CAD软件在工程地质三维建模中的应用
摘 要：CAD软件在近年来得到了越来越广泛的应用，而在工程地质三维建模中也有着重要作用。本文通过介绍工程地质三维建模和CAD在其中各个环节的应用，在多个角度分析CAD的作用和特点，拟通过本次研究可以促进CAD软件在工程地质三维建模中的使用和发展，使得地质工作的效率提高，结果也可以更加准确。
关键词：CAD软件;工程地质;三维建模
对于工程地质学来说，想要做好灾害过程分析及工程地质体的稳定评价是一个非常复杂的任务。这一过程无法通过实测得出结论。一般来说，在实际操作时，首先要对现场进行一个全面的考察，然后基于考察所得出的数据和参数，在进行综合分析的前提下进行建模。在建模之后，再对现场的场地进行详细勘查，用一系列方法获得地质演化进程，以期得到更深层的演化机理。最终，通过尽可能多的参数对工程地质的特征进行体现，在之前的基础上构建一个基于力学的数学模型，通过这个模型来完成预测分析。
一、工程地质三维建模概述
在科技的迅速发展中，建模模拟技术得到了大量应用。这不仅是科学进步的体现，也是很多建设工程的必然要求。随着技术的发展，三维建模已经可以应用到复杂地质体的演化问题的研究中。可以说，这对于人类社会的再次发展起到了不可估量的作用。熟悉工程地质的人都知道，在实际测算和建模时，由于很多参数的模拟分析过程过于复杂，因此由于工作量过大等原因都无法对真实的地质结构做出详尽描述。因此在这一过程中，相当多的数据会被简化。而简化后的数据则更加无法展示地质结构的变化，结构模型就很难把握。再加上假如很多工作人员将大多数时间和精力放在建模上，则会使得工作效率降低，无法按时按量完成工作。这些问题使得数值模拟技术的应用得不到有效发挥，对工程建设有着不利影响。
我们居住的地球地貌极其复杂也相当多样，可以说，各种不同的地质形体都有着不同程度的分布。基于这一点，尽管当前很多三维建模软件可以通过离散型数据的排列得出相对接近真实情况的地质模拟，但是不得不说，相对于自然界复杂多变的地貌形成过程，三维建模还是不可避免的有着自己的局限性。由于软件的分析过程属于定性判断的一种，再加上数据结构必然与真实情况存在差异，因此算法得出的结论就会出现差异性的叠加，导致与模拟软件的接口就很难形成。这样就会对三维数值分析产生相当大的结果影响。
针对这些问题，有些学者专家通过研究提出，可以将数值模拟技术同三维建模软件进行耦合，使这两者产生无缝连接，建模得到的信息和数据可以直接被数值模拟软件提取使用。可是想要将这两者整合，就要同时掌握两种数据的格式，这对计算机编程提出了过高的要求。因此，这一想法很难实现。
种种现状的限制使得软件行业处在一个极长的瓶颈期。不过，由于制造业的倒逼式发展，使得软件行业得到了进步。更多CAD软件开始逐渐崭露头角，在市场中占据一席之地。通过对这些软件的使用，可以实现软件和数值的互通。因此，在这个环境下，怎样通过数据信息和CAD软件，达到建模的便捷性和真实性，是未来发展的一个重要趋势。
通过CAD软件，可以将三位地质的概念模型与实际发生的地质演变情况相一一印证，通过三维建模使得地质空间的分布和联系可以被工作人员更直观、更清晰的感受到，实现“可算化”及“可视化”两化目标，为后续的数值模拟分析工作提供坚实基础。
二、创建三维结构面
三维建模的第一步就是要构造结构面。可以说，结构面是三维建模的基础。因此，创建三维建模的第一步也就是掌握实际施工地点的地质结构面。而在创建地质结构面中，GID软件较实用。一是这一软件有很强的面生成能力，二是它也是可以进行建模和计算分析处理兼容的系统。
软件的内置菜单可以用得出的离散数据生成曲面，并且可以与CAD等相关后续软件达到无缝连接。因此，结构面的建立多用GID软件。
