利用Civil3D進(jìn)行道路建模2

1、AutoCAD Civil 3D和3ds Max Design 用于道路建模李樓 武漢大學(xué) 測繪學(xué)院。摘要：道路路建模在在道路的的勘察設(shè)設(shè)計(jì)中具具有重要要的意義義，道路路三維模模型能夠夠形象地地展示工工程結(jié)束束后的實(shí)實(shí)際景觀觀。本文文介紹了了利用AAutooCADD Ciivill 3DD 用于道道路建模模過程，并并說明了了如何將將Civvil 3D道路模模型導(dǎo)入入到3dss Maax DDesiign中進(jìn)一一步加工工，從而而獲取道道路的三三維景觀觀模型。關(guān)鍵詞：道道路建模模；AuttoCAAD CCiviil 33D；3dss Maax DDesiign；數(shù)字地地面模型型0 引言傳統(tǒng)的道路路

2、勘測設(shè)設(shè)計(jì)大都都采用22D方式來來表現(xiàn)各各種地物物，而少數(shù)數(shù)設(shè)計(jì)成成果也只只是提供供局部的的、靜態(tài)態(tài)的或者者線框形形式三維維透視圖圖，它們們都無法非非常直觀觀的來表表現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)的結(jié)果果。對于于沒有相相關(guān)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)知識的的人員來來說，就就更加難難以獲得得形象化化的感受受。因此此，我們們需要以以一種更更加直觀觀的方式式來展現(xiàn)現(xiàn)我們的的設(shè)計(jì)藍(lán)藍(lán)圖。目目前，三三維可視視化技術(shù)術(shù)已成為為國際的的上的一一大熱門門。通過對對道路進(jìn)進(jìn)行建模模，我們們可以獲獲取道路路的三維維模型，再利用可視化技術(shù)我們就可以在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)對道路的模擬，制作出具有真實(shí)感的效果圖和三維動畫等。在此基礎(chǔ)上我們就可以對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和評價(jià)，

3、檢測設(shè)計(jì)路線是否合理、與周圍環(huán)境、景觀是否協(xié)調(diào)等等。隨著計(jì)算機(jī)機(jī)軟、硬硬件技術(shù)術(shù)的發(fā)展展，道路路三維模模型在道道路設(shè)計(jì)計(jì)中越來來越受到到人們的的關(guān)注，數(shù)數(shù)字公路路成為了了國內(nèi)外外交通發(fā)發(fā)展的必必然趨勢勢。目前前，已經(jīng)經(jīng)出現(xiàn)了了許多優(yōu)優(yōu)秀的道道路設(shè)計(jì)計(jì)軟件：國外的的道路CCAD軟軟件如德德國IBT軟件公公司的CARRD1、英國Inffrassoftt公司的MXRRoadd、美國Ineergrraphh公司的InRRoadds及我國國的中交交第一公公路勘察察設(shè)計(jì)院院的Hinntsooft、上海中中交海德德科技的的海德(HEEAD)系統(tǒng)、西西安立德德公路工工程咨詢詢有限公公司的緯緯地道路路輔助設(shè)設(shè)計(jì)

4、系統(tǒng)統(tǒng)(HiintCCAD)、東南南大學(xué)李李方教授授主持開開發(fā)的路路線與互互通式立立交CAD系統(tǒng)EICCAD等等。事實(shí)上，道道路三維維模型已已經(jīng)在道路勘察察、設(shè)計(jì)計(jì)、施工工、管理理養(yǎng)護(hù)和和用戶服服務(wù)的各各個(gè)過程程中獲得得了應(yīng)用用。我們們應(yīng)當(dāng)順應(yīng)數(shù)數(shù)字化的的潮流，通通過學(xué)習(xí)習(xí)和利用用先進(jìn)的的技術(shù)，來來提高生生產(chǎn)效率率。Auttodeesk公司長長期以來來致力于于圖形設(shè)計(jì)計(jì)類軟件的的研發(fā)，旗旗下的Civvil 3D 20111就是是一款優(yōu)優(yōu)秀的土土木工程程的三維維設(shè)計(jì)產(chǎn)產(chǎn)品，本本文將通通過對其其道路設(shè)設(shè)計(jì)模塊塊相關(guān)功功能的簡簡要說明明來展現(xiàn)現(xiàn)其應(yīng)用用于道路路設(shè)計(jì)的的價(jià)值。1 利用CCiviil 3

