道路CAD(第8模塊三維建?；A(chǔ)及應(yīng)用)課件

第八章三維建模基礎(chǔ)及應(yīng)用本章要點(diǎn)：道路工程三維建模的基本內(nèi)容與功能三維建模的創(chuàng)建方法道路三維建模方法橋梁三維建模方法8.1道路工程三維建模的基本內(nèi)容與功能道路工程項(xiàng)目:路基、橋梁、隧道、涵洞、通道、立交、平交、交通安全設(shè)施（標(biāo)志、標(biāo)線、護(hù)欄等）以及其他附屬設(shè)施等多項(xiàng)工程實(shí)體。制作真實(shí)感的效果圖和三維動(dòng)畫模型，工程建成之前對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可視化分析和評價(jià)。如檢驗(yàn)路線平、縱、橫三方面的組合是否得當(dāng)，與周圍環(huán)境、景觀的配合是否協(xié)調(diào)，標(biāo)志、標(biāo)線的設(shè)置是否合理，綠化的效果是否滿意等。8.1.1道路工程三維建模的基本內(nèi)容根據(jù)道路工程各類構(gòu)造物的特點(diǎn)，可以分為道路建模、橋涵建模、隧道建模、交通安全設(shè)施建模、交叉設(shè)施建模等模塊。各模塊的具體內(nèi)容如下：①道路建模：包括路基、路面、邊坡、邊溝及與道路相連接的地表三維模型；②橋涵建模：包括橋梁上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、橋頭錐坡、涵洞洞身和洞口三維模型；③隧道建模：包括隧道洞身、洞門三維模型；④交通安全設(shè)施建模：包括標(biāo)線、標(biāo)志和護(hù)欄三維模型；⑤交叉設(shè)施：包括立體交叉、平面交叉三維模型。

8.1.2道路工程三維建模的基本功能道路工程三維建模：創(chuàng)建基本三維模型及用它們組合成實(shí)際的工程結(jié)構(gòu)模型兩個(gè)部分基本三維面是一種表面模型：三維平面、三維曲面兩大類三維物體的構(gòu)造模型主要有：線框模型表面模型實(shí)體模型1．線框模型線框模型最簡單，只包含三維物體的頂點(diǎn)、邊信息，即只能反映物體的邊界輪廓，不能進(jìn)行消隱、渲染等。用AutoCAD可在三維空間的任何位置放置二維（平面）對象來創(chuàng)建線框模型。AutoCAD也提供了一些三維線框?qū)ο?，如三維多段線（3DPOLY）和樣條曲線（spline）。在道路工程三維建模過程中，線框模型只用于某些中間環(huán)節(jié)，如創(chuàng)建物體的邊界輪廓、拉伸（或稱放樣）路徑、旋轉(zhuǎn)軸、對稱軸等。2．面模型面模型包含三維物體的頂點(diǎn)、邊、面信息，可反映物體表面外觀形狀。AutoCAD的曲面模型使用多邊形網(wǎng)格定義鑲嵌面。由于網(wǎng)格面是平面，所以網(wǎng)格只能近似于曲面。常用的曲面模型有三維多邊形網(wǎng)格（包括由3D命令創(chuàng)建的長方體、圓錐體、球體、圓環(huán)體、楔體和棱錐體的外表面）、自由形式多邊形網(wǎng)格（3DMesh）、多面（多邊）網(wǎng)格（PFaee）、直紋曲面（RULESURF）、平移曲面（TABSURF）、旋轉(zhuǎn)曲面（REVSURF）、邊界曲面（EDGESURF）、三維面（3DFace）等。在道路工程三維建模中使用較多的是三維面（3DFace），因?yàn)樗且环N三邊或四邊曲面，形式簡單，使用方便、靈活。AutoCAD的三維平面模型主要是面域（Region）。它是以封閉邊界創(chuàng)建的封閉區(qū)域。邊界可以是一條曲線或一系列相連的曲線。組成邊界的對象可以是直線、多段線、圓、圓弧、橢圓、橢圓弧、樣條曲線等。這些對象或者是自行封閉的，或者與其他對象有公共端點(diǎn)從而形成封閉的區(qū)域，但它們必須共面，即在同一平面上。面域在道路工程三維建模中用得也較多，如創(chuàng)建物體的表面或截面等。3．實(shí)體模型實(shí)體模型描述的是物體的面和體的特征，在各類三維建模中，實(shí)體的信息最完整，歧義最少，不僅可以像表面模型那樣對實(shí)體模型進(jìn)行渲染處理，而且可以對實(shí)體模型進(jìn)行剖切，得到其內(nèi)部特征。常用的規(guī)則實(shí)體模型有長方體、圓錐體、球體、棱錐體、圓柱體、楔體、旋轉(zhuǎn)體、拉伸體等，通過實(shí)體間的布爾運(yùn)算（并、交、差運(yùn)算）可以完成對復(fù)雜實(shí)體的建模。橋梁建模一般采用實(shí)體模型。

