淺談利用“掃描法”構(gòu)建立體空間模型的研究

1、淺談利用 “掃描法構(gòu)建立體空間模型的研究摘要：立體空間模型的構(gòu)建既是?建筑識圖與構(gòu)造?課程的教學重點與難點，也是建筑工程圖的繪制與識圖的橋梁與紐帶。而用“掃描法構(gòu)建立體空間模型，粗淺易懂，容易承受：形象直觀，思路明晰；方法恰當，把握容易。本文從“掃描法的現(xiàn)實需要出發(fā)，對“掃描法原理的形成、構(gòu)建的規(guī)那么以及建模步驟進展了闡述。關(guān)鍵詞：掃描法；構(gòu)建；立體空間模型“掃描法的現(xiàn)實需要職業(yè)學校國家規(guī)劃教材?建筑識圖與構(gòu)造?，是工業(yè)與民用建筑專業(yè)及建筑經(jīng)濟管理專業(yè)的一門實用性很強的專業(yè)根底課程。它從建筑制圖識圖及房屋建筑構(gòu)造兩方面入手進展教學，以培養(yǎng)識讀建筑工程圖的才能為教學目的，本課程的教學核心那么是建

2、筑形體的空間模型的建構(gòu)。從制圖教學上看，它是以立體空間模型為根底，落實由立體到圖形的教學過程。即以房屋各構(gòu)造的空間模型理解構(gòu)造模型與建筑工程圖內(nèi)在聯(lián)絡；從識圖的角度上看，又是以立體空間模型為歸宿，完成由圖形到立體的教學目的，即由相應的建筑構(gòu)造圖來構(gòu)建建筑空間模型，以便于為建筑施工及工程預算效勞。因此，立體空間模型的構(gòu)建既是?建筑識圖與構(gòu)造?課程的教學重點與難點，又是建筑工程圖繪制與識圖的橋梁與紐帶。教學實際說明，立體空間模型的構(gòu)建對職業(yè)學校建筑專業(yè)學生，特別是剛進入學校的初中畢業(yè)學生來說，確實是非常困難而又艱巨的。這是因為：1學生的文化根底知識程度較低，繪圖功底薄弱，特別是初等平面幾何掌握不夠

3、扎實；2本課程的教學進程嚴重脫離了高中數(shù)學教學進程，特別是空間立體幾何，由此導致學生無法建立立體空間模型，立體的空間想象及立體表達才能缺乏；3本課程在建筑形體空間模型建構(gòu)的教學中，采用了“形體分析法和“線面分析法的方法進展識讀建筑工程圖，前沿知識要求高，比較抽象，學生把握困難。在教學中，教師不僅要讓學生認識立體，把握立體到圖形的投影規(guī)律，而且要讓學生掌握由圖形到空間立體模型之間的內(nèi)在必然聯(lián)絡，對立體進展再認識。大量的經(jīng)歷證明，人的第一次認識是感性的，是淺薄的，而第二次再認識是理性的，深化的，是認識的“質(zhì)的飛躍。筆者對近三屆建筑專業(yè)學生的抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)：2022屆建筑班學生的空間模型建構(gòu)才能較差的

4、只占24%，2022屆為30%，而2022屆這種才能嚴重有缺陷的學生高達42%。因此在實際中，我們必須正確面對學生，堅持“以學生為中心的教學理念，努力培養(yǎng)學生正確的空間思維方式和空間立體模型建構(gòu)的方法。近兩年來，筆者大膽嘗試采用了“掃描法構(gòu)建立體空間模型，獲得了顯著的教學成效?！皰呙璺ù譁\易懂，容易承受；形象直觀，思路明晰；方法恰當，把握容易?！皰呙璺ㄔ淼男纬伞皰呙璺ㄊ歉鶕?jù)投影法建立的。投影是指光線投射物體在投影面上產(chǎn)生投影，采用這種投影的原理在投影面上得到的圖形的方法，我們稱之為投影法。既然光線投射物體能形成圖形，那么這種圖形能否演變成立體空間模型呢？顯然它就形成了“掃描法識圖的原理，即將

