三维模型十篇

三维模型篇1

对情感进行有效的测量是实现情感计算的关键和难点，而实现对情感的准确测量就涉及到了心理学中的情感测量理论及测量工具。本文将介绍基于维度观的PAD三维情感模型。

PAD情感模型

PAD三维情感模型是由Mehrabian 和Russell于1974年提出的维度观测量模型，该模型认为情感具有愉悦度、激活度和优势度3个维度，其中P代表愉悦度（Pleasure-displeasure），表示个体情感状态的正负特性;A代表激活度(Arousal-nonarousal），表示个体的神经生理激活水平;D代表优势度(Dominance-submissiveness），表示个体对情景和他人的控制状态。同时也可以通过这3个维度的值来代表具体的情感，如愤怒的坐标为（-0.51,0.59,0.25）（各维度上的数值范围为-1到+1，+1表示在此维度上的值高，而-1表示在此维度上的值低）。

研究表明，利用P、A、D三个维度可有效地解释人类的情感。例如，Mehrabian等人利用这3个维度可解释其他42种情感量表中的绝大部分变异，而且这3个维度并不限于描述情感的主观体验，它与情感的外部表现、生理唤醒具有较好的映射关系。值得注意的是以往情感研究较多地关注愉悦度和激活度，但这2个维度并不能有效地区分有些情感（如愤怒和恐惧），而PAD三维情感模型则可以区分愤怒和恐惧，因为这两种情感都属于愉悦度低、激活度高的情感，但它们却在优势度上相反，愤怒属于优势度高的情感，而恐惧属于优势度低的情感。

PAD情感量表与PAD情感空间

基于PAD三维情感模型，Mehrabian等人提出了测量情感的工具――PAD情感量表。他通过研究确立了一个包括34个项目的量表（测量P的16个项目，测量A和D各9个项目）。后来的研究者又进一步提出了简化版PAD情感量表，3个维度（愉悦度、激活度和优势度）分别用4个项目进行测量（共12个项目）。中科院心理所对简化版PAD情感量表进行了中国化修订。中文简化版PAD情感量表为9点的语义差异量表，每个项目由1对表示不同情感状态的形容词构成，每对词间的空间分隔为9段; 每对词所表示的情感在其所属维度上的量值相反，而在其他2个维度上基本相同。例如，测量愉悦度的一个项目由“兴奋的”和“激怒的”这对词构成，它们所代表的情感在愉悦度上相反，而在激活度和优势度上大致相同。

被试者需根据哪种情感更强烈及更强烈的程度来评定目标情感。根据被测试者的标定，从最左到最右，在该项目上的得分记为“-4”到“4”; 标定在中间时，记为“0”分; 最后维度分数为测量该维度的4个项目得分的平均数。研究采用中国的被试群体（北京地区1000名大学本科生）和中文简化版PAD情感量表，并建立了该问卷的中国模板。结果表明，中文简化版PAD情感评价量表在愉悦度、激活度和优势度上的内部一致性信度（α系数）分别是0.85、0.58和0.72，验证性因素分析的结果也验证了该量表的3维结构。

在修订中文简化版PAD情感量表的过程中，课题组发现中国人与西方人在这3个维度上既具有明显的共性，也存在着文化上的差异。在愉悦度和优势度上，中国人和西方人之间没有明显差异。但是，中国人在激活度上显著低于西方人。这可能预示着，在情感计算领域中，中国人与西方人在激活度上的结果可能存在差异。

课题组的研究人员还发现，在愉悦度上越位于两端的情感激活度越高，而越趋近中性的情感激活度也越低，也就是愉悦度和激活度的散点图呈抛物线状，这可能反映了正、负和中性情感的固有特征。

三维模型篇2

Abstract： Since blades are important components of the wind turbine，it is of vital importantance to design reasonable blades. Three dimensional solid model of blades is completed by using three-dimensional UG soft ware. Finite element method is adopted in this paper to select characteristic parameters of blade material，then vibration modal for the blades is analyzed to determine the vibration modal of blades，which results shall be compared with that of blade modal of each rank. Results show that the main vibration forms of blade are flap and lead―lag，which can offer references for the design and optimization of large wind turbine blade.

关键词： NACA63力机叶片；三维建模；模态分析

Key words： NACA634 wind turbine blade；3D modeling；modal analysis

中图分类号：TK83 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）07-0122-02

0 引言

叶片是风力机的关键部件，风力机在工作时，会受到惯性力，空气动力等叠加作用，且风力机叶片本身刚度不高、展向长，叶片在运行时易出现颤振现象。本文结合NACA634型叶片数据，建立了叶片的三维模型；通过对叶片模态分析，得到了叶片各阶模态，以便对颤振进行分析。

1 风力机叶片三维建模

风力机叶片是一种不规则的三维曲面，沿翼展方向叶片有不同的厚度和弦长，根据叶片数据建立模型中的参数有叶片截面距根部距离、该处截面与翼型有关的厚度和弦长以及安装角。

1.1 叶片的特征参数

本文以NACA63-415风力机叶片为研究对象，分析时采用尽可能多的截面数据，采用的数据越多，建立的三维叶片模型越能精确的反映实体的几何外形特征。

1.2 叶片截面坐标变换

将叶片分割成多个截面空间，每个截面空间的坐标是通过叶片上某一截面的二维图像的坐标为原点、弦线方向为X轴，通过换算得到的，根据NACA634型某个截面的坐标，然后把这些翼型数据进行变换，弦线方向保持不变，坐标原点变换到气动中心。变换如下[1，2]：

重复上述计算，可以得出NACA63-415风力机叶片各个截面特征点的几何空间坐标数据（见表1）。

1.3 建立叶片三维模型

把坐标变换后的数据导入到三维模型软件中[3]，对生成的叶片的精确翼型实体模型进行抽壳处处理，并添加两个5CM厚肋板，叶片的实体模型见图1。

1.4 叶片单元网格划分

通过UG建模软件将建立的叶片模型文件生成IGES格式，导入MSC Patran软件中，进行有限元分析。风力机叶片为中空结构，实际的壳厚度是5CM。每个单元有5个节点，在弹性叶片壳单元中产生52386个单元，12467个节点。

1.5 叶片的材料属性及约束

NACA63-415风力机叶片的表面是玻璃钢复合材料[4]。玻璃钢材料在各方向上的弹性模量相同。玻璃钢叶片的材料参数见表2，轮毂与叶片根部间固定连接。

2 模态分析

2.1 模态分析理论

固有频率和振型是叶片结构分析和设计的重要参数，也是设备故障诊断以及结构性能优化的重要依据。风力机叶片模态分析可以确定风力机叶片的固有频率和振型。

将（10）式展开计算，得到关于稳定结构体的多个自振频率[5]，将系统结构体的自振频率代入式（9），可得到结构体中各自振频率相应的{？字i}，{？字i}称为叶片的振型。

