探究公路路线设计的一体化与可视化

敬 伟

(中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，湖北 武汉 430040)

探究公路路线设计的一体化与可视化

敬 伟

(中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，湖北 武汉 430040)

从设计环境的创立、设计功能的开发与利用分析了公路路线设计的一体化，从数字地面模型的建立及应用介绍了公路勘测设计一体化，论述了可视化在公路路线设计中的应用，从而提高公路路线设计人员的设计理念及辅助设计水平。

一体化，公路路线设计，可视化，模型

0 引言

但是在最初的时候，平，纵，横三维一体化设计理论还没有完善，公路路线设计人员只是注意到了平，纵，横三维中的某一个方面，而没有将之整合成为一个整体，没有注意到公路路线设计是一个三维的整体，无论从哪个方面，但角度的分析都会受到其他两个方面的影响。所以在公路路线设计中，平，纵，横三维一体化的要求就是要将其三个方面有机的结合起来形成一个整体。本文立足于公路路线设计的实际操作，对公路路线设计的一体化与可视化进行具体的分析，为其他的公路路线设计提供具体的实际案例。

1 公路路线设计的一体化分析

1.1 一体化设计环境的创立

平，纵，横三维一体化设计所要求的设计环境要与一般情况下的设计有所不同，因此要进行平，纵，横三维一体化设计首先就要创建一个特殊的一体化设计环境，一个相应的设计平台。在计算机上同时打开多个视角，将平面，纵面，横截面的视图同时显现出来，这样公路路线的设计人员就能够根据实际操作的需要单独或整体的调节视图的比例大小或对视图进行移动。创立这样一个一体化设计环境能够将平，纵，横三个平面结合成为一个三维的整体，使整个设计更具立体性与真实性，在这样的设计环境下会大大减小只是注意到平，纵，横三维中的某一个单独的方面所带来的影响，这样公路路线的设计人员在每一个视角单独调试的时候，计算机系统会根据一定的程序对另外的两个视图做出相应的调整，这个能够将立体的公路设计模型转化为三个独立的平面而又存在着一定的相互联系，这在很大程度上解决了公路路线设计中的一部分问题，提高了公路路线设计的效率。

1.2 一体化设计功能的开发与利用

交替设计指的是在平面，纵面，横截面三个单独的视图上进行独立的设计，这样独立的设计不会对其他另外两个视图产生影响，进行视图的随意切换在公路路线的设计上具有很大的实用性，这样的交替设计在一定的程度上能够使公路路线设计方案的某一方面实现一定的改动。但是由于平，纵，横三维一体化是一个有机的整体，在交替设计的过程中对其中一个视图做出一定的改动，在另外的两个视图上必定会出现一些那张改动的视图所带来的影响。这一功能在公路路线的设计中是极其重要的。因为整个公路路线的设计是要经过多次的修改才能最终决定的，一旦其中的一方面发生变动，另外的两个方面一定会受到一定的影响而跟着发生相应的一些变动。关联设计是指平，纵，横三维一体化的三个平面，平面，纵面，横截面之间是具有一定的关联性的，通俗来讲就是三个视图之间是彼此联通的，所以在进行公路路线的设计时不仅仅只是关注其中的一个方面，而是要在设计其中的一个方面时一定要兼顾另外的两个方面，如果在进行公路路线的设计时只是关注其中的一个方面，那么其他两个方面的设计有可能会不符合公路路线设计某些标准。信息查询是在三个独立的视图上标注有大量的与公路路线设计相关的信息，这样会极大的方便公路路线的设计人员对某些特定的公路路线设计信息的查询，这样就会加大节约时间，不会把时间浪费在一些没有必要的地方，极大的提高了公路路线设计人员的工作效率。具体来说，在公路路线设计的过程中平面设计能够对单独的某一方面进行具体的设计，但同样也要注意几个实体，以及平，纵，横三维一体化的三个平面之间的相互关联。

