CN102651045A - 铁路多线线路三维可视化方法 - Google Patents

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李顶峰
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Abstract

本发明公开了一种铁路多线线路三维可视化方法，其步骤包括：构建多线平纵断面模型和数字地面模型(S1)、构建多线横断面模型(S2)、设计路基横断面(S3)、构建多线线路模型(S4)、构建多线线路路基整体边界线(S5)、裁剪数字地面模型(S6)、形成多线线路三维可视化场景(S7)、自动漫游和交互浏览(S8)。通过构建并渲染铁路多线线路模型和数字地面模型，在直观的三维可视化场景中同时表现多条铁路线路设计成果，满足多条线路绕行、交叉、不等高或多线并行的情况，实现了铁路多线线路的三维可视化。能够实时反映多线之间的复杂关系，清晰表达设计意图，既能辅助指导铁路多线线路设计，也便于复核、审查设计方案，同时可适用于铁路多线线路的效果图制作及汇报演示。

Description

铁路多线线路三维可视化方法
技术领域
本发明涉及铁路线路设计方法，尤其是涉及铁路设计中多线线路三维可视化的方法。
背景技术
传统的铁路线路三维可视化的研究，仅限于针对单线铁路、双线并行等高铁的简单模拟仿真，没有考虑多条铁路线路之间的关系及影响。但是，在实际铁路工程设计中，经常会遇到多条线路绕行、交叉、不等高或多线并行的情况，特别是大型铁路枢纽，线路交叉疏解关系复杂并相互影响，对此，以往的简单线路三维模拟无法实现铁路多线线路三维可视化，不能很好的表达多线之间的复杂关系，在设计、复核、审查时，通常只能将平面图及多个纵断面图同时展开，来回检查交叉跨越关系、线间距、净空等是否合理，不能全面直观地掌握任意位置的路基横断面信息，包括线间距、路基面高差及边坡设计，工作效率不高，极易出现问题，从而影响设计质量，甚至带来重大的损失；同时，简单线路的三维模拟也无法适用于铁路多线线路的效果图制作及汇报演示。
发明内容
本发明提出一种全新的铁路多线线路三维可视化方法，通过构建并渲染铁路多线线路模型和数字地面模型，在直观的三维可视化场景中同时表现多条铁路线路设计成果，满足多条线路绕行、交叉、不等高或多线并行的情况，实现了铁路多线线路的三维可视化，同时完全支持传统的单线铁路、双线并行等高铁的三维可视化。能够实时反映多线之间的复杂关系，清晰表达设计意图，既能辅助指导铁路多线线路设计，也便于复核、审查设计方案，同时可适用于铁路多线线路的效果图制作及汇报演示。
本发明所涉及的铁路多线线路三维可视化方法包括以下步骤：构建多线平纵断面模型和数字地面模型、构建多线横断面模型、设计路基横断面、构建多线线路模型、构建多线线路路基整体边界线、裁剪数字地面模型、形成多线线路三维可视化场景、自动漫游和交互浏览；利用横坡构建多线横断面模型计算多线横断面模型的基础数据，依据多线横断面模型设计路基横断面。
S1、构建多线平纵断面模型和数字地面模型
多线平纵断面模型包含多条铁路线路的平面线位数据、桥梁隧道缺口数据、纵断面坡度数据、上建高度数据和技术标准，实现了多线线路的里程换算和三维空间几何计算功能。
S2、构建多线横断面模型
利用横坡构建多线横断面模型，计算多线横断面模型的基础数据。构建多线横断面模型时，不限定线位数目，实现了单线、双线和多线横坡三种形式。多线横断面模型的基础数据包括各线位之间的线间距、轨面高程、纵断面地面高程、横断面地面线数据。
S3、设计路基横断面
依据多线横断面模型设计路基横断面。设计路基横断面时，路基面根据横坡设计，边坡根据多线平纵断面模型的技术标准设计。
S4、构建铁路多线线路模型
组合多线横断面模型与多线平纵断面模型，构建铁路多线线路模型。
S5、构建多线线路路基整体边界线
以路基横断面的坡脚点作为边界点，依次将坡脚点连接，并在桥梁、隧道缺口处断开，形成多个闭合的多边形；最后将所有多边形合并，形成多线线路路基整体边界线。整体边界线是多个多边形的集合，包括内部有孔的多边形。
S6、裁剪数字地面模型
按照多线线路路基整体边界线裁剪数字地面模型，先将整体边界线嵌入到数字地面模型中，然后删除处在边界线内部的数据，形成裁剪后的数字地面模型，实现了数字地面模型在多个线路区域的交叉裁剪以及三角地带的裁剪。
S7、形成铁路多线线路三维可视化场景
三维渲染铁路多线线路模型和裁剪后的数字地面模型，形成铁路多线线路三维可视化场景。在此，使用裁剪后的数字地面模型，铁路多线线路模型与裁剪后的数字地面模型自动无缝接合。
S8、自动漫游和交互浏览
利用多线平纵断面模型，在铁路多线线路三维可视化场景中实现自动漫游和交互浏览。铁路多线线路三维可视化场景的漫游路径由多线平纵断面模型实时自动计算，可以随时切换漫游路径、设置漫游视点，实现了任意位置任意角度全方位的观察。
本发明所涉及的铁路多线线路三维可视化方法，不受传统单双线的限制，能够同步实现多条铁路线路的三维可视化；满足实际工程项目的需要，漫游路径可任意切换，满足全方位的观察；具有通用性强，实现过程统一，智能化和自动化程度高、可视化场景逼真、实用性强等特点，具有较高的推广应用价值。
附图说明
图1为铁路多线线路三维可视化方法的流程图。
图中标记说明：
S1、构建多线平纵断面模型和数字地面模型
S2、构建多线横断面模型
S3、设计路基横断面                    S4、构建多线线路模型
S5、构建多线线路路基整体边界线        S6、裁剪数字地面模型
S7、形成多线线路三维可视化场景        S8、自动漫游和交互浏览
具体实施方式
参照附图说明本发明的具体技术方案。由图1的流程图所示，本发明涉及的铁路多线线路三维可视化方法的步骤包括：
S1、构建多线平纵断面模型和数字地面模型
多线平纵断面模型包含多条铁路线路的平面线位数据、桥梁隧道缺口数据、纵断面坡度数据、上建高度数据和技术标准，实现了多线线路的里程换算和三维空间几何计算功能。
S2、构建多线横断面模型
利用横坡构建多线横断面模型，计算多线横断面模型的基础数据。构建多线横断面模型时，不限定线位数目，实现了单线、双线和多线横坡三种形式。多线横断面模型的基础数据包括各线位之间的线间距、轨面高程、纵断面地面高程、横断面地面线数据。
S3、设计路基横断面
依据多线横断面模型设计路基横断面。设计路基横断面时，路基面根据横坡设计，边坡根据多线平纵断面模型的技术标准设计。
S4、构建铁路多线线路模型
组合多线横断面模型与多线平纵断面模型，构建铁路多线线路模型。
S5、构建多线线路路基整体边界线
以路基横断面的坡脚点作为边界点，依次将坡脚点连接，并在桥梁、隧道缺口处断开，形成多个闭合的多边形；最后将所有多边形合并，形成多线线路路基整体边界线。整体边界线是多个多边形的集合，包括内部有孔的多边形。
S6、裁剪数字地面模型
按照多线线路路基整体边界线裁剪数字地面模型，先将整体边界线嵌入到数字地面模型中，然后删除处在边界线内部的数据，形成裁剪后的数字地面模型，实现了数字地面模型在多个线路区域的交叉裁剪以及三角地带的裁剪。
S7、形成铁路多线线路三维可视化场景
三维渲染铁路多线线路模型和裁剪后的数字地面模型，形成铁路多线线路三维可视化场景。在此，使用裁剪后的数字地面模型，铁路多线线路模型与裁剪后的数字地面模型自动无缝接合。
S8、自动漫游和交互浏览
利用多线平纵断面模型，在铁路多线线路三维可视化场景中实现自动漫游和交互浏览。铁路多线线路三维可视化场景的漫游路径由多线平纵断面模型实时自动计算，可以随时切换漫游路径、设置漫游视点，实现了任意位置任意角度全方位的观察。

