參數(shù)化建模在景觀構(gòu)筑設(shè)計(jì)當(dāng)中的運(yùn)用

曾偉

摘 要： 本文在研究中以景觀構(gòu)筑設(shè)計(jì)為核心，將參數(shù)化建模應(yīng)用在景觀構(gòu)筑設(shè)計(jì)中，通過(guò)建模和虛擬化的方式，構(gòu)建景觀構(gòu)筑物實(shí)體，優(yōu)化景觀構(gòu)筑設(shè)計(jì)方案，提供景觀構(gòu)筑設(shè)計(jì)的有效性和可靠性，并為相關(guān)研究人員提供一定的借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞： 參數(shù)化建模;景觀構(gòu)筑設(shè)計(jì);虛擬

【中圖分類(lèi)號(hào)】V221 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）21-0130-01

在計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展下，建筑設(shè)計(jì)和景觀設(shè)計(jì)行業(yè)中逐漸引入計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，涌現(xiàn)出很多相關(guān)性設(shè)計(jì)軟件，服務(wù)于建筑景觀設(shè)計(jì)的同時(shí)，也在不同的更新和優(yōu)化。發(fā)展至今，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)從原有的平面圖形變化發(fā)展到基于布爾運(yùn)算的構(gòu)筑實(shí)體展現(xiàn)，這一造型能力在很大程度上刺激設(shè)計(jì)師的想象，提高設(shè)計(jì)效率。參數(shù)化建模師是一種有效的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，創(chuàng)建參數(shù)化建模環(huán)境，各個(gè)零件由特征組成，這一特征就是正空間、負(fù)空間組成，正空間就是真實(shí)存在的塊，負(fù)空間就是切除和減去的部分。在這樣的環(huán)境背景下，探究參數(shù)化建模在景觀構(gòu)筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)

1.1 基本特征參數(shù)化設(shè)計(jì)。在景觀構(gòu)筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要對(duì)景觀構(gòu)筑物進(jìn)行形體分析，將景觀構(gòu)筑物分解成基本幾何元素，利用布爾運(yùn)算方式組合，使得設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)構(gòu)筑物基本特征實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模建模，以長(zhǎng)方體、圓柱體、圓錐體、球體為基本幾何元素的主特征，具體如下：

1.1.1 基準(zhǔn)特征。在參數(shù)化建模中，景觀構(gòu)筑物的基準(zhǔn)特征主要有基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)坐標(biāo)系等，以此為主特征，和輔助特征結(jié)合形成定位基準(zhǔn)，通過(guò)參數(shù)驅(qū)動(dòng)的方式構(gòu)建景觀構(gòu)筑物實(shí)體模型。

1.1.2 曲線(xiàn)特征。在參數(shù)化建模中，景觀構(gòu)筑物的曲線(xiàn)特征包括拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、管體等，這些形體都需要依靠曲線(xiàn)操作得以實(shí)現(xiàn)，勾勒出景觀構(gòu)筑物實(shí)體邊緣，和草圖結(jié)合實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模。

1.1.3 附加特征。在參數(shù)化建模中，景觀構(gòu)筑物的附加特征包括孔、槽、凸臺(tái)等工程常見(jiàn)特征。這些附加特征主要依靠基本幾何元素特征組建形成，參數(shù)化建模中會(huì)反復(fù)出現(xiàn)，必須要對(duì)附加特征進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，便于設(shè)計(jì)人員的使用，簡(jiǎn)化建模過(guò)程，控制參數(shù)化建模中的出錯(cuò)率。

1.1.4 曲面特征。在參數(shù)化建模中，景觀構(gòu)筑物的曲面特征是從幾何元素中的抽取和組合形成的，提取構(gòu)筑物實(shí)體的曲線(xiàn)與邊界，創(chuàng)建曲面特征，和對(duì)應(yīng)原始創(chuàng)建對(duì)象進(jìn)行關(guān)聯(lián)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模。

1.2 草圖參數(shù)化設(shè)計(jì)。草圖主要是和景觀構(gòu)筑物實(shí)體模型關(guān)聯(lián)的二維圖形，在平面可以根據(jù)設(shè)計(jì)人員的需求進(jìn)行尺寸驅(qū)動(dòng)，通過(guò)添加約束方式、修改約束值的方式，改變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)而對(duì)景觀構(gòu)筑物實(shí)體特征進(jìn)行改善和優(yōu)化。設(shè)計(jì)人員可以在草圖上創(chuàng)建截面曲線(xiàn)，對(duì)截面曲線(xiàn)拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描，構(gòu)建參數(shù)化構(gòu)筑物模型，提取模型中的曲線(xiàn)參數(shù)與拉伸參數(shù)，調(diào)整模型尺寸，使其符合景觀構(gòu)筑物幾何特征。