(一)基于工程边坡地形创建三维面
进行工程地质的三维建模时，地形图是最通用的图形。所以，进行地形的三维面的创建时，就可以先使用等高线地形图做出基础图，再将基础图的数据参数信息等导入GID软件，通过软件强大的面生成能力形成测算地形的NURBS曲面。
(二)基于工程边坡地层创建三维面
地层面与地形面有着明显的区别。由于在勘测地层面时，无法达到勘测需要的野外工作量，因此地层面的控制点都被限制住了。如果依然通过勘测点来进行对地层面的三维建模生成，那么形成的模型可能无法真实的展示出实际状况。因此，在对地层面进行建模时，不仅仅是要使用原方法，还要进行地质分析的测算，再辅以人工的数据进行干预，追加多个控制点。这样才能使得实际情况和三维面相符。一般来说，在边坡中，需要通过多个钻孔与电法剖面来明确边坡的地质构造。通过对现场情况的了解，设置一个离散数据点分布图。再利用这些数据和GID软件合并生成地層面的三维建模图。
(三)基于工程边坡地质创建三维模型
由于地质体的特殊性，在受到多个构造面同时作用时会分为不同的单元体。则对于大多数的CAD软件来说，一般可以通过面切割简单体来达到组合复杂体的目的。因此可以基于这种思维方式，将区域内立方体进行依次切割来实现现有结构面的产生。由于GID软件运算效果不是很好，因此可以更改为其他CAD软件，如CATIA。
通过不同软件结合形成三维建模，不仅可以将模拟数值分析的软件和建模软件进行有机结合，还可以达到很精确的展示边坡地质构造的目的，也可以为工程地质的发展和研究做好基础性工作。另外，通过大规模切割做出的模型，理论上可以获得无上限的地质剖面，提升了工作效率，对地质工作也进行了大大的简化。
三、结语
CAD软件在工程地质学中已经得到了越来越多的应用，这与它本身的特质是分不开的。通过CAD软件，不仅可以进行地质构造的准确描述，还可以实现数值分析的目的，使得工程建设不仅可视，还可以计算，为后续发展奠定了坚实基础。
参考文献：
[1] 徐文杰，胡瑞林，李厚恩等.CAD软件在工程地质三维建模中的应用[J].工程地质学报，2007.
[2] 杨钦，白润才.CAD二次开发在三维地质建模中的应用[J].微计算机信息，2010.
[3] 于翠芳，于春战.三维CAD建模技术在工程图学中的应用[J].煤炭技术，2012.
作者简介：刘嘉唯(1995-)，女，汉族，河北泊头人，学生，本科，研究方向：计算机科学与技术。
作者：刘嘉唯
2011年9月-12月………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………学习Auto CAD的总结
Auto CAD 三维建模方法研究
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一、题目
Auto CAD三维建模方法研究
二、摘要
本文介绍如何使用Auto CAD创建三维模型。在创建三维模型的创作过程中，Auto CAD的使用占有很重要的地位，本文就是在实际运用的基础上，对平时的运用技法做了总结，介绍了Auto CAD创建三维模型的技法。本文从Auto CAD的具体运用、三维效果图到AutoCAD的实际运用以及具体实例的讲解，使我们对Auto CAD在建筑效果图中的使用技法有个清晰的了解，并且通过文中所叙述的操作流程，切实地掌握Auto CAD在建筑效果图中创建三维模型的技巧，使绘制水平上一个台阶。
三、关键词
CAD Auto CAD 三维建模 可视化建模 基本模型
建模方法
四、正文
