公路路线设计的一体化研究

孙楠

【摘要】随着信息技术的发展，基于计算机辅助软件的公路路线设计一体化技术已被逐步推广。该技术将公路路线勘测、设计、绘图等全过程进行一体化合成处理，摒弃原先各个环节分离进行的操作模式，是公路设计操作上的全面革新，具有鲜明的特色和优势。这一技术的诞生和应用，对公路路线设计具有显著的推动性意义和社会经济效益。本文详细阐述了公路路线设计一体化技术的内涵和特征，总结并探讨一体化技术的应用与不足。

【关键词】 公路路线设计一体化特征应用

中图分类号：X734 文献标识码： A

引言

在公路工程项目中，由于公路路线长且项目跨越地域广，多变复杂的地形、环境等影响因素导致路线设计过程较为繁琐，勘测、设计、绘制工作任务量大。城市建设和公路事业的飞速发展也使公路路线设计要求被不断提高。随着计算机技术的不断推进，出现了许多针对公路路线设计的计算机辅助技术。此类技术发展的初期，设计研究只局限于平、纵、横设计的某一方面，公路路线设计各个环节也相互脱离。对此国内外学者进行了深入研究，提出公路路线设计一体化技术概念，引入数字地面模型、多视窗交互设计和三维可视化技术等，使之成为公路路线设计不可或缺的利器。

公路路线设计一体化主要技术内容

2.1数字地面模型

数字地面模型（digital terrain model，DTM），即是地面点平面坐标和高程的数字化表征，并通过一定的数学模型建立起地面点之间的关系。它是地表单元平面位置及高程信息的有序集合。数字地面模型的建立可以通过以下方式：从全站仪中获取地形数据；从电子测图系统（EPS）中获取地形数据；利用电子地图系统采集地形数据；地形图矢量化，机助采集地形数据。数模是连接公路勘测与设计阶段的桥梁，其勘测数据信息为下一步进行公路路线设计提供有力条件。

2.2平、纵、横一体化设计

平、纵、横一体化设计是基于一体化技术平台，即可以在一个屏幕上开辟多个视窗，分别显示同一段路线的平面、纵断面和横断面，设计者可以随意切换窗口，调整窗口的位置和大小，各窗口之间既相互关联又相互独立。关联是指在一个视窗内对其图形所做的操作可以相应地在另一视窗得到响应；而独立是指每一视窗内的图形比例及绘图区域是独立的，不会因在一个视窗内的交互操作影响到另一个视窗内的图形。平、纵、横一体化设计实现多视窗关联与交互设计，一方面设计可兼顾其他两个方面，大幅度地提升了公路路线设计的质量和效率。

2.3三维可视化技术

基于公路路线设计的二维平、纵、横一体化技术，三维可视化技术的引入进一步实现了路线的直观呈现和表达。可视化技术涉及公路的三维图像显示及动画制作等问题，其主要思路是编制程序在AutoCAD环境下自动生成三维模型，再导入3DS MAX（或其他三维图形处理软件）渲染，生成公路三维动画。利用三维可视化技术，设计者可以随时浏览公路路线的三维模型、全景道路模型和动画效果，进一步把握设计成果。

公路路线设计一体化技术特征与优势

独立性

公路路线设计一体化技术是包括数字地面模型、平纵横交互设计和三维可视化技术的高度集成系统，它具有独立的文件管理、文字处理、图形处理和各项设计功能。其独立性体现在该系统内部各项技术环环相扣，不依赖于其他软件，所有数据信息都在系统内部进行高效处理和传输，避免原先各设计阶段分离而产生的重复性工作和信息转换，提高效率的同时，减少出错机会。

交互性

在公路路线设计一体化技术体系中，图形、数据等资料交互关联，促使公路设计项目高效优质地完成。多视窗的设计操作和设计全过程各环节的信息集成，更加符合公路路线设计的特点，展现一体化设计方法灵活便捷的交互特性。该技术又具有一定开放性，可接受各种不同来源的数据，如航测数据、全站仪实测数据、各种电子地图和扫描数据以及其他CAD软件数据等，与其他数据系统之间呈现交互关联特征，有利于信息采集和共享，为公路路线设计奠定坚实的数据基础。

可视性

公路路线设计一体化技术在设计之前勘测阶段，对实测数据可进行可视化检查和计算，工程师能够更加直观地发现测绘过程出现的错误和精度不足等问题，及时更正及改善。而在路线设计阶段，图形交互功能让设计人员的多个视窗中根据需要建立和修改设计线，在计算工程量并出图，保证设计准确性。三维可视化技术更通过三维立体数字模型、渲染和动画处理，直观呈现路线设计成果，充分展现出一体化技术的可视性特征。

公路路线设计一体化技术应用与不足

4.1一体化技术在设计过程中的应用

公路路线设计一体化技术已在我国多数城市的公路设计中得到广泛应用，其中不同的技术内容被运用与各个设计阶段。数字地面模型主要应用于勘察、实地测量等公路设计前期工作，是公路勘测一体化技术的核心和基础。有了数模的支持，道路平纵横设计与绘图、土石方工程数量表等表格可迅速生成，设计效率大大提高，对工程早期的方案比选更加有利。多视窗平纵横交互设计的应用主要在于根据勘测数据进行的图纸设计阶段，绘制道路路线图形并展开多视窗地推敲，进而进行一系列的计算，这样的做法简单而精准。三维可视化技术则使设计者可以实时浏览路线三维模型，对于路线设计方案比选、空间优化提供直观模型。而利用三维技术呈现的全景动态透视图更有利于后期路线设计成果的检验和表现。

一体化技术除了辅助公路路线设计全过程外，还便于进行设计和建设资料的统计整理，对于勘测与设计数据都由一体化计算机辅助技术进行管理，高效而精准。

4.2一体化技术的不足之处

公路路线设计的一体化技术经过实践和应用，也显露出一些不足之处。该技术功能强大且贯穿设计全过程，其设计参数和绘图方式可自由定义，不受标准不同的限制，软件也可以通过编程进行二次开发，这一特点为设计中处理复杂多变的工程项目提供了很大自由度，但对于初学者而言，入门难、不易掌握，使他们需要花费大量时间和精力进行学习。而技术的不全面掌握，也可能为设计手法和进度带来困扰。

结语

计算机辅助的一体化设计始终是公路路线设计的重要技术工具。借助该技术体系的数字地面模型、多视窗集成交互设计及三维可视化功能，设计人员在公路路线设计过程中的数据采集、方案对比、设计探讨修改和成果展示等方面，均可实现信息便捷交互和三维浏览。该技术体系的应用可以十分有效的提高我国公路设计的效率和质量，为道路的几何线形和环境影响等后期评估提供了科学依据，也为整个公路工程项目的顺利实施打下良好的基础。

由于公路事业的不断发展，设计者对计算机辅助技术的要求也逐步提升。许多研究者已开始针对一体化技术进行进一步的开发研究，根据使用过程中遇到的问题，进行修改完善，使一体化技术在公路路线设计领域得到更加广泛的应用。

【参考文献】

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