CN103593491B - 一种基于空间匹配技术的互通立交三维仿真设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于空间匹配技术的互通立交三维仿真设计方法，包括以下步骤：1)获取互通立交主线资料；2)绘制互通匝道走线方案；3)采用“线元相交法”判断各条匝道、主线之间的空间连接关系；4)匝道平面初定线位拟合为平滑曲线；5)对匝道坐标进行平面匹配；6)对匝道坐标进行空间匹配；7)形成全线互通立交三维实体模型；8)建立互通立交三维地形环境；9)互通立交三维实体动态模拟；10)生成互通的图纸和工程数量；11)搜索最佳空间匹配方案。本方法能自动完成互通线形拟合，自动完成互通线位布设，并采用空间匹配技术，得出同一种互通布线方式下的多种互通立交设计方案，在三维方式下进行动态仿真设计，得出最佳设计方案。

Description

一种基于空间匹配技术的互通立交三维仿真设计方法

技术领域

本发明涉及互通立交选线的设计方法，尤其是涉及一种基于空间匹配技术的互通立交三维仿真设计方法。

背景技术

在公路建设日新月异的今天，公路路网越来越发达，互通立交的形式越来越复杂，以往简单的单喇叭互通已经不能满足交通的需要，大型枢纽互通在设计中越来越普遍。大型枢纽互通的三维建模、仿真设计的难度非常大，尤其在初定方案中，未确定的因素很多，根本无法建立坐标精确的大型互通三维模型。

另外，在互通立交的投标方案设计中，设计者通常是以二维的方式进行设计，即使完成平纵横的设计后，也无法立刻看到设计的三维成果，而制作三维透视图不仅需要专业人员，完全手工制作，周期长，费时费力，而且制作人员无法精确绘制模型参数，比如说弯道上的纵坡，手工制作必定无法准确反映设计参数，甚至在制图中加以想象，这样做出来的图，反而会对设计者起到误导的作用。

互通立交的三维模型也不仅仅只用于效果展示上，设计人员如果能在设计过程中绘制出真实的三维模型，并进行鸟瞰分析、视野分析、行车分析等、交通流量分析等，更能及时发现设计中容易忽视的问题，对设计紧密结合实际有很大的作用。

目前国内都是在设计过程中细化所有参数，才能建立整个互通的较为精确三维模型。由于互通立交的线性纵横交错，各条匝道的位置关系变化大，还没有一种通过最简单的手工绘制的设计草图线位，就能直接生成多种可以选择的三维互通立交模型方案，并进行三维仿真设计和最优化设计的技术。

本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提出一种基于空间匹配技术的互通立交三维仿真设计方法，能直接根据仅仅是手绘的曲线完成符合设计规范的互通立交三维设计和设计方案优化。

该方法将根据平面设计的几条线元，甚至是几根简单的手绘的线条，自动判断线元空间匹配关系，判断是否可以生成立交线位，直接生成互通立交的三维模型，并能实现动态仿真，对设计起到非常有益的辅助作用，而且不需要在所有参数确定以后才能细化设计。通过这种方法，在投标阶段或初步定方案的时候，就可以把互通复杂交错的形式以立体方式反映出来，让设计者在考虑美观、视觉的同时，能依照规范设计互通路线，在满足设计规范、保证设计需求、通过性的情况下，计算总体造价，得到代价最小的立交线位。

本方法能自动完成线形拟合，自动完成线位布设，并采用空间匹配技术，得出同一种互通布线方式下的多种互通立交设计方案，并以三维方式展示，在三维方式下进行动态仿真设计，综合考虑互通的线性指标、景观绿化、行车视距等多方面因素，并计算出每个方案的工程数量和工程造价，推荐出最佳设计方案，供决策参考。

