基于分形理论的计算机辅助园林设计的研究与应用

摘要

分形是一种全新的几何概念,是描述不规则几何形态的有力工具,自从 1975年曼德布罗特首次提出分形理论以来,短短的几十年间,分形得到了前所未有的发展,被广泛应用于数学、物理、化学、材料科学、医学与生物、力学、地质科学、乃至经济、社会、艺术等各个领域.特别是随着计算机图形学的应用发展,由于模拟自然景物、建筑物配景以及特殊效果景物的生成,用传统的几何学几乎不可能描述,而用分形方法却能以简单的方式实现,且生动逼真. 近几年来,随着计算机技术的不断发展,计算机在园林设计中的应用也越来越广泛,借助计算机能有效降低设计人员的劳动强度,快捷绘图的同时具有可观性好、易于修改等优点.目前设计人员使用最多的设计软件还是 AutoCAD,但是在设计过程中还存在一些局限性:软件虽具有很强的建模能力和高品质的渲染功能,但对品种繁多、姿态万千、形体复杂,且表现要求真实的园林植物来说,也难以真实表现.分形几何提供了用于描述一些不能用传统的欧几里德几何描述的复杂几何图形的一种方法,也是研究和处理自然与工程中不规则图形的强有力工具,若将分形图与常用的图像和造型软件处理相结合将会创造出更为丰富真实盼图案. 本文提出了将分形理论引入到园林设计中,通过AutoCAD的二次开发语言Auto LISP在AutoCAD中生成分形图,扩充其功能的同时,也给园林设计提供了新的创作思路,使园林设计更加贴近自然和人性.本文的主要工作有: 1.对分形理论进行了分析,叙述了分形的数学基础、基本原理、维数以及典型的分形集.然后分析了生成分形的基本方法,主要是生成植物的 L 系统方法和迭代函数系统方法. 2.介绍了世界园林发展概况及我国园林发展现状,以及园林设计的原则、基本手法和构图设景.然后分析了园林设计中 CAD 技术应用的情况.最后给出了目前我国计算机辅助园林设计的基本方法. 3.提出将分形理论应用于计算机辅助园林设计中,主要是通过Auto LISP在AutoCAD中生成了分形树,并结合园林设计实际对AutoCAD的菜单进行了定制. 本文对分形理论在园林设计中的应用进行了探讨,希望能在计算机辅助园林设计中起到一定推动作用.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1分形理论

1.1.2园林设计

1.2研究现状

1.3本文的主要工作

第二章分形理论分析

2.1分形的概念

2.2分形的测量

2.2.1 Cantor三分集

2.2.2 Koch曲线

2.2.3皮亚诺(Peano)曲线

2.2.4分形图维数的测量

2.3分形的主要生成方法

2.3.1 L系统方法

2.3.2迭代函数系统方法

第三章计算机辅助园林设计

3.1世界园林发展概况及我国园林发展现状

3.2园林的设计手法

3.2.1设计原则

3.2.2园林设计基本手法

3.2.3园林的构图设景

3.3园林设计中的CAD技术

3.4计算机辅助园林设计的基本方法

第四章基于分形理论的计算机辅助园林设计

4.1 AutoCAD的定制与开发

4.1.1 AutoCAD定制开发的主要内容

4.1.2 AutoCAD定制开发的内容和方法

4.2 AutoLISP语言基础

4.2.1 AutoLISP语言简介

4.2.2 AutoLISP语言的特性

4.2.3 AutoLISP支持的数据类型和程序结构

4.2.4 Visual LISP

4.3园林图像控件菜单的定制

4.4在AutoCAD中生成分形程序

4.4.1迭代法在AutoCAD中生成分形树

4.4.2L系统方法在AutoCAD中生成分形树

4.4.3自定义菜单的定制

第五章结束语

5.1本文的工作

5.2进一步研究方向

参考文献

在学期间发表的学术论文和参加的项目

致谢