1、 道路路線CAD技術(shù)和典型的應(yīng)用分析 主要內(nèi)容 第 1- 2學(xué)時(shí) 第 3- 4學(xué)時(shí) 第 5- 6學(xué)時(shí) 第 7- 8學(xué)時(shí) 第 9-10學(xué)時(shí) 第11-12學(xué)時(shí) 第13-14學(xué)時(shí) 第15-16學(xué)時(shí) 第17-18學(xué)時(shí) 第19-20學(xué)時(shí) 第21-22學(xué)時(shí) 第23-24學(xué)時(shí) 第25-26學(xué)時(shí) 第27-28學(xué)時(shí) 第29-30學(xué)時(shí) 第31-32學(xué)時(shí) 第33-34學(xué)時(shí) 第35-36學(xué)時(shí)概述TJRD軟件工程設(shè)計(jì) 考查 OpenGL技術(shù) VC技術(shù)初步 VB開(kāi)發(fā)技術(shù)AutoCAD高級(jí)應(yīng)用 道路實(shí)時(shí)技術(shù)應(yīng)用數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)獲取及數(shù)模初步數(shù)模構(gòu)造方法 道路選線及中線設(shè)計(jì)拉坡及縱斷面設(shè)計(jì)橫斷面設(shè)計(jì)技術(shù)效果圖表現(xiàn)與應(yīng)

2、用 道路三維模型技術(shù)立交三維設(shè)計(jì)技術(shù)圖表輸出技術(shù)概述一、道路CAD總體概貌Computer Aided Design是近30年來(lái)發(fā)展起來(lái)的，現(xiàn)在已經(jīng)在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用，縮短工程周期，減少工作強(qiáng)度，提高工程質(zhì)量。土木工程領(lǐng)域分為兩類(lèi)CAD系統(tǒng)，一主要以數(shù)學(xué)和力學(xué)計(jì)算為主的，另一種主要針對(duì)綿延在大地上，涉及許多地形、地物的線狀建筑物為服務(wù)對(duì)象。道路CAD的特點(diǎn)：1、與地形地物等自然資料關(guān)系密切，必須適應(yīng)各種數(shù)據(jù)采集方法。2、設(shè)計(jì)過(guò)程中圖形交互性很強(qiáng)。3、輸出產(chǎn)品主要是圖表。概述二、道路CAD整體結(jié)構(gòu)概述三、軟硬件環(huán)境1、航測(cè)成圖設(shè)備、全站儀及GPS等。2、計(jì)算機(jī)、繪圖儀等。3、系統(tǒng)軟件4、輔助軟

3、件，比如掃描矢量化軟件，衛(wèi)星圖象解析軟件等。5、專(zhuān)業(yè)軟件概述四、發(fā)展概況1、國(guó)外軟件系統(tǒng)美國(guó)InRoads、德國(guó)CARD/1、英國(guó)MOSS系統(tǒng)。2、國(guó)內(nèi)軟件系統(tǒng)同濟(jì)大學(xué)、東南大學(xué)、西安一院、武漢二院、海德公司、華杰公司等。概述五、TJRD介紹TJRD是同濟(jì)大學(xué)在80年代開(kāi)發(fā)的道路路線CAD系統(tǒng),主要進(jìn)行道路路線的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),期間經(jīng)歷了許多曲折,目前是3.0版本,新版本尚未完全開(kāi)發(fā)完成,增加了許多新的功能和新的方法。TJRD是完全按照UML技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和統(tǒng)一建模，并且嚴(yán)格使用COM技術(shù)進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的，各個(gè)功能部分可以分別提升，可以根據(jù)需要進(jìn)行開(kāi)展，同時(shí)還準(zhǔn)備提供API接口，滿足用戶擴(kuò)展功

