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[摘 要]在现代公路设计的过程中，对逆向工程技术的应用越来越普及，使公路的设计和改造更加高效，便捷。因此，本文针对公路设计中逆向工程技术的应用做出了进一步探究，对逆向工程技术的简述、数据处理具体流程、具体的应用策略给出了具体的分析。
[关键词]道路工程；公路设计；逆向工程；数据采集
中图分类号：TU553 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）45-0109-01
在现代化公路设计的过程中，应用逆向工程设计是对现在公路进行设计的全新方向，利用激光测绘设备，对地形三位点云数据实时进行收集，通过将对点的云数据进行全面的优化，建立完善的地形模型，并在构建的模型基础之上，设计公路的平纵横，能够非常精准并且直观的将设计任务完成。
1、逆向工程技术的简述
在公路设计的过程中应用逆向技术，可以对具体模型的数据信息进行采集，构建精准的数据模型。该项技术的应用，是公路未来的发展方向。在该项技术当中，最重要的步骤便是对数据的收集，以便能够为之后模型的建立提供准确的数据依据，其模型建立和开发效率以及实际质量会受到数据收集速度和精确度的影响[1]。在工程中，非常重要的一项技术便是对三维点数据的合理收集。现在，对该技术的应用已经非常普及，在不同的行业领域中均有不同程度的应用，其技术也在不断的提升和发展，已将从起初的接触式方式，发展为现在应用的以光学和磁学为媒介的测量形式，不需要接触，并且全新的测量形式也在不断的研发中。在对各种类型的模型数据进行采集的过程中，所以应用的测量手段存在较大的差异，所以要对现有的资源合理应用，应用最小的成本进行高效准确的采集。
2、逆向工程技术的数据处理具体流程
2.1 数据滤波
在数据当中存在的滤波，对汽车、人类留下足迹以及产生的噪音等，对其实施消除。噪声是非常杂乱的，并且比较稀疏，与模型具备的点云数据有着很大的差异[2]。要紧紧抓住该项特征，将路面的面与点垂直，将投影的效果展示写出来，在对点云数据进行划分的过程中，一定要借助正方形当中的网格划分，并统计出网点的实际数量，依照扫描之间存在的间距，设置阙值，将网格当中没有大于阙值的点保留下来，将其它的点云删除，不断缩小网格的实际边长，逐步有序的删除点云，这样大部分的噪声便会被有效的删除。
2.2 数据平滑
应用高斯滤计算方式以及平均滤波计算的方式，实施数据平滑。应用第一种计算方式，是使用高斯滤波设备，对高斯分贝进行设置，其滤波产生的效果会比较小，因此在实施数据滤波的过程中，可以在不对原有数据进行损坏的情况下完成。应用平均滤波的计算方式为将对模型进行采集点的数值进行切换，使其转换为平均滤波设备中不同数据点与之对应的统计数值，这样，便可以将数据当中的毛刺进行消除。
2.3 数据精简
在该项工程当中有一项对曲面进行重构的环节，如果其中的点云非常密集，会对计算机的操作产生非常严重的影响，不利于存储以及设备运行的实际效率，推迟生成曲面模型的时间以及其具备的光顺性。精简收集到的点云数据，可以有效防止该类问题的产生[3]。面对点云当中的不同类型，择选的精简形式是不同的。例如：针对较为凌乱的点云，是应用随机采样的形式对数据进行精简的。针对网格形式的点云，数据进行缩减所应用的形式为最小包围范围的形式等。
3、具体的应用策略
3.1 地形数据收集与处理
对点云数据进行测量所应用的仪器为激光扫描设备，主要涵盖了将测距系统以及扫描系统。设备的实际大小与全站仪类似，将其设置在三脚架当中，便可实施相应的扫描工作。在激光测距系统当中，所采用的非接触手段，借助发射激光到接受之间形成的时间差，可以非常准确的测量出扫描设备与被测点之间的距离。该系统利用均速进行旋转当中的反射镜，使激光束能够利用等角的速度进行发射，对其水平的方向以及竖直的方向进行角度测量。两个系统之间进行有机结合，便可将每一个扫描点空间当中存在的三维坐标精确的计算出来。其测量的准确值高达毫米级，测量的实际精度在10s的范围当中，可以很好的对误差进行控制。
在对点云数据进行测量的软件可以应用ImageWare对后期进行相关的处理，该软件具备非常强大的数据处理功能，曲面造型功能以及检测误差的功能。
3.2 构建模型
将文本当中的三位点数据，在CARD/1的地形图处理系统中将其导入，可以生成精度非常高的DEM，其等高线彼此之间的距离为1米，采样之间的距离为0.2米。此外，具备一定属性的点云数据利用该软件当中的点云模块将其输入，与DEM文件实施叠加，从而生成具有颜色信息特征的数模文件。
