国内的公路CAD系统大多使用传统的公路设计方法，即通过平面、纵断面、横断面的3个二维设计来表达公路的三维空间位置，完成路线的整体设计。这种将复杂问题分步简化的设计方法虽然可以使设计人员易于对路线平、纵线形指标进行把握，但不能真实地表现道路的三维状况，不能获得道路与环境的协调信息，也不能对设计的道路其线形指标以及道路安全状况作出直观的评价。这种传统的设计方式和手段已经不能适应不断提高的高速公路对景观、线形、安全和环保方面的设计要求。随着设计理论与方法的发展，利用虚拟现实技术对公路设计成果进行三维可视化得到了越来越广泛的应用，研究开发公路实时三维可视化设计系统已成为公路CAD领域研究热点和发展方向。本文在研究DEM建模理论、TIN三角构网理论等理论基础上，详述了系统的总体设计和详细设计，概述了三维可视化建模的方法。系统在航测地形图形数据和Iroad路线设计软件生成的道路数据的基础上，实现了带真实地形景观的道路三维工程建模，并采用参数化设计与建模方法实现了桥梁、隧道、道路附属设施等构造物的快速建模。文中详细论述了地形、道路、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，从而实现公路三维可视化景观设计。结合课题研究目标，笔者所在实验室开发了高速公路实时三维可视化景观设计系统，对高速公路三维可视化建模方法进行系统论证，实现了三维地形模型的快速构建、地形模形与道路模型的无缝拼接以及整个道路三维场景可视化。系统的成功开发使设计者能身临其境地感受到其设计方案的质量与合理性，能真实反映道路设计的成果。系统的实际工程应用表明了本文所论述的建模方法与理论的正确性与可行性。