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摘要：公路路线设计的科学性与合理性因事关人们的出行效率等，而受到了广泛关注。为了科学合理地设计公路路线，需要保持设计理念与时俱进，应用先进设计技术，不断优化各项设计方案。
关键词：公路路线设计；一体化；可视化
引言
现如今，我国公路工程建设数量逐渐增多，公路设计建设水平也不断创新，其中，公路路线设计水平会对公路工程施工的顺利进行产生较大影响。公路路线是一个三维实体，在路线设计中，应采用一体化、可视化设计方式，综合考虑公路路线的平、纵，横三个维度。
1公路路线设计一体化技术
1.1数字地面模型
为充分发挥三维可视化作用，将计算机技术与公路设计融合，可应用三维数字化地面模型，其构建可通过外业阶段和内业阶段实现。外业阶段要采用高新科技如无人机等进行勘察，来构建出一个实景模型，以此使公路路线的设计达到更准确、更精细的目的；内业阶段要利用高新科技软件采集地形图中的重要信息点，如等高线、高程点等信息，构建成一个精确的、数字化的智能三维模型。在这个模型中通过数字表达来描述地形的状况，在经过对地形表面取样后，以x，y，z来表示取样点的横、纵、竖坐标。也就是说，数字地面模型是按一定的结构和序列组成的数据组，该数据组代表地形特征的空间分布状态。数字地面模型在公路路线设计中的应用：
（1）在三维立体的地面数字模型中选定公路线。三维立体数字地面模型能够提供所有可能的路线走廊，以供设计者进行选择。
（2）在数字地面模型的基础上，再对初定的路线进行比较，确定出最佳线路。
（3）通过CAD系统提供的路线平面逐桩坐标，求出路线的纵、横断面的地面线，生成设计路线纵、横断面图。
（4）将设计好的路线与数字地形的三维模型进行技术处理，可以得到整个路线的三维真实模型。
1.2数字地面模型一体化应用
应用数字地面模型一体化设计对公路路线设计进行优化的过程中，需要重视设计人员专业素质与业务能力的提升，对数字化形式加以合理应用。在实际设计过程中，要结合地面数字模型的实际情况，合理选定公路路线，基于模型特征出发，把握公路路线分布情况，用模型加以展示。在公路路线设计过程中，需要结合数字地面模型的具体特征，优化选择路线，为公路路线设计工作的顺利开展提供支持。以地面数字模型为支持，对公路路线设计方案进行选择，在对比分析的基础上，以相关软件系统为支持，优化公路路线设计方案，保证方案的可行性与有效性。应当注意的是，在这一环节需要合理判断最初的公路路线设计方案。作图软件的应用能够为公路路线设计方案的优化提供支持，比如CAD等都具有良好的应用价值，通过方案优化处理，置于坐标系中，保证插值设计的合理性，有效控制地面线等，保证地面线横、纵断面设计的准确性与可靠性。最后观察路线图与模型图的具体情况，消除二者之间的重合部分，优化处理剩余画面，采取合理的方式进行渲染，三维模型的真实性与可靠性也就能够得到保证，公路路线设计一体化目标也得以顺利实现。
2公路路线设计可视化技术
2.1三维场景建模
道路工程三维建模就是利用计算机建立路基、桥梁、隧道、涵洞、通道、立交、平交、交通安全设施及附属设施等工程实体的三维模型，以实现公路路线设计可视化，具体可以分以下几个步骤：
（1）线到面建模。合理连接公路前后横断面上的坡脚点，并在路线发生变化的部位闭合，从而将整条道路分成很多小段，最终实现平面大样图的建设。
（2）面到立体建模。结合公路的平面大样图及高程，应用三角化相关算法来实现平面到立体的建模。
（3）优化裁剪相关地形。在建立好大致的模型结构后，对那些变化点进行剪裁，从而在一定程度上增强路线可视化特性。
（4）组合模型。把道路模型和经过剪裁后的地形组合在一起，形成一个新的模型结构。
2.2三维模型可视化
在公路工程路线设计中，在构建路线三维场景模型后，可综合考虑实际情况，通过应用综合化方法，对三维场景模型进行简化处理，便于后期使用。现如今，公路工程路线设计方式已朝向简单化方向发展，以期适应可视化设计实际需要。在对公路路线进行设计时，应选择适宜的计算方式，尽量减少三维立体模型中顶点的数量、面片数量以及边树立等等，提高设计速度，同时减少模型存储所占用的空间，为后期三维模型的浏览提供便利。在对公路工程路线进行三维可视化设计时，为了对三维场景模型进行简化处理，应注意以下几点：在细节层次处理方面，可从人体视觉特征角度出发，对于视野范围内的物体，可进行多层次描述，如果物体与视点的距离比较小，则可加强细节描述，而如果物体与视点的距离比较大，则可采用较粗细节进行描述。边折叠的简化算法是一种新型简化设计计算方式，其应用基础是网络技术，计算精度较高，通过将其应用于公路工程路线设计中，有利于对模型进行简化处理，在具体应用中，应根据公路工程所处地形，确定有序的边折叠（edgecolapse）集合；然后，由有序的ecol操作集合创建网格定点的合并树；最后，在各个层次结构中，确定节层状技术网络。
2.3模型简化
为了对目标进行实时浏览，需要对模型进行简化，加快计算工作效率，并减少存储空间。具体的简化可以从以下几方面入手进行：首先，根据地形特征来简化，比如，当地形比较平坦时，减少面片数，而当地形比较复杂时，增加面片数。其次，对视见体进行截取，尽管公路场景很大也很复杂，但可见的范围却是优先的，以指定的视点为依据，对视野范围内存在的场景实施描述就可以，对于判别方法，以包围球法为主；最后，在细节层次技术支持下，结合人体视觉各项特点，对视野中各类景物从多个层次入手给出描述，对与视点距离较近的采用密细节描述方法，而对与视点距离较远的采用粗细节描述。在这种情况下，利用网格技术，可提出基于边折叠的简化算法，这一算法的基本步骤是：先结合地形特征建立边折叠结合，同时对原始网格进行简化，形成基网格；然后在操作集合支持下获得合并树；再以视点位置及方向等为依据，并充分结合准则进行边折叠，在条件允许的情况下，还可实现点分裂。在完成上述操作后，就能在层次结构中找出当前细节层状技术网格。
结语
目前，大部分的公路工程仍然沿用传统的路线设计方法，改进与设计无法同时进行。传统的公路路线设计面临此类状况，只能对路线进行重复的勘测、计算，耗费大量人力、物力，严重影响公路建设进度。不仅如此，传统的公路线路设计方法因不能实景模拟公路实际运行情况及未来应用中复杂的交通状况，无法规避风险。因此，一体化、可视化技术是公路工程发展的趋势。公路工程路线设计不仅要考虑公路自身的状况，还要结合当地的环境及经济等因素进行综合考察。在公路工程中使用一体化、可视化技术不仅可以满足以上要求，还可以规避传统公路工程路线设计中的弊端，达到高效率、高水平、高质量、低成本的效果。
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