常规的三维建模软件有Auto CAD、3Dmax等等。比较的话CAD的三维建模更多是从数据上确定位置，通过拉线条来形成面，不仅麻烦，而且有些异形或交错的地方无法形成或是非常复杂的操作后才能达到要求 相比较而言，3Dmax的建模就比较方便，是按照体块的方式来的，而且材质、光影、环境光的效果比CAD的三维要强很多。
但是，3Dmax建模软件有一个很大的缺点，那就是数据不够精确，造成了模型的不可度量性。在这方面，Auto CAD软件就展现出了自己的优点---点位、尺寸相当精确。这些优点使得Auto CAD在工程建设建模中有着相当重要的地位，所以本文选择了使用Auto CAD三位精确建模。
Auto CAD三维建模首先应做什么 首先应当熟悉世界坐标系和三维空间的关系。其次是掌握CAD的用户坐标系以及多个视图的使用技巧。另外必须熟悉面域的操作和多段线的编辑。将多条直线转化为多段线必须在xoy面上进行。
如何灵活使用三维坐标 在三维实体建模的作图过程中，要经常地变换坐标系统，从而有利于作图。CAD的世界坐标系是不变的，主要是用户坐标系的变换，其命令为“UCS”，它可以完成平移、新建坐标方向、旋转等功能。用户可以选择需要的项目。如果选择新建项，用户即可确定Z轴方向，利用三点重新定坐标系或分别绕X、Y、Z轴旋转任意角度。也可以打开工具条点击图标，常用的项目用户一定要熟练。
哪些二维绘图中的命令可以在三维模型空间继续使用 纯正的二维绘图命令应理解为没有宽度和厚度的图线，因此又称为二维线框命令。这些命令只能在XOY面上或与该坐标面平行的平面上作图，它们是：圆及圆弧、椭圆和圆环，多义线及多段线、多边形和矩形、文字及尺寸标注。所以在使用这些命令时要弄清楚是在哪个平面上工作。而直线、射线和构造线可在三维空间任意画线。对于二维编辑命令均可在三维空间使用，但必须在XOY平面内，只有镜像、阵列和旋转在三维空间还有不同的使用方法。
哪些二维编辑命令可在三维空间继续使用 以下命令的使用方法在二维或三维空间是一样的。即：复制、移动、偏移、倒角、倒圆角、修剪、延伸、断开及延长等。而镜像、阵列、旋转三个命令在三维空间的使用方法略有不同。
基本题的建模 至于基本立体的绘图练习全靠反复训练，掌握各自的特点。
三视图
模型效果图
什么类型的图形可以进行拉伸和扫掠 对于一个多段线闭合线框，我们可以进行拉伸和扫掠，形成的图形是实心体。但一个自交的线框是不能进行拉伸和扫掠的，必须将其面域化。
实际应用---第四教学楼实体建模
整体框架的构建 先进行实地勘察测量数据绘制草图，然后在计算机上绘图。以实际比例画一个多段线闭合线框，再用偏移命令画出墙的厚度，形成两个面域。然后两个面域求差集，将其拉伸形成墙体，再盖上盖子。那么楼房外部结构就成型了，当然要放在两个图层，便于后续画内部实体。
内部实体的构建 先画一楼结构，再逐层复制。方法是“画板”法，即将墙看做一块块板画出来，然后求并集。教室成型，安装门窗时，先用立方体挖墙，然后将画好的门和窗以块的形式插入洞中，插入时多数时候需要旋转块，以适应图形的要求。或者将用户坐标与块中门窗坐标一致化。 楼梯的成型 在图中楼梯间的位置画一个独立的立方体，放到另外一个图层，将其他图层关闭，进行楼梯的绘制。或者将其移出来放到另一张图中进行楼梯的绘制，绘好之后建块以备插入之用。楼梯的绘制应在三维空间进行，在二维空间绘制容易因为点位捕捉不准而造成错误。基本方法是画楼梯状多段线，形成面域，拉伸成楼梯。内部结构应该放在一个图层。
外墙门窗的构建 窗户洞分类掏挖，按类阵列与窗等大立方体，整体求差集，在分类阵列插入的窗块。门更简单，挖好门洞，插入块就行了。