发明内容

一种基于空间匹配技术的互通立交三维仿真设计方法，包括以下步骤：1)获取互通立交主线资料，确定互通类型；2)绘制互通匝道走线方案；3)采用“线元相交法”判断各条匝道、主线之间的空间连接关系；4)匝道平面初定线位拟合为平滑曲线；5)采用“线元空间自动匹配方法”对匝道坐标进行平面匹配；6)采用“智能空间匹配技术”对匝道坐标进行空间匹配；7)形成全线互通立交三维实体模型；8)建立互通立交三维地形环境；9)互通立交三维实体动态模拟；10)生成互通的图纸和工程数量；11)搜索最佳空间匹配方案。

本发明方法将根据平面设计的几条线元，甚至是几根简单的手绘的线条，自动判断线元空间匹配关系，判断是否可以生成立交线位，直接生成互通立交的三维模型，并能实现动态仿真，对设计起到非常有益的辅助作用，而且不需要在所有参数确定以后才能细化设计。通过这种方法，在投标阶段或初步定方案的时候，就可以把互通复杂交错的形式以立体方式反映出来，让设计者在考虑美观、视觉的同时，能依照规范设计互通路线，在满足设计规范、保证设计需求、通过性的情况下，计算总体造价，得到代价最小的立交线位。和国内现有技术相比，本方法有以下优势：

1、国内做互通立交设计均通过CAD系统在二维条件下进行，在设计过程中是无法实时看到三维模型的。本方法：整个设计完全三维实时可视，并能进行交互、修改，完全不需要进行二维设计。

2、现有互通立交布线方法，在初步手绘互通布线线位的情况下，不能得出立交平面布线图，更无法绘制出其他施工设计所需图纸，整个设计还处于手工干预状态，效率非常低。本方法：直接通过手绘线位，提出了一种“线元相交法”，对设计线位进行线位分析，以各种线元的空间形态判断其空间关系，通过计算各个线元的平面投影距离、互通路线的布线规则，自动识别出各个匝道、主线的相交状态，并穷举出各种匝道布线空间方案，并得出各种可能的方案进行比选，推荐出最佳方案，在实践中能产生显著效益

3、国内现有方法从设计到完成精确三维模型，要经过很多工作，如：立交平面布线、纵断面拉坡、端部设计、桥涵设计、端部设计等工作，在所有设计做完以后，才能建立三维模型，整个设计周期长，在投标阶段无法得出精确的设计方案，而且最终只有一个方案，不利于设计方案的必选。本方法：仅仅从简单的手绘线条，就能自动完成整个互通的设计，自动计算出各个匝道的横断面图，纵断面图，红线图，桥梁图、涵洞通道图，边坡设置图，绿化布置图等，不但设计周期短，而且效率高而且直观。

4、国内在互通绿化设计也只能在二维状态下进行，并通过效果图方式展示，这样绿化不能精确和周边地形匹配，也不能实时从多角度观看绿化效果。本方法：根据互通主线及各匝道与地面线的高程确定互通内的占地，在三维的场景内进行场地绿化、整平，并添加树木、假山模型，从多个角度观察绿化设计效果，设计结果更真实，准确，符合实地情况。

5、国内现有设计方法不能对现有互通线位的空间位置进行自动匹配，不能针对同一种互通立交布线进行自动优化，例如不能自动匹配平面匝道的流畅性，不能自动尝试多种立体交叉形式，不能对工程造价优化进行自动分析，不能对多种拉坡方式进行行车模拟、视距分析。

本方法：提出一种“线元空间自动匹配方法”，对所有匝道线元进行自动匹配，并能通过三维显示设备，在三维场景中进入每条匝道的行车道，进行动态行车模拟，检视全线的平曲线设计、竖曲线设计是否平滑、流畅，结合三维场景进行行车视距检测，并进一步细化匝道连接部设计、加减速车道设计。对于不合理的互通平面线位和纵坡，在三维场景中采用虚拟现实技术重新更新模型，并实时更新路线平、纵面曲线参数。

综上，本方法能自动完成线形拟合，自动完成线位布设，并采用空间匹配技术，得出同一种互通布线方式下的多种互通立交设计方案，并以三维方式展示，在三维方式下进行动态仿真设计，综合考虑互通的线性指标、景观绿化、行车视距等多方面因素，并计算出每个方案的工程数量和工程造价，推荐出最佳设计方案，供决策参考。

附图说明

图1是基于空间匹配技术的互通立交三维仿真设计方法的步骤示意图。

具体实施方式

一种基于空间匹配技术的互通立交三维仿真设计方法，包括以下步骤：

步骤1)获取互通立交主线资料，确定互通类型

主线线位一般大于两条，在本步骤中，假定主线平面线位和纵曲线为常量，固定不变，而匝道的平面线位和纵断面线位为变量。

步骤1-1)获取主线平面数据信息，在需要进行互通立交设计的地形图上，获取指定范围内的主线平面中心线位坐标，每10-20米取一点，并转化为逐桩坐标数据存储。该数据信息也可以直接从设计数据中提取。

步骤1-2)获取主线纵断面数据信息，在需要进行互通立交设计的地形图上，获取指定范围内的主线中心线设计高程坐标，并按照步骤1-1)的桩号存储；

步骤1-3)计算主线路面边缘线坐标和高程；根据各条主线宽度、路拱高度，计算路面边缘各点的桩号、坐标、高程。

步骤1-4)根据交通量、相交主干道数量来确定互通形式：

互通形式分为：完全互通式、部分互通式及环形立交桥。

完全互通式立交桥，是指不同高程的相交道路之间有特设匝道的立交桥，因此转弯车辆可以通过匝道与直行车道互相沟通，从而确保各方向车流畅通无阻，互不干扰，完全消除了平面冲突点。因此，完全互通式立交桥是迄今为止最完善、也是驾驶人最无后顾之忧的一种立交形式。只要驾驶人按指定的方向行驶，就可以保证相交道路上各个方向的车辆互不干扰。完全互通式立交桥按其具体结构特征又可分为苜缩叶式、喇叭式、叶式等几种类型。

部分互通式立交桥也是一种不同高程的相交道路之间有特设匝道的立交桥，但它与完全互通式立交桥的区别在于：不是每个方向的车辆都采用立体交叉的形式。由于受地形条件的限制或是考虑到主次干道上的交通量悬殊，在某些路口修建了部分互通式立交桥。它仅能保证主干道上直行车辆与其他方向的车辆立体交叉，而个别方向的车辆仍是平面交叉。因此，这种类型的立交桥次干道上的直行与左转弯车辆及主干道上的左转弯车辆是受交叉冲突点干扰的。部分互通式立交桥的主要形式是菱形。

环形立交桥因为是一种互通式立交桥，它是由环形平面交叉发展起来的。其特点是某一主干道或两干道上的直行车辆以上跨或下穿的形式直接通过路口，不与其他任何路线平交，从而保证了干道上直行车辆的畅通，其他流向的车辆均通过环道作逆时针单向绕行到达所去的路口时右转驶出环道。环形立交桥的形式是多种多样的，有圆形、椭圆形等。此外，还有两层环形立交、三层环形立交之分。

步骤2)绘制互通匝道走线方案

步骤2-1)绘制平面位置曲线

采用本方法设计互通立交，只需要确定互通匝道走线方案，可通过手绘方式进行。根据通行需要、交叉类型、交通量、地形、匝道设计速度、占地等条件，确定设计共需要几条匝道，每条匝道的走向，并在设计图中逐一进行草绘，并将每条匝道用阿拉伯数字定义为1，2，3….，在绘制中不需要完成线形的最终布设，不需要考虑平面曲线要素，只需要用多条不断开的折线将每条匝道的走向手工绘出；所绘制的匝道线位均为匝道中心线；