3.3 以点云地形图为基础进行平面设计
因为在点云DEM模型当中，具有非常鲜明的颜色特征，属性非常明显。所以，具有高度还原实景的能力，相关的设计人员在高度还原的地形图当中可以准确的判断出旧路当中的中心线以及边缘线。在对旧路进行改造的过程中，道路四周的情况可以非常直观的展示出来，能够优化处理相关设计。在对平面进行设计的过程中，可在模型的基础上转换三维视角，360°全方位的进行试点漫游，同时，负责设计的工作人员还能择选出最为合理的角度对三维当中的公路方案进行制定。
3.4 以点云地面线数据为基础设计纵横面
在对公路的平面设计完成之后，依照以往的设计方式，是在将DEM模型作为基础，之后对纵横面的地面线进行相关的插值计算[4]。以往的拉坡通常为公路中线地面线当中的数据，在拉坡中一般不能对公路宽度当中的情况全都兼顾到。现在，在三维当中的DTM模型，可应用对景深进行设置的方式，将地面当中的实际情况进行还原。
3.5 以点云地面线数据为基础设计横断面
在对横断面进行设计的过程中，在公路当中的中线以及法线的方向，可以应用DTM模型，将视景当中的深度横断面包含的地面线点云数据切出，并以此作为基础，对横断面进行设计，能够非常清晰的对公路横断面上的公共设施、相关的构造物以及实际拆迁状态有全面的了解和把握。
4、结束语
总之，在公路领域当中对逆向工程技术的应用，为公路的设计提供了非常多的便利，特别是在对旧公路进行改造以及重新进行建设方面，该技术的应用使设计更加便捷和高效。所以，在对该技术进行应用的过程中，要詳细对将数据收集技术进行的探究，明确流程，通过对地形数据收集与处理、构建模型、以点云地形图为基础进行平面设计、以点云地面线数据为基础设计纵横面、以点云地面线数据为基础设计横断面，更好的对公路进行设计和改造。
参考文献
[1] 韩亚楠，周少乐.逆向工程技术在公路设计领域的应用[J].公路交通科技（应用技术版），2013，（04）：78-81.
[2] 郑亮，邓骅.公路设计中逆向工程技术的应用[J].科技与企业，2012，（14）：246.
[3] 童琳，颜廷山，葛思尚.逆向工程技术在公路设计领域的应用[J].交通世界（运输.车辆），2011，（08）：233-235.
[4] 徐忠.逆向工程技术在公路设计领域的应用[J].北方交通，2009，（05）：3-6.
[关键词]道路工程；公路设计；逆向工程；数据采集
中图分类号：TU553 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）45-0109-01
在现代化公路设计的过程中，应用逆向工程设计是对现在公路进行设计的全新方向，利用激光测绘设备，对地形三位点云数据实时进行收集，通过将对点的云数据进行全面的优化，建立完善的地形模型，并在构建的模型基础之上，设计公路的平纵横，能够非常精准并且直观的将设计任务完成。
1、逆向工程技术的简述
在公路设计的过程中应用逆向技术，可以对具体模型的数据信息进行采集，构建精准的数据模型。该项技术的应用，是公路未来的发展方向。在该项技术当中，最重要的步骤便是对数据的收集，以便能够为之后模型的建立提供准确的数据依据，其模型建立和开发效率以及实际质量会受到数据收集速度和精确度的影响[1]。在工程中，非常重要的一项技术便是对三维点数据的合理收集。现在，对该技术的应用已经非常普及，在不同的行业领域中均有不同程度的应用，其技术也在不断的提升和发展，已将从起初的接触式方式，发展为现在应用的以光学和磁学为媒介的测量形式，不需要接触，并且全新的测量形式也在不断的研发中。在对各种类型的模型数据进行采集的过程中，所以应用的测量手段存在较大的差异，所以要对现有的资源合理应用，应用最小的成本进行高效准确的采集。
2、逆向工程技术的数据处理具体流程
2.1 数据滤波
在数据当中存在的滤波，对汽车、人类留下足迹以及产生的噪音等，对其实施消除。噪声是非常杂乱的，并且比较稀疏，与模型具备的点云数据有着很大的差异[2]。要紧紧抓住该项特征，将路面的面与点垂直，将投影的效果展示写出来，在对点云数据进行划分的过程中，一定要借助正方形当中的网格划分，并统计出网点的实际数量，依照扫描之间存在的间距，设置阙值，将网格当中没有大于阙值的点保留下来，将其它的点云删除，不断缩小网格的实际边长，逐步有序的删除点云，这样大部分的噪声便会被有效的删除。
2.2 数据平滑
