Sketchup软件在三维地学建模中的应用研究

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Sketchup软件在三维地学建模中的应用研究

作者：郝智坚

来源：《科学与信息化》2018年第17期

摘 要 三维地学建模在地质、资源、环境、矿山等众多领域有着非常广泛的应用前景，本文提出了一种利用SketchUp软件进行三维地学建模的方法，本文提出的建模方法简单易懂，利用SketchUP Ruby API提供的大量函数，编写少量代码即可实现三维地学模型的自动构建，达到快速精确地对钻孔数据可视化的目的。

关键词 SketchUp软件；表面建模；三维地学建模；钻孔数据

三维地学建模在环境、矿山、资源、地质等众多领域有着很广泛的应用前景，已经成为开发地下空间的重要手段之一。三维地学模型可以形象、直观地显示地表地形、地层界面等各种地质信息，建立了三维地层模型后，人们能够对某一区域的地下结构有更直观地掌握，能清楚地知道地层的分布状况，特别是对地层的缺失、倒转、尖灭等特殊地质现象有很好地了解，提高人们对于地质规律的认识[1]。本文通过SketchUp软件进行二次开发，利用Sketchup Ruby API提供的大量函数方法，依靠少量代码实现迅速便捷的建模过程。 1 SketchUp软件简介

SketchUp软件是Google公司于2006年推出一套直接面向设计方案创作过程的设计工具集合，是全球最受欢迎的3D模型软件之一，2011年就构建了3000万个模型，相对于其它三维建模软件，SketchUp命令少，建模流程简单、直观、逼真，画线成面，挤压成型[2]，使设计师可以直接在计算机上进行直观的构思，即使是不熟悉建模原理的普通设计师也能很快地掌握它，因此，Sketchup软件在众多领域得到广泛应用。除此之外，还可以利用软件自带的SketchUp Ruby API进行二次开发，实现建模的快速化和自动化，在软件中凡是可以用手工绘制的三维模型，都可以通过代码自动实现。 2 三维地层建模插件的设计与实现

利用SketchUp软件构建三维地层模型的具体方法流程如下：

具体实施步骤：1.读取地层数据；2.地层上下层面三角网剖分；3.生成地层线框模型；4.生成实体模型；5.形成独立的地层群组。 3 模型可视化 3.1 数据的准备与组织


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将地表的高程点和每一地层面上离散点的（x， y， H）坐标按所需的格式编写，保存为“*.dat”格式的数据文件，每个文件中相同点号所对应坐标点的（x， y）坐标一致，地面上的高程点数据文件保存文件名为“0.dat”，第1个地层对应的数据保存文件名为“1.dat”，同样，第2个地层则命名为“2.dat”，直到最后一个地层，并将所有的dat文件保存在同一个文件夹之下。 3.2 构建三维地层模型

按照上面的建模思路和插件设计编写SketchUp三维地层模型插件，在SketchUp中加载程序，导入数据后程序即可直接生成三维地层模型，且每一地层都是相对独立的SketchUp群组，可单独对某一个群组进行编辑修改。最终生成的地层模型如图2，其中，（a）为渲染后地层模型，（b）为线框图，（c）（d）为隐藏某些地层模型后的效果。

有了地层的三维实体模型，模型的结构特征点坐标就可以实现“所见即所得”，利用软件自带的坐标查看功能可方便的查看模型内任意一点的三维空间坐标。 3.3 导出cad剖面

SketchUp软件的图形剖切功能可实现模型任意角度的剖切，并导出dwg、dxf格式的数据，如图5（a）为地层竖直剖面，（b）为地层某一高度的横剖面。 3.4 三维动画预览

三维动画预览可以使观者迅速总揽所生成的三维模型，观察模型的整体和局部效果。在SketchUp软件中通过添加关键帧，可以自动生成三维动画效果，观者可以多角度、迅速、直观的观看模型的三维动画效果。 4 结论

三维地学建模一直是国内外研究的热点问题之一，国内外的专家学者开发了诸多三维地学建模软件。利用SketchUp软件构建三维地层模型无疑是一种新颖快速高效的方法，具有以下优势：

（1）SketchUp软件是Google推出的一款免费软件，相对于Datamine、Surpac、Micromine等昂贵的专业软件，Sketchup软件有价格上的优势。

（2）SketchUp软件的二次开发简单易学，Ruby API中含有大量可供二次开发的函数，利用少量代码即可实现复杂图形的绘制。

（3）SketchUp仅提供有限的几个看似简单实则功能强大的命令，简单易学，容易上手。其三维模型创建原理符合人的三维想象和思维习惯，创作模型速度快、效率高。


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（4）渲染和贴图功能简单而强大，能够快速高效轻松地对三维模型进行渲染，使三维模型更加形象而富有真实感。

（5）SketchUp软件可以和cad进行交互，通过简单的命令和参数设置，可以保证cad中每个元素的地理坐标达到较高的精度，利用cad软件弥补自身软件的不足。而SketchUp软件的数据也可以直接保存为cad格式的数据，或者导出cad剖面。 参考文献

[1] 赵宏坚，周翠英.基于实体建模的三维地层构造[J].岩土力学，2010，31（4）：1257-1263.

[2] 王玲玲，黄家健，唐荣年，等.基于Google SketchUp的现代热带休闲农业概念园区的设计[J].安徽农业科学，2010，38（10）：5408-5410.

本文来源：https://www.wddqxz.cn/0e5a2b1184c24028915f804d2b160b4e777f815a.html