AutoCAD Civil 3D和3ds Max Design在道路建模中的應用
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
傳統的道路勘測設計大都采用二維方式來表現各種地物,少數設計成果也只是提供局部的、靜態的或線框形式的三維透視圖,無法直觀地表現設計的結果,對于沒有相關知識經驗的人員來說,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設計藍圖。目前,三維可視化技術已成為國際上的應用熱門。通過對道路進行建模,可以獲取道路的三維模型,再利用可視化技術就可以在計算機上實現對道路的模擬,從而制作出具有真實感的效果圖和三維動畫等。在此基礎上,還可以對設計方案進行分析和評價,檢測設計路線是否合理、與周圍環境及景觀是否協調等。
隨著計算機軟硬件技術的發展,道路三維模型在道路設計中越來越受到關注,數字公路已成為國內外交通發展的必然趨勢。目前,已經出現了許多優秀的道路設計軟件,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,國內的則有中交第一公路勘察設計院有限公司的Hintsoft、上海中交海德交通科技股份有限公司的海德( HEAD) 系統、西安立德公路工程咨詢有限公司的緯地道路輔助設計系統( HintCAD) 、東南大學李方教授主持開發的路線與互通式立交CAD 系統EICAD 等。事實上,道路三維模型已經在道路勘察、設計、施工、管理養護和用戶服務的各個過程中獲得了應用。Autodesk 公司長期以來致力于圖形設計類軟件的研發,它旗下的Civil 3D 2011 就是一款優秀的土木工程的三維設計產品,本文將通過對其道路設計模塊相關功能的簡要說明來展現其應用于道路設計的價值。
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,它可以用于創建復雜的道路模型,如對道路交叉點進行設計、設計互通、對路線進行超高編輯等,而且利用Civil 3D 創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知識,就能很快上手。但是,Civil 3D 材質庫不夠豐富,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 所創建的道路模型導入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 進行道路設計之前,首先要準備必要的原始數據,即工程項目區域的相關資料,如區域概況、設計標準等; 然后要獲取項目區域的數字地形模型( digital terrain model,DTM) ; 接著在DTM 的基礎上進行選線及道路縱斷面、橫斷面等的詳細設計; 最后完成道路數字模型的建立。
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 所創建的道路模型導入到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劣,為最終方案的選擇提供參考。
將Civil 3D 中創建的道路模型導入到3ds MaxDesign 經過進一步處理后,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計的質量和速度,能夠帶來巨大的經濟效益和社會效益。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,當用戶路線設計過長時,將會帶來數據量的增加,Civil 3D 系統的運行將會變得遲緩,過大的模型在導入到3dsMax Design 中作進一步操作時也會出現類似的問題。因此,筆者期待Civil 3D 及3ds Max Design 產品在后續版本中能夠支持更大模型的建模,能夠采用動態調用技術及索引機制來顯示道路局部模型,從而加快模型的顯示。