应用sketchup在山地规划设计的总体实践

       本文为在网上搜索山地建模方法所得，原文地址http://www.eeeetop.com/forum.php?mod=viewthread&tid=9087 ，转帖到这里，供大家交流学习。

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       SketchUp 成长到今天，因其自身友好的界面、易操作的优势和及时反映设计师想法的能力逐渐成为建筑规划设计常用工具。无论是摩天大楼还是独栋别墅，小区规划还是建筑单体，SketchUp 在方案推敲和方案表现上都显示出了不错的实力，那么在山地规划设计中 SketchUp 表现又如何呢？由于 SketchUp 对曲面建模、异形建模能力对比 3ds MAX 等类型的 3D 软件来说弱了许多，所以当需要表达复杂山地环境和山地道路时就会令接触 SketchUp 不久的设计师头痛。
　  我目前所在的城市是美丽的山城重庆，大大小小的项目几乎都围绕着山地设计展开。自己上学期跟着导师做了两个投标项目，一个是山地丘陵地区的校园规划和建筑设计、一个是面江靠山的山地住区设计，最近又和几个同学共同合作完成了一个山地别墅区概念设计，通过这些实践我才算开始真正地接触了山地设计。设计工作中我一直在不断学习，尝试如何让 SketchUp 在山地规划设计中有更好表现，并且在这个过程里走了不少弯路，有过很多次失败，甚至和设计团队成员还有过关于这方面技术问题的争执，现在回想这些事情，我都觉得很有意义，所有这一切都在帮助我进步。
　  现将 2010 年上半年的经验教训在此成文，不是什么教程，不是高手经验，只是自己设计工作中某一环节的方法和思路的
总结，这是自我反思提高的分享文章，希望这点分享能够对您有所帮助。文章分为上、下两部分，这篇文章主要是总结关于山地设计现状分析阶段中 SketchUp 山地地形建模的问题，下部则会详细介绍关于山地道路建模的经验教训。
说明：　　
　　现在回想走过的种种弯路，原因就是自己总企图让一个软件是万能的，妄想用一个软件搞定所有的事情，但事实证明我是错的。每个软件都有他所长，如同人一样，总有这样那样的优缺点，所以找到自我、取长补短也许是最好的方式。这次总结的目的就在于找到 SketchUp 这个软件最适合在山地规划设计中发挥效能的方面。
山地规划设计中现状分析的主要目标是分析山地这种特殊基地环境的地质、地形、气候、水文、植被等各个因素，从而得出用地适宜度的分析结论。这些具体结论会指导设计师找到合理正确的山地利用方式，进而形成合理的规划以及建筑设计方案。例如：通过坡度分析可明确山地地形的陡缓程度，判断不同地段的利用可能性，对工程经济的影响程度，或者通过坡向分析得出某一区域的日照优劣以及所受风影响的具体情况等等。
　　由于山地地形环境复杂，牵涉自然环境因素较多，如需要高效、准确、清晰的分析成果（图像、数据），多数设计师会通过 CAD 地形图以及 GIS 软件生成模型信息进行分析图制作。您如果对 SketchUp 有所了解就很容易判断出单单运用 SketchUp 进行山地地形的现状分析是极其低效和不专业的做法。那么 SketchUp 能在现状分析阶段做点什么贡献呢？

