Web3D模型开发土木工程论文

1土木工程专业Web3D模型开发流程

土木工程专业的Web3D模型制作开发流程如下:

1)根据专业规范、标准图集和施工图纸确定结构构造。

2)采用AutoCAD或3dsMax软件，根据结构构造建立三维模型。

3)采用3dsMax软件，将三维模型导出为FBX文件格式。

4)将FBX格式的三维模型导入Unity引擎。

5)在Unity中，为三维模型开发交互功能。

6)利用Unity，将Web3D模型发布为网页或可执行文件。

2主要功能与实现方法

采用Unity引擎，通过相关设置和编写C#，JavaScript脚本，为Web3D模型实现了视图切换、视图控制、显示与隐藏物体、自动演示、显示物体说明、移动物体与物体复位等交互功能。

1)视图切换

视图切换功能允许用户任意切换自由视图、俯视图、前视图、左视图，可以方便地观察三维模型与其平面投影之间的关系。该功能的实现方法为:在场景中分别设置主摄像机、俯视摄像机、前视摄像机、左视摄像机各一台，其中主摄像机为透视投影模式，其余摄像机为正交投影模式;根据用户的选择，打开相应的摄像机，同时关闭其余的摄像机，从而切换到相应的视图。

2)视图控制

视图控制功能允许用户自由缩放、移动、旋转视图，从而可以从任意位置、任意角度观察三维模型。在自由视图中，缩放视图功能通过改变摄像机与目标点之间的距离实现，移动视图功能通过改变摄像机的位置实现，旋转视图功能通过摄像机围绕目标点旋转实现。在俯视图、前视图、左视图中，仅可以缩放、移动视图，缩放视图功能通过改变摄像机的视口尺寸实现，移动视图功能的实现方法与在自由视图中的相同。

3)显示与隐藏物体

该功能允许用户通过点击用户界面的按钮，显示或隐藏对应的物体，从而可以根据用户的意愿，仅显示需要观察的物体，而隐藏其余的物体。用户还可以通过点击“全部显示”或“全部隐藏”按钮，显示或隐藏全部的物体。该功能的实现方法为:将所有的物体分类存储到变量中，根据用户的操作，打开或关闭对应的物体。

4)自动演示

自动演示功能可按指定的时间间隔，根据预先设定的顺序显示物体，从而模拟结构、构件或节点的施工流程。

5)显示物体说明

当鼠标移动到物体上时，该物体的颜色变为蓝色，并显示相关说明，在鼠标移出后，物体恢复为原有的颜色。利用该功能，可清晰地显示物体的相关信息，便于用户了解和学习。

6)移动物体与物体复位

移动物体功能允许用户通过按住鼠标左键并移动鼠标，自由拖动鼠标指向的物体，从而对模型进行拆解和拼装。物体复位功能可以将所有物体恢复到原有位置，该功能的实现方法为:将所有物体的初始坐标存储到变量中，当用户点击“物体复位”按钮时，将所有物体的坐标修改为其初始坐标。

3已开发的Web3D模型

利用Unity引擎，采用上述的开发流程和实现方法，目前已开发完成了10个土木工程专业的Web3D模型。土木工程制图课程对抽象思维和空间想象力要求较高，为其制作了圆柱―圆锥相贯、同坡屋面交线两个Web3D模型，用户可以通过移动模型中各个物体的位置，观察不同的圆柱―圆锥相贯线、同坡屋面交线。简支梁配筋、螺旋箍筋柱、工字形截面柱配筋、杯口独立基础配筋、独立基础配筋、双柱联合基础配筋等6个模型直观地显示了各类构件中的钢筋配置和构造要求，便于用户理解和掌握。利用框架三维模型，用户可以熟悉组成混凝土框架结构的各类构件。梯形钢屋架支座节点模型清晰地显示了该节

4结语

采用Unity引擎开发的土木工程专业Web3D模型克服了图片、视频、三维动画等传统教学媒体的不足，能够直观清晰地显示教学内容，在教学实践中取得了良好的效果，具有广阔的应用前景。在已有工作的基础上，可以针对土木工程专业的相关课程，开发制作更多的Web3D模型，还应提高三维模型的质量，并开发更加丰富的交互功能。

作者：陆永涛 袁继峰 汪健人 单位：南京理工大学泰州科技学院