公路路线设计的一体化与可视化问题

陆亮 孙剑

摘要：公路路线设计的合理性直接关系着公路工程建设的综合效益，因此必须重视公路路线设计质量。本文通过对公路路线设计一体化与可视化问题的探究，提出旨在降低多项因素影响、保证公路路线设计科学性与合理性的具体策略。

关键词：公路;线路设计;一体化;可视化

中图分类号：U412.3                文献标识码：A

在交通运输事业发展过程中，必须要确保交通建设的规范性与可靠性，就公路工程建设来看，公路路线设计的合理性直接关系着公路工程建设质量与成本控制，关系着公路运输的安全性。公路路线设计较为复杂，涉及内容较多，需要保证设計理念的先进化以及设计技术的有效性，才能够满足公路工程设计要求。鉴于此，本文从几个方面围绕着公路路线设计的一体化与可视化展开论述，结合笔者自身经验提出一些合理化的建议，供相关人士参考与借鉴。

1 公路路线设计现状

从当前的发展趋势来看，公路设计基于AutoCAD平台，借助相关道路设计软件进行，和以往手绘图时代进行详细对比可以发现，无论是设计水平还是精度均有明显的改变。现阶段，在公路设计当中，首先借助于相关地形图来拟定公路路线;紧接着建设与之相匹配的曲面4D模型，得到以下信息：一是拟定平面的纵地面线高程，二是拟定平面的横地面线高程;然后充分结合平面各节点的控制填高做好相应的设计工作;之后需要在充分结合以下内容的基础上进行横断面带帽设计：一是建设条件，二是平面各节点的控制填高，继而完成平面设计、纵面设计以及横断面设计，对工程实际数量以及造价情况进行详细计算，整个环节循序渐进。站在客观的立场，公路属于单位带状实体之一，在乎的是平面、纵断面以及横断面组合系统最优。而就公路平面设计来说，其与以下几点均存在着密切的联系：一是纵断面，二是横断面，两者其中一方面细微的改变均会对另一方面带来影响。倘若发现一些段落工程规模不大抑或是受建设条件约束需要完善方案时，应当从路线平面拟定开始，持续重复上述环节，直到得出最可行的方案。然而在复杂的区域公路设计当中，方案是持续完善的过程，现状的完善过程效率不理想，反复的循环很容易人为地忽视平、纵、横某个点，设计方案无法达到理想效果[1]。

从另一个角度来讲，在工程设计大环境之下，通过软硬件结合的方式快速实现公路路线设计的一体化与可视化设计早已演变成相关单位主动寻找的方向，像DTM技术、BIM技术等，并且社会各方面也纷纷将目光放在了一体化成果上面。笔者就当前存在的平、纵、横设计分离的弊端，提出了以下设计手段：在充分利用多视窗技术的基础上建设与之相匹配的路线一体化设计平台，响应器以及通知技术在无形当中实现了路线平、纵、横的关联设计。此外还应当借助“分割—归并”思想构建出科学合理的路线三维模型，采取视锥截取与相关技术手段快速实现路线三维模型的简化，并在此基础上研究出相应的实时动态浏览平台。在后期的工作之中，深层次分析公路路线设计一体化与可视化当中存在的不足之处，以此来提升设计水平。路线设计的一体化和可视化研究在今后发展进程中必然会获得更大的成就[2]。

2 公路路线设计中一体化和可视化的趋势

对以往公路路线设计工作进行深度剖析后得知，其采取的设计手段往往以手工设计为主。显然这种设计方式存在着较强的约束性，无法实现平面、纵面与横面的有效兼顾，公路设计离不开三维立体事物的大力支持。倘若只是简单地从某个方面加以设计，那么，久而久之一定会给其他方面带来严重的影响。相关设计者在对该问题进行深度剖析的过程中，对三维立体可视化技术进行了充分运用，从三个平面加以设计。对于技术人员来讲，仅需要在设计期间详细观察公路的实际场景。相关设计者在实际设计期间通过将以往设计手段与当代设计手段融为一体的方式，把三维的可视化技术渗透其中。不管是针对决策人员还是设计人员，均要在充分结合相关方案的基础上加以选择，并且还要对当地环境予以高度重视。总而言之，公路路线设计的一体化以及可视化是设计人员的终极目标[3]。

3 公路路线设计的一体化技术及应用

对以上内容进行深度剖析后，笔者结合自身经验从以下几个方面针对公路路线设计的一体化技术及应用进行分析。

3.1 数字地面模型

数字地面模型实现了科技的创新，在公路路线设计具有良好的应用价值，这一环节离不开计算机技术的支持。在公路路线设计中，三维数字地形图和地面模型等的合理化应用，使得数字地面模型的准确度较高，野外测绘及公路设计中不利因素所造成的不良影响也能够得到一定程度上的缓解。将数字地面模型合理应用于公路路线设计中，主要是通过数字形式来描述地形模式与状况，取样之后获得相关数据，开展准确计算和优化设计，以数据组合的方式来理解数字地面模型，保证组织结构的科学性和有效性，空间分布状况以及地形特征也得以通过数据来进行把握[4]。

在公路路线设计中，科学应用计算机技术，能够促进三维数字模型的顺利构建，全面提升公路路线设计水平，为公路建设事业的发展奠定良好基础。基于公路路线设计的现实情况，要重视一体化技术的应用价值，确保与设计需求相符合，将公路路线设计基本特点呈现出来。实际上，一体化设计在公路路线设计中的应用较早，数字地面模型就是一个典型代表，在实际应用过程中，需要充分发挥计算机技术的应用价值，有关公路地形相关情况的描述主要通过计算机数字来实现。在具体描述过程中，建立X、Y、Z数据轴，整合相关数据信息，对公路路线设计进行优化，保证公路路线设计方案的合理性与可行性。通过此种方式，能够满足公路路线一体化设计需求，为公路工程建设提供支持。

3.2 数字地面模型的一体化应用

应用数字地面模型一体化设计对公路路线设计进行优化的过程中，需要重视设计人员专业素质与业务能力的提升，对数字化形式加以合理应用。在实际设计过程中，要结合地面数字模型的实际情况，合理选定公路路线，基于模型特征出发，把握公路路线分布情况，用模型加以展示。在公路路线设计过程中，需要结合数字地面模型的具体特征，优化选择路线，为公路路线设计工作的顺利开展提供支持。以地面数字模型为支持，对公路路线设计方案进行选择，在对比分析的基础上，以相关软件系统为支持，优化公路路线设计方案，保证方案的可行性与有效性。应当注意的是，在这一环节需要合理判断最初的公路路线设计方案。作图软件的应用能够为公路路线设计方案的优化提供支持，比如CAD等都具有良好的应用价值，通过方案优化处理，置于坐标系中，保证插值设计的合理性，有效控制地面线等，保证地面线横、纵断面设计的准确性与可靠性。最后观察路线图与模型图的具体情况，消除二者之间的重合部分，优化处理剩余画面，采取合理的方式进行渲染，三维模型的真实性与可靠性也就能够得到保证，公路路线设计一体化目标也得以顺利实现。具体内容见图1。