【博士】鐵路線(xiàn)路三維可視化設(shè)計(jì)原理與方法的研究【2001】

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　　學(xué)科專(zhuān)業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：中南大學(xué)　　學(xué)位年度： 2001年　　本文著重研究了利用航測(cè)或外業(yè)勘測(cè)地形數(shù)據(jù)，在微機(jī)上建立設(shè)計(jì)線(xiàn)行經(jīng)地區(qū)的三維空州的地形模型；利用平面、縱斷面、橫斷面及橋、隧、路基等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)建立線(xiàn)路三維模型，以及將這兩個(gè)模型拼合在一起形成鐵路線(xiàn)路三維景觀模型的方法?！　≡诜治隽藝?guó)內(nèi)外構(gòu)建DTM算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)DTM算法的現(xiàn)狀及鐵路線(xiàn)路三維可視化設(shè)計(jì)的需要，創(chuàng)立了一種構(gòu)建DTM的分治算法。算法引入方格網(wǎng)管理離散點(diǎn)數(shù)掘，在格中構(gòu)建三角網(wǎng)，然后再將這些三角網(wǎng)合并形成DTM，極大地減少了構(gòu)網(wǎng)前塒所有參加構(gòu)網(wǎng)的離散點(diǎn)進(jìn)行排序的工作量。此外，通過(guò)對(duì)凸包頂點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)管理，在搜尋凸包支撐線(xiàn)時(shí)，能預(yù)先確定出支撐點(diǎn)的范田，減少了搜索工作量，提高了三角網(wǎng)的合并速度?！　?duì)約束D一三角網(wǎng)的構(gòu)建進(jìn)行了研究，提出了一種在DTM中強(qiáng)行嵌入約束邊的算法，首先在影響域中搜索與約束邊不相交的對(duì)角線(xiàn)，然后用這些對(duì)角線(xiàn)去剖分影響域。具有原理簡(jiǎn)單和運(yùn)算速度快的特點(diǎn)?！　√岢隽艘环N利用平面、縱斷面、橫斷面數(shù)據(jù)以及數(shù)字地面模型，建立鐵路線(xiàn)路上各種主要建筑物及地面三維模型的方法，該方法將不規(guī)則的實(shí)體表面分割為一系列規(guī)則的曲面塊來(lái)進(jìn)行描述，其優(yōu)點(diǎn)是能簡(jiǎn)化并加速物體的表面繪制和顯示。不僅適用于單線(xiàn)鐵路，也可用于雙線(xiàn)鐵路。　　將地形三維模型與線(xiàn)路三維模型拼合形成鐵路線(xiàn)路三維景觀模型是實(shí)現(xiàn)三維可視化的核心所在，拼合的關(guān)鍵在于屏蔽線(xiàn)路區(qū)域內(nèi)的地面，本文對(duì)其進(jìn)行了研究，提出了一種屏蔽地面的分治算法。該方法首先利用DEM數(shù)據(jù)生成一個(gè)規(guī)則的四邊形網(wǎng)格，找出路基所在的區(qū)域，將該區(qū)域離散到格中。如果離散出的邊界正好覆蓋某一格，則刪除該格；否則利用該格的四個(gè)頂點(diǎn)生成兩個(gè)規(guī)則的三角形，找出該格中邊界與三角形的交點(diǎn)并將這些點(diǎn)與邊界頂點(diǎn)投入到既有三角網(wǎng)中構(gòu)建新的三角網(wǎng)，刪除位于邊界內(nèi)的三角形就達(dá)到了屏蔽地面的目的。此外還采用分體求交的方法，解決了雙線(xiàn)鐵路單繞段兩路基分離處，兩段路基三維模型和地形三維模型共三段模型的拼合問(wèn)題。　　以本文提出和建立的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，采用面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)方法完成了鐵路線(xiàn)路三維可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。利用該軟件對(duì)西安-南京線(xiàn)，西安-延安線(xiàn)，遂寧-重慶線(xiàn)等多條設(shè)計(jì)線(xiàn)進(jìn)行了三維建模并制成了三維動(dòng)畫(huà)，驗(yàn)證了本文及鐵路線(xiàn)路三維可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)(RS3D)軟件的正確性，同時(shí)探討了該模型的實(shí)用性及適應(yīng)性問(wèn)題?！　?

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