图 1　一次项目中的 GIS 分析图，直观的数据和图例对于现状分析来说一目了然

        当 GIS 这类软件的科学分析给我们带来理性认识的同时也需要设计师对项目有着深刻的感性体验。这种感性体验通常情况是经过设计师对项目实地调研而获得的，感性认识程度取决于设计师实地调研的时间长短、细致度。而设计师对场地的感性认识直接影响到方案创作。著名的卢浮宫扩建工程中，贝聿铭在得到总统亲自邀请后，三个月里租住于卢浮宫旁，深入研究，细致观察。三个月后得到灵感才最终正式接受密特朗的邀请。可我们没有贝大师的条件，国情所致，如今我们接触到的多数方案总是会出现设计周期很短的情况，所以从时间上来讲在前期调研中就会出现很大困难，而且地形是处于山地地区这就难上加难了。
　　我最近所涉及到的两个投标项目都是在重庆郊县地区，远的地方自己开车来回也得花掉七个小时、这就意味着实地调研的机会很可能仅仅只有一次。2010 年 2 月底我们接到一个大学校区规划项目，其占地大概就有 1100 亩地，因为离市区较远、时间有限，我们的实地调研就只有一上午时间。加上基地处于山地丘陵地带、交通不便，要想把整个场地走完实属不易。车行困难时纵然你是极度敬业、精力充沛、决心步行，可是走在山路之中也会有“不识庐山真面目、只缘身在此山中”的感觉。
　　那么在这种困难情况下 SketchUp 就该登场了。利用其高效快速的建模能力，直观便捷的三维观察方式再配合回来之后实地调研的照片以及 Google Earth 相关卫星图片我们就可以在工作室里准确有效地模拟、再现基地场景了。地形建好以后，您可以毫不费体力地从这个山头跳到百米开外的那个山头、或者你想去调研时没去过的那个山谷回头看看视线遮挡也没问题，在虚拟山地模型中几秒钟之内就可以满足您！

图 2 占地约 1100 亩的场地地形

图 3　场地内的模拟

        很多时候，一个项目的方案设计是时间短任务重的，那么调研回来之后尽快地进行山地建模，使得模拟地形能够以最短时间呈现在设计团队每个成员面前就是很必要的，这样设计师才能更快地进入方案创作状态，所以关键词是：高效。
　　需要说明的是，不是说有了 SketchUp 等软件的场地模拟就能代替设计师的实际场地调研了，有条件的情况下更应该多深入调研才是可行之道。
    回到正题，以我目前的实践经验来简单总结 SketchUp 在山地地形现状分析中的用途如下：
　　1、有利于设计师实地调研回来后通过 SketchUp 模型对场地有进一步认知，例如山形、山势、空间关系、视线分析、日照模拟等等；
　　2、这种类似于沙盘形式的模型方便了设计团队对基地情况进行初步讨论和交流；
　　3、方便于设计师第一时间通过模型演示和甲方沟通交流；
　　4、建立大概的基地周边山地环境有利于方案设计过程中多方案比较，特别是山地建筑空间关系的推敲。
　　这些是我能想到的，欢迎您的补充。

图 4　SketchUp 梯田式山地建模

        在 AiTOP 专业作者团队中，包秀远设计师是 SketchUp 高手之一，他曾经在 AiTOP 专业文章《如何利用贴图制作 SketchUp 军舰模型》中提到过自己的模型制作理念：“适当的时间、适当的技巧、适当的效果。”这一点我很赞同，换成我自己的观点就是：高效、实用、直指设计目标。
    从前面的文章分析描述不难看出，SketchUp 山地地形建模的目标应该是：高效、准确地建模。如何能达到高效准确地建模则需要对山地建模方法有所了解并通过掌握和分析自己的工作方式，自行体验和训练来找到适合具体项目的最短最快建模途径。
　　根据实践经验，我总结了目前我所学习到的几种制作山地模型的方法：
第一种，面生成模型——即大家最早采用的将等高线封面，然后按一定高度拉高再生成梯田式山地模型，如图 4；
　　第二种，线生成模型——利用等高线和 Sandbox 地形工具生成平滑曲面的山地模型；这种方法我主要学习于 AiTOP《五天从入门到实战》一书中的山地建模一章内容，当然网上也有其他利用各种插件进行建模的方式；
　　第三种，点生成模型——我所知道的主要是利用湘源控规这个基于 AutoCAD 平台开发的规划设计与管理软件中的地形工具来生成模型然后导入 SketchUp ，如果数据精确那么可以得到较为准确的平滑曲面山地模型。相关视频教程在湘源控规主页上提供有下载：http://www.csxysoft.com/index.asp。
　　在“点、线、面”山地模型生成方式中，以面生成模型的方式似乎是最早一种，大多数初学者也都在利用这种方式。其优势在于建模方式简易，山势的表达明显而突出，用于小范围的山地建模没有问题，适合初学者上手并完成任务。但是这种以面生成模型的方法在大范围建模时就会因为模型信息中“面”数量过多而让电脑运行变缓，不利于继续建模或是演示操作。
从 SketchUp 5.0 版本新增了 Sandbox 地形工具以来，我个人认为用线生成模型的方式更为高效、实用。不建议使用梯田式这类地形建模方法，原因简单，首先将等高线都封面然后拉伸本来就多了一道很麻烦的工序，如果是场景较大的山地模型，那么模型信息中“面”数就会剧增，直接违背了 SketchUp 建模需要“省面”的基本原则，而且占用资源还很有可能不利于后期多方案比较的效率。当然，如果您想追求梯田式特殊效果那就另当别论了。

