三维模型优化（通用11篇）
三维模型优化 篇1
0 引言
矿井通风系统是矿井生产的重要组成部分,是矿井实现安全生产的重要保障[1]。随着矿井开采的不断进行,通风系统会变得越来越复杂,尤其是一些地质条件比较差的矿井,在通风系统的风流调控上一直存在着比较大的困难[2,3]。如果通风系统风流调控不当,往往会导致工作面风量不足、污风不能及时排除等问题,甚至威胁到矿井的生产安全[4]。因此,在矿井生产过程中加强通风系统优化调控和通风管理工作就显得非常重要[5]。
目前,我国在矿井通风系统优化调控领域普遍采用基于AutoCAD开发的通风仿真软件,这些软件只能绘制二维平面下的通风系统图。随着地下开采深度及广度的不断推进,矿井通风系统的复杂程度逐步增大,二维通风系统图已无法直观地表达矿井通风系统中各巷道间的复杂空间层位关系[6]。因此,矿井通风系统优化调控采用三维可视化技术将是今后发展的必然趋势。
VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统是基于3DGIS技术开发的三维通风仿真软件,可帮助用户进行通风系统优化设计、日常通风管理、灾害事故动态模拟和安全监控管理。本文采用VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统,依据阳泉某矿巷道导线点的三维坐标数据,构建了该矿通风系统的真实三维巷道模型,通过阻力测定数据及通风网络解算获取该矿可靠的通风基础参数,对该矿通风系统优化调控方案进行三维通风仿真模拟,以判定通风系统优化调控方案的可行性。
1 通风系统真实三维模型构建
通风系统真实三维模型构建步骤如下:
(1)利用矿井采掘工程平面图的巷道中心线生成巷道实体图。主要方法是将巷道的导线点连接起来,形成巷道中心线,然后将导线点的三维坐标数据赋值于中心线端点,最后将所有中心线导入VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统,生成三维巷道实体图。
(2)修改巷道参数。上述生成的三维巷道实体图中,巷道断面形状、巷宽、巷高等参数都是系统默认值,需要根据矿井实际情况进行修改。
(3)输入矿井通风基础参数。矿井通风的基础参数主要包括巷道摩擦阻力系数、局部阻力系数、主要通风机工况点数据。其中,巷道摩擦阻力系数首先采用通风阻力测定的实测数据,后期通过通风网络模拟解算修正为实际值;局部阻力系数按照巷道布置关系在VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统预设值中选取;主要通风机工况点数据按矿井实际情况进行输入。
(4)添加通风构筑物。在VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统中,矿井的通风构筑物主要是指风门和风窗。风门和风窗在VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统中可以先按固定风量进行预处理,在通风网络模拟解算结果符合实际情况后,将风门转化为风阻值,风窗体现其开口面积。
(5)修正通风基础参数。根据矿井实际情况,利用VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统的通风网络解算功能进行修正。
2 矿井通风基础参数获取
矿井通风基础参数的获取流程如图1所示。
可靠的矿井通风基础参数是保障通风系统优化调控模拟结果准确的必要条件,矿井通风基础参数主要依靠矿井通风阻力测定及通风网络模拟解算获取。
复杂矿井的通风阻力测定由于工作量大、测定周期较长、干扰因素多及测量仪器本身的误差等原因,使得测定结果或多或少存在着一定的误差。有效的解决办法:将通过通风阻力测定获取的矿井通风基础参数输入到通风仿真模拟软件中进行通风网络模拟解算,获得主要巷道的模拟风量数据,将其与矿井真实可靠的风量数据进行对比检验,如果误差小于5%(矿井通风行业领域认为巷道风量误差小于5~10%是可以接受的准确值,这里取5%),则说明获取的通风基础参数是可靠的;否则,需要对相关巷道的摩擦阻力系数进行修改,直至风量误差小于5%。其原理是依据矿井通风阻力定律,在主要通风机工况点确定的情况下,只要给矿井各条巷道的风阻进行赋值,依据自然分风的原则,通风仿真模拟系统就能准确模拟出各条巷道的风量;如果模拟风量值与矿井实际风量匹配良好,则说明巷道的风阻赋值准确、可靠。因为VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统能通过巷道的摩擦阻力系数,结合巷道断面积、长度直接计算出风阻值,所以,在图1中采用的方法是通过通风阻力测定获取巷道摩擦阻力系数。
3 阳泉某矿通风系统真实三维模型构建
阳泉某矿属于特大型矿井,主采煤层为3号、8号、15号,通风系统非常复杂,现有2个水平、6个采区、7个进风井、4个回风井,矿井总回风量为76 618m3/min。
该矿的通风系统真实三维模型构建情况如下:
(1)该矿采掘工程平面图上的导线点数量共计3 538个,通过这些点的三维坐标数据,再结合所有井口及部分坡度推算的三维坐标数据,勾画形成了该矿的巷道中心线。将巷道中心线导入VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统,生成该矿的三维巷道实体图,共4 320条巷道。
(2)根据矿井设计资料、通风报表中的部分巷道断面情况及阻力测定的实测数据,对该矿的所有巷道的断面形状、巷宽、巷高等进行修改。
(3)为获取该矿的通风基础参数,进行了通风阻力测定工作。由于该矿通风系统复杂、采区覆盖区域大,故采用气压计基点法进行测定。一共布置319个测点,历时15d完成测定工作。测定的数据包括:地面的大气压力(每隔5min测量1次,用于对井下测定的压力值进行校正);测点的绝对压力、测定时间、温度、湿度、标高;测点所在巷道的风量、断面形状、巷宽、巷高、支护形式;4台主要通风机的工况点等。数据处理完成后,将巷道的摩擦阻力系数及主要通风机工况点数据、37个掘进巷道的风量输入到三维巷道实体图中,选取巷道的局部阻力系数。
(4)该矿共有84处风门、242处风窗或风障,这些均按固定风量在前述三维巷道实体图上进行输入。
(5)利用VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统进行通风网络解算,通过与通风报表中的风量和用通风阻力测定获得的风量进行对比检验,修改小部分巷道的摩擦阻力系数后,若风量误差小于5%,认定获得了该矿可靠的通风基础参数。至此,完成该矿三维模型构建。该矿局部三维模型效果如图2所示,主要通风基础参数见表1、表2。
4 通风系统优化调控方案模拟分析
该矿原有5个回风井,随着采掘更替,原东部风井附近采掘工作面的需风量逐年减少,为提升矿井的经济效益,停运了该主要通风机。在该主要通风机停运前,此区域还剩一个备用工作面,如果通风系统调整,其回风只能经北部风井排出,而北部风井区域的北回风巷、南回风巷和南回风配巷3条采区回风巷中,只有南回风巷与该备用工作面所在采区的回风巷相连接,但是南回风巷冒顶严重,只有200m3/min的回风能力。因此,在通风系统调整时,对该备用工作面进行了临时密闭。现由于采掘衔接原因,决定启用该备用工作面,因而通风系统需要进行优化调控。具体优化调控方案:(1)对南回风巷冒顶段进行整巷;(2)对南北回风的第1条联络巷冒顶段进行整巷;(3)拆除上述备用工作面的临时密闭墙。
投入生产时,备用工作面预计需风量为110 0m3/min左右,为了判断以上优化调控方案是否可行,拟采用VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统事先进行通风模拟分析。首先将南回风巷和南北回风的第1条联络巷冒顶段的摩擦阻力系数分别更改为其正常段的值,即0.013 Ns2/m4和0.013Ns2/m4,其次将备用工作面的固定风量标志去除,然后输入主要通风机工作角度的特性曲线数据,之后进行通风模拟,模拟结果见表3、表4。
m3/min
根据以上模拟结果可知,主要用风地点的风量均满足用风需求,因此,可以判定上述优化调控方案是可行的。为了验证模拟结果的可靠性,矿方按照上述优化调控方案进行了工程实施,工程实施之后进行了现场测定工作,测定结果见表5、表6。
m3/min
根据以上实测结果与模拟结果的对比分析可以发现,实测结果与软件模拟的结果基本一致,因此,可以判定:在三维通风模型通风基础数据可靠的基础上,利用VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统进行通风系统优化调控方案模拟所获得的结果也是可靠的,可以为矿井生产现场的通风系统优化调控提供准确的指导。
5 结语
采用VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统构建了矿井通风系统的真实三维巷道模型,在通过阻力测定数据及通风网络解算获取可靠通风基础参数的基础上,对矿井通风系统优化调控方案进行了仿真模拟。通过对比分析方案实施后现场的实际测量结果与模拟结果发现,各用风地点的风量及主要通风机的工况点风量均与软件通风模拟的结果较为吻合,误差很小,验证了基于三维模型的通风系统优化调控方案的可靠性。
在当前矿井通风系统越来越复杂的背景下,采用三维技术构建完全真实的矿井通风系统三维模型,利用三维通风动态仿真模拟系统,根据巷道摩擦阻力系数直接计算巷道风阻,能有效避免二维系统通风网络模拟解算修改巷道风阻所造成的同样巷道摩擦阻力系数不一致的问题。
参考文献
[1]黄元平.矿井通风[M].徐州:中国矿业大学出版社,1990.
[2]司俊鸿.矿井通风系统风流参数动态监测及风量调节优化[D].徐州:中国矿业大学,2012.
[3]王海宁,彭斌,彭家兰,等.大型复杂矿井通风系统的共性问题分析与优化实践[J].安全与环境学报,2014,14(3):24-27.
[4]吴国珉.典型有色金属矿山矿井通风系统优化与防尘技术研究[D].长沙:中南大学,2008.
[5]贾敏涛,吴冷峻,张辉.罗河铁矿通风系统优化与调控技术[J].现代矿业,2015(6):134-136.
[6]黄俊歆.矿井通风系统优化调控算法与三维可视化关键技术研究[D].长沙:中南大学,2012.