应用高斯滤计算方式以及平均滤波计算的方式，实施数据平滑。应用第一种计算方式，是使用高斯滤波设备，对高斯分贝进行设置，其滤波产生的效果会比较小，因此在实施数据滤波的过程中，可以在不对原有数据进行损坏的情况下完成。应用平均滤波的计算方式为将对模型进行采集点的数值进行切换，使其转换为平均滤波设备中不同数据点与之对应的统计数值，这样，便可以将数据当中的毛刺进行消除。
2.3 数据精简
在该项工程当中有一项对曲面进行重构的环节，如果其中的点云非常密集，会对计算机的操作产生非常严重的影响，不利于存储以及设备运行的实际效率，推迟生成曲面模型的时间以及其具备的光顺性。精简收集到的点云数据，可以有效防止该类问题的产生[3]。面对点云当中的不同类型，择选的精简形式是不同的。例如：针对较为凌乱的点云，是应用随机采样的形式对数据进行精简的。针对网格形式的点云，数据进行缩减所应用的形式为最小包围范围的形式等。
3、具体的应用策略
3.1 地形数据收集与处理
对点云数据进行测量所应用的仪器为激光扫描设备，主要涵盖了将测距系统以及扫描系统。设备的实际大小与全站仪类似，将其设置在三脚架当中，便可实施相应的扫描工作。在激光测距系统当中，所采用的非接触手段，借助发射激光到接受之间形成的时间差，可以非常准确的测量出扫描设备与被测点之间的距离。该系统利用均速进行旋转当中的反射镜，使激光束能够利用等角的速度进行发射，对其水平的方向以及竖直的方向进行角度测量。两个系统之间进行有机结合，便可将每一个扫描点空间当中存在的三维坐标精确的计算出来。其测量的准确值高达毫米级，测量的实际精度在10s的范围当中，可以很好的对误差进行控制。
在对点云数据进行测量的软件可以应用ImageWare对后期进行相关的处理，该软件具备非常强大的数据处理功能，曲面造型功能以及检测误差的功能。
3.2 构建模型
将文本当中的三位点数据，在CARD/1的地形图处理系统中将其导入，可以生成精度非常高的DEM，其等高线彼此之间的距离为1米，采样之间的距离为0.2米。此外，具备一定属性的点云数据利用该软件当中的点云模块将其输入，与DEM文件实施叠加，从而生成具有颜色信息特征的数模文件。
3.3 以点云地形图为基础进行平面设计
因为在点云DEM模型当中，具有非常鲜明的颜色特征，属性非常明显。所以，具有高度还原实景的能力，相关的设计人员在高度还原的地形图当中可以准确的判断出旧路当中的中心线以及边缘线。在对旧路进行改造的过程中，道路四周的情况可以非常直观的展示出来，能够优化处理相关设计。在对平面进行设计的过程中，可在模型的基础上转换三维视角，360°全方位的进行试点漫游，同时，负责设计的工作人员还能择选出最为合理的角度对三维当中的公路方案进行制定。
3.4 以点云地面线数据为基础设计纵横面
在对公路的平面设计完成之后，依照以往的设计方式，是在将DEM模型作为基础，之后对纵横面的地面线进行相关的插值计算[4]。以往的拉坡通常为公路中线地面线当中的数据，在拉坡中一般不能对公路宽度当中的情况全都兼顾到。现在，在三维当中的DTM模型，可应用对景深进行设置的方式，将地面当中的实际情况进行还原。
3.5 以点云地面线数据为基础设计横断面
在对横断面进行设计的过程中，在公路当中的中线以及法线的方向，可以应用DTM模型，将视景当中的深度横断面包含的地面线点云数据切出，并以此作为基础，对横断面进行设计，能够非常清晰的对公路横断面上的公共设施、相关的构造物以及实际拆迁状态有全面的了解和把握。
4、结束语
总之，在公路领域当中对逆向工程技术的应用，为公路的设计提供了非常多的便利，特别是在对旧公路进行改造以及重新进行建设方面，该技术的应用使设计更加便捷和高效。所以，在对该技术进行应用的过程中，要詳细对将数据收集技术进行的探究，明确流程，通过对地形数据收集与处理、构建模型、以点云地形图为基础进行平面设计、以点云地面线数据为基础设计纵横面、以点云地面线数据为基础设计横断面，更好的对公路进行设计和改造。
参考文献
[1] 韩亚楠，周少乐.逆向工程技术在公路设计领域的应用[J].公路交通科技（应用技术版），2013，（04）：78-81.
[2] 郑亮，邓骅.公路设计中逆向工程技术的应用[J].科技与企业，2012，（14）：246.
[3] 童琳，颜廷山，葛思尚.逆向工程技术在公路设计领域的应用[J].交通世界（运输.车辆），2011，（08）：233-235.
[4] 徐忠.逆向工程技术在公路设计领域的应用[J].北方交通，2009，（05）：3-6.