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摘要：現代計算機技術的發展迅速，在各行各業中的應用都極為廣泛，尤其與設計方向。現代市政工程往往具有復雜的特點，源自工程中有較多與其他專業交互的現象，進行設計的過程中，若不能進行有效、細致的校對，就會造成施工過程問題重重。基于此本文提出在市政工程中應用計算機三維動畫技術，以期為現代市政工程設計提供更加高效的設計方式。

關鍵詞：計算機三維動畫技術；市政工程設計；應用

隨著現代計算機硬件技術的發展，在計算機圖形上的研究更為深入，使用計算機生成各類與現實近似的畫面，以及絢麗的特技效果成為可能，此中應用的技術便被稱為計算機三維動畫技術[1]。計算機動畫技術，是計算機圖形技術與藝術交互而成的產物，其隨著現代計算機圖形算法及計算機硬件發展而發展，該技術綜合應用了計算機物理學、數學、藝術、科學及其他學科知識。計算機三維動畫技術，用計算機生成了連續、絢爛的虛擬真實畫面，不止使得科學藝術發展，且為現代市政工程設計提供了新的思路。

一、計算機三維動畫技術概述

計算機三維動畫技術，主要研究運動控制技術；動畫相關造型、合成、繪制技術等。造型技術與CAGD及CAD中已經得到了較為廣泛化的應用，不過計算機三維動畫對于傳統曲面造型及實體造型有更加新穎的側重。計算機設計中的精度要求并不與工業設計要求相仿，相對要求更低；造型工具靈活、景物運動可控性更強。由此使得計算機三維動畫中的造型設計技術得到發展，比如隱函數曲面造型技術、Catmullclark離散性曲面造型技術等。計算機三維動畫技術相對兼容性更強，且操作更為簡單，本文所提出的三維動畫技術工程設計主要依托的多邊形網格模型，便是其中代表。

二、計算及三維動畫應用支撐

（一）應用軟件要求計算機三維動畫技術的應用及發展，還在于三維建模軟件的多樣性，能夠滿足各方向的設計工作。著名三維軟件有Discreet3dstudiomax、AvidSoftimage等。此類軟件均為可視化三維建模軟件，有相對完善的渲染系統，能夠對用戶操作實時展現在屏幕上，此類軟件公共接口調用掃描線算法等渲染器，完成后期的渲染。后期渲染會于三維場景完成后操作，將動畫渲染為視頻或者一幀一幀的圖像。

（二）應用硬件要求在進行計算機三維動畫技術中，主要有建筑渲染及人物動畫兩個大的類別，相對于人物動畫根據人物建模的精致程度來判別計算機應用配置，建筑渲染要求則更為低，普通計算機便能達成應用要求。三維建模動態規律檢查，僅需要計算機在承受面數上能夠達成要求即可，主要集中在計算機顯卡及CPU、內存的要求。

三、市政路橋工程設計中的應用

（一）自動生成三維視圖使用三維繪圖軟件，根據建模的設計，進行組裝件及零件設計，完成此類組裝件及零件基本特征繪制，就可以生成要求零件，進行二維工程圖轉換過程中，能夠自動的生成三視圖需要的線條，從而使得繪圖工作量得到極大的削減，提高了的設計質量及設計效率。由最為基本的圖形單元達成特征的圖形，之后再合成具有特征的實體，同時將其編制成特征數據庫，比如圓、環、矩形及體素等。調用特征數據庫能夠實現對實體造型的制作以及修改，便于后期的調整及加速三維建模的過程。現代計算機圖形技術及計算及硬件技術的發展，為三維動畫技術提供了堅實的基礎，進而才能完成模型的快速建立。同時，在進行三維實體造型的設計中，使用參數化的設計，和傳統的設計方式相較，最大不同在于對設計過程的存儲。在進行參數值的改變過程中，3D造型以及2D工作圖中進行修改結果都一樣，會使得2D工作圖、3D造型根據參數值的改變進行重新生成，根據力學分析程序檢查，設計的修改及更新相對更為有效、可靠。比如在進行工程中項目規格的變化及組件的造型改變時，通過參數的調整，對幾何形狀進行控制及修改，從而自動達成對產品的精確造型。

（二）自動校核施工方案三維模型的設計過程中，與人思維是相一致的，設計過程中要求設計者能夠對產品各個細節足夠了解。在傳統設計中，由于二維工作圖相對不夠立體，因此盡管能夠對部分問題有效解決，但在空間上的沖突問題，仍無法保證完全解決。三維動畫在進行設計的過程中，根據相關的校核參數添加，能夠有效對工程設計中的問題進行審核，進而達成自動化校核的目的。現代市政橋梁公路工程設計中，由于在市區范圍中，為了避免工程設計造成城市運行影響，尤其是交通運行，需要進行交通路線的參數設計，嚴格根據相關規范進行設置，進而達成施工要求。為了保證質量達成需要，也需要積極對橋梁結構參數進行檢查，保證能夠達成橋梁承載要求。通過三維裝配，旋轉視圖及色差調整，能夠使得三維裝配圖清晰且完整的展現于設計者面前，不僅在外觀上明確，且在內部結構上清晰明了。

（三）管線交叉檢查在計算機三維動畫設計中，還能夠明確的展示不同專業的設備布置。市政道路橋梁工程中，最大的專業問題，往往在于管線，不僅道路及橋梁工程需要沿線布置電纜、排水管道系統等，且在與其他專業的管線交叉也是較為繁瑣的問題。使用三維動畫技術，輸出相應路段的道路管線設計，并在此基礎上加設道路及橋梁的管道設計，綜合性的對管線交叉問題進行校核。二維圖紙僅能對各專業具體位置介紹，通過標高對設備布置高程進行識別。三維動畫設計則能夠表達各專業實際情況的交互關系，甚至是運動性的專業，也能夠模擬其工作過程，實體進行表達。

（四）動靜態干涉檢查在所有組件設計完成并進行建立之后，通過對相關組件關系的確定，進行組件組裝，對各個組件尺寸及裝配關系進行查核實，對其動靜態干涉情況進行檢查，便于更早對組件單獨設計繪圖中不合理部分及隱蔽部分的錯誤狀況進行檢查，進而及時進行改正。此方式主要在施工中進行應用，對施工工序的合理性進行檢查，保證施工連續性強，過渡平滑。

四、結束語

本文對計算機三維動畫技術與市政工程中的應用展開了探討，首先對三維動畫概念進行闡述，并介紹了的三維動畫技術應用的軟件及硬件要求，最后對計算機三維動畫在工程設計中的各個方向應用，主要有三維視圖生成、施工方案校核、管線交叉檢查及動靜態干涉檢查，能夠為市政工程設計提供借鑒。

參考文獻

[1]馬新影.淺析計算機虛擬仿真技術在三維動畫制作中的應用[J].科技創新導報,2018,435(03):167-169.

作者：王識智 關曉琪 牟雅欣 單位：長春市市政工程設計研究院