下载文档原格式
使用CAD进行三维建模的步骤与技巧详解现代科技的快速发展使得计算机辅助设计（CAD）成为了各个领域中不可或缺的工具。
无论是建筑设计、工程制图还是产品设计，CAD都能提供高效、精确的三维建模。
本文将详细介绍使用CAD进行三维建模的步骤与技巧，帮助读者更好地掌握这一工具。
一、准备工作在进行三维建模之前，首先需要明确设计的目标和要求。
这包括确定设计的尺寸、形状和材料等。
同时，收集和整理相关的设计素材和参考资料也是必要的。
这些准备工作将为后续的建模过程提供有力的支持。
二、选择合适的CAD软件市面上有许多不同的CAD软件可供选择，例如AutoCAD、SolidWorks和CATIA等。
根据自己的需求和熟练程度，选择一款适合自己的CAD软件非常重要。
不同的软件有着不同的操作界面和功能，熟练掌握软件的使用方法是进行三维建模的前提。
三、构建基本几何体在进行三维建模时，首先需要构建基本的几何体，如立方体、圆柱体和球体等。
这些基本几何体是构建更复杂物体的基础。
通过CAD软件提供的绘制线条、绘制曲线和绘制面等工具，可以轻松地创建这些基本几何体。
四、进行复杂几何体的建模在完成基本几何体的构建后，可以开始进行更复杂几何体的建模。
这需要运用CAD软件提供的各种建模工具和技巧。
例如，可以使用拉伸、旋转和镜像等命令来改变几何体的形状。
同时，还可以使用切割、融合和倒角等操作来实现更加精细的调整。
五、添加细节和纹理在建模的过程中，可以根据设计需求为物体添加各种细节和纹理。
这可以通过CAD软件提供的贴图、渲染和材料编辑等功能来实现。
例如，可以为产品模型添加实际材质的纹理，使其更加真实和逼真。
六、进行动画和渲染除了静态建模外，CAD软件还可以用于创建动画和渲染效果。
通过设置关键帧和路径，可以实现物体的运动和旋转。
同时，还可以使用渲染功能将建模结果呈现为逼真的图像或视频。
这为设计师展示和沟通设计意图提供了强有力的工具。
七、优化和修正在完成建模和渲染后，需要对模型进行优化和修正。
基于多视角影像的古建筑三维模型重建1.多视角影像的获取多视角影像是指从不同视角获取的高清晰度数字图像，一般通过无人机或航拍摄影进行获取。
古建筑的三维重建需要大量的图像数据，因此在采集时应尽量从不同视角、不同高度和不同方向进行拍摄，以获取更全面的图像信息。
同时，采集时还应注意光线、角度、距离等因素的控制，以确保图像清晰度和色彩还原度。
2.图像处理与特征提取在多视角影像采集完毕后，需要对图像进行预处理，包括去噪、调整色彩平衡、修复缺失部分等。
接下来，需要以一定的算法对图像进行特征提取，即从图像中识别建筑的边缘、角点、几何特征等信息。
特征提取可采用SIFT、SURF、ORB等算法，能够识别出建筑物的特征点，并用于后续图像匹配与三维重建。
3.图像匹配与三维重建特征提取完成后，需要进行图像匹配，即将从不同视角获取的图像进行对比，找出其中相同的区域，并确定其位置和姿态。
图像匹配可采用MVS（多视角立体视觉）算法进行，该算法可以通过三角测量原理，将多个视角的图像转换为三维坐标。
通过综合多个视角的三维坐标，可以还原出建筑物的三维模型。
在三维模型还原过程中，需要考虑建筑物的复杂结构和细节，同时还需要通过对不同区域的补充和加工，使得生成的三维模型更加真实可信。
4.模型优化与应用三维模型还原完成后，需要进行模型的优化与处理，以达到更好的效果。
模型优化主要包括模型平滑、噪声降低、纹理映射等。
同时，还需要将三维模型导入建模软件进行进一步的编辑和优化，例如添加细节纹理、调整色彩平衡等。
最终，三维模型可以应用于数字化展示、虚拟仿真、文物保护等领域，为人们更好地了解和保护古建筑提供了有效手段。
总之，基于多视角影像的古建筑三维模型重建技术已经成为古建筑数字化保护与研究的重要手段，其未来还将在文化旅游、数字艺术等领域发挥更大作用。
![基于AutoCAD的三维重建系统的研究[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/2a8b3a00581b6bd97f19ea6e.png)
四川大学硕士学位论文基于AutoCAD的三维重建系统的研究姓名：董军辉申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：姚进20030508基于ＡｕｔｏＣＡＤ的三维重建系统的研究机械设计及理论专业研究生董军辉指导教师姚进三维重建一直是计算机图形学领域中的难题之一，是计算机三维造型的一种重要手段。