剩下的就是外部附属结构了，包括台阶啊、花园啊„„ 然后与五教合并，再用三维镜像等方法形成四五六教整体
总结：通过这学期对Auto CAD课程的学习，基本掌握了Auto CAD平面绘图和三维建模的常用方法，在材质、灯光的新建以及选取也有了一定的熟悉。尤其是这次老师布置的作业，对我们的帮助可谓是画龙点睛。
一方面，对我们熟悉课堂所学知识起到了巩固作用;
另一方面，这样的实际问题给我们带来了自由发挥的空间。任务给了，画好就行，具体怎么画，自己想办法，自己体会。这使得我们对所学知识融会贯通，在一定程度上得到了最优方法。同时，在建模过程中我们还能发现问题、分析问题、解决问题，对自己而言是不知觉的进步;
再三方面，这次大型实体建模对我们来说，是战胜畏惧的有力武器。将来遇到大型建模也可以平常心待之，不至于手忙脚乱、无从下手。使我们对Auto CAD的学习有了质的飞跃。
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来源：模具网2011-03-18 关键词：
进入21世纪以来，随着信息技术的迅猛发展，一场新的工业设计领域的技术革命正在兴起，制造业的信息化已成为发展的必然趋势。传统CAD系统主要针对产品二维工程图的绘制与零件的三维设计，缺乏对产品创新和设计的足够关注和有效的支持。而三维CAD则涵盖从产品设计和制造的全套开发流程。三维CAD将大势所趋成为现代CAD的发展的方向。
中望3D是国内领先的CAD软件厂商中望公司全新推出的三维CAD/CAM设计软件，提供了在制造生产过程中产品设计与产品加工的一整套解决方案。在经过一个月的学习和摸索后，也有了一些收获与心得，下面结合自己的实际工作经验谈一下中望3D使用过程中的一些感想。
实体建模时，我们通常的做法都是先建立草图，草图是组成一个轮廓曲线的集合，轮廓可以用于拉伸或旋转特征。通常草图可以快速给出大概的结构形状，然后通过添加尺寸和约束后完成轮廓的设计，能够较好地表达设计意图。在Pro/E中除了倒角、倒圆和抽壳外，所有的特征都需要草图，显得很繁琐，而中望3D则可以快速造型来创建，提高效率，这点与UG很相似。在绘制出草图形状后，需要对草图进行约束，以满足设计要求，草图约束分为几何约束和尺寸约束两类，几何约束用于确定草图对象形状以及草图在坐标平面中的位置，尺寸约束用于确定草图对象的大小。Pro/E是全尺寸约束并且由尺寸驱动的，尺寸会作为特征的一部分，所以尺寸标注非常重要。虽然Pro/E会自动标注尺寸，但通常自动标注的尺寸是属于全尺寸约束，如果用户手动标注，就会产生过约束。此时用户就必须手动的去除过约束。而中望3D由于提供了约束查询，可以随时地查看草图的约束状态，通过颜色识别来区别约束的各种状态，而且还提供了自动约束功能，系统会自动创建当前草图所选择约束，十分的人性化，提高了工作效率。
图1
中望3D可以进行混合建模，也可以进行参数化设计，同样的拉伸、旋转、放样、扫掠特征在中望3D里使用起来更加的灵活实用，实体可以随时地通过开放起始端转换成曲面(图1)，
且形成后的曲面与实体之间可以相互编辑，而且在设计过程中不需要定义新曲线，可以直接利用实体的边缘进行操作。而在Pro/E里操作的时候，实体一定要是封闭的，后续才可以编辑操作。
此外，中望3D还具有良好的数据交互性。例如可以直接打开由CAD创建的文件(图2)，然后在造型模式下生成新的3D模型(图3)。在创建三维模型后，可以直接投影成二维工程图，并且能够自动生成标注。对生成的二维工程图进行剖视，剖视图会自动关联到剖切丝的位置。
图2
图3
