919
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
А.В. Чечин
3D-МОДЕЛИРОВАНИЕ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям, выполнению лабораторных и самостоятельных работ по дисциплине «3D-моделирование»
для обучающихся по направлению подготовки 21.03.03 Геодезия и дистанционное зондирование,
профиль Инфраструктура пространственных данных
Нижний Новгород
2022
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
А.В. Чечин
3D-МОДЕЛИРОВАНИЕ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям, выполнению лабораторных и самостоятельных работ по дисциплине «3D-моделирование»
для обучающихся по направлению подготовки 21.03.03 Геодезия и дистанционное зондирование,
профиль Инфраструктура пространственных данных
Нижний Новгород ННГАСУ
2022
2
УДК 528
Чечин, А. В. 3D-моделирование : учебно-методическое пособие / А. В. Чечин; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 14 с. : ил. – Текст : электронный.
Учебно-методическое пособие предназначено для формирования базовых знаний и навыков трехмерного моделирования объектов, зданий и окружающей территории. Рассмотрены основные разделы и темы дисциплины, рекомендуемая литература, используемое программное обеспечение и типовые вопросы.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по направлению подготовки 21.03.03 Геодезия и дистанционное зондирование, профиль Инфраструктура пространственных данных, по дисциплине «3D-моделирование».
© А.В. Чечин, 2022 © ННГАСУ, 2022.
3
ВВЕДЕНИЕ
Целями освоения учебной дисциплины 3D-моделирование являются получение базовых знаний и навыков трехмерного моделирования объектов, зданий и окружающей территории. Получение знаний основ работы с современными программами трехмерного моделирования.
В результате освоения данной дисциплины обучающийся должен знать:
-структуру и основы трехмерного моделирования зданий и окружающей территории;
-способы создания трехмерной модели.
4
1. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ТЕМЫ ЗАНЯТИЙ
Дисциплина включает следующие разделы:
1Понятие геометрической модели и геометрического моделирования.
Понятие модели, геометрической модели и геометрического объекта. Базовые фигуры. Понятие геометрический примитив.
2Типы геометрических моделей. 3D модели
Классификация геометрических моделей и их особенности. 3D геометрические модели, их информационная ёмкость.
3Классификация 3D моделей. Основные способы создания моделей
Типы 3D моделей. Проволочная или каркасная модель. Поверхностная модель. Твердотельные (объемные) модели. Кинематические, теоретико-множественные (булевы) операции создания 3D моделей. Конструктивные геометрические примитивы.
4Теория кривых и поверхностей
Способы формирования. Классификация. Кривые и поверхности Кунса, Безье, NURBS. Области применения кривых и поверхностей в геометрическом моделировании (проектирование, геоинформатика и др)
5Внутреннее электронное представление геометрических моделей
Классификация подходов и области применения. Воксельное представление. Бинарные и октарные деревья. Конструктивная геометрия (CSG). Граничное представление (Brep). Проверка корректности с использованием теоремы Эйлера.
6Теория параметризации геометрических моделей
Геометрические параметры фигур и их классификация. Взаимодействие геометрических параметров и геометрических условий.
7Технологии Быстрого Прототипирования (RP)
Области применения, технологическая последовательность операций, классификация RP-технологий (SLA, LOM, FDM и др.). Использование трехмерной печати в проектировании изделий и геоинформатике.
Темы занятий:
1.Понятие геометрической модели и геометрического моделирования. Понятие модели, геометрической модели и геометрического объекта
2.Базовые фигуры. Виды простейших геометрических элементов и основные способы их создания. Понятие геометрический примитив.
5
3.Типы геометрических моделей. 3D модели. Типы геометрических моделей. 3D модели
4.Классификация геометрических моделей и их особенности. 3D геометрические модели, их информационная ёмкость.
5.Классификация 3D моделей. Основные способы создания моделей. Типы 3D моделей
6.Проволочная или каркасная модель. Поверхностная модель. Корректность поверхностной модели.
7.Твердотельные (объемные) модели. Кинематические, теоретико-множественные (булевы) операции создания 3D моделей.
8.Конструктивные геометрические примитивы и их применение при создании твердотельных моделей
9.Основные преимущества твердотельных моделей, области применения и информационная емкость
10.Теория кривых и поверхностей. Теория кривых и поверхностей. Способы формирования. Классификация
11.Кривые и поверхности Кунса, Безье, NURBS
12.Области применения кривых и поверхностей в геометрическом моделировании
13.Внутреннее электронное представление геометрических моделей. Внутреннее электронное представление геометрических моделей. Классификация подходов и области применения.
14.Воксельное представление Бинарные и октарные деревья. Конструктивная геометрия (CSG). Граничное представление (Brep). Проверка корректности с использованием теоремы Эйлера.
15.Теория параметризации геометрических моделей. Геометрические параметры фигур и их классификация.
16.Взаимодействие геометрических параметров и геометрических условий.
17.Технологии Быстрого Прототипирования (RP). Технологии Быстрого Прототипирования (RP). Области применения, технологическая последовательность операций, классификация RP-технологий
18.Использование трехмерной печати в проектировании изделий и геоинформатике
Студенту предлагается ознакомиться с программой курса, озвучивается список рекомендуемой литературы, включающий учебники, учебные пособия по дисциплине, а также основные интернет-ресурсы и т.д.
