使用虚拟现实技术设计铁路
虚拟漫游
京津城际(天津段)是在地形信息相对比较平缓的基础上选线论证的实例,主要涉及城市路网、立交桥和地标建筑,特点是大部分建筑工作是规则模型,而虚拟漫游的路径比较平滑。
首先,在系统中将线路方案以及沿线需要展示的环境和建筑物标注出来,对于需要以三维形式展示的环境建筑,还要现场拍摄建筑物的实体照片,将建筑物表面的图片作为模型渲染贴图的材质。
其次,通过建模软件在卫星影像图上进行三维建模,沿线楼房大部分是规则建筑,可以直接在建模软件中建立矩形实体,并贴好材质,进行真实感处理,再把建好的模型导入到系统当中。
在此基础上,将京津城际的线路设计方案中的轨道、路基、桥墩等三维模型也按照线路走向导入到系统中,并定好路径和调整摄像机位置与高度,然后进行三维动画漫游,从而把京津城际线路与和沿线地形、地物及地貌以真实的三维模型展现在面前。游览方式可采用人机交互与自动方式,全面准确地展现铁路设计方案与沿线环境、建筑之间的关系和相互产生的影响。
充分论证
在某个穿越山区的客运专线项目中,需要论证长隧道、桥梁等关键控制工程的可行性,就需要在真实野外场景之上建立隧道、高架桥梁的模型,并将模型与地形融合后,利用地理信息系统的全方位、多视角的演示来充分论证线路选择的合理性,从而实现在多山复杂地形上的应用。
由于在地理信息系统中具备准确的坐标、高度等信息,而卫星图片上也能反映出当地的地貌、植被特点,这为我们展示工程项目的野外环境提供了完整的基础信息。首先,以三维地形为平台,通过线路坐标将二维的线路平面图叠加到真实位置; 第二步,通过快速建模软件建立隧道、桥梁等控制工程的三维模型; 第三步,将工程模型放置到设计的线路坐标上,将工程方案与三维地形进行合成,就可以在三维的实景下展示设计方案。
通过虚拟现实技术手段,可以充分论证隧道或桥梁等工程设计方案的合理性、完美性以及准确性,全面和准确地评价隧道与桥梁相应工程设计方案对沿线地区所产生的影响。尽可能协调、避免及解决隧道与桥梁相应工程设计方案中出现大量切割山坡、开挖山岳岗地、填平沟壑、砍伐树林、侵占湿地、分割草地等侵害自然地貌与生态环境的问题,使铁路的设计充分考虑到与周围环境之间的相互融合与协调。
以往在进行工程项目的虚拟现实展示的过程中,面临着两大难题,一是环境与地貌的数字化基础资料不够准确和全面,造成环境失真; 二是环境建筑需要大量、长期的建模