基于 Quest3D 的虚拟测绘实验室的设计与实现体会论文

　　SCI论文(www.lunwensci.com):

　　摘 要：本文针对 Quest3D 基本内容、应用优势、应用不足、硬件设备等内容展开分析，结合虚拟测绘实验室的设计要点，内容包括系统功能分析、系统总体设计、系统开发流程等，通过组建仿真实验，对于系统应用价值展开分析，其目的在于 充分发挥 Quest3D 应用价值，优化虚拟测绘实验室系统。

　　关键词：Quest3D ;虚拟测绘实验室 ;系统功能 ;实验室模型

　　Design and Realization of Virtual Surveying and Mapping Laboratory Based on Quest3D

　　WANG Yao

　　(Guangdong College of Industry and Commerce, Guangzhou Guangdong 510000)

　　【Abstract】： This article analyzes the basic content, application advantages, application deficiencies, hardware equipment, etc. of Quest3D, combined with the design points of virtual surveying and mapping laboratory, the contents include system function analysis, overall system design, system development process, etc, by setting up simulation experiments, analyze the application value of the system, the purpose is to give full play to the application value of Quest3D, optimize the virtual surveying and mapping laboratory system.

　　【Key words】： Quest3D;virtual mapping laboratory;system functions;laboratory model

　　0 引言

　　虚拟现实技术作为目前发展速度较快的信息技术， 在很多领域中都得到了良好的应用，如教育培训领域、 工业设计领域、城市规划领域、虚拟旅游领域等。基 于 Quest3D 建立虚拟测绘实验室，具备资源利用率高、 零件耐久性强、维护便利性强等优点。梳理虚拟测绘实 验室在建设过程中需要注意的内容，可以积累更多的实 验数据，为系统的持续完善奠定基础。

　　1 Quest3D 相关内容概述

　　1.1 基本内容

　　Quest3D 是 Act-3D 公司开发的一款功能强大、应用 广阔的实时三维项目制作软件，在业内以效果出色而闻名。它整合了图形处理、声音、网络、交互设计、人工智 能等技术，能轻易地实现凹凸贴图、自动路径及物理属性 等功能。Quest3D 最大的特点就是独创的 Channel(通道) 技术，在这种方式下开发人员不需要编写大量的复杂代码，可以直接使用大量具有强大功能的模块通过“搭积 木”的编程方式来实现其特定的功能。这些模块不仅易 于使用，而且还可以根据自身需要采用 C++ 语言进行 编写扩展。

　　1.2 应用优势

　　Quest3D 在应用过程中，具备几点应用优势 ：(1) 易用性。在 Quest3D 里，所有的编辑器都是视觉化、 图形化的，真正所见即所得。它封装了很多可视化的模 块，编程界面可视化程度高，用户不需要花费时间去编 译程序和复杂的底层代码及运算图形，大部分程序操作 可以采用“搭积木”的方法实现。(2)高效便捷。正由 于 Quest3D 软件通过函数的封装、采用元件模块去实现函数功能的可视化，所以使用者只需要将所需的功能 模块通过鼠标拖拽的方式就可以搭建虚拟现实系统，提 高了工作效率，高效地实现虚拟系统的开发。(3)逼真 度较高，Quest3D 软件在应用过程中，可以结合实物特征建立实用模型，内容包括绿色植物、人物、内部阴影、 光照条件、特殊效果等，从而营造出逼真的 Quest3D 场 景，从而满足具体的应用需求。

　　1.3 应用不足

　　(1)目前 Quest3D 软件在应用过程中的兼容性相 对较弱，和其他三维制作软件之间的契合度相对较差， 部分内容也存在着不兼容地情况，从而影响到软件相互 间信息交流的通畅性。(2)Quest3D 软件在应用过程中，所能够支持的平台数量比较有限，其中的插件内 容、格式要求、内容限制性比较严格，在一些大场景的 制作上存在着较多问题。(3)Quest3D 软件的推行力 度相对较低，能够进行直接利用的资源相对较少，而 且在 Quest3D 软件使用过程中，积累的相关经验相对 较少，这也在一定程度上限制了软件的推进速度。(4) Quest3D 软件在使用过程中，能够进行处理的数据量 较少，并且在碰撞捕捉时的精准度相对较低，从而影响 到整个活动的推进过程。

