基于Unity3D的三维海底地形建模.pdf

基基于于Unity3D的的三三维维海海底底地地形形建建模模

【摘要】本⽂运⽤虚拟现实技术，以Unity3D为建模⼯具，介了三维海底地形地貌建模的建模步骤以及最终的建模效果，实

现了三维海底地形地貌建模，为三维可视化海底管道集成系统的建⽴创造条件。

【关键词】海底地形；输油管；风险评估；三维模型；Unity3D

0引⾔

海底管道是海洋油⽓开发的重要设施，近年来全球海底管道泄漏事件时有发⽣，造成了巨⼤的经济损失与⽣态环保破坏，世界

各国对于海底管道的检测和风险评估⽇益重视。海底管道三维动态信息系统集成，旨在建⽴适合集成数据⽀持体系和基于该体

系的⽹络三维可视化集成系统。

郝燕铃和路辉提出了基于OpenGL的具有真实感的三维海底地形显⽰的⽅法[1]。申浩、⽥峰敏和赵⽟新提出了⼀种利⽤电⼦海

图已有的⽔深数据⽣成三维数字⾼程模型的⽅法[2]。邱秋⾹提出了将IFS分形插值曲⾯算法应⽤于海底离散的⽔深⾼程数据插

值过程，在Creator建模⼯具中使⽤Delaunay转换算法⽣成三维海底地形模型[3]。作为⼀个三维虚拟现实的开发平

台，Unity3D具有兼容操作系统可跨平台发布并部署、开发效率⾼、⼈机交互功能强⼤、三维效果逼真、内置⽹络功能的特

点，被⼴泛地运⽤于游戏开发和虚拟现实。Unity3D⽀持所有主要⽂件格式的资源，并能和⼤部分相关应⽤程序协同⼯作，其

内置的地形引擎可以实现⼴阔复杂的地形场景在低端硬件上流畅运⾏。

本⽂以Unity3D为建模⼯具，结合Photoshop图像处理技术，构建⼀个基于Unity3D的三维海底地形地貌模型。模型具有真实

的三维⽴体感，以虚拟海底环境为⽬标，⽤于作为三维可视化海底管道集成系统建⽴的基础。

1总体地形建模⽅案

本⽂建模的总体⽅案是通过Unity3D地形引擎创建⼀个基础地形模型，在这个基础地形上添加各种场景效果，实现各种功能，

最终形成⼀个三维海底地形地貌的模型。建模⼤的具体流程如图1所⽰。

图1三维海底地形地貌建模流程图

2基础地形建模

打开Unity3D创建⼀个新的Projet，将建模所需的所有资源导⼊新建的Projet中。在Projet中新建⼀个Sene，本⽂建模的所

有操作都在这个Sene中进⾏，对于过于庞⼤的地形，可以创建多个Sene，⽤切换的⽅法将分块的地形连接起来。

（1）Heightmap⽣成真实地貌

Heightmap是⼀种⼆维⽤明暗表⽰地形⾼低的图⽚[4]。在Photoshop中制作⼀张⼤⼩为2的幂的地形灰度图，保存成RAW⽂

件，获得Heightmap。

在Unity3D菜单栏中，单击Terrain，选择ImportHeightmap-raw选项，将制作好的Heightmap导⼊，调整对应的图像参数和电

脑系统参数，对地形⼤⼩进⾏设置。完成后，添加⼀束平⾏光，在Sene视图中查看导⼊的地形，效果如图2、图3所⽰。

图2地形俯视图图3地形起伏效果

(2)细节处理

将Heightmap导⼊地形后，选中Hierarhy中的Terrain，使⽤Inspetor⾯板中的地形绘制⼯具，对导⼊的地形进⾏起伏处理和

平滑处理的微调。

基础地形成型后，为地形绘制纹理。选择Inspetor⾯板中,地形绘制⼯具栏的第四个⼯具Painttheterraintexture,单击Edit

Textures,选择AddTextures,将⽤作地形基础纹理的岩⽯贴图导⼊。在Sene视图中查看贴图后的地形，在地势⾼耸和凹陷的

地⽅出现纹理拉伸变形的情况。

在Projet⾯板对岩⽯纹理贴图重命名，再次将贴图导⼊⾄TerrainTexture中，并选中纹理单击EditTextures，将TilesizeX与

TilesizeY调⼩。在Brushes栏中选择⼀个⽻化的笔刷，调节笔刷⼤⼩和透明度，在Sene视图中发⽣纹理拉伸的地⽅进⾏修

正，完成基础纹理绘制。

参照上述⽅法将沙地、淤泥、青苔等贴图依次导⼊TerrainTexture中，设置不同的Brushes，调节的⼤⼩和透明度，在基础纹

理的地形上依次绘制出沙地、淤泥地，以及作为修饰的青苔。通过反复的绘制，得到复杂的混合纹理地形，完成整个基础地形

的建模。基础纹理地形与混合纹理地形效果如图4、图5所⽰。

图4基础纹理地形效果图5混合纹理地形效果

3场景效果添加

3.1光源与天空盒添加

添加基础地形之后，模型中只有⼀束⽤于查看的平⾏光，整个画⾯的光照感不真实。调整地形上⽅那束平⾏光的⽅向和光照强

度，使整个地形细节清晰，画⾯柔和。在需要看清的地形阴暗⾯添加点光源，调整点光源