CATIA V5環(huán)境下水電工程三維可視化仿真場景中的應用研究

李小帥，萬 軍，黃艷芳，陳 敏

CATIA V5環(huán)境下水電工程三維可視化仿真場景中的應用研究

李小帥a，萬 軍b，黃艷芳a，陳 敏a

（水利部長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院a.工程數(shù)字仿真中心；b.武漢市長為高新技術(shù)有限責任公司，武漢 430010）

在水電工程三維可視化仿真場景實現(xiàn)過程中，針對水電工程的設(shè)計特點與視覺特征，提出CG知識庫的概念，并以CATIA與3DSMAX軟件為應用平臺，從環(huán)節(jié)分解、要素分類、建立方法、關(guān)鍵問題等方面探討了水電工程三維參數(shù)化模型庫與三維網(wǎng)格模型庫、材質(zhì)庫等CG知識庫的實現(xiàn)思路及采用的主要技術(shù)，并闡述了通過CG知識庫的運用，可快速搭建三維可視化仿真場景，縮短同類項目的制作周期，提高應用自動化的程度。

水電工程；三維可視化；CG知識庫；模型；材質(zhì)與燈光；CATIA；3DSMAX

1 研究背景

隨著計算機三維可視化仿真技術(shù)的日益成熟，在水電工程勘測設(shè)計、施工建設(shè)、運行管理等階段對水電工程仿真模擬的視覺效果與實現(xiàn)速度的要求也越來越高，無論是基于三維模型的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)產(chǎn)品，還是三維動畫等產(chǎn)品，都需要搭建三維可視化仿真場景，在搭建過程中，涉及模型、材質(zhì)、燈光、動態(tài)粒子等關(guān)鍵要素的運用與處理問題，要素本身的質(zhì)量決定著場景視覺效果的真實程度，要素實現(xiàn)的快慢又決定著場景搭建的速度。

CG（Computer Graphics）是計算機圖形學的簡稱，CG研究內(nèi)容非常廣泛，如圖形硬件、圖形標準、圖形交互技術(shù)、光柵圖形生成算法、曲線曲面造型、實體造型、真實感圖形計算與顯示算法，以及科學計算可視化、計算機動畫、自然景物仿真、虛擬現(xiàn)實等。國際上習慣將利用計算機技術(shù)進行視覺設(shè)計和生產(chǎn)的領(lǐng)域通稱為CG，搭建三維可視化仿真場景過程中的要素實現(xiàn)都可以歸于CG技術(shù)應用范疇。

為了快速并高質(zhì)量地建立三維可視化仿真場景，針對水電工程的設(shè)計特點與視覺特征，通過對三維設(shè)計軟件CATIA與三維制作軟件3DSMAX的相關(guān)功能的摸索，建立解決問題的方法，對關(guān)鍵要素進行創(chuàng)建獲取、整理、歸納分類，并以一定的形式與標準放置在特定的文件或數(shù)據(jù)庫中構(gòu)成CG知識庫。通過對CG知識庫的實現(xiàn)與應用，可將技術(shù)運用過程中所產(chǎn)生的包含經(jīng)驗知識的要素按分類添加至庫中，為技術(shù)人員快速搭建三維場景提供資源與指導，使得以往項目的設(shè)計與制作經(jīng)驗在新產(chǎn)品實現(xiàn)中能夠得以傳遞與重用。

2 軟件平臺

CATIA V5是集成應用軟件包，其功能覆蓋產(chǎn)品設(shè)計的各個方面：計算機輔助設(shè)計、計算機輔助工程分析、計算機輔助制造。CATIA V5具有強大的知識工程和參數(shù)化建模的功能，并結(jié)合了顯示知識規(guī)則的優(yōu)點，可在設(shè)計過程中交互式捕捉設(shè)計意圖，定義產(chǎn)品的性能和變化，隱式的經(jīng)驗知識變成顯式的專用知識，提高了設(shè)計的自動化程度，降低了設(shè)計錯誤的風險。用戶可以運用CATIA V5的知識工程模塊，自定義地建立知識庫，從而參數(shù)化地驅(qū)動三維模型。

3DSMAX是一款三維動畫渲染與制作軟件，不僅具有較好的三維網(wǎng)格模型繪制與編輯功能，而且在視覺要素的表現(xiàn)上也具有強大的功能與良好的操作界面。從材質(zhì)、燈光、粒子系統(tǒng)等要素的實現(xiàn)來看，其軟件各要素編輯管理器給用戶提供豐富的參數(shù)調(diào)節(jié)選項，視覺要素可以充分地依照用戶意圖進行實現(xiàn)，而且針對3DSMAX的插件眾多，普通用戶幾乎不需要利用3DSMAX Script腳本進行二次開發(fā)，就可以找到所需要的插件進行應用。

3 三維可視化仿真場景搭建過程中的CG知識庫

水利工程三維可視化仿真場景從實現(xiàn)流程上有以下環(huán)節(jié)：①依據(jù)工程設(shè)計、地形等高線測量數(shù)據(jù)分別建立樞紐建筑物三維模型、施工布置配套工程三維模型、三維地形模型；②對樞紐建筑物、施工布置配套工程等三維模型與三維地形模型進行合理拼接，構(gòu)建三維幾何模型總體場景；③依據(jù)三維幾何模型在真實環(huán)境或相似真實環(huán)境中的視覺特征，分別模擬相對應的材質(zhì)；④依據(jù)自然界中的光影視覺特征，在三維場景或渲染鏡頭中模擬各種光影關(guān)系，比如自然陽光、陰雨天的光線、夜光、室內(nèi)光等光影環(huán)境；⑤對水電工程各種水流態(tài)進行模擬；⑥對各工程自然條件下的植被進行模擬等。

環(huán)節(jié)實現(xiàn)中可概括為2類操作：一是三維幾何模型的建立；二是視覺元素的賦予。通過建立CG知識庫，可持續(xù)提高這2類操作的實現(xiàn)速度與質(zhì)量，其過程與關(guān)系如圖1所示，虛線框里為本CG知識庫具體內(nèi)容。

對于三維幾何模型的實現(xiàn)，建立基于CATIA的樞紐建筑物三維參數(shù)模型庫與基于3DSMAX的施工布置三維網(wǎng)格模型庫；對于視覺元素的實現(xiàn)，建立基于3DSMAX環(huán)境的材質(zhì)庫、水流態(tài)庫，同時對全局環(huán)境光應用燈光腳本插件E-light的陣列、統(tǒng)一設(shè)置光影參數(shù)等功能進行快速模擬，對自然植被通過樹木插件快速生成。

圖1 CG知識庫應用流程Fig.1 The application process of CG know ledge base

4 三維模型庫的建立

在水利工程三維可視化仿真場景中，對三維幾何模型的建立，采用2種方法，分別為三維參數(shù)化建模與三維網(wǎng)格建模。本庫根據(jù)場景中對模型的重要程度與精準度要求，對要求高的模型，比如樞紐建筑物的表現(xiàn)是相對重點，包括大壩建筑物、電站建筑物、通航建筑物，采用三維參數(shù)化的思路通過CATIA軟件建模；對要求一般的模型，比如施工布置配套工程等模型，包括混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)、砂石加工系統(tǒng)、施工機械設(shè)備等，采用三維網(wǎng)格化的思路通過3DSMAX等軟件建模。

4.1 三維參數(shù)化建模

三維參數(shù)化建模的基本思想是以約束來表達產(chǎn)品模型的形狀特征，通過從模型中獲取一些主要的定形、定位或裝配尺寸作為自定義變量，修改這些變量的同時由一些公式計算出并變動其他相關(guān)尺寸，從而方便地創(chuàng)建一系列形狀相似的模型。這種用尺寸驅(qū)動、修改圖形的功能為初始產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品建模、修改系列產(chǎn)品設(shè)計提供了有效的手段，能夠滿足設(shè)計具有相同或相近幾何拓撲結(jié)構(gòu)的工程系列產(chǎn)品及相關(guān)工藝裝備的需要。

4.2 基于CATIA三維參數(shù)模型庫的創(chuàng)建流程與使用

本庫通過CATIA軟件的參數(shù)化功能及其知識工程技術(shù)，通過各種參數(shù)、規(guī)則、方程及其關(guān)系表達式約束等方式，將設(shè)計內(nèi)容關(guān)聯(lián)到一起構(gòu)建三維參數(shù)化模型，將關(guān)鍵控制性參數(shù)以自定義變量的形式提取并存儲成EXCEL文件，并以一定的文件組織結(jié)構(gòu)，通過CATIA Catalog目錄編輯器構(gòu)建三維參數(shù)模型庫。用戶對于建立同種類型的水工結(jié)構(gòu)模型，可以根據(jù)庫瀏覽器預覽三維參數(shù)模型庫的樹狀結(jié)構(gòu)，逐級選擇查找需要的參數(shù)模型標準件，找到需要的標準件后，雙擊該標準件，選取參考點、線、面等元素，修改EXCEL參數(shù)驅(qū)動表，即可生成該尺寸標準件的三維模型并調(diào)入CATIA系統(tǒng)，完成標準件實例化工作，達到對所需三維模型的快速獲取，實現(xiàn)設(shè)計經(jīng)驗和知識的重用和積累。建庫主要流程見圖2?？偟膩碚f，參數(shù)、規(guī)則、方程及其關(guān)系表達式約束是模型的關(guān)鍵所在，靈活的參數(shù)管理是參數(shù)化模型的根本。部分成果有：建立了雙曲拱壩基本體形參數(shù)模型，見圖3，重力壩典型壩段剖面參數(shù)提取，見圖4，地下廠房整體裝配參數(shù)模型，見圖5。

圖2 基于CATIA三維參數(shù)模型庫的創(chuàng)建基本流程Fig.2 The basic process of establishing 3-D parametric model base by CATIA

圖3 雙曲拱壩基本體型參數(shù)模型Fig.3 The basic shape parametric model of double curvature arch dam

圖4 重力壩典型壩段剖面參數(shù)提取Fig.4 Parameter extraction of typical section of gravity dam

圖5 地下廠房整體參數(shù)模型Fig.5 The whole parametric model ofunderground powerhouse

4.3 三維網(wǎng)格建模

三維網(wǎng)格建模是基于點線面等網(wǎng)格編輯與處理的方式而進行，模型數(shù)據(jù)以三角網(wǎng)形態(tài)所呈現(xiàn)。三維網(wǎng)格模型相對于三維參數(shù)模型而言，其建模過程不涉及參數(shù)化，不具備參數(shù)驅(qū)動功能，對模型可通過點線面等相關(guān)編輯工具進行更改。

對于三維參數(shù)模型與三維網(wǎng)格模型，前者可以消除參數(shù)化等關(guān)聯(lián)信息，只保留最終形體結(jié)果，將三維參數(shù)模型網(wǎng)格化轉(zhuǎn)換為后者，逆向則不成立，如圖6。

圖6 三維參數(shù)模型與網(wǎng)格模型的轉(zhuǎn)換關(guān)系Fig.6 The conversion relationship between 3-D parametricmodel and grid model

4.4 基于3DSMAX三維網(wǎng)格模型庫的創(chuàng)建流程

基于3DSMAX三維網(wǎng)格模型建立過程為：首先將二維CAD設(shè)計圖紙進行簡化，保留必要的點線面等二維信息，導入三維制作軟件3DSMAX中；再通過3DSMAX模型繪制與編輯等功能，建立1∶1比例關(guān)系的三維網(wǎng)格模型。

對于所建立的施工配套工程三維網(wǎng)格模型，同時賦予基礎(chǔ)材質(zhì)，具體包括混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)、砂石加工系統(tǒng)、機電安裝基地、機械汽車停放場、金結(jié)拼裝廠、砂石加工系統(tǒng)、施工水廠、施工營地等三維網(wǎng)格模型，可以通過3DSMAX層管理器進行歸類管理，形成以文件名檢索的層次結(jié)構(gòu)目錄，并與對應模型進行關(guān)聯(lián)，構(gòu)成三維網(wǎng)格模型庫，用戶可方便地根據(jù)層名稱進行查找并調(diào)用，然后根據(jù)當前配套工程的CAD平面布置圖等數(shù)據(jù)，將所調(diào)用的模型進行簡單的調(diào)整，比如放大縮小、移動放置等操作，就可完成當前配套工程的三維模型的布置。如圖7所示為從層管理器調(diào)用混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)三維網(wǎng)格模型。

圖7 從層管理器調(diào)用混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)三維網(wǎng)格模型Fig.7 The 3-D grid model of production system calling concrete from layer manager

5 視覺元素及庫的建立

5.1 材質(zhì)、貼圖、燈光的運用關(guān)系

材質(zhì)構(gòu)成是用于描述材質(zhì)視覺和光學上的屬性，如表達對象如何反射和傳播光線，一般包括顏色構(gòu)成、高光控制、自發(fā)光和不透明性，且3DSMAX中的材質(zhì)中可以嵌套材質(zhì)，可用于模擬更為復雜的真實效果。

在3DSMAX中，貼圖為材質(zhì)的子級，主要用于模擬對象質(zhì)地、提供紋理圖案、反射、折射等其他效果，依靠各種類型的貼圖，可以模擬出千變?nèi)f化的材質(zhì)。高超的貼圖技術(shù)是制作仿真材質(zhì)的關(guān)鍵，也是決定最后渲染效果的關(guān)鍵。

同時，制作材質(zhì)時不但要了解對象本身的物質(zhì)屬性，還要了解一些受光特性。燈光照射到對象表面的強度，主要包括燈光強度、入射角度、距離這3點因素，決定了材質(zhì)顏色顯示的強度，因此對象最后渲染的效果是通過其表面材質(zhì)和受光情況共同決定。

5.2 基于3DSMAX的材質(zhì)庫創(chuàng)建流程

水電工程材質(zhì)制作主要包括對樞紐建筑物與施工布置配套工程的模擬，還包括對自然地貌與水流態(tài)等對象的模擬。

本材質(zhì)庫首先確定了一個統(tǒng)一的光源，以白天日光特點的光影環(huán)境為標準來建立全局照明光源參數(shù)體系，在此基礎(chǔ)上，再制作材質(zhì)。為了增強場景的真實程度，制作時首先要仔細觀察對象的視覺特點，然后應當盡量將各對象材質(zhì)的參數(shù)屬性與實際對象設(shè)置相似，經(jīng)過反復調(diào)節(jié)與渲染測試，最終達到逼真質(zhì)感效果。

關(guān)于材質(zhì)的調(diào)節(jié)和建庫管理，3DSMAX提供了Material Editor（材質(zhì)編輯器）和Material／Map Browser（材質(zhì)／貼圖瀏覽管理器）。材質(zhì)編輯器結(jié)合各類程序貼圖用于創(chuàng)建、調(diào)節(jié)材質(zhì)，并最終將其指定到場景中；材質(zhì)／貼圖瀏覽器用于建庫管理并供用戶從庫中調(diào)用所需的材質(zhì)，如圖8為材質(zhì)庫創(chuàng)建基本流程。

圖8 材質(zhì)庫創(chuàng)建基本流程Fig.8 The application process ofmaterial base

5.3 復雜材質(zhì)的構(gòu)成

對于水電工程地表的仿真模擬，是材質(zhì)制作較為復雜的單元。本庫對地表材質(zhì)的模擬主要分為濃密叢林型與高山峽谷型2大類。

以濃密叢林型的地貌材質(zhì)實現(xiàn)為例，其仿真圖主要由3DSMAX材質(zhì)種類中的混合（blend）材質(zhì)、頂?shù)祝╰op／bottom）材質(zhì)、貼圖種類中的噪波（noise）貼圖、位圖（bitmap）貼圖以及頂點顏色（vertex color）貼圖等綜合調(diào)節(jié)而成。圖9為濃密叢林型的地貌材質(zhì)層級分解示意。

下面對其中材質(zhì)與貼圖的關(guān)鍵技法做簡述。

圖9 濃密叢林型的地貌材質(zhì)層級分解圖Fig.9 Hierarchical decom position of dense-jungle landform material

通過觀察并分析濃密叢林型山體地表的特點，將其分為2個部分進行模擬，分別為沿河岸消落帶的材質(zhì)模擬與根據(jù)地形坡度分布而產(chǎn)生變化的山體地表的材質(zhì)模擬。其中的實現(xiàn)過程涵蓋2個關(guān)鍵點：

第1個關(guān)鍵點是對沿河岸消落帶與山體地表的區(qū)域劃分與融合。

通過混合（blend）型材質(zhì)將2種不同的材質(zhì)指定并融合在地形網(wǎng)格表面上，同時對三維地形網(wǎng)格模型添加頂點畫筆（vertex paint）編輯工具，并根據(jù)三維網(wǎng)格地形的實際情況進行頂點灰度（明暗度）通道手工繪制，繪制完畢后在混合（blend）材質(zhì)中的指定頂點顏色（vertex Colors）貼圖，就可將所繪制的地形頂點灰度通道作為mask蒙板，完成對2種材質(zhì)的區(qū)域劃分與融合。見圖9中的“頂點灰度通道的繪制”分圖，白色區(qū)域為消落帶材質(zhì)，黑色區(qū)域為山體地表材質(zhì)，介于黑白之間的灰度漸變區(qū)域為山體地表材質(zhì)與消落帶材質(zhì)混合的過渡地帶。