8.2三維建模的創(chuàng)建方法8.2.1三維面的繪制8.2.2三維形體表面的繪制8.2.3三維實(shí)體的繪制8.2.1三維面的繪制1．繪制三維平面（3Dface）在命令行“命令：”提示符下，輸入3Dface并回車。系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)如下提示。指定第一點(diǎn)或[不可見（I）]：輸入第一頂點(diǎn)：指定第二點(diǎn)或[不可見（I）]：輸入第二頂點(diǎn)：指定第三點(diǎn)或[不可見（I）]<退出>：輸入第三頂點(diǎn)；指定第四點(diǎn)或[不可見（I）]<創(chuàng)建三側(cè)面>：輸入第四頂點(diǎn)，創(chuàng)建了第一個(gè)三維面；指定第三點(diǎn)或[不可見（I）]<退出>：輸入第二個(gè)三維面的第三頂點(diǎn)，如果不想建立下一個(gè)三維面，按回車鍵，結(jié)束本次命令。2．繪制三維多邊形網(wǎng)格（3DMesh）在命令行“命令：”提示符下，輸入3DMesh并回車。啟動(dòng)該命令之后，系統(tǒng)將給出下面提示。輸入M方向上的網(wǎng)格數(shù)量：輸入m方向的網(wǎng)格頂點(diǎn)數(shù)目；輸入N方向上的網(wǎng)格數(shù)量：輸入m方向的網(wǎng)格頂點(diǎn)數(shù)目；指定頂點(diǎn)（O，0）的位置：輸入第一行，第一列的頂點(diǎn)坐標(biāo)；指定頂點(diǎn)（0，1）的位置：輸入第一行，第二列的頂點(diǎn)坐標(biāo)；指定頂點(diǎn)（0，2）的位置：輸入第一行，第三列的頂點(diǎn)坐標(biāo)；指定頂點(diǎn)（1，0）的位置：輸入第二行，第一列的頂點(diǎn)坐標(biāo)；指定頂點(diǎn)（1，1）的位置：輸入第二行，第二列的頂點(diǎn)坐標(biāo)：指定頂點(diǎn)（1，2）的位置：輸入第二行，第三列的頂點(diǎn)坐標(biāo)；指定頂點(diǎn)（2，0）的位置：輸入第三行，第一列的頂點(diǎn)坐標(biāo)；指定頂點(diǎn)（2，1）的位置：輸入第三行，第二列的頂點(diǎn)坐標(biāo)；指定頂點(diǎn)（2，2）的位置：輸入第三行，第三列的頂點(diǎn)坐標(biāo)；…指定頂點(diǎn)（m-1,n-1）的位置：輸入第m行，第n列的頂點(diǎn)坐標(biāo)。當(dāng)輸入完所有頂點(diǎn)的坐標(biāo)之后，若無錯(cuò)誤，系統(tǒng)將自動(dòng)生成一組多邊形網(wǎng)格曲面。

3．繪制直紋曲面（Rulesurf）在命令行“命令：”提示符下，輸入Rulesurt并回車。啟動(dòng)該命令之后，系統(tǒng)將給出如下提示。選擇第一條定義曲線：選擇第一條曲線；選擇第二條定義曲線：選擇第二條曲線。選擇完兩條曲線之后，系統(tǒng)檢查滿足要求后，便會(huì)自動(dòng)在兩條曲線之間生成一個(gè)直紋曲面。

例8-1用Rulesurf命令繪制一個(gè)圓臺(tái)直紋曲面①單擊菜單“視圖”，選擇“東南等軸測”，設(shè)置為東南等軸測視圖，如8-1圖所示；圖8-1②輸入“命令：SURFTAB1”，回車后，輸入15（將系統(tǒng)變量SURFTAB1設(shè)為15）；③用Circle命令繪制兩個(gè)圓，如圖8-3所示；④輸入“命令：Rulesurf”，并回車；⑤選擇第一條定義曲線：（選擇小圓）；⑥選擇第二條定義曲線：（選擇大圓）。繪制的圓臺(tái)圖形見圖8-4。

圖8-3圓臺(tái)的兩個(gè)圓圖8-4圓臺(tái)SURFTAB1=6SURFTAB1=15

圖8-2不同SURFTAB1的直紋曲面4．繪制旋轉(zhuǎn)曲面（Revsurf）在命令行“命令：”提示符下，輸入Revsurf并回車。啟動(dòng)該命令之后，系統(tǒng)將給出如下提示。選擇要旋轉(zhuǎn)的對象：選擇旋轉(zhuǎn)曲線；選擇定義旋轉(zhuǎn)軸的對象：選擇旋轉(zhuǎn)軸；指定起點(diǎn)角度<0>：輸入旋轉(zhuǎn)起始角；指定包含角（+=逆時(shí)針，-=順時(shí)針）<360>：輸入旋轉(zhuǎn)角度，逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)。

圖8-5旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)曲線例8-2用Revsurf命令繪制一個(gè)旋轉(zhuǎn)曲面。①單擊菜單“視圖”，選擇“東南等軸測”，設(shè)置為東南等軸測視圖；②設(shè)置系統(tǒng)變量SURFTABl=15，SURFTAB2=6；③利用二維繪圖方法繪制如圖8-5所示的旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)曲線；④命令：Revsurf⑤選擇要旋轉(zhuǎn)的對象：（選擇旋轉(zhuǎn)曲線）⑥選擇定義旋轉(zhuǎn)軸的對象：（選擇旋轉(zhuǎn)軸）⑦指定起點(diǎn)角度<0>：（回車）⑨指定包含角（+=逆時(shí)針，-=順時(shí)針）<360>：360（回車）。命令執(zhí)行后，繪圖區(qū)就出現(xiàn)了如圖8-6所示的旋轉(zhuǎn)曲面。

圖8-6旋轉(zhuǎn)曲面5．繪制拉伸曲面（Tabsurf）拉伸曲面是直紋曲面的一個(gè)特例，在直紋曲面中，當(dāng)兩條曲線具有相同的形狀，而且相互平行，由此而生成的曲面就是拉伸曲面，但拉伸曲面的生成方法與其不同。拉伸曲面是由一條初始軌跡線沿指定的矢量方向伸展而成的曲面。繪制拉伸曲面的命令是Tabsurf。在命令行“命令：”提示符下，輸入Tabsurf并回車。啟動(dòng)該命令之后，系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)如下提示。選擇用作輪廓曲線的對象：選擇欲拉伸的軌跡線；選擇用作方向矢量的對象：確定軌跡線的拉伸方向。8.2.2三維形體表面的繪制1．繪制長方體（ai_Box）表面選擇工具條中的長方體圖標(biāo)之后，AutoCAD將給出如下提示序列。指定角點(diǎn)給長方體：輸入長方體的一個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)；指定長度給長方體:輸入長方體的長度；指定長方體表面的寬度或[立方體（C）]:默認(rèn)項(xiàng)提示用戶輸入長方體的寬度值；指定高度給長方體表面：輸入長方體高度指定長方體表面繞Z軸旋轉(zhuǎn)的角度或[參照（R）]:輸入繞Z軸的旋轉(zhuǎn)角。

