三维地模在山区公路选线中的应用

蒋春平 孙恋

【摘要】本文以山区公路选线为主题，探讨了数模在山区公路选线中的应用。首先对其进行了简要概述，从数字地面模型切入，对其概念、功能、特点进行了说明，重点阐述了其在实际山区公路选线中的应用。希望通过本文初步分析可以引起更多交流与关注，同时希望可以为该方面研究提供一些有用的信息，以供参考。

【关键词】三维地模；山区公路；选线

随着我国现代化建设的初步完成，以及在全国的全面性改革，交通运输有了极大改善，并且由于近年来乡镇公路的建设完成，在高速公路建设方面，一方面为了打通全国各地的界线，另一方面为了带动经济发展，高速公路的建设已经从城市向山区延伸，而且经过这些年的建设，积累了诸多经验，但其中也有不少问题值得深入探究。

一、概述

邓小平同志曾言：要致富，先修路。這一指导思想为我国的经济发展带来了新的生机，其结果也表明，这一政策非常有效。近些年，由于全国性的建设与改革，高速公路的建设不断的穿山越岭，因而应该对高速公路在山区的选线问题加以探析，加上这些年的高速发展，也应该对其中的经验加以总结，并提炼一些新的方法等。尤其是对三维地模的应用方面，有了较好发展。在利用以计算机相关信息技术与软件工具方面，有了较好的突破与发展，比如CAD制图、3DS三维设计等，主要是以制作三维图为准，通过相关软件的功能进行动态化设置，为公路建设提供一些参考依据，以及对其未来的图景进行预报。以我国南方一些省份为例，在公路水路建设规划中，对典型的山区高速公路选线问题做了重要部署与规划。这是因为，在我国地形地理较为复杂，而且由于山区地形的地质也非常复杂，如果能够从事情本身出发，积极研究建设方案，那么一方面可以降低工程造价，另一方面，也可以有效的提升生态环境，减少水土流失，以及对地质灾害加以提前预防等。

二、数字地面模型

从概念分析，数字地面模型，也称三维地模，它就是利用构建三维数字地形图，达到对平面地形的有效分析，具体的方法是利用三维坐标，搭建起矢量图，并且利用赋值法对等高线、地形特征点等进行高程值的设置，然后再此基础上，利用专业的设计软件去生成立体地面模型。从呈现方式分析，三维地模可以有效的将地势的高低起伏状况等进行动态化的仿真呈现，而且可以将公路建设项目中的沿线的地形地貌等以非常规范化的三维坐标形式，明确的体现出来。从数字化地形图的构成分析，它是以测绘、航测为基础，对地形图矢量化处理，然后在以等高线、地形点等形成三维图形文件，然后用CAD制图工具，将其搭建起来。其中，主要是利用GPS、GIS与远程摇控等技术，先对实际的地理情况进行数据采集，然后再进行矢量化分析，最后再加工处理并建立起数字模型图。

以某路线为例，可以将其CAD制图建模的情况表达如下。

首先，在CAD平台中建立新数模，可以对采集的等高线、地形点等特性数据进行直接提取与应用，或者采用文件读入法，利用其它支持文件进行上传读入；其次，可以利用专业设计中的问题，进行数据预检，对点、面、位置等进行范围控制，也就是说，对超出范围的需要进行一些剔除处理；第三，需要进行三维点的排序、检索，以三维数字地面模型中的三角化方法，或称三角网划分法，构建三维数字地面模型；第四，在网格显示功能的基础上，生成全部图形实体，也就是以该软件中的三维显示命令功能，对三维数字模形图进行分析、修改、编辑，从而达到对三角网的优化；第五，即是对最后得到的数模进行保存。需要注意的是，如果规划项目较大，则需要通过分段建模来加强处理，还可以以数模组进行管理。虽然不同的软件构建方法中会有差异，但是殊途同归，最终的结果始终是相同的，这也体现了建立地面数字模型方法的多样性与最终效果的统一性，另外也证实了这些方法的有用性。

三、数模应用

从三维地模的最终用途来看，即是为了达到公路勘察，为规划设计提供参考依据。从核心内容分析，集中体现在高程插值、三维公路模型构建两个方面。

以常规公路为例，在其设计中，路线往往是通过平面地形图来完成，先进行中线位置的定位，再利用中桩里程实测地面中线高程、横断面高程，然后根据这些数据进行纵断面与横断面的设计。以山区公路为例，在其设计中，需要考虑高差问题，并尽可能的将其克服重点。所以，在确定合理线位这一问题上，一般情况下，是需要经过不断的修改平面线型与纵面线型来完成，而且需要对纵地面线、横地面线进行数次实地测量及标高，因此，延长了设计时间；另一方面，在可行性研究方面，纸上定线、二维平面地形图取高程，可以提升精准度，但是工作量非常大，因此，利用三维地模，也就是利用数字地面模型的三维构建，可以在山区公路选线中，节省人力、物力、财力，而且有助于缩短设计时间，提高合理性与科学性，并且可以通过这一完整的规划设计达到线路设计方案的优化。

从设计顺序分析，三维地模在公路设计中以及在山区选线方面的设计与常规设计差别并不是很大，比如，都需要先进行平面定线（截取纵、横地面线），然后是纵面设计，通过对横断面计算，调入结构物，最后进行工程量计算等；其次，不同的是，三维地模的构建，需要运用计算机相关制图软件，建立路线、地面三维模型，然后，以三维动画演示的方式，将真实的模型呈现出来。在实际的三维地模建立过程中，若想使其接近现实情况，可以通过对地面线点的加密截取、向两侧延伸等达到效果的真实化，但是，如此会增加运算工作量。通常若完成路基设计计算、横断面设计后，通过激活方式或者打开方式，即可通过数模选择性的将公路三维模型输出出来。另外，公路模型包括有路基、路面、边坡、边沟、标线、护栏，还有桥梁、隧道及路基的无缝拼接等，因此，在整个的设计过程中，需要全面、科学、合理，并对每一个环节都进行周详的考虑与实际的设计呈现，为实际的设计建设工作提供更为详实的数据资料。另一方面，在完成建模后，还可以利用相关的专业软件，对其设计进行渲染处理，还可以配乐，进行字幕编辑，配音等，利用这些综合性能达到对公路的三维动画呈现，以此直观、生动、更为真实的将建成后的情况进行提前预报。在这项设计工作中，还需要注意专业的设计人员选拔与团队建设工作，利用各种有利条件为其营造良好的工作环境，从而为完成接近现实的公路规划建设提供充足的动力。

结束语

在山区公路选线中应用三维地模，可以有效的提升高速公路建设规划的科学性，而且可以通过合理规划。另一方面，通过数模的具体设计应用，可以提供三维数字地形图，减少工程造价、节约建设时间等，应用该项软件的综合处理功能，有助于增加基础资料的精准性、加强公路动态仿真，并集中精力从技术、经济、科学等角度提出更为合理的适用性设计方案，为山区公路选线提供更为理性的选择。

参考文献

[1]孙竞博，李勃，黄学光等.基于光敏浆料的直写精细无模三维成型[J].无机材料学报，2014（6）.

[2]王鹏飞.基于三维地模采掘衔接智能决策系统研究[J].太原理工大学学报，2014（8）.

[3]杨晓清.浅谈山区公路选线[J].公路，2013（9）.

[4]高建平.基于三角网数模的山区公路选线研究[J].重庆交通学院学报，2013（2）.