2.2 计算结果分析

对叶片模态分析后部分结果如图2所示，表4从给出了叶片前六阶模态频率及振型，由表可见叶片前四阶振动主要是挥舞振动，从第五阶振型开始，叶片以挥舞振动主，开始有微小的摆振，到第六阶，可以看到明显的挥舞振动和摆振；第六阶振型是叶片挥舞与摆振相叠加。

3 结论

①叶片网格划分是否合理，直接影响求解稳定性，甚至导致结果不收敛，因此，应选择适当大小的叶片网格。

②叶片前四阶的振型是挥舞振动，超过四阶后频率，在叶片摆振的同时夹杂着摆振。

③本文以叶片根部与轮毂之间固定连接为条件展开分析，对于风力机叶片叶根与轮毂之间不完全刚性的结构。叶片的自振频率需要重新分析。

参考文献：

[1]季采云，朱龙彪，朱志松，等.3MW海上风力机叶片的三维建模及模态分析[J].机械设计与制造，2011（6）：192-194.

[2]赵明安，孙大刚，张海龙，等.大型风力机叶片三维建模及模态分析[J].太原科技大学学报，2012，33（3）：190-193.

[3]张礼达，任腊春，陈荣盛，等.风力机叶片外形设计及三维实体建模研究[J].太阳能学报，2008，29（9）：1176-1179.

[4]李声艳.大型风力发电机组的动力学特性计算分析[M].天津：天津工业大学，2007.

[5]师汉民著.机械振动系统[M].武汉：华中科技大学出版社，2004.

[6]李隆键，张义华，唐胜利.风力机翼型边界层分离流动三维特性的数值模拟[J].重庆理工大学学报（自然科学版），2010（09）.

[7]谢园奇.不同翼型风电机组风轮叶片的气动设计与模拟实验[D].华北电力大学（北京），2009.

[8]刘雄，陈严，叶枝全.增加风力机叶片翼型后缘厚度对气动性能的影响[J].太阳能学报，2006（05）.

三维模型篇3

关键词：行李处理系统；三维建模；三维动态模块；网格模型；三维转二维

中图分类号：TP303 文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)10-2366-02

Research on 3D Model in Design of Baggage Handling System

WU Xiao-peng

(China IPPR International Engineering Corporation, Beijing 100089, China)

Abstract: With research on the 3D model in design of baggage handling system, I compare among solid model, mesh model and wireframe model. Finally, I find proper 3d model type and modeling methods to meet requirements of design of baggage handling system.

Key words: BHS; 3D modeling; 3d dynamic model; mesh model; 3D to 2D conversion

国内行李处理系统（下文简称BHS）设计起步较晚，在浦东T1航站楼行李处理系统设计之前,基本由国外设计单位垄断。国外设计单位用三维设计技术对BHS进行设计，他们自己研发了参数化的三维设计软件，在使用过程中，只需要简单地输入参数，就可以完成和修改BHS中的三维单体设备模型和三维系统模型。国内设计单位一般采用通用的CAD绘图软件，如AutoCAD等，完成和修改BHS三维模型。

本文将研究行李处理系统设计中的三维模型，对比实体模型、网格模型、线框模型在BHS设计过程中的优缺点，找到满足BHS设计要求的三维模型类型及三维建模方法。

1 BHS设备分类

BHS由若干不同的皮带输送设备、分拣设备、转盘和安检设备组成。部分设备的尺寸是经常变化的，如水平输送机、转盘、倾斜输送机、滑槽等；其他设备的尺寸一般是不变化的，是严格按照工艺要求选取的固定数值，如值机输送机、转弯输送机、排队输送机、水平分流器、垂直分流器、安检设备等。

为了行文的方便，将尺寸经常变化的设备定义为订制设备，将尺寸不变化的设备定义为通用设备。

2 BHS设计过程

BHS设计过程主要有概论设计、初步设计、深化设计阶段。

概念设计阶段，根据航站楼总体规划、可研、业主要求，主要完成BHS的流量计算、功能需求分析、BHS原理图。

初步设计阶段，主要完成BHS三维建模和BHS布置图，提供的设计图纸有：立体示意图、总布置图、各相关建筑平面布置图、行李房交通组织图、子系统各输送线三视图、典型剖面图等。

深化设计阶段，主要调整初步设计阶段的图纸，并提供载荷图、墙洞图、楼板开洞图、设备基础图等。

在BHS设计出图时，为了反映BHS设备错综复杂的空间布置，会对三维模型进行消隐处理。

原始的电子设计图纸中有完整的系统三维模型，包含了详细的工艺数据。在对外提供电子设计图纸时，为了保护工艺数据，出于保密性的需要，通常将原始电子设计图纸中的三维模型转换为二维模型，删除图纸中的设备属性。

3 BHS三维建模

在BHS三维建模过程中，建立每个设备的单体三维模型，并将单体三维模型放置到正确的空间位置，用若干单体三维模型建立BHS系统三维模型，国内某机场BHS三维模型如图1所示。

设备的单体三维模型中包含设备编号、设备名称、长度、皮带宽度、速度、功率、角度等属性信息。这些属性信息有利于统计设备数量、长度、电功率和投资预算。

4 三维模型对比

在BHS设计过程中，采用三维设计的方法，使用AutoCAD软件建立三维模型。为了快速完成BHS的三维建模，关于AutoCAD的几种三维模型，我进行了对比研究。

在AutoCAD中，三维模型一共有3种，分别是线框模型、网格模型和实体模型。3种不同的三维模型在显示效果、三维造型难度、系统建模、三维模型的转换等方面有各自的优缺点。

4.1 显示效果

在BHS设计过程中，使用到的三维模型显示效果主要有：三维浏览、消隐和渲染。通过三维浏览，可以很方便的观察三维模型的构造；通过消隐操作，可以直观地了解三维模型各部分在多视角下的空间关系；通过渲染操作，可以制作美观的效果图。

