Геометрическое компьютерное моделирование

УДК 69:004.921
ББК  32.81
 И26
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор Е.А. Гусакова,
профессор кафедры информационных систем, технологий
и автоматизации в строительстве НИУ МГСУ;
кандидат технических наук, доцент Э.И. Ватутин, доцент кафедры 
вычислительной техники ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»
 
Игнатова, Е. В.
И26	 	
Геометрическое компьютерное моделирование [Электронный ресурс] : учебно-методическое пособие / Е.В. Игнатова ; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Национальный исследовательский Московский государственный строительный 
университет. — Электрон. дан. и прогр. (4,5 Мб). — Москва : Издательство МИСИ – МГСУ
, 
2019. — Режим доступа: http://lib.mgsu.ru/Scripts/irbis64r_91/cgiirbis_64. exe?C21COM= F&I21DBN= 
IBIS&P21DBN=IBIS. — Загл. с титул. экрана.
	
	
ISBN 978-5-7264-2015-8 (сетевое)
	
	
ISBN 978-5-7264-2014-1 (локальное)
В учебно-методическом пособии приведены теоретические сведения и методика, необходимые для 
формирования твердотельных, поверхностных и каркасных геометрических компьютерных моделей реальных объектов в компьютерной среде. Изучение методов трехмерного геометрического компьютерного 
моделирования проводится с использованием программ Autodesk AutoCAD и Autodesk Revit. Рассмотрены 
методы параметрического моделирования объектов и методы автоматизированного построения проекций.
Для обучающихся по УГСН 09.00.00 Информатика и вычислительная техника и 08.00.00 Техника и 
технологии строительства.
Учебное электронное издание
© Национальный исследовательский 
Московский государственный 
строительный университет, 2019

Редактор Н.А. Котова
Корректор В.К. Чупрова
Верстка и дизайн титульного экрана Д.Л. Разумного 
Для создания электронного издания использовано:
Microsoft Word 2010, Adobe InDesign CS6, ПО Adobe Acrobat
Подписано к использованию 22.10.2019 г. Объем данных 4,5 Мб.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования 
«Национальный исследовательский 
Московский государственный строительный университет».
129337, Москва, Ярославское ш., 26.
Издательство МИСИ — МГСУ. 
Тел.: (495) 287-49-14, вн. 13-71, (499) 188-29-75, (499) 183-97-95.
E-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru

Оглавление
Введение ......................................................................................................................................................  5
1. Геометрическое моделирование как инструмент представления объектов в пространстве.
.......  5
2. Геометрическое компьютерное моделирование в среде Autodesk AutoCAD.................................  6
3. Геометрическое компьютерное моделирование в среде Autodesk Revit.........................................27
Библиографический список.......................................................................................................................49