5、3D和3dss Maax DDesiign進(jìn)進(jìn)行道路路建模過過程Civill 3DD在道路路建模方方面具有有十分強(qiáng)強(qiáng)大的功功能，它可以以用于創(chuàng)創(chuàng)建復(fù)雜雜的道路路模型，如如對道路路交叉點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)設(shè)計(jì)、設(shè)設(shè)計(jì)互通通、對路路線進(jìn)行行超高編編輯等，利利用Civvil 3D創(chuàng)建的的道路模模型能夠夠與地形形曲面很很好的貼貼合到一一起，生生成美觀觀的模型型。Ciivill 3DD提供了了良好的的操作界界面，用用戶如果果熟悉道道路建模模的相關(guān)關(guān)知識，就就能很快快上手。但但是，由由于Civvil 3D材質(zhì)庫庫不夠豐豐富，渲渲染能力力有限，而3ds Max Design作為Autodesk公司另一款著名的三維設(shè)計(jì)

6、軟件，十分適合于三維模型的編輯，還具有強(qiáng)大的渲染能力。Civil 3D所創(chuàng)建的道路模型在導(dǎo)入3ds Max Design進(jìn)一步處理后，就能夠生成逼真的三維景觀模型。下圖描述了利用AutoCAD Civil 3D和3ds Max Design進(jìn)行道路建模的流程。圖1 利用用Civvil 3D和3dss Maax DDesiign進(jìn)行道道路建模模示意圖圖2 利用CCiviil 33D進(jìn)行道道路建模模2.1 原原始資料料的搜集集在利用Ciivill 3DD進(jìn)行道道路設(shè)計(jì)計(jì)之前，我我們首先先要準(zhǔn)備備必要的的原始數(shù)據(jù)據(jù)，包括括工程項(xiàng)項(xiàng)目區(qū)域域的相關(guān)關(guān)資料如如區(qū)域概概況、設(shè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)等。然然后我們們要獲取

7、取項(xiàng)目區(qū)區(qū)域的數(shù)數(shù)字地形形模型DDTM，接接著在數(shù)數(shù)字地形形模型的的基礎(chǔ)上上進(jìn)行選選線、道道路縱斷斷面、橫橫斷面等等的詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)，最終終完成道道路數(shù)字字模型的的建立。下面我們就來逐一說明各個(gè)步驟：2.2創(chuàng)建建地形曲曲面在AutooCADD Ciivill 3DD中，與與數(shù)字地地形模型型相對應(yīng)應(yīng)的概念念是“曲面”，“曲面”對象反映映了實(shí)際際的地形形地貌，它它是我們們進(jìn)行道道路設(shè)計(jì)計(jì)的基礎(chǔ)礎(chǔ)。首先，我我們需要要?jiǎng)?chuàng)建一一個(gè)曲面面對象，然然后對曲曲面對象象進(jìn)行定定義，Civvil33D為我們們提供了了多種定定義曲面面對象的的方法，包包括邊界界、等高高線、特特征線、DEM文件、圖圖形對象象、編輯輯、點(diǎn)文

8、文件、點(diǎn)點(diǎn)編組等等多種形形式。在在Civvil 3D中新建建一個(gè)曲曲面的方方法是：選擇“常用-工具空空間-瀏覽-（圖形形集文件件名）-曲面”在曲面面上右鍵鍵鼠標(biāo)，執(zhí)執(zhí)行“創(chuàng)建曲曲面”，這時(shí)時(shí)會彈出出一個(gè)對對話框，提示用戶選擇創(chuàng)建的曲面類型、曲面圖層、曲面特性等，用戶設(shè)置完成后單擊“確定”按鈕后，就完成了一個(gè)新曲面的創(chuàng)建。接下來的工作就是對曲面進(jìn)行定義。例如通過DDEM文文件來定定義曲面面。DEMM的獲取取存在多多種手段段，如通通過地形形圖、攝影測測量與遙遙感影像像數(shù)據(jù)、地面測測量、既有DEM數(shù)據(jù)等方方式來獲獲取。我們只需需要展開開所新建建的曲面面對象，選選擇“定義-DDEM文件”子菜單單，單擊

