建筑模型制作中地形制作方法的探索
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摘 要：建筑实体模型制作中的地形制作方法已沿用多年，因其操作相对简单、易于掌握而沿用至今。随着科技的发展、设备性能的提升、软件的完善，行业、教学中对模型制作的效率、精度也有了更高的要求。本文试图通过作者的教学实践，探索地形制作高效、精确的新方法。
关键词：建筑模型;地形制作;方法探索
0 前言
在建筑景观实体模型的制作中，地形的表达是其重要的组成部分。在常规制作方法中，基本为以利用瓦楞纸板、木板、雪弗板等成品板材叠加而成的等高線地形，和以黏土、石膏等可塑性材料制作的堆叠地形两种形式。在实际操作过程中，虽然制作工序相对简单，但比较耗时，且精度欠佳，若要严格准确地表达设计地形，则需要花费较多的时间与精力。
笔者在多年从事模型制作教学中发现，学生在制作建筑景观模型时，地形塑造方面常要耗费较多时间，但成果有时却不尽如人意。若要快速、准确地制作场地地形，需要借助CNC数控设备，但数控设备的相关软件学习门槛较高，不容易掌握，更重要的是，该类软件非环境设计专业学生所必修的学习内容，不在教学计划之内。因此，以本专业相关软件为基础，结合CNC数控设备制作建筑地形模型，是提高制作效率及精度的可行办法。
1 准确、高效地制作地形模型的方法
通过对不同材料的尝试，以及建模软件SketchUp及其插件的研究，作者探索出一套相对简单、快捷、高精度且易于掌握的地形模型制作方法。
1.1 材料选择
使用CNC设备制作地形模型，应使用体块类材料进行制作。通过对木材、泡沫板等材料的尝试，发现仍有许多不足。木材因硬度原因，需分层雕刻切割，否则会发生断刀情况，因此制作速度较慢;泡沫板材因过于疏松和不耐高温，会造成粘刀和精度不足的问题，也不是理想材料。在通过对其他相关行业调研后，发现可以使用410代木这一材料进行制作。410代木为不饱和树脂材料，常用于雕刻、模具生产行业的小样试产。其密度较低、结构疏松，却有一定的硬度，保持性较好，因而受到行业广泛应用。在地形模型制作中，可利用这一材料的特性，结合CNC设备，快速制作地形。
1.2 软件操作
SketchUp是建筑领域最基本的三维建模软件，是学生、设计师必须掌握的基本技能。因此，结合该软件制作地形模型，是提高效率、简化流程的理想方案。
第一，三维地形的制作。利用数控设备制作实体地形模型，需先在虚拟三维空间中制作出虚拟地形。在已有等高线草图的前提下，在AutoCAD软件中进行描绘，而后将描绘线条导入SketchUp软件中，将等高线拉伸至设计高度，通过“ToPoShaper”这款插件，自动生成地形。
第二，将虚拟地形转为CNC设备可识别的图纸。CNC设备常用的软件之一为ArtCAM，此软件可利用灰度图生成刀具路径。虽然SketchUp软件本身不支持导出灰度图纸，但通过对插件的研究，发现可以通过“Color By Z”这款插件中按高程显示颜色的功能，把最高点颜色设置为白色，最低点设置为黑色，即可生成地形的灰度图。
第三，灰度图的导出和处理。在SketchUp软件中，先将相机调整为平行投影，然后选择顶视图视角，将阴影关闭，取消天空和地面的显示，将背景色设为纯白色。通过以上设置，可以导出平整的地形灰度图。由于插件自身的原因，导出的灰度图是由不同三角图块组成的图像，还需在PhotoShop软件中进行模糊、平滑处理，消除生硬的三角图块。至此，灰度图纸处理完成，可导入ArtCAM进行操作。
第四，ArtCAM软件中的处理。在ArtCAM软件中，导入处理好的地形灰度图，结合模型制作的尺度要求，经过比例换算，确定导入尺寸，设定模型高度。由于灰度图纸分辨率的关系，导入后还应做进一步柔化平滑处理，一般柔化程度在30%～40%即可。然后，便可选择合理的刀具，进行雕刻输出。
第五，雕刻输出。在雕刻输出时，如果为实木材料，则需要先分层粗雕，然后再用精细刀头精雕，避免机器发热、断刀;若选择410代木材料，则可直接选择精雕刀具，一次雕刻成功。
第六，地形模型后续处理。地形模型雕刻完成后，即可对地形进行喷漆、着色等处理，可选用自喷漆、丙烯等材料进行喷涂或涂刷，待干燥后，便可进行植草、增加配景配饰的工作。
2 结语
通过对地形模型制作方法的探索，可极大地提高建筑、景观模型的制作效率，通过测算，实际制作地形所用的时间比采用等高线地形、堆叠地形制作方法所用时间节约60%以上，且精准程度有了极大的提高。尤其是对SketchUp等软件的利用，降低了CNC设备的使用门槛，便于学生、设计师直接使用。不仅在日常教学中，起到提高学生制作效率、增加学生兴趣、提升模型精细度的作用，在行业实际应用中，也便于设计师与模型制作技师的沟通交流和生产效率的提高。
参考文献：
[1] 艾相仁，黄国安，李鹏程，邱唐胜.模型制作工艺的创新与应用[J].住宅与房地产，2017（32）.
[2] 李文贞.建筑模型制作的实践与思考[J].城市建设理论研究（电子版），2017（28）：200.
作者简介：刘冰（1982—），男，辽宁人，同济大学风景园林专业硕士，工程师，教师，研究方向：景观设计，环境艺术设计。
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