三維動畫技術(shù)在水利工程設(shè)計中的應(yīng)用分析
——評《水利工程計算機輔助設(shè)計》

肖 磊

作為事關(guān)生態(tài)保護與民生質(zhì)量的大型基建工程，水利工程的建設(shè)質(zhì)量管理具有重要意義。 水利工程建設(shè)項目極為復(fù)雜，一方面工期較長，建設(shè)過程中水工結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工需要極為高超的技術(shù)做支撐，另一方面水利工程建設(shè)還涉及地質(zhì)勘測、氣候調(diào)查等極為廣泛的知識，如何加強水利工程建設(shè)的效率與質(zhì)量成為水利建設(shè)相關(guān)學(xué)者研究的重點課題。 隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，水利工程技術(shù)方法逐漸智能化、專業(yè)化，人們將計算機信息技術(shù)引入其中，利用系統(tǒng)軟件等簡化相關(guān)工作，提升其質(zhì)量管理與控制水平。 在這些信息技術(shù)中，三維動畫技術(shù)的應(yīng)用最為實用且廣泛，通過AutoCAD 繪圖軟件的輔助，設(shè)計人員可為水利工程構(gòu)建三維實體模型，更好地展示工程效果。 中國水利水電出版社于2018 年9 月出版的《水利工程計算機輔助設(shè)計》一書詳細探討計算機輔助設(shè)計在水利工程設(shè)計中的用途，分析AutoCAD 系統(tǒng)的功能應(yīng)用，為我國水利工程建設(shè)的現(xiàn)代化提供指導(dǎo)。

《水利工程計算機輔助設(shè)計》共分為六章：第一章緒論，簡單介紹計算機輔助設(shè)計的相關(guān)概念，并描述CAD繪圖技術(shù)的發(fā)展及其在水利工程建設(shè)中的實際應(yīng)用；第二章介紹如何處理工程數(shù)據(jù)，水利工程中涉及的數(shù)表與線圖需要程序化、文件化，通過對工程數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫并利用數(shù)據(jù)處理軟件即可對其進行處理；第三章詳細闡述AutoCAD2016 的各項功能，包括二維圖形的繪制與編輯、圖案填充以及文字表格的設(shè)計等；第四章為三維實體圖形的繪制，首先需要構(gòu)建三維環(huán)境，之后利用二維圖形繪制三維立體模型，三維實體的繪制需要應(yīng)用布爾運算方法來處理二值關(guān)系，該章也對三維對象的移動、復(fù)制等編輯命令進行介紹；第五章介紹AutoCAD 的二次開發(fā)，包括創(chuàng)建與編輯AutoCAD 實體、構(gòu)建CAD 環(huán)境等；第六章為AutoCAD 二次開發(fā)的實際案例，主要探討金屬蝸殼的應(yīng)用案例。

水利工程作為重點工程項目，其質(zhì)量管理尤為重要。 在水利工程建設(shè)過程中，傳統(tǒng)設(shè)計采用二維圖形設(shè)計，但這一方式較為片面，難以全部展現(xiàn)工程建設(shè)的實際效果，而利用三維動畫技術(shù)可以展現(xiàn)水利工程的空間結(jié)構(gòu)整體效果，通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的操作，可輕易計算出并標(biāo)記工程結(jié)構(gòu)的受力、體積、質(zhì)量等關(guān)鍵參數(shù)，從而為工程的設(shè)計與后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)。 總之，相比于平面二維設(shè)計，三維動畫技術(shù)的優(yōu)點極為突出，以下介紹三維動畫技術(shù)在水利工程建設(shè)中的具體應(yīng)用。

第一，利用三維動畫技術(shù)可創(chuàng)建水利工程的原始地形，構(gòu)建工程項目的三維地勢模型。 水利工程前期設(shè)計工作的一大重點便是勘測地形，了解當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)結(jié)構(gòu)，得到水利工程橫縱斷面的數(shù)據(jù)信息，并構(gòu)建原始地形圖，而利用三維動畫技術(shù)，設(shè)計人員可創(chuàng)建三維立體地形曲面，通過繪圖軟件繪制相關(guān)圖形并標(biāo)注有關(guān)數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)與河流狀況的分析。 相比于平面二維設(shè)計，三維立體地形曲面的構(gòu)建可以還原更加真實而全面的地貌與河流狀況，數(shù)據(jù)的標(biāo)注與計算也更為精準，可為水利工程施工提供重要支撐。

第二，三維動畫技術(shù)在水利工程項目數(shù)據(jù)處理工作中的應(yīng)用。 如《水利工程計算機輔助設(shè)計》一書中第二章與第三章的描述，利用三維動畫技術(shù)可分析管理水利工程的通用數(shù)據(jù)，通過建立計算機數(shù)據(jù)庫，AutoCAD 等三維繪圖軟件可對這些數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換處理，深度分析工程項目中涉及的多項圖表，結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)理論可得到更為精確的工程數(shù)據(jù)信息。

第三，利用三維動畫技術(shù)對水利工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化。 水利工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括大壩斷面、閘門、魚道以及溢洪道等多方面內(nèi)容，工程三維立體結(jié)構(gòu)的設(shè)計是施工的重要參考依據(jù)，調(diào)整這些結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)可以優(yōu)化工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其建設(shè)質(zhì)量更加優(yōu)越，利用三維動畫技術(shù)即可輕松實現(xiàn)這一功能。 技術(shù)人員在構(gòu)建出水利建筑的三維立體結(jié)構(gòu)后，可利用系統(tǒng)軟件功能調(diào)整大壩與坡面的寬度以及溢洪道、閘門等不同位置的參數(shù)，且某一數(shù)據(jù)進行調(diào)整后，與其相關(guān)聯(lián)的位置數(shù)據(jù)也會自行調(diào)整。 同時，水利工程的相關(guān)調(diào)度也可利用此技術(shù)進行模擬，不同時期水流的流速、流量等均可得到較為精確的數(shù)據(jù)，強化了水利工程的設(shè)計效果與建設(shè)質(zhì)量。

由此可見，三維動畫技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用使工程建設(shè)更加高效，利用三維動畫技術(shù)構(gòu)建的空間立體模型以及地形曲面圖，可以使水利工程的設(shè)計效果更加直觀，顯著提升我國水利工程設(shè)計與建設(shè)水平。 計算機輔助設(shè)計技術(shù)在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用，是水利工程建設(shè)發(fā)展的重要方向，相信在《水利工程計算機輔助設(shè)計》一書的指導(dǎo)下，我國水利工程項目的建設(shè)質(zhì)量將更加優(yōu)越，惠民利民的目標(biāo)可以輕松實現(xiàn)。