淺析動態(tài)透視圖在公路設(shè)計中的初步應(yīng)用

淺析動態(tài)透視圖在公路設(shè)計中的初步應(yīng)用論文本文關(guān)鍵詞語：數(shù)字地面模型〔dtm〕動態(tài)透視圖設(shè)計論文內(nèi)容摘要：提出在公路設(shè)計中采取動態(tài)透視圖設(shè)計對公路設(shè)計進行輔助設(shè)計、評價、校核;并針對公路三維動態(tài)設(shè)計的動態(tài)透視圖的一般原理及制造經(jīng)過所用的計算機軟件等技術(shù)進行論述。1概述隨著道路等級的提升，人們對道路線形的審美要求與四周景觀的協(xié)調(diào)性越來越看重，從過去的二維圖紙到如今的三維模型空間的分析，計算機輔助設(shè)計在公路景觀設(shè)計經(jīng)過中將占領(lǐng)越來越主要的位置，把最新的計算機技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計工作中將有助于更直觀的反映設(shè)計內(nèi)容，提升設(shè)計和周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性，同時還能大幅提升設(shè)計效率。道路透視圖是路線計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計的主要構(gòu)成部分，它能夠使設(shè)計者在設(shè)計階段獲得形象真切的道路全貌，用以檢查路線設(shè)計的線形質(zhì)量以及道路與四周環(huán)境的協(xié)調(diào)水平，并以此作為修改設(shè)計的根據(jù)。采取先進的計算機輔助軟件系統(tǒng)建立公路三維模型動態(tài)透視圖技術(shù)可更方便、快速地檢驗和評價公路設(shè)計方案，利用動態(tài)透視實時遨游系統(tǒng)可提早讓駕駛員感遭到在公路上行駛的舒坦性及安全性。動態(tài)透視圖技術(shù)在公路景觀設(shè)計中有著廣泛的應(yīng)用前景，利用該項技術(shù)能夠在公路建成之前就對沿線公路景觀有較為真實的反映，對于行車的舒坦性和安全性有較為直觀的展現(xiàn)。對公路設(shè)計，交通規(guī)劃和標記標線設(shè)計等也有著參考作用，為領(lǐng)導(dǎo)和工程理論提供了根據(jù)。2動態(tài)透視圖系統(tǒng)的重要內(nèi)容在外業(yè)勘測方面，原始數(shù)據(jù)重要從航測、遙感、uys等高新技術(shù)的綜合應(yīng)用進行地形、地質(zhì)數(shù)據(jù)的收集與處理;在內(nèi)業(yè)設(shè)計方面，重要是三維數(shù)字地面模型的建立、公路cai)一體化技術(shù)及道路三維可視化技術(shù)等，并將上述技術(shù)集成，實現(xiàn)了勘測設(shè)計一體化。內(nèi)業(yè)設(shè)計階段重要是三維數(shù)字地面模型的建立、公路cad一體化技術(shù)及道路三維可視化技術(shù)等，并將上述技術(shù)集成，實現(xiàn)了勘測設(shè)計一體化。動態(tài)三維透視圖的工作重要的工作流程包含原始資料的采集整理、現(xiàn)場調(diào)查采集野外圖片資料、通過什算機輔助系統(tǒng)軟件建立三維模型、渲染制造和最終合成等幾個部分。2.1原始資料的搜集及數(shù)字地面模型的建立原始資料重要包含公路設(shè)計資料、沿線地形資料與沿線景觀素材，收集處理真實精確的原始資料是制造符合實際情況的動態(tài)透視圖的基礎(chǔ)。進行公路線形透視圖檢查，首先要建立一個設(shè)計公路的立體模型，設(shè)計公路模型可分為兩類:一類只是單純地設(shè)計公路模型;另一類是含有地形的設(shè)計公路模型。第一類模型的建立:直接進人計算機數(shù)模管理中，開創(chuàng)建立一個新的數(shù)模編號，然后從橫斷面數(shù)據(jù)庫及縱斷面數(shù)據(jù)庫中讀人設(shè)計公路的數(shù)據(jù)，構(gòu)網(wǎng)、建模即可;第二類模型的建立:在第一類模型的建立基礎(chǔ)上，還要將地形圖數(shù)據(jù)庫中的地形點讀人數(shù)模，并將公路界限內(nèi)的俄地形點剔除，然后，用全部點在構(gòu)網(wǎng)建立模型。2.2動態(tài)透視圖的一般原理及制造經(jīng)過所用的計算機軟件對于道路自己的建模工作，可利用autocal軟件下的二次開發(fā)軟件如維地5.6完成，通過以上構(gòu)建的數(shù)模三角網(wǎng)還能夠根據(jù)n}格式輸出，該功能能夠給第三方渲染軟件如3i?max渲染巨匠(lightscape)等提供數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)。為了更好地建立模型，還需要收集地物、植物、路面等圖質(zhì)，以建立更接近真實的材質(zhì)庫，而處理收集的圖像資料一般可采取photoshop,coreldraw等圖像編纂軟件。三維模型的建立是動態(tài)透視圖的核心，一個完好的三維模型應(yīng)包括完好的三維場景，包括各元素的三維模型和相關(guān)的配套材質(zhì)貼圖。