在创建复杂的模型时，一个文件中往往存在有多个实体造型，以至于无法观察被遮挡的实体，此时可以将当前不需要操作的实体造型隐藏起来(图4)，即可对需要操作的实体进行编辑操作。完成后再利用显示所有实体命令来把隐藏的实体显示出来。
图4
目前市场上几款主流的3D软件，Pro/E大多用于造型，UG在CAM方面用的比较多。Soildworks虽然技术比较全面，上手也快，但是它的CAM模块是第三方。而中望3D则是一款CAD/CAM一体化的软件，能实现从设计到加工的全部流程。从我个人的使用体验来看，中望3D的功能完全可以和国外知名3D软件相媲美，有些功能甚至超过了同类的产品。当然也存在一些需要改进的地方，比如软件整体UI界面还可以更加完善，方程式及变量功能也还有改进的空间。
作为一名设计人员，我一直都非常关注国产软件的发展，也由衷地希望中国能产出真正高水平的设计软件。使用了一段时间的中望3D，感觉国产软件在功能上有了质的飞跃，我感到非常高兴。
但是中望3D毕竟是一款新软件，对大多数用户而言还比较陌生。所以我认为只有让更多的人了解它，才会选择它。作为中国的设计人员，我们要支持国产软件。也希望国产软件能不断进步，为广大用户提供更好的软件产品。
首先，记住几个命令 V 视图选择 BOX 画立体 Reg 面域 Ext 拉伸 3R 三维旋转 Sha 查看效果图
现在 实例画一个衣柜
一般情况，画三维是在西南等轴图上画 输入 V 确定出现这样的画面
双击西南等轴 确定出现
为了不会眼花，把颜色设置成黄色
然后输入开始画了
输入 BOX 确定之后出现这样的
用BOX是一块块板子画 首先选择第一点 再选择第二点 这样选
选择两个对角点
为了看的更清楚 一般往下拉 然后直接输入605
以此类推 把所有板子画出来
此过程注意事项就是：1，不要眼花 2 脚线 厚度18 中侧板490 3，上柜顶板要画出来 顶线盖顶板 深度是587 (先不考虑背板怎么进槽什么的)
画出的大概轮廓就是这样的
为了不会模糊
我们把画出来的黄色线移走 命令是M 不需多说
中侧板和侧板没有移门位子
那就把侧板往上提93也用命令 M 不多说
我们先看看效果图怎么样 Sha-C
大概轮廓出来了
怎么样把他/她立起来? 命令 3R
全选要立起来的柜子，出现这样的
选择红线 选择到了之后就变成黄色了
然后输入 90 也就是说柜子沿着这个轴旋转了90°
一般情况关掉有颜色的再画图，这样更不会卡 还是sha—2
下面说一下裤架怎么画
首先画出裤架侧板的侧面形状
然后面域 REG再拉伸EXT
抽侧完成
裤架杆就是圆形再拉伸
加上背板 完成 待续
不会太多专业术语，不好意思
最新版平台软件——浩辰CAD2011。浩辰CAD主要应用在二维设计领域，但专业版集成了三维模块，支持三维实体的创建、编辑。如果要创建三维模型，浩辰CAD当然不是最佳选择，但如果有三维模型，要生成此模型的二维轴侧图或剖面图，浩辰CAD 2011却是一个不错的选择。
浩辰CAD2011新增了三个与三维转二维相关的功能：Solprof/solview/soldraw，下面简单给大家介绍一下。
一 SOLPROF Solprof命令可生成布局视口中三维实体的轮廓线。
SOLPROF用与原实体同样的线型绘制轮廓线，并且不改变原三维实体及图层的显示。因此创建完轮廓线，从图上看是和原来的三维实体完全重合的，如果仅要查看已经创建的轮廓线，可关闭包含原实体的图层。除此之外SOLPROF还可以把每个选定实体的所有轮廓线都当做可见线，不管它是否被遮挡。为了处理方便，软件将创建两个新的图层：PV-358(可见线所在图层)和PH-358(隐藏线所在图层)，该命令有三
个步骤，分别为：
a)是否在单独的图层中显示隐藏的轮廓线?
b)是否将轮廓线投影到平面?