4、能的需要。TJRD軟件工程設(shè)計(jì)一、什么是軟件工程設(shè)計(jì)就是使用軟件工程學(xué)原理對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃和分析。軟件工程學(xué)是指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)的學(xué)科，它采用工程的概念、原理，將當(dāng)前最好的方法和技術(shù)結(jié)合起來(lái)，在軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程當(dāng)中占有很重要的地位。解決了軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)中出現(xiàn)的軟件危機(jī)。二、軟件工程設(shè)計(jì)方法概述1、軟件生命周期法(Software Life Cycle)。2、原型法(Prototyping)3、面向?qū)ο蠹夹g(shù)(Object Oriented)4、獨(dú)立建模語(yǔ)言UML(Unified Modeling Language)5、面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)語(yǔ)言(VC+)軟件生命周期法(Software Lif

5、e Cycle) 軟件生命周期指從軟件的立項(xiàng)開(kāi)發(fā)到軟件最終消亡的全過(guò)程。主要包括可行性研究、需求分析、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試、運(yùn)行和維護(hù)等幾個(gè)階段。傳統(tǒng)的瀑布模型是該方法的管理模型。每一個(gè)階段結(jié)束都必須交出規(guī)定的文檔資料，作為下一階段的依據(jù)。遵循的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：認(rèn)識(shí)抽象、模塊化、信息屏蔽和局部化、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、軟件規(guī)范。 缺乏靈活性，很難面對(duì)和處理軟件開(kāi)發(fā)中存在的各種風(fēng)險(xiǎn)，按照現(xiàn)代工業(yè)的工程化生產(chǎn)模式，規(guī)定了嚴(yán)格的開(kāi)發(fā)過(guò)程和階段，忽略了軟件開(kāi)發(fā)本身的特殊性，過(guò)于理想化。原型法(Prototyping)首先根據(jù)基本的需求，迅速構(gòu)造一個(gè)系統(tǒng)原型，運(yùn)行原型系統(tǒng)，進(jìn)行評(píng)價(jià)提出修改意見(jiàn)，根據(jù)新需求

6、，再實(shí)現(xiàn)新一輪的系統(tǒng)原型，重復(fù)上述步驟，直到實(shí)現(xiàn)滿意的最終系統(tǒng)。與傳統(tǒng)瀑布法不同的地方是在開(kāi)發(fā)過(guò)程中引入用戶評(píng)價(jià)。原型是系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)化表示，雖然不是完整的最終系統(tǒng)，但具有系統(tǒng)的重要特征，即系統(tǒng)功能、系統(tǒng)復(fù)雜性、用戶接口、簡(jiǎn)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、原型性能、堅(jiān)固性、硬件和工具集。面向?qū)ο蠹夹g(shù)(Object Oriented)的思維方法面向?qū)ο蟮姆椒ㄊ悄壳皯?yīng)用比較流行的方法，它的含義是建立在現(xiàn)實(shí)世界基礎(chǔ)上的，所形成的方法就是面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)方法，它主要特征就是抽象、封裝、繼承、關(guān)聯(lián)。什么是對(duì)象，什么是類(lèi)，這是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，比如高速公路、城市道路、其他道路等都是道路，前者是對(duì)象，后者是類(lèi)，如果定義了道路這個(gè)

7、類(lèi)，就可以繼承除所有其他的子類(lèi)。統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML(Unified Modeling Language)UML 是一種標(biāo)準(zhǔn)的圖形化建模語(yǔ)言它是面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)的一種標(biāo)準(zhǔn)表示它不是一種可視化的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言而是一種可視化的建模語(yǔ)言。 不是工具或知識(shí)庫(kù)的規(guī)格說(shuō)明而是一種建模語(yǔ)言規(guī)格說(shuō)明是一種表示的標(biāo)準(zhǔn)不是過(guò)程也不是方法但允許任何一種過(guò)程和方法使用它。類(lèi)圖(Class Diagram)描述類(lèi)和類(lèi)之間的靜態(tài)關(guān)系。與數(shù)據(jù)模型不同,它不僅顯示了信息的結(jié)構(gòu),同時(shí)還描述了系統(tǒng)的行為。類(lèi)圖是定義其它圖的基礎(chǔ)。在類(lèi)圖的基礎(chǔ)上,狀態(tài)圖、合作圖等進(jìn)一步描述了系統(tǒng)其他方面的特性。類(lèi)和對(duì)象對(duì)象(Object)與我們對(duì)客觀