工程图纸实际表达的是三维物体，二维工程图样构造三维模型也战为工程图智能理解的主要方面。
本文从实用的角度出发，总结了正投影工程图中的投影理论基础、人工读图方法以及注意的相关问题，采用了以ＣＳＧ方法为主，Ｂ－－ｒｅｐ方法为辅，类似于ＣＳＧ建模的机制来实现二维视图的三维重建过程。
从特征模型和边界模型两种角度复合地理解形体，兼有模型引导和白底向上两类算法的优点，在此基础上提出了一种针对工程图的三维重建的实施方案。
田绕从二维工程图到三维模型的整个重建过程，通过对图形前置处理过程口０计细分析，提出了包括二维数据文件的格式的统一、视图分离、视图关系树和ｆ地謦坐标系建立的具体实现方法：设计了用于表达特征信息的数据结构：研究ｊｕ总结了特征识别算法，基于实用的角度，采用了建立标准件库，自动识别和人工交互式识别相结合的特征识别方法；基于ＳＴＥＰ标准和特征树，采用人机炎ＩＩ．的方式，确定了特征之间的组合关系。
基于ＡｕｔｏＣＡＤ平台，提出了面向二维工程视图的三维重建系统的总体结构、编程接ＶＡ利具体实施方案。
采用ＡｕｔｏＣＡＤ提供的ＯｂｊｅｃｔＡＲＸ开发工具，在ＶＣ一－＋编译调试环境中实现了系统的基本功能。
关键词：工程视图三维重建特征识别ＡｕｔｏＣＡＤＲｅｓｅａｒｃｈｏｎ３ＤＯｂｊｅｃｔＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＡｕｔｏＣＡＤＭａｊｏｒ：ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｈｅｏｒｙＰｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅ：ＤｏｎｇＪｕｎＨｕｉＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＹａｏＪｉｎ”Ｔｈｅ３ＤＯｂｊｅｃｔＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ”ｈａｓｂｅｅｎｏｎｅｏｆｃｈａｌｌｅｎｇｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｇｒａｐｈｉｃｓｆｉｅｌｄｆｏｒａｌｍｏｓｔｔｈｉｒｔｙｙｅａｒｓ．Ｉｔｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｍｅａｎｓｏｆｓｏｌｉｄｍｏｄｅｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ３Ｄｍｏｄｅｌｆｒｏｍ２Ｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｒａｗｉｎｇｓｔｈａｔｅｘｐｒｅｓｓ３Ｄｏｂｊｅｃｔｉｎｆａｃｔ，ｂｅｃｏｍｅｓｏｎｉｍｐｏｒｔａｎｔａｓｐｅｃｔｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ．Ｆｒｏｍｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｖｉｅｗ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｉｒｓｔ－ａｎｇｌｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｗａｙｓｏｆｍａｎｕａｌｒｅａｄｉｎｇｄｒａｗｉｎｇｓａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｒｅｌｅｖａｎｔ．ＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｉｍｉｌａｒｗｉｔｈＣＳＧｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔ３ＤｏｂｊｅｃｔｗｉｔｈｐｒｉｏｒｉｔｙｔｏＣＳＧａｎｄａｉｄｂｙＢ－ｒｅｐ．Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｓｈａｐｅｆｒｏｍｔｗｏｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓｏｆｔｈｅｆｅａｔｕｒｅａｎｄｂｏｕｎｄａｒｙｍｏｄｅｌｈａｓｔｈｅｓａｍｅａｄｖａｎｔａｇｅａｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｂｏｔｈｍｏｄｅｌｉｎｄｕｃｔｉｎｇａｎｄｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｂｏｔｔｏｍｔｏｔｏｐ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｂｏｖｅｗｏｒｋ，ａ３Ｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｉ’ｏｍｌｂｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｒａｗｉｎｇｓｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｆｏｒｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｆｒｏｍ２Ｄｄｒａｗｉｎｇｓｔｏ３Ｄｍｏｄｅｌ，ａｍｅｔｈｏｄｔｏｕｎｉｆｙ２Ｄｄａｔａ—ｆｉｌｅｆｏｒｍａｔ§，ｔｏｄｉｖｉｄｅｖｉｅｗｓａｎｄｔｏｓｅｔｕｐｖｉｅｗ‘ｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｄａｔａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｅｘｐｒｅｓｓｔｈｅｆｅａｔｕｒｅ’Ｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｆｅａｔｕｒｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄ１ｉｂｒａｒｙｉＳｂｕｉｌｔ，ａｎｄｍａｎｕａｌａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｃ’ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎａｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄｆｏｒｆｅａｔｕｒｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ．ＢａｓｅｄＯｎＳＴＥＰ’ｓｔａｎｄａｒｄａｎｄｆｅａｔｕｒｅｔｒｅｅａｎｄｂｙａｄｏｐｔｉｎｇｍａｎｕａｌａｎｄａｕｔｍａｔｉｃ’ｗａｙｓ，ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅ‘ａｓｓｅｍｂｌｙｒｅｌａｔｉｏｎｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．ＢａｓｅｄｏｎＡｕｔｏＣＡＤ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅ３ＤＯｂｊｃｃｔｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇｗａｙｓａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．ＡｐｐｌｙｉｎｇＯｂｊｅｃｔＡＲＸ，ａｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｏｏｌＡｕｔｏＣＡＤｓｕｐｐｌｙ，ｔｈｅｂａｓｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｓｙｓｔｅｍｉｓｒｅａｌｉｚｅｄｉｎｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓＶｉｓｕａｌＣ＋＋．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＥｎｇｉｎｃｅｒｉｎｇｄｒａｗｉｎｇｓＦｅａｔｕｒｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ３ＤｏｂｊｅｃｔｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＡｕｔｏＣＡＤ四川大学硕士学位论文ｌ绪论１．１三维重建技术的现状及发展趋势在三维重建技术的研究领域中，其中以工程图的三维重建技术、医学中的三维重建技术和计算机视觉理论中目标的三维重建技术是人们研究的热点。
