实景三维技术在道路规划中的应用

随着实景三维技术不断推进发展,将基于倾斜摄影技术获得的实景三维数据集成在集景三维平台中,可实现道路快速三维建模,再通过叠加空间管控要素、现状限制因素等,实现了规划的三维可视化分析。以仙马湖组团路网优化研究为例,验证了基于实景三维路网优化方法的可行性,使规划路网与地形贴合更好,与现状控制因素协调更优,与河道水系亲水更佳,避免了城市建设大挖大填,取得了良好的生态效益和经济效益,践行了绿色生态发展理念。     

计算机三维技术在道路设计中的应用

道路设计经历了艰难困苦的现场插线和无法快速优化的纸上定线两大阶段后，随着计算机硬件及软件技术的发展，将野外地形放置于计算机中。在计算机上进行快速布线，完成各种方案的定量优化比较的三维可视化、虚拟现实技术已日趋成熟。本文将结合我单位承接的门头沟区庄大路道路工程，介绍一些计算机三维可视化和虚拟现实技术在道路设计中的应用。     

客车模型三维坐标测量

利用大型高精度三维坐标机对曼客模型进行测量，并通过ＣＡＤ生成三维和二维图。测量数据处理结果表明，尽管客车模型很小，按１：１尺寸放大后计算误差很小，测量结果精度较高，为进一步设计提供精确的数据和依据。     

公路实时三维可视化系统构架

基于公路CAD研究成果以及计算机图形学领域的最新发展,提出高性能、高扩展性的公路实时三维可视化系统构架,讨论了地形原始数据的预处理、地表三维建模、道路三维建模、道路模型与地形模型的实时整合、景观及附属设施三维建模、高效的场景管理、地形层次细节模型等功能设计与软件实现技术,并采用设计模式设计了类之间的组织模型,利用C 和DirectX 9.0c开发了公路实时三维可视化原型系统。最后依托实际工程项目对原型系统进行了测试和验证,实现了实时三维可视化手段对公路设计过程的支持以及对设计成果进行实时评价的目的。     

三维激光扫描技术在市政道路工程中的应用

在市政道路工程中,传统的地形测量方式工作效率较低,外业测量人员工作强度大。三维激光扫描技术具有扫描速度快、高分辫率、非接触式测量优势,能够快速完整的记录被测物体表面的复杂纹理。将三维激光扫描技术应用于地形测绘可以减轻外业工作量有效提高外业测量的工作效率。结合三维激光扫描系统的组成和工作原理,优化点云数据的处理过程和方法,研究了三维激光扫描技术在市政道路工程测量应用中的技术特性,并结合工程案例析了实现过程和效果。研究表明,利用激光三维扫描技术获取的空间点云数据,可以快速生成满足工程设计所需要的地形图,以及纵横断面等产品,能有效提高外业测量工作效率。     

基于激光扫描的智能车辆前方地形三维可视化技术研究

基于激光扫描仪的数据分析,对智能车辆前方地形数据的三维可视化技术进行了研究。首先对采集的离散数据进行预处理：采用中值滤波算法减弱噪声的影响,通过车体坐标系到世界坐标系的转换实现车辆行走过程中不同场景的拼接;然后基于Splatting理论,选取椭圆高斯足印函数实现了离散三维数据的直接体绘制;最后结合可视化工具包VTK（Visualization Toolkit）的连续数据场轮廓提取和交互操作功能,在Visual C＋＋开发环境下实现了基于激光扫描的环境信息可视化技术,可以达到逼真重构真实环境的可视化效果。     

基于LandXML数据可视化技术的道路交通仿真三维场景快速生成方法

为提高用于道路交通仿真三维场景的建模效率,提出基于LandXML数据可视化技术的场景生成方法,定义了用于道路交通仿真的相关数据格式,设计了数据转化算法,实现工程设计数据向虚拟三维仿真图形数据自动化转化,并基于图形渲染引擎OGRE开发出场景编辑工具.使用效果表明:此方法有利于提高建模速度和精度,与工程设计数据建立的接口可使其设计成果在道路交通仿真中得以直接利用.     

