AutoCAD Civil 3D和3ds Max Design在道路建模中的應(yīng)用
介紹利用AutoCAD Civil 3D進行道路建模的過程，并將Civil 3D道路模型導(dǎo)入到3ds Max Design中作進一步加工，從而進一步獲取道路的三維景觀模型。
一、引言
傳統(tǒng)的道路勘測設(shè)計大都采用二維方式來表現(xiàn)各種地物，少數(shù)設(shè)計成果也只是提供局部的、靜態(tài)的或線框形式的三維透視圖，無法直觀地表現(xiàn)設(shè)計的結(jié)果，對于沒有相關(guān)知識經(jīng)驗的人員來說，就更加難以獲得形象化的感受。因此，需要采用一種更加直觀的方式來展現(xiàn)設(shè)計藍圖。目前，三維可視化技術(shù)已成為國際上的應(yīng)用熱門。通過對道路進行建模，可以獲取道路的三維模型，再利用可視化技術(shù)就可以在計算機上實現(xiàn)對道路的模擬，從而制作出具有真實感的效果圖和三維動畫等。在此基礎(chǔ)上，還可以對設(shè)計方案進行分析和評價，檢測設(shè)計路線是否合理、與周圍環(huán)境及景觀是否協(xié)調(diào)等。
隨著計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展，道路三維模型在道路設(shè)計中越來越受到關(guān)注，數(shù)字公路已成為國內(nèi)外交通發(fā)展的必然趨勢。目前，已經(jīng)出現(xiàn)了許多優(yōu)秀的道路設(shè)計軟件，國外的道路CAD 軟件有德國IB&T 軟件公司的CARD/1、英國Infrasoft 公司的MXRoad、美國Intergraph 公司的InRoads 等，國內(nèi)的則有中交第一公路勘察設(shè)計院有限公司的Hintsoft、上海中交海德交通科技股份有限公司的海德( HEAD) 系統(tǒng)、西安立德公路工程咨詢有限公司的緯地道路輔助設(shè)計系統(tǒng)( HintCAD) 、東南大學李方教授主持開發(fā)的路線與互通式立交CAD 系統(tǒng)EICAD 等。事實上，道路三維模型已經(jīng)在道路勘察、設(shè)計、施工、管理養(yǎng)護和用戶服務(wù)的各個過程中獲得了應(yīng)用。Autodesk 公司長期以來致力于圖形設(shè)計類軟件的研發(fā)，它旗下的Civil 3D 2011 就是一款優(yōu)秀的土木工程的三維設(shè)計產(chǎn)品，本文將通過對其道路設(shè)計模塊相關(guān)功能的簡要說明來展現(xiàn)其應(yīng)用于道路設(shè)計的價值。
二、利用Civil 3D 和3ds Max Design進行道路建模
Civil 3D 在道路建模方面具有十分強大的功能，它可以用于創(chuàng)建復(fù)雜的道路模型，如對道路交叉點進行設(shè)計、設(shè)計互通、對路線進行超高編輯等，而且利用Civil 3D 創(chuàng)建的道路模型能夠與地形曲面很好地貼合到一起，生成美觀的模型。Civil 3D 提供了良好的操作界面，用戶如果熟悉道路建模的相關(guān)知識，就能很快上手。但是，Civil 3D 材質(zhì)庫不夠豐富，渲染能力有限，而3ds Max Design 作為Autodesk公司另一款著名的三維設(shè)計軟件，十分適用于三維模型的編輯，且具有強大的渲染能力。因此，將Civil 3D 所創(chuàng)建的道路模型導(dǎo)入3ds Max Design作進一步處理后，就能夠生成逼真的三維景觀模型。利用AutoCAD Civil 3D 和3ds Max Design進行道路建模的流程如圖1 所示。
三、利用Civil 3D 進行道路建模
1. 原始資料的搜集
在利用Civil 3D 進行道路設(shè)計之前，首先要準備必要的原始數(shù)據(jù)，即工程項目區(qū)域的相關(guān)資料，如區(qū)域概況、設(shè)計標準等; 然后要獲取項目區(qū)域的數(shù)字地形模型( digital terrain model，DTM) ; 接著在DTM 的基礎(chǔ)上進行選線及道路縱斷面、橫斷面等的詳細設(shè)計; 最后完成道路數(shù)字模型的建立。
圖1 利用Civil 3D 和3ds Max Design 進行道路建模示意圖
五、結(jié)束語
本文簡要介紹了利用AutoCAD Civil 3D 進行道路建模的方法，并說明了如何將Civil 3D 所創(chuàng)建的道路模型導(dǎo)入到3ds Max Design 中進行進一步修飾的方法。用戶可以很方便地創(chuàng)建多種路線方案，并對土方量進行計算、視距檢查等，從而評價各條路線的優(yōu)劣，為最終方案的選擇提供參考。
將Civil 3D 中創(chuàng)建的道路模型導(dǎo)入到3ds MaxDesign 經(jīng)過進一步處理后，用戶可以獲取道路模型的渲染影像、動畫等，還可以對道路模型進行三維漫游瀏覽。這些成果在進行展示時將十分形象，更易理解，且可以對道路的細節(jié)可進行查看。本文中的插圖來自于實際項目，道路模型是西阜石家莊段高速公路的一段，其互通模型即為實際的陳莊互通。從圖片效果來看，道路模型顯得精致美觀，充分說明了以上兩款軟件用于道路建模的可行性及優(yōu)勢。
利用Civil 3D 和3ds Max Design 進行道路建模，提高了道路三維可視化設(shè)計的質(zhì)量和速度，能夠帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。但是，目前的Civil3D 也不是完美的。Civil 3D 推薦用戶對道路進行分段建模，每段的長度盡量不要超過1 km，當用戶路線設(shè)計過長時，將會帶來數(shù)據(jù)量的增加，Civil 3D 系統(tǒng)的運行將會變得遲緩，過大的模型在導(dǎo)入到3dsMax Design 中作進一步操作時也會出現(xiàn)類似的問題。因此，筆者期待Civil 3D 及3ds Max Design 產(chǎn)品在后續(xù)版本中能夠支持更大模型的建模，能夠采用動態(tài)調(diào)用技術(shù)及索引機制來顯示道路局部模型，從而加快模型的顯示。
