[发明专利]公路三维模型数据库与数字高程模型数据库无缝链接方法

说明书

技术领域

本发明涉及公路三维模型与数字高程模型数据库相匹配的方法。

背景技术

公路三维可视化技术能将平、纵、横三维的设计资料结合起来，生成道路的三维场景，这对于提高设计质量有着非常重要的意义。但是传统的道路三维可视化技术只是道路模型的三维可视化，施工人员难以想象出道路的设计方案与实际地表结合后的效果，因此难以计算出根据道路模型对地表进行挖土还是填土作业。

发明内容

本发明的目的是提供一种公路三维模型数据库与数字高程模型数据库无缝链接方法，以解决传统的道路三维可视化技术只是道路模型的三维可视化，施工人员难以想象出道路的设计方案与实际地表结合后的效果，因此难以计算出根据道路模型对地表进行挖土还是填土作业的问题。它包括下述步骤：一、根据已经建立的公路三维模型数据库，对公路路面上的点按照一定取点方式提取所取点的高程坐标，建立数字矩阵；二、根据已经建立的公路路基地表的数字高程模型数据库，对公路路基地表上的点按照与步骤一相同的取点方式建立每个点高程坐标的数字矩阵，并且使步骤二的数字矩阵与步骤一的数字矩阵关于水平坐标相同的点其高程坐标一一映射；三、以公路三维模型数据库中数字矩阵所对应的高程坐标为基准，逐点修改公路路基地表的数字高程模型数据库中的高程坐标，同时把公路三维模型数据库与数字高程模型数据库二者之间逐点的高程坐标差值建立数据表。

国内外大多数三维可视化设计方法是在AutoCAD环境下做出道路模型后，再利用适当的三维制作软件，在指定浏览路径情况下，进行渲染着色，制成动画。因此在实时浏览过程中，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，因此实现公路三维模型建模与数字高程模型无缝链接有着重要意义。

由于本发明中把公路路基地表的数字高程模型数据库逐点修改成公路三维模型数据库的高程数据，因此实现了二者数据的无缝链接。另外施工者可以使用步骤三得到的数据表格，计算出应该对地表进行挖土和填土以及挖土和填土的数值，解决了现有技术存在的问题。本发明具有如下技术效果：

1、道路无缝链接方法是实现道路地形三维可视化的基础，通过道路无缝链接方法，不仅能够在3DSMAX中渲染着色，制作成道路景观动画，并且还能够建立道路视相关多分辨率网格模型，实现道路景观的动态实时透视，用来评价三维立体线形以及与周围地形，景观的配合情况，以便对线形设计做必要的修改和调整。

2、将道路无缝链接方法与地理信息系统相结合，可以实现道路地形三维空间属性信息查询，为道路设计服务。

3、由无缝链接方法可以绘制等高线，根据设计面等高线可分析路面的排水情况，以便为路基排水设计服务。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式包括下述步骤：一、根据已经建立的公路三维模型数据库，对公路路面上的点按照一定取点方式提取所取点的高程坐标，建立数字矩阵；二、根据已经建立的公路路基地表的数字高程模型数据库，对公路路基地表上的点按照与步骤一相同的取点方式建立每个点高程坐标的数字矩阵，并且使步骤二的数字矩阵与步骤一的数字矩阵关于水平坐标相同的点其高程坐标一一映射；三、以公路三维模型数据库中数字矩阵所对应的高程坐标为基准，逐点修改公路路基地表的数字高程模型数据库中的高程坐标，同时把公路三维模型数据库与数字高程模型数据库二者之间逐点的高程坐标差值建立数据表。对于公路路基地表上不是数字矩阵中的点采用取两点间平均数进行插值的方法修改高程坐标和计算高程坐标差值。

本方法是在前人工作的基础上，采用CDT(Constrained DelaunayTriangulation，约束狄洛尼三角网)理论建立道路与地形无缝链接方法，并转化成格网模型进行三维无缝链接。

1、道路模型的构建方法

道路模型的构建是基于下述思想：道路建成后，原来的地面由建成的道路表面代替，从这个角度观察道路表面，它实际上是地面的一部分。所以，可以用一般建立地表模型的方法建立道路模型。

(1)数据的准备

道路模型表面可由道路中心线、道路路基边缘线、道路边坡线组成的封闭的多边形组成。当把这些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，即可按照需要的断面距离计算这些特征线的三维坐标，一般为20米一个断面，也可根据需要加密。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