CN113626552A - 一种基于Unity3D的土壤质量实时监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于Unity3D的土壤质量实时监测方法及装置，主要解决现有技术中存在的现有技术存在的手动创建对应材质、材质较多时难以维护且易产生质变、程序直接上传与原程序冲突的问题。该一种基于Unity3D的土壤质量实时监测方法在Unity3D引擎中，将数据库技术和GIS所提供的空间地理信息有效结合，通过shader实现图形渲染，将数据转换为可视的图形信息，实时、直观地看出土壤质量在各区域的空间分布。通过上述方案，本发明达到了提高了视觉效果，直观地展示土壤情况，支持颜色插值，动态更新的目的。
Description
技术领域
本发明涉及土壤质量实时监测技术领域，具体地说，是涉及一种基于Unity3D的土壤质量实时监测方法及装置。
背景技术
传统土壤仿真更多的采用GIS软件实现的二维仿真，不能满足地表土三维仿真模拟的要求，存在的问题如下：
第一、同土壤手工创建对应的材质，即区域内有多少种土壤就手动创建多少个材质，这种做法比较原始，缺点也比较多，如增加劳动成本等。
第二、每次新增土壤，程序都要新增材质，并挂载该材质，材质过多难以维护，并且因为使用的是shareMaterial来改变材质属性，每次运行程序退出后都会发生材质的改变。
第三、经常有程序在不知道的情况下直接上传，与原有程序发生冲突。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于Unity3D的土壤质量实时监测方法及装置，以解决现有技术存在的手动创建对应材质、材质较多时难以维护且易产生质变、程序直接上传与原程序冲突的问题。
为了解决上述问题，本发明提供如下技术方案：
一种基于Unity3D的土壤质量实时监测方法包括以下步骤：
S1、在Unity3D引擎中编写shader，然后准备数据；
S2、处理步骤S1的数据，筛选出其中的土壤数据；
S3、从步骤S2中土壤数据中读取多个包含土壤点位的初始土壤信息，将土壤点位与该土壤对应的每个监测点融合，然后将融合后的土壤信息返回土壤信息列表，融合后的土壤信息包括：土壤点信息、位置信息和颜色信息；
S4、将步骤S3中土壤信息列表根据土壤位置信息进行排序，明确前后顺序；
S5、遍历步骤S4排序后的土壤信息列表，进行相邻点位处理，分别将对应数据存入mainColor和secondColor数组、分段起点和终点数组备用；
S6、将步骤S5中的数组通过C#传参传入步骤S1中的shader内部，使用材质属性块相应方法改变材质属性，更新颜色并插值。
目前实现三维场景中目标区域土壤质量分析，主要包括以下步骤：
第一步，采集三维场景中所有土壤数据。
第二步，存储采集数据，并对历史数据进行整理。
第三步，在三维场景中框选土壤。
第四步，查询框选区域土壤质量分析结果。
第五步，在地图上显示目标区域土壤质量分析结果。
通过上述方式实现的三维场景中的目标区域土壤质量分析，得到的土壤分析的结果仅仅是一系列的数据，直观性和视觉效果差；本发明在Unity3D引擎中，将数据库技术和GIS所提供的空间地理信息有效结合，通过shader实现图形渲染，将数据转换为可视的图形信息，实时、直观地看出土壤质量在各区域的空间分布。
进一步的，步骤S1中在Unity3D中编写shader的具体过程为：使用顶点着色器中将顶点模型坐标转换为世界坐标，使用表面着色器中处理颜色分段和插值。
进一步的，步骤S1中准备数据包括GIS二维坐标数据、土壤名、土壤质量指标、准备3D场景、准备土壤在三维场景中的范围和世界坐标；步骤S2中根据土壤名筛选土壤数据；GIS二维坐标数据一般由Google，百度，高德等提供；准备3D场景时在模型上添加对应坐标系的参考坐标点，作为从GIS坐标转换为Unity坐标的依据。
进一步的，准备土壤在三维场景中的范围和世界坐标具体过程为：使用renderer.bounds的方法获取各区域土壤在三维场景的范围，分别记录左下右上的两个点位的世界坐标。
一种基于Unity3D的土壤质量实时监测装置包括存储器：用于存储可执行指令；处理器：用于执行所述存储器中存储的可执行指令，实现一种基于Unity3D的土壤质量实时监测方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明在Unity3D引擎中，将数据库技术和GIS所提供的空间地理信息有效结合，通过shader实现图形渲染，将数据转换为可视的图形信息，实时、直观地看出土壤质量在各区域的空间分布。
（2）本发明从实际项目出发，将三维场景和图表分析的有机结合，使得数据的管理更为高效和方便，提高了视觉效果，直观地展示土壤情况，支持颜色插值，动态更新。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合图1对本发明作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
对本发明实施例进行进一步详细说明之前，对本发明实施例中涉及的名词和术语进行说明，本发明实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。