第2個關(guān)鍵點是對于山體地表的材質(zhì)模擬。

由于山體（三維網(wǎng)格地形）是起伏不平的，平緩地帶與陡峭地帶的地表在視覺上區(qū)別較大，就需要根據(jù)地形坡度分布而產(chǎn)生變化的山體地表區(qū)域進行區(qū)分與過渡融合。方法為：通過頂?shù)祝╰op／bottom）型材質(zhì)，為對象指定頂與底2種不同的材質(zhì)，對象的頂表面是法線指向上部的表面，底表面是法線指向下部的表面，根據(jù)場景對象的自身坐標來確定“頂”與“底”。位于頂部的材質(zhì)為“綠草混合”blend型材質(zhì)，用于模擬低坡度平緩地表；位于底部的材質(zhì)為“巖石與沙土”blend型材質(zhì)，用于模擬高坡度陡峭地表，中間交界處可通過調(diào)節(jié)它們所占據(jù)的比例與融合度，產(chǎn)生浸潤（過渡融合）效果。

5.4 渲染結(jié)果實例

應用3DSMAX樹木插件，可以結(jié)合地勢的起伏，快速布置樹木的種類、大小變化、區(qū)域分布等，完成自然地貌的模擬。如圖10為濃密叢林型地形地貌下的某水電工程三維場景渲染最終效果。

圖10 濃密叢林型地貌模擬渲染效果Fig.10 The simulated rendering effects of dense-jungle land form

以航空影像與三維相機所拍攝出的地形陡立面地貌照片為3DSMAX的bitmap貼圖，并調(diào)用材質(zhì)庫子庫——水流態(tài)庫中預設(shè)的粒子系統(tǒng)，根據(jù)工程設(shè)計中的泄洪拋物線等數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)參數(shù)，模擬泄洪。如圖11為高山峽谷型地形地貌下的某水電工程三維場景泄洪渲染最終效果。

圖11 基于航片的高山峽谷型地貌渲染效果Fig.11 The rendering effects of high-canyon landform based on air photos

6 其他關(guān)鍵應用技術(shù)問題

6.1 快速布光

對于全局光的模擬，可以通過在3DSMAX中運行腳本插件E-light來快速布置燈光群，E-light的應用原理為：通過設(shè)置半球表面網(wǎng)格點的陣列密度來確定每個燈光的位置，1個網(wǎng)格點對應1個燈光，形成入射角度、距離并按陣列規(guī)律均勻分布且覆蓋三維整體場景的燈光群，對于燈光群的光影參數(shù)可以統(tǒng)一調(diào)節(jié)，經(jīng)過渲染測試達到理想的全局環(huán)境光源效果。通過E-light的應用，就不需要對每個燈光的位置與參數(shù)進行逐一調(diào)節(jié)，節(jié)省了布光時間。

6.2 貼圖烘焙技術(shù)

對于包括模型、材質(zhì)、燈光等要素已經(jīng)調(diào)制完畢的三維場景，可以將三維網(wǎng)格模型對象在場景中的渲染結(jié)果，通過3DSMAX中的貼圖烘焙技術(shù)進行預處理，將場景中的各類材質(zhì)、光照信息渲染成與模型對象各個面相對應的bitmap貼圖，達到模型的光照信息和模型原有的材質(zhì)信息相融合的目的，然后再把帶有渲染結(jié)果信息的bitmap貼圖“烘焙”回場景中的模型對象上。

對于基于三維場景的交互式系統(tǒng)來說，運行過程中需要實時計算光照信息，采用經(jīng)過貼圖烘焙后的三維場景數(shù)據(jù)，可以不再進行費時的光照計算，不僅在一定程度上提高了系統(tǒng)的運行效率，而且模擬效果得到很大的改善，使得交互式系統(tǒng)的場景漫游視覺效果更加接近3DSMAX直接渲染的結(jié)果。

7 結(jié)論與展望

本文針對水電工程三維可視化仿真場景的搭建，概述了CG知識庫的建立思路以及運用過程中所涉及的主要技術(shù)。技術(shù)人員通過運用CG知識庫，檢索并調(diào)用其中所需的要素，經(jīng)過調(diào)節(jié)和組合，可快速搭建三維可視化仿真場景，并已在緬甸道耶坎水電站、重慶小南海水電站、金沙江烏東德水電站、金沙江金沙水電站、嘉陵江亭子口水利樞紐、烏江彭水水電站等項目中得以應用，縮短了同類項目的制作周期，取得了良好的成果。