2．繪制棱錐體（ai_Pyramid）表面該命令既繪制三棱錐或四棱錐體表面，也可以繪制三棱臺(tái)或四棱臺(tái)形體表面。選擇該選項(xiàng)后，AutoCAD出現(xiàn)如下命令序列。命令：ai_pyramid（回車）；指定棱錐面底面的第一角點(diǎn)：輸入第一角點(diǎn)；指定棱錐面底面的第二角點(diǎn)：輸入第二角點(diǎn)；指定棱錐面底面的第三角點(diǎn)：輸入第三角點(diǎn)；指定棱錐面地面的第四角點(diǎn)或[四面體（T）]：輸入第四角點(diǎn)或繪制四面體。具體含義如下。①默認(rèn)值為輸入第四角點(diǎn)，繪制四棱錐體表面或四棱臺(tái)體表面。輸入第四角點(diǎn)后，提示如下：指定棱錐面的頂點(diǎn)或[棱（R）/頂面（T）]：“頂點(diǎn)”選項(xiàng)，要求輸入四棱錐頂點(diǎn)，繪制四棱錐，如圖8-7（a）所示；“棱”選項(xiàng)，則要求用戶輸入兩個(gè)點(diǎn)，兩點(diǎn)連線作為四棱臺(tái)的脊線，如圖8-7（b）所示；“頂面”選項(xiàng)，要求用戶輸入四點(diǎn)確定一個(gè)面，形成一個(gè)四棱臺(tái)，如圖8-7（c）所示。②“四面體”選項(xiàng)，繪制三棱錐或三棱臺(tái)表面。選擇該選項(xiàng)，AutoCAD將出現(xiàn)以下提示：指定四面體表面的頂點(diǎn)或[頂面（T）]：默認(rèn)項(xiàng)為：“頂點(diǎn)”，用戶輸入一個(gè)頂點(diǎn)，繪制一個(gè)三棱臺(tái)表面，如圖8-7（d）所示；“頂面”選項(xiàng)，則要求用戶輸入三個(gè)點(diǎn)，創(chuàng)建一個(gè)三棱錐體表面，如圖8-7（e）所示。3．繪制楔形體（ai_Wedge）表面命令：ai_wedge（回車）AutoCAD將出現(xiàn)以下提示，要求用戶逐步確定楔形體的尺寸；指定長角點(diǎn)給楔體表面：（給定楔形體長度）指定長度給楔體表面：（給定楔形體長度）指定楔體的表面寬度：（給定楔形體寬度）指定高度給楔體表面：（給定楔形體高度）指定楔體表面繞Z軸旋轉(zhuǎn)的角度：（輸入楔形體繞Z軸的旋轉(zhuǎn)角度）。輸入?yún)?shù)后，楔形體便繪制出來了，如圖8-8（a）所示旋轉(zhuǎn)角度為90o。4．繪制圓頂（ai_Dome）表面該選項(xiàng)繪制圓球的頂面，類似一個(gè)球蓋。選擇這一選項(xiàng)，AutoCAD將出現(xiàn)以下提示。命令:ai_dome（回車）指定中心點(diǎn)給上半球面：（輸入圓頂表面中心得坐標(biāo)）指定上半球的半徑或[直徑D]：（指定圓頂?shù)闹睆交虬虢?jīng)）輸入曲面的經(jīng)線數(shù)目給上半球面〈16〉：（輸入圓頂面在經(jīng)度方向的網(wǎng)格數(shù)）輸入曲面的緯度數(shù)目給上半球面〈8〉：（輸入圓頂面在緯度方向的網(wǎng)格數(shù)），如圖8-8（b）所示。5．繪制球面（ai_Sphere）表面命令：ai_sphere（回車）指定中心點(diǎn)給球面：（指定球面中心位置）指定球面半徑或[直徑（D）]：（輸入球面的半徑或直徑）輸入曲面的經(jīng)度數(shù)目給上半球：（輸入球面經(jīng)度網(wǎng)格數(shù)）輸入曲面的緯度數(shù)目給上半球：（輸入球面緯度網(wǎng)格數(shù)），如圖8-8（c）所示。6．繪制圓錐（ai_Cone）表面命令：ai_cone（回車）指定圓錐面底面的中心點(diǎn)：（指定圓錐底面圓的中心坐標(biāo)）指定圓錐底面的半徑或[直徑（D）]：（輸入圓錐底面圓的直徑或半徑）指定圓錐面頂面的半徑或[直徑（D）]<0>:（輸入圓錐頂面上圓的直徑或半徑，若取默認(rèn)值0，則生成圓錐表面，若不為0，則生成圓臺(tái)表面）指定圓錐面的高度:（輸入圓錐體高度）輸入圓錐面曲面的線段數(shù)目

<16>:（輸入圓錐面在緯度方向的網(wǎng)格數(shù)），如圖8-8（d）及圖8-8（e）所示。7．繪制圓環(huán)體（ai_Torus）表面命令：ai_Trus（回車）指定圓環(huán)面的中心點(diǎn)：（指定圓環(huán)體中心點(diǎn)的坐標(biāo)）指定圓環(huán)面的半徑或[直徑（D）]:（輸入圓環(huán)體中心線的直徑或半徑）指定圓管的半徑或[直徑（D）]:（輸入圓環(huán)體的半徑或直徑）輸入環(huán)繞圓管圓周的線段數(shù)目