三维模型优化 篇2
图形分析：阀盖零件的外形由左边前端倒角30度的正六边体，右边四个角R=12mm的底座，中间有一个倒45度角和R=4mm连接左右两边，该零件的轴向为一系列孔组成。根据该零件的构造特征，其三维模型的创建操作可采用：(1) 拉伸外轮廓及六边形；(2)旋转主视图中由孔组成的封闭图形；(3)运用旋转切除生成30度和45度、R4的两个封闭图形，生成外形上的倒角；(4)运用差集运算切除中间用旋转生成的阶梯轴（由孔组成的图形旋转而成），来创建该零件中间的阶梯孔，完成三维模型的创建。零件图如图1所示。图1 零件图具体的操作步骤如下：1．除了轮廓线图层不关闭，将其他所有图层关闭，并且可删除直径为65mm的圆形。然后，结果如图2所示。图2 保留的图形2．修改主视图。 将主视图上多余的线条修剪，如图3所示。图3 修改主视图3．将闭合的图形生成面域。单击“绘图”工具条上的“面域”按钮，框选所有的视图后，按回车键，命令行提示：已创建8个面域。4．旋转左视图。 单击“视图”工具条上的“主视”按钮，系统自动将图形在“主视平面”中显示。注意：此时，显示的水平线，如图4 a）所示。输入“RO”（旋转）命令，按回车键，再选择右边的水平线（即左视图）的中间点，输入旋转角度值 90，按回车键，完成左视图的旋转如图4 b）所示。在轴测图中看到旋转后的图形如图4 c）所示。图4 a） 旋转前 图4 b） 放置后提示： 图中的红色中心线是绘制的，用该线表明二视图的中心是在一条水平线上。图4 c） 轴测视图5．移动视图将两视图重合的操作如下：① 单击“视图”工具条上的“俯视”按钮，系统自动将图形转换至俯视图中，如图5所示。图5 俯视图显示 图6 标注尺寸② 单击“标注”菜单，选择“线性”标注，标注出二图间的水平距离，如图6所示。标注尺寸的目的是便于将图形水平移动进行重合。③ 按“M键”，框选左视图，向左移动鼠标，然后，输入“96．77”，按回车键结束视图的移动，如图7所示。图7 二视图重合提示： 以上移动操作，也可用“对齐”（AL）命令进行，其结果比移动操作更加方便快捷，
6．拉伸生成三维视图。 单击“建模”工具条上的“拉伸”按钮，或者直接输入：EXT命令，选择左视图中的外轮廓和4个小圆，向左拉伸12 mm。如图8所示。再将六边形向左拉伸为42 mm，如图9所示。图8 拉伸外轮廓和4个圆 图9 拉伸六边形7．旋转图形生成三维对象。 单击“建模”工具条上的“旋转”按钮，或者直接输入：REV命令，按回车后，选择有倒角30度的图形，再选择直线上的二个点作为旋转轴线。单击“回车键”完成图形的旋转并生成旋转实体，如图10所示。图10 旋转生成倒角实体 图11 创建倒斜面角8．求差后生成六边体上的倒角。单击“建模”工具条上的“差集”按钮，或者直接输入：“SU”命令。先选择六边体，按回车键后，再选择旋转实体，按回车键完成求差操作，结果如图11所示。9．求和运算。 单击“建模”工具条上的“并集”按钮，或者直接输入：“UNI”命令。选择前面创建的实体和刚创建的倒角六边体，按回车键后，将其合并成一个整体，如图12所示。 提示：合并操作后，两物体间的正六边形与底面间的“交线”没有了，表明两物体已经合并成一个整体了。图12 合并物体 图13 旋转生成实体10．旋转生成阶梯轴物体。单击“建模”工具条上的“旋转”按钮，或者直接输入：REV命令，按回车后，选择绘制在轴线上的图形，选择图形的底边上的两点，作为放置轴线，按回车键后，生成阶梯轴状的实体。如图13所示。11．求差操作创建四个孔和台阶孔造型。 单击“建模”工具条上的“差集”按钮，或者直接输入：“SU”命令，按回车键后，选择前面合并的物体，再按回车键，选择4个小圆柱体和旋转生成的台阶轴对象，按回车键完成零件的创建，创建的阀盖零件三维实体模型如图14所示。图14 阀盖零件三维实体图
三维模型定义（MBD）实施经验 篇3
上期总结了三维模型定义实施的十要和十不要（表1），并介绍了人员方面（人事结构和团队理念）的六点经验。本期将继续讨论流程方面（方法、步骤和工具）的三要和三不要。后面的两篇文章则会进入第三个领域“产品”。需要说明一下，这些总结来自于全球几十家企业的点滴实践经验，但远非完整的实施手册。真正实施涵盖的内容非常广泛，而且因企业而异，所以需要群策群力。
二、MBD实施经验之流程篇：三点建议
在上期关于人员讨论的基础上，本期将重点分析三维模型定义实施的下一个关键领域：流程，主要侧重在方法、步骤和工具。首先提出三个建议。
1.考量实施效果
有效的考量能帮助实施团队和高层回答一系列关键问题。
◎三维流程的时间和成本节省了多少？
◎哪些步骤节省的多（或少）？为什么？
◎哪些步骤没有收效？为什么？
◎什么类型的项目效益显著（或不显著）？为什么？
◎哪些团队和供应商能跟上（或跟不上）节奏？为什么？
◎瓶颈在哪里？为什么？
◎参与人员反馈如何？
◎下一个项目在人员、流程和产品技术方面如何改进？
实施会遇到各种阻力，对质疑最好的回答就是客观效益数据。在坚实的项目进展面前，反对者可能转变为支持者。而且积极的数据可以增强团队信心，争取更多的支持者、经费和项目。即使实施效果不理想，也需要定位哪里不理想及具体原因。反之如果没有扎实的数据，不仅会在质疑面前底气不足，危及未来项目，而且对如何改进也无的放矢。
那么如何考量效果呢？首先要建立基准，即摸清现状：现有各个步骤的方法、人员配备、时间和经费如何？主要问题在哪里？有什么样的期望？今后实施结果与现状比较之后才能确认改进或差距。如果企业已经具备完善的量化机制当然最好。如果没有，也可以从小处开始。如选定两个规模相同的项目：一个采用传统二维工程图，另一个采用三维模型定义。从设计、工艺、采购、工具、加工、装配、检测、包装到成品，甚至到说明书，在各个环节记录时间、经费和质量，进行比对。
还有一个手段是调查问卷，在实施各阶段收集团队反馈，跟踪变化。可以发布周期性的问卷，比如一年一度，每一次的问题尽量保持一致，这样能够观察到同样问题在不同时间反馈的定量变化。另外一个工具是认证。企业可以设计一系列三维模型定义的测试问题，划分类型和难度级别来考察团队的认识和技能水平，并向通过的成员颁发认证。这既是一种鼓励和督促，也是职业发展的客观标杆。比如通用电气的“黑带”认证，思科的网络工程师认证等。认证达到一定的规模之后，实施团队就可以根据通过认证的人数、类型和级别来考量实施的进展。
认证不仅可以考察个人，还可衡量企业，如 ISO 9000质量体系认证。关于三维模型定义和企业实践，美国国际标准和技术委员会定义了7个级别，供企业自评和供应链评估。图 1只列出了要点，其他详细指标还包括非几何数据定义、数据关联性、质量检测、数据管理、设计变更和技术交流等。值得说明的是，从这个图表出发，如果企业给车间或供应链发送三维模型为基准，辅助以二维工程图，其实已经处在 1级或 2级水平了，离第 3级三维模型定义并不遥远。
图1美国国家标准和技术委员会提出的三维模型企业的级别（数据来源：MBE Maturity Capability Levels，Model BasedEnterprise.org，2015年）
2.实现自动化工作流程
真正在企业级别开展三维模型定义，自动化必不可少。自动化不仅可以节省时间，还可以有效地提高企业标准化程度和产品质量，这对大批量和高精尖生产尤其重要。比如欧洲一个家具制造商的产品数据管理系统里面有几百万的零件、装配体和配套的工程图。手动逐个发布三维 PDF耗时太长，所以必需自动发布。另外对新型设计，公司要求所有定义都发生在零件或装配体中，而不是二维工程图。当存入产品数据管理系统时，后台运行的服务器自动为每一个三维定义的模型发布三维 PDF存档。这样设计师只负责三维定义，无需手动发布，也无需修改发布的 PDF。设计变更更是如此，设计师只负责修改模型定义，存入之后所有相关文档自动生成新版本，并提醒所有相关人员注意。
上述只是一个三维发布自动化的案例，实际上众多领域都可考虑自动化，如三维标注、设计变更对比和可制造性分析等。有些功能商业软件直接提供，有些需要企业自身具备开发能力，通用电气电力和水力部门就配备了专门的软件开发团队。当然也可以外包自动化的开发项目。美国 Hill空军基地在某攻击机机翼维护项目的标书中，明确要求自动生成三维零件报告和管路折弯表格等（DraftPerformance Work Statement（PWS）ForAutomatic 3d Part Report Generation and Associated Engineering Services（A3DPRG）， Hill Air Force Base，2014年）。
3.更新基础设施
工欲善其事，必先利其器。更新基础设施不仅可以有效的提高自动化，而且在各个方面都可以为三维模型定义锦上添花。比如强大的设计软件可以让三维标注更加准确、清晰和迅速；合适的技术交流软件可以输出信息丰富的三维 PDF，使得下游环节可以更方便地读取设计意图；再如工厂中的数字显示屏和局域网可以让技术人员在车间环境就能够查看数字化三维数据，从而顺利地执行加工和制造任务。图 2宁夏吴忠仪表厂就实现了数字化工厂，直接在机床旁边建立了触摸屏“制造执行系统云看板”，可以实时查看模型、尺寸、工艺手册、材料明细表等，把样品研发时间缩短了六个月（数据来源：宁夏吴忠仪表厂案例分析，DS SolidWorks Corp.，2015年）。再如图 3土耳其 Yaris Kabin拖拉机厂在车间装备了触摸屏和条形码扫描器，可以实时显示装配手册、材料明细表和爆炸视图等。使得装配流水线能够迅速从 700多个组别，3000多个零件中找到合适的零件和手册完成装配任务（数据来源：土耳其 Yaris Kabin拖拉机厂案例分析，DS SolidWorks Corp.，2013年）。值得说明的是，这些车间硬件投资并非高不可攀。图 3中的触摸屏在车间粉尘和振动等恶劣环境下表现非常稳定，只有大约 6000人民币，条形码扫描器大约 100人民币。
除了设备更新，已有设备的保养也很重要。以数控加工为例，即使可以直接利用三维模型编程，其零件质量也可能千差万别。刀具的磨损、步进控制的误差和传感器的误差等都会导致零件背离设计要求。
以上是流程方面的三点建议，考量实施效果、实现自动化工作流程、更新基础设施。下面讨论三个需要避免的误区。
三、MBD实施经验之流程篇：避免三个误区
1.不要再以二维工程图为基准
使用三维设计软件的企业经常遇到一个难题：有可能多达六成的二维工程图与三维设计不符（美国国防部、外围供应链和几家大型企业的抽样调查，2013年）。原因很多：三维设计更新没有及时体现在下游众多工程图中；下游环节直接修改二维图样，而没有通知设计部门；设计人员与加工车间协商同意改动尺寸或公差，但是为了赶进度尽快红笔标注在图样上，而没有更新三维设计。
