基于Unity3D的智慧校园平台的开发.pdf

2 0 6 2 0 2 4年3期2 0 2 4年第4 6卷第3期基于U n i t y 3 D的智慧校园平台的开发邓书豪基金项目:国家级大学生创新创业训练计划项目(2 0 2 0 1 0 4 0 7 0 1 0)作者简介:邓书豪(1 9 9 9-),硕士,研究方向为三维地质建模。(江西理工大学土木与测绘工程学院 江西 赣州3 4 1 0 0 0)摘 要 文中结合U n i t y 3 D游戏开发引擎及测量专业相关知识,将常用的测量数据在U n i t y 3 D中实现可视化加载,以实现后续的数据漫游以及对应的开发操作。文中主要研究了测量数据的获取、U n i t y 3 D软件的熟悉、场景制作、脚本开发及各种测量模型数据的动态加载。通过应用S u p e r M a p的S D Ks的组件,导入了各种类型的测量模型数据,并实现了漫游的功能。文中实现了测量数据与U n i t y 3 D的结合,在U n i t y 3 D中开发脚本,对测量数据进行操作及漫游,增强了数据的可视性,提升了用户的体验感,为测量数据的处理提供了新的平台及处理方式。关键词:U n i t y 3 D;三维场景;S u p e r M a p;S D Ks;智慧校园中图分类号 T P 3 9 9D e v e l o p m e n t o fAS m a r tC a m p u sP l a t f o r mB a s e do nU n i t y3 DD E N GS h u h a o(S c h o o l o fC i v i lE n g i n e e r i n ga n dE u r v e y i n ga n dM a p p i n gE n g i n e e r i n g,J i a n g x iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,G a n z h o u,J i a n g x i 3 4 1 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t T h i sp a p e rc o m b i n e s t h ek n o w l e d g e o fU n i t y 3 Dg a m ed e v e l o p m e n t e n g i n e a n dm e a s u r e m e n t e x p e r t i s e t o r e a l i z et h ev i s u a l l o a d i n go f c o mm o n l yu s e dm e a s u r e m e n td a t a i nU n i t y 3 Dt or e a l i z es u b s e q u e n td a t ar o a m i n ga n dc o r r e s p o n d i n gd e v e l o p m e n to p e r a t i o n s.T h ep a p e rm a i n l ys t u d i e st h ea c q u i s i t i o no fm e a s u r e m e n td a t a,t h ef a m i l i a r i t yo fU n i t y 3 Ds o f t-w a r e,s c e n em a k i n g,s c r i p td e v e l o p m e n ta n dt h ed y n a m i cl o a d i n go fv a r i o u sm e a s u r e m e n tm o d e ld a t a.B ya p p l y i n gt h ec o m p o n e n t so fS u p e r M a psS D Ks,v a r i o u s t y p e so fm e a s u r e m e n tm o d e l d a t aa r e i m p o r t e d,a n dt h e f u n c t i o no f r o a m i n gi s r e a l i z e d.I nt h i sp a p e r,t h ec o m b i n a t i o no fm e a s u r e m e n td a t aa n dU n i t y 3 Di s r e a l i z e d.S c r i p t sa r ed e v e l o p e d i nU n i t y 3 Dt oo p e r a t ea n dr o a m t h e m e a s u r