制圖模型三維空間制圖模型

模型是用來表示實(shí)際的或抽象的物體和現(xiàn)象?，F(xiàn)實(shí)世界中的地理實(shí)體可以用形象的直觀的三維空間圖形的模型加以表達(dá)。地理實(shí)體的模型就其復(fù)雜程度而言，可以分為三類：線框模型、面模型和實(shí)體模型。

制圖模型線框模型

線框模型是一種最簡單的幾何模型，主要使用直線、折線、曲線等來表示物體的棱邊形體特征。線框模型表示頂點(diǎn)信息和邊的信息。這些邊可能是所有頂點(diǎn)中每兩個(gè)點(diǎn)間的連線，也可能是這些連線中的一部分。如右圖2所示。該圖是某一地物的示意圖，其中的12條邊是8個(gè)頂點(diǎn)問所有可能的28條連線中的一部分，用其頂點(diǎn)坐標(biāo)及邊與頂點(diǎn)之間的關(guān)系來表達(dá)，如下表中的線框模型所示。這種模型的主要優(yōu)點(diǎn)是簡單，易于生成各種投影視圖。但它僅僅給出了物體的框架結(jié)構(gòu)，而無法給出物體的表面信息。

制圖模型面模型

面模型是在線框模型的基礎(chǔ)上增加了有關(guān)面與邊的拓?fù)湫畔⒍?，主要使用多邊形、曲面等物體的各個(gè)表面單位來表示其形體特征。這種模型給出了頂點(diǎn)的幾何信息及邊與頂點(diǎn)、面與邊之間的二層拓?fù)湫畔?。下表在線框模型的基礎(chǔ)上給出了該地物的面模型表示法。與線框模型相比，面模型具有較豐富的形體信息，但它并未指出該物體是實(shí)心還是空心，哪里是物體的內(nèi)部和外部等信息，因此僅適用于描述物體的外殼。

制圖模型實(shí)體模型

實(shí)體模型常用多面體、球體、錐體等基本體素及并、交、差等運(yùn)算來描述物體，模型復(fù)雜，但信息完整。表示實(shí)體模型的方法有很多種，如基本體素引用法、單元分解法、空間位置枚舉法、掃描表示法、結(jié)構(gòu)實(shí)體幾何法以及邊界表示法等，這里給出幾種表示方法。

(1)體素模型CSG(constructive solid geometry)：即結(jié)構(gòu)實(shí)體幾何法，一個(gè)復(fù)雜實(shí)體可表示成為一些簡單實(shí)體的某種組合操作。這些簡單實(shí)體稱為體素。組合操作有并(union)、交(intersection)、差(difference)等，分別用“∪”、“∩”和“-”操作符來表示。每一體素在參與組合操作之前必須經(jīng)歷某種變換(包括比例、平移、旋轉(zhuǎn)等)，使它從被定義的狀態(tài)變換到被組合狀態(tài)。組合而得的中間實(shí)體在參與更高層組合之前也可能要經(jīng)過類似的變換。系統(tǒng)可以通過用戶指定的尺寸、形狀、位置、方向等來定義一組基本體素，然后對(duì)這些參數(shù)檢查其合理性。一般情況下，體素本身是通過一組由曲面所定義的半空間的交來表示的。

(2)邊界表示法B-Reps(boundary representation)：在邊界表示法中一個(gè)實(shí)體通過包圍它的曲面片或平面多邊形(統(tǒng)稱面片)的集合(邊界)來表示，一個(gè)實(shí)體的邊界必須將實(shí)體內(nèi)部的點(diǎn)和外部的點(diǎn)區(qū)分開來，因此實(shí)體的邊界完整地定義了該實(shí)體。一個(gè)實(shí)體的邊界表示必須滿足一定的條件。比如：定義一個(gè)實(shí)體的邊界的面片的個(gè)數(shù)有限；任意一個(gè)面片都是它的邊界的子集；所有面片的并集定義該實(shí)體的邊界；一個(gè)面片是它的擴(kuò)展曲面或平面的一部分；一個(gè)面片的范圍有限且是同構(gòu)的；等等。

以立方體和圓柱體兩個(gè)實(shí)體來說，它們都有有限個(gè)面；立方體的邊界可以很容易地通過邊分成六個(gè)平面片；圓柱體的邊界可以比較任意地分成一些圓筒形曲片和上下兩個(gè)平面片。在立方體和圓柱體中沒有哪一個(gè)面能單獨(dú)定義一個(gè)完整的物體，即每一面片都是完整邊界的子集。每一面片又是它的擴(kuò)展曲面(平面)的定界區(qū)域。如立方體的每一平面片是一個(gè)無限平面的定界區(qū)域；圓柱體的圓筒形曲面也是無限長圓筒的定界區(qū)域。

