三維建模在建筑領域的專利技術分析

孟圓 孔辰浩

（1.國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心，河南鄭州 450002；2.濟源職業技術學院，河南濟源 459000）

三維建模在建筑領域的專利技術分析

孟圓1孔辰浩2

（1.國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心，河南鄭州 450002；2.濟源職業技術學院，河南濟源 459000）

本文從專利文獻的視角對三維建模在建筑領域的專利申請進行統計分析，介紹該領域的專利申請趨勢、專利申請主要分布區域以及國內外主要申請人的專利申請情況。通過對現有技術進行分析、梳理和展望，以期對建筑領域三維建模的發展具有一定的借鑒意義。

三維建模；建筑；計算機輔助設計

但是，早期的三維建模技術還不夠成熟。西安四維航測遙感中心于2005年9月7日申請的公開號為CN1664884A的專利，公開了一種城區三維可視與可量測立體地形圖制作方法，解決了建筑物的三維立體不具有量測性的問題。

三維建模技術也隨著帶來了大數據的問題，大量數據集一般要求大的存儲容量及存儲數據集，處理這樣的模型對軟件和系統開發商提出了挑戰。CCT國際股份有限公司于2009年10月13日申請的公開號為CN102203781A的一篇專利，其公開了一種對計算機輔助設計（CAD）環境和對象進行建模的系統和方法，該專利所提供的系統和方法包括實體建模和表面建模之間的混合方案，這種混合解決

1 建筑領域三維建模技術的基本概念

三維建模是在計算機中或者其他視頻設備中顯示物體的多邊形狀態,任何物理自然界存在的東西都可以用三維模型表示。

建筑領域三維建模技術就是用一定的建筑軟件來建立建筑的三維模型，可以直觀地反映建筑的外部造型、內部結構等，廣泛地應用于結構計算、建筑渲染、預算、效果圖制作等。建筑領域三維建模技術分為3種：線框建模、表面（曲面）建模和實體建模。

常用的三維建模軟件有3DMAX、Softimage、Maya、UG、AutoCAD等，其共同特點是利用一些基本的幾何元素，如立方體、球體等，通過一系列幾何操作，如平移、旋轉、拉伸及布爾運算等來構建復雜的幾何場景［1］。

2 建筑領域三維建模技術發展路線

國內最早的一篇關于建筑領域的三維建模是由浙江大學于2001年1月31日申請的、公開號為CN12820040A方案結合了實體建模的建模特征和規則以及表面建模所提供的性能，提供了有效的內存使用和有利的運行時間性能。

隨著計算機輔助設計（CAD）軟件的大力開發，使得開發人員不僅能建立三維模型，且可針對三維模型進行數據信息分析。例如，天津大學于2010年9月16日申請的公開號為CN101923597A的一篇專利，其公開了一種模擬建筑物遷移過程中受力變化的可視化建模方法，與現有技術相比，該專利能夠較準確地預測建筑物危險點位置，并且大大減少了讀入的數據量，減輕了CPU的負擔，對關鍵部位進行突出顯示，通過采用逐步讀入和分段顯示方法，通過定義結構體和Map結構，解決了讀入編號不連續的問題。

雖然三維建模技術在建筑領域的應用可以分析建筑實際的受力狀態，但是建立的三維模型卻不能應用于施工現場操作，缺少施工現場操作的數據結構和數據集。為了解決這一問題，歐克特公司于2011年3月8日申請的、公開號為CN102884532A的一篇專利，其公開了一種用于以建筑信息建模進行施工現場管理和操作的系統和方法，該專利適用于將在建筑信息建模軟件中產生的數據結構和數據集提供給在外面的現場、工作現場和施工地點。

3 建筑領域三維建模技術重要申請人的技術路線

在專利庫中［2］統計出建筑領域三維建模技術方面，國內天津大學為重要申請人，國外AUTODESK公司為重要申請人。

3.1 國內重要申請人

天津大學于2010年9月16日申請的、公開號為CN101923597A的一種模擬建筑物遷移過程中受力變化的可視化建模方法沒有提到對三維模型的優化技術，天津大學又于2010年12月22日申請的公開號為CN101923598A的一篇專利，其公開了基于VB的建筑物滑動遷移模型參數化建模的優化方法，涉及建筑物計算機建模技術，利用圖形界面進行相關建筑參數的輸入，利用計算機實現建筑物的參數化建模以及對參數化模型進行優化處理。相對于現有技術，該發明的方法在很大程度上降低了ANSYS的使用難度，面向對象更廣。2012年10月16日，天津大學申請的公開號為CN103049595A的專利，其公開了一種用于水利水電工程的三維設計協同作業方法，通過與屬性庫、模型庫和圖形圖像庫相應的基礎數據庫建立水利水電工程尺度的三維地質精細模型；以所述三維地質精細模型為核心，實現水利水電工程地質-水工-施工協同設計與分析的三維一體化環境和協同分析。2013年6月7日，天津大學申請的公開號為CN103279623A的專利，其公開了一種鋼結構相貫節點制造數據的采集、分析和校驗方法，該方法對鋼結構節點構件中心軸線數據進行分析、處理和輸出特征數據，通過特征數據復現鋼結構三維實體模型。由此可見，天津大學在建筑領域三維建模技術方面已經有了穩定的發展。