线框、网格和实体模型在显示效果方面有明显差异，如表1所示。

三维线框模型只能显示特定视角的三维效果，经过三维旋转后，其特定视角的三维效果被破坏。由于线框模型由线条组成，没有消隐和渲染效果。

通过显示效果对比，我认为BHS三维建模应采用网格或实体模型。

4.2 三维造型难度

利用AutoCAD软件建立单体设备的三维模型。三维实体模型和网格模型的对比，如表2所示。

在AutoCAD软件中，建立三维实体模型的方法主要有拉伸、旋转、扫掠、布尔运算等，建立三维网格模型的方法主要有平移、旋转、拉伸顶点等。

实体模型由封闭的面组成，而采用平移、旋转方法建立的网格模型不是由封闭的面组成，需要用额外的面来产生封闭的效果。

对于曲面的显示效果，实体模型比网格模型好。在网格模型中，曲面被分割为若干网格，其网格密度越大，显示效果越好，但是达不到实体模型中曲面的显示效果。

对于三维螺旋曲面的建模，使用扫掠的方法（在AutoCAD2007及之后的版本中）建立相应的实体模型，没有找到简单的方法建立相应的网格模型。

通过三维造型难度对比，我认为BHS三维建模应采用实体模型。

4.3 系统建模

BHS系统建模时，直接使用单体设备的三维模型图块，在AutoCAD的建筑空间中布置所有单体设备，从而形成BHS三维模型。

BHS中的通用设备的尺寸是固定的，在BHS系统建模过程中，直接使用单体通用设备图块，不对图块进行任何修改。

BHS中的定制设备的若干尺寸是变化的，如直线输送机的长度、倾斜输送机的角度和长度等。如果每个定制设备都建立相应的设备图块，创建设备图块的工作量就会很大，而且大部分创建过程都是重复性的劳动，所以应该创建典型的定制设备图块，并在这些典型图块的基础上，改变典型图块的某些参数，创建新的单体设备图块。

数量最多的定制设备是水平输送机，其次是值机输送机，这些定制设备的尺寸只是在长度方向上发生了变化。经过研究发现，三维图块在X/Y/Z方向的缩放可以反映图块在对应单一方向上尺寸的变化，三维图块缩放会导致三维模型的部分细节变形，如驱动、皮带滚筒、皮带水平间隙等，如图2所示。

其他定制设备的尺寸变化不是单一的，如倾滑槽的长度和倾斜角度、斜输送机的长度和倾斜角度、O/L/T/U型转盘的形状等。经过研究发现，三维网格图块的顶点可以任意方向拉伸，网格顶点的拉伸可以反映图块在对应多方向上尺寸变化。

BHS系统建模过程中，单体设备可以采用不缩放的网格图块、不缩放的实体图块、缩放的网格图块、缩放的实体图块、拉伸顶点的网格图块，5类图块在最大限度反映设备真实外观的前提下进行对比，对比如表3所示。

通过系统建模对比，我认为：BHS中通用设备应采用三维实体图块，定制设备应采用三维网格图块；采用拉伸网格顶点的方法修改定制设备的三维图块。

4.4 三维图纸的转换

BHS设计时，使用AUTOCAD软件进行三维建模，在AUTOCAD布局空间中出图。为了保护工艺设计的有关数据，需要将BHS三维图纸转为二维图纸，保持原三维模型的出图效果。经过研究，发现以下5种转换方法：

1）打印为DXB文件，使用DXBIN命令载入DXB文件。

2）使用FLATTEN命令。

3）使用SOLPROF命令。

4）使用SOLVIEW和SOLDRAW命令。

5）使用FLATSHOT命令（AutoCAD 2007及以后版本）

BHS的5类单体模型可以使用的转换方法如表4所示。

从表4中不难发现：方法1适用所有类型的单体模型，方法2不适用实体图块缩放类的单体模型，方法3～5只适用实体图块类的单体模型。

BHS原始设计图纸中反映了设备和建筑的消隐效果，但是三维图纸转二维图纸后，所有的面和实体都变成了线，二维图纸无法形成设备和建筑的消隐效果。表5中的消隐指的是BHS设备间的消隐。5种三维转二维方法的转换效果对比如表5所示。

从表5中不难发现：方法3～5的转换效果是一致的。

通过三维模型的转换对比，我认为：BHS三维建模时，首先按三维转二维的转换效果确定转换方法，然后选出适用该方法的工作量最小的单体模型类别，最后建立单体模型形成的系统模型。

5 结论

三维模型篇4

[关键词]城区建筑物 建筑物三维模型 质量控制

[中图分类号] TU205 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-1-239-1

1引言

城市规划中的空间分析需要三维城市模型作为指标衡量和计算[1]的工具，也可以通过精细化三维模型进行规划方案对比，辅助规划决策[2]。数据在组织中占有重要地位，其质量决定了数据的价值。在智慧城市发展背景下，高质量的三维模型数据是三维城市的关键因素之一[3]，不仅有助于三维景观可视化，也能保证空间分析和决策的准确性[4]。本文根据《基础地理信息 三维模型生产规范（征求意见稿）》，从模型构建过程及成果方面以郑州市中心城区小范围区域建筑物建模为例，从建筑物模型精度、一致性及完整性角度对模型质量控制进行研究与探讨。

2建筑物模型构建

2.1基础数据

构建以郑州市中原区由嵩山路、中原路、工人路、伊河路四条道路围合的0.36km2区域建筑物三维模型，基础数据由河南省测绘局提供，有：2011年1：500地形图，2012年1：500 shp格式数据，2013年正射影像图（Digital Orthoimage Map，DOM），2013年机载激光雷达（Light Detection And Ranging，LIDAR）点云数据。基础数据由河南省测绘局提供，且均为CGCS2000坐标系统，具有相同的数据单元划分标准。基础数据精度均满足国家标准，在数据源上保证了空间三维模型的几何精度。为数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）由地形图提取高程点所得。

2.2三维建筑物构建

三维建筑物模型构建采用通用的建模软件3DS Max。

（1）在3DS Max中基于地形图数据建立三维模型，需要在CAD数据的基础上用线采集相应模型几何边界，根据在ArcGIS10.1中通过对点云数据处理，得到真实建筑物高度信息及不规则建筑物顶部细节信息，建立建筑物立体模型，根据实地采集纹理照片，进行建筑物立面细节建模。（2）使用Photoshop软件处理从正射影像获取的建筑物顶部纹理，通过该软件对实地采集建筑物纹理进行纠正、除杂、增强等处理，得到建筑物立面纹理。（3）在3DSMax中将纹理贴附相应位置。

3三维模型质量控制

在三维模型构建之前，对模型构建建立统一标准；基于空间数据质量模型[5]，对三维建筑物模型构建过程中的质量进行检查和控制；汇总模型成果，对建筑物模型进行全面检查[6]。

