[發(fā)明專利]一種公路路基建模方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110486033.1
• 申請(qǐng)日: 2021-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN113094802B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾凡云;湯宏偉;唐俊成;劉廣鑫;熊江陵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F30/20;G06Q50/08
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 王娟

本發(fā)明公開了一種公路路基建模方法及系統(tǒng)。以公路行車道或硬路肩邊緣線為分界將公路路基分為左、中、右三個(gè)廊道，然后結(jié)合各自的標(biāo)準(zhǔn)橫斷面分別完成廊道的建模；當(dāng)?shù)缆肪植柯访婊蜃?、右?cè)局部邊坡、擋墻設(shè)計(jì)方案發(fā)生調(diào)整時(shí)，修改對(duì)應(yīng)路基側(cè)局部調(diào)整區(qū)間的廊道模型；當(dāng)?shù)缆肪植柯肪€發(fā)生調(diào)整時(shí)，判斷各廊道是否位于實(shí)際需要調(diào)整的區(qū)間，若原廊道所在區(qū)間的局部路線發(fā)生了調(diào)整，則計(jì)算原廊道在新路線上的目標(biāo)位置，最終將原廊道的橫斷面方案在新路線下進(jìn)行三廊道建模；若原廊道在新路線上位置不變，則不進(jìn)行修改與刷新。本發(fā)明左、中、右三廊道獨(dú)立建模解決了橫斷面整體建模時(shí)不能進(jìn)行某側(cè)局部加密，以及設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)刷新模型耗時(shí)過長的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及公路路基設(shè)計(jì)技術(shù)，特別是一種公路路基建模方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

對(duì)于公路項(xiàng)目而言，路基作為道路模型的主體，與路線方案及地形關(guān)系密切，設(shè)計(jì)過程涉及反復(fù)修改優(yōu)化。如何高效地進(jìn)行路基設(shè)計(jì)與修改，一直是公路設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。在三維協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境中，由于多專業(yè)的參與，更多基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的加入，多項(xiàng)目的組合，使得路基設(shè)計(jì)的邊界復(fù)雜度大大增加，而交互式的精細(xì)設(shè)計(jì)使得路基模型自身的標(biāo)準(zhǔn)程度大大降低，在這種情況下，如何實(shí)現(xiàn)三維體系中的路基高效設(shè)計(jì)修改，并能滿足復(fù)雜邊界條件，成為了推進(jìn)公路BIM應(yīng)用必須解決的問題。

在傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)過程中，公路路基設(shè)計(jì)過程并不考慮路基的三維建模問題，只是通過關(guān)鍵樁號(hào)橫斷面設(shè)計(jì)結(jié)果來描述整個(gè)道路的路基方案，關(guān)鍵樁號(hào)之間的區(qū)域并不表達(dá)，計(jì)量時(shí)按線性插值進(jìn)行粗略考慮。這種模式經(jīng)過多年工程實(shí)踐，基本適用于常規(guī)公路設(shè)計(jì)要求，但是也體現(xiàn)出一定的局限性。比如無法直觀、清晰、完整地表現(xiàn)最終的路基設(shè)計(jì)方案，小半徑回頭彎位置的路基斷面自相交難以處理等。

在三維設(shè)計(jì)中，常用Autodesk公司的Revit、Civil?3D，Bentley公司的OpenRoadsDesigner等軟件進(jìn)行公路三維設(shè)計(jì)，這些軟件在進(jìn)行路基設(shè)計(jì)建模時(shí)，通常采用標(biāo)準(zhǔn)橫斷面進(jìn)行路線放樣，然后再針對(duì)放樣模型進(jìn)行精細(xì)調(diào)整。這種模式通過全局三維建模，解決了路基方案整體表達(dá)的問題，也帶來了宏觀可視化的便利，但在路基模型精細(xì)度控制和建模效率上也體現(xiàn)出一定的局限性，主要表現(xiàn)在：

(1)為滿足視覺效果要求，三維設(shè)計(jì)下的路基斷面放樣間距要求比二維設(shè)計(jì)中的斷面間距更密，且在填挖過渡、擋土墻布置、涵洞布設(shè)等位置需要進(jìn)一步加密以滿足節(jié)點(diǎn)建模精細(xì)度的要求，而現(xiàn)有的軟件中無法針對(duì)上述設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)行斷面加密；

(2)在路基設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)過程中，由于路基方案在不斷進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，這種全局建模的方式也在交互過程中呈現(xiàn)出明顯的效率問題，且斷面間距越密，路基模型建模的耗時(shí)越長，存儲(chǔ)空間占用越大，但道路左右側(cè)的加密需求一般不同步。如圖1案例所示，因地形變化，在路基較寬時(shí)左右路側(cè)填挖過渡的樁號(hào)區(qū)間一般不一致，這種情況下對(duì)整個(gè)路基進(jìn)行加密建模將進(jìn)一步增加模型體量?，F(xiàn)有軟件的斷面設(shè)計(jì)思路一般為將整個(gè)道路斷面在一個(gè)廊道中進(jìn)行定義(如圖2所示)，在僅需要對(duì)路基某一側(cè)局部加密時(shí)弊端較明顯。

現(xiàn)有技術(shù)提出一種“三維線性法”來解決上述問題，經(jīng)多個(gè)實(shí)際交通項(xiàng)目實(shí)踐，可以提高道路路基設(shè)計(jì)建模在計(jì)算效率、重復(fù)利用以及多人協(xié)同上的問題，大幅節(jié)約交通BIM設(shè)計(jì)時(shí)間成本，并形成真正意義上的標(biāo)準(zhǔn)模板庫。其基本原理如圖3所示，即將道路橫斷面中，路面、路肩、邊溝、護(hù)欄、邊坡等構(gòu)件進(jìn)行拆解，分成多個(gè)廊道進(jìn)行建模，多個(gè)廊道之間通過參數(shù)建立約束關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)路基各構(gòu)件的協(xié)同變化。但此方法的癥結(jié)在于為了將一個(gè)橫斷面中的多個(gè)廊道動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)在一起，需要建立大量的點(diǎn)控制與參數(shù)控制條件，廊道建模效率降低，而且一個(gè)斷面中廊道數(shù)量過多且不標(biāo)準(zhǔn)的情況下，維護(hù)多個(gè)廊道之間約束關(guān)系時(shí)的穩(wěn)定性得不到保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種公路路基建模方法及系統(tǒng)，提高廊道建模效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種公路路基建模方法，包括以下步驟：