三维动画技术在市政工程设计的应用

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摘要：现代计算机技术的发展迅速，在各行各业中的应用都极为广泛，尤其与设计方向。现代市政工程往往具有复杂的特点，源自工程中有较多与其他专业交互的现象，进行设计的过程中，若不能进行有效、细致的校对，就会造成施工过程问题重重。基于此本文提出在市政工程中应用计算机三维动画技术，以期为现代市政工程设计提供更加高效的设计方式。

关键词：计算机三维动画技术；市政工程设计；应用

一、计算机三维动画技术概述

计算机三维动画技术，主要研究运动控制技术；动画相关造型、合成、绘制技术等。造型技术与CAGD及CAD中已经得到了较为广泛化的应用，不过计算机三维动画对于传统曲面造型及实体造型有更加新颖的侧重。计算机设计中的精度要求并不与工业设计要求相仿，相对要求更低；造型工具灵活、景物运动可控性更强。由此使得计算机三维动画中的造型设计技术得到发展，比如隐函数曲面造型技术、Catmullclark离散性曲面造型技术等。计算机三维动画技术相对兼容性更强，且操作更为简单，本文所提出的三维动画技术工程设计主要依托的多边形网格模型，便是其中代表。

二、计算及三维动画应用支撑

（一）应用软件要求

计算机三维动画技术的应用及发展，还在于三维建模软件的多样性，能够满足各方向的设计工作。著名三维软件有Discreet3dstudiomax、AvidSoftimage等。此类软件均为可视化三维建模软件，有相对完善的渲染系统，能够对用户操作实时展现在屏幕上，此类软件公共接口调用扫描线算法等渲染器，完成后期的渲染。后期渲染会于三维场景完成后操作，将动画渲染为视频或者一帧一帧的图像。

（二）应用硬件要求

在进行计算机三维动画技术中，主要有建筑渲染及人物动画两个大的类别，相对于人物动画根据人物建模的精致程度来判别计算机应用配置，建筑渲染要求则更为低，普通计算机便能达成应用要求。三维建模动态规律检查，仅需要计算机在承受面数上能够达成要求即可，主要集中在计算机显卡及CPU、内存的要求。

三、市政路桥工程设计中的应用

（一）自动生成三维视图

使用三维绘图软件，根据建模的设计，进行组装件及零件设计，完成此类组装件及零件基本特征绘制，就可以生成要求零件，进行二维工程图转换过程中，能够自动的生成三视图需要的线条，从而使得绘图工作量得到极大的削减，提高了的设计质量及设计效率。由最为基本的图形单元达成特征的图形，之后再合成具有特征的实体，同时将其编制成特征数据库，比如圆、环、矩形及体素等。调用特征数据库能够实现对实体造型的制作以及修改，便于后期的调整及加速三维建模的过程。现代计算机图形技术及计算及硬件技术的发展，为三维动画技术提供了坚实的基础，进而才能完成模型的快速建立。同时，在进行三维实体造型的设计中，使用参数化的设计，和传统的设计方式相较，最大不同在于对设计过程的存储。在进行参数值的改变过程中，3D造型以及2D工作图中进行修改结果都一样，会使得2D工作图、3D造型根据参数值的改变进行重新生成，根据力学分析程序检查，设计的修改及更新相对更为有效、可靠。比如在进行工程中项目规格的变化及组件的造型改变时，通过参数的调整，对几何形状进行控制及修改，从而自动达成对产品的精确造型。

（二）自动校核施工方案

三维模型的设计过程中，与人思维是相一致的，设计过程中要求设计者能够对产品各个细节足够了解。在传统设计中，由于二维工作图相对不够立体，因此尽管能够对部分问题有效解决，但在空间上的冲突问题，仍无法保证完全解决。三维动画在进行设计的过程中，根据相关的校核参数添加，能够有效对工程设计中的问题进行审核，进而达成自动化校核的目的。现代市政桥梁公路工程设计中，由于在市区范围中，为了避免工程设计造成城市运行影响，尤其是交通运行，需要进行交通路线的参数设计，严格根据相关规范进行设置，进而达成施工要求。为了保证质量达成需要，也需要积极对桥梁结构参数进行检查，保证能够达成桥梁承载要求。通过三维装配，旋转视图及色差调整，能够使得三维装配图清晰且完整的展现于设计者面前，不仅在外观上明确，且在内部结构上清晰明了。

（三）管线交叉检查

在计算机三维动画设计中，还能够明确的展示不同专业的设备布置。市政道路桥梁工程中，最大的专业问题，往往在于管线，不仅道路及桥梁工程需要沿线布置电缆、排水管道系统等，且在与其他专业的管线交叉也是较为繁琐的问题。使用三维动画技术，输出相应路段的道路管线设计，并在此基础上加设道路及桥梁的管道设计，综合性的对管线交叉问题进行校核。二维图纸仅能对各专业具体位置介绍，通过标高对设备布置高程进行识别。三维动画设计则能够表达各专业实际情况的交互关系，甚至是运动性的专业，也能够模拟其工作过程，实体进行表达。

（四）动静态干涉检查

在所有组件设计完成并进行建立之后，通过对相关组件关系的确定，进行组件组装，对各个组件尺寸及装配关系进行查核实，对其动静态干涉情况进行检查，便于更早对组件单独设计绘图中不合理部分及隐蔽部分的错误状况进行检查，进而及时进行改正。此方式主要在施工中进行应用，对施工工序的合理性进行检查，保证施工连续性强，过渡平滑。

四、结束语

本文对计算机三维动画技术与市政工程中的应用展开了探讨，首先对三维动画概念进行阐述，并介绍了的三维动画技术应用的软件及硬件要求，最后对计算机三维动画在工程设计中的各个方向应用，主要有三维视图生成、施工方案校核、管线交叉检查及动静态干涉检查，能够为市政工程设计提供借鉴。

参考文献

[1]马新影.浅析计算机虚拟仿真技术在三维动画制作中的应用[J].科技创新导报,2018,435(03):167-169.

作者：王识智 关晓琪 牟雅欣 单位：长春市市政工程设计研究院