3.2 國外主要申請人

AUTODESK即為歐特克有限公司，歐特克是全球最大的二維、三維設計和工程軟件公司。AUTODESK于2007年7月26日申請的公開號為US2007171223A1的專利，其公開了一種方法，該方法使得計算機輔助設計（CAD）應用可以精確地計算距離，而且考慮到在CAD模型中的開放空間中一些相關聯的數據，可以讓用戶無需經過允許而自主地定義空間對象的幾何形狀。可見AU?TODESK已經考慮到了用戶使用軟件的交互性能，并在CAD應用中提高了交互的功能。之后AUTODESK于2008年1月31日申請的、公開號為US2008027684A1的申請對用戶可以對模型進行自定義又提出了改進方案，其公開了一種包含提供組件目錄的方法，每個組件以數據組件的形式呈現出來，可以存儲可修改的參數，為了用于有代表性的CAD模型，邏輯部件通過執行從目錄中選出的組件而生成組件的特殊幾何參數，之后組件根據特殊幾何參數被集成到模型中。AUTODESK不僅可以根據實體建筑生成建筑模型，還可以從各個角度觀察生成的建筑模型，于2011年4月8日申請的、公開號為US2012259594A1的申請公開了一種生成建筑三維模型的計算機實現方法，生成在計算機上根據一系列傳感器的位置呈現建筑模型的三維表現形式，該方法包括從建筑模型的數據庫中獲取建筑模型的屬性，數據輸入從一些傳感器中得到，這些傳感器布置在建筑模型的周圍，建筑三維模型根據傳感器的位置以及傳感器獲得的數據來生成能夠顯示在計算機屏幕上的三維顯示形式。

同國外相比，我國的建筑領域三維建模技術有一定差距。但是值得注意的是，國內申請中天津大學與其他申請人相比，更為關注這一領域，這說明國內院校對有關建筑的三維建模技術的基礎理論研究十分積極活躍。

4 結語

建筑領域與三維建模技術相關的專利申請量不斷增長，本文對建筑領域三維建模技術基本概念作了介紹，對建筑領域三維建模技術發展路線進行了深入分析，并提煉了建筑領域三維建模技術重要申請人的技術路線。三維建模技術的進一步提升是建筑領域的主要發展方向，雖然相關熱點專利并不能很快被大量投入使用，其本身的優勢將對本領域今后的發展起到重要的啟示和借鑒作用。

［1］高麗燕，莫正波.AutoCAD2012建筑繪圖及三維建模［M］.北京：科學出版社，2012.

［2］國家知識產權局.專利審查指南［M］.北京：知識產權出版社，2010.

Review of Patented Technology of 3D Modeling in Architecture

Meng Yuan1Kong Chenhao2

（1.Patent Examination Cooperation Henan Center of The Patent Office，SIPO，Zhengzhou Henan 450002；2.Jiyuan Vocational and Technical College，Jiyuan Henan 459000）

This paper analyzed the patent application of 3D modeling in the field of architecture from the perspective of patent literature,and introduced the trend of patent application in this field,the main distribution area of patent ap?plication and the situation of patent application filed by major applicants both at home and abroad.Through the analy?sis,combing and prospecting of the existing technology,we hope to have some reference significance for the develop?ment of 3D modeling in the architecture field.

3D modeling；architecture；CAD的一篇專利，公開了一種基于信息技術的瀕危遺址文物保護修復輔助方法，該專利中對文物遺址進行建筑數據測繪及數字化拍攝；采用三維建模工具建立文物遺址數字化三維模型；采用圖形開發軟件包，建立自由漫游真實感文物遺址場景；采用軟件開發工具建立支持文物遺址保護修復計算機輔助系統等。

O343.2

A

1003-5168（2017）02-0120-02

2017-01-21

孟圓（1988-），女，碩士，研究實習員，研究方向：計算機輔助設計方向的發明專利實質審查；孔辰浩（1988-），男，碩士，助教，研究方向：無人機遙感圖像處理。