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道路三维可视化系统设计与实现方法.pdf

道路三维可视化系统设计与实现方法

峰少
2011-04-20 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《道路三维可视化系统设计与实现方法pdf》,可适用于工程科技领域

Technology&EconomyinAreasofCommunications(TEAC)适潞三维可孽槐似象设计岛卖骢法●袁兴无(深圳市市政工程设计院广东深圳)【摘要】根据道路CAD发展的实际出发提出了道路三维可视化设计系统。对该系统的开发目标和功能设计进行了简要介绍并对系统开发中涉及的关键技术和关键方法进行了讨论.给出了可行的解决方法。【关键词】数字地面模型道路表面模型道路三维设计OpenGL技术:系统设计【中图分类号U【文献标识码】A【文章编号】()设定系统的开发目标道路三维可视化设计系统除了要支持传统的平面、纵断面设计和土石方量计算、调配以外还涉及附属构造物设计、道路三维模型和地面三维模型的生成以及带地面景观的道路模型的动态测览和视频输出等因此道路三维可视化设计系统是一个复杂、庞大的系统。在该系统中各个子系统间的关系较传统的CAD系统更加密切它们的协调性关系到整个可视化设计系统的功能实现。总体系统设计内容道路三维可视化设计系统的总体结构如图所示它反映了工程数据库在系统中的作用以及数字地面模型和道路三维模型之间的互操作关系。路线三维可视化设计f数字地面模型卜卜道路三维模型。f工程数据库图系统总体结构图以工程数据库为底层支持就可以按照图所示的流程来进行道路三维设计道路设计的实质是道路模型和地面模型的互操作。投稿日期:作者简介:袁兴无()男.四川成都人高级工程师。图路线三维可视化设计流程示意图道路三维可视化设计系统从功能上可划分为数字地面模型、道路表面模型、道路三维设计、工程数据库、图表输出和其他附加功能个模块。.数字地面模型模块数字地面模型是本系统的核心是其他后续工作的基础。在数字地面模型建立以后可以生成等高线地形图用于平面定线平面设计完成以后在数字地面模型上内插出纵断面地面线进行交互式拉坡平、纵设计完成以后可以得到路中线的三维坐标结合预定义的标准横断面经过一系列计算最后可得到道路三维表面设计数据用于创建道路三维模型同时数字地面模型还可用于土石方计算和分析等方面。.道路表面模型模块该模块包括传统的平、纵设计和标准横断面的预定义。它与设计人员的联系最为密切也是道路设计在系统中的一维可视化。设计者可以通过两种方式来进行道路路线的设计:一是参数化输入二是直接在图形界面上进行操作进而改变设计数据。最后的设计结果将以三维的形式表现在三维可视化窗口。I道路三维设计模块在三维可视化设计系统中设计的实质是道路三维表面模型和地面三维表面模型两个模型之间的“布尔运算”。空间直线与直线、直线与面、面与面的求交等一系列的空间几何问题是该模块解决的问题同时该模块还要维护好数字地面模型和道路表面模型的构网数据。最后该模块利用数字地面模型和道路一维表面模型之间的互操作来实现路线设计如排水设计、涵洞设计、挡墙设计、土石方量计算等。.工程数据库模块维普资讯http:wwwcqvipcom孽熏Technology&EconomyinAreasofCommunications(TEAC)要想在一维可视化的环境下进行道路设计需要对各种相关数据进行有效管理。为此可用工程数据库来解决这一问题。数据库可以提供强大的数据处理功能如数据的检索、排序、关联、插入等这样就能高效管理程序处理的数据进而满足三维设计的要求。.图表输出模块设计的结果只有输出为符合设计规范要求的设计图表才能够用于实际工程。这里的“图表输出”不仅指传统的设计图表也包括了各种多媒体产物如道路路线设计的效果图、车辆行驶动画等更加有利于道路建设各部门的沟通和合作。.其他附加功能.为了便设计结果更加合理满足行车安全的要求有必要应用各种安全评价模型对设计完成的道路进行安全性评价。设计者可以根据评价结果对设计进行进一步的完善和修改。关键技术和实现方法在道路三维可视化设计系统中要实现道路的三维设计和实时显示就要解决大量数据的有效处理、工程数据的高效管理、三维图形的实时显示和道路模型的快速构建等关键技术问题。.