Обзор ПО и технологий ввода геометрии зданий

Марат Галиуллин - пн, 08/20/2012 - 12:45

Обзор ПО и технологий ввода геометрии зданий

Цели создания 3D-модели

 

 

 

 

Существуют три группы задач, связанных с вводом геометрии зданий.

Первая группа - ввод геометрии для чистой визуализации. Здесь задача состоит в том, как обеспечить зданию наибольшую реалистичность, как будет выглядеть законченный объект, как лучше выполнить подбор и текстурирование материалов и, возможно, как сделать интерактивные презентации.

Вторая группа - ввод точной геометрии здания для проектно-конструкторских работ. Как правило, для этого используются универсальные программное комплексы, позволяющие выполнить широкий круг задач — от архитектурного проектирования до инженерно-конструкторских работ.

Третья группа - ввод только необходимых элементов геометрии, достаточных для отдельных практических применений, как, например, различного рода задач моделирования внутри помещений (пожар, эвакуация, навигация и т.п.).

Мы будем рассматривать третью группу задач.

 

Содержимое и особенности 3D-моделей для практических задач

Для практических задач, связанных с геометрией здания, таких как моделирование пожара и эвакуации, нужны вполне определенные пространственные элементы конструкции помещения, обладающие необходимыми геометрическими свойствами, а также некоторая дополнительная информация о свойствах материалов этих конструкций.

Например, для моделирования пожара необходима иметь достаточно точную геометрию стен, полов/потолков, окон/дверей, вентиляционных проемов. Может понадобиться расположение мебели. Также важны свойства строительных и мебельных материалов.

Для задач моделирования эвакуации людей достаточно важной может оказаться точность размеров помещений и проемов.

Для большинства задач важным моментом является топологическая связность пространственных помещений внутри здания, цельность трехмерных объектов (например, все сплошные объекты, такие как стены, перекрытия, должны быть непустыми, непроницаемыми).

Большинство реальных зданий имеют прямоугольную форму. Для упрощения расчетных задач моделирования важно чтобы геометрия основных деталей (стен, перекрытий) была параллельна основным прямоугольным координатным осям.

Совершенно неважны для таких задач текстуры и внешний вид здания.

 

Способы ввода геометрии

  • создание каждого здания и его элементов с нуля (очень трудоемко)

  • импорт чертежей 3D вида из CAD-систем (хорошо поддерживается формат DXF - AutoCAD v.12)

  • импорт чертежей 2D вида из CAD-систем, и построение на их основе фасадов или горизонтальных планов

  • использование импортированных из CAD 2D-планов и фасадов для последующего ввода геометрии с использованием привязки (прилипания) к импортированным элементам

  • использование рисунка (подложки) плана здания, построение на его основе стен, последующее вытягивание вверх с проемами для будущих окон и дверей

  • использование рисунка фасада здания для построения отдельных стен

  • создание отдельных повторяющихся блоков (модульный подход) и дальнейшая их компоновка

Для моделирования разных зданий может быть использован разный подход или их комбинация. Перед началом надо всегда определиться со способом моделирования и составить план.

 

Некоторые хитрости

- Простейший способ выдерживать точность и пропорции — пользоваться фоновой решеткой (grid).

- Для контроля над размерами удобно включить отображение длин ребер.

- Вместо CAD-файлов планов попробуйте загрузить в качестве основы отсканированные чертежи этих планов. Это хоть и менее точно, но для некоторых целей вполне сойдёт.

- Использование привязки к прямоугольной сетке или прилипания к уже имеющимся элементам может повысить точность и удобство построения на всех стадиях моделирования.

- Можно подойти к моделированию, экструдируя планы здания до различных высот (проемов, дверей окон, балок, крыш), а затем заполняя проемы соответствующими элементами.

- Модульная структура - характерная черта для архитектурных сооружений, поэтому и в моделировании можно ее использовать, просто копируя повторяющиеся элементы, ускоряя процесс создания.

- Можно ввести только половину симметричного здания.

- Использование импортированных элементов из других программных комплексов в новой геометрии - чаще всего плохая идея. Лучше использовать эти элементы в качестве ориентиров для вновь создаваемой геометрии.

- Бывает очень удобно разнести элементы здания по различным слоям, если это позволяет сделать ПО.

 

Импорт 3D-2D CAD-чертежей

Перед импортом чертежей надо проделать в них некоторую подготовительную работу по очистке лишней информации, по установке правильных ед. измерения и т.п. Далее приведены некоторые полезные советы.

- Удаление любой несущественной для 3D графической информации, такой как текст, антураж, силуэты людей, деревьев, штриховки, размерные линии, (особенно графические элементы, содержащие сотни неровных крошечных линий). Любая отрисованная в CAD-чертеже линейная информация, будучи импортирована, например, в Blender, станет набором вершин и рёбер, поэтому лишние элементы только засорят файл и замедлят работу с ним.

- Выполните глобальное выравнивание z-координат (для CAD-программ, поддерживающих трёхмерное представление), иначе может получиться разнобой импортированных элементов по высоте.

- Приведите ваш чертёж к масштабу 1 ед. измерения CAD=1м (уменьшите с коэфф. 0,001, чтобы перевести ед. изм. из миллиметров в метры).

- Возможно потребуется разорвать блоки или сгруппированные элементы – например, Blender, не будет импортировать их, если они не представлены отдельными линиями.

- Сторонние способы импорта - Mesh2Curve, Accutrans, ProgeCAD, Google Scetch Up.

- После импорта не забыть удалить дублирующиеся вершины.

- Если DXF-файлов несколько, то лучше каждый ипортировать в отдельный файл, а потом уже воссоединять.

- DWG-закрытый формат AutoCAD, DXF же напротив полностью открыт. Утилиты по конвертации есть, но они работают под ОС Windows.

 

Планирование - ключ к успеху

Вот некоторые правила, которые облегчат нам работу:

- определите способ моделирования здания;

- работайте с многократно используемыми объектами, создавайте библиотеки объектов, обменивайтесь ими с другими;

- копируйте/дублируйте везде, где только это возможно;

- делайте резервные копии всех моделей и их частей;

- используйте версионные файлы с указанием даты;

 

Заключение

Сегодня существует огромный выбор ПО для создания компьютерной модели зданий. Все они сильно различаются по назначению, функционалу, цене, доступности (проприетарные и бесплатные).

Среди наиболее известных можно отметить следующие:

На сегодняшний день, по-нашему мнению, самым доступным и удобным средством является Google SketchUp.  Поскольку программа задумывалась как средство создания архитектурных сооружений для обычных пользователей компьютера, научиться вводить простые здания можно за один вечер, даже не читая документации. В бесплатной версии есть возможность экспорта в формат COLLADA, в платном же варианте возможностей намного больше.

Но ПОМНИТЕ! Не важно какой вы инструмент используете. Гораздо важнее КАК вы МОДЕЛИРУЕТЕ.

 

Tags: