道路设计规划是一项涉及多个专业的综合性工作，设计人员需要对地形，地质，水文等自然环境进行综合分析，以便设计出满足环境、经济、技术等各方面要求的道路。传统的设计方法是用平、纵、横三个二维设计来表达道路的空间位置，这种方法对选线设计这一复杂问题的解决起到了合理简化的作用，在一段时期内较好的反映了道路的设计，但这样的设计过程仅仅是对三维的二维简化，不能真实的表现道路的三维状况，不能直观获得道路与环境等因素的协调信息，也很难对设计的道路及其线性指标和道路安全状况做出直观评价，因此传统二维设计方法有其固有的局限性。 随着科学可视化技术的发展，道路的三维仿真取得巨大的进步，目前在三维可视化方法中主要有静态可视化和动态可视化两种。静态可视化设计方法是指在AutoCAD等软件环境下根据设计成果生成三维道路模型后，再利用适当的三维建模软件(3DS Max等)进行渲染和动画制作，并生成视频方法，它可以逼真的反映道路和环境融合的特点，但这种方法存在固有的缺陷：①视角不灵活，只能沿事先设定的轨迹进行观看，不能对整个景观进行动态、任意的浏览；②不具备可扩展性，所有功能必须预先设计好，如果需要更多功能，需从头开始制作，非常耗时，而且支持功能十分有限；③不具备可操作性，缺乏交互功能，不能从动画中得到任何用户想要的数据；④难以融入设计过程。因此，静态方法的上述先天缺陷决定了其一般只能作为道路设计完成后的一种三维表达方法，对设计过程的支持和指导有限。 动态的可视化方法一般以C++等作为开发语言基础辅以OpenGL等底层图形API，最终得到的是可进行实时建模渲染和交互查询等的独立系统。基于上述原因，动态的道路可视化方法具备实时性，可以轻松重构线路，可以以任意角度和方式实时浏览，可以进行动态交互查询，得到很多经过处理的宝贵数据。因此，动态实时的方法，可以参与指导从设计开始到设计完成的整个过程，可以直观的控制道路等各种场景的位置，可以方便得到各种需要的数据资料，对提高道路质量有着重要意义。 实现道路动态可视化的关键在于道路和地形的整体建模，即建立的道路和地形模型能实现无缝接合。对此，国内外学者提出了很多建模方式，如格网，曲面，三角网等。考虑到地形和道路建模本身固有的特点，三角网模型被认为是最适合的建模方法。而众多三角网模型中，DT(标准三角网)被实践和理论证明是最优的。为了更好的表现地形的山脊线等特殊地段建模引入了CDT(约束标准三角网)，即带约束边和约束点的DT。 构建CDT的方法以及综合各种CDT方法构建道路整体模型的方法有很多种，国内外学者都做了很多细致深入的研究。构建CDT的方法中目前采用较多的有传统两步法和一次性快速构建CDT的方法，前者指的是先构建DT，然后嵌入约束边，该方法实现简单，但不能动态扩充点集；后者指的是一次性生成CDT，实现较复杂但能动态扩充点集，约束边的嵌入也较灵活，而且更具整体性。结合CDT构建道路模型的方法中主要区别为两种顺序过程，先路网法和先地形法，先路网即先对路网建模然后插入地形点，而先地形是先对地形建模，然后在地形模型基础上拼合路网的方法，前者较快而后者更方便路网的重构。当然，因为道路整体模型涉及的数据量较大，实时建模渲染时速度是一个特别重要的考虑，LOD(细节层次)是目前模型简化方法中研究最热的一个领域，从离散的LOD过度到视相关LOD，国内外学者进行了大量的研究，目前采用较多的是视相关LOD，其特点是根据视点决定细节层次。 在实际道路规划设计中，地形模型的角色一般比较周定，不需完全的重构，而路线的选择往往需要不断的调整。本文把方便的线路重构作为设计核心和目的性功能，对实现道路地形动态建模和可视化的各种核心理论和关键技术进行了深入研究，在建模方面提出了一整套方法并予以实现，并结合OpenGL对建模结果进行了实时渲染。 主要研究成果及研究内容如下： (1)以一次性CDT构建算法和先地形法为基础，改进和实现了针对道路建模的两步法。新两步法的实现步骤表述为：①直接构建地形的CDT模型；②在地形CDT中动态嵌入表示道路边界的拼合交线，首次引进了约束边影响域分块的方法清除地形点，然后用已经建好的道路三角网模型替代道路的拼合交线，形成整体的道路地形三角网模型。另外，对特殊路段的建模进行了相关研究。 (2)为了提高建模速度，在构建CDT时采用了分治和逐点插入算法结合的方法，在分块时实现了先X轴后Y轴的一次性点集划分，另外对影响逐点插入算法效率的三角形定位方法采用了网格-点-三角形的索引方式，大大提高了CDT模型的构建速度。 (3)针对道路地形场景宏大的特点，以递进网格算法为基础，通过引入以点重要度为基础的简单误差准则和基于点分裂的二叉层次树实现了道路整体模型的视相关动态简化和细化。该方法能保证模型具有较好的视觉效果的前提下，大大降低模型的复杂度，从而达到道路景观实时可视化的要求。 (4)另外，综合应用三维空间观察原理和真实感图形绘制技术，基于OpenGL实现了道路真实感场景的实时渲染。