内存文件映射技术在道路三维可视化设计系统中会涉及到大量数据的访问按照一般的数据处理方式即将所有的数据读入内存供程序使用务必耗费大量的内存难以实现实时显示的目标因而需要采用内存文件映射技术来解决这一问题。使用文件映射的过程为:①调用CreateFile打开要进行映射的文件。②调用CreateFileMapping其中要求传入先前CreateFile返回的句柄。该函数生成一个建立在CreatelFfle函数创建的文件对象基础上的内存映射对象。③调用MapViewOfFile函数映射整个文件的一个区域或者整个文件。该函数返回指向映射文件地址的指针。④用指向映射文件地址的指针来读写文件中的数据。⑤调用UnmapViewOfFile来解除文件映射。⑥调用CloseHandle来关闭内存映射文件。⑦调用ClnseHandle来关闭文件。值得注意的是如果想让数据的访问格式化就需将要访问的数据文件按照既定的格式存为二进制文件。.工程数据管理技术分析该系统的数据类型主要包括:二进制文件、文本文件、图片、视频、CAD图形和Excel表格等。由于涉及到的数据种类较多、数据量较大如何高效地管理这些数据就成了该系统的主要问题之一。对数据进行管理的方法之一是使用数据库。一个通用的道路工程数据库应具备以下功能:支持复杂的工程数据的存储和管理支持模式的动态修改和扩充支持工程事务处理和恢复支持同一对象多种媒体信息表现形式和处理功能:支持工程数据的长记录存储和文件兼容处理:具有良好的数据库系统环境和支持工具。从中不难发现要重新开发这样一个数据库难度是相当大的。因此较可行的方法是使用现有的商业数据库在其基础上进行扩展使其满足道路三维可视化设计系统的数据管理要求。OpenGL技术传统的道路CAD系统多是基于AutoCAD进行二次开发。AutoCAD虽然具有强大的图形处理功能但是对于大量数据的处理就难以令人满意不能满足实时显示的要求。因此将OpenGL技术用于道路三维设计系统的开发是非常必要且可行的。①建模。OpenGL图形库除了提供基本的点、线、多边形的绘制函数外还提供了复杂的三维物体(如球、圆锥、茶壶等)以及复杂曲线、曲面(如Bezier、Nurbs等曲线、曲面)的绘制函数。②变换。OpenGL图形库的变换包括基本变换和投影变换。基本变换有平移、旋转、缩放、镜像种投影变换有平行投影(又称正射投影)和透视投影两种。③颜色模式设置。OpenGL颜色设置模式有两种即RGBA模式和颜色索引。④光照和材质设置。OpenGL光有辐射光、环境光、漫反射光和镜面光。材质用光反射率来表示。⑤纹理映射。利用OpenGL纹理映射可以十分逼真地表达物体表面细节。⑥位图显示和图像增强。图像功能除了基本的拷贝和像素读写外还提供融合、反走样和雾的特殊处理效果它们可用来增强三维模型的真实感。⑦双缓存动画。即计算机后台计算场景、生成动画前台显示生成好的画面。⑧交互技术。目前有许多图形应用需要人机交互OpenGT提供了方便的三维图形人机交互接I=用户可以选择修改三维模型。.道路模型构建方法考虑到道路三维可视化设计系统的构网数据为离散点且带有约束条件可选用逐点插入法。逐点插入法的步骤为:①根据待构网数据点的取值范围(MaxXMinYMaxYMinY)建立两个初始三角形。②判断待插入的数据点在哪些三角形外接圆范围内将该点与这些三角形的顶点相连形成新的三角形。③循环执行步骤②直至所有数据点都参加了构网。④删除重复记录的边以及和初始三角形的顶点相连的边。⑤完善边结构、三角形结构的拓扑关系。具体到道路模型的构建可以按照Delaunay三角形的空外接圆性质对原始数据点进行加密再按照逐点插入法构建即可。(下转第页)维普资讯http:wwwcqvipcom鱼孽Technology&EconomyinAreasofCommunications(TEAC)咨询工作的最终目的和最佳结果是为科学决策和科学管理提供咨询建议。咨询服务的对象要有两方面:面向政府服务社会。它是随着社会主义市场经济体制的需要而发展形成的。咨询时参考了各方面的意见把各方面的专家集中起来听取他们对项目各个方面的建议、经验以及可能出现的问题与补救措施不光看到好的一面还要预防到坏的方面防患与未然。