高速公路三维可视化景观设计系统设计与实现

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1、高速公路三维可视化景观设计系统设计与实现第一章绪论1.1论文研究背景和意义自1984年中国开始建设第一条沪嘉高速公路以来，我国的高速公路建设速度惊人，取得了举世瞩目的成就。2008年全国交通工作会议上发布的信息显示，截至2008年年底，我国的公路里程已达373.02公里，高速公路里程已达到6.03万公里，仅次于10万公里的美国，稳居世界第二位。十一五期间，我国高速公路新增3.3万公里，总里程达到7.4万公里。按照中国2005年公布的高速公路网发展规划，中国正在全力以赴地加快国家高速公路网主骨架建设，到2020年，基本建成五纵七横国家高速公路网，届时，中国高速公路总里程将达10万公里[1

2、]。作为公路测设现代化得重要组成部分，公路CAD技术已在我国公路工程设计领域的各个阶段得到广泛的应用[3]。目前，国内的大多设计院都还在使用传统的公路设计方法，即通过平、纵、横设计和土石方计算等步骤来完成路线的整体设计，这种方法的好处是使设计者的设计能满足路线设计规范，但是，这类系统缺点是缺少路线整体三维显示的环节，设计者靠想象难以把握设计方案在平、纵、横结合后的三维整体效果，不利于对路线线形成果进行及时意见反馈和客观评价。为此，目前设计院的常规做法是将设计完成后得到的道路平、纵、横数据，经过专业的三维图形软件(如3DMAX)处理后形成道路模型，然后再通守添加数字地面模型和地形景观来达

3、到道路线形的三维显示。虽然通过这种方式最终也能获得良好的三维效果，但是这个过程往往需要专业的三维图形操才能完成，而且在制作过程中需要经过非常精细化的手工操作，费时费力；况且，整个流程下来路线设计过程和三维效果制作过程是分开的，有时三维制作的人往往没理真正理解设计的内涵，所以也就无法及时对设计成果提出有意义的反溃意见。更麻烦的是，当设计数据存在任何修改和调整时，相应的三维效果图也得推倒重做，这种重复劳动造成很大的时间和精力的浪费，不利工作效率的提高。为此，基于这样一种现实背景，开发一种能解决道路设计中设计过程和三维渲染分开制作、渲染过程复杂，专业性强等问题的高速公路实时三维可视化设计系统

4、势在必行。加入计算机图形学中的虚拟现实技术的不断发展和在公路行业方面的应用的不断深入，为实现高速公路三维可视化提供的技术上的可能。1.1.2研究意义随着我国公路建设的快速发展，安全、环保、舒适、和谐的设计新理念以成为交通行业的共识[2]。路线设计除了要考虑到地形、地质、水文、交通量等常规因素外，还要综合考虑沿线的经济、人文景观、生态自然环境等因素，传统的线型设计方法已不能满足日益提高的景观、线形的设计要求。因此，如何采用三维可视化的设计方法和手段，进行高速公路的景观设计和评价，具有重要的作用。目前，我国公路设计领域的高速公路景观设计及分析评价，大多停留在定性分析研究阶段，缺乏操作性，对

5、景观设计的支持有限。而基于三维可视化技术的高速公路三维景观设计，大多是采用路线CAD、数字地面模型的设计成果，在AUTOCAD环境下生成带地形景观的道路三维工程模型，并在3DMAX平台下进行渲染、动画等景观设计等技术，只是对高速公路设计成果的一种三维可视化表达方式，所生成的动画（效果图）等不能修改和浏览，该方法进行高速公路三维景观设计不仅费时费力，最大缺点是不能对高速公路景观设计过程给予支持。而目前国内外还罕见可以实时进行三维建模和动态渲染的成熟实用的高速公路实时三维可视化设计系统。而本项目是基于微软的Direct3D图形开发包，采用与].北京:人民交通出版社,1997[4]符锌砂.公

6、路实时三维可视化系统构架[J].中国公路学报,2007(6)[5]符锌砂,王彦军.道路三维可视化设计系统的系统分析[J].中外公路,2006（1）[6]陈杰,徐生明.公路设计实时动态三维可视化系统RealRoad[J].公路,2000(11)[7]许金良,杨宏志.公路视景仿真模型[J].长安大学学报（自然科学版）,2004（4）[8]赵建军,王启付,王小刚.基于数字地面模型的公路实时三维动画[J],计算机工程，2005（12）[9]黄明军等译.面向对象编程导论[M].北京,机械工业出版社,2003[10]潘志庾,马小虎,石教英.多细节层次模型自动生成技术综述[J].中国图形图像学报，1

7、998，3(9):754-759(责任编辑：gufeng)