鐵路線路由諸多大型構(gòu)
造物組成，長度可達(dá)數(shù)百
甚至上千公里。它占地面
積大、施工復(fù)雜、造價(jià)高
、建成后不易改建。線路
位置要謹(jǐn)慎確定，往往通
過多方案比選得出．因此
鐵路選線設(shè)計(jì)的工作量巨
大。此外，鐵路選線設(shè)計(jì)
中需要進(jìn)行大量的數(shù)值計(jì)
算及圖表繪制，此項(xiàng)工作
導(dǎo)致鐵路設(shè)計(jì)人員耗費(fèi)大
量的時(shí)間和精力．從而影
響設(shè)計(jì)速度及設(shè)計(jì)質(zhì)量。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，
研究數(shù)字選線技術(shù)以改變
選線設(shè)計(jì)方式和手段、采
用計(jì)算機(jī)輔助路線設(shè)計(jì)工
作，從而減輕鐵路線路設(shè)
計(jì)人員的工作量就顯得尤
為重要。目前，計(jì)算機(jī)數(shù)
字選線技術(shù)方興未艾，是
實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)智能化、自動化
，提高工程設(shè)計(jì)的技術(shù)水
平及勞動生產(chǎn)率的重要手
段。在鐵路勘察設(shè)計(jì)行業(yè)
采用計(jì)算機(jī)數(shù)字選線技術(shù)
可以將計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算
功能與工程技術(shù)人員的創(chuàng)
造力有機(jī)地結(jié)合起來，是
工程勘察設(shè)計(jì)的理想手段
，而要真正將其轉(zhuǎn)換為生
產(chǎn)力，就必須開發(fā)出相應(yīng)
的鐵路設(shè)計(jì)軟件。由于鐵
路數(shù)字選線設(shè)計(jì)軟件開發(fā)
具有跨學(xué)科的特點(diǎn)，要求
開發(fā)人員不僅要有良好的
編程能力，而且要具有扎
實(shí)的專業(yè)知識，具有一定
的難度，需要進(jìn)行深入研
究。
筆者在長期開發(fā)鐵路數(shù)
字選線計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系
統(tǒng)實(shí)踐中，不可避免地遇
到了很多難以解決的問題
，深感開發(fā)鐵路數(shù)字選線
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的艱
辛，在解決這些問題的過
程中付出了大量的勞動，
也走了很多彎路。但通過
不斷學(xué)習(xí)、不斷探索、不
斷完善，筆者積累了一些
鐵路數(shù)字選線計(jì)算機(jī)輔助
設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)和資料．
現(xiàn)整理出來介紹給讀者，
希望可以幫助讀者開闊思
路，少走彎路，加快編程
速度，提高程序質(zhì)量。
首先．?dāng)?shù)字地面模型是
鐵路選線設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，由
于地形的多樣性，地形數(shù)
字化是鐵路選線數(shù)字化設(shè)
計(jì)的難點(diǎn)所在。本書針對
構(gòu)建數(shù)字地面模型算法的
現(xiàn)狀及鐵路選線設(shè)計(jì)的需
要，介紹了離散點(diǎn)數(shù)字地
面模型及三角網(wǎng)數(shù)字地面
模型構(gòu)建算法。在設(shè)計(jì)離
散點(diǎn)數(shù)字地面模型算法時(shí)
，考慮了地性線的引入并
提出了一種利用離散點(diǎn)生
成三角形來內(nèi)插高程的算
法，具有精度高及速度快
的特點(diǎn)。三角網(wǎng)數(shù)字地面
模型方面，介紹了插入、
生長及分治算法的基本原
理與方法，給出了構(gòu)建步
驟并對其性能進(jìn)行了分析
；并在此基礎(chǔ)上介紹了在
三角網(wǎng)中強(qiáng)行嵌入約束邊
的算法，即在將約束邊嵌
入到三角網(wǎng)中時(shí)，先找出
該約束邊的影響域的邊界
多邊形，然后將要嵌入邊
的起始點(diǎn)及終止點(diǎn)相連，
以嵌入邊為界，將影響域
所在的邊界多邊形分為兩
個(gè)多邊形，再將這兩個(gè)多
邊形離散為三角網(wǎng)。
其次，平面、縱斷面、
橫斷面設(shè)計(jì)是鐵路選線
CAD的重要環(huán)節(jié)。針對這
些環(huán)節(jié)，本書首先介紹了
設(shè)計(jì)線路中樁坐標(biāo)計(jì)算方
法及程序，設(shè)計(jì)方法能夠
適用于直一緩一圓一緩一
直五段式線路的逐點(diǎn)坐標(biāo)
高精度計(jì)算工作：其次，
給出了線路上任意點(diǎn)高程
計(jì)算方法；最后介紹了橫
斷面設(shè)計(jì)的原理及方法。
最后，將地形三維模型
與線路三維模型拼合形成
鐵路線路三維景觀模型是
實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)的關(guān)
鍵所在，且拼合的關(guān)鍵在
于屏蔽線路區(qū)域內(nèi)的地面
，為此，本書介紹了一種
屏蔽地面的分治算法。該
方法首先利用DEM數(shù)據(jù)生
成一個(gè)規(guī)則的四邊形網(wǎng)格
，找出路基所在的區(qū)域，
將該區(qū)域離散到格中。如
果離散出的路基區(qū)域正好
覆蓋某一格，則刪除該格
；否則利用該格的四個(gè)頂
點(diǎn)生成兩個(gè)規(guī)則的三角形
，找出該格中路基區(qū)域邊
界與三角形各邊的交點(diǎn)，
并將這些點(diǎn)與邊界頂點(diǎn)投
入到既有三角網(wǎng)中構(gòu)建新
的三角網(wǎng)，刪除位于邊界
內(nèi)的三角形就達(dá)到了屏蔽
地面的目的。
本書始終遵循理論與實(shí)
踐相結(jié)合的原則，充分考
慮程序的效率及穩(wěn)定性，
特別強(qiáng)調(diào)程序的實(shí)用性，
讀者在使用這些程序時(shí)，
既可將作者提供的源程序
看成“黑箱”來使用，也可通
過仔細(xì)閱讀算法及源程序
，在充分了解算法及程序
的基礎(chǔ)上再對源程序進(jìn)行
重新組合、修改、擴(kuò)充，
以滿足讀者的特殊需要。
雖然筆者在撰寫本書時(shí)
小心翼翼，精益求精，但
錯(cuò)誤在所難免，在此懇請
讀者批評指正，不吝賜教
。
作者
2022年2月