如果发现二维工程图与三维模型不一致，该以哪一个为基准？这是一个重要的企业流程决策。可喜的是很多企业选择三维模型为基准。比如半数的 SolidWorks用户就表示如此（2015年 SolidWorks中国用户问卷调查，样本数量：278）。这就为三维模型定义的实施奠定了基础。首先在理念上，三维取代了二维的传统权威地位。有了疑问，直接查找三维，而不再是二维。这使得进一步用三维标注取代二维标注水到渠成。其次在流程上，“三维为准”孕育了一套行之有效的规定和办法。比如有的企业严格禁止加工车间未经设计部门批准直接修改图样。即使要修改，也要通过完善的设计变更流程：从三维设计发起，通知所有受影响的部门，批准之后，更新图样，重新下发。再次，“三维为准”是高效三维制造应用的必要条件，比如三维打印和三维检测等。
反之，如果二维习惯根深蒂固，实施三维模型定义则需要多费周折。因为除了三维设计，其他各方面的人员和流程可能都是二维导向的，要改变这种习惯需要开阔的思路和长久的努力。首先企业管理层需要勇气和视野重新审视二维流程：“既然已经三维设计，为什么非要以二维为准？这样的流程存在哪些问题？”而不是当成默认状态。意识到的二维问题越突出，改进的动力就越充足。以二维与三维设计矛盾的例子来说，如果以二维特殊要求为准，短期内加工还可能勉强完成；但是如果三维设计变更出了新图样，这类二维特殊要求很容易丢失。最好的办法还是从源头，即三维，彻底更改设计和加工要求，保证单一和准确的信息源。之后就需要不断的实践磨练，总结经验，逐渐习惯新的流程。
2.不要只给供应链下发三维 PDF
即使以三维为准，也还要注意另外一个误区，即过度依赖三维PDF。三维 PDF具备很多优势，极大地促进了三维模型定义的发展：如只需免费 Adobe阅读器就可以打开，而且全世界95%的联网计算机都已经安装了这个阅读器（3D PDF Consortium，2014）；能够动态显示三维模型，支持旋转和缩放；提供测量工具，可以动态得出模型尺寸等。企业青睐这种三维轻量化文件，甚至有些企业不再给供应链下发三维模型和二维工程图，只发送三维PDF。这种做法在未来可能行得通，但就现状来说，还为时过早，会给供应链带来很多问题，甚至引发严重的抵触。
主要原因是很多制造软件还不兼容三维 PDF。一个突出的例子是 CAM软件现在还无法直接读入三维 PDF的丰富信息进行加工编程。所以数控加工厂有时不得不根据三维PDF手工重建 CAD模型，导出 STEP文件，再导入 CAM软件。不仅拉长了工期，增加了成本，而且容易导致重新建模的人为失误，得不偿失。另外还有很多其他三维应用如坐标测量机检测，数字扫描检测，自动工艺设计等，对三维PDF的支持还在完善中。除了肉眼视觉读取，PDF格式还不能数字化驱动这些三维应用。所以当前的一个要点就是与三维PDF一同发送CAD模型，STEP或者其他需要的文件，协助提高供应链效率。
退一步来讲，上述误区蕴含了两条很重要的经验教训。
（1）在转型初期，交流一定要充分，宁多勿少。习惯的文档还应该照样提供，并且确立三维 CAD模型为基准，辅助以 STEP模型以及二维工程图。在此基础上，三维PDF可以锦上添花。如果贸然取消日常加工需要的熟悉数据，无异于釜底抽薪。当合作各方逐渐适应了三维流程，那么可以协商取消或替代某些非关键文档，比如二维工程图。
（2）三维 PDF虽然强大，但是不要喧宾夺主。真正设计的权威数据应该是 CAD模型。三维 PDF毕竟是一个衍生输出格式，方便阅读。但是如果合作方具备相应的 CAD软件，那么还是应该尽量发送 CAD模型，以便最大程度的保证数据的完整性和准确性。比如通用电气测量和控制部门就推荐供应链使用与通用电气一致的 CAD软件。
另外分享一个小窍门。很多企业希望把各种文件添加到 PDF作为附件，便于管理和发送，但是误以为只有付费的 Adobe软件才具备附件功能，其实免费的 Adobe阅读器就可以给PDF文件添加附件，图4显示的注释功能面板上面，有专门的注释附件按钮。有的企业还巧妙地在三维 PDF开辟了专门的区域显示附件图标，附上CAD文件，如图5所示。
3.不要忽视基于互联网的三维模型流程
除了分发三维 PDF和其他文件，更进一步是把三维数据直接发布在互联网（包括广域网和局域网）上。细心的读者可能已经注意到，图 1中三维模型企业第 6级的一个指标就是在线三维产品数据包。所以本期分享若干案例，希望我国企业不要忽视这个方向的潜力。注意这不是简单的文件上载，而是可以直接在线操控三维模型。图 6中英国儿童三轮车厂商 Tomcat在企业主页展示三维产品，供客户实时订制自己心仪的配置（颜色、座椅和踏板等），然后在线提交订单（http：//www.tomcattrikebuilder.com/en/trike-builder/，2015年）。美国一家起重机制造商在局域网发布三维零配件模型和规格、产品说明书和维修手册等数据，供经销商查询和订购。还有的企业利用局域网的三维数据，协调内部审阅批准设计变更，或提供工艺卡指导零件加工（图2中的宁夏吴忠仪表厂），或展示装配手册指导工人进行组装（图 3中的土耳其 Yaris Kabin拖拉机厂）。
除以上民用案例，美国国家标准与技术委员会也大力支持互联网三维模型技术，力图更加流畅和丰富的在线体验。如图 7所示，只需要一个网页浏览器，就可以实时浏览三维模型，如旋转、缩放和平移，显示或隐藏零件，观察爆炸视图、剖视图和向视图，保存和提取订制视图，在产品特征树中查找、读取模型属性信息，评论、在线对话等。甚至可以在移动设备（图 8）上浏览三维模型和标注，而且三维标注还可以响应若干指令。
基于安全保密的考虑，美国海军工程服务中心早在1996 年就开始评估使用基于内部局域网的三维模型平台，用来培训水下建筑工人。迄今已经发展到三维虚拟岸边建筑工程，可以迅速的评估各种零部件、舰艇、飞机和码头之间的空间位置和干涉。一方面可以作为边界条件改进新品设计来适应空间要求；另一方面如果产品已经生产，那么可以帮助明确岸上后勤人员的安装和维护需求。假设某个基地是为某型号的潜水艇设计服务的，如果有紧急任务其他型号的潜水艇需要停泊，那么三维网络平台模拟可以供总指挥部、潜水艇人员和基地团队很快提前判断是否能够停泊，有哪些注意事项等（数据来源：Navy Enterprise Web-Based 3DModel Visualization： Supporting Collaboration among the Naval Systems Commands，Alex Viana，2014 年）。
四、结语
综上所述，基于互联网的三维模型流程具备如下优势。
（1）三维的直观性让信息更加清晰，协同合作更加有效，避免了二维图样的费力解读。波音公司一位资深工程师就提到，旋转、缩放、点击尺寸高亮显示关联特征和添加评论这些功能，使得全球团队审阅三维模型定义比二维容易很多。
（2）实时交互更加吸引客户和合作团队的注意力，因为它给予观众更多掌控的空间，而不是像传统网页一样只能读取。网络游戏就是一个把实时交互性发展到极致的例子，由此不难理解在线三维互动模型的优势。
（3）设计变更在网上审阅批准更加迅速。所有改变自动的发布到相关团队，各方面的批准也自动的汇总，使最新设计生效。而传统离线流程则需要专人携带文档，分别跑腿到各个部门通知和申请签字。
（4）除了上述各种功能，一些网络图形图像技术还极大地改善了用户体验：常用网页浏览器可以动态显示三维模型，无需安装特殊软件，无需下载文件，而且促成了移动应用。
（5）后台数据管理也轻松很多：无需分别发送重复文件，而是把数据集中到一个网站供自行选用。这样只需要统一整理和发布就可以保证为多方提供最新信息。
三维模型优化 篇4
随着地理信息向三维化的普及, 城市三维景观模型在三维空间中对城市地形表面以及地表以上各种自然以及人工地物进行三维模拟表现, 给人产生与在真实场景中相同的体验与感知。笔者结合在一个小区的三维建模试点的实践经验, 讨论根据遥感影像数据以及DEM在TerraBuilder模块中建立地球三维模型后, 对城市三维景观建模的一些技术和经验。
1 软件简介
TerraExplorer Pro是SkyLine公司出品的能够基于地表的卫星影像、航空影像, 创建高分辨率的三维虚拟地球场景, 实现实时三维地形可视化功能, 同时还能够在三维场景上创建和编辑二维文本、图片对象和三维模型对象, 从标准GIS文件和空间数据库中读取各种地形叠加所需要的信息。
2 三维建模流程
为了更好的实现三维模型的真实性, 本次建模都选择在3DsMAX中实现并导出模型后添加到TerraExplorer Pro已经建好的三维场景当中, 并在TerraExplorer Pro中实现对场景的布置以及优化。由于三维建模大多为整个三维模型系统服务, 模型数据量的大小会影响整个系统的运行速度, 繁冗而又过大的模型、过多的面、图片的数据量都会严重影响模型加载的速度。所以建模的中心思想即为简单和突出主题, 在不缺失主体的情况下对模型以及场景进行综合取舍, 舍去过多的折角。尽量通过图片的阴影效果来弥补模型的细节。
2.1 准备工作
高分辨的卫星影像;城区试点区域内1:500地形图;外业实地拍摄照片。
2.2 实地采集图片方法
整体的处理是先拍远景和大的场景, 然后需在两个面的交接处角度进行拍摄, 这样做的目的是对在后期内业建模时对整体的建模思路和规划有所帮助, 且使拍摄的照片有有序。局部拍摄要求建筑物的每个面都要求尽量正面拍摄, 这样在后期处理照片时变形较小, 然后对具有特点的部分进行特别的拍摄, 如门窗、建筑物的特殊标志和图案等。拍摄完建筑物主体时, 也需拍摄如花坛、大门、雕塑等需要在三维建模时拟合真实场景的地方, 照片拍摄的越详细, 角度越好, 越能够还原真实的场景。最后光线也对拍摄有很重要的影响, 拍摄时尽量选择明朗的天气, 且在一片小区域内的拍摄时间相同, 这样拍摄的照片不仅色彩较好, 且一栋建筑每个面的色差也不大, 后期易处理。
拍摄完成后需对图片处理, 提取出模型每个面的贴图, 图片宽度和高度的象素数都要设置成2的N次方, ;为提高场景运算速度和模型的简化, 例如一栋住宅楼高6层, 每层有5个窗户, 那么仅需处理一部分包括窗户图片, 这样在后期的模型贴图中可以将一扇窗户做6乘5的排列。减少数据量, 优化模型。
2.3 3DsMAX中的建模以及优化
为了使加载模型后的场景具有较快的浏览和运行速度, 建议对每一栋建筑物分别建模, 建模前将地形图导入3DsMAX作为底图使用, 并依据地形图中的房屋绘制相应的矩形或者多边形。对于所建的模型进行优化时, 在维持模型显示效果的前提下, 使用尽可能少的点、面和多边形。如创建圆柱使Height Segment和Cap Segment的数值都是1, 边数一般为10或12, 如果是小细柱, 则用4边即可。如果模型中有重复的部分, 那么只创建重复部分的一个模型, 然后在TerraExplorer Pro中进行复制。在建模过程中尽量不用布尔运算和切割等工具, 减少面的数量和出错的可能性。使用布尔运算时两物体法线方向应一致, 这样防止两物体有坏面。建模完成后确保模型的中心的坐标为 (0, 0, 0) 并且确保所有模型的底部在水平面之上。