3.1过程质量控制

3.1.1模型精度

空间精度方面，由于建筑物基底多边形采集是基于经过检验的测绘地理信息产品―地形图数据，对于地形图上没有的个别建筑物采用人工钢尺测量的方式获取其基底等数据，这两种方式得到的建筑物基底的平面精度均满足精度要求。通过剔除点云粗差之后，将其结合由点云生成TIN模型对建筑物进行高度测量。在ArcScene中，根据高度测量时自由选择起算面和量测点，测量值存在偶然误差，同一建筑物多次测量值不同，因此对同一建筑多次量高求取算术平均值（如公式1所示）的方法减少建筑物测量误差。

其中i为自然数，表示同一建筑物第i次测量；n为一栋建筑物总测量次数，由经验所得，n值须大于3；hi为第i次测量的建筑物高度值；h为求得一栋建筑物高度值。

属性精度方面，在可视化阶段通过其纹理贴图表现。对纹理特征有无畸变、无障碍物、纹理清晰、明暗和对比度适中等要求。

3.1.2模型一致性

空间一致性要求所使用的基础数据具有一致的坐标系统。结合DOM影像和地形图数据中的属性信息，并实地勘察，准确判断建筑物属性信息，保证建筑物间及建筑物与周围环境间的拓扑关系正确，同一建筑物的相同细节特征表现程度一致。在三维建模软件中，建筑物模型采用统一轴心和坐标定义方式。

3.1.3模型完整性

模型纹理贴图的完整性要求建筑物模型所有表面均贴附正确的纹理信息。

3.2成果质量控制

套合模型数据与正射影像和shp格式矢量数据，人工交互查看其平面位置精度及模型数量的完整性；结合所拍实地照片，通过放大、缩小、漫游等查看建筑物间拓扑关系，建筑物模型及其纹理贴图的正确性和完整性[7]。对有缺面，重面，面闪烁，面与面接边处有白色缝隙等问题需在建模软件3DS Max中修改模型数据，重新导出加载到ArcScene中检查。对于模型数据量较大的建筑物，需要将单个模型数据拆分为多个模型，达到通过在三维平台中组合显示的方式进行可视化。

4总结

本文主要从三维建筑物外观的可视化效果和模型几何信息的真实性角度考虑对三维模型质量进行控制，有效提高了模型构建速度和质量。由于三维模型的需求不仅在于其可视化效果，利用三维模型进行空间管理将是今后智慧城市发展对三维建筑物模型的需求，结合属性信息方面对三维模型数据进行自动模型质量检查和控制将是今后三维模型质量控制研究的重点。

参考文献

[1]曾忠平，李宗华，赵中元等.基于三维GIS的城市规划信息系统研究[J].重庆建筑大学学报.2007.05.26-30.

[2]付亚梁.基于三维GIS的城市空间规划辅助决策支持系统实现[D].昆明理工大学（硕士）.2010.

[3]李华玮.三维城市模型的数据质量控制[D].武汉大学 （硕士）.2004.

[4]卞玉霞，谢刚生.三维城市建模过程中的质量控制[J].测绘通报.2011.07.21-23+53.

[5]吴勰.城市三维景观构建及空间数据质量控制方法研究[D].中南大学（硕士）.2007.

三维模型篇5

关键词:三维模型;结构;骨骼;图编辑距离

中图分类号:TP311文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2010)19-5307-02

A Structure-based 3D Models Retrieval Method

XIE Ying-tao

(Dept. of Experimental center, China West Normal University, Nanchong 637002, China)

Abstract: As an important feature, internal structure of 3D model represents the shape feature of 3D model from the logical. The main proccess is to calculate the surface point from different 3D models, and then to extract the skeletons of 3D models as eigenvalues, and fianlly to compare with the structure eigenvalues which need to retrieval. Unlike commonly surface based 3D model retrieval methods, this paper uses a structure based 3D model retrieval method which applys voxel-based 3D model, and gets the structure eigenvalues by extract the skeleton, and finally matchs results through graph edit distance.

Key words: 3D model; structure; skeleton; graph edit distance

1 背景

随着计算机计算能力的飞速发展,三维模型在计算机中越来越多的出现,如何让用户像查找文字一样方便的查找到所需的三维模型信息,迫切的需要找到一种快速高效的三维模型检索方法。三维模型检索方法的关键在于模型的特征提取与匹配。其中,三维模型特征提取方法主要分为基于三维模型表面和基于三维模型结构两类特征提取方法,基于模型结构的方法作为一种新兴的方法,由于受模型表面细微特征影响小,而可以作为一种很好的三维模型检索方法。

2 基于结构的表示方法

在三维模型特征提取中,另一种不同的思路是不考虑模型外部表示,而只考虑模型的结构,生成新的构造结构图来表示一个模型。由于和模型表面具体的顶点无关而不需要考虑模型表面细节,采用节点和边来重新表示模型:用节点表示模型划分的某个部件,用边表示这些部件间的关系。基于结构的特征提取方法主要分为以下四类方法。

1)基于骨骼(Skeletons)的方法

基于骨骼的方法主要分为了中轴法(Medial Axis)和震波图(Shock Graph)两大类的方法,这种方法是基于结构的三维模型检索方法的主要方法。其中,中轴法[1]首先求出点的最大包围球的中心轨迹,然后计算到表面等距离点轨迹,最后求出距离变形中的局部极大值;震波图[2]方法把骨骼区域按照如震波一样从一阶到四阶来表征(根部,可弯曲区域,颈部,突出伸展区域);这种方法的特点是,基于局部对称的特性分解图形到拓扑图;分支可以被区分优先次序、裁剪或者给定属性;变形不变性。其局限性有:计算开销很大;对噪声很敏感;可能导致结构复杂化。

2)基于本原图(Primitive Graphs)的方法

本原图[3]方法是通过简单图元覆盖的方法把原生模型分割成零件。这种方法的特点是:基于原始零件上把形状分解图元;图元可以被区分优先次序、裁剪或者指定属性;变形的不可变形。其局限性是:计算代价昂贵;对噪声敏感;对原始次序和停止规则敏感。

3)提取特征图(Feature Graphs)的方法

特征图[4]方法是表示三维形状特征值之间的几何关系。这种方法的特点是:基于模型中的特征值把形状分解为图;特征值可以按优先排序,裁剪和制定属性;对模型变形具有不变性。其局限性有:计算代价昂贵;对噪声敏感;健壮性依赖于特征值的检测。

4)基于表面分割图(Surface Segmentation Graphs)的方法

表面分割图[5]方法是用表面分解来表示形状:用节点表示一系列的表面来构建图;通过构建图生成匹配图。这种方法的特点有:基于面块组把表面分解为图;分层有属性的;对模型变形具有不变性。其局限性为:计算代价昂贵;对噪声敏感;对结束规则敏感。