<16>：（輸入圓環(huán)在周圍方向的網(wǎng)格數(shù)）輸入環(huán)繞圓環(huán)面圓周的線段數(shù)目

<16>：（輸入環(huán)繞管截面中心線方向的網(wǎng)格數(shù)），如圖8-8（f）所示。8.繪制圓盤（ai_Dish）表面命令：ai_Dish（回車）指定中心點(diǎn)給下半面：（指定圓盤中心點(diǎn)坐標(biāo)）指定下半球的半徑或[直徑（D）]：（輸入圓盤的直徑或半徑）輸入曲面的經(jīng)線數(shù)目給下半球面<16>：（輸入圓盤表面經(jīng)度方向的網(wǎng)格數(shù)）輸入曲面的緯度數(shù)目給下半球面<8>：（輸入圓盤表面緯度方向的網(wǎng)格數(shù)），如圖8-8（g）所示。注意：在上述基本形體表面的繪制過程中，形體的控制點(diǎn)坐標(biāo)可以在命令行輸入，也可以用光標(biāo)在屏幕上直接選取，當(dāng)用光標(biāo)點(diǎn)取時(shí)，應(yīng)注意所點(diǎn)取的點(diǎn)是否在希望的平面上。8.2.3三維實(shí)體的繪制1．用命令直接繪制三維實(shí)體在AutoCAD中用命令可以直接繪制三維實(shí)體有：長方體（Box）、圓錐體（Cone）、球體（Sdhere）、圓柱體（Cylinder）、楔形體（Wedge）、圓環(huán)（Torus）。（1）繪制長方體（Box）①命令：Box回車②指定第一個(gè)角點(diǎn)或

[中心（C）]：該提示中有兩個(gè)選項(xiàng)：默認(rèn)選項(xiàng)“角點(diǎn)”，輸入立方體的一個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)；選項(xiàng)“中心點(diǎn)（C）”，（輸入立方體中心）③指定角點(diǎn)或[立法體（c）/長度（L）]：該提示中有三個(gè)選項(xiàng)：默認(rèn)選項(xiàng)“角點(diǎn)”輸入立方體的另一個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo);選項(xiàng)“立方體（C）”繪制正方體；長度（L）選項(xiàng)：輸入正方體的長度。④指定高度：（指定立方體高度），如圖8-9（a）所示。（2）繪制球體（Sphere）①命令：Sphere（回車）②指定中心點(diǎn)或

[三點(diǎn)（3P）/兩點(diǎn)（2P）/切點(diǎn)、切點(diǎn)、半徑（T）]：指定球體中心。默認(rèn)選項(xiàng)“中心點(diǎn)”：指定球體的圓心位置；選項(xiàng)“三點(diǎn)（3P）”：通過在三維空間的任意位置指定三個(gè)點(diǎn)來定義球體的圓周；選項(xiàng)“兩點(diǎn)（2P）”：通過在三維空間的任意位置指定兩個(gè)點(diǎn)來定義球體的圓周；選項(xiàng)“切點(diǎn)、切點(diǎn)、半徑（T）”：通過該選項(xiàng)定義與兩個(gè)圓、圓弧、直線和某些三維對象相切的球體。③指定球體半徑或[直徑（D）]：（輸入球體的直徑或半徑），如圖8-9（b）所示。注意：用Sphere命令繪制的球體是用線框形式來表示的，線框的密度由系統(tǒng)變量ISOLINES控制，其值越大相框越密。（AutoCAD三維中ISOLINES的值默認(rèn)為4）。（3）繪制圓柱體（Cylinder）①命令：Cylinder（回車）②指定底面的中心點(diǎn)或

[三點(diǎn)(3P)/兩點(diǎn)(2P)/切點(diǎn)、切點(diǎn)、半徑(T)/橢圓(E)]:該提示五個(gè)選擇含義如下：默認(rèn)選項(xiàng)“中心點(diǎn)”，該選項(xiàng)用來繪制圓柱體，指定圓柱體地面中心點(diǎn)的位置，AutoCAD便出現(xiàn)下列提示：指定底面半徑或

[直徑(D)]：輸入圓柱體的半徑或直徑；指定高度或

[兩點(diǎn)(2P)/軸端點(diǎn)(A)]：輸入圓柱的高度；選項(xiàng)“三點(diǎn)(3P)”，該選項(xiàng)用三點(diǎn)確定圓柱體底面大??；選項(xiàng)“兩點(diǎn)(2P)”，該選項(xiàng)通過兩點(diǎn)確定圓柱體底面直徑，從而確定圓柱體底面大?。贿x項(xiàng)“切點(diǎn)、切點(diǎn)、半徑(T)”，定義具有指定半徑，且與兩個(gè)對象相切的圓柱體底面。有時(shí)會(huì)有多個(gè)底面符合指定的條件。程序?qū)⒗L制具有指定半徑的底面，其切點(diǎn)與選定點(diǎn)的距離最近。

選項(xiàng)“橢圓（E）”選項(xiàng)，改選項(xiàng)用來生成橢圓柱體，選擇該選項(xiàng)后，AutoCAD提示：指定第一個(gè)軸的端點(diǎn)或

[中心(C)]:默認(rèn)選項(xiàng)“軸端點(diǎn)”，依次輸入橢圓軸的兩個(gè)端點(diǎn)及另一軸端點(diǎn)；選項(xiàng)“中心點(diǎn)（C）”依次輸入橢圓軸的中心、一個(gè)軸的端點(diǎn)及另一軸的端點(diǎn)。③指定圓柱體高度或[另一個(gè)圓心（C）]：輸入橢圓柱的高度，如圖8-9（c）所示。（4）繪制圓錐體①命令：Cone（回車）②指定底面的中心點(diǎn)或

[三點(diǎn)(3P)/兩點(diǎn)(2P)/切點(diǎn)、切點(diǎn)、半徑(T)/橢圓(E)]:該提示中五個(gè)選項(xiàng)：默認(rèn)選項(xiàng)“中心點(diǎn)”，用于繪制圓錐體，輸入圓錐體底面中心點(diǎn)的位子，AutoCAD便會(huì)出以下提示:指定圓錐體底面的半徑或[直徑（D）]：（輸入直徑或半徑）；指定高度或