建模时应该用实际大小建模, 即导入场景中使模型的比例值为1。建模时数据的小数点前或后的位数不应太多, 以提高运行速度。然后根据高度信息进行挤压建立模型, 一般来说建筑物的高度都在3m左右, 所以当无法知道建筑物的高度时可根据建筑物的层数来估算高度。主体模型完成后根据拍摄的建筑物照片制作贴图并依附于建立的三维模型。在建模时对一些不必要的模型可以进行精简, 例如一段楼梯不需用一多个矩形建立, 仅需建立一个面, 将面贴图即可;一个广告牌也仅需建一个多边形, 完成贴图;由于TerraExplorer Pro支持3DMAX模型中使用TAG格式的贴图来达到镂空的效果, 一组栏杆也只需建立一个多边形, 用镂空贴图完成。这些做法都会使得模型即与真实场景吻合, 又减少了模型的数据量。
2.4 模型贴图
由于三维城市建模的目的是展现一片区域的场景, 建模的数量多, 但对每一个模型的要求不是特别精细, 所以不需对一个模型的纹理需要精细的处理, 而纹理文件需要大量的显卡资源, 且当单张贴图超过1MB时, 导入的模型贴图很有可能出现拉花的现象, 所以贴图大小最好不要超过1024象素, 大多为256象素即可。为了便于修改模型, 同一模型的贴图名称最好按照具体规定依次进行数字排列, 且每个导出的模型及其图片都要放在一个单独的文件夹中。
3 TerraExplorer Pro中场景的制作与美化
TerraExplorer Pro中的MPT文件是根据遥感影像数据以及DEM在TerraBuilder模块中建立的地球三维模型, 且根据显示比例的不同, 加载的的影像数据分辨率逐级增加。我们可以在这个模型中找到我们需要建模的位置 (见图1) 。
加载三维模型数据的时候注意以下相关的各项参数信息:Altitude Method为设置是相对高程还是绝对高程, 根据建模时需对高度做估算, 一般选择相对高程;X、Y为3D模型的经纬度坐标, Yaw为模型的旋转角度, 导入时选择0;Scale为导入比例尺, 为1.0;Default Viewing Distance为三维模型可见以及可编辑距离, 默认设置为500m, 也就是说当相对高度在500m外此三维模型在场景中不可见, 我们可以根据这个选项设置不同比例尺中显示模型的内容, 做到分级显示, 分级加载, 提高加载速度。
由于仅仅加载三维模型不能做到对三维场景的突出和美化, 所以我们需要根据真实场景来美化建筑物周边的三维场景, 一般有城市绿地、道路、城市附属设施等的美化。由于TerraExplorer Pro支持二维贴图、透明贴图、GIF动画等, 并且有很多种贴图模式, 我们就利用这些功能美化三维场景。树木是实现城市三维建模生动化的一个必不可少的美化要素, 选取带有树木的GIF图片来贴图, 在贴图前处理好图片, 使树木以外的地方透明, 图片导入后需注意两点:1) 参数中Lock Mode的方式一定要选择Decal保证树木一定按照Z轴旋转, 这样无论从哪个方向观看都是树木垂直于地面;2) 参数中的比例尺Scale的设置。由于每一棵树木都是独一无二的, 所以靠近在一起的相同树木图片应根据大小来控制他们的不同;比较好的方法是不同类的数木可以穿插贴图, 使得看上去更具有真实感。
除了树木, 由于也可以支持GIF格式的动画贴图, 这样就可以制作喷泉的水柱、飘动的红旗等使得三维场景更具有观赏性, 且TerraExplorer Pro本身也附带动态模型的加载, 也可以将汽车、飞机等模型加载其中, 并设定动态模型的运动轨迹;设定轨迹参数需注意设定其速度、转弯速度、路径是否循环等, 设定完成成之后, 我们的动态模型就可以根据自己的需要来运行。
4 结论
由于实现了对模型的优化以及相关设施场景的建设, 提高了三维模型的加载和浏览速度, 使得在三维场景在TerraExplorer Pro中浏览更加流畅和美观, 这些都可以应用在城市、大型厂区、交通设施等规划建设的现场演示中, 同时也对数字城市三维浏览服务起到重要作用。
摘要：本文论述了TerraExplorerPro软件在三维城市建设中的作用, 以及在城市建模中的技术方法和经验, 分析了如何实现对三维模型和场景的优化, 达到流畅、美观的要求, 并提高场景的浏览和运行速度, 从而为整个三维模型系统服务。
关键词：TerraExplorerPro,SkyLine,三维建模,地理信息
参考文献
[1]文雪中, 潘建平, 付飞飞.三维建模技术在数字城市中的应用[J].科技资讯, 2010 (2) .
[2]李宗华.武汉市三维数字地图系统建设与应用示范[J].空间地理信息, 2010 (3) .
构建竞争优势的三维服务模型 篇5
在制造企业中，一直流行着这样一句话：产品的初级竞争是价格，中级竞争是品质，高级竞争是服务。进入21世纪后，服务经济日益成为衡量一个国家经济活力的重要指标，与此同时，服务也在制造企业的产品营销中扮演更加重要的战略角色。仅仅向顾客提供简单产品的制造企业将面临更大的生存和竞争压力，将遭到服务型制造企业的排挤和顾客的抛弃。因为在21世纪的发展趋势中，顾客所需要企业提供的已不再是产品，而是完整的解决方案。
建立产品竞争优势的战略要素
随着产品的竞争日益演化为顾客提供解决方案的竞争，服务营销和服务创新势必发挥越来越重要的作用。在20世纪90年代，世界500强之一的蓝色巨人IBM在郭士纳的领导下，成功地由计算机制造型企业转变为提供“四海一家的解决之道”的IT服务型企业，向客户传递“IBM不是产品的提供者，而是问题的解决者”的形象，以“IBM就是服务”为荣，从而使IBM由亏损状态逐渐走出低谷，重现往日辉煌。2006年3月，轮胎行业领导者米其林在中国推出“随你行”服务，并声称“服务创造价值”是当前轮胎市场一个重要的发展趋势。这些动作都说明了在顾客的解决方案中，服务的分量越来越大，服务营销在追求卓越的企业中将会扮演日益重要的战略角色。
说到服务竞争力，人们往往首先想到的是大企业和跨国公司，其实，服务更应该是中小企业最应该关注的事情。服务可以使企业很容易建立起自己的持续竞争优势，因为服务竞争力的获得不依赖于资源的大投入，更多的是依赖于企业营销思维的转变、组织结构和服务流程的优化、企业营销人员和服务人员素质的提升。服务是一种可以在竞争中突围的强有力手段，所有追求卓越的企业都应把服务作为建立产品竞争优势的战略要素，把服务竞争力的开发放到企业营销的战略地位，把服务的保持、改进和创新作为公司有效参与竞争不可或缺的基石。
很多制造型企业也认识到服务的重要性，并为此付出很多努力，往往事与愿违。要么是辛辛苦苦推出的服务不被顾客接受，要么是推出的服务杂乱无章又缺乏新意，造成这种局面的原因是很多企业不懂得如何根据自身优势来制定综合性的服务开发计划，他们缺乏有效的分析工具来帮助企业获取基于服务的竞争优势。本文向制造型企业提供一种基于服务的获取竞争优势的分析模型——三维服务分析模型。它将为企业尤其是中小企业制定服务开发计划、获取服务竞争优势、进行服务创新而提供强有力的工具性指导，有效提升产品的市场表现。
企业只要用好三维服务分析模型去分析和提高产品竞争优势，定会取得意想不到的结果。企业在营销和销售中的所有服务都可以在三维服务分析模型中找到自己的位置，使用三维服务分析模型的价值体现在两个方面：(1)衡量当前服务的价值。给企业当前所提供的服务找到坐标，这样可以清晰地判断和衡量企业所提供的这项服务的价值高低。如果服务的价值高，企业可以强化这项服务；如果服务的价值低，企业可以取消某项服务。(2)引导服务创新。有形产品的三维服务分析模型能够有效帮助企业理清思路，找到切入点，通过模型分析寻找到服务空白点，创新服务以提高产品竞争优势，增加长期销量。
三维服务分析模型从三个维度为制造企业和有形产品进行系统的服务开发、保持和创新提供了一种新的思维模式，帮助企业快速建立起基于服务的竞争优势，在市场上取得更大的销量。有形产品三维服务分析模型的三个维度依次是：X轴代表顾客整体解决方案，Y轴代表顾客让渡价值，z轴代表售前、售中和售后服务。依据三个维度的思维，可以发现作为提高有形产品竞争优势的服务包括三种基本的类型：一是基于X轴顾客整体解决方案，以产品为核心，作为顾客整体解决方案一部分的服务；二是基于Y轴顾客让渡价值，能够为顾客提供额外附加价值的服务；三是基于z轴售前、售中和售后服务，加快产品销售和方便顾客购买的服务(见图1)。
提升竞争优势的三维服务模型
x轴：作为整体解决方案一部分的服务
一个完整的产品应该包含三个层次，即核心层、形式层、延伸层。核心层指客户选择产品的目的，即希望产品给自己带来的利益，如人们购买化妆品是为了美丽的需求；形式层指我们看到的产品实物，延伸层指由产品延伸出的其他服务，如化妆品企业提供的皮肤检测、化妆指导、送货上门等。其实，顾客从来不关心你的产品是什么，他们只关心你的产品能给他带来什么样的利益，是否能够解决他的问题。这也就是说，客户需要的并不是产品本身，而是一个可以满足需要或解决问题的整体解决方案。
我们平时常见的服务内容大概有送货上门、免费安装调试、免费设计、产品使用培训、赠送配套软件、购买前知识培训、灵活的付款方式、赊销、试用等方式，将这些服务进行分类总结后可以发现，服务基本分为两种性质：第一种是服务作为产品的一部分，它是满足顾客利益的要素，比如购买空调，厂商提供上门安装服务等；第二种是为了促进顾客购买的目的，它的功能是方便顾客更好地了解产品和买到产品，比如在顾客购买化妆品前，向顾客介绍美容护肤知识等。由此可以看出，服务作为有形产品中的一部分，经常出现在延伸层。通过x坐标来分析服务，重点就是要理清企业当前的服务，哪些是属于顾客整体解决方案的，哪些是为了促进顾客购买的。
世界轮胎行业的领导者米其林集团在过去3年里，通过为客户提供产品服务而建立了自己的竞争优势。出行途中轮胎扎钉怎么办?日程繁忙，怎样才能按时保养轮胎?类似这样的轮胎问题是每个驾车的人都要面对的，而米其林轮胎的用户将不必为这些担忧。2006年3月，米其林正式推出“随你行”服务计划，精心设计了24小时道路救援服务、轮胎扎钉免费修补服务、免费定期轮胎保养提醒服务、轮胎品质保证服务和多种VIP用户专享服务5项会员专享服务。数据显示，截止到2008年6月，短短两年内，“随你行”服务网络已覆盖全国200个城市，参与米其林“随你行”服务的零售商约2000家，拥有会员人数突破50万，两年之间成功完成救援9000余次，平均救援时间仅为30.4分钟。通过全面、专业的“随你行”服务，米其林再次为完善中国轮胎市场服务体系起到行业领导和表率作用，并建立起了服务竞争优势。
2003年以来，华润在全国范围内推广“好漆，喷出好家”的喷涂服务活动。时至今日，喷涂服务活动推广取得显著成效，销售额也年年攀升。华润涂料之所以取得这样的成功，与它对“顾客需要的是解决方案，而不是产品”的深刻理解是分不开的。顾客需要的是美丽的墙壁，需要的是能够带来美丽墙壁的整体解决方案，仅仅提供涂料，并不能为客户带来美丽的墙壁。俗语称“三分漆，七分工”，再
好的产品，如果施工不到位，绝对出不了好效果，因此，涂料和施工服务合起来才成为客户获得美丽墙壁的解决方案。华润为顾客提供了整体解决方案当然会受到客户的欢迎，因为这才是顾客所真正需要的，所以这种为客户提供整体解决方案的营销方式必然会带来极好的口碑。
