了平，縱，橫三維中的某一個方面，而沒有將之整合成為一個整體，沒有注意到公路路線設計是一個三維的整體，無論從哪個方面，但角度的分析都會受到其他兩個方面的影響。所以在公路路線設計中，平，縱，橫三維一體化的要求就是要將其三個方面有機的結(jié)合起來形成一個整體。本文立足于公路路線設計的實際操作，對公路路線設計的一體化與可視化進行具體的分析，為其他的公路路線設計提供具體的實際案例。

1 公路路線設計的一體化分析

1.1 一體化設計環(huán)境的創(chuàng)立

平，縱，橫三維一體化設計所要求的設計環(huán)境要與一般情況下的設計有所不同，因此要進行平，縱，橫三維一體化設計首先就要創(chuàng)建一個特殊的一體化設計環(huán)境，一個相應的設計平臺。在計算機上同時打開多個視角，將平面，縱面，橫截面的視圖同時顯現(xiàn)出來，這樣公路路線的設計人員就能夠根據(jù)實際操作的需要單獨或整體的調(diào)節(jié)視圖的比例大小或?qū)σ晥D進行移動。創(chuàng)立這樣一個一體化設計環(huán)境能夠?qū)⑵?，縱，橫三個平面結(jié)合成為一個三維的整體，使整個設計更具立體性與真實性，在這樣的設計環(huán)境下會大大減小只是注意到平，縱，橫三維中的某一個單獨的方面所帶來的影響，這樣公路路線的設計人員在每一個視角單獨調(diào)試的時候，計算機系統(tǒng)會根據(jù)一定的程序?qū)α硗獾膬蓚€視圖做出相應的調(diào)整，這個能夠?qū)⒘Ⅲw的公路設計模型轉(zhuǎn)化為三個獨立的平面而又存在著一定的相互聯(lián)系，這在很大程度上解決了公路路線設計中的一部分問題，提高了公路路線設計的效率。

1.2 一體化設計功能的開發(fā)與利用

交替設計指的是在平面，縱面，橫截面三個單獨的視圖上進行獨立的設計，這樣獨立的設計不會對其他另外兩個視圖產(chǎn)生影響，進行視圖的隨意切換在公路路線的設計上具有很大的實用性，這樣的交替設計在一定的程度上能夠使公路路線設計方案的某一方面實現(xiàn)一定的改動。但是由于平，縱，橫三維一體化是一個有機的整體，在交替設計的過程中對其中一個視圖做出一定的改動，在另外的兩個視圖上必定會出現(xiàn)一些那張改動的視圖所帶來的影響。這一功能在公路路線的設計中是極其重要的。因為整個公路路線的設計是要經(jīng)過多次的修改才能最終決定的，一旦其中的一方面發(fā)生變動，另外的兩個方面一定會受到一定的影響而跟著發(fā)生相應的一些變動。關聯(lián)設計是指平，縱，橫三維一體化的三個平面，平面，縱面，橫截面之間是具有一定的關聯(lián)性的，通俗來講就是三個視圖之間是彼此聯(lián)通的，所以在進行公路路線的設計時不僅僅只是關注其中的一個方面，而是要在設計其中的一個方面時一定要兼顧另外的兩個方面，如果在進行公路路線的設計時只是關注其中的一個方面，那么其他兩個方面的設計有可能會不符合公路路線設計某些標準。信息查詢是在三個獨立的視圖上標注有大量的與公路路線設計相關的信息，這樣會極大的方便公路路線的設計人員對某些特定的公路路線設計信息的查詢，這樣就會加大節(jié)約時間，不會把時間浪費在一些沒有必要的地方，極大的提高了公路路線設計人員的工作效率。具體來說，在公路路線設計的過程中平面設計能夠?qū)为毜哪骋环矫孢M行具體的設計，但同樣也要注意幾個實體，以及平，縱，橫三維一體化的三個平面之間的相互關聯(lián)。

2 公路勘測設計一體化的分析

2.1 數(shù)字地面模型的建立

在公路的修建中，公路路線設計往往不能全面考慮到地理環(huán)境因素的限制，這樣所設計出來的公路建設方案會給實際的公路建設工程帶來巨大的困擾，還有許多的公路呈現(xiàn)不規(guī)則的形狀，因此就要采用三維技術對公路路線進行設計，利用數(shù)字對地表的起伏程度，土地狀況進行具體的描述，然后建立三維直角坐標系，選取適當?shù)淖鴺嗽c對路面的平，縱，橫坐標進行適當?shù)拿枋?。?shù)字地面模型與整個公路建設工程的工程進度，結(jié)構(gòu)與效率都有很大的關系，需要加以重視。否則，對整個公路建設工程的影響就不只是一個方面的。

