建研院《开发开放式建筑工程三维图形平台系统》
来源:中国建筑科学研究院  发布时间:2010年01月20日
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  1. 项目简介

  “开发开放式建筑工程三维图形平台系统”是住房和城乡建设部科技司的研究开发项目。该项目组在深入分析工程设计行业对三维CAD应用系统需求的基础上,将先进的图形显示、专业实体数据处理及编辑以及三维图形算法等相关技术进行集成与整合,构建了工程设计行业三维CAD系统的整体应用框架。在图形平台技术、三维实体及专业实体造型技术、实时着色显示技术、渲染动画技术以及系统集成技术方面均有关键性突破。经验收专家委员会认为,该项目达到国内领先水平。项目主要在以下几个方面进行了研究:

  在图形显示方面,解决了大容量图形的内存管理、图形快速显示与数据快速处理等问题。

  在专业设计方面,完成了利用三维图形算法进行的各类三维复杂实体造型与编辑,实现了三维专业实体造型的参数化设计与编辑处理,多专业数据共享、数据传输及数据处理,在编辑的便利性、灵活性、高效性等方面均达到了较高水平。

  在实时着色显示技术方面,解决了大容量和大体量建筑模型的即时动态三维浏览问题,系统通过对复杂三维实体进行快速三角化处理,较好地解决了复杂结构体系和大规模建筑模型的快速动态显示问题。在现实处理中综合了色彩压缩、色彩合并和柔化等技术,通过读取32位彩色位图的透明通道信息,结合OpenGL模板应用,实现了镂空贴图纹理显示技术,在表现环境配景等方面实现了以往无法达到的效果。

  在真实感渲染技术方面,系统采用深度缓存、光线跟踪、辐射度等三种图形显示算法,并将多种算法有机结合,用来满足不同场合、不同层次的图形显示需要。系统提出了一种对多连通域直接进行边界三角剖分的方法,大大减少需要优化的边数,提高了运行速度。在渲染算法中采用了反走样技术,支持雾、背景等自然环境,同时采用了空间分割等多种图形加速算法,可以快速地产生高质量的渲染图形。

  在动画制作和播放技术方面,系统提供多视窗交互方式设置折线或Bezier曲线相机路径,通过对路径各关键点的参数设置完成较为复杂的相机动画及场景切换效果。提供OpenGL及渲染动画以进行场景浏览模拟、三维专业实体力学分析模拟以及施工进度模拟等,并通过播放器程序进行播放控制。

  该三维图形系统已应用于三维建筑设计软件APM、建筑造型及装修设计软件DEC、结构平面计算机辅助设计软件PMCAD、建筑结构空间有限元分析软件SATWE、钢结构CAD软件STS、复杂空间结构建模软件SpaSCAD、园林设计软件GARLAND、日照分析软件Sunlight、居住区规划设计软件、中国古典建筑设计软件、园林设计软件、场地设计与土石方计算软件、施工进度模拟软件、道桥设计软件等等多个领域不同专业。

  项目成果已在2008北京奥运会主体育馆、上海环球金融中心、中国国家大剧院、首都机场新航站楼等实际工程中得到广泛应用,达到或接近了国际同类系统的水平。

  2003年至今新增用户近1000家,5000套,设计单位用户已达9000多家、十几万套,覆盖率超过90%,用户升版近7000家,销售收入和升版收入共计新增2000万元,已有30%的使用人员完全脱离Autocad,完全可达到使用户少买或不买国外图形平台的效果,应用范围涵盖建筑、装修、结构、设备、园林、概预算、施工管理、古建设计、日照分析等多个专业,伴随正版化趋势,社会效益愈加明显,在园林、规划、古建、日照分析、结构空间分析、施工技术等领域有更加广阔的应用前景。

  2. 成果应用:三维施工现场平面设计软件(3DSG)在铁路枢纽建设中的应用

   三维施工现场平面设计软件对大型铁路枢纽的复杂钢结构进行三维建模,并生成后续的形象进度、钢结构吊装过程展示,以及进行施工现场的场景布置等,充分满足铁路枢纽工程投标和施工方案设计等需求。

  2.1. 银川火车站改造工程

  银川火车站改造工程是铁道部和宁夏自治区合作的重点工程,工程总投资17.86亿元,建设工期18个月,改造后的银川站将成为银川市经济、社会发展的重要标志性建筑。新建的银川火车站东站房建筑面积30000平 方米,屋面中央三跨采用钢筋混凝土双向拱壳、充分体现了交通建筑应有的气势。站房立面挺拔的线条编制出的极具伊斯兰风格的尖璇,展现出了一幅浓郁的民族风情画卷。两端向外悬挑,并被多个连续圆拱支撑起来的站房主体,舒展的造型仿佛飞腾的凤凰。
 
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