公路路線設(shè)計(jì)的一體化與可視化研究

姜圓彬 羅懷場(chǎng)

【摘 ?要】近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，而交通作為我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的事業(yè)，在很多方面都要做出相應(yīng)的努力。公路路線設(shè)計(jì)的一體化與可視化作為現(xiàn)階段的重點(diǎn)工作，不能僅僅在某一個(gè)方面努力，要從全局的角度出發(fā)。首先，要深入了解當(dāng)?shù)氐慕煌ê徒?jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，通過(guò)詳細(xì)的數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行分析;其次，制定針對(duì)性的預(yù)案和方案，避免在實(shí)現(xiàn)公路路線設(shè)計(jì)的一體化與可視化的過(guò)程中，出現(xiàn)不必要的問(wèn)題;第三，通過(guò)一系列的鞏固手段，將公路路線設(shè)計(jì)的一體化與可視化長(zhǎng)久的實(shí)現(xiàn)，而不是“曇花一現(xiàn)”。

【關(guān)鍵詞】公路路線設(shè)計(jì);一體化;可視化

引言

如今，在公路路線設(shè)計(jì)中可以使用的軟件工具有很多，但都屬于二維設(shè)計(jì)，而路線是一個(gè)三維實(shí)體，采用二維的方法不僅難以滿足實(shí)際要求，而且還會(huì)為實(shí)際工作造成一定不便。因此，提出一體化設(shè)計(jì)和可視化設(shè)計(jì)思想，通過(guò)各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的引入和應(yīng)用，使路線設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三維化、動(dòng)態(tài)化。

1公路路線設(shè)計(jì)的一體化分析

1.1應(yīng)用響應(yīng)器和通知技術(shù)開發(fā)一體化設(shè)計(jì)功能

公路路線設(shè)計(jì)的一體化在實(shí)際的工作當(dāng)中，其設(shè)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn)是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。由于現(xiàn)階段的交通不斷的改善，因此社會(huì)對(duì)公路路線設(shè)計(jì)的一體化的設(shè)計(jì)功能又提出了新的要求。首先，設(shè)計(jì)功能要全方位的覆蓋公路，不能僅僅針對(duì)一些新修建的地方或者經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地方，全方位的覆蓋能夠更好的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能，同時(shí)在解決問(wèn)題的時(shí)候，也多了一條切實(shí)可走的路徑。其次，設(shè)計(jì)功能要應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。就目前的情況而言，響應(yīng)器和通知技術(shù)是“不二選擇”。這種配合不僅打破了原有的固定模式，同時(shí)在日后的工作當(dāng)中，能夠充分發(fā)揮設(shè)計(jì)功能的積極影響，將公路路線設(shè)計(jì)的一體化實(shí)現(xiàn)的更加徹底，滿足社會(huì)上的需求。經(jīng)過(guò)一定的討論和研究，本文認(rèn)為應(yīng)用響應(yīng)器和通知技術(shù)開發(fā)一體化設(shè)計(jì)功能要在以下幾個(gè)環(huán)節(jié)努力：第一，交替設(shè)計(jì)，自由地切換到任意一個(gè)視窗中，從事相應(yīng)的設(shè)計(jì)，如在進(jìn)行平面設(shè)計(jì)的同時(shí)，可隨時(shí)切換到縱斷面視窗中進(jìn)行拉坡設(shè)計(jì)。第二，關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)。通過(guò)設(shè)置視窗關(guān)聯(lián)，使從事某一方面的設(shè)計(jì)能兼顧其他2個(gè)方面。第三，信息查詢，借助相關(guān)圖形的實(shí)時(shí)顯示和豐富的信息查詢，如任意樁號(hào)橫斷面、縱技術(shù)指標(biāo)等信息，輔助判定每次交互操作的合理性，從而使方案調(diào)整工作有針對(duì)性。從以上的闡述來(lái)看，實(shí)現(xiàn)公路路線設(shè)計(jì)的一體化還需要不斷地努力，因?yàn)楹芏喾矫娴墓ぷ鞫际窃诓粩嘧兓模挥袕膶?shí)際的情況出發(fā)，同時(shí)有效的利用響應(yīng)器和通知技術(shù)，才能徹底實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)功能。

