分享一款Unity3d软件设计开发实例

分享⼀款Unity3d软件设计开发实例分享⼀款Unity3d软件设计开发实例1概述软件制作过程中感觉有些像在做游戏，本软件为个⼈兴趣，还在测试制作阶段，仅⽤于学习交流。通过导⼊实际测量点云数据和抽样钻孔数据信息，采⽤DTM三⾓⽹三维建模技术和像素沙盒三维建模技术相结合，实现了地质体积⾃动建模计算，模型内部任意位置层次结构信息查看与修改，可作为地形地貌查看⼯具，⼭体地质结构分析、物体内部层次结构分析⼯具，道路、⼚址、场地布置初步设计分析⼯具。1.1运⾏运⾏在PC及其兼容机上，使⽤Windows位操作系统，免安装运⾏，解压后直接双击“tsf_v1.exe”图标，确认图形运⾏参数后，就可以进⼊软件主界⾯，进⾏需要的软件操作。1.2主要功能特点⽬前主要开发了两个功能：⼀、导⼊原始测量点云数据⾃动进⾏三维模型建模。主要特点：1）可创建DTM模型，建模精度取决于测量数据点云，⽤于精确体积计算；2）可创建像素沙盒模型，建模精度为1m，前期实现简单的修改编辑功能，添加、删除⽅块，后期扩展开发可实现更加复杂操作，提供更多模拟功能；3）提供必要的材质、渲染处理，像素地质贴图可来源于现场实际图像；4）以第⼀⼈称视⾓进⾏地形浏览，可以更加沉浸于场景之中，了解地形地貌特征。5）导⼊勘察阶段抽样钻孔数据，⽣成地质层次结构，可实现对任意位置层次结构剖⾯查看，前期开发主要分为5种地质层次结构：耕植⼟层、强风化岩层、长⽯斑岩层、花岗岩⽯层、闪长斑岩层。⼆、⼟⽅开挖施⼯层、施⼯段划分功能，主要特点可查看划分的指定区段总⼟⽯⽅量，各地质结构构成估算⽐例。前期主要估算耕植⼟、强风化岩、规格料⽐例。1.3后期规划以后该软件暂考虑两个⽅向发展：1）附加更多功能，如主要施⼯机械需求量计算及模拟，施⼯道路设计、⾃动最短路径优化，导⼊⼯程机械、车辆模型，进⾏施⼯模拟，道路交通模拟，堆场、⽣活区、办公区等场平布置模拟优化，4D进度计划模拟优化等；2）提⾼局部像素模型精度，达到cm级甚⾄mm级，满⾜建筑⼯程施⼯精度要求，拓宽⾄更多领域应⽤。2软件结构主要包括六个模块：UI操作菜单模块，数据输⼊模块，数据处理模块，显⽰输出模块，环境模拟模块，浏览操作模块。1）UI操作菜单包含：主菜单窗⼝、项⽬⽂件编辑窗⼝、项⽬操作窗⼝等。2）数据输⼊模块包含：测量数据点云读⼊、抽样钻孔数据读⼊、外部（OBJ格式）模型读⼊等功能；3）数据处理模块包含：DTM建模、布尔差运算、体积计算、钻孔数据插值运算、像素模型建模与编辑等功能；4）显⽰输出模块包含：综合信息显⽰、运算进度显⽰、数据本地存储（像素模型本地存储尚未完善）等功能；5）环境模拟模块包含：⽔域环境模拟、陆地环境模拟、天候变化模拟等功能；6）浏览操作模块包含：第⼀⼈称视⾓显⽰与操作、重⼒/飞⾏模拟、碰撞检测等功能；3软件操作说明3.1软件主菜单软件主界⾯见图1，主界⾯主要包括两个功能：1）点击“继续”或“项⽬⽂件”按钮进⼊项⽬⽂件管理界⾯；2）点击简介可显⽰本软件相关介绍，见图2。图1软件主界⾯图2软件简介3.2项⽬⽂件管理在软件主界⾯，点击“项⽬⽂件”或“继续”按钮进⼊项⽬⽂件管理界⾯，见图3。