一种地下供水管网三维虚拟仿真方法技术

一种地下供水管网三维虚拟仿真方法，包括以下步骤：步骤1，采用Unity3D软件动态绘制供水管网；步骤2，透明化模块；步骤3，流向显示；从数据库中获取管网各段的位置信息、管道及阀门的口径数据，然后对位置信息进行坐标配准，再基于三角面片重组的原理在对应坐标位置自动生成相同半径和长度的圆柱体来拟合三维管线，在管线两端添加阀门的预制体，同时实现了具体点击管线时显示对应的id编号以及经纬度和管径等信息，并能够实现定位阀门位置和水流向的模拟显示；用于地下供水管网工程设计和运维工作，建立地下供水管网设施三维应用系统，不但节省了地下供水管网三维建模的人力成本，还提高了工作效率和直观展示效果。高了工作效率和直观展示效果。高了工作效率和直观展示效果。

【技术实现步骤摘要】
一种地下供水管网三维虚拟仿真方法


[0001]本专利技术属于供水管网三维仿真
，具体涉及一种地下供水管网三 维虚拟仿真方法。

技术介绍

[0002]供水管网系统是十分重要的城市基础设施，随着城市人口的增加，建筑 规模的扩大，供水管线愈发交错的排列在城市的地下，管道之间错综复杂的 关系也使得管理与维护变得十分困难。
[0003]以传统二维方式显示的管网已经难以跟上目前实际的应用需求，二维管 线无法表达管线之间位置关系，从而无法体现管线之间的权重关系。在城市 地下供水管线建设时，由于传统的以手工建模为主的三维生成技术不但成本 高，而且生成三维管网图形的效率也比较低下，所以其不适合在海量数据应 用情况下的应用分析。