[兩點(diǎn)(2P)/軸端點(diǎn)(A)/頂面半徑(T)]：（輸入高度或直接指定圓錐頂點(diǎn)）；“兩點(diǎn)(2P)”，指定圓錐體的高度為兩個(gè)指定點(diǎn)之間的距離；“軸端點(diǎn)(A)”，指定圓錐體軸的端點(diǎn)位置。軸端點(diǎn)是圓錐體的頂點(diǎn)，或圓臺(tái)的頂面圓心(“頂面半徑”選項(xiàng)）。軸端點(diǎn)可以位于三維空間的任意位置。軸端點(diǎn)定義了圓錐體的長度和方向；“頂面半徑(T)”，指定創(chuàng)建圓錐體平截面時(shí)圓椎體的頂面半徑。最初，默認(rèn)頂面半徑未設(shè)定任何值。執(zhí)行繪圖任務(wù)時(shí)，頂面半徑的默認(rèn)值始終是先前輸入的任意實(shí)體圖元的頂面半徑值；選項(xiàng)“三點(diǎn)(3P)”，通過指定三個(gè)點(diǎn)來定義圓錐體的底面周長和底面；選項(xiàng)“兩點(diǎn)(2P)”，通過指定兩個(gè)點(diǎn)來定義圓錐體的底面直徑；

選項(xiàng)“切點(diǎn)、切點(diǎn)、半徑(T)”，定義具有指定半徑，且與兩個(gè)對象相切的圓錐體底面；

有時(shí)會(huì)有多個(gè)底面符合指定的條件。程序?qū)⒗L制具有指定半徑的底面，其切點(diǎn)與選定點(diǎn)的距離最近。

選項(xiàng)“橢圓（E）”，指定圓錐體的橢圓底面，如圖8-9（d）所示。（5）繪制楔形體（Wedge）①命令：Wedge（回車）②指定第一個(gè)角點(diǎn)或

[中心(C)]:該提示中有兩個(gè)選項(xiàng)：默認(rèn)選項(xiàng)“第一個(gè)角點(diǎn)”，指定楔體的一個(gè)角點(diǎn)，系統(tǒng)繼續(xù)下面提示：指定其他角點(diǎn)或

[立方體(C)/長度(L)]:該提示中擁有三個(gè)選項(xiàng)：默認(rèn)選項(xiàng)“指定其他角點(diǎn)”，指定楔體的另一個(gè)角點(diǎn)，然后輸入楔體的高度。選項(xiàng)“立方體（Ｃ）”，用于繪制長、寬、高相同的楔體，要求輸入第二角點(diǎn)。選項(xiàng)“長度（Ｌ）”輸入楔體的邊長，然后輸入楔體的高度。選項(xiàng)“中心點(diǎn)（C）”，輸入楔形體斜面上的中心點(diǎn)，系統(tǒng)繼續(xù)以下提示指定對角點(diǎn)或[立方體（C）/長度（L）]:其中各參數(shù)的含義與上述類似，在此不作詳述。如圖8-9（e）所示。（6）繪制圓環(huán)體（Torus）①命令：Torus（回車）②指定中心點(diǎn)或

[三點(diǎn)(3P)/兩點(diǎn)(2P)/切點(diǎn)、切點(diǎn)、半徑(T)]:該提示中有四個(gè)選項(xiàng)：“指定中心點(diǎn)”，輸入圓環(huán)體中心坐標(biāo)；“三點(diǎn)(3P)”，用指定的三個(gè)點(diǎn)定義圓環(huán)體的圓周。三個(gè)指定點(diǎn)也可以定義圓周平面；“兩點(diǎn)(2P)”，用指定的兩個(gè)點(diǎn)定義圓環(huán)體的圓周。第一點(diǎn)的

Z值定義圓周所在平面；

“切點(diǎn)、切點(diǎn)、半徑(T)”，使用指定半徑定義可與兩個(gè)對象相切的圓環(huán)體；指定半徑或

[直徑(D)]：輸入圓環(huán)體半徑或直徑；指定圓管半徑或

[兩點(diǎn)(2P)/直徑(D)]:輸入圓管半徑或直徑，如圖8-9（f）所示。2．拉伸二維實(shí)體拉伸實(shí)體的命令是Extrude命令：Extrude（回車）,AutoCAD提示：選擇要拉伸的對象或

[模式(MO)]:“選擇要拉伸的對象”，指定要拉伸的對象。注意：按住

Ctrl鍵的同時(shí)選擇面和邊子對象來選擇面和邊子對象。

“模式(MO)”，控制拉伸對象是實(shí)體還是曲面。指定拉伸的高度或

[方向(D)/路徑(P)/傾斜角(T)/表達(dá)式(E)]該提示中五個(gè)選項(xiàng)：“指定拉伸的高度”，如果輸入正值，將沿對象所在坐標(biāo)系的

Z軸正方向拉伸對象。如果輸入負(fù)值，將沿

Z軸負(fù)方向拉伸對象。對象不必平行于同一平面。如果所有對象均處于同一平面上，將沿該平面的法線方向拉伸對象。默認(rèn)情況下，將沿對象的法線方向拉伸平面對象。

“方向(D)”，兩個(gè)指定點(diǎn)指定拉伸的長度和方向。（方向不能與拉伸創(chuàng)建的掃掠曲線所在的平面平行。）“路徑(P)”，指定基于選定對象的拉伸路徑。路徑將移動(dòng)到輪廓的質(zhì)心。然后沿選定路徑拉伸選定對象的輪廓以創(chuàng)建實(shí)體或曲面。注意：按住

Ctrl鍵的同時(shí)選擇面和邊子對象來選擇面和邊子對象。

路徑不能與對象處于同一平面，也不能具有高曲率的部分。

拉伸始于對象所在平面并保持其方向相對于路徑。

如果路徑包含不相切的線段，那么程序?qū)⒀孛總€(gè)線段拉伸對象，然后沿線段形成的角平分面斜接接頭。如果路徑是封閉的，對象應(yīng)位于斜接面上。這允許實(shí)體的起點(diǎn)截面和端點(diǎn)截面相互匹配。如果對象不在斜接面上，將旋轉(zhuǎn)對象直到其位于斜接面上。