在软件界⾯左侧⽂本输⼊框输⼊名称，然后点击“新建项⽬”按钮，可在右侧项⽬列表新建项⽬，⿏标移动到项⽬列表相应项⽬⽂件上可进⾏项⽬⽂件操作，包括打开进⼊项⽬、删除指定项⽬。图3项⽬⽂件管理界⾯3.3项⽬编辑在项⽬⽂件管理界⾯选择相应项⽬⽂件，点击“打开”按钮，读取指定项⽬数据，进⼊该项⽬界⾯，见图4。项⽬界⾯左上⾓为综合信息显⽰窗⼝，显⽰必要的数据与操作状态。左侧为折叠菜单⾯板。3.3.1导⼊数据⾯板本软件附⽰例⽂件以供参考，包括测量点云数据、钻孔数据、设计⾯⽂件，试验运⾏请选择“project01.csv”，“project02.csv”数据量较⼤，若电脑配置较低可能会卡顿死机。折叠菜单⾯板第⼀级为导⼊数据⾯板，该⾯板主要进⾏场景选择与测量数据导⼊操作，新建项⽬初始化场景为⽔域环境见图4，选择陆地选项效果见图5。电脑配置较低建议选择陆地环境，⽔域环境更适合⾼配置电脑。图4项⽬界⾯图5陆地环境导⼊地表数据，可选取两种模式：1）选择“导⼊点云”，是指选择原始地形测量数据⽂件，数据⽂件格式是后缀为*.csv的电⼦表格，电⼦表格数据格式见图6；2）选择“导⼊模型”，是指选择导⼊其它软件⽣成的三维⽴体图形，⽂件格式为OBJ⽂件。图6测量数据格式抽样钻孔数据⽂件是⽤于创建像素模型时，⽣成层次结构模型。钻孔数据⽂件格式是后缀名为*.csv的电⼦表格格式，数据内容格式见图7，第1列为钻孔点点号，第2~4列为钻孔点坐标，第5列为钻孔点孔⼝⾼程取整，第6列之后为相应钻孔深度地质类型，地质类型代号见图8。图7钻孔数据格式图8地质类型代号选择地表数据⽂件、地质钻孔数据⽂件完成后，需要进⾏设计开挖⾯设置。开挖⾯设置包括两种形式：1）导⼊模型，仅⽀持obj格式三维模型，对于复杂开挖⾯，应使⽤其它软件，例CAD、3dsmax、犀⽜等软件进⾏设计开挖⾯建模，导出为obj格式模型⽂件，在建⽴转换模型过程中，注意设置基准点为本软件综合信息显⽰窗⼝的基准点坐标，才能导⼊⾄准确位置；2）对于设计开挖⾯为平⾯的项⽬，选择“输⼊⾼程（m）”选项，输⼊相应的设计开挖⾯⾼程。⽔平⾯⾼程设置⽤于陆地或⽔域平⾯⾼程设置。导⼊数据⾯板设置完成状态见图9。图9导⼊数据⾯板设置图9导⼊数据⾯板设置3.3.2三维浏览操作本软件使⽤第⼀⼈称沉浸式地形浏览，更加具有代⼊感，地形浏览效果见图10、图11。按下⿏标右键，移动⿏标进⾏镜头旋转与俯视仰视操作；滑动⿏标滚轮进⾏镜头缩放；键盘“W”、“S”、“A”、“D”进⾏前、后、左、右操作，同时按下“左Shift”键进⾏加速；按“左Ctrl”键开启/关闭重⼒模式；在开启重⼒模式下按Space键进⾏跳跃操作，关闭重⼒模式下，按Space键提升飞⾏⾼度。建模⽔平⾯⾼程设置可更改⽔⾯/地⾯⾼程，效果见图12。图10重⼒地形浏览图11飞⾏俯视图12修改⽔平⾯标⾼效果3.3.3建模⼯具⾯板“导⼊数据”⾯板设置完成后进⼊“建模⼯具”⾯板，单击“DTM”按钮，使⽤测量数据⽂件进⾏三维地形建模，建模过程见图13，建模完成后效果见图14。图13DTM三维地形建模图14DTM地形模型效果⽣成像素模型。在DTM三维地形模型创建并检视确认后，按建模⼯具⾯板“像素模型”按钮，转换DTM地形模型为带地质结构的像素模型，创建过程及效果见图15、图16。图15像素模型建模过程图16像素模型效果三维模型布尔差运算。