建筑模型制作中地形制作方法的探索

摘 要：建筑實(shí)體模型制作中的地形制作方法已沿用多年，因其操作相對(duì)簡(jiǎn)單、易于掌握而沿用至今。隨著科技的發(fā)展、設(shè)備性能的提升、軟件的完善，行業(yè)、教學(xué)中對(duì)模型制作的效率、精度也有了更高的要求。本文試圖通過作者的教學(xué)實(shí)踐，探索地形制作高效、精確的新方法。

關(guān)鍵詞：建筑模型;地形制作;方法探索

0 前言

在建筑景觀實(shí)體模型的制作中，地形的表達(dá)是其重要的組成部分。在常規(guī)制作方法中，基本為以利用瓦楞紙板、木板、雪弗板等成品板材疊加而成的等高線地形，和以黏土、石膏等可塑性材料制作的堆疊地形兩種形式。在實(shí)際操作過程中，雖然制作工序相對(duì)簡(jiǎn)單，但比較耗時(shí)，且精度欠佳，若要嚴(yán)格準(zhǔn)確地表達(dá)設(shè)計(jì)地形，則需要花費(fèi)較多的時(shí)間與精力。

筆者在多年從事模型制作教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在制作建筑景觀模型時(shí)，地形塑造方面常要耗費(fèi)較多時(shí)間，但成果有時(shí)卻不盡如人意。若要快速、準(zhǔn)確地制作場(chǎng)地地形，需要借助CNC數(shù)控設(shè)備，但數(shù)控設(shè)備的相關(guān)軟件學(xué)習(xí)門檻較高，不容易掌握，更重要的是，該類軟件非環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生所必修的學(xué)習(xí)內(nèi)容，不在教學(xué)計(jì)劃之內(nèi)。因此，以本專業(yè)相關(guān)軟件為基礎(chǔ)，結(jié)合CNC數(shù)控設(shè)備制作建筑地形模型，是提高制作效率及精度的可行辦法。

1 準(zhǔn)確、高效地制作地形模型的方法

通過對(duì)不同材料的嘗試，以及建模軟件SketchUp及其插件的研究，作者探索出一套相對(duì)簡(jiǎn)單、快捷、高精度且易于掌握的地形模型制作方法。

1.1 材料選擇

使用CNC設(shè)備制作地形模型，應(yīng)使用體塊類材料進(jìn)行制作。通過對(duì)木材、泡沫板等材料的嘗試，發(fā)現(xiàn)仍有許多不足。木材因硬度原因，需分層雕刻切割，否則會(huì)發(fā)生斷刀情況，因此制作速度較慢;泡沫板材因過于疏松和不耐高溫，會(huì)造成粘刀和精度不足的問題，也不是理想材料。在通過對(duì)其他相關(guān)行業(yè)調(diào)研后，發(fā)現(xiàn)可以使用410代木這一材料進(jìn)行制作。410代木為不飽和樹脂材料，常用于雕刻、模具生產(chǎn)行業(yè)的小樣試產(chǎn)。其密度較低、結(jié)構(gòu)疏松，卻有一定的硬度，保持性較好，因而受到行業(yè)廣泛應(yīng)用。在地形模型制作中，可利用這一材料的特性，結(jié)合CNC設(shè)備，快速制作地形。

1.2 軟件操作

SketchUp是建筑領(lǐng)域最基本的三維建模軟件，是學(xué)生、設(shè)計(jì)師必須掌握的基本技能。因此，結(jié)合該軟件制作地形模型，是提高效率、簡(jiǎn)化流程的理想方案。

第一，三維地形的制作。利用數(shù)控設(shè)備制作實(shí)體地形模型，需先在虛擬三維空間中制作出虛擬地形。在已有等高線草圖的前提下，在AutoCAD軟件中進(jìn)行描繪，而后將描繪線條導(dǎo)入SketchUp軟件中，將等高線拉伸至設(shè)計(jì)高度，通過“ToPoShaper”這款插件，自動(dòng)生成地形。

第二，將虛擬地形轉(zhuǎn)為CNC設(shè)備可識(shí)別的圖紙。CNC設(shè)備常用的軟件之一為ArtCAM，此軟件可利用灰度圖生成刀具路徑。雖然SketchUp軟件本身不支持導(dǎo)出灰度圖紙，但通過對(duì)插件的研究，發(fā)現(xiàn)可以通過“Color By Z”這款插件中按高程顯示顏色的功能，把最高點(diǎn)顏色設(shè)置為白色，最低點(diǎn)設(shè)置為黑色，即可生成地形的灰度圖。

第三，灰度圖的導(dǎo)出和處理。在SketchUp軟件中，先將相機(jī)調(diào)整為平行投影，然后選擇頂視圖視角，將陰影關(guān)閉，取消天空和地面的顯示，將背景色設(shè)為純白色。通過以上設(shè)置，可以導(dǎo)出平整的地形灰度圖。由于插件自身的原因，導(dǎo)出的灰度圖是由不同三角圖塊組成的圖像，還需在PhotoShop軟件中進(jìn)行模糊、平滑處理，消除生硬的三角圖塊。至此，灰度圖紙?zhí)幚硗瓿?，可?dǎo)入ArtCAM進(jìn)行操作。

第四，ArtCAM軟件中的處理。在ArtCAM軟件中，導(dǎo)入處理好的地形灰度圖，結(jié)合模型制作的尺度要求，經(jīng)過比例換算，確定導(dǎo)入尺寸，設(shè)定模型高度。由于灰度圖紙分辨率的關(guān)系，導(dǎo)入后還應(yīng)做進(jìn)一步柔化平滑處理，一般柔化程度在30%～40%即可。然后，便可選擇合理的刀具，進(jìn)行雕刻輸出。

第五，雕刻輸出。在雕刻輸出時(shí)，如果為實(shí)木材料，則需要先分層粗雕，然后再用精細(xì)刀頭精雕，避免機(jī)器發(fā)熱、斷刀;若選擇410代木材料，則可直接選擇精雕刀具，一次雕刻成功。

第六，地形模型后續(xù)處理。地形模型雕刻完成后，即可對(duì)地形進(jìn)行噴漆、著色等處理，可選用自噴漆、丙烯等材料進(jìn)行噴涂或涂刷，待干燥后，便可進(jìn)行植草、增加配景配飾的工作。

2 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)地形模型制作方法的探索，可極大地提高建筑、景觀模型的制作效率，通過測(cè)算，實(shí)際制作地形所用的時(shí)間比采用等高線地形、堆疊地形制作方法所用時(shí)間節(jié)約60%以上，且精準(zhǔn)程度有了極大的提高。尤其是對(duì)SketchUp等軟件的利用，降低了CNC設(shè)備的使用門檻，便于學(xué)生、設(shè)計(jì)師直接使用。不僅在日常教學(xué)中，起到提高學(xué)生制作效率、增加學(xué)生興趣、提升模型精細(xì)度的作用，在行業(yè)實(shí)際應(yīng)用中，也便于設(shè)計(jì)師與模型制作技師的溝通交流和生產(chǎn)效率的提高。

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作者簡(jiǎn)介：劉冰（1982—），男，遼寧人，同濟(jì)大學(xué)風(fēng)景園林專業(yè)碩士，工程師，教師，研究方向：景觀設(shè)計(jì)，環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)。