c)是否删除相切的边? 进行Solprof处理后是否显示隐藏线的效果如下图所示。
图1.关闭和打开隐藏线图层的效果 是否保留相切的边如下图所示。
图2.是否删除相切边效果
二、SOLVIEW Solview是使用正交投影法在布局创建视口，生成三维实体的多向视图与剖视图，soldraw功能以这些视口
为基础生成三维实体的二维投影图或剖切图。
SOLVIEW创建布局视口的方法有多种，可以生成新的UCS视口、正交视口、辅助线视口和剖切视口。 SOLVIEW 将视口对象放置在 VPORTS 图层上，如果该图层不存在，将创建此图层，此外还会根据视口生成可见线图层(视图名-VIS)、隐藏线图层(视图名-HID)、放置尺寸标注的图层(视图名-DIM)和剖面线图层(视图名-HAT)(仅在剖切时生成此图层)。
注意：请勿在这可见线、隐藏线和剖切线图层中放置永久图形信息，运行 SOLDRAW 时将删除和更新存
储在这些图层上的信息。 例图，有布局空间视口如下图所示：
图3. 三维模型及定义新视口的参照点
输入solview命令，选择“剖切(S)”选项，设置第一点为A，第二点为B，从C点一侧看，然后按提示确定视口中心、角点、名字得到后如下图所示视口。
图4. 生成新视口的效果
使用solview可以以现有视口为基础创建一系列视口，如常规的正交视口、UCS视口等，此时视口内的三维实体并没有任何变化，需要后续使用soldraw才能进行转换。
三、SOLDRAW SOLVIEW创建的视口经过SOLDRAW处理后，会生成表示实体轮廓和边的可见线和隐藏线，被投影到垂直视图方向的平面上，这些线被分别放置在相应的图层上。
如果是截面图，则还会生成关于由我们指定的面和保留侧的剖切实体。不与剪切平面相交的实体生成完全
投影。
每次执行SOLDRAW时，选定视口中的所有轮廓图和剖视图都将被删除，然后生成新的轮廓图和剖视图，除了需要显示轮廓图和剖视图外的所有图层均被冻结。
下图为前面例子中的视口经过SOLDRAW处理后的效果(黑色封闭区域为剖切面)：
图5.剖切视图SOLDRAW后的效果
从上图可以看到，实体的一部分已经被切除了(其实是保留了指定的C的另一侧)。
SOLVIEW+SOLDRAW与SOLPROF功能类似，都是生成三维实体的二维轮廓线，SOLVIEW+SOLDRAW选项更多、操作更复杂，当然也更灵活、更强大，可以方便地生成三维模型的三视图、轴测试图及剖视图，
如下图所示。
图6. 利用SOLVIEW+SOLDRAW生成的各种二维图形
本集主要内容:进入三维的环境设置从最简单的模型入手初步了解渲染的基本方法
本集是第一集，开门见山，从最简单的模型“小盆与板”开始进入CAD三维世界。
先看看最终效果：
一、进入三维的环境设置
1、首先设置CAD2006菜单下的格式选项，先设置单位，用公制。
2、为了加快系统的处理速度，可减少小数的精度。
3、选个点样式。
4、设置多个图层。
5、CAD中的图层主要用于隐藏对象，这个在三维中也是必不可少的，经常需要开关图层(打开或关闭电灯图标)。
6、对象捕捉的设置，推荐如图。
7、三维画图与平面画图不同，可将这两个不常用到的工具条关闭。
8、把鼠标移动到任一工具条上点右键，如图弹出右边这个工具表，可点击相应名称(即打上小勾)，则此工具条就在屏幕上显示，这个操作随时会用到。
9、如图，这几个工具条在三维画图中使用很频繁，虽然可以把它们都摆放在屏幕上，但这样会缩小画图的工作区，具体如何设置可依个人习惯而定，在下习惯上只把“视图”与“着色”放到屏幕上。
10、前面的工具栏设置也就是自定“工作空间”，可以把设置好的工作空间保存起来。
11、命名。以后就可方便地切换工作环境了。
12、建议屏幕上不要空无一物，可以画点参考线，如此图的“十字架”，长度可取个整数(如100)。
13、最后“另存为”一个模板文件，如“ABC.DWT”。以后画三维时可调入这个模板，以避免繁琐的设置。
14、定义工作环境，因人而异，比如也可仿照其它三维软件一样把屏幕一分为四[即4个视口]。
15、如图所示，缺点是屏幕显示较小。
16、通常而言，用一个视口也很方便操作，本系列中主要是用单视口画图。
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