Page 61 - 电力与能源2023年第三期
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王志科，等：大规模城市场景数据在 Unity 3D 中加载及渲染技术的应用                                255

                    在 Unity 3D 中，处理大规模建筑场景的解决                    性数据，然后对数据进行预处理，根据建筑形状及
                方案主要有 Auto LOD，Amplify Impostors 等。              楼层数量等信息，处理生成建筑的白模模型，再根
                    （1）Auto LOD 使 用 LOD 算 法 。 但 是 Auto           据白模进行贴图，生成模型的侧面纹理和顶面纹
                LOD 要求在建模时就要创建出不同精细程度的                           理，最后对生成的城市建筑模型进行切片处理，导
                模型，在三维场景中再配置模型的展示。目前大                            出特定格式的模型文件。

                规模的建筑场景都是通过 GIS 数据生成得到的，                         1.2 城市建筑轮廓数据处理
                生成的只有一级精简模型，这种方法对小场景的                                在城市建筑轮廓数据中会出现坐标系不匹
                精 细 模 型 效 果 较 好 ，但 对 大 规 模 城 市 场 景 并 不           配、楼层面被错误分割等情况，因此在生成城市建
                适用。                                              筑轮廓数据之前，需要对数据进行预处理，数据预
                    （2）Amplify Impostors 是把场景中的物体通               处理主要包含：建筑轮廓数据坐标系处理、城市建

                过不同的角度去渲染，生成图片之后保存下来使                            筑面融合与分离、建筑轮廓数据边界处理。
                用，在场景渲染时，根据位置直接渲染生成图片，                           1.2.1 建筑轮廓数据坐标系处理
                提高渲染性能。然而这种方法会导致程序占用的                                坐标系参考系统（CRS）定义了 GIS 中的二维
                内存增大，而且对程序中模型拆分比较细的场景                            投影地图与地球上真实地址的映射关系。一般可
                渲染效果比较好，但对大规模建筑场景的渲染提                            将 CRS 分为投影坐标参考系统（笛卡尔或直角坐
                升效果不大。因此，需要研究一种大规模城市建                            标参考系）和地理坐标参考系统。


                筑 数 据 的 处 理 方 法 来 提 升 数 据 的 加 载 和 渲 染                地理坐标参考系统，也被称为 WGS84，它使
                效率。                                              用经度、纬度和高度值来描述地球表面上的位置
                                                                 信息。
                1 城市建筑 GIS 数据分析与处理
                                                                     投影坐标参考系统，使用基于 X，Y，Z 值的坐
                1.1 城市建筑轮廓概述                                     标系统来描述地球上某个点所处的位置，这个坐
                    城市建筑轮廓，指的是一个城市的建筑平面                          标系是从地球的近似椭球体投影得到的，它对应

                轮廓图。城市建筑轮廓数据包含城市范围内的所                            于某个地理坐标系。投影有很多方式，不同的投
                有建筑轮廓，轮廓可以是一个简单的矩形，或者是                           影构成了不同的投影坐标系，常见的投影坐标系
                多边形的封闭区域，表示这个区域内有栋建筑。                            包括：高斯-克吕格投影坐标系统、Albers 投影坐
                通过城市建模轮廓进行三维建筑模型的生成，需                            标系统、Web 墨卡托投影坐标系统。
                要城市建筑轮廓数据中包含楼层的高度信息。                                 目前常用坐标系对应的欧洲石油调查组织
                    建 筑 轮 廓 数 据 存 储 方 式 主 要 为 Shapefile 格       （EPSG）编 码 为 EPSG：4326（WGS84）、EPSG：
                式。Shapefile 是美国环境系统研究所（ESRI）开                    3857（墨 卡 托 投 影）、EPSG：4490（CGCS2000）。

                发的一种空间数据的开放格式，已经成为地理信                            本次获取到的上海城市建筑轮廓 Shapefile 文件使
                息软件界的一个开放标准。Shapefile 是一种用于                      用 的 坐 标 系 为 EPSG：4236（WGS84），在 数 据 处
                存储地理要素几何位置和属性信息的非拓扑简单                            理时所需的坐标系为 EPSG：3857（墨卡托投影），
                格式。Shapefile 中的地理要素可表示为点、线或                      因此在生成建筑白模前需要对数据的坐标系进行

                面（区域）。Shapefile 的工作空间可以包含 dBase                  处理。
                表，用于存储可连接到 Shapefile 要素的附加属性。                        城市建筑轮廓数据坐标系处理比较简单，可

                    本次选取的基础数据为 Shapefile 格式的上海                   使用 ArcGIS 或 QGIS 软件进行处理。本文使用
                建筑轮廓数据，数据中包含建筑楼层数量信息。                            QGIS 软件处理，处理前需要将 Shapefile 文件导
                在城市建筑数据处理部分，首先从城市的 Shape⁃                        入 QGIS 图层中，然后使用图层导出功能，将图层
                file 数据中提取出城市建筑轮廓的几何数据和属                         要素另存，在另存窗口中填写保存路径，并选择
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