EICAD-3DS MAX路线动态透视技术应用研究

徐晓兵

摘    要：随着科学技术的快速发展，三维透视技术在道路路线设计工作中扮演者越来越重要的角色。特别是EICAD-3DS MAX路线动态透视技术在道路路线设计中发挥着重要作用。基于EICAD-3DS MAX的动态透视技术，可以实现驾驶员视角的驾驶漫游，检查路线线形组合设计是否合理，道路横断面布置是否恰当，交通安全设施的设计是否能达到警示驾驶员的目的。

关键词：EICAD-3DS MAX;动态透视;路线设计;线形组合

1  路线动态透视图原理

线形组合设计完成后，设计人员通过平面图纸整体评价组合设计是否合理需要强大的想象力，很难形成直观的视觉效果。基于计算机辅助设计的三维动态透视技术可以将一张张静态的图纸组合成三维动画，动态查看路线情况。

行驶过程中，视点随着时间不断变化，驾驶员看到的是随视点不断变化的动态三维线形，可表示为：

2  EICAD三维建模

集成交互式道路与立交设计CAD（EICAD）基于AutoCAD软件平台，EICAD集成了多个理论新成果，应用全新的三维设计理念，可以随时掌握道路路线三维状态。在城市道路、公路、枢纽立交的方案设计、初步设计、施工图设计等每个设计阶段，EICAD都可以有效发挥作用。EICAD在紧密遵循技术规范指标的同时，紧密联系设计实际，展现路线设计的新思路、新方法。

EICAD有多方面优势，主要体现在采用 “新的导线法” 路线设计理论和“复合曲线模式法”立交匝道线形设计理论，另外，EICAD具有动态拖动和功能集成的特点，设计者能够准确、方便、高效的绘制理想的平纵线形。

利用EICAD软件三维建模主要是通过3DRoad模块实现的，3DRoad是EICAD中的一个功能单元，是道路与桥梁三维建模系统，设计者在完成道路的平面设计、纵断面设计和横断面设计后，利用基础设计数据通过3DRoad功能单元建立道路、桥梁及交通工程的三维立体模型，设计者从全方位视角观察设计成果。

与传统AutoCAD和3DS MAX软件手工建模相比，利用3DRoad建模，能够有效提高建模效率，节省了宝贵的设计。而且3DRoad建模是基于EICAD的设计数据文件，能够与实际设计位置、尺寸等无缝对接，提高了建模的准确性，模型精度较其他方式建模要高得多。3DRoad v3.0版在以往經验的基础上，进行了界面和功能的重新设计。大大提升了软件的综合性能。

3  EICAD-3DS MAX路线动态透视图技术

3.1  生成数据

运用EICAD平纵横设计模块数据编辑单元生成建模数据。

（1）生成平面数据文件。首先运用平面设计命令形成平面设计初步成果，运用平面设计模块下的“数据存储”命令和“输出数据文件”命令，生成平面数据文件。

（2）生成纵断面数据文件。首先运用纵断面设计命令形成纵断面设计初步成果，运用纵断面设计模块下的“竖曲线文件存盘”命令，生成纵断面数据文件。

（3）生成横断面数据文件。输入竖曲线文件、纵地面线文件、横地面线文件、横断面文件、超高文件、填方边坡文件及挖方边坡文件等横断面设计基础数据。运用横断面设计模块下的“横断面设计”命令，生成横断面数据文件。

经过以上步骤，三维立体建模基础数据准备完成。

3.2  3DRoad路线三维建模

我们运用平纵横设计单元完成平面数据文件、纵断面数据文件和横断面数据文件后，即可应用3DRoad模块建立三维立体模型。

（1）计算道路模型。根据准备好的平纵横数据文件计算道路三维模型，应用3DRoad中“计算道路模型”命令，选择平面数据文件、纵断面数据文件和横断面数据文件，输入模型起止点及精度数据。输入完毕确认后，生成路线模型数据文件和路线模型边界文件。

（2）路线建模。运用3DRoad中“路线建模”命令创建路线模型，选择模型文件，输入路线物体起止位置，即可生成路线三维物体模型文件。

（3）交通工程建模。近年来，交通量不断增长，时刻考验道路通行能力和交通安全，设计时，交通工程设计尤为重要。我们创建道路三维模型的同时，也要建立交通工程安全设施三维模型。

交通工程建模是3DRoad功能单元重要组成部分，有创建护栏、创建标志牌、创建公路标线三部分内容。道路三维建模完成后，创建交通工程模型。

3.3  3DS MAX动态透视图

完成道路三维建模，存储道路三维模型文件，我们通过3DS MAX制作动态透视图。

（1）导入模型。我们导入三维路线模型文件。在模型文件导入前需要平移大数坐标，让模型物体起点位于坐标原点。输入焊接阀值、3D实体最大曲面偏离等数据后，导入三维路线模型文件。

（2）时间配置。3DS MAX动态透视图是以“帧”为单位，动态透视图影像是每个时间节点“帧”的组合，进行时间配置，设置帧数等参数，确认好帧的长度、帧数、开始时间、结束时间和播放方式等参数后，完成时间配置。

（3）创建摄像机。创建一个摄像机Camera001。设置摄像机本体的运动路径，应用“制定控制器”，选择“路径约束”; 应用“添加路径”，选择3DRoad生成的摄像机路径;设置好路径选项参数，摄像机本体运动路径设置完成。

设置摄像机目标点的运动路径：应用“制定控制器”，选择“路径约束”;应用“添加路径”，选择3DRoad生成的摄像机路径;设置好路径选项参数，摄像机目标体运动路径设置完成。

（4）搭建场景。我们对动态透视图进行材质设置。路线三维物体主要有路面、边沟、边坡、标线及护栏等物体，每种物体选用与实际相符的材质，需要对每种物体分别进行材质选择。

（5）渲染输入动态透视图。摄像机创建及场景搭建完成后渲染输出动态透视图，应用“渲染设置”命令，完成渲染设置及输出路径后，得到路线动态透视图。

通过导入模型—时间配置—创建摄像机—场景搭建—渲染输出等步骤，把道路三维模型制作成三维动态透视图。

4  动态透视图技术的应用

运用EICAD-3DS MAX制作的路线动态透视图，优势体现在根据EICAD功能模块的逐步提示生成基础数据文件和模型文件，再将模型文件导入到3DS MAX中，制作动态透视图。伴随着EICAD和3DS MAX软件的升级改造，对普通设计者来说，制作动态透视图将不再困难。

设计者通过动态透视图，实现以驾驶员视角的驾驶漫游，检查线形组合设计是否合理，道路横断面布置是否恰当，交通安全设施的设计是否能达到警示驾驶员的目的。

5  结论

本文阐述了透视技术原理，论述了EICAD-3DS MAX路线制作动态透视图的方法。实现驾驶漫游，能够应用于路线设计质量、交通安全设施设计质量的验证与评价。

参考文献：

[1] 付金亮，袁超.透视图法在高等级公路设计中的应用[J].山西科技，2008（4）：139～140.

[2] 应煜，彭胜强.道路动态透视图研究初探[J].城市道桥与防洪，1998.

[3] 杨智，刘伟.EICAD在现代道路设计中的使用[J].价值工程，2015（24）：73～74.