基于结构的表示方法对表面坐标变化产生的影响小,既保留表面特征又使用结构的方法来体现各特征间的关系,是一种比较好的三维模型特征提取方法。基于结构的表示方法总结如表1。

3 基于结构特征的特征提取

在几种基于结构的三维模型特征提取方法中,本文采取的是基于提取三维模型骨骼的方法,找到三维模型的结构特征作为匹配的特征值。主要过程为:

第一步,首先读入三维模型库中的模型,得到网格化三维模型的表示,如图1A;

第二步,然后通过原始的点坐标信息产生包围盒结构,通过最接近的盒结构体素化整个三维模型,如图1B;

第三步,继续细化体素后的三维模型,这一步主要的作用是使模型成为封闭的模型,防止原模型中因为体素化而造成的空洞或断层,如图1C;

第四步,通过三角化方法提取骨骼的图像,如图1D;在体素化的包围盒的基础上,如图2。

第五步,简化骨骼图像,去掉不必要的细节信息,保留主要的骨骼图像,如图1E;如图3,判断规则为,递归每个节点,判断节点以下每个分支是否还有延续,如果都没有,这所有分支都为主干,如果其中之一有延续,则其他没有延续的分支为可以简化的分支,应当剔除;

第六步,通过规定各节点权重,给骨骼各节点分配属性,方便下一步匹配,如图1F。

通过六步操作得到三维模型的逻辑骨骼图,根据最后一步得到的权重属性进行下一步的匹配操作。

4 基于结构特征的匹配

基于结构的表示方法由于是借于原图的拓扑结构,因此不存在对齐的问题,只需要进行表示之后的匹配,本文采用图编辑距离的方法进行骨骼特征之间的匹配。该方法在两个图像的最佳总权重间,找到一个相应的节点的匹配。在不同两个模型A和B的拓扑结构间改变的最少的消费序列来表示A到B之间变形距离,变形距离越小说明AB越相似,如图4。

5 总结

基于结构的三维模型检索技术作为一种新兴的检索方法,不同于基于表面特征的三维模型检索方法,基于结构的检索方法关注得更多的是内部特征,基于局部对称的特性分解图形到拓扑图,分支可以被区分优先次序、裁剪或者分配属性,具有变形不变性等优点。

但是,基于结构这种搜索方式仍然存在一些问题:第一,让结构匹配更具有实用性;第二,在匹配时应用计算量更小的拓扑匹配方法;第三,减少生成骨骼时的噪声;第四,减少因为细化时造成的表面退化问题;第五也是最重要的问题,就是提高处理得到骨骼的计算速度。这些都是未来工作中需要解决的问题。

参考文献:

[1] Blum H.A transformation for extracting new descriptors of shape[J].Models for the perception of speech and visual form,1967,19(5):362-380.

[2] Kimia B A.Tannenbaum and S Zucker, Shapes, shocks, and deformations I: the components of two-dimensional shape and the reaction-diffusion space[J].International Journal of Computer Vision,1995,15(3):189-224.

[3] Cornea N, D Silver,Min P.Curve-skeleton properties,applications,and algorithms[J].IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics,2007,13(3):530-548.

三维模型篇6

关键词：滕王阁景区 三维模型 Smart3D Capture

滕王阁景区是以江南三大著名楼阁之一的滕王阁为中心的景观建筑旅游景区。随着景区的向北和向南的延伸扩大和融入赣江旅游风光带，如何让游客通过大屏幕，模拟亲临滕王阁滨江景区游览，感受人文旅游资源所带来的旅游文化快乐，为滕王阁景区旅游提供优质服务，成为旅游业关注的重点。本文着重阐述以倾斜摄影测量技术为基础，采用Smart3D Capture等三维建模软件，探讨建立滕王阁景区三维模型的技术流程，利用三维模型对滕王阁景区进行引导与宣传，进而推动南昌旅游业的发展。

一、基于倾斜摄影测量三维建模的意义

滕王阁景区位于南昌市赣江与抚河故道的汇合处。本次三维建模范围，依据《南昌市滕王阁历史风貌区控制性规划（2015-2020）》，南起中山西路，北至阳明路，东为子固路，西邻赣江，总面积为82公顷。其中，以滕王阁为核心景区范围，面积为4.5公顷。景区域内由滕王阁主体建筑、文化庭院、奇石雕塑以及历史文化景观组成，对游客吸引力大。主体建筑为宋式仿木结构，碧瓦丹柱，雕梁飞檐，书画满堂，立面凹凸有致，历史文化丰富，需要真实模拟滕王阁景区的三维模型向游客提供查询与认知服务。

滕王阁景区内的景观众多，大小不一，立面复杂，纹理多样。本试验基于三维建模技术，根据倾斜摄影测量数据，依据滕王阁景区内的建筑、植被、道路、设施的大小形状、距离位置，材质色彩、光照效果等构建三维模型，实现仿真模拟与可视化过程的简单化，达到快速而准确地为旅游用户提供一个身临其境的真实旅游场景的服务模式。

二、滕王阁景区建模技术路线

滕王阁景区的景观模型建立，其基本要求是准确反映出景观建筑的平面位置，大小、形状、色彩及材质，让游客能从多个角度进行全面欣赏。所采用倾斜摄影测量来获取建模影像数据，其基本原理是在同一飞行平台上搭载了多台可旋转变化镜头的传感器，同时从一个垂直和多个倾斜的不同角度采集影像。

滕王阁核心区三维模型

在多个镜头、不同角度下完成倾斜摄影影像数据采集工作，可以获取滕王阁的多方位几何信息，并且又实地采集滕王阁景区建筑的纹理数据，在数字正射影像和数字高程数据支撑的基础上，利用Smart3D Capture软件完成三维模型的建立。

（一）滕王阁景区模型构建技术路线

为保证建模精度，航空摄影技术指标为：使用Ultra Cam OSPREY数码航摄仪，地面分辨率为0.08米，焦距80毫米，像元是6u。通过倾斜摄影获取数据并进行空三加密处理后，在DEM与DOM的支撑下，外业景观纹理采集，采用Smart3D Capture分区建模，从而实现整体三维模型的建立。

（二）滕王阁景区数据采集的方式

滕王阁景区三维模型的构建，其三维空间数据和影像数据，由景点的一系列平面位置、地面高程、地物高度及纹理数据、DOM、DEM数据等组成，而通过倾斜摄影测量技术，采用多台传感器，以不同角度对景点进行全方位影像数据采集，可以方便、快速、高效的获取建模数据。