所述折线指用线段依次连接不在一直线上的若干个点所组成的图形。各线段称为折线的边；各点称为折线的顶点，其中第一点称为起点，最后一点称为终点。

步骤2-2)通过扫描方式或者数字化图板，将绘制的互通匝道坐标转化为数据形式，生成匝道平面初定线位数据；

步骤2-3)根据匝道分流情况、交叉方式等确定每条匝道的路基宽度；

步骤3)采用“线元相交法”判断各条匝道、主线之间的空间连接关系

步骤3-1)根据坐标计算匝道、主线之间的平面距离；

首先计算任意两条路线的交点，如果没有交点，则计算两条路线的最近距离和最近点；

步骤3-2)采用“线元相交法”将各条匝道、主线之间的空间连接关系分类；

匝道和主线之间、匝道和匝道之间的关系有4种，分别为定义为：中部相切、中部相交、端部相切、端部相交；中部相切是指两条路线在指定距离内相切，且相切点不是这两条路线的起终点；中部相交是指两条路线相交，且相交点不是这两条路线的起终点；端部相切是指两条路线在指定距离内相切，且这两条路线的起终点至少有一点是相切点；端部相交是指两条路线在指定距离内相交，且这两条路线的起终点至少有一点是相交点；

由于路线的曲折性，任意两条匝道或主线的这种空间位置关系点可以是一个，也可以使多个；

所述“线元相交法”，指从一个空间位置匹配角度来理解互通立交中的匝道、主线相交状态，将匝道和主线之间、匝道和匝道之间的空间关系归纳为四种，分别为：中部相切、中部相交、端部相切、端部相交，通过这四种关系自动区分未进行数字化的手绘曲线，以各种线元的空间形态判断其空间关系，通过计算各个线元的平面投影距离、互通路线的布线规则，自动识别出各个匝道、主线的相交状态，并穷举出各种匝道布线空间方案，从而最大程度避免人工干预，并能根据造价、视觉、景观等因素在真实的三维实体中找出最佳设计方案。

步骤3-3)确定各条匝道、主线之间的空间位置关系

如果两条路线存在交点，根据步骤3-1)计算出的交点位置判断两条路线之间是属于中部相交还是端部相交；

如果两条路线没有交点，分析步骤3-1)计算出的最近点距离如果大于两条路线路面宽度之和的一半，则认为该两条路线无关，相互独立；否则，认为该两条路线相切，根据切点位置，判定该两条路线的位置关系属于中部相切还是端部相切；

步骤4)匝道平面初定线位拟合为平滑曲线

利用符合公路路线设计规范的平滑曲线，来拟合将步骤2-2)生成的匝道平面初定线位。

4-1)首先将手绘匝道平面线位分段均匀插值，并计算出各插值点坐标值，分段点距离在5-20米之间；

4-2)根据每个插值点的前点和后点，计算出每个插值点的方位角；

4-3)求出每个插值点和后点方位角的差值，计算出每个插值点和后点的夹角；

4-4)并绘制出横坐标X为插值点桩号，纵坐标Y为插值点夹角的函数曲线图。并对该曲线进行线性回归，利用线性回归法找出水平直线，并将各个水平直线之间用斜线连接，由此可以推算出水平直线的长度为圆曲线长度、水平直线的Y值为圆曲线插值点之间的恒定夹角、斜线的X轴长度为缓和曲线长度、斜线两端的Y值反映曲线半径变化起始值。

4-5)将水平直线的Y值反算出圆曲线半径(Y为0表示直线)，利用斜线计算出缓和曲线参数，

4-6)根据公路路线设计规范，调整圆曲线参数、缓和曲线参数，使之符合规范要求。

4-7)对于无法符合设计规范的曲线，属于设计的出错或者手绘过程的失误，则进入步骤2)重新绘制该匝道；

4-8)存储各个圆曲线、缓和曲线、直线之间连接点的坐标，完成整条线段的拟合。

所述多义线是相连的直线、弧线组成的序列，它与直线的绘制及圆弧的绘制不同，多义线可以绘制相连的直线，相连的弧线，以及相连的弧和直线的组合；

步骤5)采用“线元空间自动匹配方法”对匝道坐标进行平面匹配

所述“线元空间自动匹配方法”指根据互通立交的匝道线位，进行平面匹配和空间匹配，自动根据公路路线设计规范，设计出合理的平面线位和纵坡线位，并根据匹配结果生成三维实体，同时把三维实体直接运用于互通立交三维仿真设计中，能在可视化的方法下完成互通设计、绿化设计、土石方分析，得出最佳设计方案。