企业给予顾客整体解决方案，并不代表企业要负责服务链条上的所有环节，这还取决于企业的运作能力、行业分工状况和顾客自我服务效率。基于顾客的整体解决方案从目前的操作来看，主要有三种情况(1)全部由企业提供。比如在炎炎的夏天，顾客需要的是使环境凉爽的解决方案，而空调企业需要提供的就是空调产品、送货到家、安装测试、室内外移机、充氟利昂、包修等全套服务流程，这就是企业提供完整解决方案的典型例子。(2)由几个相关企业一起提供。比如顾客需要一个使生活充满乐趣的娱乐生活空间，这就需要从电视、影碟机、音响等相关几个行业或企业共同为顾客提供家庭影音娱乐服务，为顾客提供一种娱乐解决方案。(3)由企业和顾客共同完成。比如顾客购买了新房，需要的是使墙面美观、洁净的解决方案，于是顾客买了涂料，自己找人粉刷或自己粉刷等。在这里，涂料是企业提供的，粉刷是顾客自己解决的。
企业的运作能力强，顾客自我服务效率低，企业则会倾向于选择由自己向顾客提供完整的解决方案。企业的运作能力差，顾客自我服务效率高，企业则倾向于选择第三种方式，即企业只提供简单产品，其他由顾客自我服务完成。如果行业内的分工细、效率高，那么企业会选择第二种解决方案，反之，企业只能选择其他的方式。
Y轴：为顾客提供额外价值的服务
顾客让渡价值是指导我们用服务创造竞争优势的重要思想工具，因为顾客在选择是否购买一件产品的时候，其依据往往不是价格，而是顾客让渡价值。顾客让渡价值是顾客总价值和总成本的差值。顾客总价值包括产品价值、服务价值、形象价值、人员价值等，而顾客总成本包括货币成本和非货币成本，货币成本包含价格、交易费用等，而时间和精力是非货币成本。由此，我们提出两条提供价值的路径，可供企业参考和选择。
1、提供附加服务价值
这可以是一种服务形式的赠品。这种赠品的关键是对客户有价值，而企业提供的时候最好是要无成本或低成本。比如，购买房屋协助办理子女入学、购买化妆品赠送一日游、化妆品企业开办化妆培训知识讲座、报社成立读者俱乐部、汽车品牌的各类车友会等。海尔在利用服务提升顾客让渡价值，建立竞争优势方面作出了榜样。过去人们认为，安装空调产生灰尘是必然的，也很少有人会向厂家抱怨，但海尔从提高用户的满意度和顾客让渡价值出发，发明了“无尘安装”方法，并在全国各地成立家居设计中心，为用户提供免费设计、无尘钻孔、安全配电、定向排水等服务，实现了海尔空调星级服务的又一次升级，走在了竞争对手的前面，带动了空调行业整体服务水平的提升。海尔的一系列服务举措，为海尔赢得了系统的服务竞争优势，奠定了海尔坚持打价值战、不打价格战的基础。
2、降低顾客购买成本
高覆盖面的广告降低了顾客搜集信息的成本，销售人员热情详细的产品介绍也降低了顾客搜集信息的成本。取消导购服务，开价式自助服务，降低了企业成本，从而也就降低了产品的价格。网上购物服务降低了顾客的购买时间成本，一条龙式的买卖服务降低了顾客的精力成本。总之，只要通过服务降低了顾客总成本，哪怕这些服务和顾客的核心需要没有关系也无碍，关键要素是只要能提高顾客让渡价值。基于顾客让渡价值来分析服务，也就是分析当前哪些服务提高了顾客的总价值，哪些服务降低了顾客的总成本。
z轴：提高顾客购买效率的服务
以销售流程为主线，服务可以划分为售前、售中、售后。售前服务更多的是与顾客的信息沟通服务，包括广告、推介会、公关活动以及一些研讨会或培训会等，这些服务的功能在于向顾客告知产品和了解顾客的需要，同时教育消费者掌握基本的产品购买知识和树立正确的购买评价标准。售中服务包括卖场终端环境布置、销售人员的讲解、其他现场服务等，此外，企业为员工的外表形象投资和员工舍得为自己的仪容仪表投资是很关键的，因为销量和员工的仪表形象成正比。售后服务包括送货上门、产品的安装与调试、产品使用过程中的疑问与解答、客户投诉与处理、定期回访客户、联络客户感情等，售后服务的关键是及时响应和处理客户的询问、强化客户的满意度、提高客户的忠诚度。
许多人都认为IBM提供的一定是世界上技术最先进的机器，其实，IBM的成功主要是靠它无懈可击的服务策略。IBM通过完善的售前、售中、售后服务，加速客户的购买决策过程，建立起了新的竞争优势。IBM强调自己在接触客户前的形象塑造，在媒体上塑造自己是问题解决者、方案提供者的形象。同时，重视营销人员和客户的售前沟通。在售中和售后服务中从顾客或用户的要求出发，帮助用户安装调试，排除故障，定期检修，培养技术人员，及时解答他们提出的各种技术问题，提供产品说明书和维修保养的技术资料，听取使用产品后的评价和意见等。通过多种多样的服务，使顾客和用户达到100％满意，从而建立起企业有口皆碑的信誉，营造出独特的IBM服务竞争优势。IBM对于业务人员的密集训练以及其他各种培训也是围绕如何为客户服务而展开的。
三维动画模型设计探究 篇6
1 三维动画场景模型设计
1.1 Matte Painting三场景模型
三维动画场景在制作设计中也借鉴了二维动画的场景的设计方法, 在分镜头设计中对只有“推”、“拉”、“摇” (小于45度) 单纯的镜头变化情况下, 场景模型可以考虑使用带有Alpha通道的多边形面片代替, 如果, 将其制作成实体三维场景模型, 那会对有效系统资源是巨大浪费, 这种制作方式被称为Matte Painting (数字绘景) , 这一技术最早出现于1911年, 目前, 随着计算机图像技术 (CG) 的飞速发展, 以前所使用的“玻璃板”已被现如今的计算机图像“层”的概念所替代, 由于它的高仿真性和高效性常被虚拟现实电影所青睐, 彼得杰克逊导演的电影《魔界三部曲》、《金刚》、《霍比特人》, 詹姆斯卡梅隆导演的电影《终结者》、《阿凡达》等都采用了这一技术, 在Matte Painting中的场景模型制作, 不需要制作模型的全貌, 也不需要对不同场景模型作分割处理, 也无严格的布线要求, 只需根据摄像机镜头视角, 对场景模型结构做简单的凹凸处理, 重要的是需要有精确的Alpha遮罩通道和与之匹配的高质量图像贴图, 将远近不同的多边形片状模型, 错落有致的排开, 使其产生视觉上的层次感, 通过虚拟3D摄像机推拉镜头的应用产生可视模型间的纵深感, 应对此类Matte Painting镜头场景, 这种模型制作方法不失为简单而高效。
1.2 虚拟现实三维场景模型
虚拟现实是计算机模拟现实环境, 通过特殊的装置 (虚拟现实头盔、眼镜、手套、操纵杆等) 使人沉浸在完全虚拟的环境中, 环境中的所有物件全为三维模型, 如, 树、草、房屋、电线杆等等。
虚拟现实三维场景要求场景中所有的物体观看视角是不受限制的, 可以任意角度查看, 也就是360度无死角, 要求场景内所有可见模型都是三维模型, 而非多边形面片, 这种模型是完全模拟或参考现实生活中的实物模型建造的。在设计和制作中需根据近景、中景、远景要求决定模型的细节制作程度, 制作需要有合理的布线, 以最少的模型面数体现结构细节。由于整个场景均为有体积的虚拟模型, 虚拟摄像机在三维场景中运动不受限制, 可以游走场景的任何角落, 由于场景中多为有体积的模型, 对系统资源消耗较大, 这就要求最大限度的降低多边形面数, 减少贴图的尺寸, 提高有限资源的使用率, 由于精简了模型和贴图, 当模型被拉近时, 模型材质会变模糊, 出现马赛克的不真实情况在所难免。
2 三维动画角色模型设计
三维动画角色不同于二维动画角色设计, 制作时不受制作技术的限制, 三维动画角色在设计时, 首先要考虑的是其技术掌握程度、项目开发周期、资金配置的因素, 否则, 即使设计出来也不一定能如期制作完成, 如, 毛发、布料、sss材质、光线追踪渲染等相对复杂的技术, 对于毛发、布料制作在技术上已远远超出了动画师的技术可控范围, 这部分需和特效制作部门配合, 如果技术水平、资金预算有限, 在前期的角色设定时应做相应的变通处理, 将其控制在技术、资金、时间允许范围之内, 不然会给后续工作带来麻烦和不便。
三维角色模型制作有自身的规则, 根据计算机Mesh网格线的特性, 在制作三维动画角色时需保证在各个关节连接处最少有三圈连接线, 作为动画模型运动变化时锁定形体结构的基线, 只有这样的模型在制作动画时, 运动的形体结构才能正确得以表现。
布线是三维模型制作不可忽略的技术要点, 在满足模型艺术表现的情况下, 能最大限度的节约系统资源是三维动画模型最基本的设计原则, 合理的模型布线不仅节约了数据资源, 还便于形体结构的表现。怎样才能做到布线合理:
1) 要充分了解形体结构, 布线随着形体转折结构分布, 如果模型是角色 (人、动物) 要与角色肌肉运动的方向一致, 这样便于动画流畅平滑的控制与表现。
2) 形体关键部位要有足够的布线, 线的疏密直接影响的可控制点的数量, 丰富的动画细节表现与控制点数量息息相关。
3) 三星点、五星点的处理要得当。在三维模型中特别是对于复杂的形体, 三星点、五星点出现是难以避免的, 因此, 对动画骨骼设置要有一定了解, 也就是要知道运动原理和方式, 以便更好的控制目标体模型。
在设计三维动画角色模型时, 不能简单的要求将模型的外形结构制作出来, 还应了解多边形运动变化的规律, 并按规律制作模型才能更好的应用于后续动画制作, 使其成为合格的动画角色模型。
3 三维模型灯光、材质、渲染
灯光对于三维模型来说尤为重要, 灯光的强弱、冷暖对于场景模型的间时空关系及角色模型性格塑造都至关重要, 完整的三维动画模型是有材质的, 材质主要用于表现虚拟现实物体表面的质感, 不同的材质在心理上会给观众带来不同的感受。在三维动画模型中所有的灯光都是根据自然界现实情况进行模拟的, 最长用的灯光模拟方法是三点光源法, 一盏主光源, 两盏辅灯, 主灯在灯光阴影处理上要强于辅光灯, 辅光阴影在处理时要么将其阴影属性关掉, 要么降低阴影边缘强度, 若要追求更加真实的阴影效果, 就使用HDR高动态范围图像的光线追踪阴影, 将其产生的软阴影作为区域阴影细节处理, 可较大的提高图像仿真度。
模型的材质主要有两种方式产生:一是通过UV划分将绘制或修改后的照片作为贴图生成模型的材质;二是通过计算机程序产生纹理模拟模型材质, 两种材质产生方法各有优劣, 第一种的优点是仿真程度高, 不足是需要划分UV操作繁复, 项目文件大, 耗费资源, 第二种的优点是操作便捷, 无需划分UV, 文件量小, 节省资源, 不足是仿真度低。两种材质处理方式结合使用效率最高, 对于主体物件使用贴图方式, 如, 房屋、树木、道具等, 对于次要物件, 如, 水、草、远山等, 结合使用即可保证较高的仿真度, 又可节约系统资源。
渲染是影视制作的独特方式, 在游戏、虚拟现实中没有渲染这一环节, 所有图像都是所见即所得的, 所示图像都是依靠计算机GPU (图像显卡) 即时计算处理得来, 无需后期合成处理, 渲染主要针对的是影视行业, 由于行业特点, 与游戏相比它对图像的质量要求较高, 也更为严格, 通常渲染要分层, 分通道, 要经过后期特效、剪辑、合成, 输出等环节。
4 结论
三维动画模型的设计有其自身的独特性, 既要满足当前计算机技术的发展现实要求, 又要满足模型形体、比例、结构的合理性要求, 还要满足动画本身的运动规律要求, 制作的三维动画模型, 既要细节丰富, 又要最大限度的节省计算机有限的资源, 满足上述条件方可算得上是一件合格的三维动画模型产品, 一部好的三维动画片, 优秀的模型设计是其成功的重要条件之一。
参考文献
[1]贾否.动画运动[M].北京:清华大学出版社, 2000.