8、世界的理解相關(guān)。我們通常用對(duì)象描述客觀世界中某個(gè)具體的實(shí)體。所謂類(lèi)(Class)是對(duì)一類(lèi)具有相同特征的對(duì)象的描述。而對(duì)象是類(lèi)的實(shí)例(Instance)。建立類(lèi)模型時(shí),我們應(yīng)盡量與應(yīng)用領(lǐng)域的概念保持一致,以使模型更符合客觀事實(shí),易修改、易理解和易交流。面向?qū)ο蟮慕ＵZ(yǔ)言(VC+)工作步驟：OOP的思想建立模型- UML將它們表現(xiàn)出來(lái)- VC+開(kāi)發(fā)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)功能-數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是道路CAD的重要基礎(chǔ)，只有設(shè)計(jì)合理的模型和結(jié)構(gòu)才能使CAD系統(tǒng)靈活、高效，發(fā)揮出應(yīng)有的效果，特別是在三維設(shè)計(jì)和虛擬現(xiàn)實(shí)可視化應(yīng)用中是非常重要的，根據(jù)多年的實(shí)踐和應(yīng)用，目前我們已經(jīng)定義了一套高效的道路計(jì)

9、算機(jī)輔助應(yīng)用數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這方面的研究還在不斷發(fā)展和完善之中，主要包括A 地形表面數(shù)據(jù)、B 道路三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、C 附屬結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和D 其他相關(guān)數(shù)據(jù)等內(nèi)容，下面就其中的幾個(gè)模型和結(jié)構(gòu)做簡(jiǎn)單的介紹。A 地形表面數(shù)據(jù)-DTM數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model縮寫(xiě)為DEM）自1956-1958年由美國(guó)麻省理工學(xué)院的Chairs L。Milter 教授提出后，已在理論研究和應(yīng)用實(shí)踐方面有了很大的進(jìn)展。用DEM數(shù)據(jù)可以直接生成等高線圖、確定地面點(diǎn)的通視情況及繪制通視圖、坡度圖、地形透視圖、地形斷面圖以及進(jìn)行土方量計(jì)算等等；配合其它數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、交通上可進(jìn)行土地評(píng)價(jià)、

10、道路選線、導(dǎo)航控制、生產(chǎn)影像地圖、遙感制圖等。 A 地形表面數(shù)據(jù)-DTMA 地形表面數(shù)據(jù)-DTMA 地形表面數(shù)據(jù)-DTMclass DLL aTinPoint /DTM的數(shù)據(jù)點(diǎn)public:double X,Y,Z;BOOL IsCanBeSeen;aTinPoint();virtual aTinPoint();class DLL aTinFace /DTM的面public:long P1,P2,P3; BOOL IsCanBeSeen;aTinFace();virtual aTinFace();ID 點(diǎn)X坐標(biāo) 點(diǎn)Y坐標(biāo) 點(diǎn)Z坐標(biāo)11127.9714.880925920.55ID 1點(diǎn)號(hào)2點(diǎn)號(hào)

11、 3點(diǎn)號(hào)1523數(shù)據(jù)庫(kù)B 道路三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)B 道路三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)B 道路三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 道路三維數(shù)據(jù)包含平、縱、橫三個(gè)方面，還包括其他信息，這里主要介紹前三種信息。 class DLL RoadProject public: CString MdbBaseName; CArray aRoutes; BOOL OpenRoadPproject(CString DataBaseName); RoadProject(); virtual RoadProject();1、道路項(xiàng)目管理一個(gè)道路項(xiàng)目包含有一個(gè)以上的道路，比如立交等，要能夠管理好這些道路，必須提供一種項(xiàng)目的概念，在項(xiàng)目的概念下再管理一條條道路。

12、1、道路項(xiàng)目class DLL RoadProject public: CString MdbBaseName; CArray aRoutes; BOOL OpenRoadPproject(CString DataBaseName); RoadProject(); virtual RoadProject();2、單條道路class DLL aRoute public:double Cap_1(double Sta,int i);double GetDesignHgFromStation(double Sta);int GetStationIndexFromSK(double Sta);a3DP