2 景觀構(gòu)筑物參數(shù)化建模

2.1 提取構(gòu)筑物參數(shù)。根據(jù)上述方式，提取景觀構(gòu)筑物的基準(zhǔn)特征參數(shù)、曲線(xiàn)特征參數(shù)、附加特征參數(shù)、曲面特征參數(shù)，得到構(gòu)筑物草圖，并對(duì)景觀構(gòu)筑物草圖進(jìn)行初步調(diào)整。值得注意的是，在參數(shù)化建模中，設(shè)計(jì)人員要以一個(gè)主特征為核心，其他特征都需要服務(wù)于主體特征，定位主體特征基準(zhǔn)點(diǎn)

空間動(dòng)態(tài)描述示意圖，使得主體特征基準(zhǔn)點(diǎn)和主特征間保持固定位置關(guān)系，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行尺寸驅(qū)動(dòng)，不會(huì)改變景觀構(gòu)筑物幾何物理特征。通過(guò)幾何參數(shù)設(shè)定，描述景觀構(gòu)筑物的形態(tài)，而所描述的景觀構(gòu)筑物形態(tài)符合多重空間，如圖1所示。

2.2 景觀構(gòu)筑物屬性分析。通過(guò)動(dòng)態(tài)描述空間，以參數(shù)設(shè)定的方式對(duì)景觀構(gòu)筑物外形結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，以此為基礎(chǔ)，分析景觀構(gòu)筑物的外部屬性和內(nèi)部屬性。在外部屬性描述分析中，繪制景觀構(gòu)筑物外表屬性映射關(guān)系示意圖，構(gòu)建X、Y、Z的三維描述空間，其中X、Y為橫縱坐標(biāo)，Z 為空間維度，在三維空間中表示景觀構(gòu)筑物的映射面。在參數(shù)化建模中，由于紋理會(huì)影響景觀構(gòu)筑物模型的顏色、明暗，引入種子點(diǎn)匹配法分析紋理屬性特征，計(jì)算公式為：L=φ（j）·f（x，y）-∑ni=1anx2i+bny2i+cnxiyi，其中f（x，y）為迭代式特征函數(shù);x、y分別代表構(gòu)筑物紋理在定點(diǎn)i位置下的向量橫、縱坐標(biāo);a為n個(gè)紋理和時(shí)間的匹配常數(shù);b為n個(gè)紋理和空間的匹配常數(shù);c為n個(gè)紋理和物質(zhì)的匹配常數(shù);φ（j）為景觀構(gòu)筑物紋理走勢(shì)。通過(guò)掃描儀實(shí)現(xiàn)構(gòu)筑物表征掃描，制作景觀構(gòu)筑物紋理的二維平面圖，按照特征匹配法將紋理映射到景觀構(gòu)筑物幾何模型中，再通過(guò)函數(shù)紋理制作景觀構(gòu)筑物的結(jié)合紋理，構(gòu)建景觀構(gòu)筑物參數(shù)化三維立體模型。

3 景觀構(gòu)筑物三維虛擬設(shè)計(jì)

3.1 室外景觀設(shè)計(jì)。在構(gòu)建參數(shù)化模型后，要校正模型中的數(shù)據(jù)參數(shù)，利用photo shop9.0進(jìn)行圖像參數(shù)預(yù)處理，以*.tif格式保存，將文件傳輸?shù)紼RDAS設(shè)計(jì)軟件中，對(duì)景觀構(gòu)筑物參數(shù)化模型進(jìn)行校正，并以*.img格式保存，得到精準(zhǔn)的景觀構(gòu)筑物參數(shù)化三維立體模型。之后，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)景觀構(gòu)筑物參數(shù)化三維立體模型，開(kāi)展室外景觀設(shè)計(jì)，通過(guò)三角形對(duì)點(diǎn)法，把構(gòu)筑物地形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，通過(guò)三維數(shù)據(jù)模擬構(gòu)筑物地形，形成構(gòu)筑物室外景觀虛擬地形特征。以網(wǎng)格平面設(shè)置坡度、坡向和垂足線(xiàn)。

3.2 室內(nèi)景觀設(shè)計(jì)。在構(gòu)筑物室內(nèi)景觀設(shè)計(jì)中，通過(guò)景觀構(gòu)筑物參數(shù)化三維立體模型，搭建室內(nèi)景觀成像，對(duì)室內(nèi)虛擬景觀與室外虛擬景觀進(jìn)行拼接，按照比例、角度調(diào)整整體景觀方向和擺設(shè)，形成景觀構(gòu)筑物三維造型。

3.3 三維造型動(dòng)態(tài)瀏覽。在景觀構(gòu)筑物三維造型設(shè)計(jì)完成后，設(shè)計(jì)人員要對(duì)該模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)瀏覽操作，查看構(gòu)筑物三維造型虛擬效果。對(duì)某區(qū)域景觀造型屬性進(jìn)行分析，合理安排光源點(diǎn)與可視點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)景觀構(gòu)筑設(shè)計(jì)中的外形結(jié)構(gòu)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)瀏覽，做好色彩渲染。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，在景觀構(gòu)筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際需求，將參數(shù)化建模應(yīng)用在景觀構(gòu)筑設(shè)計(jì)中，發(fā)揮出參數(shù)化建模的作用，提高景觀構(gòu)筑設(shè)計(jì)的完整性和可靠性。

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