基于构件模型库的客家古建筑三维建模方法及应用

【摘要】：客家古建筑在独特的地理位置及社会环境中产生并形成独具客家特色的建筑风格,能够反映出技术上与艺术上积累千年的智慧风华。客家古建筑作为客家传统文化的载体,展现了客家人民历经千年的辗转迁徙,通过不断的艰苦奋斗而创造的光辉成果。但是客家古建筑受地理位置偏僻、地方经济发展缓慢、文化思想传统落后等多方面因素的制约与影响,导致客家古建筑正面临被严重毁坏甚至凋亡的风险,其保护形势非常严峻,而对客家古建筑进行模型三维重建就成为非常重要和有效的保护方式。本文通过分析研究客家古建筑的结构特征,对客家古建筑进行基于构件模型库的三维建模方法研究,从而为今后对客家古建筑三维建模及其数字化保护提供理论基础和技术支持。首先,划分客家古建筑构件。通过分析客家古建筑的特征,根据组成古建筑构件之间的异同,将客家古建筑初步划分为四种构件类型:阶基、屋身、屋顶、装饰;在前往实地调研的基础上,对每种构件类型逐步划分为更多的子构件,直至随意一栋客家古建筑都可以由划分出的子构件组合而成。其次,建立客家古建筑构件模型库。采用CityEngine基于CGA规则语言建模方法对形状规则的客家古建筑构件进行三维建模,通过设置参数,提供各种客家古建筑构件样式的选择;对于不规则的构件,采用3DS Max精细化建模,能够很好的弥补CGA规则建模的缺点与不足。再次,以白鹭古村为例,应用客家古建筑构件模型库。总结优化各类客家古建筑构件的建模规则,提取并复用同一构件类型下相似部分的CGA规则代码。以白鹭古村为例,利用参数化建模的特点,应用客家古建筑构件模型库,通过改变构建模型设定的参数,达到对客家古建筑模型灵活多变、实时修改的效果,完成白鹭古村客家古建筑的三维建模。最后,开发白鹭古村三维虚拟平台。通过ArcGIS Server、ArcGIS Online等云服务平台将模型发布要素服务和场景服务,利用HTML语言基于.NET平台,结合ArcGIS for JavaScript API进行集成开发,开发出白鹭古村三维虚拟平台,实现对白鹭村客家古建筑三维模型的展示以及对当地客家文化的宣扬与传承。本文通过对客家古建筑构件详细的划分,从而建立基于构件模型库的客家古建筑的三维建模方式与技术框架,该建模方式使得对多样化的客家古建筑三维建模更加简便、高效,能够快速完成对客家古建筑的三维建模,为今后对客家古建筑的三维建模提供借鉴,对于客家古建筑的数字化保护与客家文化的推广具有重要的实用价值。