敬 偉

(中交武漢港灣工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430040)

探究公路路線設(shè)計(jì)的一體化與可視化

敬 偉

(中交武漢港灣工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430040)

從設(shè)計(jì)環(huán)境的創(chuàng)立、設(shè)計(jì)功能的開發(fā)與利用分析了公路路線設(shè)計(jì)的一體化，從數(shù)字地面模型的建立及應(yīng)用介紹了公路勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化，論述了可視化在公路路線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，從而提高公路路線設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念及輔助設(shè)計(jì)水平。

一體化，公路路線設(shè)計(jì)，可視化，模型

0 引言

但是在最初的時(shí)候，平，縱，橫三維一體化設(shè)計(jì)理論還沒有完善，公路路線設(shè)計(jì)人員只是注意到了平，縱，橫三維中的某一個(gè)方面，而沒有將之整合成為一個(gè)整體，沒有注意到公路路線設(shè)計(jì)是一個(gè)三維的整體，無(wú)論從哪個(gè)方面，但角度的分析都會(huì)受到其他兩個(gè)方面的影響。所以在公路路線設(shè)計(jì)中，平，縱，橫三維一體化的要求就是要將其三個(gè)方面有機(jī)的結(jié)合起來(lái)形成一個(gè)整體。本文立足于公路路線設(shè)計(jì)的實(shí)際操作，對(duì)公路路線設(shè)計(jì)的一體化與可視化進(jìn)行具體的分析，為其他的公路路線設(shè)計(jì)提供具體的實(shí)際案例。

1 公路路線設(shè)計(jì)的一體化分析

1.1 一體化設(shè)計(jì)環(huán)境的創(chuàng)立

平，縱，橫三維一體化設(shè)計(jì)所要求的設(shè)計(jì)環(huán)境要與一般情況下的設(shè)計(jì)有所不同，因此要進(jìn)行平，縱，橫三維一體化設(shè)計(jì)首先就要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)特殊的一體化設(shè)計(jì)環(huán)境，一個(gè)相應(yīng)的設(shè)計(jì)平臺(tái)。在計(jì)算機(jī)上同時(shí)打開多個(gè)視角，將平面，縱面，橫截面的視圖同時(shí)顯現(xiàn)出來(lái)，這樣公路路線的設(shè)計(jì)人員就能夠根據(jù)實(shí)際操作的需要單獨(dú)或整體的調(diào)節(jié)視圖的比例大小或?qū)σ晥D進(jìn)行移動(dòng)。創(chuàng)立這樣一個(gè)一體化設(shè)計(jì)環(huán)境能夠?qū)⑵?，縱，橫三個(gè)平面結(jié)合成為一個(gè)三維的整體，使整個(gè)設(shè)計(jì)更具立體性與真實(shí)性，在這樣的設(shè)計(jì)環(huán)境下會(huì)大大減小只是注意到平，縱，橫三維中的某一個(gè)單獨(dú)的方面所帶來(lái)的影響，這樣公路路線的設(shè)計(jì)人員在每一個(gè)視角單獨(dú)調(diào)試的時(shí)候，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)一定的程序?qū)α硗獾膬蓚€(gè)視圖做出相應(yīng)的調(diào)整，這個(gè)能夠?qū)⒘Ⅲw的公路設(shè)計(jì)模型轉(zhuǎn)化為三個(gè)獨(dú)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(shè)計(jì)中的一部分問題，提高了公路路線設(shè)計(jì)的效率。

1.2 一體化設(shè)計(jì)功能的開發(fā)與利用

交替設(shè)計(jì)指的是在平面，縱面，橫截面三個(gè)單獨(dú)的視圖上進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)，這樣獨(dú)立的設(shè)計(jì)不會(huì)對(duì)其他另外兩個(gè)視圖產(chǎn)生影響，進(jìn)行視圖的隨意切換在公路路線的設(shè)計(jì)上具有很大的實(shí)用性，這樣的交替設(shè)計(jì)在一定的程度上能夠使公路路線設(shè)計(jì)方案的某一方面實(shí)現(xiàn)一定的改動(dòng)。但是由于平，縱，橫三維一體化是一個(gè)有機(jī)的整體，在交替設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)其中一個(gè)視圖做出一定的改動(dòng)，在另外的兩個(gè)視圖上必定會(huì)出現(xiàn)一些那張改動(dòng)的視圖所帶來(lái)的影響。這一功能在公路路線的設(shè)計(jì)中是極其重要的。因?yàn)檎麄€(gè)公路路線的設(shè)計(jì)是要經(jīng)過(guò)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(dòng)，另外的兩個(gè)方面一定會(huì)受到一定的影響而跟著發(fā)生相應(yīng)的一些變動(dòng)。關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)是指平，縱，橫三維一體化的三個(gè)平面，平面，縱面，橫截面之間是具有一定的關(guān)聯(lián)性的，通俗來(lái)講就是三個(gè)視圖之間是彼此聯(lián)通的，所以在進(jìn)行公路路線的設(shè)計(jì)時(shí)不僅僅只是關(guān)注其中的一個(gè)方面，而是要在設(shè)計(jì)其中的一個(gè)方面時(shí)一定要兼顧另外的兩個(gè)方面，如果在進(jìn)行公路路線的設(shè)計(jì)時(shí)只是關(guān)注其中的一個(gè)方面，那么其他兩個(gè)方面的設(shè)計(jì)有可能會(huì)不符合公路路線設(shè)計(jì)某些標(biāo)準(zhǔn)。信息查詢是在三個(gè)獨(dú)立的視圖上標(biāo)注有大量的與公路路線設(shè)計(jì)相關(guān)的信息，這樣會(huì)極大的方便公路路線的設(shè)計(jì)人員對(duì)某些特定的公路路線設(shè)計(jì)信息的查詢，這樣就會(huì)加大節(jié)約時(shí)間，不會(huì)把時(shí)間浪費(fèi)在一些沒有必要的地方，極大的提高了公路路線設(shè)計(jì)人員的工作效率。具體來(lái)說(shuō)，在公路路線設(shè)計(jì)的過(guò)程中平面設(shè)計(jì)能夠?qū)为?dú)的某一方面進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，但同樣也要注意幾個(gè)實(shí)體，以及平，縱，橫三維一體化的三個(gè)平面之間的相互關(guān)聯(lián)。

