三维可视化信息技术在公路建设中研究和应用.pdfVIP

三维可视化信息技术在公路建设中的 研究与应用 王哲郑亚丽 (山西省交通规划勘察设计院) 摘要：该文介绍了三维可视化技术、虚拟现实技术和地理信息技术在公路建设中的应用 目的是引导和带动整个交通部门对信息资源的广泛应用。 关键词：三维可视化虚拟现实数据库 1前言 当今世界已进入信息时代，信息技术正渗透到经济和社会各个领域，我们应紧跟当今 信息时代的发展步伐，应用信息科技领域中的高科技手段为交通事业现代化提供直接而有 利的支持。 2现行模式所面临的挑战 公路建设要经过设计、施工、养护三个过程来完成，这三个过程有着密切的数据关系。 目前，这三个阶段信息各自独立，信息资源浪费，利用率低下，缺乏有效的统一管理手段， 在信息交流越来越重要的今天这种分散管理无法适应新经济条件下信息革命的冲击。打破图 纸与数据信息流分离的局面，充分和高效地利用信息，使信息快速流动，提高对公路管理效 率，是目前急待解决的问题。 在公路建设工作中，公路建设从规划、设计到工程建设乃至最终的公路养护过程，相关 数据的组织与表现方式，一直采用图纸来表现设计人员的设计思路，施工人员和养护人员再 根据这些图纸进行实地建设及维护。有关领导不能直观的去审视桥梁的结构及布局的合理 性，更不能体会未来驾驶人员的感受以及线形设计的合理性。一些设计缺陷往往在施工后期 才能暴露出来，有些甚至到了实际使用中才暴露出来，而这些问题在图纸中是难以发现的， 给设计者留下很多的遗憾。 随着计算机硬件和软件水平的不断提高，人们对三维可视化的真实性要求越来越高，需 要展现植被、水系、树木、展现地表地物(道路、建筑物、桥梁)。在国外，城市规划、房地 产场景制作、计算机娱乐、项目演习和医学图像显示均采用了一种新的技术手段——虚拟现 实技术(RV)，它能够生成各种复杂场景。1989年的海湾战争前，美国采用此技术进行与伊 拉克的地面战斗的准备。 而我们目前采用的技术是幻灯加三维动态演示，这种方式只能沿着设定的轨迹、灯光、 230 视点来播放，不能现场指定显示某一构造物，局限陛非常大。 CAD有其不可替代的优势，能否将虚拟现实技术与CAD技术结合，为公路设计提供一 种全新的方法，使得我们在设计阶段就可以对所设计的构件甚至整体进行全方位的分析，让 设计人员走进“虚拟环境”动态检验设计成果，选出最优方案呢?我们利用测绘局提供的航 片数据，将高等级公路数模与仿真技术与AutoCAD相结合，搭建并实现了一个具有一定可 浏览性的三维公路演示系统，可直观地表现公路整体设计，具有虚拟现实技术的基本特征， 但该系统没有将交互性以及相关数据的融合问题和景观设计进行综合考虑。经过多次研究反 复试验采用MULTIGEN、OPENGVS软件和sGI图形工作站，实现了将经典的地理信息系 统、管理信息系统与虚拟现实技术相结合，用“数字”工程中己形成的数字正射影像图、数 字高程模型、交通、行政境界等基础地理信息数据依据，基于OPENGVS视景仿真关键技术 在公路建设中的应用，即开发出三维可视化信息系统，重点解决虚拟现实与二维图形、信息 管理、数据库之间的互动关系，实现公路建设各个阶段人与虚拟环境之间的多维信息交互(通 过鼠标或键盘控制观察角度、物体，并能调整远近、视点)，力求整个系统具有实景、实时、 动态和交互特点。 3三维可视化信息技术在公路系统中的应用所要解决的关键问题 (1)高速公路三维导览技术 利用虚拟现实技术，结合现有的真实地形数据，构建出设计后的高速公路场景图，包括 公路全线整体的平面鸟瞰和重点地段的三维交互。实现技术原理如图1所示。 圈1高速公路三维可视化技术实现示意图 具体内容包括： ●真实地形数据的图形格式转换； ●高速公路的路面、隧道、涵洞的表示方法； ●具有真实效果的纹理处理技术； ●各种视点的变换； ●各神快速显示(LOD技术、地形动态调度技术)技术： ●地形匹配技术： ●碰撞检测与响应技术。 (2)高速公路地理信息管理技术 地理信息管理技术是一项以计算机为基础的新型技术，围绕着这项技术的研究、开发和 231