步骤5-1)手绘平面曲线的匹配

查看最终计算结果，找出没有和其它任何路线相交或相切的路线，由步骤3-1)计算出的两条路线之间的最近距离，如果接近两条路线路面宽度之和的一半，则纠正该判定结果，根据具体位置判定该两条路线是相交还是相切的。

步骤5-2)端部相交匝道的平面匹配

根据加减速车道设计的需要，计算出端部相交时两个交点的具体数值，然后找到该端部曲线的另外一端，沿着该点的切线方向对该曲线进行缩放，直到相交点和设计数值精确匹配；

步骤5-3)端部相切匝道的平面匹配

根据加减速车道设计的需要，计算出端部相切时两个切点的具体数值，然后找到该端部曲线的另外一端，沿着该点的切线方向对该曲线进行缩放，直到相切点和设计数值精确匹配；

步骤5-4)中部相切匝道的平面匹配

中部相切存在两种情况，如果相切坐标点的纵坐标不相等，即不在同一高度，属于空间匝道相交，则不需要修正；否则根据设计需要，计算出中部相切时，两个切点的具体数值，选择切点处的圆曲线，改变该曲线半径值，直到相切点和设计数值精确匹配；

步骤5-5)平面坐标数据成果的形成

将最终设计完成的匝道平面坐标按每间隔5米插值，形成匝道平面逐桩坐标数据；

步骤6)采用“智能空间匹配技术”对匝道坐标进行空间匹配

步骤6-1)找出整个互通立交的匝道和主线相交点，把主线的高程赋值各个连接的匝道端部；

步骤6-2)在匝道端部附近增加边坡点，使之和主线平稳接顺；

步骤6-3)找出整个互通立交的匝道和主线的中部相交点，根据线位、地形条件先设置一套匝道的上下关系的方案；

步骤6-4)计算每条匝道相交的次数、相切的次数、地形对本匝道和相邻匝道的影响，再根据上坡或下坡的坡长计算坡度，计算每条匝道的纵断面坡度；

步骤6-5)如果纵断面坡度、坡长不满足设计规范要求，否决该设计方案，回到步骤6-3)选择其他空间匹配方案；

步骤6-6)根据步骤5-5)生成的平面坐标数据，计算每个桩号的高程，形成匝道平纵面逐桩坐标数据；

步骤6-7)互通主线及各匝道的平面及纵断面确定后，根据互通内行车速度，对主线及匝道的超高进行设计，满足行车要求。

步骤7)计算并形成全线互通立交三维实体模型

步骤7-1)根据步骤1-1)和步骤6-6)生成的主线和匝道平面逐桩坐标数据，利用三角函数法计算出左路基边缘点平面坐标和右路基边缘点平面坐标。

步骤7-2)选择任意一条主线或匝道，利用步骤7-1)建立第一组左路基边缘点和右路基边缘点坐标，和第二组左路基边缘点和右路基边缘点坐标组成4个顶点，参考步骤6-7)计算出来的超高值，采用虚拟现实建模语言(VisualReality Modeling Language，简称为VRML)，建立三维面物体，并赋予贴图模拟真实路面；

