[发明专利]一种铁路工程施工便道参数化建模和设计优化方法

权利要求书

1.一种铁路工程施工便道参数化建模方法，包括以下步骤：

S1，建立地理坐标系与投影坐标系之间的转换关系，包括地理坐标系向投影坐标系的转换关系和投影坐标系向地理坐标系的转换关系；

S2，施工便道参数化建模，包括以下步骤：

1)边坡类型判断，包括：

a)在三维场景中绘制或选取一条线路作为施工便道的道路中心线，依据所述地理坐标系向投影坐标系的转换关系，将道路中心线上的点位坐标转换至投影坐标系；

b)根据线路上的投影坐标点位，将连续线路分解成独立段落的三维线段，并计算段落交界处的断面信息，得到独立段落起止断面；

c)每一个独立段落都有一段坡脚线，将该坡脚线离散成坐标点，并与地形高程进行对比，判断边坡的类型；

2)获取边坡轮廓线：截取施工便道的一个横断面，根据坡脚点的位置以及边坡坡率得到边坡剖面线，将边坡剖面线与地形断面求交，得到边坡与地形之间的交点；针对每一个道路横断面，计算边坡剖面线与地形断面的交点，将相邻且边坡类型相同的地形交点连接，生成边坡轮廓线；

3)生成施工便道模型：根据步骤1)获得的独立段落线段以及施工便道的宽度参数，在进行纹理映射的基础上，生成路面模型；根据边坡类型判断结果，分段落分别进行路堑、路堤、平地的放样，各段落与步骤2)中获取的边坡轮廓线能够构成一个连续且共面的多边形面，通过对多边形之间的接边问题进行处理，最终生成边坡模型；路面模型与边坡模型通过坡脚线进行连接，生成施工便道模型；

4)将投影坐标系下的计算结果转换至地理坐标系；

S3，输出建模设计成果：将所述施工便道模型以及同时得到的施工便道可编辑矢量图形、施工便道处的局部DEM(数字高程模型)和填挖方量数据作为成果输出。

2.根据权利要求1所述的铁路工程施工便道参数化建模方法，其特征在于，步骤S1中，所述的建立地理坐标系向投影坐标系的转换关系为：根据铁路线路所在的位置定义投影带，采用膨胀椭球法，选择高斯投影方式建立CGCS2000坐标系的坐标投影。

3.根据权利要求1所述的铁路工程施工便道参数化建模方法，其特征在于：步骤S2中，当检测点高程高于地形高程时，为路堤；当检测点高程低于地形高程时，为路堑；当检测点高程与地形高程相等时，为平地。

4.根据权利要求1所述的铁路工程施工便道参数化建模方法，其特征在于：步骤S3中，所述填挖方量数据为填方总量或挖方总量，计算公式为：

其中：

d_i为第i个格网处的高程差，单位：m；

h_i为第i个格网处的设计高程，单位：m；

Z_i为第i个格网处的原始高程，单位：m；

V为填/挖方总量，单位：m³；V>0时，为填方总量；V<0时，为挖方总量。

S为格网面积，单位：m²；

k为土方系数。

5.一种对权利要求1-4中任一项所述的铁路工程施工便道参数化建模方法输出的模型进行设计优化的方法，包括：对施工便道三维模型进行实时编辑、对地形填挖数据进行局部更新和实时控制。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的对施工便道三维模型进行实时编辑为：在三维场景中设计施工便道时，当生成的边坡模型与其他模型相交，可两条施工便道距离较近、彼此之间的边坡模型交叉时，对边坡矢量图形上的离散点进行编辑和修改，解决边坡相交问题。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的对地形填挖数据进行局部更新包括：

地形挖洞，将便道模型与地形相交之处做透明化处理，从可视化层面实现地形与模型的融合；

局部地形修改，采用一个局部的DEM数据与原始DEM数据进行融合，通过实时加载局部地形图层替换原始地形的方式实现地形的局部快速更新。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的实时控制为：通过图层管理方式实时控制模型与地形数据的显示与隐藏。