photomodeler软件在复杂曲面形建筑设计中的应用

《photomodeler软件在复杂曲面形建筑设计中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、http://www.paper.edu.cn1PhotoModeler软件在复杂曲面形建筑设计中的应用11苏毅，曾坚1天津大学建筑学院，天津(300072)E-mail：sillsuyi@163.com摘要：本文以重建盖里波士顿儿童博物馆项目数字化模型为例，讲解用PhotoModeler软件的近景摄影测量功能替代三维扫描获取自由曲面建筑模型形状信息的具体程序，以及减少误差、获得较佳结果的经验。关键词：PhotoModeler，复杂曲面形建筑，近景摄影测量，数字化建筑模型，盖里中图分类号：TU21.引言复杂曲面形，在当代建筑设计中得到了日益广

2、泛的应用。例如，美国盖里（FrankO.Gehry）建筑设计事务所设计的位于西班牙毕尔巴鄂市的古根海姆博物馆，王弄极事务所和我国航天建筑设计院等单位设计的北京天文馆新馆，以及北京2008年奥运会主体育场“鸟巢”等——这些建筑构图中有很多复杂曲面形，给人留下了深刻的印象。通常的商业建筑设计中，常采用先绘制平面、剖面和立面的线条草图，然后在CAD软件中逐步深入绘制各种图纸，最后绘制三维表现图的方法。而对于复杂曲面建筑，这种从二维草图开始的设计流程就不太适合——因为复杂三维曲面的截面投影线和三维曲面彼此之间的交线难于由手工准确快速求得，用二维线图表

3、现三维曲面也不直观。于是，盖里等建筑师尝试了新的设计方法：先用手工制作的三维模型来推敲设计方案，然后在CATIA等软件中进行计算机建模，而从传统手工模型向三维数字化模型转化的这一关键步骤，盖里[1][2]主要是采用多关节三维扫描仪辅助完成的——古根海姆博物馆就是其中的一个例子。格拉戈·林恩（GregLynn）和彼得·库克（PeterCook）等建筑师也在不同的项目中采用过[3]这种方法。图1盖里事务所采用多关节三维扫描仪辅助从实物模型向数字化模型的转化虽然采用三维扫描仪是一种行之有效的工作方式，但目前三维扫描仪还比较昂贵，限制了这种方法在我国

4、建筑事务所中的应用。本文介绍一种替代的方法——采用数码相机拍摄和PhotoModeler软件进行计算机辅助近景摄影测量，采集手工模型表面的形状信息。近景摄影测量，是先从多个角度为物体拍照，得到物体的一组相片；然后利用光线沿直线传播原理，通过相片上原物体表面像点的位置，反求出光线，进而求出这些光线在三维空间的近似交点，这些交点都落在原物体表面上。这样，原物体的形状就能以这些点为1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金资助课题（20050056031）资助。-1-http://www.paper.edu.cn基础绘制出来。其实，早在上世纪60年

5、代，德国建筑师弗赖·奥托（FreiOtto）在慕尼黑奥体中心膜结构建筑设计中，就已经通过近景测量记录下肥皂膜表面的形状，作为其后绘制建筑工程图的依据。不过，受当时技术限制，必须采用量测型专用照相机和摄影经纬仪，过程也比[4]较繁琐。2.PhotoModeler软件的功能简介2.1PhotoModeler简介PhotoModeler是由EOS公司研发的一种新颖的近景摄影测绘（Close-rangePhotogrammetry）软件，它可支持普通数码相机，无需测量照相机空间位置和使用摄影经纬仪。其主要特点还在于融合了“摄影测绘”和“三维建模”这两

6、个过去相互独立的工作环[5]节，能更快地获取数字模型。2.2PhotoModeler功能PhotoModeler包括两个版本，PhotoModelerPro和PhotoModelerScanner，前者包括4个功能模块：（1）校准模块（APhotoModelerCalibrationproject）：可校准照相机和镜头；（2）标准模块（AStandardPhotoModelerproject）：以手工或“半自动”找寻方式，指定目标点，进行测绘；（3）自动编码目标模块（AnAutomatedCodedTargetproject）：以软件全自动找

7、寻方式，对“自动编码目标”进行测绘；（4）快速设定模块（AQuick-SetupPhotoModelerproject）。而PhotoModelerScanner还包括了高密度表面建模（DenseSurfaceModel）模块，能更好地测绘非规则形，并减少标记工作的负担，但Scanner版本非常昂贵。我们在下面的例子[6]中，主要采用Pro版本的前三个模块。3.PhotoModeler软件应用于曲面建筑设计的具体过程我们为盖里设计的波士顿儿童博物馆扩建的建筑方案制作了实物模型并用[7]PhotoModeler进行了数字化转化。下面对此过程进行

8、逐项讲解：3.1选择合适的照相机和镜头、对照相机和镜头进行校准选择适于项目的照相机和镜头，应综合考虑下面的因素：（1）镜头视角应能满足工作空间的限制，例如用35mm