构建滕王阁景区的三维模型的几何数据，选用能够形象表达旅游景点的形态特征及相应建模精度要求的合格数据。纹理数据的采集，应拍摄建筑物所有部位的表面影像，以便满足不同细节层次的表达要求，并同时应注意到通用纹理与示意纹理的数据采集。属性数据的采集应保证景观建模信息的正确性与完整性，在编码过程中应具备系统性、通用性以及扩展性。

1.建模数据的验证

数据精度是模型精度的重要支撑。滕王阁景区三维模型的质量取决于数据质量，而数据质量可以用数据质量元素进行描述，主要体现在模型的完整正确性、直观形象性、现势性、真实准确性、表现精度、属性信息精度以及逻辑一致性等几个方面。为准确建立滕王阁景区的模型，开展了对已有的DEM、DOM数据进行准确性和完整性的来源检查，保证其一定的数学精度和获取合格的原始数据。

2.纹理数据的采集

纹理数据的采集，是真实表现实体的基础性工作。在数据采集过程中，采取事先计划，围绕核心区进行闭合路线分区采集，有利于提高数据采集效率。

（1）纹理采集

纹理拍摄：为清晰表现滕王阁景区景物，对建筑物进行实地拍摄和纹理采集，并按景观属性分类，逐一整理编号。采用的拍摄器材为有效像素1200千万，JPG存储格式的佳能数码相机。选择拍摄的时间：日出后二小时和日落前二小时，以此回避中午太阳正射建筑物时段。拍摄建筑物角度的选择，以变形小、和无遮挡物，且色调均匀为最佳。获取的照片颜色则以真实不偏色为原则，同时应避免景观建筑物由于自身反射光所带来的颜色失真。

（2）数据采集的内容

数据采集，主要有滕王阁景区中的景点全貌、景点位置、景点特征和鸟瞰景点的视觉影像。其中，景点建筑物的多角度和突出表现特征点的数据采集最为关键。为正确多角度全面反映建筑物滕王阁，其景点建筑物数据采集，应采用表现全貌，拍摄左前视、右前视、正前视、前侧视、左侧视、右侧视和后侧视的影像，以利于全面反映出景点建筑物各个角度的外立面；在表现建筑物主体上，可以选择拍摄滕王阁具有唯一性和代表性的正前视部位。而在采集的同时，实地开展对滕王阁景区所有的地理要素核实和建筑物阴影的识e。

（三）软件平台

Smart3D Capture是一种快速、全自动的三维场景运算建模软件，是通过简单连续的影像来产生超高密度点云，进而生成具有真实影像位纹理的高分辨率三维模型。滕王阁景区的内业三维模型的数据处理，是利用全自动三维建模软件Smart3D Capture进行建模，通过三维数字地球平台的数据导入，整个过程自动化，全面实现三维模型和景区场景的融合。

三、滕王阁景区建模的实施

滕王阁景区三维模型的实施构建过程中，首先对建模区域进行单元划分，按不同单元类别表现要求和基本属性进行数据处理，以达到精细、标准和一般性的不同层次的建模要求。

（一）模型的单元划分

模型的单元划分：滕王阁景区分区的原则：以核心景区、保护区、规划区进行分区。实际划分时，采用相对稳定和完整的自然地形地物，取用赣江大堤、阳明路、子固路等为边界线，这样有利于滕王阁景区地理要素在几何要素上不被任意截断，保持模型具有相对的独立性和完整性。

（二）模型的分区命名

滕王阁景区的三维分区模型命名，是参照行业标准《三维地理信息模型生产规范》CH/T 9016-2012执行，其基本结构是由建模单元编码、模型类型、模型顺序号和表现等级共四部分组成，以便达到有序建模。

（三）模型的制作

滕王阁景区是一个景观形态不一、外立面复杂的景区。在建模时，按模型等级及建筑物类别进行处理，突出其建筑物特征。滕王阁的主体建筑模型，主要是反映建筑的外观细节，清晰表现出游客喜爱观赏的几何特征点。尤其是在沿着建模景观物体漫游时，游客能充分欣赏到滕王阁建模后的细部特征而带来的立体艺术美感。同时，滕王阁的纹理多样复杂，在制作过程时，应保持与实地石材、玻璃、金属、木材的材质纹理一致性，使整体拼接过渡自然。

滕王阁景区的地形模型数据是由几何数据和纹理数据共同组成。整个区域内地形起伏不大，以平地居多，沿江部分有赣江陡堤、码头斜坡等，平地平均相对高差小于5米。 因此，所采用DEM的格网单元尺寸不大于10m×10m，DOM的分辨率地貌优于1m，且高程精度优于2m时， 所构建的地形模型，能满足一般性地形的建模需求。

四、滕王阁景区模型的纹理贴图

景观建筑纹理贴图是提高实体的准确、形象和真实性来表现实体的一种图像处理技术。滕王阁景区分别按“景观正立面纹理”、“内部主体立面纹理”、“景观背立面主体纹理”等类型，实现不同类别的表现。获取景观纹理图像的主要方法是通过实地拍摄照，在后期采用Photoshop cs6进行针对性复原和反复调试。

（一）纹理图像处理的基本原则：图像应反差适中，色调均匀，且拍摄体前无遮挡物，并通过纠正变形，去除杂色，保持与实地建筑的一致性。

（二）纹理效果的处理：以照片为基础，采用Photoshop cs6软件，进行人工后期修补处理，重点去除纹理阴影，保持纹理整体影像颜色的均匀适中和真实、准确。

五、建模试验结论

研究表明：滕王阁景区的三维建模方法，采用倾斜摄影的影像数据，其所构建的三维模型，具有信息丰富，形象真实，纹理清晰，准确完整的特点，全面实现了景区场景的实时漫游与交互功能，从而能使游客在多个角度下欣赏立体景观，有效弥补了基于正射影像应用建模的不足，实现过程快捷简单，可视化效果形象逼真，且易于集成与共享，这为滕王阁景区旅游提供了一种全新、漫游和互动式的资源共享手段，满足滕王阁景区旅游发展的需要。

参考文献：

[1]苏建云.旅游信息三维平台设计[J].湖北民族学院学报[J].2015（9）.

[2]国家测绘地理信息局.三维地理信息模型生产规范CH/T 9016-2012[S].北京：测绘出版社，2012.

[3]周杰.基于倾斜摄影测量技术构建实景三维模型的方法研究[J].价值工程.2016.35（25）.