中国古建的三维设计方法研究作者：韩睿来源：《艺术与设计·理论》2014年第07期摘要：中国古建是我国的珍贵文化遗产，保护与研究古建是现时代的重要任务。
利用三维设计再现古建筑的形态，是目前解读与研究古建的重要方法。
中国古建绝大多数采用木结构，先制作构件，再进行组装；因此，利用三维设计来表现古建，是一个值得研究的课题。
本文应用MAYA的建模技术对中国古建进行三维设计提出了较为可行的方法，从“MAYA”的三维技术手段对古建的设计研究的影响以及建构方法和实例建模（塔、殿、桥、坊）等方面进行了较好的研究。
关键词：中国古建；三维设计；方法检索：中图分类号：TU 文献标志码： A 文章编号：1008-2832（2014）07-0071-033D Design Study of Ancient Chinese ArchitectureHAN？rui（School？of？Art？&？Design，？Beijing？Institute？of？Fashion？Technology，？Beijing，？100029，？China）Abstract ：Ancient Chinese architecture is a precious cultural heritage of our country， so its protection and research are the today’s vital tasks. It is an important way to interpret and study of the ancient Chinese architecture that using three-dimensional（3d） design reproduces the form of ancient buildings. The vast majority of ancient Chinese buildings use timber structure to make components and assemble them. An application of 3d design for expression of the ancient architecture is a topic worth studying. In this study， MAYA modeling technology is applied and a feasible method for 3d design of ancient buildings is put forward. The influence of ancient Chinese architecture design， their construction methods and their instances such as tower， bridge， temple and memorial archway by MAYA been fully discussed in the paper.Key words ：ancient Chinese architecture； three-dimensional design； methodsInternet ：一、“MAYA”的三维技术手段对古建的设计研究的影响MAYA软件是一款功能强大的软件，而通过不断地开发，MAYA已经不再单纯的运用于动画的制作了，它也运用于多个领域中，其中利用MAYA进行古建的设计研究已经成为业内极为关注的问题。
基于多视角影像的古建筑三维模型重建随着科技的发展，数字化技术在文物保护、古建筑重建等领域得到了广泛应用。
基于多视角影像的古建筑三维模型重建成为了一种重要的方法，可以帮助我们更好地理解古建筑的结构和风格，同时也有助于文物的保护和传承。
本文将从多视角影像的采集和处理，到三维模型的重建和展示，详细介绍基于多视角影像的古建筑三维模型重建的过程和方法。