2.2 數(shù)字地面模型的應用

公路路線設計人員要在三維數(shù)字地面模型中選取適當?shù)墓吩O計路線，通過該模型對公路建設所需材料，地面起伏情況，土地質(zhì)量情況進行判斷，然后審計人員再根據(jù)工程的實際要求對公路路線設計方案做出一定的修改，最后在經(jīng)過一定的技術處理得到完整的三維公路路線模型。而對于建筑材料，經(jīng)過數(shù)字地面模型的具體分析能夠更加精確的估計公路建設工程所需的工程材料，大大的提高了工程效率與準確度。更加方便的是將數(shù)字地面模型所得出的結(jié)果與實際勘測的結(jié)果相比較，從中不難發(fā)現(xiàn)一些公路路線設計的不足之處，加以及時的修改，避免為公路路線建設工程帶來一定的阻礙。

3 公路路線設計的現(xiàn)狀

在當前工程設計大環(huán)境下，設計單位通過勘察設計過程中的軟硬件緊密結(jié)合來實現(xiàn)公路路線設計的一體化與可視化設計已成為各單位積極探索的方向，如當前日趨成熟的DTM技術以及逐漸流行的BIM技術，同時，社會各方面也對設計一體化成果給予了較大的肯定。針對現(xiàn)有的公路路線計算機輔助設計系統(tǒng)平、縱、橫設計分離的弱點,提出并實現(xiàn)了一種新的公路路線設計方法:應用多視窗技術創(chuàng)建路線平、縱、橫斷面集成的路線一體化設計平臺，響應器和通知技術實現(xiàn)了路線平、縱、橫的關聯(lián)設計與交替設計。在此基礎上,采用分割—歸并思想建立了路線三維模型,應用視錐截取以及其他的一些技術實現(xiàn)了路線三維模型的視相關簡化,并開發(fā)了公路三維場景的實時動態(tài)瀏覽平臺。在日后的工作當中，通過對公路路線設計一體化與可視化當中的一些問題進行深度優(yōu)化，從而提高公路設計的設計質(zhì)量和設計效率，公路路線設計的一體化與可視化研究在未來一定會獲得更大的成就。

4 可視化在公路路線設計中的應用分析

4.1 可視化技術

可視化作為一種新興的技術，是利用計算機圖形學和圖像處理技術，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并進行交互處理的理論、方法和技術。它涉及到計算機圖形學、圖像處理、計算機視覺、計算機輔助設計等多個領域，成為研究數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)處理、決策分析等一系列問題的綜合技術。隨著計算機，網(wǎng)絡的不斷發(fā)展，可視化技術也隨之得到了巨大的發(fā)展，現(xiàn)在可視化技術在我們的生活中的應用是越來越廣泛，所以在不久的將來可視化技術在各行各業(yè)中所占有的位置也會越來越重要的。

4.2 公路路線設計中的可視化

在許多的情況下公路路線設計的平，縱，橫三維一體化技術顯得較為繁瑣，所要投入的資源也相對較大，其中的三維場景也比較復雜。若是只采用單一的曲面描述也是很難一次性的將整個公路路線設計整體完整的描述出來。所以在這種情況下有必要通過三維分割的方法來對公路路線設計整體進行適當?shù)拿枋?。而可視化技術可以講分割后的公路路線設計整體按照一定的方式進行重組，來還原公路路線設計模型，對三維實體進行探究。但是可視化的方法對于實體的分割有著很大的要求，從這點來看可視化技術也并不像想象的那樣完善，而今后的發(fā)展趨勢一定是一體化與可視化的聯(lián)合發(fā)展。

5 結(jié)語

隨著我國的經(jīng)濟發(fā)展，我國許多與公路有關的事業(yè)也隨之蓬勃發(fā)展，但是這些事業(yè)發(fā)展的前提是要具有完整的公路體系。在這樣的情況下，公路路線設計就顯得尤為的重要。為了滿足新時代下公路路線設計的需要，也為了保證公路有關事業(yè)的蓬勃發(fā)展，一體化與可視化等先進技術的引進與應用是十分緊迫的，一體化與可視化等先進技術在公路路線設計上的應用極大的提高了公路路線設計的效率，為我國公路路線設計事業(yè)注入了新的靈魂。

[1] 任寶行.簡析公路路線設計中應注意的問題[J].民營科技,2015(12):12-15.

[2] 瞿 南.淺析公路路線設計的規(guī)劃因素[J].智能城市,2016(3):32-34.

[3] 羅云曦.公路路線設計中應注意的幾點問題[J].黑龍江交通科技,2016(9):21-25.

Explorationontheintegrationandvisualizationofhighwayroutedesign

JingWei

(CCCCWuhanHarbourEngineeringDesign&ResearchInstituteLimitedCompany,Wuhan430040,China)

From the design environment founding, development and utilization of design function analyzed the integration of highway route design, from the establishment and application of digital terrain model introduced the integration of highway survey and design, discussed the application of visualization in highway route design, so as to improve the design idea and aided design level of highway route design personnel.

integration, highway route design, visualization, model

U412.3

：A

1009-6825(2017)24-0138-03

2017-06-16

敬 偉(1984- )，男，碩士，工程師