中国市政工程西南设计研究总院有限公司安徽分院 合肥市 230051
摘要：近年来，随着我国经济的快速发展，而交通作为我国重点发展的事业，在很多方面都要做出相应的努力。公路路线设计的一体化与可视化作为现阶段的重点工作，不能仅仅在某一个方面努力，要从全局的角度出发。首先，要深入了解当地的交通和经济发展状况，通过详细的数据和资料进行分析；其次，制定针对性的预案和方案，避免在实现公路路线设计的一体化与可视化的过程中，出现不必要的问题；第三，通过一系列的巩固手段，将公路路线设计的一体化与可视化长久的实现，而不是“昙花一现”。
关键词：公路；线设计；一体化；可视化
1 前言
随着人类社会的不断发展，人们对公路工程路线设计工作也越来越重视，因此就将许多先进的设计理念应用到其中，从而使得公路工程路线设计的合理性得到有效的提高。不过，从当前我国公路路线设计的实际情况来看，由于公路路线容易受到地理环境因素的影响，使其设计内容十分的复杂，这就十分容易导致人们在进行设计的过程中存在着很多的问题。为此就要将公路路线的一体化和可视化设计理念应用到其中。首先通过对一体化和可视化设计的相关内容进行概述，其次讨论了公路路线设计中一体化和可视化设计的实际应用，以供相关人士参考。
2 公路路线一体化设计
2.1数字地面模型（DTM）
数字地面模型（DTM）是地面点平面坐标和高程的数字化表征，并通过一定的数学模型建立起地面点之间的关系。它是地表单元平面位置及高程信息的有序集合。数字地面模型的建立可以通过以下方式：从全站仪中获取地形数据；从电子测图系统（EPS）中获取地形数据；利用电子地图系统采集地形数据；地形图矢量化，机助采集地形数据。数模是连接公路勘测与设计阶段的桥梁，其勘测数据信息为下一步进行公路路线设计提供有力条件。
2.2设计环境一体化
所谓设计环境是指在设计道路路线时所处的设计交互平台，现阶段的设计环境应该从以下几个方面实现一体化：1）在调研路线环境时实现一体化，公路路线的设计不仅只考虑现阶段道路所处的环境情况，还要对过去的环境进行调查，同时还要考虑到未来路线的规划，即设计公路路线在时间上要实现一体化。2）如今公路路线设计都是运用先进的计算机技术，其设计环境更加科学快速，但是应注意在设计平台上要实现一体化的功能，即道路平面、横断面、纵断面3个设计窗口要实现交互功能，相互关联受到其他设计窗口的影响，例如在平面上改变一个参数，在横断面和纵断面上要相应地发生改变。但其设计内容又是独立的，即一个窗口图形比例及绘图区域是独立的，不会因为在一个视窗内的交互操作影响到另一个视窗内的图形。
2.3一体化设计功能的开发与利用
2.3.1交替设计
设计人员随意切换某个视窗，并在视窗中进行相应的设计，比如在平面设计过程中，随时切换至纵断面的视窗从事拉坡设计。这样一来，能很好的满足路线设计要求，即完成其中一个方面的调整或修改后，能实现对其它两个方面的相应修改。
2.3.2关联设计
是指采用视窗关联方法，实现在作一种设计时能同时考虑到其它的不同方面，例如对平面视窗显示结果的线位作调整时，纵断面视窗相对应的内容能立即作出相应的变化，使地面线满足这种调整的要求，并在完成这种调整之后，使横断面对应透视图同样实施调整和设计。
2.3.3信息查询
根据图形显示及信息查询，为交互操作是否合理的判断提供依据，进而保证方案调整的合理性与针对性。
以上功能的开发和实现先从三个不同的方面实施，再通过对实体与命令的关联，根据丰富的可用信息，对三个不同的方面进行紧密结合，进而达到一体化设计目标。在实际的开发进程中，需要借助响应器及通知技术。其中，响应器能对路线设计中的所有事件进行观察与实时监视。通知技术是指在创建实体的过程中，向所建实体中附加响应器，然后在相应的成员变量当中对其它实体ID进行记录，以此使不同实体实现关联。如果设计人员修改了其中一个已经完成响应器附加过程的实体，则会立即作出响应。响应后的响应器对实体ID进行读取，将实体打开，执行预设各项操作。比如，在平面交互设计过程中，可在建立平面线元这一实体的基础上，采用响应器附加的方法和纵断面视图显示的地面线实现关联，设计人员对平面视图其中一个线元进行修改时，响应器动作，使纵断面视图自动完成重新插值会点绘。
3 公路路线设计的可视化
3.1三维模型的可视化
三维虚实场景可视化涉及到多模型的识别、分割、归并、叠加、剖切等。虚拟实体是指正在规划或设计的公路实体，可通过设计成果的数据构建；而景物实体是指外业地形、地物、地质分层、植被覆盖等，一般通过外业勘测、卫星图片来得到，也可以采用航测的正射影像或倾斜影像构建的模型获取。需要将两者有效连接，运用道路模型和地面模型拼合成整体模型。实践运用中，利用计算机虚拟现实与仿真技术，直接利用道路几何设计的基础数据和地形数据，构建准确的地面、道路以及桥隧等的三维实体模型，再利用卫星或者航空数字影像进行贴模、拼合处理后，营造出公路虚拟现实场景，可实现驾驶、飞行、行走等游历仿真，从而实现可视化。
3.2三维动态显示
三维模型建立以后并不能实现真正意义的路线设计的可视化，对于一些细节处理，还要进行三维动态显示，这就需要绘制真实感图形，从各个方位对公路路线设计的可行性进行动态演示，直到每个方位的设计都能满足要求为止。在过去的设计中就出现过类似问题，路线从正方向进行验证是满足各种设计要求的，但是从负方向进行检验发现不能满足视距和车距要求[7]。同时，原地面和建成路线在动态显示中应该明显地显示出来，例如原地面与设计地面之间的填挖方应该显示出来，所以公路路线设计的可视化不仅仅是视图的可视化，更是数据的可视化，不仅能起到指导施工的作用，还能对计量起到关键参考价值。
3.3信息管理可视化
设计的最终目的是服务于和指导于施工，在公路路线的设计过程中，可以将施工过程中的管理信息与三维模型关联起来，实现信息管理的可视化。因此，公路三维模型的可视化应该结合实际的施工，而不是简单的纸上谈兵，必须对未来的发展进行规划，避免在日后的施工中发生很多不必要的阻碍。
4 结束语
综上所述，本文主要对公路路线设计的一体化与可视化进行了详细探究。随着科学技术的快速发展，公路工程路线设计水平越来越高，在具体的设计过程中，应综合考虑公路工程建设区域社会经济情况以及周边环境，采用计算机技术构建公路工程三维立体模型，并从平、纵，横三个维度出发对路线进行优化设计，这样才能够有效提升公路工程三维可视化设计效果，为公路工程项目建设奠定基础。
参考文献：
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[2]冯军涛，李良超，吴宏宇.基于云模型的高速公路路线方案评价[J].物流技术，2019，38（02）：84-87.
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