【博士】鐵路線路三維可視化設(shè)計原理與方法的研究【2001】

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　　學(xué)科專業(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或外業(yè)勘測地形數(shù)據(jù)，在微機上建立設(shè)計線行經(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)計數(shù)據(jù)建立線路三維模型，以及將這兩個模型拼合在一起形成鐵路線路三維景觀模型的方法?！　≡诜治隽藝鴥?nèi)外構(gòu)建DTM算法的基礎(chǔ)上，針對DTM算法的現(xiàn)狀及鐵路線路三維可視化設(shè)計的需要，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)的離散點進行排序的工作量。此外，通過對凸包頂點數(shù)據(jù)進行分區(qū)管理，在搜尋凸包支撐線時，能預(yù)先確定出支撐點的范田，減少了搜索工作量，提高了三角網(wǎng)的合并速度?！　s束D一三角網(wǎng)的構(gòu)建進行了研究，提出了一種在DTM中強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角線，然后用這些對角線去剖分影響域。具有原理簡單和運算速度快的特點。　　提出了一種利用平面、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)則的實體表面分割為一系列規(guī)則的曲面塊來進行描述，其優(yōu)點是能簡化并加速物體的表面繪制和顯示。不僅適用于單線鐵路，也可用于雙線鐵路?！　⒌匦稳S模型與線路三維模型拼合形成鐵路線路三維景觀模型是實現(xiàn)三維可視化的核心所在，拼合的關(guān)鍵在于屏蔽線路區(qū)域內(nèi)的地面，本文對其進行了研究，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頂點生成兩個規(guī)則的三角形，找出該格中邊界與三角形的交點并將這些點與邊界頂點投入到既有三角網(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題?！　∫员疚奶岢龊徒⒌臄?shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，采用面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計方法完成了鐵路線路三維可視化設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)。利用該軟件對西安-南京線，西安-延安線，遂寧-重慶線等多條設(shè)計線進行了三維建模并制成了三維動畫，驗證了本文及鐵路線路三維可視化設(shè)計系統(tǒng)(RS3D)軟件的正確性，同時探討了該模型的實用性及適應(yīng)性問題?！　?

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