本书探讨了铁路选线数字化设计的关键问题，以大量实例深入浅出地阐述了铁路选线数字化设计的若干理论和实现方法。书中实例紧密结合铁路选线设计，并给出了相应的源程序，读者可根据需要直接使用。本书可供铁路（公路）线路设计人员及工程应用软件开发和使用人员参考，也可作为高等院校土木工程专业高年级学生教材或参考书。
铁路线路由诸多大型构
造物组成，长度可达数百
甚至上千公里。它占地面
积大、施工复杂、造价高
、建成后不易改建。线路
位置要谨慎确定，往往通
过多方案比选得出．因此
铁路选线设计的工作量巨
大。此外，铁路选线设计
中需要进行大量的数值计
算及图表绘制，此项工作
导致铁路设计人员耗费大
量的时间和精力．从而影
响设计速度及设计质量。
随着计算机技术的发展，
研究数字选线技术以改变
选线设计方式和手段、采
用计算机辅助路线设计工
作，从而减轻铁路线路设
计人员的工作量就显得尤
为重要。目前，计算机数
字选线技术方兴未艾，是
实现设计智能化、自动化
，提高工程设计的技术水
平及劳动生产率的重要手
段。在铁路勘察设计行业
采用计算机数字选线技术
可以将计算机强大的计算
功能与工程技术人员的创
造力有机地结合起来，是
工程勘察设计的理想手段
，而要真正将其转换为生
产力，就必须开发出相应
的铁路设计软件。由于铁
路数字选线设计软件开发
具有跨学科的特点，要求
开发人员不仅要有良好的
编程能力，而且要具有扎
实的专业知识，具有一定
的难度，需要进行深入研
究。
笔者在长期开发铁路数
字选线计算机辅助设计系
统实践中，不可避免地遇
到了很多难以解决的问题
，深感开发铁路数字选线
计算机辅助设计软件的艰
辛，在解决这些问题的过
程中付出了大量的劳动，
也走了很多弯路。但通过
不断学习、不断探索、不
断完善，笔者积累了一些
铁路数字选线计算机辅助
设计方面的经验和资料．
现整理出来介绍给读者，
希望可以帮助读者开阔思
路，少走弯路，加快编程
速度，提高程序质量。
首先．数字地面模型是
铁路选线设计的基础，由
于地形的多样性，地形数
字化是铁路选线数字化设
计的难点所在。本书针对
构建数字地面模型算法的
现状及铁路选线设计的需
要，介绍了离散点数字地
面模型及三角网数字地面
模型构建算法。在设计离
散点数字地面模型算法时
，考虑了地性线的引入并
提出了一种利用离散点生
成三角形来内插高程的算
法，具有精度高及速度快
的特点。三角网数字地面
模型方面，介绍了插入、
生长及分治算法的基本原
理与方法，给出了构建步
骤并对其性能进行了分析
；并在此基础上介绍了在
三角网中强行嵌入约束边
的算法，即在将约束边嵌
入到三角网中时，先找出
该约束边的影响域的边界
多边形，然后将要嵌入边
的起始点及终止点相连，
以嵌入边为界，将影响域
所在的边界多边形分为两
个多边形，再将这两个多
边形离散为三角网。
其次，平面、纵断面、
横断面设计是铁路选线
CAD的重要环节。针对这
些环节，本书首先介绍了
设计线路中桩坐标计算方
法及程序，设计方法能够
适用于直一缓一圆一缓一
直五段式线路的逐点坐标
高精度计算工作：其次，
给出了线路上任意点高程
计算方法；最后介绍了横
断面设计的原理及方法。
最后，将地形三维模型
与线路三维模型拼合形成
铁路线路三维景观模型是
实现三维数字化设计的关
键所在，且拼合的关键在
于屏蔽线路区域内的地面
，为此，本书介绍了一种
屏蔽地面的分治算法。该
方法首先利用DEM数据生
成一个规则的四边形网格
，找出路基所在的区域，
将该区域离散到格中。如
果离散出的路基区域正好
覆盖某一格，则删除该格
；否则利用该格的四个顶
点生成两个规则的三角形
，找出该格中路基区域边
界与三角形各边的交点，
并将这些点与边界顶点投
入到既有三角网中构建新
的三角网，删除位于边界
内的三角形就达到了屏蔽
地面的目的。
本书始终遵循理论与实
践相结合的原则，充分考
虑程序的效率及稳定性，
特别强调程序的实用性，
读者在使用这些程序时，
既可将作者提供的源程序
看成“黑箱”来使用，也可通
过仔细阅读算法及源程序
，在充分了解算法及程序
的基础上再对源程序进行
重新组合、修改、扩充，
以满足读者的特殊需要。
虽然笔者在撰写本书时
小心翼翼，精益求精，但
错误在所难免，在此恳请
读者批评指正，不吝赐教
。
作者
2022年2月
第1章 数字化设计基础
1.1 设计数据
1.2 基础函数
第2章 地形数字化
2.1 离散点数字地面模型
2.1.1 离散点数字地面模型的构建
2.1.2 内插方法
2.2 离散点三角网数字地面模型
2.2.1 Delaunav三角网的定义及其特性
2.2.2 Delaunav三角网生成算法
2.2.3 约束Delaunav三角网的构建
2.2.4 三角网搜索
第3章 平面数字化设计
3.1 JDi与JDi连线的方位角计算
3.2 曲线转向及转向角计算
3.3 切线及曲线长度计算
3.4 夹直线上任一点坐标及方位角计算
3.5 圆弧上任一点坐标及方位角计算
3.6 局部坐标系下缓和曲线上任一点坐标及方位角计算
3.7 局部坐标系下的坐标变换为大地坐标系下的坐标
3.8 曲线主点计算
3.9 里程转坐标
3.10 坐标转里程
3.11 线路平面相交计算
3.12 邻线交点坐标计算
3.13 线间距计算
3.14 线路平面合理性检查
3.15 单线铁路平面图绘制
第4章 纵断面数字化设计
4.1 判断竖曲线类型
4.2 计算竖曲线要素
4.3 计算直线坡段上任一里程处的高程
4.4 计算竖曲线上任一里程处的高程
4.5 纵断面分段
4.6 任一里程处路肩高程计算
4.7 最大坡度折减
4.8 线路纵断面合理性检查
4.9 单线铁路纵断面图绘制
第5章 横断面数字化设计
5.1 获取横断面地面线高程
5.2 横断面设计
5.3 横断面填挖面积计算
5.4 横断面图绘制
5.5 挡土墙设计
第6章 数字景观模型
6.1 三维模型的表示方法
6.1.1 概述
6.1.2 三维模型的表示方法
6.1.3 图形环境
6.2 地形和线路整体三维模型的建立
6.2.1 实体模型构建
6.2.2 地形和线路整体三维模型的建立
6.2.3 线路的三维景观透视与动画
参考文献
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