2 公路勘测设计一体化的分析

2.1 数字地面模型的建立

在公路的修建中，公路路线设计往往不能全面考虑到地理环境因素的限制，这样所设计出来的公路建设方案会给实际的公路建设工程带来巨大的困扰，还有许多的公路呈现不规则的形状，因此就要采用三维技术对公路路线进行设计，利用数字对地表的起伏程度，土地状况进行具体的描述，然后建立三维直角坐标系，选取适当的坐标原点对路面的平，纵，横坐标进行适当的描述。数字地面模型与整个公路建设工程的工程进度，结构与效率都有很大的关系，需要加以重视。否则，对整个公路建设工程的影响就不只是一个方面的。

2.2 数字地面模型的应用

公路路线设计人员要在三维数字地面模型中选取适当的公路设计路线，通过该模型对公路建设所需材料，地面起伏情况，土地质量情况进行判断，然后审计人员再根据工程的实际要求对公路路线设计方案做出一定的修改，最后在经过一定的技术处理得到完整的三维公路路线模型。而对于建筑材料，经过数字地面模型的具体分析能够更加精确的估计公路建设工程所需的工程材料，大大的提高了工程效率与准确度。更加方便的是将数字地面模型所得出的结果与实际勘测的结果相比较，从中不难发现一些公路路线设计的不足之处，加以及时的修改，避免为公路路线建设工程带来一定的阻碍。

3 公路路线设计的现状

在当前工程设计大环境下，设计单位通过勘察设计过程中的软硬件紧密结合来实现公路路线设计的一体化与可视化设计已成为各单位积极探索的方向，如当前日趋成熟的DTM技术以及逐渐流行的BIM技术，同时，社会各方面也对设计一体化成果给予了较大的肯定。针对现有的公路路线计算机辅助设计系统平、纵、横设计分离的弱点,提出并实现了一种新的公路路线设计方法:应用多视窗技术创建路线平、纵、横断面集成的路线一体化设计平台，响应器和通知技术实现了路线平、纵、横的关联设计与交替设计。在此基础上,采用分割—归并思想建立了路线三维模型,应用视锥截取以及其他的一些技术实现了路线三维模型的视相关简化,并开发了公路三维场景的实时动态浏览平台。在日后的工作当中，通过对公路路线设计一体化与可视化当中的一些问题进行深度优化，从而提高公路设计的设计质量和设计效率，公路路线设计的一体化与可视化研究在未来一定会获得更大的成就。

4 可视化在公路路线设计中的应用分析

4.1 可视化技术

可视化作为一种新兴的技术，是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等多个领域，成为研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术。随着计算机，网络的不断发展，可视化技术也随之得到了巨大的发展，现在可视化技术在我们的生活中的应用是越来越广泛，所以在不久的将来可视化技术在各行各业中所占有的位置也会越来越重要的。

4.2 公路路线设计中的可视化

在许多的情况下公路路线设计的平，纵，横三维一体化技术显得较为繁琐，所要投入的资源也相对较大，其中的三维场景也比较复杂。若是只采用单一的曲面描述也是很难一次性的将整个公路路线设计整体完整的描述出来。所以在这种情况下有必要通过三维分割的方法来对公路路线设计整体进行适当的描述。而可视化技术可以讲分割后的公路路线设计整体按照一定的方式进行重组，来还原公路路线设计模型，对三维实体进行探究。但是可视化的方法对于实体的分割有着很大的要求，从这点来看可视化技术也并不像想象的那样完善，而今后的发展趋势一定是一体化与可视化的联合发展。

5 结语

随着我国的经济发展，我国许多与公路有关的事业也随之蓬勃发展，但是这些事业发展的前提是要具有完整的公路体系。在这样的情况下，公路路线设计就显得尤为的重要。为了满足新时代下公路路线设计的需要，也为了保证公路有关事业的蓬勃发展，一体化与可视化等先进技术的引进与应用是十分紧迫的，一体化与可视化等先进技术在公路路线设计上的应用极大的提高了公路路线设计的效率，为我国公路路线设计事业注入了新的灵魂。

[1] 任宝行.简析公路路线设计中应注意的问题[J].民营科技,2015(12):12-15.

[2] 瞿 南.浅析公路路线设计的规划因素[J].智能城市,2016(3):32-34.

[3] 罗云曦.公路路线设计中应注意的几点问题[J].黑龙江交通科技,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 伟(1984- )，男，硕士，工程师