图 5　以上是同一块地形的建模对比，不难看出梯田式模型会比曲面山体的面数多得多（曲面模型的面数：7452，梯田式建模的面数：15789）

        以点生成模型方式也是我最近才学习到的，实质上是利用 CAD 地形图本身的数据在湘源控规软件中生成山地模型，然后导入到 SketchUp 中继续进行加工处理。初看是个相当高效的方法，但还是有缺陷。这种方式的建模有两个事情需要注意：首先，这种建模方式的第一个重要步骤是“字转高程”，在这个阶段，湘源控规这个软件主要是利用 CAD 地形图中 GCD 图层（碎部高程记注点）的标高数字转换为相应标高的一个个点，然后通过这些点定位生成三维模型。这需要你拿到的地形图是比较准确的，并且没有在转手过程中被他人破坏过，数据能够齐全。要不然看似简单易行的方法会因为原始数据的问题折腾你一天，目前我遇见过的情况有几种是无奈的，比如地形图是 tif 文件插入 CAD ，那地形图就只是个图片，比如发现标高数字是个块而不是字体，就无法利用“字转高程”命令，想替换字体又发现需替换的标高数字有几千个，工作量巨大……总之有时候看似轻松而捡便宜的办法反而更让您头痛，更让您费时。另一个问题是，湘源控规生成的山地模型缺少了直观可见的等高线，这也不利于观察、分析地形。地形的等高线排列疏密度可以直观清醒地判断出山地地形的坡度大小，所以保留为好。

图 6　湘源控规生成地形关键一步——字转高程

图 7　湘源控规生成的地形，只需导入 SketchUp 进行加工处理

        目前自己算是大概了解了 SketchUp 基本的山地建模方式，当然每种方法各有优势。如何利用？如何提高效率？作为初学者，我认为真正的高效率是在您面对正式工作时选择自己会出问题最少的一条路径，然后踏实地做好，保证任务的完成，再在平时练习中多做试验找到优化方法。对于方法我想没有绝对的好坏，总的来说应尽量根据不同情况各取所长吧。

图 8　一个山地住区投标项目，设计是由前辈所做，我主要任务是负责建模，在这次建模中综合运用了较多的山地建模方法

        以高效、实用的目标来看待 SketchUp 山地地形建模工作，我觉得 SketchUp 山地地形建摸应该注意以下一些问题：
    1、当你拿到 CAD 地形图时，由于地形图本身表达的内容较多，信息量大，会导致文件过大，所以需要适当地精简地形图。根据个人习惯，我一般只会保留等高线、道路、水系、冲沟等必要要素；
　　2、因为 CAD 地形图中等高线时常会出现乱线、断线、重线等等冗余数据的可能，以至于你常会发现 CAD 文件直接导入 SketchUp 中生成曲面地形时软件卡死现象。所以，强烈建议在导入 SketchUp 之前把必要的地形重新描一遍。重描地形图时，我学到的方法是根据目标的需要和具体情况简化地形等高线，方法是每隔 3 米~ 5 米重描等高线，这样可以在保证建模质量的情况下相对缩短工作时间；
　　3、建议道路系统与地块分开建模，而不要利用悬置工具在极为不平整的山地地形上形成路面；
　　4、不要幻想在建好的现状山地模型中进行方案推敲到生成的全过程，特别是土方量平衡较大、山地改动较多的方案，这都涉及到了大量的场地平整和道路新建，以我的经验教训来判断，最好是根据成熟设计方案重建模型，这是较高效的一种方法。
    以上是我对 SketchUp 山地地形建模的一次学习和总结。前辈教导我说：坐而思不如起而行，行者常至。今后我会继续多实践并总结，随着慢慢积累和进步，这篇文章也会不断地改进和完善，真诚希望文章对您有所帮助。
　　如果文中出现一些错误，欢迎您指正，我会及时改正。