【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于公路工程边坡设计及建模，具体涉及一种基于bim与gis的公路三维边坡相交设计方法及系统。
技术介绍
1、目前现有的公路工程边坡设计主要是基于路基横断面的二维断面设计方法。二维断面设计方法具体是基于路线横断面、横断面地面线以及放坡参数，快速分析并计算出路基横断面坡面线；该方法对于发生坡面线相交的两两路基横断面，可以快速通过平面相交算法计算出交点，进而确定各路基横断面的放坡范围，但是这种方法仅仅只能处理路基横断面上的边坡相交问题，无法解决边坡空间相交的问题。
2、实际边坡相交多数情况下都属于空间相交，现有二维断面设计方法仅仅通过有限数量的离散横断面相交来近似解决边坡相交问题是比较粗糙、模糊的，更不足以用来建立精确的边坡bim模型。边坡相交是公路工程立交区等边坡设计中大量遇到的问题，采用现有这种设计方法还需要结合大量重复的手工数据提取工作，来满足断面相交前的信息准备需要，设计效率低、不精细且不直观。因此如何克服现有技术的不足是目前公路工程边坡设计及建模
亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种基于bim与gis的公路三维边坡相交设计方法及系统。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、基于bim与gis的公路三维边坡相交设计方法，包括如下步骤：
4、令待相交处理的两个边坡实体对象其中任意一个为主坡，另一个为副坡；
5、两个边坡分别独立进行三维参数化
6、从主坡起始桩号到主坡终止桩号，以桩号步长为a进行遍历计算，寻找各条边坡交线；令当前交线编号l的初值为0，当前计算所得交点编号j的初值为0，当前主坡计算断面桩号m为主坡起始桩号；遍历步骤如下：
7、步骤a：根据获取的主坡边坡对象设计结果，计算当前主坡计算断面桩号m断面上的放坡线z，然后将放坡线z投影在水平面上，计算得到放坡线z的投影线s；
8、步骤b：判断投影线s的起止点是否均在投影区域r中；
9、如果都不在，则说明主坡该断面坡面不会与副坡发生相交，然后将当前交线编号l增加1，并将当前主坡计算断面桩号m增加桩号步长a，重复步骤a~步骤b；反之，则说明主坡该断面坡面可能与副坡发生相交，继续进行步骤c；
10、步骤c：计算副坡上与投影线s发生相交的具体桩号断面及交点，迭代步骤如下：
11、步骤c1：沿着投影线s的起点到止点的方向从起点偏移距离d，每次偏移将得到一个水平面上的点p，设初次当前偏移距离为0；
12、步骤c2：计算点p相对于副坡所在路线范围内的边线上最近点pn以及pn对应的桩号n，从而获取点p所在的副坡断面，进而计算得到该副坡断面的放坡线f；
13、步骤c3：判断放坡线z与放坡线f是否发生了三维空间相交；
14、如果放坡线z与放坡线f未相交，将当前偏移距离d增加步长b，重复步骤c1~c3；若当前偏移距离d增加步长b超过s的长度，则说明当前主坡断面未与副坡发生相交，则将当前交线编号l增加1，并转到步骤a；
15、如果放坡线z与放坡线f相交，则计算交点，标记该交点编号为j，标记该交点所属的当前交线编号l，且将当前计算所得交点编号j增加1；
16、步骤d：获得步骤c3得到的所有交点，并将属于相同交线编号的交点以交点编号从小到大的顺序按照多段直线的方式构造得到每条边坡交线。
17、进一步，步骤c2中，获取点p所在的副坡断面的具体方法为：计算点p在副坡所在路线的侧边线上的最近点pn，通过pn计算副坡所在路线平曲线上的最近点pz，通过pz得到对应副坡所在路线的断面桩号n，进而计算得到点p所在的副坡断面。
18、进一步，步骤d中，计算得到每根交线的具体方法为：所有计算出来的交点都有两个编号，一个是交点编号，一个是交点所在交线的编号，其中所在交线编号相同的交点将作为一组来构造该条边坡交线，每组交点将按照交点编号从小到大的顺序以多段直线的方式构造形成边坡交线。
19、本专利技术同时提供基于bim与gis的公路三维边坡相交设计系统，采用上述基于bim与gis的公路三维边坡相交设计方法，包括：
20、路线数据提取模块，用于在bim模型中提取任意位置处的路线基本信息和数据，进而确定单个边坡对象的放坡起点位置和放坡方向，以及任意平面位置点相对于指定路线的横断面桩号；
21、地面高程提取模块，用于在bim模型中获取任意平面位置处对应的高程以及任意平面投影路径下的地面高程曲线，进而用于确定单个边坡放坡的止点位置；
22、边坡三维参数化设计模块，分别与路线数据提取模块、地面高程提取模块相连，用于控制在既有路线数据和地面高程数据的情况下的单个边坡对象的三维建模参数，并根据这些参数和数据进行单个边坡实体对象的创建、放坡计算和坡面几何造型建模；
23、三维模型显示及交互模块，与边坡三维参数化设计模块相连，用于显示当前状态下边坡对象的三维造型及其渲染状态，还用于对三维模型进行图形编辑，以及对三维模型所在的三维场景进行观察操作；