Multigen Creator与HintCAD结合的道路地形三维建模

为解决道路模型与地形模型的无缝结合,以拟建道路所在的地形为研究区域,根据道路建模要求较高的实时性、精确性和真实感的特点,分析了三维仿真建模软件与道路专业设计软件结合使用的方法和技术,提出了不同软件之间模型源数据转换方法,构建了拟建道路地形的整体模型.实践证明,此方法建立的三维仿真模型符合工程规范和标准的要求,具有可行性.     

基于LiDAR数据的道路设计方案三维浏览研究

随着LiDAR技术的普遍应用,高精度DEM数据和高分辨率DOM数据在道路设计中的应用越来越广泛。目前,大部分的设计单位仅将DEM数据和DOM数据应用于地形图调绘、横断面信息获取等方面。着重讨论的是如何将DEM数据和DOM数据与道路设计方案结合到一起,使道路设计方案直观、真实、精确与实地相结合,且可以利用DEM数据和DOM数据进行项目地形分析和设计方案浏览、地质解译分析、设计方案汇报等工作。     

公路三维视景仿真研究

章基于地形数据的分层组织、视点相关的LOD模型、数据动态调度等技术的基础上，论述了公路三维视景仿真的实现方式，提出了公路三维视景仿真系统的结构模型。结合三维视景仿真对路线设计过程中数据的三维实时可视化，探讨了三维视景仿真在公路路线设计、施工管理等相关方面的应用前景。     

三维道路建模及可视化方法研究

当前道路设计方法由于对地质、水文、交通、环境、气象等数据难以进行分析处理,研究三维道路建模及可视化方法非常有必要.重点论述了数字地面模型构建与管理方法.并研究了在此基础上进行道路三维模型的构建方法与流程.该方法能够对道路路线设计方案进行直观展示与分析,对道路设计方案的优化具有重大意义.     

铁路工程三维遥感地质勘察技术应用研究

以往复杂的山区铁路工程地质勘察一直存在地质调查困难、成本高、周期长的问题,而三维遥感地质勘察技术,集成DEM、卫星影像、GPS、区域地质图、工勘资料多源等空间数据,建立的三维可视化工程地质遥感模型,实现了遥感解译高精度、高效率、大比例及解译成果制图一体化.文中以向莆铁路高盖山隧道工程为例,阐述了三维遥感地质勘察的工作方法和流程.     

渤海海峡跨海通道地形三维可视化建模技术与实现

为给渤海海峡跨海通道规划与建设提供可视化的三维地形模型,分析渤海海峡跨海通道的线位规划,确定跨海通道沿线地形建模范围。采用ASTER GDEM数据作为渤海海峡地形数据源,并将其转换成DED格式的数据,以适合MultiGen Creator建模;随后分析Creator中OpenFlight数据结构、LOD技术和Delaunay三角形面构建方法等关键技术;最后,对渤海海峡跨海通道三维地形模型系统进行总体结构设计及建模流程设计,成功构建了视觉效果较好的三维地形,给出了沿线部分地形的可视化模型,为渤海海峡跨海通道规划奠定了良好的基础。     

道路设计的三维可视化

实时三维交互式仿真技术是实现道路线路三维可视化设计的关键,本文应用约束Delaunay三角剖分原理建立道路三维整体模型,在此基础上,提出并实现了有效的道路三维模型的视相关简化方法,并结合真实感图形绘制技术开发了道路三维场景的实时动态浏览平台。最后将该平台与线路CAD系统集成,实现了线路设计过程和设计成果的可视化。     

三维激光扫描技术在公路隧道施工监测中的应用研究

以某一隧道工程施工监测为对象,提出一种基于三维激光扫描技术的隧道断面变形监测。采用隧道外强制对中装置,将测量控制装置置于墙体有效的避免控制点变形而影响测量精度;采用全局拼接方法,通过在隧道两端设定标靶,实现点云各点三维坐标属性、反射强度、三维真彩色信息集合;通过隧道分割,根据三维不变矩平移旋转稳定特性,提取隧道中轴线姿态;利用MDP法(最小距离投影算法)进行隧道断面三维变形计算,确定隧道收敛和扩张变形量。通过降低区段选取长度,对区段间的点云信息抽稀,降低点云的密度。对比未进行抽稀和局部测量的激光扫描数据,可以发现采用该方式有效降低了监测过程中变形信号的标准差,缩短了计算量,提高了测量精度。     