9、擊鼠標(biāo)右右鍵，執(zhí)執(zhí)行“添加”功能即即可按相相應(yīng)提示示完成該該曲面對對象的定定義。當(dāng)當(dāng)然我們們還可以以通過其它它方法如如導(dǎo)入點(diǎn)點(diǎn)文件（如如通過激激光掃描描系統(tǒng)獲獲取點(diǎn)）來來完成曲曲面的定定義。而且，可可以添加加不同的的曲面定定義文件件對同一一曲面對對象進(jìn)行行定義，具具體步驟驟在此就就不贅述述了。這這樣，我我們就可可以將多多種可以以利用的的數(shù)據(jù)綜綜合起來來，使得曲面的的定義更更加精細(xì)細(xì)，能夠夠更加準(zhǔn)確的的表達(dá)實(shí)實(shí)際地表表模型。2.3 HYPERLINK ms-its:F:Program%20FilesAutodeskAutoCAD%20Civil%203D%202011Helpcivil_user

10、s_guide.chm:/WSc7dd9fbd5fb88e861e9cb75fe06de36a5-7fda.htm道道路的設(shè)設(shè)計(jì)和創(chuàng)創(chuàng)建有了地形曲曲面的參參照，我我們就可可以進(jìn)行行平面線線位設(shè)計(jì)計(jì)、縱斷面面設(shè)計(jì)、裝配的的設(shè)計(jì)，并建立道路模型了。圖2 Ciivill 3DD道路設(shè)設(shè)計(jì)示例例圖平面線位設(shè)設(shè)計(jì)：Civvil 3D 20111為我們們提供了了非常豐豐富的路路線創(chuàng)建建方法，如使用用路線創(chuàng)創(chuàng)建工具具提供的的“路線布布局工具具”來交互互的創(chuàng)建建路線；執(zhí)行“從對象象創(chuàng)建路路線”，讓我我們選擇擇一條多多段線來來生成相相應(yīng)的路路線；執(zhí)執(zhí)行“創(chuàng)建最最佳擬合合路線”，我們們可以選選擇AuttoCAAD

11、塊、AuttoCAAD圖元、AuttoCAAD點(diǎn)、幾幾何空間間點(diǎn)、要要素線等等幾種類類型的數(shù)數(shù)據(jù)來創(chuàng)創(chuàng)建一條條最佳的的擬合路路線。此此外，我我們還可可以使用用從道路路創(chuàng)建路路線、從從網(wǎng)絡(luò)零零件創(chuàng)建建路線、從從現(xiàn)有路路線創(chuàng)建建路線等等方法來來創(chuàng)建路路線，讀讀者可通通過實(shí)際際操作去去做進(jìn)一一步了解解?？v斷面設(shè)計(jì)計(jì)：縱斷斷面設(shè)計(jì)計(jì)道路設(shè)設(shè)計(jì)中比比較關(guān)鍵鍵的一環(huán)環(huán)，縱斷斷面的合合理與否否將直接接影響工工程土方方量的大大小。在在對路線線縱斷面面進(jìn)行設(shè)設(shè)計(jì)之前前，我們們首先要要建立地地形曲面面縱斷面面，然后后參照地地形曲面面來設(shè)計(jì)計(jì)路線的的縱斷面面。Civvil 3D 20111的縱斷斷面創(chuàng)建建面板為為我

12、們提提供了多多種縱斷斷面的創(chuàng)創(chuàng)建方法法，我們們可以結(jié)結(jié)合實(shí)際際情況選選擇合適適的創(chuàng)建建方法。裝配設(shè)計(jì)：裝配實(shí)實(shí)際上代代表的是是道路的的橫斷面面，它是是道路設(shè)設(shè)計(jì)的核核心內(nèi)容容。裝配配的結(jié)構(gòu)構(gòu)直接決決定了道道路的外外觀。而而一個(gè)裝裝配是由由若干“部件”（如邊邊坡、邊邊溝、土土路肩、硬硬路肩、行行車道、中中間帶等等）組合合起來構(gòu)構(gòu)成的，用用戶可以以自己定定義部件件來組裝裝裝配。同同時(shí)，Civvil 3D220111提供了了豐富的的部件集集合，我我們可以以通過快快捷鍵“Ctrrl+33”來調(diào)出出工具選選項(xiàng)板來來對裝配配進(jìn)行詳詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)。創(chuàng)建道路：在完成成以上準(zhǔn)準(zhǔn)備工作作之后，我我們就可可以創(chuàng)建建具體