平面片可以用邊界線來表示，但曲面片需要較多的信息來表示。例如它可以是由一組特征點(diǎn)來定義的Bezier曲面，再加上一個(gè)由特征多邊形定義的位于該曲面的封閉曲線。一個(gè)物體的邊界可以通過多種方式表示成為一些面、邊和頂點(diǎn)的組合，邊界表示并不唯一。

(3)四叉樹和八叉樹：四叉樹和八叉樹分別是用層次式的二維或三維空間子域劃分來代替大小相等、規(guī)則排列的二維或三維單元陣列的一種高效方法。

制圖模型是將所研究的數(shù)據(jù)以及分析過程用圖形來表示。它的目的就是要在研究當(dāng)中幫助分析人員組織及規(guī)劃要完成的分析過程，并且指出用了完成這一分析過程所需的數(shù)據(jù)。另外，它也用于說明文檔中的素材以及分析研究中的參考。

制圖模型制作思路

在創(chuàng)建制圖模型過程中，我們發(fā)現(xiàn)了一種非常有用的方法，即從最終結(jié)果開始，然后按照反向的方式一步一步地走回當(dāng)前已有的數(shù)據(jù)。這樣做可以保證避免發(fā)生已有數(shù)據(jù)影響到最終結(jié)果的傾向。因此這個(gè)過程以定義一個(gè)最終結(jié)果為開始。它會(huì)出現(xiàn)什么樣的數(shù)值"para" label-module="para">

假定我們想要顯示出所有坡度大于20°的地區(qū)，我們會(huì)這樣問自己，要生成這樣一幅圖像，哪些數(shù)據(jù)是必須具備的。如要生成一幅坡度大于20°的圖像，反映所有坡度的數(shù)據(jù)庫里有這樣的圖像嗎"para" label-module="para">

這些已有的數(shù)據(jù)可能已經(jīng)是數(shù)字化的形式，或者可能是以紙張地圖的形式，或是表格的形式。后兩者均需要數(shù)字化。假如所需數(shù)據(jù)并不存在，可能需要采取一種方法，以便使用其他的數(shù)據(jù)圖層，或者某些數(shù)據(jù)圖像的組合方式來替代。

制圖模型制作

一旦設(shè)計(jì)好制圖模型，就可以運(yùn)行這些模型并得到輸出數(shù)據(jù)圖層。在IDRISl32的第二個(gè)版本中提供了圖形化建模環(huán)境——Macro Modeler(宏語言建模器)模塊。Macro Modeler用于創(chuàng)建與運(yùn)行模型。但是，當(dāng)在Macro Modeler中創(chuàng)建模型時(shí)，必須清楚使用哪個(gè)模塊來生成輸出數(shù)據(jù)。事實(shí)上，它需要用戶從已有數(shù)據(jù)到最終產(chǎn)品建立模型。因此，首先以示圖的形式創(chuàng)建概念制圖模型，然后在Macro Modeler中建模。在Macro Modeler中建模允許用戶修改模型錯(cuò)誤及參數(shù)，然后重新運(yùn)行整個(gè)模型，而不必手工地運(yùn)行其中每個(gè)單獨(dú)的模塊。

在示意流程圖中，我們通常總是在模型的左側(cè)以最終結(jié)果作為開端，如何向右進(jìn)行，鑒于其連貫性，我們遵從了有關(guān)符號(hào)學(xué)方面的某些常規(guī)。數(shù)據(jù)文件的表現(xiàn)形式如下圖1所示。柵格圖層文件由長方形組成：矢量圖層文件由三角形組成；數(shù)值文件由橢圓形組成；而表格文件則由一個(gè)疊起一角的書頁形式表示。在數(shù)據(jù)庫中，我們用帶有下劃線的數(shù)據(jù)名稱來識(shí)別單個(gè)的字段。文件名寫在符號(hào)的內(nèi)部。

在Macro Modeler中，模塊用平行四邊形來表示，模塊的名稱用粗體顯示在平行四邊形中。模塊用箭頭連接輸入與輸出的文件。當(dāng)需要輸入兩個(gè)文件時(shí)，將來自這兩個(gè)文件的箭頭合并成一個(gè)箭頭，指向模塊的符號(hào)。

下圖顯示了用于計(jì)算上面例子的制圖模型。從一個(gè)名為elevation的數(shù)值高程模型開始，slope模塊用于創(chuàng)建該圖像的輸出文件slopes。該圖像中包含坡度值，并使用reclass模塊創(chuàng)建最終點(diǎn)圖像high slopes，該圖像顯示了坡度大于20°的區(qū)域。