13、oint GetXYFromStation(double Sta);/獲得X,Y,F/int GetStationIndexFromSK(double Sta);aSkPoint GetXYZFromStation(double Sta);/獲得X,Y,Zvoid ReadSK(CString MDBName,int FileN);void ReadLIP(CString MDBName,int FileN); /void GetPointsArrayFromaSkPoints(double Dis,CArray PointXYS);CString RouteName;CArray aSkPo

14、ints; CArray aJdPoints; /平面資料CArray aLipPoints;/縱斷面資料/ CArray aVSZPoint;aRoute();virtual aRoute(); aRoute & operator = (aRoute & src);2、中心線定義道路線形的三種基本線元：直線、圓曲線和回旋線組合成各種復(fù)雜的道路線形，它們可以用一種統(tǒng)一的表達(dá)： K(S)=aS+b其中： K(S)為距起點(diǎn)曲線長(zhǎng)度為S處的曲率，其有正負(fù)之分，規(guī)定沿道路前進(jìn)方向，曲線左轉(zhuǎn)曲率為正(K0)，右轉(zhuǎn)為負(fù)(K0)，a，b為兩個(gè)常數(shù)，有：當(dāng)a=0，b=0時(shí),K(S)=0表示該線元是一段直線；當(dāng)

15、a=0，b0時(shí),K(S)=b(常數(shù))，表示該線元是一段圓曲線；當(dāng)a 0，b0時(shí),K(S)= aS+b ，表示該線元是一段緩和曲線；其中，S為P點(diǎn)距起點(diǎn)的曲線長(zhǎng)度，以上就是道路中心線的幾何樣條表達(dá)，以此可以建立道路中心的計(jì)算模型。2.1、SK模型class DLL aSkPoint public:void set2(double z,double icpz,double icpy,double wdz,double wdr);int IsSelected;void set(double s1,double s2,double f1, double f2 ,double k1,double k2,

16、double x,double y);double icpL,icpR,wdL,wdR;/左右超高double Z;double Y;double X;double K2;double K1;double F2;double F1;double MarkStation;double RealStation;aSkPoint();virtual aSkPoint();2.2、hSegment模型class DLL hSegment public:aSkPoint aJdStart,aJdEndst;hSegment();virtual hSegment();CArray aSkStrings;C

17、Array aSkPoints;CArray PlinePoints;void set(double aLs1,double aR,double aLs2,int flg);double R,Ls1,Ls2,T,E;/暫時(shí)int ClockFlg; CArray aJdXYPoints;數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)獲取及數(shù)模技術(shù)一、數(shù)據(jù)采集采集地面上的地形、地物、地質(zhì)等數(shù)據(jù)資料，建立數(shù)字地形模型是道路CAD的基礎(chǔ)。采集數(shù)據(jù)的方法有：傳統(tǒng)的測(cè)量方法；利用光電測(cè)距儀、全站儀等現(xiàn)代化測(cè)量?jī)x器進(jìn)行地面速測(cè)；利用已有地形圖數(shù)字化；航空攝影與遙感方法；GPS技術(shù)；GIS技術(shù)；衛(wèi)星照片等。數(shù)據(jù)獲取及數(shù)模技術(shù)1、測(cè)地形圖數(shù)據(jù)獲

18、取及數(shù)模技術(shù)2、測(cè)導(dǎo)線偏角和交點(diǎn)間距3、測(cè)縱斷面橫斷面地面線數(shù)據(jù)獲取及數(shù)模技術(shù)數(shù)據(jù)獲取及數(shù)模技術(shù)二、數(shù)模技術(shù)1、數(shù)模的概念數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model縮寫(xiě)為DEM）自1956-1958年由美國(guó)麻省理工學(xué)院的Chairs L。Milter 教授提出后，已在理論研究和應(yīng)用實(shí)踐方面有了很大的進(jìn)展。用DEM數(shù)據(jù)可以直接生成等高線圖、確定地面點(diǎn)的通視情況及繪制通視圖、坡度圖、地形透視圖、地形斷面圖以及進(jìn)行土方量計(jì)算等等；配合其它數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、交通上可進(jìn)行土地評(píng)價(jià)、道路選線、導(dǎo)航控制、生產(chǎn)影像地圖、遙感制圖等。 數(shù)據(jù)獲取及數(shù)模技術(shù)數(shù)據(jù)獲取及數(shù)模技術(shù)2、地形的特征人們把地