2 公路勘測(cè)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)往往不能全面考慮到地理環(huán)境因素的限制，這樣所設(shè)計(jì)出來(lái)的公路建設(shè)方案會(huì)給實(shí)際的公路建設(shè)工程帶來(lái)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(shù)對(duì)公路路線進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用數(shù)字對(duì)地表的起伏程度，土地狀況進(jìn)行具體的描述，然后建立三維直角坐標(biāo)系，選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)原點(diǎn)對(duì)路面的平，縱，橫坐標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿枋?。?shù)字地面模型與整個(gè)公路建設(shè)工程的工程進(jìn)度，結(jié)構(gòu)與效率都有很大的關(guān)系，需要加以重視。否則，對(duì)整個(gè)公路建設(shè)工程的影響就不只是一個(gè)方面的。

2.2 數(shù)字地面模型的應(yīng)用

公路路線設(shè)計(jì)人員要在三維數(shù)字地面模型中選取適當(dāng)?shù)墓吩O(shè)計(jì)路線，通過(guò)該模型對(duì)公路建設(shè)所需材料，地面起伏情況，土地質(zhì)量情況進(jìn)行判斷，然后審計(jì)人員再根據(jù)工程的實(shí)際要求對(duì)公路路線設(shè)計(jì)方案做出一定的修改，最后在經(jīng)過(guò)一定的技術(shù)處理得到完整的三維公路路線模型。而對(duì)于建筑材料，經(jīng)過(guò)數(shù)字地面模型的具體分析能夠更加精確的估計(jì)公路建設(shè)工程所需的工程材料，大大的提高了工程效率與準(zhǔn)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(shí)際勘測(cè)的結(jié)果相比較，從中不難發(fā)現(xiàn)一些公路路線設(shè)計(jì)的不足之處，加以及時(shí)的修改，避免為公路路線建設(shè)工程帶來(lái)一定的阻礙。

3 公路路線設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

在當(dāng)前工程設(shè)計(jì)大環(huán)境下，設(shè)計(jì)單位通過(guò)勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中的軟硬件緊密結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)公路路線設(shè)計(jì)的一體化與可視化設(shè)計(jì)已成為各單位積極探索的方向，如當(dāng)前日趨成熟的DTM技術(shù)以及逐漸流行的BIM技術(shù)，同時(shí)，社會(huì)各方面也對(duì)設(shè)計(jì)一體化成果給予了較大的肯定。針對(duì)現(xiàn)有的公路路線計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)平、縱、橫設(shè)計(jì)分離的弱點(diǎn),提出并實(shí)現(xiàn)了一種新的公路路線設(shè)計(jì)方法:應(yīng)用多視窗技術(shù)創(chuàng)建路線平、縱、橫斷面集成的路線一體化設(shè)計(jì)平臺(tái)，響應(yīng)器和通知技術(shù)實(shí)現(xiàn)了路線平、縱、橫的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)與交替設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上,采用分割—?dú)w并思想建立了路線三維模型,應(yīng)用視錐截取以及其他的一些技術(shù)實(shí)現(xiàn)了路線三維模型的視相關(guān)簡(jiǎn)化,并開發(fā)了公路三維場(chǎng)景的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)瀏覽平臺(tái)。在日后的工作當(dāng)中，通過(guò)對(duì)公路路線設(shè)計(jì)一體化與可視化當(dāng)中的一些問題進(jìn)行深度優(yōu)化，從而提高公路設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率，公路路線設(shè)計(jì)的一體化與可視化研究在未來(lái)一定會(huì)獲得更大的成就。

4 可視化在公路路線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

4.1 可視化技術(shù)

可視化作為一種新興的技術(shù)，是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來(lái)，并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。它涉及到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)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(shù)。隨著計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，可視化技術(shù)也隨之得到了巨大的發(fā)展，現(xiàn)在可視化技術(shù)在我們的生活中的應(yīng)用是越來(lái)越廣泛，所以在不久的將來(lái)可視化技術(shù)在各行各業(yè)中所占有的位置也會(huì)越來(lái)越重要的。

4.2 公路路線設(shè)計(jì)中的可視化

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

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)許多與公路有關(guān)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(shè)計(jì)就顯得尤為的重要。為了滿足新時(shí)代下公路路線設(shè)計(jì)的需要，也為了保證公路有關(guān)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，一體化與可視化等先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)與應(yīng)用是十分緊迫的，一體化與可視化等先進(jìn)技術(shù)在公路路線設(shè)計(jì)上的應(yīng)用極大的提高了公路路線設(shè)計(jì)的效率，為我國(guó)公路路線設(shè)計(jì)事業(yè)注入了新的靈魂。

[1] 任寶行.簡(jiǎn)析公路路線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題[J].民營(yíng)科技,2015(12):12-15.

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

[3] 羅云曦.公路路線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾點(diǎn)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