[發明專利]一種公路三維地形場景模型的構建方法

在審

• 申請號: 201911000905.8
• 申請日: 2019-10-21
• 公開（公告）號: CN110728752A
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 牟瑞芳;向文杰;于秀珍;黃湘
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06F16/29;G06Q50/26
• 代理公司: 51220 成都行之專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 唐邦英

1.一種公路三維地形場景模型的構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)、數據采集：通過已有的技術資料獲取公路沿線地形數據，隧道、橋梁涵洞和路基工程設計圖，以及遙感影像圖；

2)、數據處理：對獲得的公路沿線地形數據、工程設計圖，以它們對應的CAD圖進行梳理，并從中挖掘出公路三維地形建模所需數據；對獲得遙感影像圖進行幾何校正，使其能夠反映接近真實的地理狀況；

3)、地形模型的建立：根據步驟2)處理后的數據，結合Civil 3D技術依次構建出高精度原始地形曲面、路段橫斷面裝配、道路曲面，再將道路曲面和原始地形曲面進行疊加處理，完成對原始曲面的填挖方處理，然后將處理后的原始曲面導入3ds Max中，根據工程設計圖建立隧道、橋梁涵洞模型，并對原始曲面進行處理，獲得數字地形模型；

4)、地形場景三維可視化：將遙感影像圖與數字地形模型進行疊加建立整體的地形場景模型。

2.根據權利要求1所述的一種公路三維地形場景模型的構建方法，其特征在于，步驟1)中所述公路沿線地形數據包括以等高線表示的二維地形圖，工程設計圖包括橫斷面數據、縱斷面數據以及中心線的平曲線信息。

3.根據權利要求2所述的一種公路三維地形場景模型的構建方法，其特征在于，所述中心線的平曲線信息包括公路中心線、中樁樁號信息、路面、路肩和彎道曲線信息；所述縱斷面數據包括公路中心線的高程信息、原地面的高程信息、每一個中樁對應的高程文本信息；所述橫斷面數據包括斷面規格與斷面對應的中樁樁號。

4.根據權利要求2所述的一種公路三維地形場景模型的構建方法，其特征在于，步驟3)中地形模型的建立的具體步驟如下：

3a)、將處理后的等高線數據導入Civil3D中，基于四叉樹的Delaunay三角網快速構建出高精度原始地形曲面；

3b)、根據道路橫斷面數據，采用Civil3D自帶的道路橫斷面部件，結合Civil3D部件編輯器制作相應部件，完成路段橫斷面裝配制作；

3c)、根據縱斷面數據以及中心線的平曲線信息，設置道路段橫斷面裝配，在Civil3D中生成三維道路模型；并沿道路模型邊界生成道路曲面；

3d)、利用Civil3D的曲面疊加功能將道路曲面和原始地形曲面進行疊加處理，完成對原始曲面的填挖方處理；

3e)、在Civil3D中，通過導出到3ds Max工具，將上述處理好的地形曲面轉換成3ds Max支持的vsp3d文件，并在3ds Max中，根據工程設計圖建立隧道、橋梁涵洞模型，通過布爾運算分別求地形模型與隧道、橋梁涵洞模型的差集，完成實際工程地形的建模。

5.根據權利要求4所述的一種公路三維地形場景模型的構建方法，其特征在于，在步驟3)中，按照道路線形對整個區域原始地形數據進行分塊劃分，分別建立劃分后小塊的地形模型，再將各個小塊的地形模型匯總成高精度原始地形曲面。

6.根據權利要求1所述的一種公路三維地形場景模型的構建方法，其特征在于，步驟2)中對獲取的公路沿線地形數據、工程設計圖進行校核和配準，然后矢量化處理。

7.根據權利要求1所述的一種公路三維地形場景模型的構建方法，其特征在于，步驟2)中遙感影像圖的幾何校正過程為：

將遙感影像導入GIS軟件中采用投影變換方式進行坐標轉換，保證平臺中所有地理要素的坐標統一；并進一步選取遙感影像與地形圖中的共有點作為控制點，采用地理配準工具對遙感影像圖進行配準，確保控制點在影像圖上均勻分布。

8.根據權利要求1所述的一種公路三維地形場景模型的構建方法，其特征在于，步驟1)所述技術資料的獲取渠道包括相關部門和地圖下載軟件。