三维模型篇7

关键词肝脏；超声影像学；三维可视化模型；肝段划分

肝脏是一种具有非常重要生理功能的器官，以代谢为主，具有还原、氧化、水解、结合的作用[1]，由肝内管道系统及肝小叶组成，其解剖结构具有相互交错、重叠、复杂的特点。而临床上采取最有效的检查、诊断方式精准地完成肝段划分，对临床上准确定位肝脏病变位置，使患者得到及时、有效的治疗方案具有十分重要的意义。肝脏超声影像学可显示断面解剖结构的各个方位，但其缺点在于扫查各个方位时会逐渐增加不规则斜切面，从而增加了肝脏超声肝段划分结果精准度的难度。因此，本研究通过探讨肝脏超声中应用肝脏三维可视化模型的临床价值，为临床提供理论参考依据，现将结果报告如下。

资料与方法

肝脏断面解剖二维图像的获取：选取男性标本中国可视化人体(CVH-1)数据集，选取第0628-0807层肝脏连续断面，合计层面180层，图像摄影分辨率设置3072×2048，图像格式，TIFF，层距设置1.0mm。三维重建：①数据分割：对各层断面图像应用PhotoshopCS29.0打开，对图像中肝管、胆囊等部位应用工具中的套索功能，根据边界数据提取分割法[2]，进行分割，并对不同部位应用相应的RGB颜色，并通过图层的建立，以PNG的格式完成图像分割后的储存工作。应用相应图像格式转换软件，将储存的图像颜色转换为灰色，并通过(0，11)和(1248，1248)起点与终点坐标[3]完成剪切操作，从而获取灰度分割数据集，采用相同的剪切方式获取原始图像的彩色断层数据集。②三维重建：采用Channel1和ColorField模式将灰度与彩色断层数据集分别导入法国TGS公司开发的Amira4.1软件，3个方向的Voxel值分别为X(0.167)、Y(0.167)、Z(1.0)，从而完成面和体数据绘制三维重建操作[4]。建立三维可视化和虚拟Couniaud肝段模型：有机结合体、面绘制三维重建图像并显示，之后根据肝、门静脉二、三维的走行对肝裂进行确定，通过虚拟切割功能，完成对虚拟Couniaud肝段模型的建立工作，再应用肝脏超声对右肋下等处进行扫查，从而完成超声影像学肝段划分[5]。获取超声图像：仪器采用彩色多普勒超声诊断仪(PhilipsIE33)，腹部探头，参数设置：频率4.5MHz，应用于我院健康体检结果显示为正常的5名男性作为研究对照对象，年龄18～26岁、平均年龄(21.5±1.6)岁；进行常规肝脏扫查工作，而获取的超声图像的保存格式为DICOM、AVI[6]，完成存储工作。

结果

三维可视化模型应用于肝脏，可准确显示其相互交错、重叠、复杂的结构，同时各个方位均可实施虚拟切割操作，并且切割面均能够清晰显示肝脏解剖学结构。将带有cropeditor功能的软件应用于虚拟Couniaud肝段模型，能够清晰显示不同切面中段和叶间裂的位置，从而为肝脏超声影像学图像上不同肝段之间界线的确定提供依据。

讨论

三维模型篇8

Abstract： The premise of buildinag construction is drawing thinking. By the method of drawing elevation drawing simple modeling， accurate modeling， drawing geometry facade component modeling and layered modeling， the SketchUp platform provides the drawing commands. Based on the process of 3D campus model， application of the mapping method in the actual operation of the model， show the effect drawing thinking and different methods of examples.

关键词： SketchUp；绘图思维；绘图方法

Key words： SketchUp；drawing thinking；drawing method

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）14-0182-02

0 引言

当前，国内高校日益重视校园生活的数字化、信息化管理[1]，随着虚拟校园的建设，对三维实体的图形图像处理及模型建立的研究也越发重视。本文基于广东省大学生创新训练项目阶段性成果，以广东工业大学华立学院为例，在未获取CAD等图集数据情况下，探讨利用SketchUp软件，在建模过程中的绘图思维和方法。

1 立面绘图法

1.1 简约模型绘图方法

1.1.1 绘图思维构建 目前诸如房地产楼盘、城市建筑群等具有快速建模要求的模型展示，普遍采用简约建模，也称为建立粗模。简约模型绘图思维，是根据模型使用的实际情况构建，例如在短时间内绘制整个校园建筑物模型，绘图思维是以高度不一的规则几何体表示实体模型外壳，通过纹理映射对几何体进行贴图处理。这种模型绘图思维简单，在大规模的三维模型建立中使用广泛。

1.1.2 绘图数据类型 在缺少校园图集数据的情况下，建模数据一般采用相对数据。校园主体建筑物简约建模的主要数据包括建筑物楼高、长度和宽度值，以及建筑物全景图片。

1.1.3 绘图关键技术 立面绘图法中，简约模型绘制的实质就是通过多个面域的创建，快速建模。建立高度不同的立面，利用SketchUp推拉工具，在同一场景中实现多个规则几何体的建立1.2 精确模型绘图方法

1.2.1 绘图思维构建 任何一个常规的建筑物体，都是以其四个面给予人们第一视觉印象，立面绘图法的精确模型绘图思维，是通过对建筑物四个立面进行单独的绘制，最后拼合面域，构成闭合的整体。这种思维模式，适用于立面简洁，面上线状清晰的建筑物。

1.2.2 绘图数据类型 校园主体建筑物精确建模的主要数据包括建筑物楼高、长度和宽度值、建筑物全景图片以及建筑物立面特色构件的尺寸和图片。通过对特色构件的图集数据采集，能够逼真还原建筑物立面效果的展示。

1.2.3 绘图关键技术 以广东工业大学华立学院第一饭堂建模为例，通过对建筑实景的观察，饭堂的面域基本呈前后对称，左右对称，立面构件简单，立面给人以简洁的视觉印象，建模中只需构建两个立面。

以侧立面为例，根据饭堂高度和宽度的相对数据值，构建面域，面域成组；根据建筑物全景图，对整个立面进行多面域的划分；根据特色构件（指窗体和承重柱），可以在划分后的面域上直接进行绘图，如图2所示。

要强调的是，目前利用SketchUp平台进行三维数字校园的建设处于探索阶段，特别是基于GIS软件对SketchUp模型的导入并不是很方便，在SketchUp平台中，采用立面绘图法，常规的绘图思维是每一个面域构建一个组，方便后期修改，但是这样的做法会使得GIS软件对模型信息的读取不全面，导致模型在GIS软件中出现构件分离，建议在立面绘图时，对于简洁立面，可以进入面域组进行编辑。一个侧立面的绘制基本完成后，通过镜像就可以在SketchUp平台中完成饭堂两个侧立面的绘制。类似的方法，可以完成饭堂前后立面的绘制，将四个立面进行面域拼接，最终完成一个精确的饭堂外观模型。

