徐曉兵

摘? ? 要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，三維透視技術(shù)在道路路線設(shè)計(jì)工作中扮演者越來(lái)越重要的角色。特別是EICAD-3DS MAX路線動(dòng)態(tài)透視技術(shù)在道路路線設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要作用。基于EICAD-3DS MAX的動(dòng)態(tài)透視技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)駕駛員視角的駕駛漫游，檢查路線線形組合設(shè)計(jì)是否合理，道路橫斷面布置是否恰當(dāng)，交通安全設(shè)施的設(shè)計(jì)是否能達(dá)到警示駕駛員的目的。

關(guān)鍵詞：EICAD-3DS MAX;動(dòng)態(tài)透視;路線設(shè)計(jì);線形組合

1? 路線動(dòng)態(tài)透視圖原理

線形組合設(shè)計(jì)完成后，設(shè)計(jì)人員通過(guò)平面圖紙整體評(píng)價(jià)組合設(shè)計(jì)是否合理需要強(qiáng)大的想象力，很難形成直觀的視覺(jué)效果?；谟?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的三維動(dòng)態(tài)透視技術(shù)可以將一張張靜態(tài)的圖紙組合成三維動(dòng)畫，動(dòng)態(tài)查看路線情況。

行駛過(guò)程中，視點(diǎn)隨著時(shí)間不斷變化，駕駛員看到的是隨視點(diǎn)不斷變化的動(dòng)態(tài)三維線形，可表示為：

2? EICAD三維建模

集成交互式道路與立交設(shè)計(jì)CAD（EICAD）基于AutoCAD軟件平臺(tái)，EICAD集成了多個(gè)理論新成果，應(yīng)用全新的三維設(shè)計(jì)理念，可以隨時(shí)掌握道路路線三維狀態(tài)。在城市道路、公路、樞紐立交的方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)等每個(gè)設(shè)計(jì)階段，EICAD都可以有效發(fā)揮作用。EICAD在緊密遵循技術(shù)規(guī)范指標(biāo)的同時(shí)，緊密聯(lián)系設(shè)計(jì)實(shí)際，展現(xiàn)路線設(shè)計(jì)的新思路、新方法。

EICAD有多方面優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在采用 “新的導(dǎo)線法” 路線設(shè)計(jì)理論和“復(fù)合曲線模式法”立交匝道線形設(shè)計(jì)理論，另外，EICAD具有動(dòng)態(tài)拖動(dòng)和功能集成的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)者能夠準(zhǔn)確、方便、高效的繪制理想的平縱線形。

利用EICAD軟件三維建模主要是通過(guò)3DRoad模塊實(shí)現(xiàn)的，3DRoad是EICAD中的一個(gè)功能單元，是道路與橋梁三維建模系統(tǒng)，設(shè)計(jì)者在完成道路的平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)和橫斷面設(shè)計(jì)后，利用基礎(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通過(guò)3DRoad功能單元建立道路、橋梁及交通工程的三維立體模型，設(shè)計(jì)者從全方位視角觀察設(shè)計(jì)成果。

與傳統(tǒng)AutoCAD和3DS MAX軟件手工建模相比，利用3DRoad建模，能夠有效提高建模效率，節(jié)省了寶貴的設(shè)計(jì)。而且3DRoad建模是基于EICAD的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)文件，能夠與實(shí)際設(shè)計(jì)位置、尺寸等無(wú)縫對(duì)接，提高了建模的準(zhǔn)確性，模型精度較其他方式建模要高得多。3DRoad v3.0版在以往經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了界面和功能的重新設(shè)計(jì)。大大提升了軟件的綜合性能。

3? EICAD-3DS MAX路線動(dòng)態(tài)透視圖技術(shù)

3.1? 生成數(shù)據(jù)

運(yùn)用EICAD平縱橫設(shè)計(jì)模塊數(shù)據(jù)編輯單元生成建模數(shù)據(jù)。

（1）生成平面數(shù)據(jù)文件。首先運(yùn)用平面設(shè)計(jì)命令形成平面設(shè)計(jì)初步成果，運(yùn)用平面設(shè)計(jì)模塊下的“數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”命令和“輸出數(shù)據(jù)文件”命令，生成平面數(shù)據(jù)文件。

（2）生成縱斷面數(shù)據(jù)文件。首先運(yùn)用縱斷面設(shè)計(jì)命令形成縱斷面設(shè)計(jì)初步成果，運(yùn)用縱斷面設(shè)計(jì)模塊下的“豎曲線文件存盤”命令，生成縱斷面數(shù)據(jù)文件。

（3）生成橫斷面數(shù)據(jù)文件。輸入豎曲線文件、縱地面線文件、橫地面線文件、橫斷面文件、超高文件、填方邊坡文件及挖方邊坡文件等橫斷面設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。運(yùn)用橫斷面設(shè)計(jì)模塊下的“橫斷面設(shè)計(jì)”命令，生成橫斷面數(shù)據(jù)文件。

經(jīng)過(guò)以上步驟，三維立體建?；A(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完成。

3.2? 3DRoad路線三維建模

我們運(yùn)用平縱橫設(shè)計(jì)單元完成平面數(shù)據(jù)文件、縱斷面數(shù)據(jù)文件和橫斷面數(shù)據(jù)文件后，即可應(yīng)用3DRoad模塊建立三維立體模型。

