基于Unity3D的虚拟地理环境构建

刘海艳 陆映峰

【摘要】虚拟地理环境是基于虚拟技术而出现的一种全新内容，其本身能够有效的模拟实际的景物，从而实现对实际景物的模拟操作。这种情况下，虚拟地理环境构建就能够帮助很多行业实现之前不可能完成的任何。例如在建筑行业，可以通过虚拟地理环境的构建，来实现对环境的高度模拟，从而添加建筑等，来进行完整的视图。但是目前来看，我国的虚拟地理环境构建存在的问题非常严重，其主要的构建的地理环境和实际偏差过大，导致难以满足使用的需求。则本文将从基于Unity3D的虚拟地理环境构建方法入手，全面的展开基于Unity3D的虚拟地理环境构建探究。

【关键词】Unity3D技术  虚拟地理环境构建  虚拟环境生成

一、基于Unity3D的虚拟地理环境构建方法

Unity3D是一种全新的技术，这种技术的特点就是具有更加精密的计算引擎，能够实现更多维度的计算。但是这种计算应该是基于现实而出现的，或者说是基于现实规则而出现的，所以在使用Unity3D技术的使用，需要在其中导入相关的算式，这样才能塑造出更加真实的内容。目前来看，我国的虚拟地理环境构建方法之中，并不能有效的进行Unity3D技术的全面应用，主要是对相关的构建方法不够了解，为了更好的改变这种情况，所以本文提出具体的构建方法：

（一）基本构建步骤

根据Unity3D仿真平台的特点，基于Unity3D的虚拟环境生成过程可以简化为以下几个步骤。按照先后顺便分别是地形地物素材准备、基本环境生成及修理、纹理贴图、道路巷道设置、树木植被叠加、地表植被叠加和地形细节设置等步骤。

（二）构建优化方法

虚拟环境生成方法中所谓的优化包含2个方面：一是对地形生成先后顺序的优化，二是对各步骤所需素材及辅助工具的优化。从本质上讲，都是环境生成的必要环节，没有先后顺序之分。但考虑到地形和地物建模的方便性和Unity3D场景的特点，通常按照“从下到上、从小到大、从疏到密、从点到面”的原则进行。地表纹理处理最底层，制作优先度高，其次是巷道沟渠，然后是建筑。从高度上讲，它们往往处于地表之下或紧贴地表或结构复杂，制作的优先度是在灌木和植被之上。辅助工具优化表现在右侧方框中，结合U-nity3D平台的开发特点，描述了各步骤实现的辅助工具和支持方法。辅助工具优化中，既有Unity3D内部制作的优化方法，也有外部的插件或文件的引用。

二、虚拟环境生成关键技术

（一）基本地形地貌的生成方法

Unity3D的地形制作有两种类型：一是利用Terrain工具，在SceneView中使用heighttools直接绘制地形高程;二是利用外部工作制作的高度图heightmaps，然后利用unit的ImportHeightmap-Raw导入高度图的方式生成具有高程的地形。第一种方法采用手工直接绘制地形，适合小面积、比较简单的地形制作，地形可以随心所欲地制作。第二种方法，利用与实际高程基本一致的高度图间接生成地形，适合大面积、较复杂的地形制作。

为了增加真实性和美观度，虚拟环境的地表纹理进行两方面处理，一是在地表添加精度较高的卫星照片贴图，使起伏的地貌上展现地形原貌，达到总体视觉逼真的效果。二是针对局部地表特性，在地表添加细节不同类型的地表贴图，达到局部视觉逼真的效果。由于使用3dsMax制作的三维模型不是为虚拟现实软件专门设计的数据格式，因此在制作过程中需要进行优化处理，包括两个方面模型规范及烘焙处理：一是模型规范原则。减少多边形的数量，在场景中尽量使用数量少的三角形，如果场景中有10000个左右的多边形，许多PC就不能很好地处理，也不能维持最低的能接受的帧率。在设计各规划场景时就应该充分考虑这个现实。外部引用技术，外部引用的技术可以让用户把其他模型的数据库引用到当前数据库中，并且可以在当前数据库中重新定位。通过外部，可以有效降低模型数据库的规模，节省内存空间和存储空间，方便建模操作，提高系统资源的利用率。实例化技术，实例化技术是一种减少几何体数量的方法。二是纹理烘培。纹理烘培技术目前已经成为虚拟现实制作中广泛使用的一种方法，成为不增加表面多边形数目的情况下提高图像真实感的一种最为有效的方法，特点是在三维制作软件中将光影效果渲染到材质上，然后导入虚拟现实运行环境中，不用重新灯光设置就可以产生真实感光影效果。

（二）道路交通设置

道路交通具有弯曲多变、形状不定的特性，其构建方式有：①通过地表贴图的方式设置道路，该方式适用于构建不规则的碎石路、乡间小路等。②通过专业的插件如EasyRoad3D和RoadPathTool等Unity插件工具，能保证距离较长地、道路较好地紧贴在地面。

（三）树木植被设置

一般情况下，环境的地面会被大量的树木和灌木等植被所覆盖，应该在地理环境植被的表现形式上力求准确和真实。所谓准确，是指植物种类、植物覆盖的范围、植物疏密程度、植物生长的高度等基本属性，应该与实际地形相一致。对于大范围的环境，可以通过卫星照片等其他资料作为参考。利用Unity3D自带的种植树工具可以完成，植被一般只呈现两种状态，一种是夏天的丰茂，有绿树、草皮，一种是冬天的凋零、枯黄状态。

三、总结

综上所述，虚拟地理环境构建是当前最关键的一项技术内容，其主要的原因是当前的人类社会发展迅速，城市的用地等已经出现饱和的状态，想要进一步的进行城市的规划，那么就需要精密的计算城市的各项内容。所以需要进行虚拟地理环境的构建，从而模拟整体的城市状况，这样可以更好的了解到城市的具体细节，在相应策划的过程中，可以更好的实现对城市的整体规划，这样才能真正的做到城市的合理规划。当然，虚拟地理环境的构建不仅仅只有这一项作用，其在其他领域的作用也非常的明显，因此，这是当前的核心发展内容之一。在目前來看，我国的虚拟地理环境构建工作中，开始逐渐的融入Unity3D技术，这样可以保证其构建的内容更加的真实。但Unity3D技术属于全新的技术内容，想要确保其更好的发挥效果，还是需要按照实际的情况入手。这种情况下，本文提出了上述内容，详细的阐述了Unity3D技术如何在虚拟地理环境构建的工作中应用，希望我国的相关工作人员可以谨慎的参考其中的内容。

参考文献：

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