1.2一體化設(shè)計(jì)功能的開發(fā)與利用

交替設(shè)計(jì)指的是在平面，縱面，橫截面三個(gè)單獨(dú)的視圖上進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)，這樣獨(dú)立的設(shè)計(jì)不會(huì)對(duì)其他另外兩個(gè)視圖產(chǎn)生影響，進(jìn)行視圖的隨意切換在公路路線的設(shè)計(jì)上具有很大的實(shí)用性，這樣的交替設(shè)計(jì)在一定的程度上能夠使公路路線設(shè)計(jì)方案的某一方面實(shí)現(xiàn)一定的改動(dòng)。但是由于平，縱，橫三維一體化是一個(gè)有機(jī)的整體，在交替設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)其中一個(gè)視圖做出一定的改動(dòng)，在另外的兩個(gè)視圖上必定會(huì)出現(xiàn)一些那張改動(dòng)的視圖所帶來(lái)的影響。這一功能在公路路線的設(shè)計(jì)中是極其重要的。因?yàn)檎麄€(gè)公路路線的設(shè)計(jì)是要經(jīng)過(guò)多次的修改才能最終決定的，一旦其中的一方面發(fā)生變動(dòng)，另外的兩個(gè)方面一定會(huì)受到一定的影響而跟著發(fā)生相應(yīng)的一些變動(dòng)。關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)是指平，縱，橫三維一體化的三個(gè)平面，平面，縱面，橫截面之間是具有一定的關(guān)聯(lián)性的，通俗來(lái)講就是三個(gè)視圖之間是彼此聯(lián)通的，所以在進(jìn)行公路路線的設(shè)計(jì)時(shí)不僅僅只是關(guān)注其中的一個(gè)方面，而是要在設(shè)計(jì)其中的一個(gè)方面時(shí)一定要兼顧另外的兩個(gè)方面，如果在進(jìn)行公路路線的設(shè)計(jì)時(shí)只是關(guān)注其中的一個(gè)方面，那么其他兩個(gè)方面的設(shè)計(jì)有可能會(huì)不符合公路路線設(shè)計(jì)某些標(biāo)準(zhǔn)。信息查詢是在三個(gè)獨(dú)立的視圖上標(biāo)注有大量的與公路路線設(shè)計(jì)相關(guān)的信息，這樣會(huì)極大的方便公路路線的設(shè)計(jì)人員對(duì)某些特定的公路路線設(shè)計(jì)信息的查詢，這樣就會(huì)加大節(jié)約時(shí)間，不會(huì)把時(shí)間浪費(fèi)在一些沒(méi)有必要的地方，極大的提高了公路路線設(shè)計(jì)人員的工作效率。具體來(lái)說(shuō)，在公路路線設(shè)計(jì)的過(guò)程中平面設(shè)計(jì)能夠?qū)为?dú)的某一方面進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，但同樣也要注意幾個(gè)實(shí)體，以及平，縱，橫三維一體化的三個(gè)平面之間的相互關(guān)聯(lián)。

