三維動(dòng)畫(huà)在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

霍燃 趙蓓

隨著可視化技術(shù)的快速發(fā)展，三維動(dòng)畫(huà)逐步應(yīng)用于水利水電工程設(shè)計(jì)中，通過(guò)精細(xì)化繪制水工建筑物和工程構(gòu)造動(dòng)畫(huà)，使得人們可以直觀了解水利工程的設(shè)計(jì)原理、運(yùn)作邏輯和過(guò)程，有效提升水利工程建設(shè)的效率與水平?！冬F(xiàn)代水利水電工程項(xiàng)目管理理論與實(shí)務(wù)》結(jié)合現(xiàn)代工程項(xiàng)目管理理論知識(shí)，圍繞項(xiàng)目管理的不同要素進(jìn)行深入論述，清晰闡釋了合同管理、質(zhì)量管理、投資管理、風(fēng)險(xiǎn)管理等環(huán)節(jié)的核心要點(diǎn)，為研究三維動(dòng)畫(huà)在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提供了良好的理論參考和實(shí)踐參照。

《現(xiàn)代水利水電工程項(xiàng)目管理理論與實(shí)務(wù)》共十一章。第一章從項(xiàng)目管理的知識(shí)體系出發(fā)，系統(tǒng)概述了工程項(xiàng)目管理相關(guān)的理論內(nèi)容。第二章圍繞工程項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程展開(kāi)論述，不僅介紹了工程項(xiàng)目建設(shè)的主要流程和細(xì)分環(huán)節(jié)，而且結(jié)合水利水電工程項(xiàng)目實(shí)例，詳細(xì)闡述了具體的項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程以及管理模式。第三章以工程招標(biāo)與投標(biāo)為論述主題，分別闡述了政府采購(gòu)招標(biāo)和工程項(xiàng)目招標(biāo)之間的內(nèi)在聯(lián)系、區(qū)別，并且介紹了部分投標(biāo)報(bào)價(jià)的有效策略和技巧。第四章針對(duì)合同管理相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行深入討論，詳細(xì)分析了承包施工的常見(jiàn)合同問(wèn)題。第五章至第十章分別介紹了工程項(xiàng)目的質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、投資管理、人力資源管理、風(fēng)險(xiǎn)管理以及項(xiàng)目評(píng)估等內(nèi)容。第十一章引用具體案例分析了水利水電工程項(xiàng)目管理理論的實(shí)際應(yīng)用。

水利工程是一項(xiàng)涉及范圍廣、建設(shè)周期長(zhǎng)的系統(tǒng)性工程，需要測(cè)繪、地質(zhì)、建筑等多個(gè)專業(yè)相互配合、共同設(shè)計(jì)。但由于設(shè)計(jì)圖紙復(fù)雜抽象，因此普通的二維圖像無(wú)法準(zhǔn)確傳達(dá)物體的質(zhì)感、形態(tài)。為此，三維動(dòng)畫(huà)的創(chuàng)新應(yīng)用有效解決了這一問(wèn)題，可以生動(dòng)直觀地呈現(xiàn)出工程項(xiàng)目的整體效果、內(nèi)部構(gòu)成、技術(shù)路線等，在水利工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮著日益重要的作用。具體來(lái)說(shuō)，水利工程采用三維動(dòng)畫(huà)表達(dá)設(shè)計(jì)構(gòu)想的現(xiàn)實(shí)意義主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，清晰展示水利工程建筑物主體結(jié)構(gòu)。三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)憑借其立體化圖景，能夠多維度、全方位地展現(xiàn)工程建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、設(shè)施排布，使得不同材質(zhì)的水利設(shè)施得以清晰呈現(xiàn)。其中，設(shè)計(jì)人員利用建筑物投影圖能夠系統(tǒng)描繪出建筑物的基本輪廓，并借助建模技術(shù)，使得平面設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)化為立體模型，從而得到建筑物的實(shí)景動(dòng)畫(huà)；建模完畢后，虛擬動(dòng)畫(huà)與真實(shí)物體之間還存在較大差異，需要利用材質(zhì)紋理技術(shù)來(lái)賦予“素?！闭鎸?shí)的紋理感，使得動(dòng)畫(huà)更符合真實(shí)物體的外觀。相比于平面化的工程圖紙，三維動(dòng)畫(huà)可以全方位、多視角地展示產(chǎn)品的外觀以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特性，并賦予畫(huà)面靈魂，使其自由運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)畫(huà)面的真實(shí)性。