技术实现思路

[0004]为克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种地下供水管网 三维虚拟仿真方法，该方法实现了基于数据自动生成管网的方式，不但节省 了管网三维建模的人力成本，而且也提高了相应的工作效率；本方法可用于 针对城市地下供水管理现状进行可视化管理，也可用于地下供水管网工程设 计和运维工作，建立地下供水管网设施三维应用系统，不但节省了地下供水 管网三维建模的人力成本，还提高了工作效率和直观展示效果，使得城市供 水管网的建设和管理更便捷，减少随意开挖的地面，降低维修的人力物力。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种地下供水管网的三维虚拟仿真方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，采用Unity3D软件动态绘制供水管网，本步骤又包括以下步骤：
[0008]步骤1.1，管线表面几何构成
[0009]在三维虚拟环境中，管线以圆柱体表示，圆柱体的截面半径为管线半径， 圆柱面的轴心为管线中心线；以三角面片构造管线表面，2n个三角形连接构 成了一个棱柱体，逼近形成圆柱面，表示圆柱体；
[0010]步骤1.2，Mesh组件
[0011]Mesh中存储连接顺序的集合，在Mesh生成中，Unity3D软件依照此集 合中的标号依次连接vertices中的顶点，在Unity3D软件中，由于mesh都是 由一个个的小三角形组成的，因此，这个集合使用时将是每三个顶点号为一 组，然后以此往复向后，在给三角面片赋值时，标号不超过vertices中记录 的标号，否则会导致错误出现；
[0012]步骤1.3，生成圆柱体管线
[0013]步骤1.4，坐标转换；
[0014]将管段作为标准进行简化，建立自动化的三维管网的应用模型，管段信 息包括起始点三维坐标、终止点三维坐标、管段半径以及管段长度；
[0015]将经纬度转换为平面坐标，坐标转换时，取间隔距离较大的两个点，假 定它们的经纬度坐标和Unity坐标分别为(X1，Y1)，(X2，Y2)，(x1， z1)，(x2，z2)，代入到
[0016][0017]即可解得两组系数k1、b1和k2、b2，将数据库中的经纬度点代入此公 式中即可得到相应的Unity平面坐标，最终即得到经纬度坐标对应的三维坐 标；
[0018]步骤1.5，动态生成管网；
[0019]进行坐标转换后，利用Unity3D软件绘制圆柱的原理，连接数据库，获 取管网经纬度坐标，利用计算公式编写坐标转换的函数，调用坐标转换函数 将经纬度坐标转换为Unity坐标进行输入，然后调用绘制圆柱的函数即可实 现动态生成管网的功能；
[0020]步骤2，透明化模块
[0021]MeshRenderer(网格渲染器)从MeshFilter(网格过滤器)获得几何形 状，并根据Mesh进行渲染，渲染后实现地下供水管网的通视效果；
[0022]步骤3，流向显示
[0023]按照地下管线的详细属性信息，对管网进行流向追踪，依据管线规划制 图要求，实现表达流向的三维动态纹理设置。
[0024]所述的步骤1.3，具体又包括以下步骤：
[0025]规定圆环会被划分为多少份来生成，记为blockCounts，blockCounts越 小，环形的边界也会相应的慢慢变为多边形的样子；然后利用基本的圆的公 式：
[0026]2*PI/blockCounts
ꢀꢀꢀ
(3)
[0027]式中，PI为圆周率，blockCounts为圆环会被划分的份数，
[0028]计算每一块的角度，然后开始生成顶点信息；
[0029]步骤1.3.2，按一定顺序生成顶点信息；采用先生成内层顶点，然后依 次向外延伸，生成外层顶点的顺序，在生成顶点时要记好自己生成顶点的顺 序；
[0030]步骤1.3.3，连接各顶点，填充三角面片；
[0031]步骤1.3.4，生成圆柱体管线。
[0032]所述的步骤3，又包括以下步骤：
[0033]步骤3.1，为管道设置流向标签：正向为1，负向为
‑
1；
[0034]步骤3.2，利用GUI.Layout.Button()函数创建流向显示按钮；
[0035]步骤3.3，GameObject.FindGameObjectsWithTag()函数获取流向标签；
[0036]步骤3.4，根据获取到的流向标签为管道赋予不同的三维动态纹理。
[0037]步骤1.3.1，角度计算，规定圆环被划分为k份，计算每份角度。
[0038]本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种地下供水管网三维虚拟仿真系 统，在基于三角面片重组的管线自动绘制方法和基于数据自动生成管网方法 的基础上，从数据库中获取的管网各段的位置信息(经纬度)、管道及阀门 的口径等数据，将其位置信息数据进行坐标配准后，在对应坐标位置自动生 成相同半径和长度的圆柱体来模拟三维管线。该模式不是通过比照CAD图 纸手动绘制成千上万的管线，这样不但节省了管网三维建模的人力成本，还 提高了工作效率，由此可以通过更加立体、真实、直观的三维管线，表达出 管线之
间错综复杂的关系，用于地下供水管网工程设计和运维工作，建立地 下供水管网设施三维应用系统，不但节省了地下供水管网三维建模的人力成 本，还提高了工作效率和直观展示效果。使得城市供水管网的建设和管理更 加便捷。
[0039]使用Unity3D软件开发引擎结合MySQL数据库，将数据库中管网各段 的位置信息(经纬度)、管道及阀门的口径等数据读入到Unity3D软件中， 然后对位置信息进行坐标配准，再基于三角面片重组的原理在对应坐标位置 自动生成相同半径和长度的圆柱体来拟合三维管线，在管线两端添加阀门的 预制体，同时实现了具体点击管线时显示对应的id编号以及经纬度和管径信 息，并能够实现定位阀门位置和水流向的模拟显示。本专利技术的特点还在于： 基于三角面片重组的管线自动绘制方法和基于数据自动生成管网方法。
附图说明
[0040]图1是本专利技术提出的地下供水管网三维仿真技术开发流程图。
[0041]图2是管线表面构造拟合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下供水管网的三维虚拟仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采用Unity3D软件动态绘制供水管网，本步骤又包括以下步骤：步骤1.1，管线表面几何构成在三维虚拟环境中，管线以圆柱体表示，圆柱体的截面半径为管线半径，圆柱面的轴心为管线中心线；以三角面片构造管线表面，2n个三角形连接构成了一个棱柱体，逼近形成圆柱面，表示圆柱体；步骤1.2，Mesh组件Mesh中存储连接顺序的集合，在Mesh生成中，Unity3D软件依照此集合中的标号依次连接vertices中的顶点，在Unity3D软件中，将每三个顶点号为一组，然后以此往复向后，在给三角面片赋值时，标号不超过vertices中记录的标号，否则会导致错误出现；步骤1.3，生成圆柱体管线步骤1.4，坐标转换；将管段作为标准进行简化，建立自动化的三维管网的应用模型，管段信息包括起始点三维坐标、终止点三维坐标、管段半径以及管段长度；将经纬度转换为平面坐标，坐标转换时，取间隔距离较大的两个点，假定它们的经纬度坐标和Unity坐标分别为(X1，Y1)，(X2，Y2)，(x1，z1)，(x2，z2)，代入到即可解得两组系数k1、b1和k2、b2，将数据库中的经纬度点代入此公式中即可得到相应的Unity平面坐标，最终即得到经纬度坐标对应的三维坐标；步骤1.5，动态生成管网；进行坐标转换后，利用Unity3D软件绘制圆柱的原理，连接数据库，获取管网经纬度坐标，利用计算公式编写坐标转换的函数，调用坐标转换函数将经纬度坐标转换为Unity坐标进行输入，然后调用绘制圆柱的函数即可实现动态生成管网；步骤2，地下供水管网的透明化显示模块网格渲染器从网格...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛延学，华一佳，薛萌，王志强，张佳禾，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：