基于参数化的立交建模算法及可视化技术

立交三维造型及可视化技术是采用计算机进行立交设计的一个前沿应用领域。根据空间扫描体表面算法，提出了立交模型参数化，特征化设计方法，给出了基于微机环境下的立交建模算法，该算法可以设计复杂形态的立交，得到任意精度的数据结果。最后，就立交设计的可视化与三维仿真技术提出了有效的方法与途径。     

基坑开挖对周围环境影响的三维可视化分析方法

介绍了基坑开挖对周围环境影响研究中引入科学计算可视化的分析方法。在传统的基坑工程分析计算中运用科学计算可视化的分析方法进行图形化表述,结合具体工程施工方案,对基坑工程中的施工对周围环境影响分析做科学计算可视化分析,结合体视化的算法思想,建立了基坑工程中坑外土体变形的可视化分析研究方法,提出采用直接体视的算法来实现基坑工程施工对周围环境影响的可视化解决方案;建立了用于基坑工程施工中坑外土体变形的可视化分析体数据V,体数据中包含了基坑外部土体位移场的三维图形信息。按照不同的施工阶段,建立了不同时间序列的系列体数据集。利用这些体数据集,可以直接可视地分析施工每一工况下的坑外土体内不同阶段的位移变化。     

基于无人机倾斜摄影三维实景建模技术的特大桥桥台选址研究

西部山区修建高等级公路,为跨越深切峡谷地形,需要修建大跨径特殊结构桥梁。深切峡谷区地形、地质条件极为复杂,是崩塌、滑坡等频发的区域。某特大桥位于贵州省与四川省交界处,主跨为575.5 m的独塔双索面钢主梁斜拉桥,贵州岸(0号)桥台位于陡崖边缘,其稳定性是桥型方案是否成立的控制性因素,而桥台与陡崖的平面、空间位置关系对于桥基岸坡稳定性评价至关重要。受陡崖地形条件限制,地形图精度较差,地质调查工作受限,常规的断面测量工作无法获取高精度的地形数据。而应用无人机倾斜摄影技术,建立0号桥台前缘陡崖三维实景模型,为0号桥台选址研究提供了高清的影像资料和高精度的地形数据。基于三维实景模型与高精度地形数据,采用工程地质分析、有限元和离散元数值计算等方法,进行岸坡稳定性综合分析,为0号桥台的选址和优化提供了重要的理论依据。     

基于BIM开发的城市快速路交通安全评价研究

为补充BIM平台中的城市快速路速度协调性评价功能并优化三维视距检查功能,以Civil 3D为开发平台,基于建立的快速路运行速度测算模型和三维视距测量算法,开发涵盖速度协调性评价模块、基于运行速度的三维视距检查模块的快速路交通安全评价软件,以完善Civil 3D在快速路设计过程中的辅助决策功能,实现城市快速路交通安全的提升。     

基于激光扫描实测索形的斜拉索索力测量方法

为了解决现有的斜拉桥索力测量方法在精度、可靠性、效率等方面仍存在的不足，首次提出了一种由实测索形直接估计索力的新方法，简称索形法。采用在斜拉索上任意截取的拉索节段构建了悬链线力学模型，基于悬链线公式，首次推导了由实测索形点集精确估计拉索张力的计算公式。地面激光扫描技术被研究用于快速捕获斜拉索索形，开发了基于扫描点云自动化精确提取拉索中心线的算法。以在建的水土嘉陵江大桥为试验对象，详细分析了三维扫描测量误差、拉索截面弯曲刚度及边界条件和拉索局部弯曲变形、拉索振动等索形偏差因素及其对索力计算精度的影响。研究结果表明：已知拉索直径条件下，三维扫描实测索形误差为0.000 4~0.001 5 m之间，测量误差引起的索力计算误差在0.2%以内；拉索弯曲刚度与锚固边界条件引起的索形与标准悬链线形的偏差较小，对索力计算精度的影响可以忽略不计；当拉索自振振幅小于R/4时，三维扫描仍能精确测量拉索的索形；在多种索形偏差的叠加下，所提出的索力计算方法能够实现数值计算的最优估计。对比索形法和被精确标定的千斤顶的测试结果表明，索形法的索力测量值与千斤顶测量值吻合，最大偏差为0.9%，证明了该方法具有较高的索力测量精度；与频率法对比结果表明，所提出方法的数据采集效率提高了8倍，并且具有自动化程度高、测量风险低、测量结果可靠性强等优点。