一种利用模板的三维道路动态建模方法.pdf

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1、第38卷第9期武汉大学学报·信息科学版Vo1．38No．92013年9月GeomatiesandInformationScienceofWuhanUniversitySept．2013文章编号：1671—8860(2013)09—1092—05文献标志码：A一种利用模板的三维道路动态建模方法王伟占伟伟王超李彦(1武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，武汉市珞喻路129号，430079)(2厦门亿力信息科技有限公司，厦门市思明区软件园二期观日路28号，361008)摘要：为解决道路的三维实时可视化设计问题，提出了一种基于道路模板的道路建模方法，该方法充分考虑了道

2、路横、纵方向的结构化特征和地理环境，利用用户的实时交互数据，动态创建与地形互适应的、满足道路工程技术标准的三维道路模型。建模方式灵活、交互性好、渲染效率高，在3DGIS平台GaeaExplorer中的应用验证了该方法的可行性。关键词：3DGIS；道路建模；模板；互适应中图法分类号：P208三维地理信息系统(3DGIS)的研究重点是但限于小地形范围内建模，且仅有几种特定路型，真实世界的三维表达【1]。道路是人类日常生活必无法融人道路设计过程。④目前成果均未考虑道不可少的一部分，对其三维可视化设计是3DGIS路设计标准和规范¨]，且仅停留在三维可视化层的重点研究内容

3、之一，对其研究已经有多年的历面。针对目前成果的不足，本文提出了一种基于史，并有很多研究成果[2]，主要成果和存在的问模板的三维道路可视化设计方法。题有以下4个方面：①在AutoCAD环境中设计道路的三维模型，再利用三维建模或渲染软件1方法(3DMax、Maya等)进行渲染和制作动画_4]。它是一种静态的可视化，无法融人地形；成果无法交在大区域复杂地形中实时交互式生成三维道互，扩展性差。②约束Delaunay三角剖分算法路模型有以下4个关键点：①如何根据用户的实(CDTs)创建道路地形一体化模型[5]。这种2．5时交互数据生成道路中心纵断面。②定义由中心维的道路模

4、型仅能反映道路的表面特征；道路和纵断面向两侧延伸的规则，从而形成道路的三维体地形整体建模，无法独立生成道路的三维模型，且结构。③定义道路交通元素加入到三维道路模型无法高效生成道路网。③模拟城市类游戏中的道中的规则。④人工的道路和自然界的地形环境如路仿真。CitiesXL和SimCity代表其最高水平，何互适应。图1是本文的道路建模流程。动态探测法当前瓦片集道路基线采样点空间平滑相交瓦片集道路三维模型交通元素模板横断面模板道路纵断面模板渲染}·_一地形填挖方道路三角网图1道路建模流程Fig．1FlowchartofRoadModeling1．1道路纵断面模板驶性能

5、等条件，由直线和竖曲线组成口。本文将道路纵断面是沿道路中心线纵向垂直剖切的道路纵断面模板描述为{(P，D)li一1，2，⋯，}，一个立面，根据道路的性质和等级，汽车类型和行P是纵断面特征点坐标，D是该特征点向中心收稿Et期：2013-04—28。项目来源：国家973计划资助项目(2011CB707101)；湖北省自然科学基金资助项目(2OLOCDB084O3)。第38卷第9期王伟等：一种利用模板的三维道路动态建模方法线两侧延伸的方向。所示。算法的具体描述如下。道路纵断面模板生成主要有以下四个步骤。1)将A点作为参考线的第一个特征点P，1)将用户交互点投影到全局坐

6、标系，求得道然后在A、D两点的方向，按照一定的步长L，求路中心基线。得第i个临时点Q的位置Q=P。+(一1)L·2)对道路基线分为直线段和拐角段。(P。——PA)／I(P。——PA)I。3)对直线段匹配地形生成纵断面直线部分。2)访问地形数据，计算Q点对应的地形点坐4)对拐角段匹配地形生成纵断面竖曲线部标作为第i个纵断面特征点P。计算P位置的分。对道路中心基线分段是为了提高道路模型动横断面从左到右的方向D一·z／态更新和渲染的效率。如图2所示，用户单击A、l(P。一P一)l。B、C三点，可分为直线段AD、EC和拐角段3)判断P和PH之间是否满足道路纵断面DBE，

7、需要分别将其匹配地形，生成纵断面模板。约束条件_】，如最大最小纵坡、坡长等。若未到1．1．1直线段匹配地形达终点D，跳转到步骤1)。本文采用动态探测法，解决如何在直线段4)得到纵断面特征点集，采用FFP[1算法AD两点之间提取纵断面特征点的问题，基本思对其进行数据压缩。想是：从A点开始，按照一定的步长L，在AD方5)对压缩后特征点进行竖角平滑得到该段向上依次计算各个特征点，然后对点集进行压缩，最终纵断面特征点集合。得到最终两点之间的纵断面特征点集合，如图3——·一道路纵断面／＼，地形剖面图2道路基线分段图3直线段特征点采样图4拐角段特征点采样Fig．2Secti

8、oningofRoadB