2公路勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化的分析

2.1公路路線三維場(chǎng)景建模

為了充分實(shí)現(xiàn)公路三維可視化設(shè)計(jì)，現(xiàn)階段的首要工作就是公路路線三維場(chǎng)景建模。從客觀的角度來(lái)說(shuō)，建模能夠節(jié)省大部分的工作時(shí)間，同時(shí)對(duì)總體的三維可視化設(shè)計(jì)產(chǎn)生較大的積極意義。建模工作的好處較多，相對(duì)的難度也很大。經(jīng)過(guò)多次討論和研究，本文認(rèn)為公路路線三維場(chǎng)景建模必須從以下幾個(gè)環(huán)節(jié)著手：第一，計(jì)算拼合交線。將道路橫斷面的坡腳點(diǎn)前后兩兩相連，并在路線及橋梁、隧道起、終斷面處封閉，形成若干閉合環(huán)。第二，嵌入拼合交線。應(yīng)用約束Delaunay三角化算法將拼合交線嵌入到已生成的DTM中。第三，裁剪地形。在拼合交線所圍區(qū)域內(nèi)植入一個(gè)“病毒”，該“病毒”迅速蔓延吞噬掉交線區(qū)域內(nèi)的三角形。第四，拼合模型。將道路模型與裁剪后的地形直接拼合成整體模型。從以上的表述來(lái)看，公路路線三維場(chǎng)景建模如果能夠按照相應(yīng)的步驟來(lái)建立，相信能夠得到一個(gè)理想的效果。另一方面，在建模的過(guò)程中，我們還需要根據(jù)不斷變化的路況進(jìn)行更改。有時(shí)候，當(dāng)?shù)貢?huì)根據(jù)政策的變化和一些投資商的項(xiàng)目，修建公路，因此會(huì)對(duì)建模產(chǎn)生一定的影響。雖然發(fā)生的概率較低，但是這種情況必須考慮到。

2.2數(shù)字地面模型的應(yīng)用

公路路線設(shè)計(jì)人員要在三維數(shù)字地面模型中選取適當(dāng)?shù)墓吩O(shè)計(jì)路線，通過(guò)該模型對(duì)公路建設(shè)所需材料，地面起伏情況，土地質(zhì)量情況進(jìn)行判斷，然后審計(jì)人員再根據(jù)工程的實(shí)際要求對(duì)公路路線設(shè)計(jì)方案做出一定的修改，最后在經(jīng)過(guò)一定的技術(shù)處理得到完整的三維公路路線模型。而對(duì)于建筑材料，經(jīng)過(guò)數(shù)字地面模型的具體分析能夠更加精確的估計(jì)公路建設(shè)工程所需的工程材料，大大的提高了工程效率與準(zhǔn)確度。更加方便的是將數(shù)字地面模型所得出的結(jié)果與實(shí)際勘測(cè)的結(jié)果相比較，從中不難發(fā)現(xiàn)一些公路路線設(shè)計(jì)的不足之處，加以及時(shí)的修改，避免為公路路線建設(shè)工程帶來(lái)一定的阻礙。

2.3信息管理可視化

設(shè)計(jì)的最終目的是服務(wù)于和指導(dǎo)于施工，在公路路線的設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以將施工過(guò)程中的管理信息與三維模型關(guān)聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)信息管理的可視化。因此，公路三維模型的可視化應(yīng)該結(jié)合實(shí)際的施工，而不是簡(jiǎn)單的紙上談兵，必須對(duì)未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行規(guī)劃，避免在日后的施工中發(fā)生很多不必要的阻礙。

結(jié)束語(yǔ)

按照以上原理形成的將一體化和可視化結(jié)合到一起的公路路線設(shè)計(jì)系統(tǒng)目前已經(jīng)在很多高速公路工程中使用。利用這一系統(tǒng)具有的交互設(shè)計(jì)功能與三維實(shí)時(shí)仿真效果，能幫助設(shè)計(jì)人員在實(shí)際的路線設(shè)計(jì)工作中，對(duì)所有進(jìn)行的修改，都進(jìn)行動(dòng)態(tài)效果預(yù)覽，以此為幾何線形分析和評(píng)價(jià)、工程建設(shè)整體環(huán)境影響預(yù)估及行車安全分析等提供依據(jù)，進(jìn)而使傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)變成三維設(shè)計(jì)，從靜態(tài)設(shè)計(jì)變成動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，最終大幅提高路線設(shè)計(jì)的效率與質(zhì)量。

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（作者單位：山東大嘉工程勘察有限公司）