程淑薇 CHENG Shu-wei；俞记生 YU Ji-sheng
（江西省交通规划勘察设计院，南昌 330013）
（Transportation Planning Survey and Design Institute of Jiangxi Province，Nanchang 330013，China）
摘要： 重要的大型公路工程招投标活动中，三维可视化景观的设计和展示，是投标公司竞标获胜的重要技术展示手段。实现三维可视化工程设计，进行新公路三维立体模型设计，公路景观设计实现可视化，在现实中有着强烈的需求。本文对基于计算机的三维可视化设计系统进行了研究，使得公路设计通过三维可视技术的应用更直观、更方便，有助于我国公路规划、施工和管理，本文的研究有着重要的理论和实践意义。
Abstract: The design and display of 3D visualization landscape is the important technology demonstration means to win the bidding in the major highway construction bidding activities. There is a strong demand to realize 3D visualization design, the design of 3D models for the new highway, and visualization of road landscape design in reality. This paper studied the 3D visualization design system based on the computer, to make the highway design more intuitive and easier through the application of 3D visualization technology, which helps the planning, construction and management of the highway, and this study has important theoretical and practical significance.
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关键词 ： 公路；三维可视化景观；设计
Key words: highway；3D visualization landscape；design
中图分类号：U418.9 文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2015）06-0060-02
0 引言
我国经济发展拉动了交通、物流业的发展，我国公路建设快速发展。截止2013年底，我国公路通车里程超过420万公里。无论在里程数，还是建设质量，都达到了较高的水平。我国进行公路建设时，重视园林艺术和环境美化，超越了简单的环境绿化范畴，重视景观设计在公路建设中的应用。与此同时，社会公众对公路景观十分重视，现代公路建设在不断提高绿化的美学价值，并重视公路建设时对生态环境的保护。一些公路、桥梁绿化点，已经成为城市和地区的标志，大大提升了城市形象，吸引了众多投资者的到来，促进了区域经济的发展。现代信息技术的发展，结合GIS、数字摄影、gps、RS、数字测量、VR等技术，可以实现对公路三维可视化景观设计。在重要的大型公路工程招投标活动中，三维可视化景观的设计和展示，是投票公司竞标获胜的重要技术展示手段。
1 新建公路三维可视化景观设计的必要性
传统的公路设计，一般是通过纸介质地图、数字地图等二维平面的媒介上进行的。这样对设计人员提出了较高的要求，需要设计人员对地图专业知识比较了解，并有丰富的经验，这样才能对公路地形或地貌有清晰准确的了解。在二维地图上进行公路景观设计时，需要在公路CAD透视图中先建立景观设计模型，然后再用图像软件进行处理和动画制作，如Photo-shop、3DS/3DSMAX等。这样进行公路景观设计，工作量巨大，消耗时间非常长，读图者不能进行实时观察，对读图者的专业素质要求高。
实现三维可视化工程设计，进行新公路三维立体模型设计，公路景观设计实现可视化，在现实中有着强烈的需求。现在计算机、摄影测量、多媒体技术的发展，为实现公路三维可视化景观设计提供了可能，已经变为现实。我国公路景观设计，迫切需要引进、开发、推广适合我国国情的三维可视化景观设计。
