[发明专利]一种公路三维选线方法

权利要求书

1.一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；

所述步骤1)有以下子步骤：

1-1)获取路线经过区域的DEM；

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；

2)进行平面初步定线；

所述步骤2)有以下子步骤：

2-1)将高分辨率影像图变换为正射影像图，变换后与地形数据进行精确配准，使卫星图片显示的地区和 地形数据表示的范围、边界一致；

2-2)将数字化地形图与正射影像图在同一坐标体系叠加为平面地形图，在平面地形图上，根据公路路线 走向，调整路线平面线形，按照平面地形图上公路与真实环境的直观位置关系，初步确定平面线形，得 到平面路线的曲线要素和逐桩坐标；

2-3)根据获取的逐桩坐标数据确定路线走向范围，以覆盖路线走向范围且尽量避免数据重叠为原则，分 块处理DEM，并以多块无缝拼接的DEM表示三维带状地形；

2-4)将正射影像图按DEM的分块格局进行纹理分块映射；

2-5)根据获取的逐桩坐标数据，计算被裁剪地形的外部边界线，所述外部边界线包括表示右路线中线向 左侧扩散的轮廓线的路线左侧边界点集合、表示右路线中线向右侧扩散的轮廓线的路线右侧边界点集 合、起点路线法线、终点路线法线；

2-6)将步骤2-5)中边界以外的数据点筛选在外，逐一选择第一至最后一块DEM数据；

2-7)采用顶点约束法判断和选择合理边界点；

2-8)将每块DEM数据中未被筛选的点进行三维空间构网，形成具有沿路线走向属性的地形模型，模型 用于三维平纵定线；

3)进行三维平纵定线；

所述步骤3)有以下子步骤：

3-1)采用虚拟现实技术建立裁剪好的地形模型和路线平面模型，采用VRML实现公路路线漫游实时交互 以及二维数据和三维空间的交互；

3-2)采用3D显示设备和VRML的立体显示驱动相结合，实时显示真实的三维地形，实现立体视觉显示， 在人左右眼形成视线角度不同的图像；

3-3)通过3D显示设备实时化显示叠加高分辨率影像的DEM模型，将从DEM数据中获取的路线中线地 面高程在DEM模型表面以紧贴地表分布的线段方式显示，用于三维拉坡时参考；

3-4)开始三维平纵定线，在三维视图上采取可视化的方式，调整公路路线的平面线形、纵坡、竖曲线， 从路线的起点开始，依次显示每个公里桩号的三维视图，通过交互的方式进行拉坡；

3-5)调整变坡点及纵坡后，通过3D显示设备进入路线三维视图，调整视点高度，模拟实地勘察，确定 路线平面、纵坡以及沿线构造物桩号；

3-6)在选线的过程中通过DEM实时获取土石方数量，动态调整路线平纵线形，具体包括以下步骤：

3-6-1)在三维视图上继续调整不合理的平面线形，并相应调整路线平面、纵坡包括沿线构造物桩号；

3-6-2)根据路线的平纵线形，分析每公里土石方量，调整优化土石方量过大路段；

3-6-3)对于路线平面存在问题、改动较大的，或者拉坡后需要重新选择路线平面的，重复步骤2)进行平 面初步定线；

3-7)对地形重新裁剪分块，针对分块地形按坐标映射关系叠加高分辨率卫星影像，

3-8)在三维空间中实时绘制并显示公路模型；所述公路模型包括路基、路面、边坡、边沟、标线、栏杆、 绿化带、土路肩、硬露肩；根据桥梁、隧道、立交设置叠加桥梁、隧道、立交模型以及车辆、标志牌、 树木、云彩模型，建立公路、地形立体模型；

4)进行立体模型定线；

所述步骤4)有以下子步骤：

4-1)根据步骤3)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)采用平面俯视、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)进行平面初步定线，重新选择精确线位。