6
Так как весь часовой объем курса делится на академический (аудиторный) и самостоятельный, основными формами его реализации являются лекции, лабораторные занятия, а также формы самостоятельной работы: подготовка к лабораторным и расчетным работам, собеседованиям, экзамену.
Лекции позволяют в максимально сжатые сроки представить значительный объем структурированной информации. Лекционные материалы по курсу отражают основные технологические процессы и применяемые методики. При подаче лекционного материала используются мультимедийные технологии, презентации и демонстрации компьютерных программ.
Лабораторные занятия позволяют реализовать полученные знания на практике, и сформировать у студентов необходимые умения. Выполнение лабораторных и расчетных работ позволяет студенту сконцентрироваться на своем объекте исследования и реализовать основные этапы обработки и анализа геоданных.
Перед сдачей экзамена студентам выдается список подготовительных вопросов, охватывающих основные теоретические и практические аспекты изученного материала. Непосредственно перед экзаменом проводится консультация, на которой рассматриваются содержательные и организационные вопросы.
7
2. ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЛИТЕРАТУРЫ
Печатные и электронные издания:
1. Габидулин В. М.. Трехмерное моделирование в AutoCAD 2016 / Габидулин В. М. ; В. М. Габидулин. – Саратов : Профобразование, 2019. – 270 с. – URL: URL:
http://www.iprbookshop.ru/89864.html. – ISBN ISBN 978-5-4488-0045-0.
2.Дергунов Валентин Иванович. Основы курса начертательной геометрии : учеб. пособие . / Дергунов Валентин Иванович, Жилина Наталья Дмитриевна, Попов Евгений Владимирович ; Нижегор. гос. архит.-строит. ун-т, Фак. дистанц. обучения. – Нижний Новгород
:ННГАСУ, 2003. – 68 с. – ISBN ISBN 5-87941-013-7.
3.Жилина Наталья Дмитриевна. Геометрическое моделирование малых архитектурных форм, применяемых в благоустройстве городских территорий : учеб. пособие. / Жилина Наталья Дмитриевна, Попов Евгений Владимирович, Рыжова Татьяна Сергеевна ; Нижегор. гос. архит.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2007. – 75 с.
4.Попов Евгений Владимирович. Выполнение вертикальной планировки местности методами трехмерного компьютерного геометрического моделирования : учеб.-метод. пособие студентам направления 08.03.01 "Стр-во" для выполнения лаб. и практ. работ по компьютер. графике. / Попов Евгений Владимирович, Мошкова Татьяна Владимировна, Смычёк Мария Михайловна ; Нижегор. гос. архит.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2015. – 59 с.
5.Трошина Г. В.. Трехмерное моделирование и анимация : Учебное пособие. / Трошина Г. В. ; Трошина Г. В.. – Новосибирск : Новосибирский государственный технический университет, 2010. – 99 с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/45048.html. – ISBN ISBN 978-
5-7782-1507-8.
Методические материалы по дисциплине:
1. Попов Евгений Владимирович. Выполнение вертикальной планировки местности методами трехмерного компьютерного геометрического моделирования : учеб.-метод. пособие студентам ННГАСУ направления 08.03.01 "Стр-во" для выполнения лаб. и практ. работ по компьютер. графике. / Попов Евгений Владимирович, Мошкова Татьяна Владимировна, Смычёк Мария Михайловна ; Нижегор. гос. архит.-строит. ун-т, Каф. инженер. геометрии, компьютер. графики и автоматизир. проектирования. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2016. – 1
CD ROM.
2. Попов Евгений Владимирович. Геометрическое моделирование в различных геометро- графических системах : учеб.-метод. пособие по выполнению самостоят. практ. работы по дисциплине "Компьютер. графика" для обучающихся по направлению подгот. 21.03.02 Землеустройство и кадастры Профиль Город. кадастр программа акад. бакалавриата. / Попов Евгений Владимирович, Смычёк Мария Михайловна ; Нижегор. гос. архит.-строит. ун-т. –
Нижний Новгород : ННГАСУ, 2016. – 1 CD ROM. – URL: URL:
http://catalog.nngasu.ru/MarcWeb2/.
3. Попов Евгений Владимирович. Компьютерная графика : учеб.-метод. пособие по
8
подгот. к лаб. занятиям и орг. самостоят. работы по дисциплине "Компьютер. графика" для обучающихся по направлению подгот. 21.03.02 Землеустройство и кадастры, профиль Город. кадастр программа акад. бакалавриата. / Попов Евгений Владимирович, Смычёк Мария Михайловна ; Нижегор. гос. архит.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2016. – 1 CD
ROM. – URL: URL: http://catalog.nngasu.ru/MarcWeb2/.
Перечень иных общедоступных ресурсов сети «Интернет» − не требуется
9
3. ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
В процессе изучения вопросов дисциплины используется следующее программное обеспечение:
–Autocad
–Autodesk Civil 3D
–NanoCAD