基于Unity3D的虛擬地理環境構建

劉海艷 陸映峰

【摘要】虛擬地理環境是基于虛擬技術而出現的一種全新內容，其本身能夠有效的模擬實際的景物，從而實現對實際景物的模擬操作。這種情況下，虛擬地理環境構建就能夠幫助很多行業實現之前不可能完成的任何。例如在建筑行業，可以通過虛擬地理環境的構建，來實現對環境的高度模擬，從而添加建筑等，來進行完整的視圖。但是目前來看，我國的虛擬地理環境構建存在的問題非常嚴重，其主要的構建的地理環境和實際偏差過大，導致難以滿足使用的需求。則本文將從基于Unity3D的虛擬地理環境構建方法入手，全面的展開基于Unity3D的虛擬地理環境構建探究。

【關鍵詞】Unity3D技術? 虛擬地理環境構建? 虛擬環境生成

一、基于Unity3D的虛擬地理環境構建方法

Unity3D是一種全新的技術，這種技術的特點就是具有更加精密的計算引擎，能夠實現更多維度的計算。但是這種計算應該是基于現實而出現的，或者說是基于現實規則而出現的，所以在使用Unity3D技術的使用，需要在其中導入相關的算式，這樣才能塑造出更加真實的內容。目前來看，我國的虛擬地理環境構建方法之中，并不能有效的進行Unity3D技術的全面應用，主要是對相關的構建方法不夠了解，為了更好的改變這種情況，所以本文提出具體的構建方法：

（一）基本構建步驟

根據Unity3D仿真平臺的特點，基于Unity3D的虛擬環境生成過程可以簡化為以下幾個步驟。按照先后順便分別是地形地物素材準備、基本環境生成及修理、紋理貼圖、道路巷道設置、樹木植被疊加、地表植被疊加和地形細節設置等步驟。

（二）構建優化方法

虛擬環境生成方法中所謂的優化包含2個方面：一是對地形生成先后順序的優化，二是對各步驟所需素材及輔助工具的優化。從本質上講，都是環境生成的必要環節，沒有先后順序之分。但考慮到地形和地物建模的方便性和Unity3D場景的特點，通常按照“從下到上、從小到大、從疏到密、從點到面”的原則進行。地表紋理處理最底層，制作優先度高，其次是巷道溝渠，然后是建筑。從高度上講，它們往往處于地表之下或緊貼地表或結構復雜，制作的優先度是在灌木和植被之上。輔助工具優化表現在右側方框中，結合U-nity3D平臺的開發特點，描述了各步驟實現的輔助工具和支持方法。輔助工具優化中，既有Unity3D內部制作的優化方法，也有外部的插件或文件的引用。

二、虛擬環境生成關鍵技術

（一）基本地形地貌的生成方法

Unity3D的地形制作有兩種類型：一是利用Terrain工具，在SceneView中使用heighttools直接繪制地形高程;二是利用外部工作制作的高度圖heightmaps，然后利用unit的ImportHeightmap-Raw導入高度圖的方式生成具有高程的地形。第一種方法采用手工直接繪制地形，適合小面積、比較簡單的地形制作，地形可以隨心所欲地制作。第二種方法，利用與實際高程基本一致的高度圖間接生成地形，適合大面積、較復雜的地形制作。

為了增加真實性和美觀度，虛擬環境的地表紋理進行兩方面處理，一是在地表添加精度較高的衛星照片貼圖，使起伏的地貌上展現地形原貌，達到總體視覺逼真的效果。二是針對局部地表特性，在地表添加細節不同類型的地表貼圖，達到局部視覺逼真的效果。由于使用3dsMax制作的三維模型不是為虛擬現實軟件專門設計的數據格式，因此在制作過程中需要進行優化處理，包括兩個方面模型規范及烘焙處理：一是模型規范原則。減少多邊形的數量，在場景中盡量使用數量少的三角形，如果場景中有10000個左右的多邊形，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。在設計各規劃場景時就應該充分考慮這個現實。外部引用技術，外部引用的技術可以讓用戶把其他模型的數據庫引用到當前數據庫中，并且可以在當前數據庫中重新定位。通過外部，可以有效降低模型數據庫的規模，節省內存空間和存儲空間，方便建模操作，提高系統資源的利用率。實例化技術，實例化技術是一種減少幾何體數量的方法。二是紋理烘培。紋理烘培技術目前已經成為虛擬現實制作中廣泛使用的一種方法，成為不增加表面多邊形數目的情況下提高圖像真實感的一種最為有效的方法，特點是在三維制作軟件中將光影效果渲染到材質上，然后導入虛擬現實運行環境中，不用重新燈光設置就可以產生真實感光影效果。

（二）道路交通設置

道路交通具有彎曲多變、形狀不定的特性，其構建方式有：①通過地表貼圖的方式設置道路，該方式適用于構建不規則的碎石路、鄉間小路等。②通過專業的插件如EasyRoad3D和RoadPathTool等Unity插件工具，能保證距離較長地、道路較好地緊貼在地面。

（三）樹木植被設置

一般情況下，環境的地面會被大量的樹木和灌木等植被所覆蓋，應該在地理環境植被的表現形式上力求準確和真實。所謂準確，是指植物種類、植物覆蓋的范圍、植物疏密程度、植物生長的高度等基本屬性，應該與實際地形相一致。對于大范圍的環境，可以通過衛星照片等其他資料作為參考。利用Unity3D自帶的種植樹工具可以完成，植被一般只呈現兩種狀態，一種是夏天的豐茂，有綠樹、草皮，一種是冬天的凋零、枯黃狀態。

三、總結

綜上所述，虛擬地理環境構建是當前最關鍵的一項技術內容，其主要的原因是當前的人類社會發展迅速，城市的用地等已經出現飽和的狀態，想要進一步的進行城市的規劃，那么就需要精密的計算城市的各項內容。所以需要進行虛擬地理環境的構建，從而模擬整體的城市狀況，這樣可以更好的了解到城市的具體細節，在相應策劃的過程中，可以更好的實現對城市的整體規劃，這樣才能真正的做到城市的合理規劃。當然，虛擬地理環境的構建不僅僅只有這一項作用，其在其他領域的作用也非常的明顯，因此，這是當前的核心發展內容之一。在目前來看，我國的虛擬地理環境構建工作中，開始逐漸的融入Unity3D技術，這樣可以保證其構建的內容更加的真實。但Unity3D技術屬于全新的技術內容，想要確保其更好的發揮效果，還是需要按照實際的情況入手。這種情況下，本文提出了上述內容，詳細的闡述了Unity3D技術如何在虛擬地理環境構建的工作中應用，希望我國的相關工作人員可以謹慎的參考其中的內容。

參考文獻：

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