公路路線設計的一體化與可視化問題

陸亮 孫劍

摘要：公路路線設計的合理性直接關系著公路工程建設的綜合效益，因此必須重視公路路線設計質量。本文通過對公路路線設計一體化與可視化問題的探究，提出旨在降低多項因素影響、保證公路路線設計科學性與合理性的具體策略。

關鍵詞：公路;線路設計;一體化;可視化

中圖分類號：U412.3? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

在交通運輸事業發展過程中，必須要確保交通建設的規范性與可靠性，就公路工程建設來看，公路路線設計的合理性直接關系著公路工程建設質量與成本控制，關系著公路運輸的安全性。公路路線設計較為復雜，涉及內容較多，需要保證設計理念的先進化以及設計技術的有效性，才能夠滿足公路工程設計要求。鑒于此，本文從幾個方面圍繞著公路路線設計的一體化與可視化展開論述，結合筆者自身經驗提出一些合理化的建議，供相關人士參考與借鑒。

1 公路路線設計現狀

從當前的發展趨勢來看，公路設計基于AutoCAD平臺，借助相關道路設計軟件進行，和以往手繪圖時代進行詳細對比可以發現，無論是設計水平還是精度均有明顯的改變。現階段，在公路設計當中，首先借助于相關地形圖來擬定公路路線;緊接著建設與之相匹配的曲面4D模型，得到以下信息：一是擬定平面的縱地面線高程，二是擬定平面的橫地面線高程;然后充分結合平面各節點的控制填高做好相應的設計工作;之后需要在充分結合以下內容的基礎上進行橫斷面帶帽設計：一是建設條件，二是平面各節點的控制填高，繼而完成平面設計、縱面設計以及橫斷面設計，對工程實際數量以及造價情況進行詳細計算，整個環節循序漸進。站在客觀的立場，公路屬于單位帶狀實體之一，在乎的是平面、縱斷面以及橫斷面組合系統最優。而就公路平面設計來說，其與以下幾點均存在著密切的聯系：一是縱斷面，二是橫斷面，兩者其中一方面細微的改變均會對另一方面帶來影響。倘若發現一些段落工程規模不大抑或是受建設條件約束需要完善方案時，應當從路線平面擬定開始，持續重復上述環節，直到得出最可行的方案。然而在復雜的區域公路設計當中，方案是持續完善的過程，現狀的完善過程效率不理想，反復的循環很容易人為地忽視平、縱、橫某個點，設計方案無法達到理想效果[1]。

從另一個角度來講，在工程設計大環境之下，通過軟硬件結合的方式快速實現公路路線設計的一體化與可視化設計早已演變成相關單位主動尋找的方向，像DTM技術、BIM技術等，并且社會各方面也紛紛將目光放在了一體化成果上面。筆者就當前存在的平、縱、橫設計分離的弊端，提出了以下設計手段：在充分利用多視窗技術的基礎上建設與之相匹配的路線一體化設計平臺，響應器以及通知技術在無形當中實現了路線平、縱、橫的關聯設計。此外還應當借助“分割—歸并”思想構建出科學合理的路線三維模型，采取視錐截取與相關技術手段快速實現路線三維模型的簡化，并在此基礎上研究出相應的實時動態瀏覽平臺。在后期的工作之中，深層次分析公路路線設計一體化與可視化當中存在的不足之處，以此來提升設計水平。路線設計的一體化和可視化研究在今后發展進程中必然會獲得更大的成就[2]。

2 公路路線設計中一體化和可視化的趨勢

對以往公路路線設計工作進行深度剖析后得知，其采取的設計手段往往以手工設計為主。顯然這種設計方式存在著較強的約束性，無法實現平面、縱面與橫面的有效兼顧，公路設計離不開三維立體事物的大力支持。倘若只是簡單地從某個方面加以設計，那么，久而久之一定會給其他方面帶來嚴重的影響。相關設計者在對該問題進行深度剖析的過程中，對三維立體可視化技術進行了充分運用，從三個平面加以設計。對于技術人員來講，僅需要在設計期間詳細觀察公路的實際場景。相關設計者在實際設計期間通過將以往設計手段與當代設計手段融為一體的方式，把三維的可視化技術滲透其中。不管是針對決策人員還是設計人員，均要在充分結合相關方案的基礎上加以選擇，并且還要對當地環境予以高度重視。總而言之，公路路線設計的一體化以及可視化是設計人員的終極目標[3]。

3 公路路線設計的一體化技術及應用

對以上內容進行深度剖析后，筆者結合自身經驗從以下幾個方面針對公路路線設計的一體化技術及應用進行分析。

3.1 數字地面模型

數字地面模型實現了科技的創新，在公路路線設計具有良好的應用價值，這一環節離不開計算機技術的支持。在公路路線設計中，三維數字地形圖和地面模型等的合理化應用，使得數字地面模型的準確度較高，野外測繪及公路設計中不利因素所造成的不良影響也能夠得到一定程度上的緩解。將數字地面模型合理應用于公路路線設計中，主要是通過數字形式來描述地形模式與狀況，取樣之后獲得相關數據，開展準確計算和優化設計，以數據組合的方式來理解數字地面模型，保證組織結構的科學性和有效性，空間分布狀況以及地形特征也得以通過數據來進行把握[4]。

在公路路線設計中，科學應用計算機技術，能夠促進三維數字模型的順利構建，全面提升公路路線設計水平，為公路建設事業的發展奠定良好基礎。基于公路路線設計的現實情況，要重視一體化技術的應用價值，確保與設計需求相符合，將公路路線設計基本特點呈現出來。實際上，一體化設計在公路路線設計中的應用較早，數字地面模型就是一個典型代表，在實際應用過程中，需要充分發揮計算機技術的應用價值，有關公路地形相關情況的描述主要通過計算機數字來實現。在具體描述過程中，建立X、Y、Z數據軸，整合相關數據信息，對公路路線設計進行優化，保證公路路線設計方案的合理性與可行性。通過此種方式，能夠滿足公路路線一體化設計需求，為公路工程建設提供支持。

3.2 數字地面模型的一體化應用

應用數字地面模型一體化設計對公路路線設計進行優化的過程中，需要重視設計人員專業素質與業務能力的提升，對數字化形式加以合理應用。在實際設計過程中，要結合地面數字模型的實際情況，合理選定公路路線，基于模型特征出發，把握公路路線分布情況，用模型加以展示。在公路路線設計過程中，需要結合數字地面模型的具體特征，優化選擇路線，為公路路線設計工作的順利開展提供支持。以地面數字模型為支持，對公路路線設計方案進行選擇，在對比分析的基礎上，以相關軟件系統為支持，優化公路路線設計方案，保證方案的可行性與有效性。應當注意的是，在這一環節需要合理判斷最初的公路路線設計方案。作圖軟件的應用能夠為公路路線設計方案的優化提供支持，比如CAD等都具有良好的應用價值，通過方案優化處理，置于坐標系中，保證插值設計的合理性，有效控制地面線等，保證地面線橫、縱斷面設計的準確性與可靠性。最后觀察路線圖與模型圖的具體情況，消除二者之間的重合部分，優化處理剩余畫面，采取合理的方式進行渲染，三維模型的真實性與可靠性也就能夠得到保證，公路路線設計一體化目標也得以順利實現。具體內容見圖1。