[发明专利]一种公路路基建模方法及系统

说明书

本发明公开了一种公路路基建模方法及系统。以公路行车道或硬路肩边缘线为分界将公路路基分为左、中、右三个廊道，然后结合各自的标准横断面分别完成廊道的建模；当道路局部路面或左、右侧局部边坡、挡墙设计方案发生调整时，修改对应路基侧局部调整区间的廊道模型；当道路局部路线发生调整时，判断各廊道是否位于实际需要调整的区间，若原廊道所在区间的局部路线发生了调整，则计算原廊道在新路线上的目标位置，最终将原廊道的横断面方案在新路线下进行三廊道建模；若原廊道在新路线上位置不变，则不进行修改与刷新。本发明左、中、右三廊道独立建模解决了横断面整体建模时不能进行某侧局部加密，以及设计优化时刷新模型耗时过长的问题。

技术领域

本发明涉及公路路基设计技术，特别是一种公路路基建模方法及系统。

背景技术

对于公路项目而言，路基作为道路模型的主体，与路线方案及地形关系密切，设计过程涉及反复修改优化。如何高效地进行路基设计与修改，一直是公路设计中的难点。在三维协同设计环境中，由于多专业的参与，更多基础数据的加入，多项目的组合，使得路基设计的边界复杂度大大增加，而交互式的精细设计使得路基模型自身的标准程度大大降低，在这种情况下，如何实现三维体系中的路基高效设计修改，并能满足复杂边界条件，成为了推进公路BIM应用必须解决的问题。

在传统二维设计过程中，公路路基设计过程并不考虑路基的三维建模问题，只是通过关键桩号横断面设计结果来描述整个道路的路基方案，关键桩号之间的区域并不表达，计量时按线性插值进行粗略考虑。这种模式经过多年工程实践，基本适用于常规公路设计要求，但是也体现出一定的局限性。比如无法直观、清晰、完整地表现最终的路基设计方案，小半径回头弯位置的路基断面自相交难以处理等。

在三维设计中，常用Autodesk公司的Revit、Civil 3D，Bentley公司的OpenRoadsDesigner等软件进行公路三维设计，这些软件在进行路基设计建模时，通常采用标准横断面进行路线放样，然后再针对放样模型进行精细调整。这种模式通过全局三维建模，解决了路基方案整体表达的问题，也带来了宏观可视化的便利，但在路基模型精细度控制和建模效率上也体现出一定的局限性，主要表现在：

(1)为满足视觉效果要求，三维设计下的路基断面放样间距要求比二维设计中的断面间距更密，且在填挖过渡、挡土墙布置、涵洞布设等位置需要进一步加密以满足节点建模精细度的要求，而现有的软件中无法针对上述设计过程中的关键节点自动进行断面加密；

(2)在路基设计的动态过程中，由于路基方案在不断进行调整和优化，这种全局建模的方式也在交互过程中呈现出明显的效率问题，且断面间距越密，路基模型建模的耗时越长，存储空间占用越大，但道路左右侧的加密需求一般不同步。如图1案例所示，因地形变化，在路基较宽时左右路侧填挖过渡的桩号区间一般不一致，这种情况下对整个路基进行加密建模将进一步增加模型体量。现有软件的断面设计思路一般为将整个道路断面在一个廊道中进行定义(如图2所示)，在仅需要对路基某一侧局部加密时弊端较明显。

现有技术提出一种“三维线性法”来解决上述问题，经多个实际交通项目实践，可以提高道路路基设计建模在计算效率、重复利用以及多人协同上的问题，大幅节约交通BIM设计时间成本，并形成真正意义上的标准模板库。其基本原理如图3所示，即将道路横断面中，路面、路肩、边沟、护栏、边坡等构件进行拆解，分成多个廊道进行建模，多个廊道之间通过参数建立约束关系，以实现路基各构件的协同变化。但此方法的症结在于为了将一个横断面中的多个廊道动态关联在一起，需要建立大量的点控制与参数控制条件，廊道建模效率降低，而且一个断面中廊道数量过多且不标准的情况下，维护多个廊道之间约束关系时的稳定性得不到保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种公路路基建模方法及系统，提高廊道建模效率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种公路路基建模方法，包括以下步骤：