e m e n td a t a,w h i c he n h a n c e st h ev i s i b i l i t yo ft h ed a t aa n di m p r o v e st h eu s e rse x p e r i e n c e.I tp r o v i d e san e wp l a t f o r ma n dp r o c e s s i n gm e t h o df o r t h ep r o c e s s i n go fm e a s u r e m e n td a t a.K e y w o r d s U n i t y 3 D,3 Ds c e n e,S u p e r M a p,S D Ks,S m a r t c a m p u s0 引言本文的目标是实现三维数据与U n i t y3 D平台的相互结合,并利用U n i t y3 D平台中的资源以及开发技术,对三维数据进行处理及后续的二次利用。U n i t y3 D作为一种新兴的游戏引擎,具有简单易上手、跨平台、综合编辑、资源导入、一键部署、脚本语言、联网、着色器、地形编辑器、物理特效、光影等优势与特点。随着近年的快速发展,目前已拥有较为成熟的体系及技术,它可以实现游戏的跨平台开发,并兼容多种操作系统1-4,同时还可以创造出逼真的3 D视觉效果。此外,U n i t y3 D平台可支持多种编程语言来开发多变且灵活的控制系统5。三维智慧校园6-9作为一种新兴的校园浏览技术,最初的设计理念是基于虚拟世界利用各种三维建模软件来建立三维的校园模型及场景,然后对模型与场景进行交互控制,从而达到实时控制的效果,使用户产生一种虚拟世界的感觉。相比2 D地图,三维智慧校园可以将校园的信息更直观地展现于用户眼前,有很好的宣传效果及较高的数据利用价值。如今,在游戏市场上出现了各种不同类型的游戏,其中大部分都是由U n i t y3 D游戏引擎开发的1 0,U n i t y3 D凭借其强大的渲染能力而受到广大开发者的青睐,这也让越来越多的游戏开发者选择使用U n i t y3 D游戏引擎。智慧校园与U n i t y 3 D的结合,不仅能在视觉 上 给 人强烈的冲击,还能更直观地展示校园的精神风貌及细节信息。这不仅能加深游客、家长、学生对校园地形、校园布局规划以及校园各建筑物的功能的了解,更可以起到宣传校园的作用。此外,也可以利用智慧校园的数据来对校园进行后续的规划改造,从而提高改造校园、美化校园的效率。2 0 2 4年3期2 0 7 1 主要思路与技术流程1.1 主要思路本文首先通过U n i t y3 D中的各项工具及功能,进行3 D模型创建、地形创建与编辑、风区创建等基本操作,从而完成一个简单场景的搭建及调试工作。在拥有一定的基础后,开始研究并尝试利用U n i t y3 D加载智慧校园场景。其首要步骤是建立智慧校园场景,该智慧校园场景可以通过倾斜摄影、点云数据等数据源进行建立,考虑到本次建立的场景面积较大,因此本文选用的建立方法是根据倾斜摄影影像建立三维模型。在模型建立完成之后,利用模型导入组件将创建好的智慧校园场景导入U n i t y3 D,并进行可视化分析。此外,还研究了S u p e r M a pS c e n eS D K sf o rg a m ee n g i n e s组件与U n i t y 3 D的结合,将获得的三维模型数据导入U n i t y 3 D中的方法。1.2 技术流程本文的技术流程主要分为3个部分。(1)对U n i t y 3 D游戏引擎进行初步的探索与了解,该部分的主要内容是运用相关工具完成一个简易场景的搭建,并对其进行分析。(2)利用建模软件建立智慧校园场景,并对智慧校园场景进行初步的模型优化操作。(3)将智慧校园场景导入U n i t y 3 D中,并进行可视化分析。技术设计流程如图1所示。图1 技术设计流程2 智慧校园平台的开发设计与实现2.1 利用U n i t y3 D搭建简易场景2.1.1 生成地形(1)在游戏对象编辑器中,创建一个尺寸大小为1 0 01 0 0的地形。(2)利用画笔与笔刷形状来绘制山谷,让地形具有起伏性,增加地形的复杂程度。(3)完成地形绘制后,为地形添加草纹理、树木等。选定用于绘制的草纹理及树木模型,并通过调节间距大小、密度等属性值,来实现批量生成的效果。(4)为地形添加水纹理,增强地形的流动性。同样可以使用U n i t y3 D自带的水纹理进行绘制,也可以下载网上的资源或自行制作水纹理。(5)为地形赋予材质。先查找相关材质的影像图片,并将其保存至A s s e t s中,生成材质球,再利用地形编辑器为地形赋予材质,增强地形的真实性。(6)为该场景添加风区,调整平行光的角度及主摄影机的位置,尽可能地将整个场景显示在主摄影机的视角中,以便用户进行浏览。