面向匯水分析的公路三維建模方法研究.pdf

1、隨著中國(guó)交通事業(yè)飛速發(fā)展，各等級(jí)公路的大規(guī)模建設(shè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，公路的設(shè)計(jì)、施工與維護(hù)工作也面臨更高的要求。與此同時(shí)，由于部分地區(qū)近年來(lái)受到極端天氣影響，譬如暴雨引發(fā)的洪澇災(zāi)害，大量雨水對(duì)公路的排水系統(tǒng)形成巨大考驗(yàn)，一些公路在設(shè)計(jì)階段未充分考慮公路本身以及相關(guān)排水設(shè)施的設(shè)計(jì)規(guī)格，使得此類(lèi)災(zāi)害給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)威脅。針對(duì)以上問(wèn)題，公路工程可通過(guò)公路三維建模技術(shù)在公路設(shè)計(jì)階段綜合考慮公路地形與排水設(shè)施，改善公路排水能力，減少災(zāi)害

2、損失。然而，目前公路模型缺失排水設(shè)施的完整表達(dá)，且匯水分析絕大部分僅用于自然地表模型，無(wú)法支持公路完整的匯水分析。
　　因此，本文在公路模型中充分考慮包含排水設(shè)施要素在內(nèi)的公路實(shí)體要素，旨在為公路的匯水分析設(shè)計(jì)專(zhuān)有的公路三維模型，使之既能滿(mǎn)足三維可視化表達(dá)，又能滿(mǎn)足匯水分析。本文利用公路排水設(shè)計(jì)在內(nèi)的公路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，構(gòu)建面向可視化表達(dá)與匯水分析統(tǒng)一表達(dá)的公路三維模型，以此為基礎(chǔ)開(kāi)展匯水要素約束下的公路匯水分析。本文的研究?jī)?nèi)容與成果主

3、要包括:
　　(1)面向匯水分析的公路三維數(shù)據(jù)模型構(gòu)建
　　在現(xiàn)有的公路模型的基礎(chǔ)上，提取模型中公路實(shí)體要素以及排水設(shè)施要素，綜合考慮匯水分析需求所含要素，設(shè)計(jì)一套包含各類(lèi)排水設(shè)施的完整公路模型，并明確描述各個(gè)公路實(shí)體要素的語(yǔ)義、幾何、屬性、空間定位與關(guān)系信息。
　　(2)基于公路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的公路三維建模
　　以全套公路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（圖紙集）為數(shù)據(jù)源，理清施工圖數(shù)據(jù)特征，關(guān)注排水設(shè)施在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中的表達(dá)以及在將來(lái)模型中的

4、表達(dá)。探索如何在公路三角網(wǎng)中加入?yún)R水要素，研究并實(shí)現(xiàn)公路實(shí)體要素與匯水要素均完整的，且能夠面向匯水分析的公路表面三維模型，使其不僅滿(mǎn)足于三維可視化，更做到匯水分析的功能。
　　(3)基于公路三維模型的匯水分析
　　在完整表達(dá)公路實(shí)體以及相關(guān)排水設(shè)施的公路三維模型上，研究基于該模型的匯水分析方法，即在公路表面三角網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)匯水要素約束下的匯水分析。最后以匯水徑流網(wǎng)絡(luò)，討論不同狀態(tài)下公路的匯水情況與其影響。
　　研究結(jié)果表明