19、形分為四類(lèi)，典型單點(diǎn)、邊界線、構(gòu)造線和斷裂線，進(jìn)一步分類(lèi)，可以分為散點(diǎn)和斷裂線。3、數(shù)模的精度點(diǎn)的分布、點(diǎn)的密度、采點(diǎn)精度4、內(nèi)插方法整體內(nèi)插、局部?jī)?nèi)插、逐點(diǎn)內(nèi)插。5、數(shù)模的表現(xiàn)形態(tài)散點(diǎn)數(shù)模、三角網(wǎng)數(shù)模、格網(wǎng)數(shù)模6、數(shù)模的建立7、數(shù)模的索引8、數(shù)模的應(yīng)用數(shù)模的簡(jiǎn)單構(gòu)造技術(shù)目標(biāo)：使用VB/VC在AutoCAD下面使用散點(diǎn)建立基本的DTM不規(guī)則三角網(wǎng)TIN(Triangular Irregular Net)簡(jiǎn)稱TIN在所有的構(gòu)網(wǎng)原則中Delaunay三角網(wǎng)(D-三角網(wǎng))是最優(yōu)的?；驹恚?、空外接圓原理：每個(gè)D-三角形外接圓均不包括點(diǎn)集的其他任意點(diǎn)；2、最大頂角原理：點(diǎn)集所形成的三角網(wǎng)中， D-

20、三角形中最小角度是最大的。數(shù)據(jù)來(lái)源：航測(cè)、地形圖、野外測(cè)量等。建網(wǎng)方案：準(zhǔn)備數(shù)據(jù) 四個(gè)輔助點(diǎn) 向中心擴(kuò)展 刪除輔助邊 建立索引 各種應(yīng)用建網(wǎng)方案：第1步：建網(wǎng)方案：第2步：建網(wǎng)方案：第3步：建網(wǎng)方案：第4步：編寫(xiě)程序：1、VB方式：Public X As Double, Y As Double, Z As DoublePublic IsDelected As Boolean, PointType As IntegerPublic FirstPoint As Integer, EndstPoint As Integer 端點(diǎn)序號(hào)Public IsDelected As Boolean, Side

21、Flg As Integer 標(biāo)識(shí)在哪一邊找點(diǎn)Public IsOffset As Boolean 是不是向外擴(kuò)展Public IsSelfEdage As Boolean 該邊是不是虛擬邊Public IsBarryEdage As Boolean 該邊是不是邊界Public FirEdage As New TINEdage, SecEdage As New TINEdage, ThrEdage As New TINEdage編寫(xiě)程序：2、VC方式：道路中心線設(shè)計(jì)技術(shù)一、中心線線元的數(shù)學(xué)表達(dá)道路線形的三種基本線元：直線、圓曲線和回旋線組合成各種復(fù)雜的道路線形，它們可以用一種統(tǒng)一的表達(dá)： K(

22、S)=aS+b其中： K(S)為距起點(diǎn)曲線長(zhǎng)度為S處的曲率，其有正負(fù)之分，規(guī)定沿道路前進(jìn)方向，曲線左轉(zhuǎn)曲率為正(K0)，右轉(zhuǎn)為負(fù)(K初擬設(shè)計(jì)方案-人機(jī)交互修改-縱斷面設(shè)計(jì)成果-各種應(yīng)用道路縱斷面設(shè)計(jì)技術(shù)道路橫斷面設(shè)計(jì)技術(shù)橫斷面設(shè)計(jì)主要通過(guò)自動(dòng)“戴帽”，完成邊坡設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行人工修改，其中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面的表達(dá)是比較困難的。道路橫斷面設(shè)計(jì)技術(shù)道路三維及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)1、目的和意義 6、三維道路設(shè)計(jì)技術(shù)2、主要應(yīng)用介紹 7、AutoCAD高級(jí)開(kāi)發(fā)技術(shù)3、道路三維建模技術(shù) 8、OpenGL/VC+技術(shù)4、效果圖與動(dòng)畫(huà)技術(shù) Multigen Creator與Vega5、道路虛擬實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)技術(shù)1、目的和意義 虛

