数字地面模型DTM和CAD技术在公路路线设计中的应用

何兆照+李永华

摘要：为改善公路建设中线路设计任务量大的现状，提升路线设计工作效率，公路路线设计中开始应用相关的科学技术手段，本文中具体分析了公路路线设计中数字地面模型DTM与CAD技术的应用。

关键词：数字地面模型；CAD技术；公路路线设计

中图分类号：U412.3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0115-01

目前，我国大多数测设单位都在使用数字地面模型DTM和公路计算机辅助设计CAD技术进行测设工作，并不断融入新的技术理念，促使公路路线测设工作的质量和效率快速提高。

1 数字地面模型DTM与CAD技术概述

1.1 数字地面模型DTM

数字地面模型DTM最早是由一家名为MIT的实验室所发明的，将地面模型通过数字来进行表达，摆脱了传统的二维空间设计的局限性，开始使用三维立体空间进行设计，通过X，Y，Z坐标轴所产生的测设数据进行计算和分析，将所得的数值代替地理空间数据，从而形成数字地面模型DTM。在特定情况下，数字地面模型DTM会形成高程模型DEM，即当数字地面模型DTM的数字存在绝对高程时则会形成高程模型DEM，其具备存储地形属性数据和地理空间数据的能力，可有效用数字表达地理空间特点。

数字地面模型DTM的工作流程为：一是，可使用野外直接测量法或其他测量法等，将测距内绝对高程或平面位置上的点进行测量；二是，根据方格网的形式，在之前测量的点中加入高程点，使其成为一个完整的网络框架，采用一定的公式使用计算机进行求解。这些点的总值就是数字地面模型DTM，用三维坐标表示为：X，Y坐标值为平面位置，Z坐标值为地形特征。

1.2 CAD技术

计算机辅助设计CAD主要有硬件和软件系统构成，其中，软件系统主要承担数据的计算工作，主要由以下三部分组成：第一，图形系统，在进行测设工作时，常常需要几何图形、绘制函数曲线、制定表格以及测设地形的模拟等工作，都需要图形系统进行工作。第二，数据库系统，主要就是将所测试的数据信息通过数据库进行存储，并将数据进行有机整合，使其形成固定的资料，便于存储和提取，除此之外，数据库也可用来存储资料、数据、计算结果等。第三，科学计算系统，就是通过运用计算机的计算程序或函数运算，将所得到的测设数据进行科学计算，并对计算结果进行分析、设计。

计算机辅助设计CAD的硬件系统主要是为了操作和显示结果，其硬件设备为显示器、绘图机、计算机、打印机等，将所得到的结果进行修改后进行打印，完成整体的设计。

2 数字地面模型DTM与CAD技术在公路路线设计中的應用

2.1 数字地面模型DTM在公路路线设计中的应用

公路路线设计中应用DTM模型后，地形表面即可利用其模拟，便于计算机自动处理相应的数据，实现三维空间设计公路路线，并进行全方位优化设计。具体应用时，主要应用在以下几个方面：第一，通过数模辩解，可将任意桩号或任意点的高程值获得，也可对x，y平面坐标中的任何一个做出指定，程序搜索后，确定哪个三角中包含此平面，并利用插值，使平面点的投影高程值准确计算出来；第二，在DTM模型辅助下，设计过程中，现场放线、打中桩等操作并不需要进行，路线的纵断面、横断面地面数据均可通过数模获得，且准确性较好，不仅节省资源，而且设计工作效率得到提升，也简化了方案比选工作，使方案比选可以在大范围内进行；第三，公路路线平、纵、横设计完成后，数据输入计算机中，三维模型可自动生成，沿着边界，模型挖空原数模，之后以实体形式，将地面模型输出到CAD软件中，将三维实体生成[1]。三维实体生成之后，公路建成后的景观可丛任意角度观察，而且可以从驾驶员视角进行，保证公路路线设计的合理性。

2.2 CAD技术在公路路线设计中的应用

（1）外业测量：公路路线设计中，重要组成部分之一即为勘测，在勘测数据基础上，完成相应的设计工作。道路勘测工作在测绘技术水平提高的作用下，发生了很大的变化，逐渐的提升勘测工作的自动化程度及工作效率，尤其是应用GPS技术后，路线测量中的数据得以精确处理。中桩放样、测量路线横断面时，采用实时动态模式，促进测量效率及精度有效提升，而测定数据经CAD处理后，可使地形基础信息以三维形式显示出来，便于设计工作的开展，也提升了设计的科学性[2]。

（2）内业设计：外业测量工作完成后，即需要根据测量数据完成内业设计工作。内业设计的工作量比较大，应用CAD技术后，可提升设计工作的自动化程度，并提升设计的精确度。在进行桥梁设计时，可采用桥梁通CAD6.0软件，主要用于验算设计桥桥梁下部构造，灵活性比较强，而且可比选多种方案，保证设计的优化性，设计人员设计过程中，在AutoCAD环境中调入软件生成的图纸，并根据实际情况做出适当的编辑、修改等，使路线设计与实际情况更为符合。

3 结语

公路路线设计中应用数字地面模型DTM与CAD技术后，可提升设计工作的科学性与合理性，同时，能够提高设计效率及设计质量，保证设计出的公路路线与实际情况相符合，进而提高公路建设的质量。

参考文献

[1]钟斌，董刚.数字地面模型技术在公路测设中的应用[J].山西建筑，2015，（29）：347-348.

[2]朱爱民，唐勇.GIS技术在建立数字地面模型和路线CAD中的应用研究[J].工程勘察，2013，（05）：49-51.endprint