將拉伸具有多個(gè)環(huán)的對象，以便所有環(huán)都顯示在拉伸實(shí)體端點(diǎn)截面這一相同平面上?！皟A斜角(T)”，指定拉伸的傾斜角。正角度表示從基準(zhǔn)對象逐漸變細(xì)地拉伸，而負(fù)角度則表示從基準(zhǔn)對象逐漸變粗地拉伸。默認(rèn)角度

0表示在與二維對象所在平面垂直的方向上進(jìn)行拉伸。所有選定的對象和環(huán)都將傾斜到相同的角度。

指定一個(gè)較大的傾斜角或較長的拉伸高度,將導(dǎo)致對象或?qū)ο蟮囊徊糠衷诘竭_(dá)拉伸高度之前就已經(jīng)匯聚到一點(diǎn)。

面域的各個(gè)環(huán)始終拉伸到相同高度。

當(dāng)圓弧是錐狀拉伸的一部分時(shí)，圓弧的張角保持不變而圓弧的半徑則改變了。

傾斜角。指定

-90到

+90度之間的傾斜角。

指定兩個(gè)點(diǎn)。指定基于兩個(gè)指定點(diǎn)的傾斜角。傾斜角是這兩個(gè)指定點(diǎn)之間的距離。

可以水平拖動(dòng)光標(biāo)以指定和預(yù)覽傾斜角。也可以拖動(dòng)光標(biāo)以調(diào)整和預(yù)覽拉伸高度。動(dòng)態(tài)輸入原點(diǎn)在拉伸形狀上應(yīng)位于該點(diǎn)在該形狀的投影處。

選擇拉伸對象時(shí)，傾斜夾點(diǎn)的位置是動(dòng)態(tài)輸入原點(diǎn)在拉伸頂面上的對應(yīng)點(diǎn)例8-3用Extrude命令拉伸二維實(shí)體來創(chuàng)建一個(gè)三維實(shí)體。①在XOP平面上用polygon命令繪制一個(gè)閉合六邊形。②命令：Extrude（回車），AutoCAD提示：前線框密度:ISOLINES=4，閉合輪廓?jiǎng)?chuàng)建模式

=實(shí)體；③擇要拉伸的對象或

[模式(MO)]：（選擇閉合六邊形）；④選擇要拉伸的對象或

[模式(MO)]:（回車）⑤指定拉伸的高度或

[方向(D)/路徑(P)/傾斜角(T)/表達(dá)式(E)]：（輸入“T”回車）；⑥指定拉伸的高度或

[方向(D)/路徑(P)/傾斜角(T)/表達(dá)式(E)]：（輸入“200”回車）。拉伸結(jié)束后的三維實(shí)體見圖8-10圖8-10拉伸后的實(shí)體圖3．旋轉(zhuǎn)實(shí)體旋轉(zhuǎn)實(shí)體的命令是Revolve，如果“實(shí)體”選項(xiàng)卡處于活動(dòng)狀態(tài)，REVOLVE命令會(huì)創(chuàng)建實(shí)體。相反，如果“曲面”選項(xiàng)卡處于活動(dòng)狀態(tài)，則會(huì)創(chuàng)建曲面（程序曲面或

NURBS曲面，具體取決于

SURFACEMODELINGMODE系統(tǒng)變量的設(shè)定方式）。①命令:Revolve（回車）AutoCAD將出現(xiàn)如下提示：②選擇要旋轉(zhuǎn)的對象或

[模式(MO)]：“選擇對象”，指定要繞某個(gè)軸旋轉(zhuǎn)的對象；“模式(MO)”，控制旋轉(zhuǎn)動(dòng)作是創(chuàng)建實(shí)體還是曲面。會(huì)將曲面延伸為

NURBS曲面或程序曲面，具體取決于SURFACEMODELINGMODE系統(tǒng)變量；③選擇要旋轉(zhuǎn)的對象或

[模式(MO)]:（回車）；④指定軸起點(diǎn)或根據(jù)以下選項(xiàng)之一定義軸

[對象(O)/X/Y/Z]<對象>:“軸起點(diǎn)”，指定旋轉(zhuǎn)軸的第一個(gè)點(diǎn)。軸的正方向從第一點(diǎn)指向第二點(diǎn)；“軸端點(diǎn)”，設(shè)定旋轉(zhuǎn)軸的端點(diǎn)；⑤“旋轉(zhuǎn)角度”，指定選定對象繞軸旋轉(zhuǎn)的距離。正角度將按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)對象。負(fù)角度將按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)對象。還可以拖動(dòng)光標(biāo)以指定和預(yù)覽旋轉(zhuǎn)角度；圖8-11選定軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)效果圖“起點(diǎn)角度”，為從旋轉(zhuǎn)對象所在平面開始的旋轉(zhuǎn)指定偏移?？梢酝蟿?dòng)光標(biāo)以指定和預(yù)覽對象的起點(diǎn)角度；“反轉(zhuǎn)”，更改旋轉(zhuǎn)方向；類似于輸入-（負(fù)）角度值。右側(cè)的旋轉(zhuǎn)對象顯示按照與左側(cè)對象相同的角度旋轉(zhuǎn)，但使用反轉(zhuǎn)選項(xiàng)的樣條曲線；“對象”，指定要用作軸的現(xiàn)有對象。軸的正方向從該對象的最近端點(diǎn)指向最遠(yuǎn)端點(diǎn)?？梢詫⒅本€、線性多段線線段以及實(shí)體或曲面的線性邊用作軸；

“X/Y/Z”，

要求用戶指定X軸或Y軸作為旋轉(zhuǎn)軸；“表達(dá)式”，輸入公式或方程式以指定旋轉(zhuǎn)角度（本教材不做詳解）。⑤指定旋轉(zhuǎn)角度<360>:（輸入旋轉(zhuǎn)角度，默認(rèn)值為360°）圖8-12選定軸旋轉(zhuǎn)效果圖例8-4用Revolve命令旋轉(zhuǎn)一個(gè)而為實(shí)體從而生成一個(gè)三維實(shí)體在XOP平面上繪制一個(gè)二維封閉實(shí)體，如圖8-13（a）。命令:Revolve（回車）選擇要旋轉(zhuǎn)的對象或

