EICAD-3DS MAX路線動態透視技術應用研究

徐曉兵

摘? ? 要：隨著科學技術的快速發展，三維透視技術在道路路線設計工作中扮演者越來越重要的角色。特別是EICAD-3DS MAX路線動態透視技術在道路路線設計中發揮著重要作用。基于EICAD-3DS MAX的動態透視技術，可以實現駕駛員視角的駕駛漫游，檢查路線線形組合設計是否合理，道路橫斷面布置是否恰當，交通安全設施的設計是否能達到警示駕駛員的目的。

關鍵詞：EICAD-3DS MAX;動態透視;路線設計;線形組合

1? 路線動態透視圖原理

線形組合設計完成后，設計人員通過平面圖紙整體評價組合設計是否合理需要強大的想象力，很難形成直觀的視覺效果。基于計算機輔助設計的三維動態透視技術可以將一張張靜態的圖紙組合成三維動畫，動態查看路線情況。

行駛過程中，視點隨著時間不斷變化，駕駛員看到的是隨視點不斷變化的動態三維線形，可表示為：

2? EICAD三維建模

集成交互式道路與立交設計CAD（EICAD）基于AutoCAD軟件平臺，EICAD集成了多個理論新成果，應用全新的三維設計理念，可以隨時掌握道路路線三維狀態。在城市道路、公路、樞紐立交的方案設計、初步設計、施工圖設計等每個設計階段，EICAD都可以有效發揮作用。EICAD在緊密遵循技術規范指標的同時，緊密聯系設計實際，展現路線設計的新思路、新方法。

EICAD有多方面優勢，主要體現在采用 “新的導線法” 路線設計理論和“復合曲線模式法”立交匝道線形設計理論，另外，EICAD具有動態拖動和功能集成的特點，設計者能夠準確、方便、高效的繪制理想的平縱線形。

利用EICAD軟件三維建模主要是通過3DRoad模塊實現的，3DRoad是EICAD中的一個功能單元，是道路與橋梁三維建模系統，設計者在完成道路的平面設計、縱斷面設計和橫斷面設計后，利用基礎設計數據通過3DRoad功能單元建立道路、橋梁及交通工程的三維立體模型，設計者從全方位視角觀察設計成果。

與傳統AutoCAD和3DS MAX軟件手工建模相比，利用3DRoad建模，能夠有效提高建模效率，節省了寶貴的設計。而且3DRoad建模是基于EICAD的設計數據文件，能夠與實際設計位置、尺寸等無縫對接，提高了建模的準確性，模型精度較其他方式建模要高得多。3DRoad v3.0版在以往經驗的基礎上，進行了界面和功能的重新設計。大大提升了軟件的綜合性能。

3? EICAD-3DS MAX路線動態透視圖技術

3.1? 生成數據

運用EICAD平縱橫設計模塊數據編輯單元生成建模數據。

（1）生成平面數據文件。首先運用平面設計命令形成平面設計初步成果，運用平面設計模塊下的“數據存儲”命令和“輸出數據文件”命令，生成平面數據文件。

（2）生成縱斷面數據文件。首先運用縱斷面設計命令形成縱斷面設計初步成果，運用縱斷面設計模塊下的“豎曲線文件存盤”命令，生成縱斷面數據文件。

（3）生成橫斷面數據文件。輸入豎曲線文件、縱地面線文件、橫地面線文件、橫斷面文件、超高文件、填方邊坡文件及挖方邊坡文件等橫斷面設計基礎數據。運用橫斷面設計模塊下的“橫斷面設計”命令，生成橫斷面數據文件。

經過以上步驟，三維立體建模基礎數據準備完成。

3.2? 3DRoad路線三維建模

我們運用平縱橫設計單元完成平面數據文件、縱斷面數據文件和橫斷面數據文件后，即可應用3DRoad模塊建立三維立體模型。

（1）計算道路模型。根據準備好的平縱橫數據文件計算道路三維模型，應用3DRoad中“計算道路模型”命令，選擇平面數據文件、縱斷面數據文件和橫斷面數據文件，輸入模型起止點及精度數據。輸入完畢確認后，生成路線模型數據文件和路線模型邊界文件。

（2）路線建模。運用3DRoad中“路線建模”命令創建路線模型，選擇模型文件，輸入路線物體起止位置，即可生成路線三維物體模型文件。

（3）交通工程建模。近年來，交通量不斷增長，時刻考驗道路通行能力和交通安全，設計時，交通工程設計尤為重要。我們創建道路三維模型的同時，也要建立交通工程安全設施三維模型。

交通工程建模是3DRoad功能單元重要組成部分，有創建護欄、創建標志牌、創建公路標線三部分內容。道路三維建模完成后，創建交通工程模型。

3.3? 3DS MAX動態透視圖

完成道路三維建模，存儲道路三維模型文件，我們通過3DS MAX制作動態透視圖。

（1）導入模型。我們導入三維路線模型文件。在模型文件導入前需要平移大數坐標，讓模型物體起點位于坐標原點。輸入焊接閥值、3D實體最大曲面偏離等數據后，導入三維路線模型文件。

（2）時間配置。3DS MAX動態透視圖是以“幀”為單位，動態透視圖影像是每個時間節點“幀”的組合，進行時間配置，設置幀數等參數，確認好幀的長度、幀數、開始時間、結束時間和播放方式等參數后，完成時間配置。

（3）創建攝像機。創建一個攝像機Camera001。設置攝像機本體的運動路徑，應用“制定控制器”，選擇“路徑約束”; 應用“添加路徑”，選擇3DRoad生成的攝像機路徑;設置好路徑選項參數，攝像機本體運動路徑設置完成。

設置攝像機目標點的運動路徑：應用“制定控制器”，選擇“路徑約束”;應用“添加路徑”，選擇3DRoad生成的攝像機路徑;設置好路徑選項參數，攝像機目標體運動路徑設置完成。

（4）搭建場景。我們對動態透視圖進行材質設置。路線三維物體主要有路面、邊溝、邊坡、標線及護欄等物體，每種物體選用與實際相符的材質，需要對每種物體分別進行材質選擇。

（5）渲染輸入動態透視圖。攝像機創建及場景搭建完成后渲染輸出動態透視圖，應用“渲染設置”命令，完成渲染設置及輸出路徑后，得到路線動態透視圖。

通過導入模型—時間配置—創建攝像機—場景搭建—渲染輸出等步驟，把道路三維模型制作成三維動態透視圖。

4? 動態透視圖技術的應用

運用EICAD-3DS MAX制作的路線動態透視圖，優勢體現在根據EICAD功能模塊的逐步提示生成基礎數據文件和模型文件，再將模型文件導入到3DS MAX中，制作動態透視圖。伴隨著EICAD和3DS MAX軟件的升級改造，對普通設計者來說，制作動態透視圖將不再困難。

設計者通過動態透視圖，實現以駕駛員視角的駕駛漫游，檢查線形組合設計是否合理，道路橫斷面布置是否恰當，交通安全設施的設計是否能達到警示駕駛員的目的。

5? 結論

本文闡述了透視技術原理，論述了EICAD-3DS MAX路線制作動態透視圖的方法。實現駕駛漫游，能夠應用于路線設計質量、交通安全設施設計質量的驗證與評價。

參考文獻：

[1] 付金亮，袁超.透視圖法在高等級公路設計中的應用[J].山西科技，2008（4）：139～140.

[2] 應煜，彭勝強.道路動態透視圖研究初探[J].城市道橋與防洪，1998.

[3] 楊智，劉偉.EICAD在現代道路設計中的使用[J].價值工程，2015（24）：73～74.