GIS环境下三维线路设计理论与方法研究

1、王明生石家庄铁道学院 交通工程分院GIS环境下三维线路设计理论与方法报告提纲1. 线路勘测设计技术发展2. 线路勘测设计三维化的趋势3. 线路三维设计的关键问题4. 目前研究进展勘测设计勘测地形、地质水文、经济自然、环境设计理论与设计技术纸质文字资料手工设计传统设计信息化勘测资料勘测设计一体化技术信息化设计GIS技术数字化地形平面交互设计纵断面自动设计机助设计DTM技术勘测资料网络化协同设计技术协同设计WEB技术勘测资料虚拟环境虚拟环境设计技术三维虚拟设计VR技术数字化勘测技术：航测、遥感RS、GPS1、线路勘测设计技术发展2. 线路勘测设计三维化的趋势德国Card/1软件:铁路（道路）设计软

2、件平纵横设计完成后，可实现三维浏览（图、动画）2. 线路勘测设计三维化的趋势日本UC-win/Road软件：三维虚拟现实软件景观设计场景漫游可完成各种项目的 三维大规模空间制 作，和演示2. 线路勘测设计三维化的趋势美国AutoCAD/Autodesk CivilDesign：可实现三维模型渲染中南大学詹振炎教授：实现三维线框模型的浏览西南交大易思蓉教授：正在研究三维虚拟环境的构建。2. 线路勘测设计三维化的趋势综上所述：国内外选线专家都认识到三维化的问题；实现了设计成果三维效果展示；距离三维设计还有很长的路要走。*73、实现三维设计的关键问题3.1 三维设计的要求：实时性：随着方案的改动，实

3、时调整三维视图；交互性：设计者在三维图上进行设计；自动化：由于设计者改变设计，相关数据、图标能自动计算更新；灵敏性：自动感知周边环境对线路的影响，并提示设计者。3、实现三维设计的关键问题3.2 实现三维设计的关键：1）真三维场景构建：包括地表的地形、地物、地貌，和地下地质构造、地下水、人工设施； 三维GIS模型2）线路的三维模型：路基、桥隧、车站等连接而成的连续三维空间对象的自动生成；线框模型、表面模型、实体模型； 三维线路模型3、实现三维设计的关键问题3.2 实现三维设计的关键：3）线路与三维场景的融合、叠加： 三维GIS模型+三维线路模型4）三维设计理论与技术：虚拟三维空间的交互设计理论、

4、自动设计理论与技术；5）真三维空间分析： 三维GIS空间分析因此，仅有三维效果是远远不够的。4、研究进展98年完成铁道部勘测设计一体化项目的子项目初测初步设计线路方案必选研究。三重格网数字地面模型TTDTM；研究并实现了面向对象的交互设计技术；4、研究进展TTDTM 模型：约束TIN4、研究进展2004完成了铁道部项目基于GIS的铁路线路设计系统，和横向项目铁路工程地质数字化平台研究：GIS环境下的线路平纵横交互设计工程地质勘探信息的表达；地质剖面的自动生成；方案比选数据的生成。2005年-2006年铁路桥梁CSG三维模型研究；铁路构筑物三维仿真研究；4、研究进展2007年 GIS环境下路基与

5、地形的融合与拼接，实现三维飞行浏览和属性查询、分析等。4、研究进展2008年，正在研究：GIS环境下线路中线的表达模型与COM组建研发；进一步把它扩展到三维中线模型线路三维实体模型。GIS环境下三维线路设计理论与方法谢谢各位专家请提出宝贵意见！石家庄铁道学院交通工程分院 王明生GIS的线模型名称简要说明示意图准确描述外观精确计算里程进行空间分析GIS折线模型(DOUGLAS,1973; BRASSEL,1988 )用折线近似描述线路中线。GIS改进方法一(孟晓林，1998，童小华，1999，2000，2001a)对折线模型的顶点进行平差处理，使中线长度和顶点坐标均在可接受误差范围内。GIS改进方法二(童小华,2000b；姜雁飞，2005；郑团结，2006)用折线近似描述线路中线，用精确的数学公式进行中线各点的坐标计算。CAD方法(杨东援,1991；邱荣茂，2005；李全信，2007)采用精确的数学公式绘制道路中线各要素和计算各点坐标。*19线路三维动态仿真线路中线组件模型 研究方案线路中线整体模型中线的数据结构模型中线的可视化模