浅析计算机虚拟现实技术在公路设计中的应用

参考文献 ［公路路线三 １ ］ 维可视化设计研究进展廖明军森林工程， ０， ． ２ ４６ ０ ０ ［］ ２李伟； 虚拟现实技术在道路交通领域 中的应用探讨［］ 通科技 与经 Ｊ． 交 济， ０， ． ２ ４４ ０ ０
桩点 的高程而绘制的一条不规则线 ，反映了沿着中线地面的起伏变化情 况 ；另一条是设计线 ，它是经过技术上、经济上以及美学上等多方面比 较后定出的一条具有规则形状 的几何线 ，反映了道路路线 的起伏变化情
况。
４） ａ文件转换为３ ｓ 将ｍ ｘ ｄ文件后 ，在Ｏ ｅＧ 中编写调用 函数进行模 ｐｎ Ｌ 型的读取。 ５ 使用３ Ｅ ｐｏ ｔ ｎ ） Ｄ ｘｌ ａｏ 软件读入模型的ａｓ ｒｉ ｄ文件 ，通过另存将其转化 成能为Ｏ ｅ Ｇ ／ 用的． ｐ ｐｎ Ｌ ｉ ｆ ｉ ｃ 文件 ， ｐ 最终转化后的文件是由大量的浮点数组 成 ，这些浮点数包 含了模 型面、材质 、顶点 、法线和纹理等的全部信 息 ，并按照这些属性分类。然后我们在Ｏ ｅｃ 程 序中专门定义一个读取 ｐｎ Ｉ 模型参数的类 ， 在此类中实现读取相应的浮点数的函数 的所有功能 ，再 在主程序中调用。
本文的三维模型使用的是３ ｍ ￣建 ，存储的格式为．ａ ，而．ａＳ件格 Ｄａ ｌ ｘ Ｊ ｍｘ ｍ Ｃ ｘ
式是符合文档方式 ， 每个插件都可以输 出自己的格式 到ｍ 文件 当中， ｘ ａ 所 以直接解析ｍ ｘ ａ文件并不是一个可取的方法。若要将三维模型导人到
Ｏ ｅＧ 中 ，包括以下几种方法 ： ｐｎ Ｌ ， １ 首先将． ａ文件转化为． ｓ ） ｍｘ ａ 形式 ，再使用 ３ｓｃ ｄ ｄ２ 这种软件工具 ， 将． ｓ ａ 文件转换成为Ｏ ｅ Ｇ 的ｃ ｄ ｐｎ Ｌ 语言程序 ， 然后把模型部分复制出来 ，由 Ｏ ｅＧ 读取 即可 ， ｐｎ Ｌ 但是转换为ｃ 语言程序后 ，如果出现错误 ， 不容易找 出错误并进行改正。 ２ 可以使用３ｗｎ ） ｄｉ ￣件直接将３８ ｄ格式转换为Ｏ ｅＧ 格 式。 ｐｎ Ｉ
３ 计算 机虚拟 现实技 术在道 路模 型的 建模 中的应 用
关于道路实体模 型的建立 ， 首先是获得建模数据 ， 道路的高程数据 和几何形状以及 曲线 、拐角 、弯度等数据来 自 平面图、剖面图等建筑图 纸， 此外还包括具体的尺寸和 比 。在基础数据的基础上建模完成后 ， 例 还要对模型进行相应的纹理映射，纹理数据 的来源主要是实体的正 向照 片， 也只有正向拍摄的照片才有纹理利用价值 。 其次是模型 的建立 ，根据Ｃ Ｄ Ａ 图纸 ，在 ３ ｍ ｘ Ｄ ａ 中建立三维模型 ，
所有纹理 映射的初始化工作都在程序ｍ ｉｔ ） ｙ ｉ（ 中进行 。￣ｇＴｘ ａｅｄ ｎ ｌｅＩ ｇ２ ｍ （ 说明一个全分辨率的图像 ，其参数指 出了图像 的尺寸、图像类 型、 ） 图像位置和图像的其它籽 陛，接着连续调用函数ｇＴｘ ａ ｍ ｔ ＊（ 说 ｌｅＰｒ ｅ ｒ ） ａ ｅ 明纹理怎样缠绕 物体 和当象素 与纹 理数组 中的单个元素不能精确匹配 时如何过滤颜色 ；再接着用函数ｇＴ ｘ ｎ＊（ 设置画 图方一式为Ｇ ＿ ｌ ｅＥ ｖ ） Ｌ
２ 公 路计算 机虚 拟现实 辅助 设计 １ 公路平 面线形辅助设计。公路平面是公路在地平面上的投影 ， ） 公路的平面设计就是确定公路的走 向和平面组成要素，以及各要素的参 数信息，最后定 出公路逐桩坐标 。在平面设计 中首先要根据地形等高线 确定起点 、 和 中间的路面控制点。这些点确定 了将要设计出来的公 终
路的大致走向和弧度。 选定公路控制点后 ，要完成公路的组成计算 ，公路平 面线形主要是 由直线——缓和曲线——圆曲线——缓和 曲线——直线这样 的方式组合 而成 。 其相关的参数计算方法 。 ２ 公路纵断面辅 助设计 。沿着道路 中线竖直剖切然后展开 即为路 ） 线纵断面 ，它总是一条有起伏的空间线 ，公路纵断面设计主要的任务是 根据汽车 的动力特性 、道路等级、当地 自然条件 以及工程经济等，研究 起伏空间线几何构成的大小及长度 ，以便达到行车安全迅速 、 运输经济 合理及乘客舒适的目的。这些要求必然需要公路要有好 的纵断面组成。
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应 用科 学
２ 第期 科年 １ ０ ９ １ 霾 赫 Ｏ