[模式(MO)]:（選擇二維實(shí)體）選擇要旋轉(zhuǎn)的對象或

[模式(MO)]:（回車）指定軸起點(diǎn)或根據(jù)以下選項(xiàng)之一定義軸

[對象(O)/X/Y/Z]<對象>:（選擇旋轉(zhuǎn)軸的一個(gè)端點(diǎn)）指定旋轉(zhuǎn)軸的另一個(gè)端點(diǎn)：（選擇旋轉(zhuǎn)軸的另一個(gè)端點(diǎn)）指定旋轉(zhuǎn)角度或

[起點(diǎn)角度(ST)/反轉(zhuǎn)(R)/表達(dá)式(EX)]<360>:360（回車）操作結(jié)束后，得到的三維實(shí)體如圖8-13（b）所示。

（a）旋轉(zhuǎn)之前（b）旋轉(zhuǎn)之后圖8-13旋轉(zhuǎn)生成三維實(shí)體8.3道路三維建模方法道路三維模型包括道路設(shè)計(jì)幾何模型和道路周圍的帶狀地表面模型兩個(gè)部分。道路橋梁三維建?？梢圆捎帽砻婺Ｐ?，也可以采用實(shí)體模型。采用哪種方法取決于建模的用途和計(jì)算機(jī)硬件支持條件。由于道路設(shè)計(jì)表面和地表都是不規(guī)則的，因而可以采用表面模型來構(gòu)造道路及其周圍地形三維模型。道路的三維模型包括道路周圍的帶狀三維地表模型和道路設(shè)計(jì)表面模型。通過野外測量、航測、地圖數(shù)字化等途徑可以獲得設(shè)計(jì)所需的道路帶狀地形資料，經(jīng)過數(shù)字地面模型處理軟件后形成數(shù)字地面模型（DTM），根據(jù)DTM的類型（常用的有三角網(wǎng)式和方格網(wǎng)式等）采用不同的方法來建立地面三維模型。如果采用的是三角網(wǎng)式DTM，那么地表采用的是若干空間三角形平面來表示的，每一個(gè)三角形平面的空間位置均由三個(gè)頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)（x，y，z）確定，而這些數(shù)據(jù)都可以方便地從DTM中獲得。在AutoCAD中繪制地表三維模型時(shí)，每個(gè)三角形平面的繪制采用3dface命令來完成，見圖8-14。如果采用常用的是方格網(wǎng)式DTM，即可以采用三角形平面，又可以采用網(wǎng)格曲面來擬合地表。對于前者，只需將每個(gè)網(wǎng)格分解為兩個(gè)三角形即可，對于后者，可以直接采用AutoCAD的多邊形網(wǎng)格曲面（3dmesh命令）來擬合，見圖8-15。8.3.2道路設(shè)計(jì)表面模型道路設(shè)計(jì)表面模型包括：中間帶、行車道、路肩、邊坡表面、邊溝、各種交通設(shè)施（包括標(biāo)志標(biāo)牌、標(biāo)線、防撞護(hù)欄等）、橋梁（包括梁、橋臺(tái)、橋墩等）。采用表面模型來建立道路設(shè)計(jì)表面模型既可以采用三角形空間平面，也可以采用四邊形空間平面。相對于地表模型而言，道路設(shè)計(jì)表面模型的規(guī)律性還是較強(qiáng)的。一般采用四邊形空間平面來建立道路設(shè)計(jì)表面三維模型。例如繪制行車道表面模型時(shí)，先根據(jù)所需的建模精細(xì)程度，確定延路線前進(jìn)方向的間距，然后計(jì)算出模擬道路表面的每個(gè)四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)，再用AutoCAD的3dface命令繪制出每個(gè)空間四邊形平面，見圖8-16。三維坐標(biāo)的計(jì)算采用路線設(shè)計(jì)軟件來完成。組成道路設(shè)計(jì)表面模型的其它部分也可以采用相同的方法來完成。圖8-16空間四邊形平面擬合道路設(shè)計(jì)表面8.3.3道路表面模型與底面的疊加道路建模是建筑在地面上的三維帶狀實(shí)體，為適應(yīng)地形的起伏變化，道路在縱斷面和橫斷面上不可避免地會(huì)出現(xiàn)填挖現(xiàn)象，與此相對應(yīng)的地表面模型與道路表面模型就會(huì)出現(xiàn)兩者相互重疊的情況。在填方處，道路模型在上，地面模型在下；在挖方處，地面模型在上，道路模型在下。為了真實(shí)地表現(xiàn)兩個(gè)模型的重疊效果，就必須對覆蓋在下面的模型進(jìn)行局部范圍內(nèi)的消除或消隱處理。對兩個(gè)實(shí)體模型而言，可以采用布爾運(yùn)算將兩個(gè)實(shí)體并為一個(gè)實(shí)體，這樣就自動(dòng)消除了重疊現(xiàn)象。但對于表面模型的道路表面和地表面，是不能直接采用布爾運(yùn)算來消除重疊現(xiàn)象的。目前，對道路表面模型與地表面模型的疊加處理，主要采用根據(jù)兩個(gè)模型的交界線重新構(gòu)網(wǎng)，然后再疊加的方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是占用內(nèi)存少、運(yùn)算速度快。其處理方法如下。①先計(jì)算出道路表面模型與地表面模型的交界點(diǎn)的坐標(biāo)，該坐標(biāo)可從橫斷面設(shè)計(jì)結(jié)果中的坡腳點(diǎn)（填方）或坡頂點(diǎn)（挖方）獲得。按填挖性質(zhì)將相鄰交界點(diǎn)連成折線，這些折線形成的多個(gè)封閉多邊形，即是兩個(gè)模型的交界線。顯然在封閉多邊形以內(nèi)的地表面模型，不管是在道路表面模型上面還是下面，都是不需要的，建模時(shí)須挖去。②根據(jù)交界線對地表面模型重新構(gòu)網(wǎng)，即可得到處理后的地表面模型。從上面多邊形的性質(zhì)可知，凡在多邊形以內(nèi)的地形點(diǎn)將不參與構(gòu)網(wǎng)須剔除，剩余的地形點(diǎn)是重新構(gòu)網(wǎng)的點(diǎn)。為保證地面模型與道路表面模型的無縫拼接，將多邊形作為約束線，也即把多邊形作為三角形的邊，按有約束Delaunay三角網(wǎng)重新構(gòu)網(wǎng)。判斷一點(diǎn)是否在一封閉多邊形內(nèi)可采用鉛垂線算法。經(jīng)過上將面方法處理后的地表面模型與道路設(shè)計(jì)表面模型疊加在一起，就實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)模型的無縫拼接，見圖8-17。圖8-17道路表面模型與底面的疊加8.4橋梁三維建模方法8.4.1橋梁附屬結(jié)構(gòu)三維建模8.4.2橋梁下部結(jié)構(gòu)三維建模8.4.3橋梁承重結(jié)構(gòu)三維建模8.4.4橋面結(jié)構(gòu)三維建模8.4.1橋梁附屬結(jié)構(gòu)三維建模橋梁附屬結(jié)構(gòu)主要包括橋頭錐坡、八字墻、護(hù)坡等。對正交橋梁來說，錐坡平面是一個(gè)1/4橢圓，可以采用錐體命令繪制橢圓錐，然后用切割（Slice）命令切成錐坡。下面是正錐坡的建模過程：①用圓錐體（Cone）命令繪制一個(gè)橢圓錐體；②用切割（Slice）命令將橢圓錐對稱切成4塊，刪除3塊，剩余一塊即為錐坡實(shí)體，見圖8-24。圖8-24錐坡實(shí)體模型8.4.2橋梁下部結(jié)構(gòu)三維建模橋梁下部結(jié)構(gòu)可分為橋墩、橋臺(tái)等，而橋墩、橋臺(tái)又可分為重力式墩、臺(tái)和輕型墩、臺(tái)。這些結(jié)構(gòu)一般都由一些規(guī)則實(shí)體組合而成，建模時(shí)可采用命令直接繪制規(guī)則實(shí)體，然后用編輯命令進(jìn)行修改，再組合成一個(gè)整體墩臺(tái)。下面以重力式U形橋臺(tái)為例說明建模方法，其過程如下。①用Line命令繪制橋臺(tái)前墻斷面，并用