步骤7-3)继续选择第三组、第四组数据，直到该主线或匝道路面模型建立完毕；

步骤7-4)继续选择其它主线或匝道，重复步骤7-1)，直至整个互通立交路面模型建立完毕；

步骤7-4)采用同样方法建立整个互通立交的边坡、栏杆、中央分隔带、标志标线等物体的建模；

步骤8)建立互通立交三维地形环境

步骤8-1)获取路线经过区域航摄或卫星影像图，该影像图坐标体系和PMZB数据坐标体系一致；

步骤8-2)获取路线经过区域地形图，该地形图坐标体系和PMZB数据坐标体系一致；

步骤8-3)将步骤8-1)获取的影像图变换为正射影像图(DOM)；

步骤8-4)在地形图上框选出路线带状范围，获取带状范围内地形网格高程，使用VRML建模语言建立三维地形网格；

步骤8-5)根据统一坐标体系，将三维地形网格与DOM进行叠加，可在视野中显示完整的真实感地形；

步骤8-6)利用各条匝道的左侧边坡坡脚线和右侧边坡坡脚线建立一个封闭多边形区域，用这个多边形区域去裁剪步骤8-5)建立的真实感地形，完成互通立交三维地形环境的建立。

步骤9)互通立交三维实体动态模拟

步骤9-1)根据统一坐标体系，将步骤8)建立的三维地形环境与步骤7)建立的全线互通立交三维实体模型进行叠加；

步骤9-2)借助3D显示设备，进入三维场景，根据互通主线及各匝道横纵断面交叉关系，在三维可视化环境中确定互通内桥梁长度，桥梁类型，自动生成桥梁模型。

步骤9-3)根据互通主线及各匝道横纵断面交叉关系，在三维可视化环境中确定互通内涵洞及通道位置、形式，自动生成涵洞通道图纸。

步骤9-4)借助三维显示设备，进入三维场景，进行互通区绿化设计；

根据互通主线及各匝道与地面线的高程确定互通内的占地，在三维的场景内进行场地绿化、整平，并添加树木、假山模型，从多个角度观察绿化设计效果。

互通区绿化设计，其绿化主要功能是丰富道路景观、诱导视线、减少水土流失、绿化美化环境。绿化以草坪、地被为主，适当配置花灌木、乔木，结合其地形地貌，形式上可采用自然式设计手法，也可设计各式各样的图样或文字，或采用具有地方性特色的图案，图案力求简洁明快，形成醒目的特点和植物景观。将结合当地环境背景，表现和反映综合文化内涵，同时注意与周边景观、环境、建筑的和谐一致，突出层次感和立体感。在树种选择上选用色彩艳丽、耐修剪、易管理的植物。

步骤9-5)通过三维显示设备，在三维场景中进入每条匝道的行车道，进行动态行车模拟，检视全线的平曲线设计、竖曲线设计是否平滑、流畅，结合三维场景进行行车视距检测，并进一步细化匝道连接部设计、加减速车道设计。对于不合理的互通平面线位和纵坡，在三维场景中采用虚拟现实技术重新更新模型，并实时更新路线平、纵面曲线参数。

所述行车视距是驾驶员在驾驶过程中的通视距离；行车视距可分为停车视距、会车视距和超车视距，另外还有弯道视距、纵坡视距及平面交叉口视距。对于城市道路上，停车视距和会车视距较为重要；而对于公路，后四种视距对安全行车影响较大。停车视距是指驾驶员发现前方有障碍物，使汽车在障碍物前停住所需要的最短距离；会车视距是在同一车道上有对向的车辆行驶，为避免相碰而双双停下所需要的最短距离；超车视距是快车超越前面的慢车后再回到原来车道所需要的最短距离。会车视距为停车视距的两倍。中间无分隔带的道路应能保证会车视距，对有中间分隔带的较高级道路可仅保证停车视距。对向行驶的双车道道路，根据需要结合地形设置具有足够超车视距的路段。为此，在道路设计中，在平面弯道和交叉口处应注意清除内侧障碍，在纵断面的凸形变坡处，应注意采用足够大的竖曲线半径。