24、边坡相交计算模块，分别与边坡三维参数化设计模块、三维模型显示及交互模块相连，用于采用上述的基于bim与gis的公路三维边坡相交设计方法计算交线，并通过相交控制参数进行计算精度的控制，同时对相交后的边坡进行边坡裁剪，并更新显示相交后的边坡模型至三维模型显示及交互模块中进行显示。采用本专利技术的基于bim与gis的公路三维边坡相交设计系统进行三维边坡相交设计流程图如图2所示。
25、进一步，边坡对象的三维建模参数包括逐级边坡的坡高、坡率、平台宽度、平台坡率、最大坡高、防护类型以及护坡道及坡脚修正参数。
26、进一步，三维模型显示及交互模块中，所述的图形编辑包括拾取、拖拽，观察操作包括旋转、缩放、跳转。
27、进一步，相交控制参数包括：主坡归属路线、桩号遍历步长、相交断面偏距步长、相交精度阈值、是否设置中间排水沟、中间排水沟模板、主坡护坡道宽度和副坡护坡道宽度。
28、进一步，还包括交线编辑及更新模块，交线编辑及更新模块与边坡相交计算模块相连，用于对相交多段直线进行局部编辑调整至现场所需的位置，再由产生新的交线去更新裁剪边坡。
29、需要说明的是：当前主坡计算断面桩号m增加桩号步长a进行迭代时，当前主坡计算断面桩号m增加桩号步长a后应在本主坡桩号范围内，若超出，则停止迭代。
30、本专利技术步骤c3中，判断放坡线z与放坡线f是否发生了三维空间相交的具体方法为：放坡线z与f均为空间三维多段直线，通过现有调三维空间多段线几何相交算法即可做相交判定并计算得到交点。
31、本专利技术中，地面高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于BIM与GIS的公路三维边坡相交设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于BIM与GIS的公路三维边坡相交设计方法，其特征在于，步骤c2中，获取点P所在的副坡断面的具体方法为：计算点P在副坡所在路线的侧边线上的最近点Pn，通过Pn计算副坡所在路线平曲线上的最近点Pz，通过Pz得到对应副坡所在路线的断面桩号N，进而计算得到点P所在的副坡断面。
3.根据权利要求1所述的基于BIM与GIS的公路三维边坡相交设计方法，其特征在于，步骤d中，计算得到每根交线的具体方法为：所有计算出来的交点都有两个编号，一个是交点编号，一个是交点所在交线的编号，其中所在交线编号相同的交点将作为一组来构造该条边坡交线，每组交点将按照交点编号从小到大的顺序以多段直线的方式构造形成边坡交线。
4.基于BIM与GIS的公路三维边坡相交设计系统，采用权利要求1~3任意一项所述的基于BIM与GIS的公路三维边坡相交设计方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的基于BIM与GIS的公路三维边坡相交设计系统，其特征在于，边坡对象的三维建
6.根据权利要求4所述的基于BIM与GIS的公路三维边坡相交设计系统，其特征在于，三维模型显示及交互模块中，所述的图形编辑包括拾取、拖拽，观察操作包括旋转、缩放、跳转。
7.根据权利要求4所述的基于BIM与GIS的公路三维边坡相交设计系统，其特征在于，相交控制参数包括：主坡归属路线、桩号遍历步长、相交断面偏距步长、相交精度阈值、是否设置中间排水沟、中间排水沟模板、主坡护坡道宽度和副坡护坡道宽度。
8.根据权利要求4所述的基于BIM与GIS的公路三维边坡相交设计系统，其特征在于，还包括交线编辑及更新模块，交线编辑及更新模块与边坡相交计算模块相连，用于对相交多段直线进行局部编辑调整至现场所需的位置，再由产生新的交线去更新裁剪边坡。
...【技术特征摘要】
1.基于bim与gis的公路三维边坡相交设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于bim与gis的公路三维边坡相交设计方法，其特征在于，步骤c2中，获取点p所在的副坡断面的具体方法为：计算点p在副坡所在路线的侧边线上的最近点pn，通过pn计算副坡所在路线平曲线上的最近点pz，通过pz得到对应副坡所在路线的断面桩号n，进而计算得到点p所在的副坡断面。
3.根据权利要求1所述的基于bim与gis的公路三维边坡相交设计方法，其特征在于，步骤d中，计算得到每根交线的具体方法为：所有计算出来的交点都有两个编号，一个是交点编号，一个是交点所在交线的编号，其中所在交线编号相同的交点将作为一组来构造该条边坡交线，每组交点将按照交点编号从小到大的顺序以多段直线的方式构造形成边坡交线。
4.基于bim与gis的公路三维边坡相交设计系统，采用权利要求1~3任意一项所述的基于bim与gis的公路三维边坡相交设计方法，其特征在于，包括：...
【专利技术属性】
技术研发人员：鄢文，郭煜，江良华，申俊昕，林翔，牛迪，赵世旺，谢有顺，金珊珊，卜晓励，房昱纬，
申请(专利权)人：云南省交通规划设计研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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