13、的的道路對對象了。通過Civil 3D“常用-創(chuàng)建與設(shè)計(jì)”面板，我們可以找到創(chuàng)建道路對應(yīng)的菜單，執(zhí)行后，系統(tǒng)會依次提示我們選擇路線、選擇縱斷面、選擇裝配，經(jīng)過這三個(gè)步驟后，相應(yīng)的道路模型就顯示在了視口中。接下來，我們還需要對道路模型進(jìn)行進(jìn)一步的修改設(shè)置，使之符合我們的設(shè)計(jì)參數(shù)。通過右鍵單擊我們所創(chuàng)建的道路對象，執(zhí)行“特性”，這時(shí)會彈出一個(gè)“道路特性”的對話框，在這里我們可以對創(chuàng)建的道路對象做更細(xì)致的更改，如添加基準(zhǔn)線，修改不同樁號之間的對應(yīng)的裝配類型、設(shè)置步長、目標(biāo)映射等，如圖3所示：圖3 道路路屬性設(shè)設(shè)置窗口口此外，如果果為路線線指定了了超高數(shù)數(shù)據(jù)，那那么當(dāng)裝裝配被鋪鋪設(shè)到路路線上時(shí)時(shí)，它也

14、也可以進(jìn)進(jìn)行超高高設(shè)置。Civil 3D 2011還為我們提供了豐富的分析功能，我們可以進(jìn)一步的進(jìn)行材質(zhì)計(jì)算、挖填方計(jì)算、視距檢查等操作，限于篇幅，本文將不詳細(xì)介紹了。3利用3dds MMax Dessignn對 HYPERLINK ms-its:F:Program%20FilesAutodeskAutoCAD%20Civil%203D%202011Helpcivil_users_guide.chm:/WSc7dd9fbd5fb88e861e9cb75fe06de36a5-7fda.htm道路模型型進(jìn)一步步加工在Civiil 33D中，我我們已經(jīng)經(jīng)完成了了道路建建模的主主要的工工作，道道路的三

15、三維模型型與地形形模型已已完美的的結(jié)合到到了一起起。在Civvil 3D中我們們還可以設(shè)設(shè)置道路路的材質(zhì)質(zhì)，并可可以通過過“對象查查看器”功能來來查看道道路的“真實(shí)”外觀，當(dāng)當(dāng)然，Civvil 3D還提供供了許多多其它的的查看方方式（如如3D Hidddenn、3dWWireefraame、概念念等視圖圖樣式）。我們可可以將所所創(chuàng)建的的道路模模型調(diào)整整到合適適的角度度，然后后調(diào)用Civvil 3D系統(tǒng)命命令“RENNDERR”對場景景進(jìn)行渲渲染，系系統(tǒng)將會會按照相相應(yīng)的材材質(zhì)設(shè)置置輸出渲渲染后的的圖像，我我們可以以保存生生成的圖圖像供參參考使用用。Civiil 33D20011雖然提提供了材材

16、質(zhì)設(shè)置置功能，但但是它的的首要任任務(wù)是建建立道路路的網(wǎng)格格模型，其渲染能力力有限，所以使用Civil 3D創(chuàng)建的道路模型的真實(shí)外觀是無法媲美實(shí)際景觀的。然而，3ds Max Design 作為Autodesk公司的另一款軟件則在三維模型的制作設(shè)計(jì)方面，具有驚人的表現(xiàn)力。如果我們能夠?qū)ivil 3D所制作的道路模型導(dǎo)入到3ds Max Design中進(jìn)行進(jìn)一步的材質(zhì)調(diào)整、修飾，其渲染出來的圖像將能夠達(dá)到照片級別的效果。2010年1月12日，Autodesk公司宣布完成對土木工程可視化軟件Dynamite VSP（來自英國3AM Solutions公司）及相關(guān)資產(chǎn)的收購。Dynamite VSP