下一步工作，對目前的施工布置配套工程通過三維參數(shù)化建模的思路，歸入三維參數(shù)模型庫；對樞紐建筑物三維參數(shù)化模型庫中的設(shè)計參數(shù)體系等進一步優(yōu)化，并編制各模型的參數(shù)使用說明等，更好地達到通用的目的；對目前基本文件級的材質(zhì)庫，隨著材質(zhì)的不斷豐富，面對海量數(shù)據(jù)時通過二次開發(fā)建立基于特征級檢索技術(shù)的材質(zhì)庫，加強檢索的針對性，不斷提高應用自動化的程度。

［1］ 黃志澎，薛利軍，張 燕，等.基于CATIA平臺的水電三維標準件模板庫［J］.水電站設(shè)計，2009，25（4）：1－4.（HUANG Zhi-peng，XUE Li-jun，ZHANG Yan，et al.Hydropower Project Three-dimensional Standard Parts Database Based on CATIA［J］.Design of Hydroelectric Power Station，2009，25（4）：1－4.（in Chinese））

［2］ 吳維金，李 強，陳向東，等.基于VPM系統(tǒng)平臺的廠房機電三維協(xié)同設(shè)計應用［J］.水利水電技術(shù)，2010，41（2）：52－55.（WUWei-jin，LIQiang，CHEN Xiangdong，et al.Application of VPM System Platform Based 3D Collaborative Design of Electro-Mechanical Systems and Powerhouse［J］.Water Resources and Hydropower Engineering，2010，41（2）：52－55.（in Chinese））

［3］ 翟旭峰，朱杰杰，潘志庚.3dsmax建模及其在虛擬現(xiàn)實中的應用［J］.計算機仿真，2004，21（4）：94－97.（ZAI Xu-feng，ZHU Jie-jie，PAN Zhi-geng.3ds MAX Modeling and Its Application in Virtual Reality［J］.Computer Simulation，2004，21（4）：94－97.（in Chinese））

［4］ 李 芳，肖 洪，楊 波，等.三維數(shù)字校園的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.系統(tǒng)仿真技術(shù)，2010，6（1）：71－75.（LI Fang，XIAO Hong，YANG Bo，et al.Design and Implementation of 3D Digital Campus［J］.System Simulation Technology，2010，6（1）：71－75.（in Chinese））

［5］ 孫月興，李 琴.3DSMAX場景布光概述［J］.濰坊教育學院學報，2008，21（1）：58－59.（SUN Yue-xing，LI Qin.To Summarize the Methods of Establishing Lights in the Scenes of3DSMAX［J］.Journal of Weifang Educational College，2008，21（1）：58－59.（in Chinese） ）

（編輯：王 慰）

Application of CG Know ledge Base to 3-D Visual Simulation of Hydropower Project by Software CATIA V5

LIXiao-shuai1，WAN Jun2，HUANG Yan-fang1，CHEN Min2
（1.Engineering Digital Simulation Center，Changjiang Institute of Survey，Planning，Design，and Research，Wuhan 430010，China；2.Wuhan Changwei Advanced Technology Co.，Ltd.，Changjiang Institute of Survey，Planning，Design，and Research，Wuhan 430010，China）

In the 3-D visualized simulation of hydropower project，the CG（Computer Graph）knowledge base is employed in line with the designing characteristics and visual features.With software CATIA and 3DSMAX as the application platform，ideas of the implementation and main technologies of CG knowledge bases inclusive of 3-D parametric model base，3-D grid model base，and material base of hydropower projects are discussed.The details such as link decomposition，elements classification，model-establishingmethods，and key issues are also explored.Through the application of CG knowledge base，the 3-D visualized simulation scene could be built rapidly，the production cycle of similar project can be shortened，and the level of application automation can be improved.

hydropower engineering；3-D visualization；CG knowledge base；model；material and light；CATIA；3DSMAX

TP391.9

A

1001－5485（2012）12－0113－06

10.3969／j.issn.1001－5485.2012.12.023 2012，29（12）：113－118

2012－07－20；

2012－09－14

國家大壩安全工程技術(shù)研究中心項目“大壩三維協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)”（2011NDS019）

李小帥（1982－），男，安徽阜陽人，工程師，碩士，主要從事水電工程三維可視化仿真、三維協(xié)同設(shè)計的研究與應用工作，（電話）13995679062（電子信箱）lixiaoshuai＠cjwsjy.com.cn。