浅析 计算机虚拟现实 技术在 公路设 计 中的应用
李寒冰 ，赵永平。
（１ ． 江苏省交通规划设计院 ，江苏南京 ２ ０ ０ ；２江苏交通丁程咨询监理有 限公 司 ，江苏南京 ２０ ３ １０５ ． １ ０６）
摘 要 虚 拟现实技术是 以沉浸性 、交 互性和构想性 为基本特征 的计算 机高级人机界 面 。它综合利 用了计算机 图形学 、仿真技术 、多媒体
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注意尺寸 比例的 因素 ，尽量减少线性 的大 幅度变化 ，注意隐藏 面的消 隐， 减少系统内存的占用 ，提高运行速度和效率 。本系统中 ， 模型导人 Ｏ ｅＧ 前是没有纹理的 ， Ｐｎ Ｌ 所需要做的工作就是将所拍的照片制成纹理图 片格式存储起来 ， ｐｎ Ｌ ，由函数ｍ ｋ ｌ ａｅ（ 产生凋用 ， 在ｏ ｅＧ 中 ａｅ ｇ ） ｍ 并且
技术 、人工智 能技术 、计算机 网络 技术、并行处理技术 和多传感器技术 ，模拟人的视觉 、听觉 、触觉等感觉器 官功能 ，使人能够沉浸 在计 算机生成 的虚拟境 界中 ，并能够通 过语言 、手势等 自 的方式与之进行 实时交互 ，创建一种适人 化的多维信息 空间。主要介绍虚拟现 实的 然
一
些特征和硬软件基础 ，并重点分析计 算机虚拟现实技术 在公路设计 中的一些应用 。
３ 可以将模型文件导 出成ｇ． ） １ 的形式 ，导人工程文件头文件 中即 ｈ
可。
纵断面图是道路纵断面设计的主要成果 ， 也是道路设计的重要技术文件 之一。把道路 的纵断面图与平面图结合起来 ，就能准确的定出道路的空 间位置。 在纵断面图上有两条主要 的线 ：一条是地面线 ，它是根据 中线上各
还有听觉感知、触觉感知、力觉感 知、运动感知 ，甚至包括味觉感知 、 嗅觉感知等。②存在感 ， 又称临场感 ，在虚拟现实的环境 中，用户能感 到 自己成为了一个 “ 发现者和行动者”。③交互性 ， 是指用户可以对模 拟环境 中的物体直接操作 ，并从环境得到信息或感受。④ 自主性 ， 是指 虚拟环境中的对象具有依据物理定律动作的能力。 ２）虚拟现 实的硬软件基础。虚拟现 实的主要硬件设备包括 ：高性 能计算机 ； 广角的立体显示设备 ；观察者 的跟踪设备；人体姿势 的跟踪 设备 ；立体声设备 ； 触觉 、 力反馈 ； 语言输入输出等硬件设备。 虚拟环境中采用的软件有四类： 语言类 ：如ｃ ＋ ｐｎ Ｌ Ｒ ① ＋ 、Ｏ ｅ Ｇ 、Ｖ ｗＬ 等。②建模软件类：／ ｔ ＡＯ、Ｓｌ Ｗｏｋ、Ｐｏ Ｅ ｇｎ ｅ、ＩＤ Ａ 、 ￣Ａｕｏ Ｊ Ｃ ｏ ｄ ｒｓ ｒＰ ｎｉｅｒ － Ｅ Ｓ ｉ Ｃ ＴＡ 。③应用软件类 ： Ａ Ｉ等 指用户 自己的各种需求 ， 选择或者开发的 自 用软件。④通用的商用工具软件包 ： 帮助用户建立虚拟环境的通用和基 本 的软件 ，可以使用户显著地加快虚拟现实系统 的开发进程 。可用于建 立虚拟环境的图形软件包有 ：Ｗ Ｋ ｐｎ Ｌ ａ ３ 、Ｖ Ｍ ￣。 Ｔ 、Ｏ ｅＧ 、Ｊ ａＤ Ｒ Ｌ ｖ
关键词 虚拟现 实技术 ；设计 中图分 类号 Ｔ 文献 标识 码 Ａ Ｐ 文 章编 号 １７— ６ １（０ １１０３一 ６３９７一２ １１ — １４ 叭 ｏ０
１ 虚拟 现实 的重要 特征 和硬软 件基础 １ 虚拟现实的重要特征 。虚拟现实技术具有 以下４ ） 个特征 ：①多感 知性 ，所谓多感知性就是除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外 ，
５ 结 束语
作为一 门先进的人机交流技术 ，虚拟现实技术同时逐步流行于世界 范围内的各个领域 ，如虚拟现实建筑物的展示与参观 ， 虚拟现实手术培 训 ，虚拟现实游戏 ， 虚拟现实影视艺术 ， 建筑设计 、工业设计 、培训 、 医学领域。例如建筑设计师可以运用虚拟现实技术 向客户提供三维虚拟 模型。
Ｄ ＣＬ Ｅ Ａ ；最后 ，调用 函数ｇ ｎｂｅ（） ｌ ａｌ Ｅ 启动纹理映射。
４ 虚 拟漫游 系统 的设计 场景的导入涉及 到的问题首先是导人格式的要求 。对于三维模型的 存储有ｏ ，ｍ ｘ ｂ ａ以及 ３ｓ ｊ ｄ等格式，．ａ是３ ｍ ｘ ｍ ｘ Ｄ ａ 的专有文件格式 ，３ｓ ｄ 是通 用 的３ 文件格式 ， 以导人多种三维软件文件 ，是一个标准文件格式 。 Ｄ 可