5、圖形沿某一確定的方向挪動一定間隔 ，而形成立體空間模型，這種構(gòu)思立體空間模型的方法，稱之為“掃描法。假設(shè)有一塊長方體模型向地面作程度正投影，其結(jié)果是一矩形；那么，在程度位置上有同樣大小的一個矩形，沿著鉛垂方向向上挪動與前一長方體一樣高度的間隔 ，那么必定為一個長方體。兩者形狀一致，大小相等，這種“你中有我，我中有你的依存一致的關(guān)系，即為這兩種方法的必然聯(lián)絡。“掃描法構(gòu)建的規(guī)那么立體及建筑空間模型是由假設(shè)干個點、線段、外表所組成，它們的投影圖形也正是由這些點、線段、外表的三面正投影圖組合而成，并且具有“長對正、高平齊、寬相等的關(guān)系?！皰呙璺?gòu)建立體模型的一般規(guī)那么為：1點的掃描為線，直線的掃描為

6、平面，平面的掃描為立體；2在三面正投影圖中，對正立投影圖必須沿Y軸寬度方向掃描，程度投影圖必須沿Z軸的高度方向掃描，側(cè)立投影圖必須沿X軸長度方向進展掃描；3掃描的軌跡必須為直線，并沿著坐標方向。假設(shè)某一立體的三面正投影圖為一個圓形，兩個相等的矩形，那么，我們只要以圓的圖形為根據(jù)，沿著第三維坐標軸方向進展掃描因為任何一個圖形都是由二維坐標所確定的它就構(gòu)建出一個圓柱體的空間模型?！皰呙璺ń５牟襟E任何一個建筑模型都是由假設(shè)干個根本形體組合而成，是一個比較復雜的組合體，其組合方式或疊加或切割或混合。建筑模型大量采用了棱柱體、圓柱體為主的兩種根本形體，因此，采用“掃描法構(gòu)建它們的空間模型既非常容易，又

7、粗淺易懂?！皰呙璺?gòu)建空間模型的一般步驟是：1分線框，找特征：根據(jù)組合體的三面正投影圖，將它分解為假設(shè)干個符合“三等關(guān)系的柱體的投影圖，即一個外框圖形及假設(shè)干個內(nèi)框圖形，并找出這些圖形的直線軌跡。2先外模，后內(nèi)模：根據(jù)外框圖形掃描，形成立體空間的外部模型，然后按內(nèi)框圖形掃描，形成立體空間的內(nèi)部模型。3合起來，成模型：最后將二者之間按照原來圖形的位置關(guān)系進展組合，從而構(gòu)建出三面正投影所示的組合體的空間模型。案例一：本例在教材第59頁，采用了形體分析法構(gòu)思立體的空間模型，存在缺乏之處：1分解時，線條的增減、虛實變化較難把握；2過程多，想象形體多，要求學生對根本體的投影規(guī)律充分認識；3組合時，必須逐

8、個將形體依次對照圖形位置進展組合，較費時間。而采用“掃描法構(gòu)思立體的空間模型，那么形象較為簡潔。如圖1所示：本例在教材第60頁，采用了線面分析法構(gòu)思立體的空間模型，抽象繁雜，其缺乏之處：1分解的投影元素多，找相應的投影次數(shù)也多；2按線面分析法構(gòu)思，必須依斜線存在斜面、曲線存在曲面的規(guī)那么；3空間幾何元素投影規(guī)律要掌握，特別是空間互相位置的判別。而采用“掃描法構(gòu)思立體的空間模型，那么較為方便。如圖2所示。由此可見，對于這種組合體投影圖中的點、線段及圖形，假設(shè)充分認識到這些投影元素的投影特征，并認真深化地把握好這些要素的運動軌跡，對立體空間模型的構(gòu)建是大有好處的，它不但會大大進步識讀圖的速度和質(zhì)量，而且還會增強識讀圖的才能。參考文獻：1吳舒琛.建筑識圖與構(gòu)造第2版.北京：高等教育出版社，2022：59.2張珍貴.工程制圖.北京：中國建筑工業(yè)出版社，19