2.1.2 生成建筑物(1)创建一个名为“示例建筑”的游戏对象。(2)创建单个3 D对象,并编辑3 D对象的位置、放缩比例系数、形状、该对象与其他对象之间的联系等属性。(3)创建完所有单个的3 D对象后,对所有的3 D对象进行结合、调整,最后生成一个完整的3 D游戏对象,将其作为预设体存放至A s s e t s中,以便资源的二次使用。2.2 智慧校园建立与基于U n i t y的可视化分析2.2.1 利用S u p e rM a pD e s k t o p应用程序生成智慧校园场景 (1)运行S u p e rM a pD e s k t o p,在三维数据的数据管理下进行配置文件的生成:源路径选择倾斜摄影空三解算后生成的O S G B文件的D a t a文件夹,元数据选择与D a t a文件夹同级的m e t a d a t a文件,此时系统会自动生成目标路径与目标文件名,用户可根据需要对其进行编辑(见图2)。(2)生成完成后,对模型进行优化处理:选择三维数据中的数据处理,选择倾斜入库,此时可以在D a t a文件夹中新建一个名为“S 3M”的文件夹,从而用于存放优化后的模型数据,参数设置完成后,等待模型优化即可(见图3)。图2 配置文件参数设置图3 模型优化参数设置移动信息2 0 8 2 0 2 4年3期2.2.2 将智慧校园场景导入U n i t y3 D,并进行可视化分析首先,在S u p e r M a p的 官 网 中 下 载S u p e r M a pS c e n eS D K s f o rg a m ee n g i n e s组件,并申请使用许可。完成后,打开U n i t y3 D项目,导入组件的资源包(见图4)。运行S c e n e文件夹中的S u p e rM a p,此时会生成一个三维地图场景,可通过添加工具进行数据的添加操作,这里支持倾斜摄影生成的三维模型数据、点云数据、B I M数据等;完成数据加载后,通过定位功能便可在U n i t y3 D界面中动态加载数据。图4 导入S u p e r M a pS c e n eS D K s f o rg a m e e n g i n e s3 结语本文建立了可漫游的智慧校园场景。利用S u p e r M a p开发研究的S u p e r M a pS c e n eS D K s f o rg a m ee n g i n e s组件,可以将倾斜摄影制作的智慧校园场景导入U n i t y3 D中,或将创建好的智慧校园场景进行格式转换,将其变为附带贴图的三维模型数据,这些模型数据可与创建的地形相结合,并通过开发实现第一人称的数据漫游等功能。总体而言,本文的目标基本达成,但仍存在许多不足。目前,S u p e r M a pS c e n eS D K sf o rg a m ee n g i n e s组件不支持多个不同类型数据的叠加加载,无法对数据进行叠加分析及后续的单体化数据分析,这极大地限制了数据的利用程度及数据的使用率。此外,U n i t y3 D具有强大的场景渲染功能,而本文并未将该优势充分发挥出来,因此后续还需要花费更多的精力来研究基于U n i t y3 D的智慧校园平台的开发。参考文献1谢天宇,吴馨,岳明奕.基于U n i t y 3 D的变压器仿真操作虚拟培训平台设计J.企业技术开发,2 0 1 5,3 4(5):6-7.2黄涛.基于U n i t y 3 D的虚 拟校 园 漫 游 系 统 的 研 究 和 实 现D.桂林:广西师范大学,2 0 1 4.3张典华,陈一民.基于U n i t y 3 D的多平台虚拟校园设计与实现J.计算机技术与发展,2 0 1 4,2 4(2):1 2 7-1 3 0,1 3 5.4陶健林.基于U n i t y 3 D的安庆职业技术学院虚拟校园设计D.西安:西安科技大学,2 0 1 4.5王宇琛,黄盖先,艾鸿.基于虚拟现实技术的3 D智慧校园设计与实现J.智能计算机与应用,2 0 1 5,5(2):8 9-9 2.6郭圣,胡辉煌,李军.基于虚拟现实的智慧校园三维地图设计与应用J.现代计算机,2 0 2 0(1 3):9 5-9 8.7倪斌.基于虚拟现实技术的智慧校园设计与实现J.武汉冶金管理干部学院学报,2 0 1 6,2 6(4):7 9-8 2.8徐青山,张建华,杨立华.高校智慧校园建设的顶层设计及实践应用 以“智慧北航”为例J.现代教育技术,2 0 1 6,2 6(1 2):1 1 2-1 1 8.9吴旻瑜,刘欢,任友群.“互联网+”校园:高校智慧校园建设的新阶段J.远程教育杂志,2 0 1 5,3 3(4):8-1 3.1 0宋传磊,刘俊婷,张光亮,等.基于U n i t y 3 D交互式三维虚拟校园平台设计与研究J.聊城大学学报(自然科学版),2 0 1 7,3 0(1):1 0 2-1 0 6.移动信息