基于ArcGIS与Unity3D的三维可视化海底管道虚拟地形建模方法.PDFVIP

基于ArcGIS 与Unity3D 的 三维可视化海底管道虚拟地形 建模方法 1,2 2 1 支雄飞 马修水 李桂华 1. 安徽大学 2. 浙江大学宁波理工学院 [摘要]构建海底输油管道周边地形地貌，对海洋油气资源安全开发意义重大。本文提出了一 种基于地理信息软件ArcGIS 与游戏开发引擎Unity3D 实现海底地形三维可视化的建模方 法 ，并通过法线贴图技术，对海底管道的铺设地形及周边环境进行了真实还原。 [关键词]海底管道；海底地形；三维可视化 ；ArcGIS ；Unity3D ；法线贴图 0 引言 我国海洋油气资源丰富，有着极高的开发和利用价值。据调查统计，我国大 [1] 陆架海域石油资源储藏量为150~200 亿吨 ，如何在开发、利用海洋油气资源的 同时，避免对环境、经济造成负面影响，对促进海洋产业的可持续发展有着重要 的意义。 海底管道是海洋油气开发的重要设施之一。管道投入使用后，由于长年受到 海底复杂环境和海上人为因素的影响，管道易受到腐蚀和损坏，导致油气泄漏， 从而造成严重的生态破坏和经济损失。因此，直观、快速地监测和显示海底管道 铺设地形及周边环境信息，对管道的安全运营有着重要作用。 目前，国内外研究人员运用地理信息系统、计算机图形学，结合GIS软件以 及Web服务等方法对三维虚拟地形进行建模，并取得了一定的成果。Bo Huang， Hui Lin等人提出了一种基于GeoVR 网络工具实现地形数据处理和人机交互的方 法，这种方法可以将本地地形数据通过Web服务进行处理，并在Web页面显示处 理后的地形模型，这种方法只能对地形基本数据进行图表显示，无法真实还原地 [2] 形地貌，对地形分析有着局限性 。M. Castrillón ，P. A. Jorge等人利用开源的地 理信息软件Capaware对野外环境进行三维建模，并将其应用于野外防火安全系统 中，虽然这种方法可以直观地反映野外火灾现场情况，但是无法对地形数据实现 [3] 实时显示 。李凌提出了一种基于OpenGL 图形库，利用VC++编程进行三维地形 的重建开发，这种方法单纯依靠编程来实现对地形数据的处理，开发周期长，且 [4] 构建的地形模型粗糙，精度较低 。肖剑波、胡大斌等人提出了一种使用Terri Vista 软件构建三维地形模型的方法，这种方法需要对生成的地形进行复杂的优化才能 [5] 满足计算机处理要求，对于较大地形的显示处理效果不佳 。 目前，绝大多数三维地形建模对象仅限于陆地地形，对海底地形的建模研究 较少；现有的建模方法建模周期长，无法快速、准确地构建所需地形；所构建的 模型失真较大，无法真实还原海底环境。本文运用虚拟现实及三维可视化技术， 提出了一种基于地理信息软件ArcGIS 9.2 与游戏开发引擎Unity3D 4.2 构建海底 地形，并通过纹理处理和法线贴图技术，还原真实的海底管道铺设地形地貌及管 道周边环境的方法。 1 研究区域概况及建模方案 本文以某油气田海域海底地形作为建模对象。该海域的特点为： 1.该海域属于沉降盆地，地形相对平坦，油气资源丰富； 2.该海域水浅浪小，气象条件较好，加上沿岸地区经济、技术条件优越，对 石油开发十分有利； 3.该海域输油管道铺设数量多，管道分布复杂。 由于海底