2 几何组件绘图法

2.1 绘图思维构建 由于建筑物一般为对称的平面形式，立面门窗也比较统一，类型简易，外墙饰面材质变化较少，可将建筑物拆分为几个部分进行建模[2]。与利用平面图集数据进行建模的方法不同，几何组件绘图法绘图思维是将建筑物拆分成2个或者2个以上的几何构件，分别建立成组，利用组件简化重复形状的构建[3]，然后进行拼合，完成建筑物的模型制作。这种绘图思维，可以形象的比喻成“堆积木”，适用于绘制对象复杂，构成组件较多的模型制作，特别是建筑物的主体构件，一般又由小构件组成，使用几何组件绘图法可以较快捷地完成主体构件的绘制。

2.2 绘图数据类型 校园主体建筑物几何组件建模的主要数据与前面提到的几种绘图数据最大的不同，是几何组件绘图需要对建筑物进行分解，不同的绘图人员有不同的空间思维，通过这种无形的空间几何数据来完成“积木”的堆叠。

2.3 绘图关键技术 对于走廊、阳台、护栏、门厅等区域，只要配合已有的简单几何知识，再进行一些细致的处理即可，就可以得到一栋建筑物的初始模型[4]。以广东工业大学华立学院学生活动中心的主体构件为例，如图3所示。通过对实体建筑的分解，在SketchUp中建立多个几何构件，通过“堆积木”的方式完成主体构件绘制。

3 分层叠置绘图法

3.1 绘图思维构建 一般的建筑物除首层以外，2层以上楼层建筑风格基本一致，对于需要绘制内部构造的建筑物，分层叠置绘图思维的构建非常重要。绘图基本思想是，通过细致深入的绘制单独层，真实还原楼层的每一个空间，并赋予墙体等构件，然后通过叠置方式，快速成楼。

3.2 绘图数据要求 除了前面提到的几种绘图方法中涉及的数据类型，分层叠置绘图法还需要对建筑物内部空间的数据进行采集。

3.3 绘图关键技术 以广东工业大学华立学院综合大楼为例，3层以上的建筑楼层布局一致，楼层空间划分为4：3：4，每层楼呈现左右对称，可先绘制一张平面底图，按照4：3：4的布局进行面上拉线，通过推拉工具完成墙体绘制，构件楼层空间，在利用几何组件绘图法完成楼层的模型制作，最后进行楼层叠置

4 三种绘图方法综合应用

以设定数值方法输入精确的三维几何参数是建立等比例仿真 3D 场景的最佳方式。SketchUp正是采用这一最佳的方式，在系统中重建一比一的场景[5]。目前，SketchUp平台的应用广泛，根据不同建模要求构建不同建模思维，使用不同的绘图方法，是三维模型绘制成败的关键。

本文所列的立面绘图法、几何组件绘图法和分层叠置绘图法在实际应用中相辅相成，绘图的思维模式一般不独立存在，只有三种绘图方法综合运用，三维造型的设计才会更加灵活。

以广东工业大学华立学院主体建筑物的建模为例，通过分层叠置进行楼层内部绘图，立面绘制进行楼层外部雕琢，几何组件的堆积进行建筑物主体构件或者特色构件的绘制，将绘图思维融入多样的手法予以表现，使得成果展现新颖突出是广东工业大学华立学院学生活动中心模型效果展示图。

5 结语

设计手法的发展及变革，会影响设计思维的扩展，基于SketchUp进行三维校园模型的绘图方法探讨，为构建虚拟校园模型提供了一种便捷的解决方式。在模型制作前期形成绘图思维，才能确保模型制作过程的高效性。

参考文献：

[1]张颖.虚拟图书馆在SketchUp中的设计与实现[J].海峡科学，2011（11）：39-41.

[2]于志刚，张晨晰.基于Sketchup的建筑物三维建模研究[J].数字技术与应用，2012（11）：57-59.

[3]周靖斐，章皖秋等.GIS系统中实现规模化建筑物的三维建模方法[J].地理空间信息，2011（2）：85-90.

三维模型篇9

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

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）30-0246-02

1背景

一般的三S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。

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。

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.SolidWorks 2010中文版从入门到精通[M].电子工业出版社，2010.

三维模型篇10

关键词：海洋工程；浮式结构物设计；三维海浪模型；数值仿真

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）25-5737-03

海洋工程领域中的浮式结构物在海域展开应用时，会不可避免地遭遇各种恶劣海况。浮式结构物受到海浪产生的绕流力、惯性力、冲击力、浮托力等作用，这些作用直接关系到结构物的生存安全。因此在浮式结构物设计时，必须要充分考虑海浪的影响，精确计算海浪载荷，校验和优化结构，研究浮式结构物的耐波性和稳性，保证其满足设计要求的稳定性和安全性。

目前评估海浪载荷对浮式结构物的影响主要采用物理模型试验的方法，然而这种方法费时费力，而数值模拟具有参数设置灵活、计算结果精确等优点，正逐步成为设计领域研究海浪载荷的重要手段。由于受到计算机硬件发展水平和波浪理论不成熟等的制约，早期的海浪数值仿真主要以二维为主，但是对于需要研究海浪和浮式结构物相互作用过程中产生的波浪折绕射、漩涡等现象时，显然不能满足工程的需要。因此研究三维海浪数值模型，实现对海浪现象更加真实准确的描述，是海上复式结构物设计领域中研究海浪和结构物相互作用的必然发展方向。

本文利用谱分析的方法，在MATLAB环境下对三维随机海浪模型进行了数值模拟仿真，并给出了三维随机海浪波面图，为浮式结构物设计中计算海浪载荷提供了参考。

1 Longuet-Higgins长峰波海浪模型

2 三维不规则短峰波随机海浪仿真

2.1 基于谱分析的三维不规则短峰波随机海浪模型

该仿真海浪中，最大波高[Hmax=3.32m]，根据标准浪级波高的参考值[3]，五级浪对应的波高范围为[2.5，4.0m]，最大波高[Hmax]位于允许的波高范围内，说明利用海浪谱来模拟三维随机海浪能够得到比较精确的海浪波面图和波高值。进一步根据流体的势流理论就可以分析计算出该结构物受到的海浪载荷，为校验结构物的结构强度提供了必要的基础。

3 结论

海上浮式结构物结构强度校验需要计算分析海浪载荷，该文利用海浪谱分析的方法，实现了在开阔海域主要由风力引起的海浪的模拟，该仿真海浪的波面图和波高符合标准浪级波高的参考值。进一步利用流体的势流理论就可以分析计算出结构物受到的海浪载荷，为进一步的结构强度校核提供基础。

参考文献：

[1] 俞聿修.随机波浪及其工程应用[J].大连理工大学出版社，1992.