机械化作业是现代林业发展的重要特征,在森林抚育采伐过程中因其作业成本高、难度大并存在各类安全隐患等问题,使得在进行技术开发、实践教学、工程培训中难以开展相关的教学与实践。本文利用虚拟现实手段并结合林区生产实际,基于Unity3D开发了人工林抚育采伐作业虚拟仿真实验系统。论文主要研究内容如下:首先,根据人工林抚育采伐的生产实践,依据模块化的设计思想,明确了以清林割灌、抚育间伐、定长造材、集材归楞、生物质收集五个环节串联为思路的人工林抚育工艺流程;通过系统开发需求分析,确定了以Unity3D为主要仿真工具的系统开发架构。其次,研究人工林抚育采伐作业虚拟仿真系统开发的一系列关键技术,包括以Unity3D的Terrain组件为核心的虚拟场景开发技术;通过3Ds Max构建机械模型并导入至Unity3D中,实现轮式底盘及履带式底盘行走模拟、液压机械臂运动仿真、采伐头姿态控制等运动学仿真的人工林抚育装备仿真技术;利用关键帧动画、铰链关节、模型切割算法为主的抚育采伐作业仿真技术,实现各系统的模块化设计。然后,依据软件系统需求,采用My SQL对系统进行数据库设计和开发;使用UGUI技术进行UI框架的开发;利用视景资源、音频技术和粒子系统完成系统的集成开发;发布开发完成的软件系统至PC及Web平台并进行性能测试;针对CPU和内存消耗问题提出对象缓冲池等优化策略。最后,根据开发的系统,设计了服务于工程实践教学的“线上线下”相结合的虚拟仿真实验方案,利用体感平台、三通道投影平台等硬件资源构建“线下”沉浸式仿真操作环境,结合林业工程实验教学实际应用案例验证该方案的可行性。根据研究、分析与测试,本文开发的人工林抚育采伐作业虚拟仿真实验系统还原了机械化抚育装备的作业过程,基于此系统所提出的“线上线下”相结合的教学方案能够降低实训成本、规避实验风险、提升教学质量和效率,同时对相关领域的技术开发和实践培训具有一定的实用价值。