2 公路景观与公路景观设计基本知识
2.1 公路景观 根据司乘人员的观察角度可以将公路景观分为：内部景观和外部景观。内部景观就是在公路内部所看到的景观。外部景观就是从公路的外部所看到的公路沿线的景观，比如种植在公路两旁的树木等都构成公路外部景观。点式景观在空间地形上是独立的，比如公路休憩区的便利店等都属于点式景观。线形景观在空间上具有联系性，是从公路的整体空间布局而言的。公路景观与社会、文化、园林美学有关。
2.2 公路景观设计 公路景观设计属于景观设计学，是一种多学科交叉的科学，涉及文化、自然、建筑、历史、社会、艺术、科技、心理、地理等众多学科领域，并且相互交叉渗透。公路景观设计是对公路及沿线的自然景观与人文景观的设计、开发、利用、保护、完善。
2.3 公路三维可视化景观设计 数字摄影测量、计算机技术、园林设计等学校的迅速发展，为实现公路三维可视化景观设计提供了条件，公路三维可视化景观设计得到了广泛的应用和迅速的发展。公路三维可视化景观设计通常通过三维可视化道路选线设计平台（3DMP）实现，借助计算机技术和数字摄影测量技术，实现公路三维可视化景观设计。三维可视化道路选线设计平台（3DMP）在Windows系统下实现，进行公路三维可视化景观设计。三维可视化道路选线设计平台（3DMP）的主要功能有：三维景观设计；设计结果的三维可视化；AutoCAD集成；三维环境分析；三维立体环境下的道路设计；大数据量立体影像的显示和漫游；公路地形的三维可视化；距离、角度和面积各种量测。
2.4 公路地形三维可视化设计 地形在实践中是十分复杂的，计算机图形学、地理信息系统、数字摄影测量和遥感技术的发展，使得地形的三维可视化成为可能。数字摄影测量技术可以提供地形三维信息，应用于公路三维可视化景观设计，在精度、作业过程、效益等方面有明显的优势。正射影像图相比地图更为优越，在公路三维可视化景观设计中，可以翔实地显示地形特点，正射影像图辅以立体匹配片，加上本身具有的正射特性，在公路三维可视化景观设计中可以进行立体观测，读图者宛如身临其境，可以轻易地对地貌地形进行判读。在公路三维可视化景观设计中，正射影像是能够拼接的，从而在公路三维可视化景观设计进行大范围地区的三维立体模型设计制作。公路三维可视化景观设计中，通过将影像地图与DEM结合，实现了地形的可视性、真实性和可量测性，是公路三维可视化景观设计的技术基础。
3 公路三维可视化景观的线路设计
3.1 公路三维可视化景观平面线形设计 公路三维可视化景观设计首先建立三维立体地面模型，然后进行路线平面线形设计。公路三维可视化景观设计，影像十分逼真，设计者可以根据实际情况，自由选择符合条件的路线，对公路三维景观进行准确地设计。
3.2 公路三维可视化景观设计纵断面设计 DEM提取出精确的纵断面地面线，根据平面线形进行设计。设计者在公路三维可视化景观设计中，可方便地进行纵断面设计。
3.3 公路三维可视化景观设计横断面设计 由DEM提取出精确的横断面地面线，程序可以根据情况进行自动设计。设计者在公路三维可视化景观设计中，利用横断面设计模板进行设计。
3.4 三维可视化景观设计 公路三维可视化景观设计时，设计者根据需要，依据建立的景观设计模型，结合景观设计材料库，设计师在公路三维可视化景观设计中，可以自由进行设计、检查、修改，这样公路景观设计实现了三维可视，提高了公路景观的设计速度和质量。
3.5 实时行驶 公路三维可视化景观设计完成后，可以利用3D browser（三维浏览器）对公路三维可视化景观设计成果进行检查。3D browser（三维浏览器）可以对公路三维可视化景观设计进行实时行驶和检查。在检查的过程中，设计者可模拟任意行车速度、任意改变观察点的位置查看路线立体线形，提高了公路三维可视化景观设计的方便程度和自由程度。
4 公路三维可视化景观的检查和评价
公路景观环境评价需要利用社会、美、心理等多种观点，对公路景观进行检查与评价，评价公路会给景观环境带来的影响，从而提出景观开发、利用、保护的措施。根据公路三维可视化动态景观图，设计师可以直观地、多视点分析评价路线周围环境。
5 结束语
公路三维可视化景观设计是新兴的技术，虽然在国外已经成功，但在我国特殊的国情下，不同的公路环境下，没有固定的应用模式，所以需要对公路三维可视化景观设计进行深入的理论和实践研究。通过三维可视技术的应用更直观、更方便，有助于我国公路规划、施工和管理，本文的研究有着重要的理论和实践意义。
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