17、正是這樣一款能夠?qū)ivil 3D 2011中生成的道路模型導(dǎo)入到3ds Max Design中插件工具。安裝Dyynammitee VSSP插件件后，在Civvil 3D中會增增加一個(gè)個(gè)新的命命令VSSP3DDexpportt，在調(diào)調(diào)用此命命令后，系系統(tǒng)會提提示我們們選擇需需要導(dǎo)出出的路線線內(nèi)容，最最終我們們將得到到一個(gè)后后綴名為為“VSPP3D”的文件件，然后后我們在在3dss Maax DDesiign軟件中中執(zhí)行“Dynnamiite VSPP-GGeommetrry IImpoort-Ciivill 3DD (VVSP33D) Fille”功能，在在彈出的的窗體中中我們可可以選擇擇想

18、要導(dǎo)入入到3dss Maax DDesiign的道路路元素。這樣就完成了從Civil 3D到3ds Max Design的道路模型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，接下來的工作就是在3ds Max Design中對道路模型進(jìn)行進(jìn)一步的精加工，效果如圖4所示。在3dss Maax DDesiign中我們們可以通通過Dynnamiite VSPP插件提提供的相相關(guān)功能能方便的的增加道道路護(hù)欄欄、斑馬馬線、路路邊人行行道等，還還可以在在道路的的兩旁增增加合適適的景觀觀樹、路路燈以及及車輛模模型，并并可以將將地形對對應(yīng)的影影像作為為貼圖附附加到地地形曲面面上。在在模型修修飾修飾飾完畢后后，我們們就可以以對場景景進(jìn)行渲渲染，

19、從從而獲取取照片級級別的真真實(shí)效果果圖。此此外，我我們還可可以模擬擬車輛在在道路上上行駛的的情況，渲染出精美的動畫。圖4 道路路模型在在3D Maxx Deesiggn中進(jìn)一一步編輯輯后模型型示例4 HYPERLINK ms-its:F:Program%20FilesAutodeskAutoCAD%20Civil%203D%202011Helpcivil_users_guide.chm:/WSc7dd9fbd5fb88e861e9cb75fe06de36a5-7fda.htm小結(jié)本文簡要介介紹了利利用AuttoCAAD CCiviil 33D進(jìn)行道道路建模模的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)方法，并并說明了了如何將將C

20、ivvil 3D所創(chuàng)建建的道路路模型導(dǎo)導(dǎo)入到3dss Maax DDesiign中進(jìn)行行進(jìn)一步步修飾的的方法。Civvil 3D強(qiáng)大的的道路建建模功能能只有用用戶親自自去體驗(yàn)驗(yàn)才能發(fā)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)當(dāng)用戶熟熟悉Civvil 3D的相關(guān)關(guān)操作后后，會發(fā)發(fā)現(xiàn)利用用Civvil 3D進(jìn)行道道路建模模是一件件十分簡簡單的工工作。用用戶可以以很方便便的創(chuàng)建建多種路路線方案案，并對對土方量量進(jìn)行計(jì)計(jì)算、進(jìn)進(jìn)行視距距檢查等等，從而而評價(jià)各各條路線線的優(yōu)劣劣，為最最終方案案的選擇擇提供參參考。在Civiil 33D中創(chuàng)建建的道路路模型導(dǎo)導(dǎo)入到3dss Maax DDesiign經(jīng)過進(jìn)進(jìn)一步處處理后，我我們可以以獲取道道路模型型的渲染染影像、動動畫等，還還可以對對道路模模型進(jìn)行行三維漫漫游瀏覽覽。這些些成果在在給相關(guān)關(guān)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)進(jìn)行展示示時(shí)將十十分形象象，更易易理解，可可以對道道路的細(xì)細(xì)節(jié)進(jìn)行行查看。本文中的插圖也是來自于實(shí)際項(xiàng)目的，道路模型是西阜石家莊段高速公路的一段，其互通模型即為實(shí)際的陳莊互通。從圖片效果來看，道路模型顯得精致美觀，充分說明了以上兩款軟件用于道路建模的可行性及優(yōu)勢。利用Civvil 3D和3dss Maax DDesiign進(jìn)行道道路建模模提高了了道路三三維可視視化設(shè)計(jì)計(jì)的質(zhì)量量和速度度，能夠夠帶來巨巨大的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益益和社會會效益。但但是