一、多视角影像的采集和处理在进行古建筑三维模型重建时，首先需要进行多视角影像的采集。
采集多视角影像的方法有很多种，可以使用专业相机进行拍摄，也可以使用激光扫描仪等设备进行采集。
对于一些大型古建筑，激光扫描仪是比较常用的设备，因为它可以快速地获取大范围的高精度影像数据。
而对于一些小型古建筑或者是一些特殊地形的古建筑，使用专业相机进行拍摄的方式更加合适。
在进行多视角影像采集时，需要根据实际情况确定拍摄的角度和距离，并在拍摄过程中保证影像的清晰度和连续性。
在完成多视角影像的采集之后，需要对采集到的影像进行处理。
首先需要进行影像的配准和校正，以确保各个影像之间的准确对齐。
然后可以使用专业的影像处理软件对影像进行融合和重建，得到高质量的古建筑影像数据。
二、三维模型的重建和展示在完成多视角影像的处理之后，需要使用三维建模软件对古建筑进行重建。
根据不同的需求和实际情况，可以选择不同的建模方法，如点云建模、多视角影像建模等。
在进行建模的过程中，需要考虑到古建筑的结构和细节，并保证模型的准确性和完整性。
通过不断地调整和优化，最终得到古建筑的三维模型。
完成三维模型的建模之后，可以使用虚拟现实技术对古建筑进行展示。
通过虚拟现实技术，可以将古建筑模型呈现在用户面前，让用户可以通过虚拟现实设备进行互动和探索。
同时也可以将三维模型与实际古建筑进行对比，帮助用户更好地理解古建筑的历史和文化价值。
1. 应用基于多视角影像的古建筑三维模型重建可以在文物保护、文化遗产传承、旅游推广等领域得到广泛应用。
AUTOCAD 创建三维小屋模型本例创建三维小屋模型，效果如图10-54所示。
该小屋是普通的农家小屋，主房加一个陪房，且陪房门前有小型的走廊和台阶。
其中，该小屋的屋顶采用传统的由瓦片相互搭接而成的坡屋顶，并且屋顶上开有天窗。
此外，该房屋的墙体上共开有2扇门和6扇窗户，很好地满足了人们进出和整个房间的采光与通风的要求。
图10-54 三维小屋模型在创建该三维小屋模型时，首先创建地基、墙脚和主墙体，并从主墙体中去除对应位置处的门和窗户，以创建窗洞、门洞和走廊区域。
然后利用【多段线】工具绘制门、窗和屋顶的截面轮廓，并将它们创建为相应的面域特征，拉伸为创建门、窗户和屋顶实体。
最后利用同样的方法创建台阶，即可完成该三维小屋的创建。
操作步骤：(1)切换【俯视】为当前视图，并切换【地基】为当前图层。
然后利用【矩形】工具绘制尺寸为1600X 1600的矩形。
接着切换【墙脚】为当前图层，利用【矩形】工具以所绘矩形的左上角点为基点，输入相对坐标( @300, -100)确定第一角点，绘制尺寸为1100X 510的矩形，效果如图10-55所示。
图10-55 绘制矩形(2)利用【多段线】工具以小矩形的左下角点为起点，按照如图10-56所示尺寸绘制多段线，并修剪该矩形。
然后利用【合并】工具将矩形和多段线合并，并利用【矩形】工具以点A为基点，输入相对坐标(@260, 0)确定第一点，绘制尺寸为120X 100的矩形。
7 A 多段线图10-56绘制墙角轮廓(3) 切换【东南等轴测】为当前视图，利用【拉伸】工具将地基轮廓沿 方向拉伸20。
然后继续利用【拉伸】工具将墙脚轮廓沿 Z 轴正方向拉伸100，如图10-57所示。
(4) 切换【墙壁】图层为当前层，利用【长方体】工具，以地板角点为起点 创建底面尺寸为1350X 600,高度为600的长方体，效果如图 10-58所示。
(5) 切换视图为【右视】，利用【矩形】工具和【多段线】工具按照如图 所示尺寸绘制矩形和三角形。
三维构件古建筑过程式建模技术研究1研究背景及意义作为历史悠久的文化古国，我国的古建筑遗产星罗棋布。
然而，大多古建筑都暴露在自然环境之中,长期受到气候变化和工业污染带来的损害。
加强古建筑保护的合理性和科学性,是文物保护工作刻不容缓的任务。
XXX省五台山佛光寺始建于唐大中十一年，是我国至今仍然保存完好的最早的唐代建筑之一。
从佛光寺的建筑规模，精细程度，工程质量而言，佛光寺东大殿无疑为其中楚翘。
随着社会的现代化，对于佛光寺的数字化研究也成为日益迫切的需求。
2佛光寺的模型库搭建按现有建筑学中佛光寺的构件名称和装配规则，对房梁部分进行建模，由底向上分为构件、组件、单体建筑三个层次。
构件作为自动化重建语义中不可再生的终结符号；组件作为构件的组合，是语义中的非终结符号；为简化研究，将房梁部分作为单体建筑层级，是组件和构件的按语法规则生成的集合，也是重建过程的开始符号。