下圖也顯示了一個(gè)非常簡單的制圖模型的例子。該模型的兩個(gè)輸入文件分別是area與population柵格圖層，使用oVerlay(除法選項(xiàng))模塊生成一人口密度柵格圖像pop_density。

制圖模型模型1

為了完成對(duì)流程模型的驗(yàn)證，我們將考慮3個(gè)基本的模型及其流程圖例子。我們的樣品情況具有分離的題目并在建立模型和繪制流程兩方面使用了相當(dāng)不同的方式。這將給你許多有選擇性的觀念。

我們以鹿棲息地質(zhì)量描述性模型開始(Carlson and Fleet，1986)，見下圖3。這個(gè)簡化模型基于有無對(duì)鹿生存至關(guān)重要的某些要素：水體的能力和供放牧和藏身的植被。水體能力基于水體或水文圖層，而放牧和藏身基于植被生長圖層。牧草通常從葉子落到地上的木質(zhì)植物獲得。于是，必需的飼料和藏身因素基于將植被覆蓋重新分類成木質(zhì)灌木叢、樹木等有用植被類型和無用的草本和草地。這個(gè)模型對(duì)于必需的精確植被類型和是否能飲用水體的類型，在某些程度上是含糊的。還有，很容易想像，怎樣用動(dòng)物學(xué)/行為方面的知識(shí)，從可用的圖層獲取這些因素(如動(dòng)物需要食物、藏身和飲水)。

模型的第二部分設(shè)計(jì)是基于土地景觀單元構(gòu)成的空間分布的棲息地質(zhì)量確定的。這里主要考慮的是大小，綜合各個(gè)景觀單元部分或地塊(如邊界)，形成整體。事實(shí)上，這是一個(gè)將土地景觀空間變量應(yīng)用到單個(gè)種類棲息地的精彩易懂的例子。模型最終的部分總計(jì)棲息地質(zhì)量部分的分離土地景觀部分和得分，或者在這種情況下，通過平均對(duì)它們分級(jí)，獲取混合的棲息地質(zhì)量。這一次，怎樣合并簡單的子模型實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜的鹿棲息地模型十分顯然。通過分離各個(gè)系列的操作和各個(gè)土地景觀部分，我們可很容易地生成單獨(dú)的模型。

制圖模型模型2

第二個(gè)模型是一個(gè)更規(guī)則性的模型，它試圖定義能夠接受足夠盛行風(fēng)吹拂安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)的區(qū)域部分(Carlson和Fleet，1986)，見下圖4。只有兩個(gè)基本圖層：地形高程數(shù)據(jù)和植被群落。地形圖層揭示出地形坡面的方位和坡向，并被依次(對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī))從最佳到最差歸類。當(dāng)然，水平地面總的說來最有利，因?yàn)闆]有障礙，而在我們的例子中，由于盛行風(fēng)來自北西方向，第二個(gè)最佳方向便是北西。當(dāng)遠(yuǎn)離北西方向，受益降低。

我們需要考慮的另一個(gè)因素是到障礙物的距離——通過使用功能距離操作很容易獲得在這個(gè)模型中使用了稱為“輻射”的命令。發(fā)電機(jī)要求的高度h'，基于障礙物高度和計(jì)算的距離，是—個(gè)障礙高度與障礙高度減去發(fā)電機(jī)高度除以距離之間的簡單差額。模型假定塔的高度將不高于80英尺，通過從地形中減去其值，再將與塔高度無關(guān)的地點(diǎn)劃分級(jí)別。最終，模型將與塔高無關(guān)的地點(diǎn)分級(jí)，再結(jié)合坡向，獲取對(duì)風(fēng)力發(fā)電有效的位置。事實(shí)上，比起流程圖，它更像是算法。盡管轉(zhuǎn)換經(jīng)典流程圖和算法處理二者相對(duì)容易，許多人覺得更適合這種食譜方式。 2100433B

