山区公路景观设计CAD的开发.doc

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1、.专业.专注.山区公路景观设计CAD的开发（山区公路景观设计系统）Road-ScapeDesignSystemforMountainHighways研究报告（简本）ResearchReport交通部公路科学研究所中交第二公路勘察设计研究院上海市市政工程研究院.word可编辑..专业.专注.1．项目概况“山区公路景观设计CAD的开发”为2001－2003度西部交通建设科技项目（项目编号2001-318-223-78）。项目研究目的是为山区公路提供包括边坡、绿化、跨线桥和交通设施等内容的设计工具。改革开放后，经过二十多年的大规模公路建设，我

2、国的公路网无论是在数量上还是在质量上都发生了很大变化，这些变化主要表现在行驶速度和行驶舒适性能的提高及道路通行环境的改善。随着国民经济的持续发展、市场经济的不断完善和人们生活水平的日益提高，道路使用者对公路网的路面状况、服务水平、舒适程度、安全设施和沿线道路通行环境也将提出更高的要求。长期以来被人们忽视的道路通行环境，特别是道路景观逐步受到重视。该项目从西部地区的公路建设出发，结合西部地区的实际情况和山区公路景观设计的需要，针对公路建设中景观设计和评价等问题，对1）道路边坡设计、2）道路绿化设计、3）跨线桥梁选型和4）交通设施设置等景观

3、技术进行了系统地研究，开发完成了全数字化的三维景观设计系统（RSD:RoadScapeDesignSystemforMountain.word可编辑..专业.专注.Highways）。该系统可以从不同角度、以不同的速度，分析道路设计对象，包括边坡、排水系统、交通设施、跨线桥、路边植树等的景观设计效果；模拟不同天气、气候和照明条件下（特别是雨和雾）的景观和行驶效果，为道路景观设计提供了分析工具。该项目于2003年4月4日通过交通部组织的鉴定和验收，主要鉴定结论是：“山区公路景观设计系统的全面、系统研究在国内尚属首次，成果代表了该领域的最高

4、技术水平，总体成果达到国际先进水平。该成果为我国的山区公路景观设计和景观评价提供了科学的分析方法，其推广应用必将为我国公路建设事业带来很大的经济效益和社会效益。”2.实时建模技术三维实时建模技术是山区公路景观设计的关键技术。三维景观技术从最初的透视图视觉分析，到后来的非实时渲染，发展到现在的实时渲染，经历了几个不同的发展阶段。OpenGL和DirectX是研究现代三维实时景观建模技术必须考虑的二大技术。本项目结合山区公路景观设计需求，在分析现有技术的基础上，研究了山区公路路线、边坡、绿化、沿线设施和跨线桥景观设计的核心三维建模技术，提出

5、新的实时景观构造模型。.word可编辑..专业.专注.2.1三维实时建模和渲染技术研究1）建模关键技术－生成三角形所有的3D图形都是由三角形构成的。选择三角形是因为三角形有许多优越之处，特别是绘制效率高。所以，如果想得到一个矩形，最有效率的方法是绘制两个相同的三角形，这样要优于直接绘制一个矩形，因此，山区公路的景观是由大量的三角形组成的（见图1）：图1由三角形组成的山区公路景观图2）渲染关键技术－纹理贴图早期由计算机生成的3-D图象表面看起来就象是一个发亮的塑料表面。它们总是缺少一些能使物体看起来更加真实的东西，如.word可编辑..专

6、业.专注.边坡、树木、路面、天空等。近几年来，纹理的使用使得计算机三维技术具有了真实感。由于Direct3D的纹理实际上就是简单的位图，因此任何纹理都可以被用在Direct3D图元上。例如，可以创建一些具有天空或地面的图案位图；也可以将一些青草、沙石和岩石用于位图，并将它们堆成形状，这样就有了一个山坡的背景；或者设置路标和树木等等。山区公路景观在三角形上加上纹理就可以显示出真实的视觉效果（见图2）。图2山区公路三角形上的纹理视觉效果.word可编辑..专业.专注.2.2景观构成和浏览技术研究山区公路景观分析要求用户能从不同位置或角度，实

7、时观察公路线形、边坡、绿化、沿线设施和跨线桥的景观设计效果。因此，系统设计了能在行驶状态或静止状态，从不同位置或角度（空中、车内、任意位置）进行景观视觉分析的功能。此外，系统还设计了各种环境条件下的行驶效果模型，如：1）白天和黑夜；2）晴天和阴天；3）雨天；4）雾天（能见度的设置）；5）灯光（见图3-4）。图3自定义（俯瞰）图4夜晚＋阴天＋雾＋雨＋车灯3.边坡景观设计技术通过边坡景观设计技术的研究，实现如下目标：1）选择要设计的道路范围，显示此道路范围内的三维实景；2）建立道路边坡材质数据库，对道路边坡材质数据库进行管理；3）从道路边坡

8、材质数据库中选择材质，设置指定道路边坡材质并实时实景显示。.word可编辑..专业.专注.3.1边坡功能需求和技术设计根据需求分析，系统设计了使用户能在“植被/边坡信息”的属性页下，进行边坡景观设计的功能。