shader：着色器是用来实现图像渲染的，用来替代固定渲染管线的可编辑程序。
AEM设计器：使用图表组件和场景组件，编排出符合业务的应用。
土壤质量实时监测组件：由采集层、处理层、存储层、查询层、展示层组成。
采集层：采集层采用灵活的适配设计原则，可适配支持不同协议接口。通过定义接口地址、接口参数、接口协议和方法等，将土壤数据接入。
处理层：对多源数据进行清洗、转换、重构，将数据信息中的对象、属性和联系，自动映射成可视化的数据模型实体、维度、度量等图形元素。
存储层：通过缓存机制，将数据存储于数据库中。
查询层：根据业务需求，调取查询接口，并将分析结果于展示层呈现。
展示层：呈现最终结果。
实施例1
如图1所示，一种基于Unity3D的土壤质量实时监测方法主要是在Unity3D引擎中，将数据库技术和GIS所提供的空间地理信息有效结合，通过shader实现图形渲染，将数据转换为可视的图形信息，实时、直观地看出土壤质量在各区域的空间分布，其具体方案如下：
一、shader编写阶段
编写shader，主要使用顶点着色器和表面着色器，顶点着色器中将顶点模型坐标转换为世界坐标，表面着色器中处理颜色分段和插值。
二、数据准备阶段
数据包含：GIS二维坐标数据、土壤名、土壤质量指标、准备3D场景、准备土壤在三维场景中的范围和世界坐标，这些数据由数据接口提供，数据来源一般是用户其它系统。
GIS二维坐标数据，需要明确用户提供的数据集是用的什么坐标系，常用的有Google，百度，高德等。
需要准备3D场景，在模型上添加对应坐标系的参考坐标点，作为从GIS坐标转换为unity坐标的依据。
使用renderer.bounds的方法获取各区域土壤在三维场景的范围，分别记录左下右上的两个点位的世界坐标。
三、数据处理
1、遍历数据准备阶段的土壤打点数据，按土壤名筛选出该土壤数据；
2、读取多个包含土壤点位的初始土壤信息，将土壤点位与该土壤对应的每个监测点融合，然后将融合后的土壤信息返回土壤信息列表，融合后的土壤信息包括：土壤点信息、位置信息和颜色信息。
3、将土壤信息列表根据土壤位置信息进行排序，明确前后顺序。
四、渲染阶段
遍历土壤信息列表，进行相邻点位处理，分别将对应数据存入mainColor和secondColor数组、分段起点和终点数组备用；
将上述数组通过C#传参传入shader内部，使用材质属性块相应方法改变材质属性，更新颜色并插值。
实施例2
一种基于Unity3D的土壤质量实时监测装置包括存储器：用于存储可执行指令；处理器：用于执行所述存储器中存储的可执行指令，实现一种基于Unity3D的土壤质量实时监测方法。
本发明从实际项目出发，将三维场景和图表分析的有机结合，使得数据的管理更为高效和方便，提高了视觉效果，直观地展示土壤情况，支持颜色插值，动态更新。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种基于Unity3D的土壤质量实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在Unity3D引擎中编写shader，然后准备数据；
S2、处理步骤S1的数据，筛选出其中的土壤数据；
S3、从步骤S2中土壤数据中读取多个包含土壤点位的初始土壤信息，将土壤点位与该土壤对应的每个监测点融合，然后将融合后的土壤信息返回土壤信息列表，融合后的土壤信息包括：土壤点信息、位置信息和颜色信息；
S4、将步骤S3中土壤信息列表根据土壤位置信息进行排序，明确前后顺序；
S5、遍历步骤S4排序后的土壤信息列表，进行相邻点位处理，分别将对应数据存入mainColor和secondColor数组、分段起点和终点数组备用；
S6、将步骤S5中的数组通过C#传参传入步骤S1中的shader内部，使用材质属性块相应方法改变材质属性，更新颜色并插值。
2.根据权利要求1所述的一种基于Unity3D的土壤质量实时监测方法，其特征在于，步骤S1中在Unity3D中编写shader的具体过程为：使用顶点着色器中将顶点模型坐标转换为世界坐标，使用表面着色器中处理颜色分段和插值。
3.根据权利要求1所述的一种基于Unity3D的土壤质量实时监测方法，其特征在于，步骤S1中准备数据包括GIS二维坐标数据、土壤名、土壤质量指标、准备3D场景、准备土壤在三维场景中的范围和世界坐标；步骤S2中根据土壤名筛选土壤数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于Unity3D的土壤质量实时监测方法，其特征在于，准备土壤在三维场景中的范围和世界坐标具体过程为：使用renderer.bounds的方法获取各区域土壤在三维场景的范围，分别记录左下右上的两个点位的世界坐标。
5.一种基于Unity3D的土壤质量实时监测装置，其特征在于，包括
存储器：用于存储可执行指令；
处理器：用于执行所述存储器中存储的可执行指令，实现如权利要求1-4任一项所述的一种基于Unity3D的土壤质量实时监测方法。
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