　　1.4 硬件设备

　　在虚拟实验室的构建过程中，所使用到的硬件设备 种类较多，而应用较多的系统为 CAVE 系统、工作台系 统、多通道管理系统等。以 CAVE 系统为例，该系统在 应用过程中主要由若干组投影屏幕(3-6 组)组成，而 其他的硬件设备包括几点内容 ：(1)图形工作站，数 量控制在 3-5 组，其目的是辅助主控设备来完成相关工 作，从而提升工作站内容的合理性。(2)主控电脑，该 设备属于整个系统顺利运行的核心内容，服务器 CPU 不能低于 1.96GHz，运行内存控制在 16G 以上，满足 系统稳定控制的相关需求。(3)立体投影设备，这也是 进行人机交互的重要基础，通常情况下，会使用自动投 影幕布来组成专业性投幕，以满足不同管理环节的基础 要求。

　　2 基于 Quest3D 的虚拟测绘实验室的设计要点

　　2.1 系统功能分析

　　在系统应用设计中，首要任务便是做好系统功能分 析工作，以此为基础来拓展应用设计，满足不同状态下 的基础需求。通常情况下所应用到的功能模块包括信息 交互模块、测试模块、虚拟现实模块、仪器管理模块

　　等。而所建立的系统在应用中也需要具备几点应用功 能 ：(1)系统在应用过程中可以建立三维漫游场景，从 而营造出非常逼真的实验室场景，内容包括温度参数控 制、视觉角度调整、操作过程模拟等。(2)在系统顺利 发布之后，也需要确保内容可以顺利在 PC 端上运行， 而且所涉及到的硬件设备，在使用过程中也能够为虚拟化内容整理奠定基础，以提高分析结果的可靠性。(3) 拓展功能，在系统应用过程中可以结合实际情况来完成 内容拓展，并且根据数据信息的优化整理结果来调整运 行功能，满足系统顺利运行的基础要求。

　　2.2 系统总体设计

　　在系统应用设计中，其内容包括了内容优化设计与 体验设计，前者在使用过程中，可以针对虚拟实验室的 场景信息、角色信息和实验室环境来提升实验室场景的

　　真实性。后者在使用过程中可以优化用户的交互感受， 内容细化为视觉感受、听觉感受、触觉感受等内容，而 且在系统设计中，会利用 Photoshop 对于 UI 内容进 行图片信息优化，在得到相应的图片信息后，会将此信 息直接导入到 Quest3D 软件当中，基于此来完成功能 设计，满足相应的管理需求 [1]。另外， 在 Quest3D 软 件应用过程中，其界面上也存在着下拉列表，在列表上 也会通过文字内容、图片信息来引导用户进行虚拟实验 室相关操作，从而提高所设计系统的交互效率。

　　2.3 系统开发流程

　　根据以往的应用经验，依托 Quest3D 软件来完成 测绘虚拟实验室建设工作时，其具体应用流程如图 1 所示。

　　2.3.1 建立实验室模型

　　从实际应用情况来看，进行虚拟实验室管理系统建 设时，首要任务便是建立实验室模型。一般情况下，所 需要建设的应用模型包括 ：(1)虚拟物体模型，内容 包括常见虚拟实验仪器模型、工作台模型、主要建筑 物模型 ;(2)虚拟场景模型，如实验室周围环境、地

　　形条件、地板条件等。在具体地建模处理过程中，常 用的建模方法如 ：1)利用可靠的建模软件，包括 3DS Max、Auto CAD 软件等，从而提升所建立模型内容的 精准度、仿真性 ;2)利用建模功能来完成虚拟平台处 理，其中所能够提供的应用模板数量较多，这样也可以 在较短时间内完成建模工作，满足后续地应用需求。在整个实验室模型建设过程中，需要基于建立模型的基础 特征，选择可靠虚拟模型建设平台、建模软件、建模方 法等，这样也可以在短时间内迅速完成建模工作，确保 建模结果的保真度 [2]。

　　2.3.2 模型参数导入

　　所谓模型参数导入是指在系统建模过程中，将实验 室模型中的特征点、建模参数录入到 Quest3D 软件当 中，从而为后续参数整理提供可靠的数据支持。在具体

　　的应用过程中，需要注意几点内容 ：(1)对于模型中参 数信息准确性进行检查，同时对于缺失、错误的内容进 行及时调整 ;(2)在模型参数导入处理的过程中，因为 Quest3D 软件在格式上的兼容性相对较差，因此在实 际应用中也需要做好文件格式转化，使所有数据信息都 可以导入到 Quest3D 软件当中进行集中整理 [3]。