Claims (9)

1.一种铁路多线线路三维可视化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：构建多线平纵断面模型和数字地面模型(S1)，构建多线横断面模型(S2)、设计路基横断面(S3)、构建多线线路模型(S4)、构建多线线路路基整体边界线(S5)、裁剪数字地面模型(S6)、形成多线线路三维可视化场景(S7)、自动漫游和交互浏览(S8)；利用横坡构建多线横断面模型(S2)计算多线横断面模型的基础数据，依据多线横断面模型设计路基横断面(S3)。
2.根据权利要求1所述的铁路多线线路三维可视化方法，其特征在于，所述多线平纵断面模型包含多条铁路线路的平面线位数据、桥梁隧道缺口数据、纵断面坡度数据、上建高度数据和技术标准，实现多线线路的里程换算和三维空间几何计算功能。
3.根据权利要求1所述的铁路多线线路三维可视化方法，其特征在于，所述多线横断面模型的基础数据包括各线位之间的线间距、轨面高程、纵断面地面高程、横断面地面线数据。
4.根据权利要求1所述的铁路多线线路三维可视化方法，其特征在于，所述设计路基横断面(S3)时，路基面根据横坡设计，边坡根据多线平纵断面模型的技术标准设计。
5.根据权利要求1所述的铁路多线线路三维可视化方法，其特征在于，所述构建铁路多线线路模型(S4)，组合多线横断面模型与多线平纵断面模型，以构建铁路多线线路模型。
6.根据权利要求1所述的铁路多线线路三维可视化方法，其特征在于，所述构建多线线路路基整体边界线(S5)，以路基横断面的坡脚点作为边界点，依次将坡脚点连接，并在桥梁、隧道缺口处断开，形成多个闭合的多边形；最后将所有多边形合并，形成多线线路路基整体边界线。
7.根据权利要求1所述的铁路多线线路三维可视化方法，其特征在于，所述裁剪数字地面模型(S6)，按照多线线路路基整体边界线裁剪数字地面模型，先将整体边界线嵌入到数字地面模型中，然后删除处在边界线内部的数据，形成裁剪后的数字地面模型，实现了数字地面模型在多个线路区域的交叉裁剪以及三角地带的裁剪。
8.根据权利要求1所述的铁路多线线路三维可视化方法，其特征在于，所述形成铁路多线线路三维可视化场景(S7)，使用裁剪后的数字地面模型，三维渲染铁路多线线路模型和裁剪后的数字地面模型，形成铁路多线线路三维可视化场景。
9.根据权利要求1所述的铁路多线线路三维可视化方法，其特征在于，所述自动漫游和交互浏览(S8)，利用多线平纵断面模型，在铁路多线线路三维可视化场景中实现自动漫游和交互浏览；铁路多线线路三维可视化场景的漫游路径由多线平纵断面模型实时自动计算，可以随时切换漫游路径、设置漫游视点。
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