三维建模技术在建筑领域的应用探讨

三维建模技术在建筑领域的应用探讨

发表时间：2018-09-05T16:25:17.207Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第10期作者：刘井新

[导读] 传统的建筑设计都是建立的手工图纸制作基础上的，设计人员往往需要将三维的建筑实体经过抽象在建筑图纸上以二维平面图纸的形式表达出来。

钦州市住房和城乡建设测绘院广西钦州 535000

摘要：随着社会经济的不断发展，科学技术的水平也在不断提高，传统的二维模式已经不能够满足人们日常的数据分析需求，在这样的背景下，三维建模技术逐渐的被开发出来，并在各个领域得到了大力的推广使用。三维建模技术在建筑领域的应用为建筑行业的发展带来了革命性的改革。在三维建模技术上建立的建筑模型，不仅能在效果上更加直观、全面的将整个建筑的细节进行表达。同时还能将建筑的周边环境的进行效果模拟。本文主要分析了三维建模技术在建筑领域的引用情况。

关键词：三维建模技术；建筑领域；引用

引言

传统的建筑设计都是建立的手工图纸制作基础上的，设计人员往往需要将三维的建筑实体经过抽象在建筑图纸上以二维平面图纸的形式表达出来，这一过程往往会消耗大量的时间，使得整个建筑设计的效率得不到有效的提升。随着三维建模技术的应用，建筑设计师可以直接利用计算机技术将建筑的空构造在计算机长进行绘制，同时还可以实现三维模型向二维平面图纸的直接转化，这极大的缩短了建筑设计的时间消耗，减轻了建筑设计人员的工作强度，使得建筑设计的效率得到了极大的提升。

1.建筑领域三维建模技术的基本概念

三维建模技术是利用计算机技术对物体的空间结构以及特性进行展示的一种技术。三维建模可以通过各种视频设备来对模型进行展示。而且随着三维建模技术的不断发展，自然界中的所有物体只要经过合理的参数设置都可以同过三维建模技术进行空间模型的建立。在建筑领域，三维建模技术主要是通过三维建筑建模设计软件将建筑物的内外部构造通过模型的建立直观的展示出来。同时还可以在建筑物的三维模型对建筑物进行结构特性的计算以及整体效果的进行渲染和效果制作。建筑领域的三维建模技术主要分为线框建模，曲面建模，实体建模等3种。而所有建筑领域的建模都是通过三维建模软件来实现的，目前在建筑领域比较常用的三维建模软件主要由3DMAX、softimage、maya、AutoCAD等几种，其中以3DMAX的应用作为广泛[1]。所有的三维建模软件的特点都是通过诸如立方体、长方体、球体等基本的几何立体图形为基础，通过空间上的拉伸、旋转、剪切、贯穿等操作来实现三维立体上建筑模型的绘制。

2.三维建模技术在建筑领域的实际应用

近年来随着科学技术的不断进步，各种先进科技的不断出现，三维建模技术的发展也越来越成熟，在实际的建筑领域的应用中，三维建模技术不仅在建筑图纸的设计中体现除了极大的优势，同时在建筑设计中的建筑物周边景观设计等领域也得到了很好的应用。由于三维建筑模型可以随时实现在建筑高度、视角路线等设计对象的参数进行及时的修改和完善，通过参数的修改，建筑物的三维模型在结构特性上也会相应的做出改变，完全实现了及时的交互操作，这给人们带来的三维空间体验效果是史无前例的，而且在直观的视觉上的体验也更加真实。在建筑设计中三维建模技术的应用比传统的建筑设计手段更加先进和客观，其优势是非常明显的。通过三维建模技术构建的建筑模型在空间上的表达非常真实客观，模型不能能够将建筑的主体构建进行表达，而且建筑设计师的设计理念以及对整体的建筑的色彩、材质、装修效果等等都可以在建筑模型上进行表达。这样就可以完全的避免了在实际的建筑施工过程中由于二维设计理念以及工艺施工效果的口头解说在传递过程中出现偏差。

三位建模技术在建筑领域的应用根据其对建筑参数的计算操作可以分为表面建模方法和实体建模方法两种。

（1）建筑的表面建模法

表面建模是利用三维建模技术对整体建筑物的表面结构或者各种曲面进行描述的方法。通过表面模型建模方法建立的建筑模型包含的内容主要由面、边以及相互之间的拓扑关系等。因此在实际三维建模过程中可以实现对面、边属性的消隐处理，同时还可以通过软件生成建筑物的剖面图，并对剖面图进行渲染处理，或者进行剖面图的线、面的求交计算等。但是表面图形由于是建立在线、面拓扑关系上的三维模型，因此建筑物的表面模型并不具备空间上体、面等几何结构的拓扑关系，这样，也就不能在建筑物的表面模型上区分出平面的位置以及方向。由于建筑物表面模型在体、面拓扑关系信息上的趋势就导致在建筑物的表面模型上不能够进行建筑物属性的计算和分析工作。

建筑物的表面建模一般会分为两个步骤来进行。首先应该建立的是整体建筑物模型在空间上的现行框架的绘制，主要参照的是建筑模型表面的虚拟直线以及模型在空间上表达出来的曲线，在计算机上通过对一系列现行的参数属性进行设置和约束，就可以将整个建筑的三维线性框架在计算机上进行表达，这样得到的就是真实的建筑的在空间上的线性立体框架。然后，就是通过建筑模型的面的生成。建筑模型三维表面的面的生成主要是建立线性框架基础上的。根据建筑实际的表面属性，在计算机上进行面的曲率、直径、角度等属性的约束，然后通过三维建模软件的拉伸、切割、旋转等操作在模型上实现建筑模型的面的生成，

（2）建筑的实体模型法

建筑物的实体模型法，不仅能够将建筑物的整体几何结构进行前面的表达，而且在建模过程中，对建筑模型内的点、线、面、体之间的拓扑关系也进行了合理的定义，因此建筑物的实体模型可以全面真实的将建筑实体的全部信息进行表达，在建筑物的实体模型上，可以实现对建筑物整体的剖切、建筑物的实体的着色、建筑表面的纹理、日照以及实体阴影等进行操作，同时还可以在实体模型的基础上进行建筑物重要部位的有限元分析以及建筑物外形的处理等。

建筑物实体模型的建立是一个比较复杂的过程，涉及到的处理方式也多种多样。其主要的实现方式是：将建筑物实体在各个方向上的试图进行分离，然后在各个视图的方向上建立基准面和约束条件。然后很具建筑物实体的实际外形特点在各个方向视图上选取两个以上的基准点，参照建筑实体分析出基准点位置的实际外形轮廓的轨迹，然后在基准约束平面的垂直方向上，通过操作生成一个与约束平面向垂直的外形轮廓的基准约束面。通过同样的方法在实体模型的引导平面上选取一个基准点，然后可以生成一个基于基准点而且垂直于引导平面的外形轮廓轨迹引导基准面，然后就可以通过建筑三维建模软件对两个基准面进行条件约束生成建筑的主体轮廓，在建筑主体轮廓确定