构件库3D模型明细如下：（1）单体建筑级：佛光寺房梁部分；（2）组件（铺作）级：柱头铺作、转角铺作（两种）、补间铺作；（3）构件级：昂、草乳榑、乳榑、明榑、瓜子栱、华栱（两种）、令栱、慢栱、泥道栱、栌斗、缴背、耍头（两种）、替木、三材升（两种）、四椽草栿等。
在构件库的基础上，在geomagic中对每一个构件的.obj文件进行等侧视图、左视图、正视图、俯视图四个视角的投影截图，并对每一张图片，分别利用SIFT算法进行向量特征提取，输出若干个128维的特征向量，并集合组成与构件库一一对应的特征库，以配合后续二维处理和利用欧氏距离等方法完成的匹配。
二者共同组成佛光寺的模型库。
同样地，基于现有古建筑知识，我们可以定义一系列产生式，用于佛光寺的装配规则，形如：（1）房梁单体→四椽草栿+柱头铺作+转角铺作_1*2+转角铺作_2*2+补间铺作*8；（2）补间铺作→耍头+慢栱+华栱+泥道栱*2+瓜子栱*2+三材升_1*10+三材升_2*4；基于以上装配规则，对于扫描的残缺古建筑三维模型，即可首先通过人机交互的方式进行分割，化整体模型为构件碎片，利用相同手段提取数据特征，与模型库中的构件进行暴力匹配，配合相应的投票机制进行自动识别、分类和匹配。
摘要：文章首先简单介绍了中国木构古建筑的构架特征；然后介绍了古建筑建模的数据获取途径；最后详细描述了在ＡｕｔｏＣＡＤ中，对古建筑建模的步骤，重点讲述了坐标系的问题、利用不同的模型类别对不同形状的构件建模的问题。
关键词：古建筑；ＡｕｔｏＣＡＤ；三维重建Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｆｒａｍｅｃｈａｒ－ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅｃｌａｓｓｉｃａｌｗｏｏｄｅｎｂｕｉｌｄｉｎｇｉｎｂｒｉｅｆｆｉｒｓｔ；ｔｈｅｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｈｏｗｔｏｇｅｔｔｈｅｍｏｄｅｌｄａｔａｏｆｃｌａｓｓｉｃａｌｂｕｉｌｄｉｎｇ；ＩｔｄｅｔａｉｌｅｄｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｓｉｎＡｕｔｏＣＡＤ，ｔｈｅｓｔｅｐｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｆｉｎａｌｌｙ．Ｉｎｔｈｅｐａｒｔ，ｉｔｅｘｌａｉｎｓｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｒａｍｅａｎｄｂｕｉｌｄｉｎｇｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｏｄｅｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒ－ｅｎｔｍｏｄｅｌｃａｔｅｇｏｒｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｌａｓｓｉｃａｌｂｕｉｌｄｉｎｇ；ＡｕｔｏＣＡＤ；Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ一、前言中国的木构古建筑是世界文化遗产宝库的一部分，为了把古建筑文化留给后人及推向国际，我们应该将古建筑的结构特征记录下来，也就是我们经常所说的存档保护。
传统的存档方法主要是图表、文字、照片等等，只能给人平面的印象，而且数据量大，不利于保存。
随着科技的发展，这些传统的方法已经不能满足人们的需要了。
利用计算机辅助设计建立古建筑的三维立体模型，是目前数字化存档发展的趋势。
古建筑的立体模型不仅记录了建筑的构造特征，也保留了每个部分的尺寸数据，建立的模型还可用于三维仿真。
二．我国木构古建筑的构架我国的木构古建筑都是由千百个大小各异的单个木构件如柱、樑、枋、斗、栱、椽等按一定的原则组装而成。
所以要建立整个建筑的三维模型，首先就是创建单个木构件的模型，然后将若干个构件像搭积木似的组装起来，构成建筑物。
一座标准的抬樑式木构建筑可分为：柱础层、斗栱层、樑架层、屋面层、装修层。
柱础层主要有柱础、立柱和栏额等构件。
它们在木结构体系的建筑物中起着构架的作用，垂直支撑着整个屋顶的重量。