　　2.3.3 模型交互设计

　　(1)用户图形接口优化设计，该内容的主要作用是 顺利完成触发事件处理，在细化内容处理上包括了按钮 处理、滑块整理等。(2)事件模块，该内容的主要作 用是顺利发挥模型应用功能，并且在行为处理与模型交 互中，也需要做好功能整理，使其价值可以充分发挥出 来。(3)程序组织处理，在具体地处理过程中，其内容 包括了页面内容调整、功能模块优化等。除此之外，在 模型交互设计过程中也需要做好资源合理规划，利用 CGR 文件来完成资源处理，并对其进行合理存储，从 而降低程序运行负担，提升资源利用价值 [4]。

　　2.3.4 实验室整合发布

　　完成上述工作之后，进入到实验室整合发布环节， 利用 Quest3D 软件进行整理时，需要对许多三维场景、 应用菜单进行整理，使其可以充分整合在一起进行使 用。目前使用到的整合方法如 ：(1)参考逻辑系统来完 成信息整理，并且根据需要来完成格式切换，以满足信 息有序整理需求 ;(2)Quest3D 软件在应用中，可以提 供 Finite State Machine 功能，有利于信息的顺利组织。 (3)在信息发布过程中，Quest3D 软件可以存在许多发 布选项，如 Q3D 播放器文件、EXE 文件等，根据实际 需求来进行选择，以满足虚拟实验室顺利交互的基础 需求 [5]。

　　3 基于 Quest3D 的虚拟测绘实验室仿真分析

　　3.1 建立虚拟环境

　　在虚拟测绘实验室仿真处理过程中，需要建立合适的虚拟环境，具体应用过程中，可以利用 Quest3D 软 件中的相机功能(Animation camera with target) 来 建立虚拟环境。该功能在使用过程中可以提供辅助物体、 可靠光源 Light、投射阴影等，借此来营造良好地虚拟 环境，满足虚拟测绘实验室仿真实验要求 [6]。另外，在 实验环境的建设过程中，也会利用 Rapid 碰撞检测来 完成 Channel 整理，根据整理结果来完善虚拟环境。

　　3.2 虚拟仿真处理

　　在虚拟仿真处理中，需要对虚拟测绘实验室内容、 线条、条理、场景等内容进行检查，并且也需要对虚拟 测绘实验过程的响应时间、测绘结果精准度等内容进行 检查，了解虚拟仿真处理结果是否可靠。例如，在长度 测量时，从点选测绘工具、鼠标移动速度、测绘结果精 准度等内容展开分析。根据实验结果可以了解到，利用 Quest3D 软件所建立的测绘虚拟实验室，可以顺利完 成对应精准度的仿真实验，而且具备了良好的拓展性， 能满足不同需求情况下的测绘需求 [7]。

　　4 结语

　　综上所述，在虚拟测绘实验室的搭建过程中，Quest3D 软件有着良好的应用价值，通过梳理 Quest3D 在系统构 建过程中需要关注的内容，不仅可以积累有效数据，为 系统完善提供参考，而且对于提升虚拟测绘实验室内容 丰富度，提高应用价值有着积极地作用。

　　参考文献

　　[1] 娄健康.虚拟现实技术在结构工程中的应用与研究[J].山西 建筑,2017(21):257-258.

　　[2] 杨小勤.基于Quest3D平台虚拟现实技术的实践与思考[J]. 中国教育信息化,2017(14):87-91.

　　[3] 蒋佳炜,胡以怀,柯赟.Quest3D与Visual Studio的交互方法 及实现[J].电脑知识与技术,2017.13(15):67-69.

　　[4] 王大虎,陈侠,高会争.基于Quest3D的PLC虚拟仿真系统设 计[J].电子测量技术,2017.40(2):64-68.

　　[5] 汤武辉.基于Quest3D的土楼虚拟现实场景系统设计[J].集 宁师范学院学报,2016.38(5):44-48.

　　[6] 雷蕾,闫建宇,轩亮.基于Quest3D的护理设备虚拟装配技术 的研究[J].机械研究与应用,2016.29(4):51-53+57.

　　[7] 程松,付宏鸽.基于Quest3D的虚拟现实技术在车床实验教 学中的应用[J].电脑迷,2016(4):143-144.

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