汽车驾驶模拟器是用于汽车产品开发、“人—车—环境”交通特性研究和驾驶培训的一种重要工具。由于具有安全性高、再现性好、可开发性强等显著优点,近年来,研究开发驾驶模拟器已成为国际上的一个重要发展方向。 虚拟现实技术和计算机仿真技术的发展为研究开发面向道路交通的驾驶模拟器提供了技术保障。利用驾驶模拟器进行高等级公路交通仿真等方面的研究,必须首先为驾驶员提供虚拟的驾驶环境,使得驾驶员能够在操纵汽车的过程中获得真实的驾驶感觉。因此,视景建模成为进行道路交通仿真研究最重要的工作。 笔者所在实验室研发的视景建模系统,能根据用户需求和研究目的实时交互式地完成虚拟视景设计,并能提供各种气候条件下的工作模式。但在高等级公路三维视景设计上,尤其是边坡、隧道、桥梁及地形等模型,目前没有统一的建模技术,因此仍有待进一步完善和丰富。 针对这一问题,本文对高等级公路视景建模及其可视化数据的生成进行了研究。设计了专门的视景建模软件,依据真实的高等级公路平、纵、横断面设计曲线图和数据,快速建立道路及其周围各种三维构造物模型,实现了部分模型的参数化设计,并输出所有模型的可视化数据。文中详细论述了边坡、挡墙、隧道、桥梁、交通设施和各种景物模型等构造物的建模方法和过程,讨论了如何利用数字高程模型建立地形模型,对于大范围的复杂地形,当数据量比较大时,给出了地形简化技术。通过建立纹理库,将纹理图像映射到所建立的模型上,从而实现公路三维视景的动态显示。 演示结果表明,利用本文所述的视景建模理论和方法不但提高了视景可视化数据生成的效率,所生成的三维视景基本满足驾驶员的视觉需求,达到一定程度的逼真度和立体感,并在云南省相关高速公路的交通仿真实验中得到了应用,为将来的道路几何线形设计的合理性评价以及驾驶员视觉行为、视距对交通安全的影响和评价打下了良好的基础。