[2]赵江洪.设计心理学[M].北京:北京理工大学出版社, 2005.
[3]王炳耀.人体造型解剖学基础[M].天津:天津人民美术出版社, 2001.
仿真三维模型物料统计系统 篇7
一般的三维仿真由三维软件来搭建与实际规模一样的实体模型。模型中包括管道、法兰、阀门等多种配件。本项目涉及的三维仿真模型由solideworks设计,可以方便的查看修改模型。通过有限无分析各器件的受力从而达到最优设计。同时可通过模型软件方便的导出各器件信息,如管道的材质、通过介质等参数信息。
三维仿真完成后需要向采购部提交对应的物料清单。Solideworks导出的信息需要重新归类,小型项目几百种器件,短时间内就可以完成归类,但对大型项目涉及上百种材料,上千种器件人工完成需要的周期更长并且易出错。急需有专门的处理程序来实现信息归类的需求。
2 系统开发及运行环境
系统在.NET Framework 4.0技术平台上即可实现,操作系统采用windows server 2008 r2企业版应用程序服务器,利用Microsoft Visual Studio 2010作为开发环境,使用Microsoft SQL Server 2012作为数据库系统。
3 系统设计
3.1 程序与界面设计
系统设计时不但要满足一个项目的器件归类,也要满足多项目的记录、查询、导出。项目中不同职位的员工需要导出不同结构的器件信息。所以一个项目需要导入多个excel文件,文件内容异步的插入数据库,防止写脏数据。
内容信息导入完成后,可以方便的在线查看。同时可以将信息进行处理。
第一步将表信息与内容信息进行对应,项目的所有信息导入到一个临时的存储表中。
第二步对相同器件进行合并,进行器件数量及长度信息的计算。
第三步根据类型与器件名称分类导出到不同的物料表中
3.2 数据库设计
数据库中的PROJECT表,存储项目的基础信息。SHEET表存储由三维模型导出的信息表。PROJECT表中的主键是SHEET中p_id的外键。SHEET表与SHEETROW表分别存储信息表名称与信息表内容。
4 结束语
通过上述的设计,在应用层面已经实现。本系统涉及多个软件的配合使用。solideworks三维模型导出EXCEL格式的器件信息,器件信息导入到数据库。同时导入的信息也可以导出到EXCEL格式信息。数据导入完成到信息归类导出只需要2分钟时间,大大减少了人工工作时间并且出错机率也降低了。
摘要：一般的三维仿真由三维软件来搭建与实际规模一样的实体模型。模型中包括管道、法兰、阀门等多种配件。本项目涉及的三维仿真模型由solideworks设计,可以方便的查看修改模型。通过有限无分析各器件的受力从而达到最优设计。同时可通过模型软件方便的导出各器件信息,如管道的材质、通过介质等参数信息。三维仿真完成后需要向采购部提交对应的物料清单。Solideworks导出的信息需要重新归类,小型项目几百种器件,短时间内就可以完成归类,但对大型项目涉及上百种材料,上千种器件人工完成需要的周期更长并且易出错。急需有专门的处理程序来实现信息归类的需求。
关键词：物料统计系统,solideworks,excel
参考文献
[1]Nagel C.c#高级编程[M].清华大学出版社,2013.
[2]张云杰.Solid Works 2010中文版从入门到精通[M].电子工业出版社,2010.
[3]赵罘,王平.Solid Works 2010中文版快速入门与应用[M].电子工业出版社,2012.
三维虚拟校园模型构建研究 篇8
三维虚拟校园作为虚拟城市建设的一部分, 正倍受重视, 将校园风貌用虚拟仿真实现, 既可以为学校树立良好的形象, 提高学校的知名度, 宣传校园文化, 让来访者足不出户就可浏览校园风光和有关介绍信息, 体验身临其境的感受, 又可以作为校园规划的辅助工具, 提高校园管理的现代化水平, 将其与学校的有关信息相结合后, 可以提供给师生一个三维可视化的校园展示与查询环境, 把学校建设成超越时空的虚拟大学。
模型构建是对校园实体对象按虚拟校园的可视化、漫游等要求进行构建的过程。在虚拟校园系统中, 模型根据空间分布特性分为两大类:一类是以场为基础的对象, 如地形、土壤种类分布等, 这类对象在空间上连续分布, 称为地形对象;另一类是以离散实体为特性的对象, 如建筑物、树、电话亭、路灯等, 这类对象以独立的个体存在, 称为地物对象。模型构建是生成三维虚拟校园的第一步。
2、前期准备工作
建模的前期工作主要为对模型数据的搜集整理、材质及模型单位的统一。首先可以从学校相关部门如档案馆、基建处等获取校园的图纸资料, 如学校的平面图, 地形图文件、大比例尺航摄相片或卫星遥感图, 建筑单体及校园规划的工程图纸文件;反映学校真实的景观纹理图内容包括建筑物、道路、水面、树木、草地、水体等等, 需要注意选择不同的分辨率和精确度的数据和图片。在本项目中, 采用了实地测量的方法进行数据的统计、记录。对每一栋楼体进行实地测量, 获得数据, 然后在CAD中对楼体进行平面图及立面图的绘制。
另外除了对模型数据的搜集整理, 还要对虚拟场景中的所有可能用到的材质进行汇总, 以方便调用, 避免在合并场景时, 对于不同人员制作的不同模型, 材质出现混淆和丢失。同时, 要注意模型单位统一, 即在3DMAX中对模型单位统一, 避免模型的大小不一。
3、模型的构建
虚拟校园系统中的地理对象按空间分布特性可分为两类:一类是以场为基础, 在空间上连续分布的地理景观对象, 如地形、地貌等;另一类是以离散实体为特性, 以独立个体存在的地物对象, 如建筑物、树木、路灯等。
3.1 地形地貌建模
地形地貌在空间上是连续分布的, 是搭建虚拟校园模型系统的基础, 布置地物对象模型的依据。地形对象三维模型的建立是开发虚拟校园必不可少的一个关键环节, 对其他虚拟系统同样如此, 聊城大学东西校区整体地势相对平坦, 故对较平坦部分, 将其简化为平面, 用纹理映射来增加生动性;对地势起伏较大的部分, 以校园地形几何数据为依据, 根据实际地形和地貌, 利用3DMAX进行建模。其中包括桥梁、道路、地面、路沿、假山、湖泊等模型的构建。以上均采用勾出样条线, 挤出制作。生成地形的多边形表示后, 再用纹理映射来增加表达的真实性。
其中需要注意的是湖泊的构建以及水的构建, 建模过程中要注意各个面的拼接要准确, 否则会引起模型的局部闪烁。湖泊的构建采用基本几何体组合的方法来增强立体感, 然后在外部、地面和内面分别映射不同的纹理贴图来保证其真实感。
3.2 地物模型建模
虚拟校园中的地物对象以离散实体为特性, 是独立的个体而存在, 这些对象因其不同的结构特点而采取不同的方式来构建其虚拟模型。
3.2.1 建筑楼体模型构建
建筑楼体包括办公楼、实验楼、宿舍楼等待, 这类模型的构建方法基本相似, 首先根据所拍摄的建筑楼体的照片及CAD图纸确定模型的层次结构, 对各层的墙体、窗户、门、栏杆、阳台等进行分析, 确定建模方法。对于建筑进行建模, 可以利用BOX拼接的方法建模, 也可以多边形建模。
用BOX拼接的方法来构造墙体, 在有玻璃的位置留出一定位置就可以表示窗户, 对楼梯的做法也使用BOX堆在一起实现的, 建筑的外观都可以用BOX堆积而成, 这种方法简单直观, 就和建筑工人盖房子一样, 一砖一瓦的堆积起来就可以了。这种方法网格清晰, 便于修改。但是比较浪费面数, 而且浪费贴图。
另一种就是用多边形建模, 对多边形的点、线、面、体四个层级进行修改是建模的主要建模方法。对点和面的编辑尤其重要, 调节接点的位置可以很方便的做出建筑的外部特征, 对面的编辑可以做出建筑的窗户和门, 并且可以增加建筑的外部细节, 对面进行挤压可以做出建筑外部的延伸部分, 然后可以利用切割命令增加模型的可编辑接点和面来进行进一步操作。这种建模方法要求有空间感比较好, 这样才能把握好对接点的操作。多边形建模优点在于模型网格结构清晰, 模型整体性好, 最后的模型往往只有几个个体, 细节丰富, 容易处理材质, 节约系统资源, 因此对于建筑楼体的模型建造采用编辑多边形的建模方法。同时考虑建筑楼体的对称等各方面特点, 有针对性的采用单层建模, 阵列复制和镜像复制的方法进行模型建造, 以便提高制作效率。
对于建筑墙体, 运用样条线挤出, 多边形编辑的方法构建, 窗户也使用多边形编辑方法搭建。窗、门、阳台、栏杆等同样运用多边形建模的方式制作。由于整个校园的模型较多, 运行速度较慢, 这里对于窗、门、栏杆等模型也可用面加材质贴图代替, 这样将节省大量的资源。
3.2.2 树木、草地、路灯和地灯等模型的构建
树木的构建是整个建模过程中一个重要的环节, 它是整个虚拟校园系统中出现次数最多的物体, 因此, 树木的真实度决定着整个虚拟校园的真实度。这些都要求利用计算机图形学技术再现自然界中的景物。但是树木的结构复杂, 种类繁多, 形态各异, 因此对树木进行造型、绘制时存在着相当的困难。目前, 树木建模的方法一般可以分为以下几种:一是十字交叉面构建树木;二是由粒子系统来构造树木模型;三是基于图像的三维树木重建;四是基于树木生长模型过程化的方法。在这四种方法中用十字交叉面来构建树木相对比较简单, 虽然这种方法存在阴影效果不好等缺点, 但从效率和效果两方面考虑, 它需要的运算量也相对较少, 通过特定的处理也可以达到很好的显示效果, 能够满足了虚拟校园的基本要求, 图形的显示速率可以得到很大的提高。
草地是校园中不可缺少的, 它在校园中的覆盖面积比较大, 因此在进行图片采集的时候, 要针对不同的地区特点和光线特点, 采集多幅图片, 在赋材质的时候, 要注意给草地多设几个多边形, 以展示草地不同的特征。