通過有關(guān)程序在au-tocad下面快速構(gòu)建公路立體模型，構(gòu)建公路立體模型可應(yīng)用相關(guān)專業(yè)軟件如:hincads.6、海地公路軟件、武漢捷力的公路一體化設(shè)計軟件建立。捷力平面三維動畫系統(tǒng)能夠在平縱橫一體化設(shè)計完畢后根據(jù)地模或縱橫地面線文件及路線設(shè)計信息自動生成真實三維模型，自動生成欄桿、行車道、分隔帶等構(gòu)造物，任意設(shè)定背景材質(zhì)，直接將模型轉(zhuǎn)換到3dmax渲染巨匠(lightscape)軟件做效果處理，最后再生成真實的三維效果圖及動態(tài)的avi文件，很快就能夠生成線路透視圖與三維全景圖，利用先進的虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)公路三維的動態(tài)實時瀏覽?？砂粗付窂讲シ湃S動畫，從不同角度、高度觀察道路設(shè)計效果，對設(shè)計結(jié)果進行檢查和評價。中交第二公路勘察設(shè)計研究院研制開發(fā)的公路虛擬景觀實時遨游系統(tǒng)bid-vrs，直接承受數(shù)字攝影測量系統(tǒng)產(chǎn)生的正射影像數(shù)據(jù)，將影像同數(shù)字地面模型、公路路線與互通立交三維幾何模型、公路橋梁三維幾何模型構(gòu)成的綜合模型疊加，進行場景布置，并實時地對公路設(shè)計的虛擬景觀進行動態(tài)遨游。動態(tài)透視圖的真實影像與公路設(shè)計相結(jié)合，真實、動態(tài)地反映公路勘察設(shè)計的結(jié)果，為設(shè)計結(jié)果評審和環(huán)境保衛(wèi)提供了全新的可視化手段和工具。海地公路三維仿真系統(tǒng)(hard3d)是西安海地計算機軟件開發(fā)自立開發(fā)研制的一套專門用于公路三維模型制造及動態(tài)播放的實時三維圖形生成及渲染系統(tǒng)。它具有使用簡便、制造效率高、畫面清楚明晰以及生成的動畫具有可操作性、能夠真實可靠的反映設(shè)計意圖，在實時動態(tài)播放經(jīng)過中，系統(tǒng)能夠逐樁顯示出該斷面的所有技術(shù)指標(包含斷面填挖面積、填挖高度、路基寬度、超高、大地坐標等等技術(shù)指標)，使觀看人員能夠隨時把握各個斷面的信息，在動態(tài)播放經(jīng)過中，用戶可隨時抓取精彩畫面(生bmp文件)并保存到硬盤上，用于制造工程效果圖，系統(tǒng)可以以連續(xù)錄制動畫、錄制聲音包含背景音樂以及設(shè)計人員的講解評說，系統(tǒng)自動進行影音合成(生成avi文件)。具有動畫的可操作性、路線各類信息的可動態(tài)顯示性以及此系統(tǒng)可廣泛用于項目的三維演示、效果圖制造、項目評審、工程設(shè)計召投標經(jīng)過當中，能夠盡現(xiàn)您的實力，為工程的合理優(yōu)化提供強有力的視覺支持等。由于hard3d所基于3d圖形引擎提供了強大的動態(tài)建模、動態(tài)渲染和模型管理功能，而且獲益于微軟公司不斷對directx圖形驅(qū)動性能的升級，進而使hard3d在圖形的動態(tài)渲染和模型的動態(tài)測試到達了國內(nèi)絕對的領(lǐng)先水平，徹底解脫了用3dmax預(yù)渲染然后播放的傳統(tǒng)做法，使公路三維進人了一個嶄新的階段。2.3三維模型的渲染三維模型的渲染在3ds系列軟件3ds}max}viz}中進行，詳細的內(nèi)容包含:設(shè)置燈光、架設(shè)攝像機、貼材質(zhì)、設(shè)背景、最后渲染成靜態(tài)全景透視圖。2.4渲染圖的后期處理后期處理對制造高質(zhì)量的渲染圖很主要。2.5動畫制造和視頻輸出除了跟靜態(tài)渲染圖有一樣的要求外，還需要設(shè)置攝像機路徑，然后逐幀渲染。渲染后的圖片以每秒一定幀數(shù)(可根據(jù)汽車的運動速度確定)播放出來就成了動態(tài)全景透視圖，最后一步是通過有關(guān)軟件對動畫片斷進行剪輯、合成、配音，最終得到成品。3實際應(yīng)用依托西藏自治區(qū)那曲地區(qū)布龍至比方通縣油路工程，對全線進行了動態(tài)透視圖的研究并完成了全線的三維模型和約10km的重點路段的動態(tài)三維透視圖的工作，在初步設(shè)計階段及施工圖設(shè)計階段，生成公路復(fù)雜地段全景透視渲染圖和模仿汽車行駛的公路動態(tài)透視圖，對方案的比選、視距的好壞、平縱組合能否適宜等起到指點作用。進行模型建立所必須預(yù)備的文件:橫斷面帽子文件、地形點數(shù)據(jù)。其他文件有:構(gòu)造物文件、橫斷面文件、超高文件、超高圖文件、地質(zhì)大概情況文件、特征點文件、平面線文件、平曲線文件、橫斷面文件。利用公路設(shè)計及平面三維動畫系統(tǒng)制造動態(tài)透視圖的具體經(jīng)過，因篇幅所限在這里就不作介紹，現(xiàn)就其構(gòu)成的一般制造流程說明如下:(1)建立數(shù)字地面模型(2)建立路線真實三維模型((03)生成標線構(gòu)造物等(4)顏色及材質(zhì)設(shè)置(5)輸出3ds文件(6)構(gòu)成三維動畫。4結(jié)束語動態(tài)透視圖原理提供一種真切展現(xiàn)三維虛擬