#前言

随着三维GIS技术与云计算、大数据、人工智能、机器学习等先进技术的不断融合与发展，目前，三维GIS在地理信息数据存储、高性能处理、空间可视化表达、空间分析与挖掘等方面都取得了技术突破与创新。但在三维渲染技术层面，受限于GIS平台的承载和计算能力，目前还未达到理想的渲染效果，与专业级的三维场景特效差距较大。近年来，数字孪生CIM理念及技术逐渐兴起，在三维GIS领域也掀起了应用热潮，并在城市建设、城市管理、城市体检、城市安全、社区管理等行业应用中，对三维场景模拟仿真的精度和要求也越来越高。然而，从三维场景画面的质感、交互的流畅程度、特效的真实体验等方面，还很难达到用户期待的渲染效果，三维GIS场景渲染能力正面临新的技术难题和挑战。鉴于在当前的技术环境中，游戏引擎掌握了最先进的三维渲染技术，因此，借助其强大的实时动态渲染能力，可构建丰富精细的三维表达场景，为我们呈现更为精彩的感知世界；同时，运用其物理引擎，也可以真实模拟现实世界的运行规则，还原动态事件过程场景。综上，这些都是实现“数字孪生”所亟需的！所以，三维GIS与游戏引擎的跨界融合，是数字孪生CIM发展的必然趋势！

在诸多游戏引擎中，UE4虚幻引擎自诞生至今，历经不断发展和沉淀，目前已成为游戏界内运用范围广、精确度高、交互性好的一款游戏引擎。UE4虚幻引擎渲染效果强大，支持百亿面的实时渲染与全动态全局光照，可以打造精致丰富的场景细节，极大地增强了三维场景的视觉观感，为用户提供极致的沉浸式漫游体验。UE4作为开发VR的重量级主流引擎，不仅适合大型游戏项目，更适合三维虚拟空间的大场景漫游。鉴于此，将UE4虚幻引擎与KQGIS引擎的技术特点和优势相结合，实现了基于UE4+KQGIS的数字孪生模拟仿真融合，搭建了更为逼真的地理空间虚拟现实环境！既充分彰显了UE4虚幻引擎渲染速度快、物理属性逼真、流畅度高的技术优势，又较传统GIS具有更高级别的场景特效，是对数字孪生CIM模拟仿真的一次重要推动！

目前，苍穹数码三维研发团队对水体、动态天气、昼夜变换等自然界特效场景实现了UE4与GIS的技术融合，呈现了比较理想的三维场景渲染效果，接下来，就请大家与我们同道，一起领略和享受这如此逼真的时刻！

UE4水体模拟技术，用于三维场景中水体的效果展示。

根据UE4.26新版本水体特性，基于预设水体系统，通过构建材质及属性参数设置，模拟水面、水下、水体效果及其物理响应。

水体波光模拟

UE4动态天气技术，用于三维场景中不同天气状态的效果模拟。

使用预设天光、体积云、粒子系统等资源，进行动态组合控制，调用预设动画，实现全场景范围内的雷电、雨、雪、风、云、雾、阴天等多种天气环境的动态切换及相应状态模拟。

多云天气

雷雨场景

暴风雪特效

UE4同场景不同状态切换技术，用于三维场景中昼夜状态的切换等。

在场景物体的标签及材质参数中设置不同状态属性，进行状态切换时触发物体属性及材质属性变化，通过对同物体的多套材质及参数控制实现切换效果。

白昼状态

黑夜状态

UE4光流效果技术，在三维场景中构建线、面的动态展示效果。

苍穹数码引入了UE4光流效果技术，通过创建动态材质、动态网格模型、动态样条等方式，实现在三维场景中以材质参数为驱动构建线、面的动态光流效果，为用户带来全新的视觉增强体验。

动态线光流-（a）

动态线光流-（b）

动态面光流

UE4倾斜摄影模型批量导入技术，进行大场景三维模型的展示。

针对大场景的倾斜摄影模型，我们采用UE4倾斜摄影模型批量导入技术，对原始分层倾斜摄影模型进行自定义批量转换合并，将预处理后的整体模型导入UE并进行对应材质等相关资源适配，实现了大规模倾斜摄影模型的高效渲染，海量三维模型加载快速而流畅!

倾斜摄影模型渲染

#结语

遥望未来，游戏引擎与GIS技术合作必将走向深入，二者也将会共同开创数字孪生建设与发展的崭新局面！