SuperMap环境下铁路路基三维可视化

论文摘要

传统的铁路勘测设计成果多为二维地图,三维表示则独立地以其他CAD系统实现,勘测设计无法集成到同一平台。而GIS应用于铁路勘测设计则可以实现数据获取、处理与应用的一体化、表示的多维化与动态化。因此在GIS环境下研究铁路线路三维可视化具有非常重要的现实意义。从三维建模技术和方法上来看,路基三维建模方法及与地面三维模型的交接、融合方法是技术关键点和难点,本文就这一问题进行了深入的研究,其主要内容包括以下几个方面。(1)详细阐述了铁路路基的主要三维建模方法：三角网模型(TIN)、孔斯曲面模型和实体模型,并分析了各自的优缺点。(2)在GIS的环境下研究路基三维模型和地形三维模型的拼合,提出了一种利用GIS空间叠加分析技术建立整体三维模型的方法。首先,按一定规则将路基边界点连接成若干封闭多边形,根据封闭多边形建立路基面图层,同时利用原始地形点生成地形点图层；然后,通过GIS的点与面叠加运算删除原始地形点图层中路基区域内的地形点,形成新地形点；最后,新地形点和路基设计点进行合并,并利用GIS控件将点转化为三角网模型。该方法实现了路基设计面和地表面的拼合,使得两者不仅表面上是整合在一起的,并且其内部关系也是统一的。(3)以北京超图地理信息技术有限公司的全组件GIS开发平台SuperMap Objects5.2为基础平台,以Microsoft公司的可视化开发工具VB6.0为二次开发工具,开发了铁路路基三维可视化系统。该系统根据线路平面、纵断面、横断面相关数据以及数字地面模型可以快速生成路基和地形整体三维模型,能进行三维渲染处理,能查询三维场景中点的大地坐标,能实现线路漫游功能。利用西(安)—延(安)线中延安北至子长段初步设计的数据对该软件进行了试验验证证明系统的适用性和高效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外线路CAD发展概况
• 1.2.1 国外发展情况
• 1.2.2 国内发展情况
• 1.3 线路三维可视化的现状分析
• 1.3.1 实现的方法
• 1.3.2 三维可视化存在的问题
• 1.4 论文研究的主要内容
• 1.5 论文的结构
• 第二章 铁路路基三维建模方法
• 2.1 数字地形的主要表示模型
• 2.1.1 规则格网模型
• 2.1.2 不规则三角网模型
• 2.2 三维模型表示方法
• 2.3 三角网模型
• 2.3.1 Delaunay三角网的定义及其特性
• 2.3.2 基于离散点构建TIN的算法
• 2.3.3 带约束条件Delaunay三角化算法
• 2.4 设计面曲面模型
• 2.4.1 Coons曲面模型的构造
• 2.4.2 设计线Coons曲面模型
• 2.5 实体模型
• 2.6 三维建模方法的比较
• 第三章 SuperMap环境下实现铁路路基三维可视化的基本思路
• 3.1 SuperMap Objects组件开发平台概述
• 3.2 铁路路基三维可视化系统的功能设计
• 3.3 SuperMap环境下路基三维可视化的基本思路
• 第四章 SuperMap环境下铁路路基三维可视化的实现
• 4.1 地形图的导入
• 4.2 线路中线计算和绘制
• 4.2.1 平而曲线要素计算
• 4.2.2 线路任意里程点转大地坐标
• 4.2.3 线路任意里程点法线斜率的求解
• 4.2.4 线路中线绘制
• 4.3 地形和路基的叠加分析
• 4.3.1 计算路基边坡与地面线的交点
• 4.3.2 横断面设计点间插值
• 4.3.3 路基与地形的拼合
• 4.4 空间数据与属性数据的双向查询
• 4.5 真实感图形的绘制
• 4.5.1 场景图
• 4.5.2 三维图层
• 4.5.3 三维模型渲染处理
• 第五章 铁路路基三维可视化系统的开发
• 5.1 系统设计的基本原则
• 5.2 系统结构模块图
• 5.3 系统说明
• 5.3.1 系统运行环境
• 5.3.2 系统菜单及工具条
• 5.4 实例验证
• 第六章 结论及进一步研究方向
• 6.1 结论
• 6.2 进一步研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文