成 果 简 介

应用场景

能够实时动态的对道路设计方案进行三维可视化，并且在实时浏览过程中，通过与地形属性数据库的连接，进行动态交互查询，就可以实现在道路设计过程中应用虚拟现实技术来提高设计质量。

主要解决的问题

1、数字地面模型的建立及三维可视化，公路三维建模与数字高程模型无缝链接问题；

2、三维道路建模及可视化，应用各种建模方法和技术，依据道路平、纵、横数据，快速建立道路、桥梁、隧道及道路附属设施三维实体模型，并通过参数化设计，实现道路工程模型三维可视化；

3、渲染纹理数据库的建立，通过纹理映射到模型上的方式实现，包括植被、花草、三维纹理贴图。

技术要点

1、数字地面模型的建立及三维可视化对散点数据进行简化，剔出错误点和奇异点，在对数据进行简化时，采用层次细节模型。

2、三维道路建模及可视化的道路模型构建方法

（1）数据的准备：

道路模型表面由道路中心线、道路路基边缘线、道路边坡线组成的封闭的多边形组成，把表达道路模型表面的线作为特征线，在进行完道路的平、纵、横设计后，即按照需要的断面距离计算这些特征线的三维坐标，为20米一个断面，把所得三维坐标按照所在特征线沿路线前进方向进行记录。

（2）数据管理和组织

在DEM数据组织与管理上采用了Windows的文件映射技术，在基于32位的机器上，处理的数据量为180X108GB，以最少的系统资源获得最快的几何查询及处理速度。

3、文件映射步骤如下：

（1）调用CreateFile函数打开要映射的文件；调用CreateFileMapping函数，要求传入之前CreateFile函数返回的句柄，函数在CreateFile函数创建的文件对象基础上生成一个的内存映射对象；

（2）调用MapViewOfFile函数映射整个文件的一个区域或者整个文件到内存，函数返回指向映射到内存的第一个字节的指针；用指针来读写文件；

（3）调用UnmapViewOtFile函数来解除文件映射；

（4）调用CloseHandle函数来关闭内存映射文件；

（5）调用CloseHmldle函数来关闭文件。

4、三维道路建模及可视化的道路无缝链接模型构建方法：

（1）地形模型的建立：

先建立地形模型 然后将设计数据的外围轮廓线提出来，一个外围轮廓线组成一个平面多边形，将多边形按约束边对TIN进行插值处理，并将该多边形内的三角形剔除；

（2）建立道路模型

提取道路模型边界，并产生边界文件；导入地形点，读取边界文件，逐点判断地形点是否落在道路模型区域内，如果否，则加入到模型中，并按Delaunay法则生成三角网，如果是落在道路模型区域内，建立道路模型。

5、三维道路建模及可视化的道路附属设施

三维模型分为三类：具有几何形态的不变性和表面材质、纹理的相似性，具有重要的形状和位置特征，具有几何形态的随机性和表面材质、纹理的相似性，有大小和位置特征，通过纹理图像表现这些目标，具有几何形态与表面材质、纹理表示的随机性，通过特定的随机函数模拟对象。

6、三维道路建模及可视化的桥梁模型的建立：

桥墩的制作，是根据照片，在对实地调绘的时候对桥进行了拍照，以人为参照物根据人在照片中的比例计算出桥墩的高度，根据照片制作形状；

护栏的制作，根据护栏的形状制作。

7、公路三维可视化系统包括：

工程管理模块，对工程的设计的所有信息的管理；

数据预处理模块，对数据的排序和组织管理，包括对地形数据的预处理和对道路设计数据的预处理两方面；

地形构建模块，用于完成TIN地形散点构网和地形网格分块管理两部分功能；

道路模型构建模块，道路数据经过预处理后，系统按道路中桩线的走向，依次取两个相邻的断面数据来构造道路模型，按从左到右的顺序依次将相邻断面的相同的道路特征点作为三角形的顶点，互连后构三道模型的三角网；

道路模型与地形模型拼接模块，将道路模型与地形模型进行很好的拼合，提高整个三维场景的视感；

地形LOD模块，根据物体模型的节点在显示环境中所处的位置和重要度，决定物体渲染的资源分配；

图形引擎模块，用于对构建好的三维模型进行可视化渲染；

景观设计模块，在地形模型以及道路模型创建好以后，对道路附属景观设施进行可视化设计。

8、渲染纹理数据库的建立。

应用成效

三维虚拟现实演示系统已经在公路环境监测信息系统等项目中等到应用，取得良好成效。其成果获得国家发明专利，《一种三维虚拟现实演示的建立方法》ZL 201510148514.6.

适用范围

公路环境监测、道路勘测设计。

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