內(nèi)容簡介

設(shè)計(jì)草圖、制圖和模型技術(shù)的提高，從理論知識(shí)到實(shí)踐極為重要，大量繪制設(shè)計(jì)草圖和制圖與大量制作模型同樣極為重要。 本書分為3篇共28章?！安輬D篇”（第1～8章）列舉了以“g”字形為基礎(chǔ)進(jìn)行膠帶切割機(jī)造形設(shè)計(jì)的方法和以“魚”的形態(tài)作造形啟發(fā)進(jìn)行電吹風(fēng)設(shè)計(jì)的方法，在每張完成的設(shè)計(jì)草圖后均附上了復(fù)習(xí)要點(diǎn)，并充分考慮了讓的設(shè)計(jì)人員和學(xué)生容易學(xué)習(xí)、掌握由設(shè)計(jì)草圖進(jìn)行造形展開的版式。“制圖篇”（第9～12章）以圓筒形和長方體的結(jié)合體為基礎(chǔ)，作了電動(dòng)卷筆刀的造形、作圖方法的圖解，并收錄了各方面的工業(yè)設(shè)計(jì)師所創(chuàng)作的部分設(shè)計(jì)作品?！澳Ｐ推保ǖ?3～28章）以簡單的草圖為基礎(chǔ)，介紹了以現(xiàn)在最便宜、易購的發(fā)泡笨乙烯為素材，在短時(shí)間內(nèi)能制作完成的供造形展開有各種各樣研習(xí)模型的制作技法。 此外，為了便于新的設(shè)計(jì)師和學(xué)生理解，本書盡可能以簡潔的文字進(jìn)行講解，并配以大量草圖和照...(展開全部) 設(shè)計(jì)草圖、制圖和模型技術(shù)的提高，從理論知識(shí)到實(shí)踐極為重要，大量繪制設(shè)計(jì)草圖和制圖與大量制作模型同樣極為重要。 本書分為3篇共28章?！安輬D篇”（第1～8章）列舉了以“g”字形為基礎(chǔ)進(jìn)行膠帶切割機(jī)造形設(shè)計(jì)的方法和以“魚”的形態(tài)作造形啟發(fā)進(jìn)行電吹風(fēng)設(shè)計(jì)的方法，在每張完成的設(shè)計(jì)草圖后均附上了復(fù)習(xí)要點(diǎn)，并充分考慮了讓的設(shè)計(jì)人員和學(xué)生容易學(xué)習(xí)、掌握由設(shè)計(jì)草圖進(jìn)行造形展開的版式。“制圖篇”（第9～12章）以圓筒形和長方體的結(jié)合體為基礎(chǔ)，作了電動(dòng)卷筆刀的造形、作圖方法的圖解，并收錄了各方面的工業(yè)設(shè)計(jì)師所創(chuàng)作的部分設(shè)計(jì)作品?！澳Ｐ推保ǖ?3～28章）以簡單的草圖為基礎(chǔ)，介紹了以現(xiàn)在最便宜、易購的發(fā)泡笨乙烯為素材，在短時(shí)間內(nèi)能制作完成的供造形展開有各種各樣研習(xí)模型的制作技法。 此外，為了便于新的設(shè)計(jì)師和學(xué)生理解，本書盡可能以簡潔的文字進(jìn)行講解，并配以大量草圖和照片等來說明。 本書適合從事工業(yè)設(shè)計(jì)和立體設(shè)計(jì)的廣大設(shè)計(jì)師、設(shè)計(jì)院校的教師和學(xué)生閱讀參考。2100433B

設(shè)計(jì)草圖、制圖和模型技術(shù)的提高,從理論知識(shí)到實(shí)踐極為重要,大量繪制設(shè)計(jì)草圖和制圖與大量制作模型同樣極為重要。

本書分為3篇共28章。“草圖篇”(第1~8章)列舉了以“g”字形為基礎(chǔ)進(jìn)行膠帶切割機(jī)造形設(shè)計(jì)的方法和以“魚”的形態(tài)作造形啟發(fā)進(jìn)行電吹風(fēng)設(shè)計(jì)的方法,在每張完成的設(shè)計(jì)草圖后均附上了復(fù)習(xí)要點(diǎn),并充分考慮了讓的設(shè)計(jì)人員和學(xué)生容易學(xué)習(xí)、掌握由設(shè)計(jì)草圖進(jìn)行造形展開的版式?！爸茍D篇”(第9~12章)以圓筒形和長方體的結(jié)合體為基礎(chǔ),作了電動(dòng)卷筆刀的造形、作圖方法的圖解,并收錄了各方面的工業(yè)設(shè)計(jì)師所創(chuàng)... [顯示全部]

草圖篇

1 工業(yè)設(shè)計(jì)草圖概述

2 工業(yè)設(shè)計(jì)草圖的種類

3 繪制工業(yè)設(shè)計(jì)草圖的工具

4 工業(yè)設(shè)計(jì)透視圖

5 構(gòu)思草圖的畫法

6 工業(yè)設(shè)計(jì)草圖的畫法

7 效果圖的畫法

8 工業(yè)設(shè)計(jì)草圖范例

制圖篇

9 工業(yè)設(shè)計(jì)制圖概述

10 制圖工具簡介

11 設(shè)計(jì)制圖圖例

12 設(shè)計(jì)制圖實(shí)例

模型篇

13 模型概述

14 發(fā)泡苯乙烯·電熱切割機(jī)

15 精克長方體的制作方法

16 電鎳線切割機(jī)的基本原理和操作方法

17 電鎳線切割機(jī)以外... [顯示全部]