23、擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是道路工程高新技術(shù)之中的重要內(nèi)容。 虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual RealityVR)，有時(shí)也稱為靈境，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界(Virtual World)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。虛擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的，通過(guò)視、聽(tīng)、觸覺(jué)等作用于用戶，使之產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)的交互式視景仿真，因而一個(gè)身臨其境的虛擬環(huán)境系統(tǒng)是由包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖象處理與模式識(shí)別、智能接口技術(shù)、人工智能技術(shù)、多傳感器技術(shù)、語(yǔ)音處理與音像技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等不同功能、不同層次的具有相當(dāng)規(guī)模的子系統(tǒng)所構(gòu)成的大型綜合集成環(huán)境，與現(xiàn)有的仿真區(qū)別在于被試不再是坐在現(xiàn)實(shí)世界中通過(guò)人機(jī)界面去觀察分析研究對(duì)象的參數(shù)

24、,而是沉浸到由計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的一種虛擬世界之中，在這里面如同真實(shí)世界一樣與周?chē)奶摂M環(huán)境事物進(jìn)行交互作用，所以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是綜合性極強(qiáng)的高新信息技術(shù)，在軍事、土木、醫(yī)學(xué)、設(shè)計(jì)、藝術(shù)、娛樂(lè)等很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。道路虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 道路規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目的技術(shù)論證、道路設(shè)計(jì)、道路安全、環(huán)境影響評(píng)價(jià)。除此之外，在道路施工、交通誘導(dǎo)、交通管理、駕駛員培訓(xùn)、事故再現(xiàn)等方面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都可以有廣泛的應(yīng)用，其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益都有重要的意義。 以道路設(shè)計(jì)為例： 道路設(shè)計(jì)的目標(biāo)是滿足道路經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性的要求，目前的道路CAD系統(tǒng)僅從具體工作層面（計(jì)算、繪圖）上進(jìn)行設(shè)計(jì)，并不能對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，缺乏對(duì)設(shè)

25、計(jì)過(guò)程的支持。 應(yīng)該通過(guò)道路虛擬模型，結(jié)合汽車(chē)動(dòng)力學(xué)模型、駕駛員模型、道路環(huán)境模型對(duì)道路設(shè)計(jì)方案進(jìn)行反復(fù)虛擬研究。1、目的和意義道路虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（1）數(shù)據(jù)獲取技術(shù) 指利用研究區(qū)域的基礎(chǔ)資料,采用野外測(cè)量、地形圖數(shù)字化、全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量等方法，獲取研究區(qū)域的地理數(shù)據(jù)，包括數(shù)字高程模型、建筑外表結(jié)構(gòu)與紋理數(shù)據(jù)等。三維源數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式與獲取方法、應(yīng)用軟件系統(tǒng)有關(guān)。 （2）三維實(shí)體快速建模技術(shù) 指根據(jù)采集到的數(shù)據(jù),利用建模軟件建立各種地理實(shí)體，如地形、建筑物、道路、水面、樹(shù)木、草地等在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的模型。 （3）仿真技術(shù) 建立虛擬仿真環(huán)境,實(shí)現(xiàn)研究區(qū)域的真實(shí)環(huán)境再現(xiàn)以及規(guī)劃環(huán)境的預(yù)見(jiàn)。