步骤10)自动生成互通的图纸和工程数量

根据生成的互通三维模型中确定的参数自动生成互通平面线位图、各主线和匝道的横断面图，纵断面图，红线图，桥梁图、涵洞通道图，边坡设置图，绿化布置图，并通过三维模型计算全线路基填方数量、路基挖方数量，并通过网格法在地面三维模型上生成整平土石方数量。

步骤11)搜索最佳空间匹配方案

步骤11-1)统计整个互通立交的中部相交点的个数，在考虑设计需求、通行允许的情况下，改变各个中部交点的上下关系，计算出其他可以选择的匹配关系。

步骤11-2)将各个匹配方案重新计算，回到步骤9)，进行互通立交三维仿真设计，并自动生成图纸和工程数量。

步骤11-3)采用三维方式检视各个设计方案，综合考虑工程数量和工程造价，选择出最佳设计方案。

Claims (1)

1.一种基于空间匹配技术的互通立交三维仿真设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取互通立交主线资料，确定互通类型；2)绘制互通匝道走线方案；3)采用“线元相交法”判断各条匝道、主线之间的空间连接关系；具体为，步骤3-1)根据坐标计算匝道、主线之间的平面距离；步骤3-2)采用“线元相交法”将各条匝道、主线之间的空间连接关系分类；步骤3-3)确定各条匝道、主线之间的空间位置关系；所述“线元相交法”，指从一个空间位置匹配角度来理解互通立交中的匝道、主线相交状态，将匝道和主线之间、匝道和匝道之间的空间关系归纳为四种，分别为：中部相切、中部相交、端部相切、端部相交，通过这四种关系自动区分未进行数字化的手绘曲线，以各种线元的空间形态判断其空间关系，通过计算各个线元的平面投影距离、互通路线的布线规则，自动识别出各个匝道、主线的相交状态，并穷举出各种匝道布线空间方案，从而最大程度避免人工干预，并能根据造价、视觉、景观因素在真实的三维实体中找出最佳设计方案；4)匝道平面初定线位拟合为平滑曲线；5)采用“线元空间自动匹配方法”对匝道坐标进行平面匹配；所述“线元空间自动匹配方法”指根据互通立交的匝道线位，进行平面匹配和空间匹配，自动根据公路路线设计规范，设计出合理的平面线位和纵坡线位，并根据匹配结果生成三维实体，同时把三维实体直接运用于互通立交三维仿真设计中，能在可视化的方法下完成互通设计、绿化设计、土石方分析，得出最佳设计方案；具体为，步骤5-1)手绘平面曲线的匹配；步骤5-2)端部相交匝道的平面匹配；步骤5-3)端部相切匝道的平面匹配；步骤5-4)中部相切匝道的平面匹配；步骤5-5)平面坐标数据成果的形成；6)采用“智能空间匹配技术”对匝道坐标进行空间匹配；具体为，步骤6-1)找出整个互通立交的匝道和主线相交点，把主线的高程赋值各个连接的匝道端部；步骤6-2)在匝道端部附近增加边坡点，使之和主线平稳接顺；步骤6-3)找出整个互通立交的匝道和主线的中部相交点，根据线位、地形条件先设置一套匝道的上下关系的方案；步骤6-4)计算每条匝道相交的次数、相切的次数、地形对本匝道和相邻匝道的影响，再根据上坡或下坡的坡长计算坡度，计算每条匝道的纵断面坡度；步骤6-5)如果纵断面坡度、坡长不满足设计规范要求，否决该设计方案，回到步骤6-3)选择其他空间匹配方案；步骤6-6)根据步骤5-5)生成的平面坐标数据，计算每个桩号的高程，形成匝道平纵面逐桩坐标数据；步骤6-7)互通主线及各匝道的平面及纵断面确定后，根据互通内行车速度，对主线及匝道的超高进行设计，满足行车要求；7)计算并形成全线互通立交三维实体模型；8)建立互通立交三维地形环境；9)互通立交三维实体动态模拟；10)自动生成互通的图纸和工程数量；11)搜索最佳空间匹配方案。