公路路線設計的一體化與可視化研究

姜圓彬 羅懷場

【摘 ?要】近年來，隨著我國經濟的快速發展，而交通作為我國重點發展的事業，在很多方面都要做出相應的努力。公路路線設計的一體化與可視化作為現階段的重點工作，不能僅僅在某一個方面努力，要從全局的角度出發。首先，要深入了解當地的交通和經濟發展狀況，通過詳細的數據和資料進行分析;其次，制定針對性的預案和方案，避免在實現公路路線設計的一體化與可視化的過程中，出現不必要的問題;第三，通過一系列的鞏固手段，將公路路線設計的一體化與可視化長久的實現，而不是“曇花一現”。

【關鍵詞】公路路線設計;一體化;可視化

引言

如今，在公路路線設計中可以使用的軟件工具有很多，但都屬于二維設計，而路線是一個三維實體，采用二維的方法不僅難以滿足實際要求，而且還會為實際工作造成一定不便。因此，提出一體化設計和可視化設計思想，通過各項先進技術的引入和應用，使路線設計實現三維化、動態化。

1公路路線設計的一體化分析

1.1應用響應器和通知技術開發一體化設計功能

公路路線設計的一體化在實際的工作當中，其設計功能的實現是必不可少的一個環節。由于現階段的交通不斷的改善，因此社會對公路路線設計的一體化的設計功能又提出了新的要求。首先，設計功能要全方位的覆蓋公路，不能僅僅針對一些新修建的地方或者經濟發達的地方，全方位的覆蓋能夠更好的實現設計功能，同時在解決問題的時候，也多了一條切實可走的路徑。其次，設計功能要應用先進的技術和設備來實現。就目前的情況而言，響應器和通知技術是“不二選擇”。這種配合不僅打破了原有的固定模式，同時在日后的工作當中，能夠充分發揮設計功能的積極影響，將公路路線設計的一體化實現的更加徹底，滿足社會上的需求。經過一定的討論和研究，本文認為應用響應器和通知技術開發一體化設計功能要在以下幾個環節努力：第一，交替設計，自由地切換到任意一個視窗中，從事相應的設計，如在進行平面設計的同時，可隨時切換到縱斷面視窗中進行拉坡設計。第二，關聯設計。通過設置視窗關聯，使從事某一方面的設計能兼顧其他2個方面。第三，信息查詢，借助相關圖形的實時顯示和豐富的信息查詢，如任意樁號橫斷面、縱技術指標等信息，輔助判定每次交互操作的合理性，從而使方案調整工作有針對性。從以上的闡述來看，實現公路路線設計的一體化還需要不斷地努力，因為很多方面的工作都是在不斷變化的，只有從實際的情況出發，同時有效的利用響應器和通知技術，才能徹底實現一體化設計功能。

1.2一體化設計功能的開發與利用

交替設計指的是在平面，縱面，橫截面三個單獨的視圖上進行獨立的設計，這樣獨立的設計不會對其他另外兩個視圖產生影響，進行視圖的隨意切換在公路路線的設計上具有很大的實用性，這樣的交替設計在一定的程度上能夠使公路路線設計方案的某一方面實現一定的改動。但是由于平，縱，橫三維一體化是一個有機的整體，在交替設計的過程中對其中一個視圖做出一定的改動，在另外的兩個視圖上必定會出現一些那張改動的視圖所帶來的影響。這一功能在公路路線的設計中是極其重要的。因為整個公路路線的設計是要經過多次的修改才能最終決定的，一旦其中的一方面發生變動，另外的兩個方面一定會受到一定的影響而跟著發生相應的一些變動。關聯設計是指平，縱，橫三維一體化的三個平面，平面，縱面，橫截面之間是具有一定的關聯性的，通俗來講就是三個視圖之間是彼此聯通的，所以在進行公路路線的設計時不僅僅只是關注其中的一個方面，而是要在設計其中的一個方面時一定要兼顧另外的兩個方面，如果在進行公路路線的設計時只是關注其中的一個方面，那么其他兩個方面的設計有可能會不符合公路路線設計某些標準。信息查詢是在三個獨立的視圖上標注有大量的與公路路線設計相關的信息，這樣會極大的方便公路路線的設計人員對某些特定的公路路線設計信息的查詢，這樣就會加大節約時間，不會把時間浪費在一些沒有必要的地方，極大的提高了公路路線設計人員的工作效率。具體來說，在公路路線設計的過程中平面設計能夠對單獨的某一方面進行具體的設計，但同樣也要注意幾個實體，以及平，縱，橫三維一體化的三個平面之間的相互關聯。

2公路勘測設計一體化的分析

2.1公路路線三維場景建模

為了充分實現公路三維可視化設計，現階段的首要工作就是公路路線三維場景建模。從客觀的角度來說，建模能夠節省大部分的工作時間，同時對總體的三維可視化設計產生較大的積極意義。建模工作的好處較多，相對的難度也很大。經過多次討論和研究，本文認為公路路線三維場景建模必須從以下幾個環節著手：第一，計算拼合交線。將道路橫斷面的坡腳點前后兩兩相連，并在路線及橋梁、隧道起、終斷面處封閉，形成若干閉合環。第二，嵌入拼合交線。應用約束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。在拼合交線所圍區域內植入一個“病毒”，該“病毒”迅速蔓延吞噬掉交線區域內的三角形。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。從以上的表述來看，公路路線三維場景建模如果能夠按照相應的步驟來建立，相信能夠得到一個理想的效果。另一方面，在建模的過程中，我們還需要根據不斷變化的路況進行更改。有時候，當地會根據政策的變化和一些投資商的項目，修建公路，因此會對建模產生一定的影響。雖然發生的概率較低，但是這種情況必須考慮到。

2.2數字地面模型的應用

公路路線設計人員要在三維數字地面模型中選取適當的公路設計路線，通過該模型對公路建設所需材料，地面起伏情況，土地質量情況進行判斷，然后審計人員再根據工程的實際要求對公路路線設計方案做出一定的修改，最后在經過一定的技術處理得到完整的三維公路路線模型。而對于建筑材料，經過數字地面模型的具體分析能夠更加精確的估計公路建設工程所需的工程材料，大大的提高了工程效率與準確度。更加方便的是將數字地面模型所得出的結果與實際勘測的結果相比較，從中不難發現一些公路路線設計的不足之處，加以及時的修改，避免為公路路線建設工程帶來一定的阻礙。

2.3信息管理可視化

設計的最終目的是服務于和指導于施工，在公路路線的設計過程中，可以將施工過程中的管理信息與三維模型關聯起來，實現信息管理的可視化。因此，公路三維模型的可視化應該結合實際的施工，而不是簡單的紙上談兵，必須對未來的發展進行規劃，避免在日后的施工中發生很多不必要的阻礙。

結束語

按照以上原理形成的將一體化和可視化結合到一起的公路路線設計系統目前已經在很多高速公路工程中使用。利用這一系統具有的交互設計功能與三維實時仿真效果，能幫助設計人員在實際的路線設計工作中，對所有進行的修改，都進行動態效果預覽，以此為幾何線形分析和評價、工程建設整體環境影響預估及行車安全分析等提供依據，進而使傳統的二維設計變成三維設計，從靜態設計變成動態設計，最終大幅提高路線設計的效率與質量。

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（作者單位：山東大嘉工程勘察有限公司）