ВВЕДЕНИЕ 
Данное учебно-методическое пособие предназначено для изучения и практического применения методов геометрического компьютерного моделирования. Основное внимание уделяется характеристикам и способам построения трехмерных моделей. В качестве программного обеспечения для геометрического компьютерного моделирования представлены самые известные в сфере 
строительства программы Autodesk AutoCAD и Autodesk Revit. В процессе работы с командами геометрического моделирования на базе различных программ анализируются способы реализации 
и комбинации классических методов трехмерного моделирования.
Изучение геометрического компьютерного моделирования основано на выполнении тренировочных упражнений и самостоятельных практических заданий по определенной теме. В ходе выполнения практических заданий обсуждается теория геометрического компьютерного моделирования 
и компьютерной графики, изученная ранее. В учебно-методическом пособии представлены краткие 
сведения из теоретического курса дисциплины; обсуждаются построение двухмерных и трехмерных геометрических моделей, в том числе твердотельных, поверхностных и каркасных, а также некоторые задачи геометрического моделирования, встречающиеся в области строительства. Ряд задач решается разными методами с использованием двух программных продуктов. В этом случае 
необходимо проводить сравнительный анализ использованных способов решения задачи. 
Во время одного учебного занятия возможно выполнение нескольких практических работ. 
В конце практического задания рекомендуется ответить на контрольные вопросы. 
Учебно-методическое пособие можно использовать для самостоятельного выполнения практических работ. Все размеры, использованные в заданиях, даны в миллиметрах.
1. ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
КАК ИНСТРУМЕНТ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ В ПРОСТРАНСТВЕ
Модель — упрощенное представление реального объекта или процесса с определенной точки 
зрения.
Геометрическая модель — представление объекта с точки зрения его формы, размеров и положения в пространстве.  Цель геометрического моделирования — формирование и анализ визуального отображения объекта. В качестве объекта могут выступать абстрактная геометрическая форма или реальное физическое тело.
В строительстве формируются геометрические модели территорий, зданий, сооружений, их 
конструкций, узлов и деталей. Геометрическая модель строительного объекта может быть представлена в виде макета, чертежа или компьютерной модели.
Геометрическая компьютерная модель — изображение объекта средствами компьютерной 
графики. Современные компьютерные модели объектов могут содержать информацию о геометрии 
(форме, размере, положении в пространстве), состоянии и функционировании объекта, технологиях его изготовления и других свойствах.
Геометрическое компьютерное моделирование — это весь процесс от описания геометрии 
объекта до получения его внутримашинного представления.
Геометрические модели делятся на двухмерные и трехмерные. Разные виды моделей имеют 
разные свойства и области применения. 
Двухмерные модели здания в виде карт, схем, технических чертежей входят в состав строительного проекта. 
Трехмерные модели зданий, выполненные в виде макетов, могут использоваться для презентации строительных объектов и их комплексов или для анализа физических процессов (например обдувание воздухом макетов городских районов в аэротрубе).
Трехмерные геометрические компьютерные модели имеют наибольшее количество областей 
применения. Они используются, например, для реалистичного представления объекта, его анимации и презентации, анализа геометрических параметров (длин, площадей, объемов), автоматического формирования чертежей, создания расчетных схем при исследовании прочности, 3D-печати 
макетов, изготовления деталей на станках с числовым управлением.
5

Геометрические компьютерные модели имеют определенную структуру и формируются из элементов разного типа. Трехмерные геометрические компьютерные модели делятся на каркасные, 
поверхностные и твердотельные.
Каркасные модели описываются набором характеристик вершин и ребер. Такая упрощенная модель применяется для предварительного анализа формы и размеров объекта. В качестве ребер могут использоваться отрезки, плоские и пространственные кривые линии.
Поверхностная модель описывается характеристиками вершин, ребер, граней или поверхностей. Поверхностная модель часто применяется для реалистичной визуализации объекта, может 
использоваться для вычисления траектории движения инструмента, обработки детали на станке 
с числовым управлением.
Твердотельная модель имеет различные способы представления (воксельный, граничный, конструктивная геометрия и др.). Твердотельная модель широко применяется для автоматизированного формирования конструкторской документации и изготовления объекта.
К компьютерным методам построения геометрических моделей относятся:
–
– использование и компоновка базовых (библиотечных) геометрических форм;
–
– использование Булевых операций (сложение, вычитание, пересечение, дополнение);
–
– использование параметрических зависимостей между компонентами объекта (геометрических, размерных, аналитических);
–
– заметание на основе заданных контуров (сдвиг, вращение, выдавливание);
–
– протягивание на основе заданных контуров (натягивание, лофт);
–
– использование операций преобразования и модификации (изгиб, кручение, сглаживание и т.п.).
2. ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
В СРЕДЕ Autodesk AutoCAD
Программа Autodesk AutoCAD разрабатывалась как программа инженерной графики для разработки конструкторской документации (чертежей). Она относится к классу CAD систем, предназначенных помочь в выполнении проектных работ. Программа позволяет создавать двухмерные 
и трехмерные геометрические модели. Предполагается, что обучающийся ранее изучил принципы 
двухмерного черчения в Autodesk AutoCAD.
Практическая работа 1
РАБОЧЕЕ ПРОСТРАНСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ AutoCAD.
НАСТРОЙКА ИНТЕРФЕЙСА ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ 
Цель: научиться адаптировать интерфейс пользователя для решения конкретных задач.
Первоначально в программе был реализован функционал для двухмерного черчения и оформления чертежей. Основное меню программы включало перечень команд, сгруппированных по функциональному признаку: черчение, редактирование, проставление размеров, настройка сервисных функций для удобства черчения, установка  необходимых элементов чертежа (единицы, типы линий, набор 
цветов, шрифтов и т.д.). Это меню существовало многие годы и называется классическим.
С 2014 г. интерфейс программы приобрел ленточную форму. Классическое меню можно открыть 
через панель быстрых команд 
 (рис. 1).
Рис. 1. Панель быстрых команд, меню и лента
6