第二，直觀呈現(xiàn)專業(yè)化設(shè)備的布置情況。通常情況下，水利樞紐廠房中會(huì)布置暖通、水機(jī)、電氣等專業(yè)化設(shè)備，但普通的二維圖紙僅能簡(jiǎn)單呈現(xiàn)平面上的位置分布，或者用數(shù)字符號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)各個(gè)設(shè)備布置的高度，表達(dá)較為抽象。而三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)能夠?qū)⒏鱾€(gè)專業(yè)設(shè)備的具體位置、擺放情況、形制特點(diǎn)等有效呈現(xiàn)出來(lái)，使人們可以直觀理解不同設(shè)備在真實(shí)情況下的相互關(guān)系，并且可以模擬設(shè)備的實(shí)際工作過(guò)程，形象展現(xiàn)設(shè)備的工作原理和操作流程或者動(dòng)態(tài)演示水利樞紐的運(yùn)作過(guò)程。

具體來(lái)說(shuō)，三維動(dòng)畫(huà)在水利工程中的實(shí)際應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：

水閘水下沖坑監(jiān)測(cè)。結(jié)構(gòu)斷裂、水坑塌陷、土壤流失等會(huì)導(dǎo)致水閘地基出現(xiàn)滲流嚴(yán)重、水流流態(tài)異常等現(xiàn)象，為了有效防止這類現(xiàn)象的出現(xiàn)，在修建水利工程時(shí)不僅會(huì)嚴(yán)格把控施工和質(zhì)檢環(huán)節(jié)的質(zhì)量，而且需要借助三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)來(lái)開(kāi)展定期質(zhì)檢，及時(shí)排查安全隱患。例如運(yùn)用三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)來(lái)檢測(cè)下游水流的沖坑情況，不僅能夠得到精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，而且可以得到形象具體的三維可視圖，使得維修人員精準(zhǔn)確定沖坑位置，實(shí)施定向修復(fù)。這種檢測(cè)方法可有效節(jié)省人力、物力成本，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

地形地質(zhì)測(cè)繪。壩區(qū)地形地質(zhì)測(cè)繪是水利工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，但由于測(cè)量難度大、準(zhǔn)確性低，始終無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效測(cè)量。隨著三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，技術(shù)人員可以結(jié)合等高線數(shù)據(jù)，以數(shù)字化形式呈現(xiàn)地形地勢(shì)的外觀模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步繪制具體的地貌形態(tài)，如引水洞、泄洪洞、大壩、上下游圍堰等，從而使得整個(gè)壩區(qū)的地形結(jié)構(gòu)和水利設(shè)施排布得到科學(xué)規(guī)劃、精準(zhǔn)呈現(xiàn)。同時(shí)，隨著工程施工不斷推進(jìn)，三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)可以結(jié)合工程壩區(qū)的地貌變化和建筑物實(shí)景來(lái)不斷更新完善動(dòng)畫(huà)模型，保證測(cè)繪的實(shí)時(shí)性和真實(shí)感。此外，仿真三維實(shí)體技術(shù)通過(guò)旋轉(zhuǎn)、剖面、切割、深挖等操作，可以完整勾勒出山體的地質(zhì)實(shí)體，從而精準(zhǔn)計(jì)算出山體挖掘所需的沙石量、土方量。

作者簡(jiǎn)介：霍燃（1984—），女，河北保定人，碩士，河北工藝美術(shù)職業(yè)學(xué)院副教授，研究方向?yàn)閯?dòng)漫設(shè)計(jì)趙蓓（1978—），女，河北保定人，河北工藝美術(shù)職業(yè)學(xué)院副教授，研究方向?yàn)槊襟w設(shè)計(jì)