26、（4）接口技術(shù) 包括DEM數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換；虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)出為國(guó)家空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式以及國(guó)家空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)入為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的格式。 （5）集成技術(shù) 將遙感、GIS、科學(xué)計(jì)算可視化系統(tǒng)、VR系統(tǒng)進(jìn)行集成。 1、目的和意義道路虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬驅(qū)動(dòng)-小試驗(yàn)車(chē)的簡(jiǎn)單描述道路虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2、主要應(yīng)用介紹虛擬驅(qū)動(dòng)-駕駛行為的初步模擬道路虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2、主要應(yīng)用介紹虛擬驅(qū)動(dòng)-汽車(chē)碰撞的模擬道路虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2、主要應(yīng)用介紹虛擬驅(qū)動(dòng)-交通標(biāo)志和樹(shù)木的表現(xiàn)道路虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2、主要應(yīng)用介紹虛擬驅(qū)動(dòng)-對(duì)貼圖的處理道路虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2、主要應(yīng)用介紹道路虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2、主要應(yīng)用介紹三維設(shè)計(jì)技術(shù)道路虛擬現(xiàn)實(shí)技

27、術(shù)2、主要應(yīng)用介紹三維設(shè)計(jì)技術(shù)道路虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)動(dòng)畫(huà)系統(tǒng)實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三維建模為核心AutoCADCREATOR3DMAX驅(qū)動(dòng)引擎OPENGLVEGA3、道路三維建模技術(shù)道路虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)真正道路三維設(shè)計(jì)道路景觀設(shè)計(jì)主要交通狀態(tài)模擬交通安全模擬道路方案評(píng)價(jià)和選擇車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)模擬道路幾何交通環(huán)境景觀采集和建模3、道路三維建模技術(shù)道路三維模型技術(shù)道路幾何設(shè)計(jì)交互三維模型建立地形模型建立各種應(yīng)用3、道路三維建模技術(shù)道路三維模型技術(shù)1平面設(shè)計(jì)2縱斷面設(shè)計(jì)3建立三維線位4設(shè)計(jì)路面5放邊坡，做橋臺(tái)8護(hù)攔，防撞墻9交通標(biāo)志標(biāo)線6與地面模型融合7地形模型修飾10成品輸出3、道路三維建模技術(shù)1平面設(shè)計(jì)-計(jì)算任意點(diǎn)XY

28、FS1,X1,Y1,K1,F1S2,X2,Y2,K2,F2S3,X3,Y3,K3,F3S4,X4,Y4,K4,F4SK點(diǎn)表示各點(diǎn)-SK模型（前面已介紹）2縱斷面設(shè)計(jì)-計(jì)算任意點(diǎn)的高程3建立三維線位-生成三維邊線和中心線三維道路設(shè)計(jì)技術(shù)研究道路實(shí)時(shí)技術(shù)道路效果圖技術(shù)與表現(xiàn)3DS MAX、 AutoCAD和多媒體技術(shù)的綜合應(yīng)用 1 三維形體的創(chuàng)建 三維形體的創(chuàng)建是根據(jù)設(shè)計(jì)人員提供的設(shè)計(jì)圖和有關(guān)資料，將2D的圖形轉(zhuǎn)化為3D模型。建模的過(guò)程對(duì)形體比例、尺寸要求非常嚴(yán)格，僅使用3DS MAX制作起來(lái)較困難，而AutoCAD在這方面具備優(yōu)勢(shì)，為此，將3DS MAX和AutoCAD結(jié)合起來(lái)，直接將AutoC

29、AD生成的電子文件導(dǎo)入3DS MAX是建模的最簡(jiǎn)便途徑。 在3DS MAX中，首先進(jìn)行所需系統(tǒng)單位的設(shè)定。在Top試圖中將AutoCAD文件導(dǎo)入3DS MAX，然后，根據(jù)導(dǎo)入的AutoCAD文件描畫(huà)出形體的路徑。使用Edit Spline編輯修改器修改樣條曲線，對(duì)路徑的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)調(diào)整，直到與導(dǎo)入的圖形重合。隨后，用同樣的方法創(chuàng)建物體的橫截面（剖面），定義對(duì)象的參數(shù)，再對(duì)它進(jìn)行編輯修改、變換、扭曲等等。對(duì)形體進(jìn)行放樣，使之成為立體模型。 3DS MAX、 AutoCAD和多媒體技術(shù)的綜合應(yīng)用 上述方法非常適用于公路、橋梁、輕軌、鐵路等三維圖像的制作。如果根據(jù)平、立、剖面圖制作室內(nèi)外建筑模型，就