斗栱在樑枋与柱础之间，它可以挑出屋顶伸出的屋檐，是屋檐下面的一种传力构件，也起着很好的装饰效果。
斗栱主要由五种基本分件组成，即斗、栱、翘、昂、升。
斗栱层的五种分件纵横交错、层层叠叠，挑出上大下小的托座。
樑架层横向联系柱子，这一层主要是樑和枋构件，他们横架在柱头上，一般我们见到的只有樑、枋的横向立面和它们的顶端出头。
樑、枋的断面都是矩形的。
屋面层主要包括望板、灰背组成的基层及瓦面层。
装修层主要有一些门和窗、抱柱栨、地栿等等。
三．建模的数据获取建模的第一步工作就是数据的获取。
目前数据获取的途径主要有三种：直接测量方法、摄影测量方法和工程测量方法。
对于形状怪异，很难用ＡｕｔｏＣＡＤ进行建模的木构件，一般采用近景摄影测量的方法。
工程测量方法主要是采用全站仪实地测量，获取建筑物的特定位置的三维空间数据。
本文主要采用的是直接测量方法，就是用经检定后的直尺和角尺实地量取它们的大小，标于纸上，并考虑温度改正后也标于构件草图上。
四．建立模型获取了精确、丰富的数据以后，就可以利用ＡｕｔｏＣＡＤ进行木构件的建模了。
ＡｕｔｏＣＡＤ是当今最流行的绘图软件。
使用ＡｕｔｏＣＡＤ创建的构件三维模型，可以逼真表示构件的精细结构。
这种方法可以达到较高水平的细节程度（“真三维”实体），不仅能表示古建筑物的外观，而且还能充分展现古建筑物的内部形态。
１．坐标系问题为了更好地利用ＡｕｔｏＣＡＤ进行三维建模，首先要理解坐标系的问题。
掌握了坐标系，可以将复杂的三维问题转成二维的，更有利于构建模型。
在ＡｕｔｏＣＡＤ中，坐标系分为世界坐标系和用户坐标系．ＡｕｔｏＣＡＤ系统为这个三维空间提供了一个绝对基于AutoCAD的中国木构古建筑的三维重建ＴｈｒｅｅＤｉｍｅｎｓｉｏｎｓＲｅｂｕｉｌｄｉｎｇｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｎｃｉｅｎｔＴｉｍｂｅｒｉｎｇＢｕｉｌｄｉｎｇｓＢａｓｉｎｇｏｎＡｕｔｏｃａｄ易华蓉Ｙｉｈｕａｒｏｎｇ的坐标系，称之为世界坐标系（ＷＣＳ，ＷｏｒｌｄＣｏｏｒｄｉ－ｎａｔｅＳｙｓｔｅｍ），ＷＳＣ是固定的全局坐标系，在该坐标系中，空间的每个点依赖于一个固定的原点。
这个坐标系存在于任何一个图形之中，并且不可更改，虽然ＷＣＳ不可更改，但可以从任意角度、任意方向来观察或旋转。
单单依靠一个固定的世界坐标系绘图是很不方便的。
ＡｕｔｏＣＡＤ允许用户建立自己的坐标系—用户坐标系（ＵＣＳ），用户坐标系不是唯一的，用户使用“ＵＣＳ”命令，可将ＵＣＳ的坐标原点放在任何位置，坐标轴可以倾斜任意角度．在ＵＣＳ坐标系下的坐标输入是基于当前的ＵＣＳ。
创建ＵＣＳ的目的是简化二维或三维对象的构造，因为在ＡｕｔｏＣＡＤ中很多命令只能在ＸＯＹ平面上使用，如果将当前需要绘制图形的平面定义成ＸＯＹ平面，即利用ＵＣＳ中的ＸＯＹ工作平面，那么将为用二维绘图方法绘制三维图形提供最大的方便。
我们创建构件栌斗的三维模型，如果当前是世界坐标系，如图１所示，ＸＯＹ平面在栌斗的水平方向，在这种情况下创建栌斗下面四个方向的弧线是不可能的。
定义用户自己的坐标系，把Ｘ轴方向定在栌斗的对角线上，Ｙ轴方向是垂直于栌斗的方向，如图２所示，然后在ＸＯＹ平面上创建圆弧。
２．模型类型在ＡｕｔｏＣＡＤ里面创建的三维模型主要有三种：线框模型、表面模型和实体模型。
（１）线框模型（Ｗｉｒｅｆｒａｍｅｍｏｄｅｌｓ），是由定义三维对象边的直线和曲线组成。
线框模型中没有面与体的定义，但具有文件小、易编辑等特点。
（２）表面模型（Ｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｅｌｓ），它不仅定义三维对象的边而且定义面，可以通过将标高和厚度应用于二维对象来创建曲面模型，也可以通过特殊的命令来创建。
（３）实体模型（Ｓｏｌｉｄｍｏｄｅｌｓ），它既包含面，也包含面中的体。
可以通过一些特殊的命令创建长方体、圆锥体、圆柱体、球体、楔体和圆环体，也可以将二维对象沿路径拉伸或绕轴旋转来创建实体。
对于复杂的实体，我们可以把简单的实体进行布尔运算（差、并、交）而得到。
３．建立构件模型图１图２图３图４图５图６本文主要采用了两种方法进行建模，一种是先用线框模型绘出木构件的框架，然后利用ＰＦＡＣＥ或３ＤＦＡＣＥ命令进行构面操作，另一种是先用实体模型构出木构件的大致形状，然后进行切、割。