（1）計(jì)算道路模型。根據(jù)準(zhǔn)備好的平縱橫數(shù)據(jù)文件計(jì)算道路三維模型，應(yīng)用3DRoad中“計(jì)算道路模型”命令，選擇平面數(shù)據(jù)文件、縱斷面數(shù)據(jù)文件和橫斷面數(shù)據(jù)文件，輸入模型起止點(diǎn)及精度數(shù)據(jù)。輸入完畢確認(rèn)后，生成路線模型數(shù)據(jù)文件和路線模型邊界文件。

（2）路線建模。運(yùn)用3DRoad中“路線建?！泵顒?chuàng)建路線模型，選擇模型文件，輸入路線物體起止位置，即可生成路線三維物體模型文件。

（3）交通工程建模。近年來(lái)，交通量不斷增長(zhǎng)，時(shí)刻考驗(yàn)道路通行能力和交通安全，設(shè)計(jì)時(shí)，交通工程設(shè)計(jì)尤為重要。我們創(chuàng)建道路三維模型的同時(shí)，也要建立交通工程安全設(shè)施三維模型。

交通工程建模是3DRoad功能單元重要組成部分，有創(chuàng)建護(hù)欄、創(chuàng)建標(biāo)志牌、創(chuàng)建公路標(biāo)線三部分內(nèi)容。道路三維建模完成后，創(chuàng)建交通工程模型。

3.3? 3DS MAX動(dòng)態(tài)透視圖

完成道路三維建模，存儲(chǔ)道路三維模型文件，我們通過(guò)3DS MAX制作動(dòng)態(tài)透視圖。

（1）導(dǎo)入模型。我們導(dǎo)入三維路線模型文件。在模型文件導(dǎo)入前需要平移大數(shù)坐標(biāo)，讓模型物體起點(diǎn)位于坐標(biāo)原點(diǎn)。輸入焊接閥值、3D實(shí)體最大曲面偏離等數(shù)據(jù)后，導(dǎo)入三維路線模型文件。

（2）時(shí)間配置。3DS MAX動(dòng)態(tài)透視圖是以“幀”為單位，動(dòng)態(tài)透視圖影像是每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)“幀”的組合，進(jìn)行時(shí)間配置，設(shè)置幀數(shù)等參數(shù)，確認(rèn)好幀的長(zhǎng)度、幀數(shù)、開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間和播放方式等參數(shù)后，完成時(shí)間配置。

（3）創(chuàng)建攝像機(jī)。創(chuàng)建一個(gè)攝像機(jī)Camera001。設(shè)置攝像機(jī)本體的運(yùn)動(dòng)路徑，應(yīng)用“制定控制器”，選擇“路徑約束”; 應(yīng)用“添加路徑”，選擇3DRoad生成的攝像機(jī)路徑;設(shè)置好路徑選項(xiàng)參數(shù)，攝像機(jī)本體運(yùn)動(dòng)路徑設(shè)置完成。

設(shè)置攝像機(jī)目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑：應(yīng)用“制定控制器”，選擇“路徑約束”;應(yīng)用“添加路徑”，選擇3DRoad生成的攝像機(jī)路徑;設(shè)置好路徑選項(xiàng)參數(shù)，攝像機(jī)目標(biāo)體運(yùn)動(dòng)路徑設(shè)置完成。

（4）搭建場(chǎng)景。我們對(duì)動(dòng)態(tài)透視圖進(jìn)行材質(zhì)設(shè)置。路線三維物體主要有路面、邊溝、邊坡、標(biāo)線及護(hù)欄等物體，每種物體選用與實(shí)際相符的材質(zhì)，需要對(duì)每種物體分別進(jìn)行材質(zhì)選擇。

（5）渲染輸入動(dòng)態(tài)透視圖。攝像機(jī)創(chuàng)建及場(chǎng)景搭建完成后渲染輸出動(dòng)態(tài)透視圖，應(yīng)用“渲染設(shè)置”命令，完成渲染設(shè)置及輸出路徑后，得到路線動(dòng)態(tài)透視圖。

通過(guò)導(dǎo)入模型—時(shí)間配置—?jiǎng)?chuàng)建攝像機(jī)—場(chǎng)景搭建—渲染輸出等步驟，把道路三維模型制作成三維動(dòng)態(tài)透視圖。

4? 動(dòng)態(tài)透視圖技術(shù)的應(yīng)用

運(yùn)用EICAD-3DS MAX制作的路線動(dòng)態(tài)透視圖，優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在根據(jù)EICAD功能模塊的逐步提示生成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件和模型文件，再將模型文件導(dǎo)入到3DS MAX中，制作動(dòng)態(tài)透視圖。伴隨著EICAD和3DS MAX軟件的升級(jí)改造，對(duì)普通設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，制作動(dòng)態(tài)透視圖將不再困難。

設(shè)計(jì)者通過(guò)動(dòng)態(tài)透視圖，實(shí)現(xiàn)以駕駛員視角的駕駛漫游，檢查線形組合設(shè)計(jì)是否合理，道路橫斷面布置是否恰當(dāng)，交通安全設(shè)施的設(shè)計(jì)是否能達(dá)到警示駕駛員的目的。

5? 結(jié)論

本文闡述了透視技術(shù)原理，論述了EICAD-3DS MAX路線制作動(dòng)態(tài)透視圖的方法。實(shí)現(xiàn)駕駛漫游，能夠應(yīng)用于路線設(shè)計(jì)質(zhì)量、交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)質(zhì)量的驗(yàn)證與評(píng)價(jià)。

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