一种公路三维选线方法技术

一种公路三维选线方法，包括以下步骤：１）获取路线经过区域的ＤＥＭ和高分辨率影像图；２）进行平面初步定线；３）进行三维平纵定线；４）进行立体模型定线，确定终选路线。本发明专利技术与现有技术对比的有益效果是：本发明专利技术方法可在选线过程中通过３Ｄ立体显示设备逼真模拟人左右眼的不同视觉，更加直观、立体地观看路线选址，并细化到桥梁、隧道、边坡、边沟等在地形中的布设，将公路选线与实地真实三维景观紧密结合，即刻得出路线土方量和工程造价，以利于初定选线变化后的调整和多个初定选线比较，确定终选路线是真正经济合理的路线。本发明专利技术方法不仅可用于公路选线，而且可用于对采用传统方法的选线进行选线优化，以节省整条公路的投资。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及公路选线，尤其是涉及。
技术介绍
现有的公路三维选线方法包括收集和分析线路区域内有关资料、在大 比例尺地形图上初定多个可选路线、实地勘测后确定终选路线。这种公路 选线方法费时费力，无法看到实地立体图像，在很大程度上取决于选线人 员的实际经验和技术水平，不适合用于工期相对较紧、要求较高的工程。 尤其是采用这种二维方法选线选位，不能和实际地形地貌相协调，也不能 和地质灾害等实际状况紧密结合，由于取样点少，在土石方数量的计算根 本无法保证精度，且无法即刻得出路线土方量和工程造价，不利于初定选 线变化后的调整，不利于多个初定选线比较，难以确定终选路线是真正经 济合理的路线。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提出一种基于数字高程模型(Digital Elevation Model,缩写为DEM)和高分辨率卫 星影像，并借助3D立体显示设备实现的公路三维选线方法。 本专利技术的技术问题通过以下技术方案予以解决。 这种公路三维选线方法的特点是包括以下步骤1) 获取路线经过区域的DEM和高分辨率影像2) 进行平面初步定线；3) 进行三维平纵定线；4) 进行立体模型定线，确定终选路线。 本专利技术的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。 所述步骤l)获取DEM和高分辨率影像图，有以下子步骤l-l)获取路线经过区域的DEM,获取DEM的方式，包括摄影测量法、 地形图数字化法和地面测量法；1- 2)获取高分辨率影像图，包括卫星搭载的传感器拍摄的遥感图 片与飞机或者气球搭载的传感器拍摄的遥感影像。所述步骤2)进行平面初步定线，有以下子步骤2- 1)将高分辨率影像图变换为正射影像图； 2-2)进行平面初步定线；2-3 )分块处理DEM,对大规模地形进行紋理分块映射；2- 4)裁剪地形网格。所述步骤3)进行三维平纵定线，有以下子步骤3- 1)釆用虛拟现实技术创建并显示三维地形模型； 3-2)确定基于三维空间的道路纵坡；3-3)动态调整路线平纵线形；3- 4)无缝叠加真实感地形和三维公路模型。所述步骤4)进行立体模型定线，确定终选路线，有以下子步骤4- 1 )根据分步骤3-4-4)建立的公路、地形立体模型，采用VRML交 互技术进入每公里桩号的视点，通过3D显示设备查看平纵组合的合理性, 调整视点高度，观看设计与环境的关系，如发现不合理之处，即刻调整平面线位或路线纵坡；4-2 )通过3D显示设备多角度观看桥梁、隧道与地形的实际结合情况， 对确定的桥隧桩号做进一步精确调整，沿路线前进方向飞行漫游，查看全 线边坡设置是否合理；4-3)借助3D显示设备模拟人眼左右眼不同的视觉，进入逼真的公路 三维立体视图，在公路三维立体视图中通过横断面模拟、行车模拟、视距 检测、环境景观协调方式进一步调节线位；4-4)釆用平面俯视、高空鸟瞰、低空飞行、路面行驶的视觉模拟形 式检查公路选线方案，如果在模拟中发现平面线位有更好方案，就选择另 一条平面线位，返回步骤2)进行平面定线，重新选择精确线位；4-5)即时更新全线的工程量，查看每个调整后的工程造价的变化， 直到确定最佳路线方案。所述步骤1)通过摄影测量法、地形图数字化法和地面测量法三种方 式，可快速获取路线经过区域的DEM,用于公路选线中；现有的公路选线 过程中不使用DEM，而只利用数字化地形图。实现高分辨率影像图和数字 化地形图的叠加应用，可以在平面定线过程中逼真看到地形与地貌；现有 是直接在数字化地形图上定线，无法看到地形彩色影像。