真三维模型和假三维模型的区别

我们通过点、线、面、体来表达空间中的三维对象。多个点可以组合成线，多条线可以组合成面，多个面可以围合成体。我们在大部分计算机辅助设计软件中（AutoCAD、Revit、Microstation、Catia等）使用的体或实体均是由面围合成的，这种体我们称为假三维体。

为了降低存储体所需要的空间、提高体的渲染效率、操作效率，对于大部分非常规则的体，我们可以采用简单的函数公式来定义体，例如我们可以用圆心和半径来定义球体、通过八个点的坐标来定义立方体等，这类似于二维对象中的矢量对象。对于其他一些复杂的体，我们则可以通过规则体之间的布尔运算（体的交集、并集运算）来表达。但是对于其他一些非常复杂的体（例如地质体、污染体），则必须采用多个三角网围合而成，即边界表达法，这类似于二维对象中的位图对象。

实际上，目前BIM和GIS行业常用的三维建模软件，例如Revit、Civil3D、Microstation（及其衍生软件）、Catia、ArcGIS、Supermap等均为假三维体，或采用函数定义、或采用边界表达，其内部实际上是空心的，只能表达均质三维体。当我们对这些体进行切割时，我们看到内部是实心的，但这只是一个自动封闭网格的效果，并不能证明模型是实心的。

对于一个地质体，例如一层黏土，我们可以通过其边界（外表面）来表达，因为其内部的所有属性仍然称为黏土。但是，如果我们想要表达黏土的电阻率，假三维体则会出现很大的困难，因为黏土内部每个位置的电阻率都是不一样的，这时候我们就需要采用另外一种三维模型，我们称之为真三维模型。

假三维模型由面围合而成，真三维模型则由多个假三维模型组合而成，即真三维模型的内部是真实填充的，填充真三维模型的每个单元（通常采用立方体）的节点和单元上都能存储不同的属性，从而可以表达连续属性在空间的变化情况，例如上文提到的电阻率模型。

下面我们通过EVS中的一个简单案例来说明真三维模型和假三维模型的区别。对于下图中的污染体，如果我们只是想表达其大小和形状，那么可以采用假三维体，但是如果我们想得知其内部情况，则必须采用真三维体，因为其内部浓度本身是变化的。

下图为上图污染体真三维和假三维切剖面的效果，左为假三维，右为真三维。

可以看到，剖面上污染物的浓度是变化的，我们不能采用单一的颜色来表示数据的空间分布，因此，此时假三维体只能切割得到外边界，而真三维体则可以切割得到真实的内部剖面情况。

在地质建模中，通常我们会用真三维来表达属性模型，即表达岩土材料属性在空间的变化情况。对于一层黏土，真实情况是其强度参数在空间内任意一点都不是完全一样的，若要反映这种情况，则必须采用真三维模型。例如下图是采用地层在不同位置、不同深度标惯击数得到真三维属性模型，通过该模型，我们可以快速得到空间中任意位置的标惯击数，而不是仅仅一层土层一个统计值。同时，通过真三维模型或属性模型，我们可以通过空间数据筛选来找到我们需要的地质体分布范围，这是假三维模型无法做到的。

下图为标惯击数大于16的地层在空间中的分布。

以下为标惯击数大于12小于14的地层在空间中的分布。

对于BIM应用而言，建筑、桥梁、道路等均可以采用假三维模型实现，因为这些对象我们均认为其在一定空间范围内是均质的，比如一根柱子我们认为其只有一个重度，而不是空间每个位置都有不同的重度。但是对于自然材料，例如地质体、地下水、空气等，其在空间内每个位置都具有不同的属性值，因此，必须采用真三维模型才能真实地反映这些自然材料所包含的信息，才是真正意义上的信息模型。

对于市面上的大部分主流BIM和GIS软件（Revit、Civil3D、Microstation（及其衍生软件）、Catia、ArcGIS等），若要支持EVS的真三维模型，均需要进行二次开发，即需要增加一个可用于处理真三维数据的后台，而模型的显示依然可以采用假三维模型进行。

若有相关开发需求，可以联系南京库仑（www.kulunsoft.com）。