初步完成剖切算法、剖切后三维体积计算。例：使⽤地形测量数据⽣成三维地形模型见图17中⽩⾊三维地形模型，导⼊设计开挖⾯模型见图17中棕⾊模型。剖切效果见图17，剖切过程见图18。布尔运算代码有待优化，运算时间较长，导⼊的设计⾯必须要⼤于剖切模型剖切⾯，且设计⾯法线⽅向须向上。具体操作步骤为：1）在导⼊数据⾯板设计开挖⾯选项勾选“导⼊设计⾯（obj）”；2）单击“打开”按钮，打开⽂件浏览⽬录，类型选择“（obj）”，导⼊设计⾯模型；3）在浏览窗⼝确认设计⾯是否正确导⼊，⿏标选择设计⾯模型，在属性⾯板可以对设计⾯位置、缩放进⾏调整，旋转请勿调整，调整后计算过程中不会计算旋转⾓度；4）点击“布尔差”按钮，模型进⾏剖切运算。图17模型剖切图18剖切过程三维体积计算。选择布尔差运算后的模型或者待计算的像素三维模型，然后单击“选择域体积”，就可以完成体积计算，计算结果在建模⼯具⾯板中显⽰，见图19、图20。图19DTM模型体积计算图20像素模型选择域体积3.3.4属性⾯板模型浏览窗⼝中⼀些模型是允许选择的，以便进⾏属性查看、修改的，包括导⼊的设计⾯模型（obj），⽣成的像素模型。当选择单个对象时，属性⾯板可以查看、修改选择的对象信息，包括位置坐标信息，旋转⾓度信息（旋转⾓度相对于基点0,0,0），缩放信息。在操作过程中，⼀般请勿修改对象属性，修改后易引发后续操作、运算错误。3.3.5编辑⾯板编辑⾯板提供像素模型编辑修改功能，包括隐藏选择对象、取消隐藏、删除选择对象、取消选择、增加像素块、删除像素块命令。像素模型修改效果见图21。图21像素模型编辑功能4应⽤实例4.1应⽤⼀采⽤⽰例⽂件夹中⽰例⽂件，进⾏原始地貌开挖⾄设计⾯⼯程量计算。步骤1：运⾏本程序，在项⽬管理界⾯新建⼀项⽬⼯程，名称“项⽬1”，并进⼊项⽬；步骤2：展开“导⼊数据”⾯板，场景选择“陆地”，地表数据⽂件选择⽰例⽂件夹中“project01.csv”，地质钻孔数据选择⽰例⽂件夹中“zk_data.csv”，设计开挖⾯选择⽰例⽂件中“project01.obj”，建模⽔平⾯输⼊“18”m；步骤3：展开“建模⼯具”⾯板，先点击“DTM”建模，然后单击“布尔差”，等待运算结束，选中新⽣成的模型，再单击“选择域体积”按钮，计算结果见图25，原始地貌开挖⾄设计⾯DTM模型体积为77.4万m3；图25DTM模型体积步骤4：单击建模⼯具⾯板“像素模型”按钮，进⾏像素沙盒模型建模，建模结束后，框选所有像素块，再点击“选择域体积”，运算结果见图26，原始地貌开挖⾄设计⾯像素模型总体积为76.0万m3，修正系数i=DTM模型体积÷像素模型总体积=77.4/76=1.018，耕植⼟、强风化岩、岩⽯像素体积分别乘以修正系数i，得到最终结果分别为4.07万m3,12.43万m3，60.86万m3。图26像素模型体积本软件也可以拓展⽤于两期⼟⽅计算，⾸先需要两期测量数据点云具有相同的边界，然后分别计算两期测量数据⾄⽔平⾯0m的体积，最后两期体积相减得到两期⼟⽅⼯程量。在计算过程中也可以对像素模型进⾏编辑修改，删除超边界或不需要计算得像素块，然后计算体积。4.2应⽤⼆指定施⼯层段⼟⽯⽅量计算。以应⽤⼀中⽣成的像素模型为例，施⼯层划分为20⽶⼀层（更改施⼯层⾼划分，可在⽣成