通过专家们的反复讨论各抒已见使项目审批决策全面正确了解项目每个方面的情况对促进项目决策的科学化、民主化起着极其重要的作用。项目审批部门由于受自身专业所制约不可能每个领域都懂而所上项目则每个行业都可能出现这就给公正、公平、合理的解决问题带来困难在这种情况下内行咨询向本行业专家请教是十分必要的。决不能处理起来想当然偏听偏信决不能轻意下结论借助专家智慧依据科学来进行决策才能做到万无一失才能提高决策水平才能提高政府在群众中的威信。审批部门应自觉提高咨询意识近年来我国行政审批制度改革提上议事日程并不断加快进行。政府部门一次又一次地减少审批事项这预示着我国政府职能正在适应加入WTO后的新形势实现新的变革。对当前行政机关轻监管甚至只审批、不负责的现象规定了行政机关的监管责任疏于监管者需要承担法律责任。今后凡是通过市场机制能够解决的问题应当由市场机制去解决通过机制难以解决的问题应通过规范、公正的中介机构自行解决即使以上解决不了需要政府加以管理的问题也要首先考虑通过事后监管去解决。做好咨询业人才的培养工程咨询行业涉及面广专业性强需要多学科复合型专业人才由于国内咨询业起步晚各地区发展很不平衡人员素质也参差不齐加强职业道德建设加强专业技术技能培训是当务之急也是咨询业充分发挥职能作用树立良好信誉的必然要求。工程咨询业人员要不断加强业务知识学习时刻关注国内外行业的发展动态及时了解国家的投资方向运用超前的眼光预测国家产业政策及发展方向搞好项目储备库的建设积极地为项目单位和审批部门出谋划策始终把咨询质量放在首位以质量求生存以质量求发展以优质的服务和良好的咨询成果赢得他们的信任和支持。DoingwelltheconsultationdemonstrationandreducingthefailstodecisionmakingCHANGYuguo(HenaIlPuyangEngineeringConsukadonCo.PuyangHenaIlChina)Abstract:Thecomultationdemomtrationofengineeringwhichisindispensableinbusinessrunningandinvestmentisacomprehensivecomiderationandscientificdemonstrationonmarketforegroundcomtructionconditiontechnologyeconomicandsocialbenefitduringtheprojectconstruction.Discussionismadeonitscurrentsituationfunctionandincreasingawarenessandtheemployees.Keywords:engineeringcomultationdemonstrationfunctionsignificance(上接第页)参考文献:【】符锌砂.公路计算机辅助设计【M】.北京:人民交通出版社.【】龚德俊杨东援符锌砂.三维道路辅助设计系统总体设计ⅡJ.计算机辅助工程().【】王丽红刘国权.公路勘测设计工程数据库的研究辽宁交通科执().VisualizedsystemdesignofthreedimensionroadandtherealizationYUANn‘J“(ShenzhenMunicipalEngineeringInstituteShenzhenGuangdongChina)Abstract:BasedonthedevelopmentofroadCADitpresentsavisualizeddesignsystemofthreedimensionroad.Anddiscussionismadeonitsdevelopmentobjectivesfunctionskeytechniquesandmethodsandgiventhesolutions.Keywords:digitallandmodelroadsurfacemodelthreedimensiondesignofroadOpenGLsystemdesign维普资讯http:wwwcqvipcom

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