所述步骤2)对DEM进行分块处理，将纠正后的正射影像图按DEM的 分块格局进行紋理分块映射，可减少数据运算量达到10倍以上，以达到 快速模拟显示大规模地形目的。釆用边界线计算、顶点约東法，按照外部 边界线裁剪地形网格，实现了三维地形的模型最终建立；现有针对地形可 视化的应用，没有按路线走向的边界进行高效的裁剪，造成数据冗余，实时显示效率较低，不能用于大规模地形的公路三维选线。所述步骤3)采用虛拟现实技术创建并显示三维地形模型，模拟人眼显示原理，更加真实显示三维地形环境，以便实现三维定线；现有的公路 选线无法做到三维化。采用三维平纵定线方法进行交互式拉坡，能直观看 到设计线与地形的空间关系，能准确选择合适的拉坡线，避免对实地情况 不了解而出现的失误，达到准确拉坡、缩短周期的目的；现有的公路选线 都是在平面中拉坡，不够直观，无法和周边地形、景观紧密结合。动态调整路线平纵线形，在选线的过程中通过DEM实时获取土石方数量，利于路线的反复良性调整，使得选线方案更加经济、更加合理；现有的公路选线 只能在方案全部确定后，才能计算路线土石方数量，中间周期非常长，在 要求完成时间短的情况下，往往会忽视很多有益的方案调整。运用无缝叠 加真实感地形和三维公路模型的方法，可以实现公路模型和地形模型在三 维空间的一体化，建立精确的公路、地形立体模型；现有的公路三维模型 只能用于行车模拟中，而未与大规模地形紧密结合用于公路选线中。所述步骤4 )是立体模型定线过程，可以通过3D显示设备让选线人员 模拟进入逼真的公路三维立体视图，细化到对路线边坡、边沟的调整，调 整的方法多样化，更容易让选线人员发现选线过程中路线存在的问题，能 让选线人员获更丰富、直观的信息，并精确完成路线选线，将精确的公路 模型、三维地形通过立体显示方式进行公路选线，需要解决公路建模、实 时立体显示、模型优化、场景交互的技术问题，这是现有技术无法做到的。综上所述，本专利技术与现有技术对比的有益效果是 本专利技术方法可在选线过程中通过3D立体显示设备逼真模拟人左右眼的不同视觉，更加直观、立体地观看路线选址，并细化到桥梁、隧道、边 坡、边沟等在地形中的布设，将公路选线与实地真实三维景观紧密结合， 即刻得出路线土方量和工程造价，以利于初定选线变化后的调整和多个初 定选线比较，确定终选路线是真正经济合理的路线。本专利技术方法不仅可用 于公路选线，而且可用于对釆用传统方法的选线进行选线优化，以节省整 条公路的投资。 附图说明附图是本专利技术具体实施方式的流程图。 具体实施例方式下面对照附图并结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。一种用于某段高速公路的三维选线方法，包括以下步骤步骤l)获取路线经过区域DEM和高分辨率影像图，有以下子步骤-.1-1)获取路线经过区域的DEM,获取DEM的方式，包括摄影测量法、 地形图数字化法和地面测量法；所述摄影测量法是以航空或航天遥感图像为数据源，利用遥感立体像 对，釆用摄影测量的方法建立空间地形立体模型，量取密集数字高程数据， 建立DEM;釆集数据的摄影测量仪器包括附有自动记录装置的立体测图仪、 附有自动记录装置的立体坐标仪、解析测图仪，以及数字摄影测量系统；所述地形图数字化法是以比例尺大于1: 1万的国家近期地形图为数据 源，从中量取中等密度地面点集的高程数据，建立DEM，具体釆集方法包 括手工釆集法、手扶跟踪数字化仪釆集法、扫描釆集法；所述地面测量法用于建立小范围大比例尺区域的DEM，是利用测量设备测量地面目标点的三要素方向、距离和高差，得出目标点的三维坐标， 存储为建立DEM的原始数据；所述测量设备包括GPS、全站型电子速测仪 (Electronic Total 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种公路三维选线方法，其特征在于：包括以下步骤：　１）获取路线经过区域的ＤＥＭ和高分辨率影像图；　２）进行平面初步定线；　３）进行三维平纵定线；　４）进行立体模型定线，确定终选路线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国，吴宝诗，张小明，张伯根，
申请(专利权)人：江西省交通设计院，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]