30、要使用3DS MAX中Creat面板中的Grometry和Shapes工具生成形體。這樣建成的模型尺寸、比例嚴(yán)格，誤差率低。需要注意的是要盡可能減少物體的步數(shù)，以減輕系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。對(duì)于模型曲線的光滑程度來(lái)講，高的步數(shù)設(shè)置可以產(chǎn)生較光滑的曲線；對(duì)于由曲線生成的面來(lái)講，高的步數(shù)設(shè)置產(chǎn)生較多的面。較多的面需要大量的存儲(chǔ)空間，更重要的是渲染時(shí)間長(zhǎng)，這會(huì)降低工作效率。因而在滿足圖形質(zhì)量要求的前提下，應(yīng)盡量減少面數(shù)。有效地降低物體和樣條曲線步數(shù)的方法有多種，主要有調(diào)整Interpolation的參數(shù)和使用Editable Mesh編輯器。所有形體都包含名為Interpolation的參數(shù)卷展欄，這個(gè)卷展欄中的

31、三個(gè)參數(shù)控制著每一個(gè)樣條曲線的步數(shù)。使用Editable Mesh塌陷功能堆棧也是降低步數(shù)的有效方法，在塌陷之前一定要確認(rèn)樣條曲線和形體精確無(wú)誤，因?yàn)樗葜缶筒荒芊祷匦薷摹? 通過(guò)材質(zhì)和燈光創(chuàng)建真實(shí)的三維空間 創(chuàng)建令人信服的材質(zhì)要求表面紋理、凹凸性、亮度以及能給予材質(zhì)深度感和觸覺(jué)的光線等方面都要有隨機(jī)性。例如，天空應(yīng)能表現(xiàn)出真實(shí)的色彩，而水要有一種濕的感覺(jué)，這通常與光亮度有關(guān)。 材質(zhì)定義從材質(zhì)類(lèi)型開(kāi)始，例如從Standlarel,Multisub-Sbject或Raytracing開(kāi)始，接下來(lái)的層級(jí)結(jié)構(gòu)與材質(zhì)的類(lèi)型有關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)中的雙面材質(zhì)、基本參數(shù)、擴(kuò)充參數(shù)、貼圖、動(dòng)態(tài)屬性等均可由多種材質(zhì)

32、組成。在定義材質(zhì)時(shí)，可通過(guò)Material/Map Navigator（材質(zhì)/貼圖導(dǎo)航器）以圖形的方式顯示材質(zhì)的層級(jí)結(jié)構(gòu)。在對(duì)材質(zhì)動(dòng)畫(huà)進(jìn)行編輯時(shí)，可以在軌跡視圖中顯示材質(zhì)的層級(jí)結(jié)構(gòu)。 為了增強(qiáng)場(chǎng)景的真實(shí)感，使用Noise、Smoke、Cellular和Dents的過(guò)程貼圖來(lái)增加一些細(xì)微和明顯的表面破損，能產(chǎn)生一種真實(shí)的外觀。過(guò)程貼圖是根據(jù)參數(shù)的數(shù)學(xué)運(yùn)算結(jié)果產(chǎn)生的圖片，其中一些用于獨(dú)立地定義木材、煙、拉毛、水泥、大理石、水等材質(zhì)。另一些用于細(xì)化或增強(qiáng)材質(zhì)的效果，象鏡面、薄墻折射、RGB色調(diào)、合成和光線追蹤等，可以使用Adobe photoshop和Premiere外掛模塊做為過(guò)程貼圖。 優(yōu)秀的三維渲染圖如同一幅美術(shù)作品，環(huán)境與氣氛的營(yíng)造非常重要。燈光的位置往往是頗費(fèi)周折的地方，燈光的運(yùn)用既要體現(xiàn)出形體的質(zhì)感又要烘托出環(huán)境的氣氛，光源的數(shù)量，環(huán)境光與主光的強(qiáng)弱需要反復(fù)調(diào)整到最佳狀態(tài)。3DS MAX中的許多內(nèi)置燈光類(lèi)型幾乎可以模擬自然界中的每一種光，也可以創(chuàng)建僅存在于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的虛擬現(xiàn)實(shí)的光。其中有燈