基于Unity3D的虛擬地理環(huán)境構(gòu)建

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1、開(kāi)發(fā)案例文章編號(hào)：1007-1423（2014）33-0052-04DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2014.33.014基于Unity3D的虛擬地理環(huán)境構(gòu)建蔣元1112，蔡勝軍，何紹勇，祁瑋（1.四川大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，成都610065；2.四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院，成都610065）摘要：采用Unity3D開(kāi)發(fā)平臺(tái)是構(gòu)建虛擬地理環(huán)境的一種有效方式。針對(duì)地理環(huán)境的基本要素，研究基于Unity3D開(kāi)發(fā)引擎的虛擬地理環(huán)境構(gòu)建步驟，提出地形生成順序和制作素材工具的優(yōu)化方法，并對(duì)地形高度圖生成、建筑、道路交通、地質(zhì)細(xì)節(jié)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)

2、行探討。關(guān)鍵詞：虛擬地理環(huán)境；Unity3D；虛擬現(xiàn)實(shí)；模型；烘培0引言
UVWXYZG!虛擬地理環(huán)境是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、可視化計(jì)算、圖形圖像技術(shù)、航空拍攝、衛(wèi)星照相 3456789:;;5:;<=等多種手段，在獲取地理信息基礎(chǔ)上進(jìn)行信息綜合計(jì)算和處理，實(shí)現(xiàn)地理環(huán)境的真實(shí)實(shí)現(xiàn)，為軍事、商業(yè)等!"#>?@#8AB@#=活動(dòng)提供可靠的虛擬環(huán)境。$#%CDE8FGHI=虛擬環(huán)境是真實(shí)環(huán)境的虛擬化，通常包括：道路、建筑、山體、高程、植被等。Unity3D是一

3、種基于開(kāi)源.&’(&)*;49:;;JKLNET組件化的游戲引擎，具有開(kāi)發(fā)效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、+,-./0MNOP8+OP用戶界面良好等特點(diǎn)。12)*QR86

4、和地形細(xì)節(jié)設(shè)置等步驟。基于Unity3D的虛擬環(huán)境一是對(duì)地形生成先后順序的優(yōu)化，二是對(duì)各步驟所需構(gòu)建，通常是從高度圖或Terrain工具生成開(kāi)始的，以素材及輔助工具的優(yōu)化。此通過(guò)地形潤(rùn)色、地形要素編輯、地形細(xì)節(jié)設(shè)置，最終從本質(zhì)上講，圖1所示的都是環(huán)境生成的必要環(huán)生成較真實(shí)的虛擬地形環(huán)境。其構(gòu)建方法如圖1所示。節(jié)，沒(méi)有先后順序之分。但考慮到地形和地物建模的方便性和Unity3D場(chǎng)景的特點(diǎn)，通常按照“從下到上、從趯趨現(xiàn)代計(jì)算機(jī)2014.11下開(kāi)發(fā)案例小到大、從疏到密、從點(diǎn)到面”的原則進(jìn)行。地表紋理處理最底層，制作優(yōu)先度高，其次是巷道溝渠，然后

5、是建筑。從高度上講，它們往往處于地表之下或緊貼地表或結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作的優(yōu)先度是在灌木和植被之上。輔助工具優(yōu)化表現(xiàn)在圖1的右側(cè)方框中，結(jié)合U-nity3D平臺(tái)的開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，描述了各步驟實(shí)現(xiàn)的輔助工具和支持方法。輔助工具優(yōu)化中，既有Unity3D內(nèi)部制作的優(yōu)化方法，如Terrain地形工具的柔滑處理、光暈圖的細(xì)節(jié)設(shè)置等，也有外部的插件或文件的引用，特別是建筑的三維模型的導(dǎo)入。
2虛擬環(huán)境生成關(guān)鍵技術(shù)圖3地形制作效果考慮到現(xiàn)在市區(qū)及其周邊的基本都有大比例尺地為了增加真實(shí)性和美觀度，虛擬環(huán)境的地表紋理形圖、航空影像圖等資料，可以采用通過(guò)構(gòu)建DEM的進(jìn)

6、行兩方面處理，一是在地表添加精度較高的衛(wèi)星照方法實(shí)現(xiàn)。而針對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)可采用免棱鏡全站儀實(shí)測(cè)片貼圖，使起伏的地貌上展現(xiàn)地形原貌，達(dá)到總體視覺(jué)單個(gè)區(qū)域，以確保景點(diǎn)中各地物的相對(duì)位置正確，并通逼真的效果。二是針對(duì)局部地表特性，在地表添加細(xì)節(jié)過(guò)高程數(shù)據(jù)控制地形起伏，如環(huán)境的最高處與最低處。不同類型的地表貼圖，達(dá)到局部視覺(jué)逼真的效果。建筑內(nèi)模型制作主要是通過(guò)拍攝實(shí)物照片獲取紋理、由于使用3dsMax制作的三維模型不是為虛擬現(xiàn)測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)獲得其外形輪廓，對(duì)于部分外形不規(guī)則、建實(shí)軟件專門設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)格式，因此在制作過(guò)程中需要模復(fù)雜的物體，通過(guò)近景攝影測(cè)量的

7、方式重建其三圍進(jìn)行優(yōu)化處理，包括兩個(gè)方面模型規(guī)范及烘焙處理：模型。其構(gòu)建方法如圖2所示。一是模型規(guī)范原則。減少多邊形的數(shù)量，在場(chǎng)景中盡量使用數(shù)量少的三角形，如果場(chǎng)景中有10000個(gè)左右的多邊形，許多PC就不能很好地處理，也不能維持
 最低的能接受的幀率。在設(shè)計(jì)各規(guī)劃場(chǎng)景時(shí)就應(yīng)該充分考慮這個(gè)現(xiàn)實(shí)。外部引用技術(shù)，外部引用的技術(shù)可以讓用戶把其他模型的數(shù)據(jù)庫(kù)引用到當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且可以在當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)中重新定位。通過(guò)外部，可以有效
降低模型數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)模，節(jié)省內(nèi)存空間和存儲(chǔ)空間，方便建

8、模操作，提高系統(tǒng)資源的利用率。實(shí)例化技術(shù)，實(shí)圖2模型制作方案例化技術(shù)是一種減少幾何體數(shù)量的方法，其處理方法2.1基本地形地貌的生成方法是矩陣變換，利用計(jì)算時(shí)間換得內(nèi)存空間。Unity3D的地形