路灯与地灯是虚拟校园中自身体积比较小的物体, 但是它的存在会是整个校园看上去更加栩栩如生, 路灯与地灯的结构一般十分精细, 但是可以将一些部件不予构建, 比如灯管内的灯泡、底座内的电源线等。
3.3 天空模型建模
为了能够更加真实的表现虚拟环境, 就应该为虚拟环境设置背景, 加上蓝天与白云。一般常用的一种方法是使用接近天空的淡蓝色清除场景的背景, 但这种方法看起来太过平面化, 简单粗糙, 逼真度不高。还可以使用球形模型来生成天空, 球形模型实际上就是一个半球面。在一个球面上进行纹理映射是比较复杂的, 采用不同的映射方式会出现不同的问题, 如果采用平面映射的方式, 将在连接处出现纹理拉伸现象, 如果采用球面映射, 就可以很好的解决纹理拉伸的问题, 但如果球面映射处理的不好, 会在球面的极点产生纹理的聚集现象。在此从真实感和渲染效率两个方面出发, 选用了球体天空, 并选用较好的纹理贴图。
4、结语
模型构建的原则是快和省。快是指只对外部可视的部分进行建模, 用多边形快速构建模型的外部框架;省是指要尽量减少所使用的多边形的个数, 使用最少的多边形获取相同的真实感。在不影响外观效果的前提下, 尽量合并能够合并的面, 以提高制作效率, 满足三维虚拟校园漫游等不同要求。模型的建立是构建整个虚拟校园的基础, 是虚拟校园和教学环境的数字化和虚拟化实现的根本,
虚拟现实技术作为校园规划和设计的新方法有着良好的发展和应用前景。国内的一些科研院校和重点院校在虚拟现实和建模技术方面已经进行了一些开发研究工作, 并且积累了一定的理论和实践经验, 这为进一步的研究提供了良好的基础。因此如何吸取国内外的研究成果和经验, 并结合聊城大学的校园规划和设计的自身特点, 已解决研究中出现的问题, 将是我们今后的研究方向。
摘要：虚拟校园的设计能够提供全方位、多方式、自由控制的场景漫游;为校园规划设计创建逼真的虚拟场景;多种校园规划设计方案的比较;不同阶段、不同时期校园发展的变化比较;满足公众参与校园规划方案的需求;实施展示规划设计方案;形成标准的三维校园信息平台, 为校园管理服务。在构建虚拟校园的过程中, 模型构建是基础, 是建立三维虚拟校园的关键。本文以聊城大学虚拟校园的实景为研究对象, 以建立聊城大学虚拟校园为目的, 探讨各类三维虚拟校园模型的构建。
关键词：虚拟校园,模型,虚拟现实技术
参考文献
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三维模型优化 篇9
利用最新的计算机虚拟现实技术和三维激光扫描技术, 对校园整体建筑和功能区及相关空间信息数据进行统一的采集、存储、分析和数字化的表达, 产生虚拟三维校园实景模型, 让其直观形象地逼近校园实景, 便于学校各项工作的开展。传统的利用全站仪和GPS等设备只能获取单点高精度空间三位信息数据, 对于三维校园的建立存在工作量繁重且不可避免的丧失很多真实信息, 同时对于按真实比例建模的虚拟三维校园实景模型存在信息不足的严重障碍。基于以上原因, 传统的获取空间三维信息的方法已经难以满足三维校园建设的需求。因此建设三维校园亟待解决的问题就是在方便快捷的手段上将校园实景在计算机中再现, 便于校园信息的浏览、分析和查询。计算机虚拟现实技术和三维激光扫描技术的出现和发展为三维校园的建设提供了有力的技术支持, 通过全新的技术和手段让校园虚拟三维实景在计算机中的重现成为了可能。
1 计算机虚拟现实技术
虚拟现实技术即虚拟现实。虚拟现实 (Virtual Reality, 简称VR, 又译作灵境、幻真) 是近年来出现的高新技术, 也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界, 提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟, 让使用者如同身历其境一般, 可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。[1]虚拟现实是多种技术的综合, 包括实时三位计算机图形技术, 广角 (宽视野) 立体显示技术, 对观察者头、眼和手的跟踪技术, 以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。该技术一个主要的应用方面就是在地理中, 将三维地面模型、正射影像和城市街道、建筑物及市政设施的三维立体模型融合在一起, 再现城市建筑及街区景观, 用户在显示屏上可以很直观地看到生动逼真的城市街道景观, 可以进行诸如查询、量测、漫游、飞行浏览等一系列操作, 满足数字城市技术由二维GIS向三维虚拟现实的可视化发展需要, 为城建规划、社区服务、物业管理、消防安全、旅游交通等提供可视化空间地理信息服务。
虚拟三维校园就是虚拟现实技术的具体应用, 它由浅至深有三个应用层面, 分别适应学校不同程度的需求:
○1简单的虚拟我们的校园环境供游客浏览;
○2基于教学、教务、校园生活, 功能相对完整的三维可视化虚拟校园;
○3以学员为中心, 加入一系列人性化的功能, 以虚拟现实技术作为远程教育基础平台;
虚拟现实技术以其自身强大的教学优势和潜力与三维激光扫描技术的结合, 将会逐渐受到教育工作者的重视和青睐, 最终两者将在教育培训领域广泛应用并发挥重要作用。
2 三维激光扫描技术
三维激光扫描技术主要利用激光测距原理来获取目标数据[2], 可用于变形监测、工程测量、地形测量、古建筑和文物保护、断面和体积测量等领域, 具有不需要合作目标、高精度、高密度、高效率、全数字特征等优点[3]。三维激光扫描技术可以真实描述扫描对象的整体结构及形态特性[4], 快速准确生成三维数据模型, 有效避免基于点云数据进行分析造成的局部性和片面性[5]。
三维激光扫描系统集激光发射器、数码相机、控制电路板、滤光镜为一体[6], 地面三维激光扫描测量系统的工作过程, 实际上就是一个不断重复的数据采集和处理过程.它通过具有一定分辨率的空间点所组成的点云图来表达系统对目标物体表面的采样结果。
三维激光扫描技术在虚拟三维校园实景模型建立的应用中具有如下的优势:
○1能够高效快速的获取空间三位信息点云数据, 用于生成三维实体模型, 将实景复制到计算机中, 方便校园物体属性和信息的浏览、查询和分析;
○2根据三维激光点云数据建立三维校园实体模型, 通过前后模型的比较分析, 可以清楚的了解到学校建筑和功能区的变化情况, 从而为校园规划设计提供依据;
○3按照实体比例建模的虚拟三维校园实景模型可以进行多种数据信息的提取和分析, 形成一个功能相对完整的三维可视化虚拟校园。
3 三维激光扫描技术在虚拟三维校园实景模型中的应用方向
3.1 虚拟校园实景的三维可视化访问和管理
利用三维激光扫描技术将校园的整体建筑和功能区进行三维激光扫描, 获取点云数据后进行处理, 建立虚拟三维校园的实体模型。每个建筑和功能区都有详细的属性介绍, 方便游客和管理部门进行访问。对于学校的对外宣传和职能部门的管理有很大的促进作用。另外还可以建立虚拟三维校园模型的导航系统, 使用者可以方便快捷的浏览、查询和操作。
3.2 校园功能区基于Web云的浏览
通过三维激光扫描技术获取校园的建筑和功能区的点云数据后, 对数据处理分析, 进行纹理采集, 特征性提取等构建实景模型, 然后通过与计算机虚拟现实技术的结合, 利用三维点云后处理软件生成校园的Web点云, 这样我们就可以在网页上浏览到校园的虚拟三维实景模型。校园Web点云的优势在于不仅具有校园构筑物和功能区的三维空间信息数据, 而且还具备校园的实景颜色信息。使用者通过网络便可远程浏览到校园的实景信息。另外, 该形式的成果还具备精准的量算功能, 方便校园属性信息的提取和分析, 为规划者提供良好可靠的规划依据。
3.3 校园前后三维模型的比较分析
校园的规划也是一个不断发展变化的过程, 对发生变化的建筑和功能区进行扫描和重新建模, 更新其属性信息, 能够让管理人员和访客即时的了解到校园的最新信息。另外多次扫描的校园三维数据模型进行存储和叠加分析, 可精确地了解到目标的结构形变、位移以及属性变化关系等, 为校园进一步规划发展提供真实可靠的基础数据, 也可以让访客了解到学校的变迁史, 感受校园的文化底蕴和氛围。
4 结束语
三维激光扫描技术是近年来出现的一项高新技术, 是测绘工具的又一次更新换代, 是在空间定位技术后的测绘技术的又一次新突破。该技术以其快速、精确、无接触及三维可视化的特点在越来越多的领域发挥其重要的作用。它是获取空间三维信息的一种有效快速的方式。作为一项新兴的测绘技术, 它突破了传统的单点测量模式, 为虚拟三维校园实景模型的建立提供了一个崭新的技术途径。将三维激光扫描技术应用于虚拟三维校园领域可以有效解决以前的技术难题。目前, 三维激光扫描技术还处于发展阶段, 但随着三维激光技术在测量距离和精度等性能方面的不断提升, 基于三维激光技术的各项一定会得到广泛的应用。
摘要：作为数字化校园重要组成部分的三虚拟维校园实景模型也已成为校园信息化建设的重要组成部分。三维可视化的模式让校园管理更加便捷、直观, 相较于传统的基于二维平面地图和影像地图的虚拟校园, 其更能满足学校对外宣传、校园导航、校园规划和信息化管理的多元化要求。三维激光扫描技术可以快速高效地扫描对象的整体结构和形态特性, 准确生成三维数据模型, 对于校园空间三维信息的获取非常适用。本文探讨三维激光扫描技术在虚拟三维校园中的应用和方法, 指明了该技术在虚拟三维校园建设中的应用方向。
关键词：虚拟三维校园,三维激光扫描技术,三维校园管理
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三维模型优化 篇10
【关键词】地籍管理；三维城市模型；三维宗地图；宗地信息