命令制作成面域，見圖8-19（a）；②用Extrude命令對前墻斷面進(jìn)行拉伸，見圖8-19（b）；③用Line命令繪制側(cè)墻斷面，并用Boundary命令制作成面域，再用Extrude命令對其拉伸，見圖8-20；④用Box命令繪制矩形基礎(chǔ)；⑤用Mirror命令制作另一側(cè)墻；并用Move命令將前墻、側(cè)墻移動(dòng)到基礎(chǔ)上面；⑥用Union命令將前墻、側(cè)墻和基礎(chǔ)組合為U形臺(tái)，見圖8-21。8.4.3橋梁承重結(jié)構(gòu)三維建模不同類型的橋梁其承重結(jié)構(gòu)也不同，但對等截面結(jié)構(gòu)來說，其橫斷面形狀及尺寸沿橋軸線方向變化較小，可以用實(shí)體拉伸的方法來建模；對于變截面結(jié)構(gòu)，則可以采用分段拉伸方法來建模。下面以空心板橋?yàn)槔f明橋梁承重結(jié)構(gòu)的建模方法，其過程如下。①用Line（或Pline）命令按一定比例繪制中板和邊板圖形，見圖8-15；②用Boundary命令分別對空心板外輪廓和內(nèi)孔生成兩個(gè)面域；③用Extrude命令將空心面域沿橋軸線方向拉伸，拉伸長度為板的長度；④用Subtract命令掏空里面的內(nèi)芯，拉伸并掏空內(nèi)芯的邊板及中板模型見圖8-16；⑤用Copy命令將中板模型沿橋梁橫向復(fù)制8份，并按板的設(shè)計(jì)位置布置，見圖8-17；⑥用Mirror命令完成另一塊邊板的建模；⑦用Move命令將兩塊邊板移動(dòng)到中板的兩側(cè)，至此完成空心板梁的建模，見圖8-18。建模時(shí)要注意，用Extrude命令拉伸實(shí)體時(shí)，拉伸路徑必須是二維直線或二維曲線，對三維曲線則無效。如果建模需要按三維路徑拉伸，則必須將三維路徑分為幾個(gè)二維路徑分別拉伸，然后再合為一體。8.4.4橋面結(jié)構(gòu)三維建模橋面結(jié)構(gòu)包括橋面鋪裝、人行道、欄桿扶手、防撞護(hù)欄等。其中橋面鋪裝和防撞護(hù)欄結(jié)構(gòu)比較簡單，其截面形狀沿橋軸方向變化較小，可先創(chuàng)建二維斷面，然后采用拉伸方法制作。人行道一般為長方體形狀，可以采用Box命令繪制。欄桿扶手的桿件雖然較多，但一般都是規(guī)則構(gòu)件，可以先用繪圖命令繪制和拉伸方法完成構(gòu)件的建模，然后按每根桿件的設(shè)計(jì)位置，用Copy命令進(jìn)行多重復(fù)制，最后用Union命令組合成整體模型。對于不規(guī)則構(gòu)件，須分割成若干個(gè)規(guī)則構(gòu)件分別建模，再組合成整體。下面是一段鑄鐵護(hù)欄的建模過程。①用球體（Sphere）命令分別繪制三個(gè)直徑不同的球體；②繪制欄桿柱的縱向半剖面圖（梯形）；③并用Boundary命令制作成面域；④用旋轉(zhuǎn)（Revolve）命令將柱剖面繞柱