摘要：本文主要集中针对三维表面模型展开分析，论述了三维表面模型如何更好的应用在公路线形设计中，提出了其应用的方法和应用的具体措施，供参考和借鉴。
关键词：三维表面模型；公路线性设计；应用
前言
在目前三维表面模型的应用过程中，还存在不少问题，与此同时，我们要进一步明确其应用的方法和应用的具体的措施，只有这样才能够提高其应用的质量和效果。
1、公路路线设计系统分析
公路线形设计是否合理是直接影响到公路运行安全的根本性问题。公路线形必须符合汽车行驶特性的要求，线形设计中应注重线形指标的选取和平、纵线形合理组合，保证公路线形指标的均衡性、一致性和线形的连续性，以满足汽车高速及安全行驶的需要。公路建成以后。要改变公路线形几乎是不可能的，它将长期限制汽车的运行。线形设计时，应该综合考虑汽车行驶的安全、舒适，工程造价营运费用的经济性，驾驶员的视觉、心理状态以及与公路周围的环境与景观的协调。
通过分析路线设计流程，可将其分为宏观设计与微观设计两个阶段。从前期的对路网交通评价、需求分析到路廊设计，这属于路线宏观设计阶段。而之后的平纵横线形要素设计，则属于路线微观设计阶段。这两个阶段都是综合考虑多方面因素来进行设计的。
影响公路最终使用质量的是公路路线的线形优劣，线形设计时考虑因素很多，其中工程地质条件为非可抗因素，一般针对此因素设计人员可回旋的余地不大，所以对其应严格按相应规范进行设计，技术经济合理性应针对工程复杂程度、施工工艺水平等进行综合评定，这也是很具有客观评价标准的，而对于其他的因素，则人为主观因素比较大，这也是要讨论的重点。
2、公路路线设计的要求
公路线形系设计中一般根据地形、地物资料及平、纵、横三方面线形设计资料，采用透视图、制作实物模型或建立三维表面模型来表现三维立体线形形态，检验平、纵、横配合以及与周围景观的协调关系。制作实物模型显然是费工费时的。目前的透视图绘制方法需要编制复杂的消隐算法，而没有充分发挥交互式图形功能(消隐、透视、彩色效果图等)。三维表面模型已见于国外几个著名的CAD系统，如Intergraph、MOSS和CARD/1等。MOSS系统最大的特点是采用独特的“串”的概念，对地表面和人工设计面均建立三维模型，再将二者叠加在一起，形成一个组合模型，然后就可从模型中抽取各个组成部分，例如提取横断面，确定面积和所用材料的体积，完成工程量分析;亦可从该模型生成各种视觉效果图，如透视图、鸟瞰图等，以此来评价线形设计。出于商业目的，这些CAD系统很少公开其技术资料。国内也开展了三维模型的研究。有学者直接根据平、纵、横设计资料由AutoCAD三维命令拼成表面模型，再得到渲染的全景透视图。还有学者研究了道路、机场CAD系统中三维工程设计模型，阐述了地表曲面模型(三角网DTM、格网DTM)和设计曲面模型(三角网模型、Coons曲面模型)，但尚未论及道路带状区域与地表面之间的拼合计算问题。在考虑公路设计表面和地表面的叠加时，一种适用于填方路段的简单方法是将边坡表面埋入地表面之下，再作消隐处理即可，显然该方法不适用于挖方路段。总之，目前中国尚缺乏对模型拼合计算的研究，这是由于地表面和公路设计表面都是不规则的，需要探讨两者拼合的规律性和方法。
3、公路三维建模程序
3.1公路三维建模程序的基本内容。
公路是若干带状空间结构相互联结并置于三维地表之上的空间结构。公路线形是公路的平面、纵断面和横断面三者合一的立体线形，最终映入驾驶员眼睛的是公路平纵横配合后的三维带状实体。根据各构造物的设计计算方法和结构特点，可以把公路三维建模分成公路建模、交通设施建模、桥梁建模和辅助建模四个模块。
（1）公路建模：可以创建路基、路面、边坡、边沟等物体的三维模型。
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（2）交通设施建模：用于创建护栏、标志牌、轮廓标、路面标线等交通设施的三维建模。
（3）桥梁建模：用于创建桥头锥坡、下部构造、上部构造等三维模型。
（4）辅助建模：提供视图和空间视角视察、模型交互式编辑、信息查询、透视图图纸、摄像机路径生成、数据文件检查等辅助功能。
3.2公路三维建模程序的基本功能。
为了能较好地完成公路三维模型的建立，系统应具备以下的主要功能。
（1）根据公路的平纵横设计数据建立公路的三维模型。
系统能根据平纵横数据进行计算，建立其三维模型。为设计者提供一个直观的公路的形象。
（2）根据地形数据建立公路周围的带状三维地形模型。
建立公路周围的带状三维地形模型需要有地形资料，如果有该公路的带状数字地面模型数据，那么系统直接根据这些资料生成带状三维地形模型。如果没有数字地面模型数据，系统应提供从地形图上采取数模数据的工具，这样基本上可以模拟出公路周围的三维地形。
（3）进行公路三维模型与地形模型的叠加消隐。
4、三维数模在山区公路的应用
4.1使用三维地面模型来进行公路设计的程序流程，和常规设计的基本相同，依然是先进行平面的定线，进而截取纵横地面线，再进行纵断面的设计以及横断面的计算，随后调入结构物并且计算工程量，然后建立起路线与地面的三维模型，最后进行三维的动画演示，它的重心是提取出纵横地面线与三维公路的真实模型。
4.2平面的设计完成之后，将按照一定的间距及其平曲线的特征点来形成桩号文件，首先打开原先所建立起的数模，点取纵面以及横面的插值，软件会自动的沿着路线的中线方向及其桩号的垂直中线，对数模进行切割，并且通过插值的计算准确计算出来每个点在数模上的投影的高程值，遂自动的生成纵断的地面线以及横断的地面线文件，不过路线的坐标须和数模的坐标要保持相同。纵断插值的时候，可以同时按照所指定地形的变化率来提取出地形的变化点的桩号与高程，依据需要也可以同时提取出路面的左右边线所对应出来的地面高程插值。横断地面线要按照纵断地面线的桩号来进行取值。使用三维数模和一些相关三维动画程序，可以把公路建成之后的运营效果提前展现出来，轻松方便的制作出来公路的三维动画模型。
4.3通过地形图对比分析，三维图形比平面图形更直观，更有利于设计人员对于地形图的了解，有利于整体把握，方便选线。同时，对于填挖方工程、构造物工程等有一个直观的展示，可以形成对路线的全面把握。这也是这次模型研究工作的体现。同时，构建的数字地面模型为实现三维选线做好数据准备。直观、精确、翔实的三维地形图为以后纸上定线提供了重要的数据资料和技术保障。
结束语
综上所述，只有进一步提高了三维表面模型的应用效果，才能够保证三维表面模型更好的得到应用，所以，本文研究了三维表面模型如何应用在公路线形设计中，提出了其应用的措施，可供参考。
参考文献：
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[3]王乘，周均清，李利君.Creator可视化仿真建模技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2015.90
论文作者:苏咸辉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/18
标签：公路论文; 模型论文; 线形论文; 建模论文; 表面论文; 地形论文; 数模论文; 《基层建设》2018年第1期论文;