线框模型主要是直线，圆弧，多段线和其他二维对象组成的，是三维构件的框架，结构简单，处理方便。
根据量测到的构件的数据，在ＡｕｔｏＣＡＤ上输入每个顶点的三维坐标，绘制每条直线和曲线等二维对象。
绘制完构件的轮廓线以后，使用３ＤＦＡＣＥ和ＰＦＡＣＥ命令为模型构面。
３ＤＦＡＣＥ命令可以创建由三边或四边组成的面对象，但是每条边都是可见的，而ＰＦＡＣＥ命令可以创建由三个顶点或多个顶点组成的面对象，同时要记清楚每个顶点号，依次输入，如果要使某一条边不可见，就将顶点号作为负数输入。
ＰＦＡＣＥ命令适用于构造木构件的弧面或顶点较多的不规则平面。
以上描述的先建构件轮廓，再构面的建模方式比较耗时，所以比较适合于一些有弧线且结构简单的构件，如栌斗、泥道栱等。
对较规则的曲面，我们可以利用表面模型进行建模。
用一些特殊的命令直接创建表面模型。
三维实体造型方法有以下几种：（１）三维实体预定义建模法．（２）拉伸、旋转法．（３）简单实体通过ＩＮ－ＴＥＲＳＥＣＴ（交）、ＵＮＩＯＮ（并）、ＳＵＢＴＲＡＣＴ（差）布尔运算，或者剖切（即使用ＳＬＩＣＥ剖切命令将实体从选定截面切开），及修圆角等处理，可以制作出更为复杂有趣的造型。
形状比较规则的构件，考虑用实体建模的方法。
有些构件，大体形状规则，但是面多，用建线框模型加构面的方法就比较麻烦。
柱子就比较适合应用实体建模，柱子是古建筑的重要组成部分，它是决定建筑物大小的依据，开间越多，柱子越多。
不同位置的柱子，有不同的构件与其相接，所以每根柱子的榫卯都不相同。
一根柱子要和地栿、腰串、小额、栏额、抱柱栨等相接，榫口比较多，所以有很多小的面，而且柱子本身有侧角和收分，这样使得柱子的中心线和中垂线不重合，上面细下面粗（图３）。
这种情况下，如果在柱子的面模型中开榫口是很麻烦的，也是不现实的，最好的建模方法就是实体建模。
实体建模的步骤大致是：先用规则的实体，比如：长方体、立方体、圆柱体等等建立构件的大致模型；然后按照榫口的形状和大小创建很多个小的模型，将小模型与构件的大致模型进行布尔运算（差、并、交）而得到复杂的构件的真实模型。
实体建模虽然快捷，但是数据量很大，一般一个简单的实体模型的数据量是其线框模型的数据量的好几倍，当把这些单个木构件组装起来的时候，对计算机的运行速度有比较大的影响。
如果要进行一个建筑群的三维仿真，如果不经过处理压缩数据量，基本是无法实现的。
实体建模的另一个缺点是创建圆柱体或圆锥体，消隐以后会出现斜线影响了美观（图４）。
实体建模的第三个缺点是创建的有弧线的模型，在弧线部分有线条出现，给人不真实的感觉（图５）。
如果用ＰＦＡＣＥ命令构面就不会出现类似的问题。
以上介绍的线框加面和实体建模两种方法是各有长短，我们应该根据木构件的形状，选择最适当的方法进行建模，或同时结合两种方法构建模型。
以栌斗为例，栌斗上半部分形状比较规则，下半部分曲面较多。
所以我们可以把实体建模应用于栌斗的上半部分，方便快捷，线框加面的建模方式应用于其下半部分，这样就巧妙地消除了曲面上的线条。
五．组装成建筑物单个木构件的立体模型建好以后，就可以在计算机上进行预组装了。
在ＡｕｔｏＣＡＤ中绘制古建筑物的基线，并将其置于基线层。
然后依照基线分层进行组装，图层大致分为：柱础层、斗栱层、樑架层、屋面层、装修层（图６）。
构件以块的形式插入到相应的图层中，一层中的所有构件可以看作一个整体，便于修改、编辑和查询模型的属性。
通过预组装，对工程进行监理，可以及时发现构件与构件之间的接口是否吻合，是否缺少构件，构件形状是否有误等等，及时向构件生产单位反映，及时改正，然后再进行正确的组装，最后建立古建筑的三维数字化档案。
（作者单位：５１０３２０广东商学院旅游与环境学院；２００６．８）参考文献［１］许妙忠，朱宜萱．大型木造建筑物的计算机仿真和质量控制．武汉测绘科技大学学报，１９９９．２４（１）［２］田永复．中国古建筑构造答疑．广东科技出版社，１９９７［３］张怡芳．ＡｕｔｏＣＡＤ三维实体模型及应用．浙江万里学院学报，２００１．１４（２）［４］ＡｕｔｏＣＡＤ中的坐标系．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｄｖｉｐ．ｎｅｔ／ｍａｃｈｉｎｅ／ａｕｔｏＣａｄ／ｉｎｄｅｘ１／８．ｈｔｍ［５］ＤａｖｉｄＳ．Ｃｏｈｎ．ＡｕｔｏＣＡＤ２００２完全手册．电子工业出版社，２００３。