随着科学技术的快速发展，目前在城市发展中，利用三维城市模型来表达城市内所有固定对象已十分普遍，特别是三维地理信息系统软件的应用，更使现实世界对象及城市景观利用三维模拟和仿真成为可能，通过自动或是手动的方式构建三维模型来将城市的景观展现出来。而且三维城市模型在表达上具有较强的直观性，交互操作上灵活性较强，具有强大的数据管理能力，因此在当前城市管理工作中应用越来越广泛，在各领域发挥着非常重要的作用。
一、三维城市模型在城镇地籍管理中的意义
地籍管理作为国家行政管理措施及土地管理的重要组成部分，能够对土地管理工作进行强化。目前主流地籍管理信息系统是基于GIS及办公自动化的图、文一体的办公信息系统，属于二维地理信息系统，能够对城镇宗地空间位置进行测定，查询土地权属信息及宗地图输出。但基于二维地理信息系统下所输出的宗地图，由于线条简单及界址点表观不直观等，从而极易引发宗地图在面积及界址上产生纠纷。宗地图主要是对现实世界中某块宗地的基本情况进行反映，二维宗地图主要是由二维线划及平面符号来表达，由于线条十分简单，无法准确反映出自然界的本原情况，而且在表达上缺乏直观性，容易引发土地纠纷。三维城市模型是利用三维形式来对城市真实空间的情况进行描绘，能够将城市地形、道路、建筑、围墙及周边环境直观的表达出来，实现对可视化多维数据的有效管理。因此将三维城市模型引入到城鎮地籍管理工作中来，将界址点的位置有效的标注在三维城市模型的相应位置，实现对宗地的形象化管理，可以有效的避免因界址不明而引发的土地纠纷发生。
二、三维城市模型在城镇地籍管理中的应用
（一）现场勘测
目前在城镇土地管理工作中，对于城镇建设项目用地在现场勘测过程中主要由前期的勘测定界及后期的现场测绘两个阶段组成。首先，在前期勘测定界工作中，对采用征用、划拨及使用等方式提供用地的各类建设项目，需要实地对土地使用范围、测定界桩位置、标定用地界线、调绘土地利用现状、计算用地面积进行勘测定界，从而为土地管理部门进行建设项目用地审查提供重要的依据。其次，后期的现场测绘工作。这部分工作通常是在用户取得土地使用权后领取土地证时进行，是对前期勘测定界图的复核和验证，并依据权威信息来进行宗地图的编制。基于前期勘测定界及后期的现场测绘工作来制作城市三维宗地图，在具体制作过程中不仅需要该宗地及其周边的底座信息，同时还需要将本宗地及周边建筑物、围墙等高度数据、本宗地及周边环境的纹理数据、本宗地及周边地块的权属信息等测调内容补充进去。
（二）三维城市模型的制作
在制作三维城市模型过程中，由于空间数据获取方式及表达形式都存在着差异性，这也使其制作模型具有多样性。对于国土部门来讲，其在宗地图中利用三维城市模型能够更好的对宗地及周边的情况进行再现，确保达到亲临现场的效果。这就决定了在对宗地内及周边三维城市模型制作过程中不能利用示意性纹理和火柴盒状简易模型的自动化生成方式，需要利用三维建模型工具来详细进行构建。在制作三维城市模型时，需要以现场实测的地籍图作为底图，建筑物及围墙等的高度需要利用全站仪来进行测定，宗地及周边的外观纹理数据可以利用数码相机进行拍摄。在制作时应遵循以下原则：1）真实坐标原则，道路、河流、绿地、建筑物、围墙、界址点、界址线等对象严格按二维地形图的底座坐标来构建三维模型。2）合理取舍原则，受制于计算机处理能力和模型制作成本的制约，如果想将宗地周边所有地物的全部细节信息进行重建具有不现实性，因此利用三维城市模型可以在表达对象特征时将一些不必要的细节信息进行简化，将最能代表地物显著特征的部分进行保留。3）模型、纹理简化原则，为了能够有效的提高三维城市模型在可视化软件中的运行效率，则可以在确保模型几何形状及纹理外观的基础上，充分的减少模型使用的三角面片数量和纹理尺寸，对于几何模型中无法表现出来的详细信息，可以尽量使用纹理来进行弥补，从而起到更好对几何图形细节和材质属性丰富的目的。
（三）三维城市模型的可视化与管理
利用三维地理信息系统软件能够将各种通用格式的三维城市模型数据导入其中，从而实现模型数据的三维交互浏览。而且三维城市模型与实地的空间坐标完全一致，这样在三维场景中工作人员就能够直接对界址点位的三维坐标进行读取，并对界址线圈定的宗地面积进行量取，三维城市模型的可视化功能，为地籍管理提供了更多的便利。
（四）制图输出
三维城市模型软件具备高分辨率的制图输出功能，可以将一处宗地的三维城市模型导入到三维城市模型软件中，并对观察角度进行合理的调整，而且所输出的宗地图精度能够达到屏幕分辨率的十多倍以上，能够有效的满足大幅面图纸打印关于像素的需求。
三、结束语
利用三维城市模型来进行城镇地籍管理工作，能够构建宗地三维城市模型及界址点模型，同时将这些模型导入到三维城市模型软件中，从而在软件上即可实现对宗地浏览、查询和量测。在对三维宗地图进行制作时，需要对其角度进行有效调整，从而输出满意的宗地图。通过推广和使用三维宗地图，能够使民众更好的理解地政管理工作，同时减少宗地纠纷问题的发生，有利于更好的实现对国土资源的有效管理。
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三维模型优化 篇11
关键词：矿体三维可视化,TIN模型,Delaunay三角形网,逐点插入法
0 引言
随着计算机技术在采矿业的不断应用,国内外学者们提出了许多用于矿体建模的理论和方法,矿体可视化建模技术在矿山可视化和生产管理中得到了广泛的应用。矿体的三维模型有多种分类方法:从模型的构成元素,可分为基于面元模型、基于体元模型和基于面与体的混合模型;从模型存储的元素类型,可分为基于栅格模型、基于矢量模型以及栅格和矢量相结合的混合模型。面元模型(也称作表面模型)只描述形体的表面,如地形表面、地质体表面等,这类模型包括边界表示模型Brep 、TIN模型、规则格网模型、断面模型和断面2TIN 模型等。其中TIN模型是经常使用的表面建模模型,它可以很方便地利用地质工程的钻井数据构造矿体的断面,再利用TIN 网表示相邻断面构成的矿体的表面。这样表示的表面非常便于OpenGL 的函数实现真三维的显示此类模型需要存储的信息少,形体显示和更新速度快。这一特点使得TIN模型在矿体的三维可视化建模中得到了广泛的应用。
1 TIN模型
TIN(Triangulated Irregular Network,不规则三角网)是由Peuker和他的同事于1978年设计的一个系统,它是根据区域的有限个点集将区域划分为相等的三角面网络,数字高程由连续的三角面组成,三角面的形状和大小取决于不规则分布的测点的密度和位置,能够避免地形平坦时的数据冗余,又能按地形特征点表示数字高程特征。TIN常用来拟合连续分布现象的覆盖表面。
在矿体的三维建模中TIN 模型是在二维地质剖面基础上,将相邻的剖面边界按照一定的规则利用不规则三角面片连接构成形体的表面。因此,该模型的主要信息是一系列表示不同地层界线的或有特殊意义的地质界线。其建模步骤为: ①根据原始数据构建断面界线; ②交互式编辑调整断面界线; ③利用TIN 面片连接相邻断面。
1.1 用于支持TIN模型的几何构造—Delaunay三角网
用于支持TIN模型建立的几何构造— Delaunay三角网因其特有的“外接圆规则”和“最大最小角规则”,使得其成为空间邻近表达的有力工具。由于Delaunay三角是尽量接近于等边三角形的,所以用这种方法建的网格会比较均匀,显示图像的时候视觉效果就是整个图像很匀称,不会出现粗细不均或者漏洞百出的情况。
1.2 TIN模型的实现算法—逐点插入算法
Delaunay三角形网的通用算法—逐点插入算法是基于散点建立数字矿体模型,具体算法过程包括:①遍历所有散点,求出点集的包容盒,得到作为点集凸壳的初始三角形并放入三角形链表;②将点集中的散点依次插入,在三角形链表中找出其外接圆包含插入点的三角形(称为该点的影响三角形),删除影响三角形的公共边,将插入点同影响三角形的全部顶点连接起来,从而完成一个点在Delaunay 三角形链表中的插入;③根据优化准则对局部新形成的三角形进行优化(如互换对角线等),将形成的三角形放入Delaunay 三角形链表;④循环执行上述第②步,直到所有散点插入完毕。
图1为在Vb环境下对Delaunay三角网的逐点插入算法实现后所生成的矿体三维模拟图。
1.3 TIN模型的布尔运算
目前大多数数字矿山工程软件都可以实现实体模型的并、交和差运算,表面模型可以进行差、并运算。在建模实际中,按照软件提供的布尔运算功能进行组合,能够满足复杂地质体的建模要求。复杂地质体建模中主要遇到的问题是地质体的分支复合和地质体被断层穿插切割等地质现象很难翔实地反映在可视化模型中。在建模中,实际上2 个实体剖面之间是按照直线的方式来进行三角网连接的,但是遇到呈曲面的断层或者断层破碎带,实际上这种地质体与断层实体之间的吻合关系是很难在建模实体中反映的。所以只有通过线框模型布尔运算得到的实体组合来逼近地质体实体间的切割和相交等空间形态和关系。
2 结束语
TIN模型虽然有着储存数据少、三维显示迅速的优点,但是这一模型并没有描述矿体的内部属性,因而很难进行矿体的三维空间分析和查询,不能很好地支持矿山的开采工程设计。为了克服TIN模型的这一缺点,人们常常把TIN模型与矿体的实体模型GTP模型相结合,组成混合模型来对矿体进行三维建模。GTP模型是在三棱柱模型的基础上放宽了关于三棱柱中竖边必须平行的约束,而形成的类三棱柱模型,此模型是具有点、线、面、体拓扑关系的模型,定义了基于点、TIN边、侧边、TIN面和侧面的8组拓扑关系,据此可以方便的实现空间相邻查询和分析。TIN-GTP混合模型是矿体可视化三维建模的研究热点,也是TIN模型的另一应用。
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