从GIS到UE：条条大路通罗马

Original 周澄清虚幻引擎 2021-10-18

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说起GIS（Geographic Information System:地理信息系统），大家可能首先想到的是手机地图，导航等app。

而说起UE（Unreal Engine:虚幻引擎），大家会想到《堡垒之夜》、吃鸡、长长的3A大作的列表，还有UE5的惊鸿一瞥。

乍一看，GIS 和 UE 可以说相去两万里，各在天一方，并无交集。毕竟最早期的GIS应用都是2D为主，之后3D化后，都流行基于当时的开源渲染引擎诸如OsgEarth、CesiumJS等为基础开发自研引擎平台，对三维显示效果和交互要求并不高；而彼时的UE还是高高在上的闭源3A游戏引擎。

随着近年来数字孪生、自动驾驶仿真、防务模拟等应用为了真实性大量使用GIS数据来构建超大规模的数字场景，并且对视觉效果的逼真度，运行流畅度都有了更高的要求，这对于传统的GIS渲染引擎可以说是难于上青天的事儿；而另一方面UE从2015年开始开源，改变了授权模式，旧时王谢堂前燕，也飞入了寻常百姓家，使得各行各业的用户都能使用到state-of-the-art的实时渲染技术，UE也不再单纯的是一个游戏引擎，而成为了一个实时渲染引擎平台。

比如，4.25加入的新的大气效果，4.26计划中的体积云和水体渲染都是照片级大地形渲染不可或缺的一环。

UE新的大气与体积云效果

等等，怎么说着说着变成聊渲染了？难道首先不应该是这超大规模地形的真实模型数据从何而来吗？什么？用地形工具手刷嘛？那我估计以后你是甭想再和美术小姐姐愉快的聊天玩耍了…

答案自然是用GIS数据驱动来生成。那么问题来了，GIS的数据种类丰富多样，从矢量数据，栅格数据再到扫描数据、倾斜摄影等等，这些不同种类的数据如何进入UE呢？

最初的时候，要将GIS数据导入实时渲染引擎，可谓溯洄从之，道阻且长。一般都要先经过一个甚至多个第三方软件的处理，最终导出fbx或者obj文件后，才能进入引擎。比如点云数据需要经过清理，转网格模型，再对网格模型进行修整，最后导出fbx/obj，才能进UE显示。

随着UE研发团队的不断努力以及UE生态圈的不断壮大，这些都成为了历史。就拿上面提到的点云数据来说，UE4.25 正式支持了点云，你可以一键直接导入点云数据，并且支持编辑、碰撞等功能。

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而与此同时越来越多合作伙伴为UE用户带来了各自专业领域的功能插件。

全球最大的GIS厂商ESRI之前给大家带来了CityEngine到UE4的导出功能¹，今年夏天更会推出其核心产品ArcGIS到UE的插件。下图是ESRI在其全球用户大会上利用UE强大的粒子系统结合ArcGIS的数据准确而生动的模拟了澳大利亚森林大火对周边环境产生的影响。

ESRI 展示将ArcGIS数据导入UE模拟澳大利亚森林大火对周边环境的影响

注：以上片段截取自

https://www.youtube.com/watch?v=ErLw1SZlgrc

ESRI 展示 ArcGIS 数据导入UE后由远及近的显示效果

注：以上片段截取自

https://www.youtube.com/watch?v=ErLw1SZlgrc

Presagis则免费发布了基于UE的CDB ORB viewer使得用户在其中流畅探索GIS数据生成的真实超大地形场景，如果你除了浏览你还有定制需求的话，Presagis还为UE用户提供了OpenFlight文件的导入功能²。

Presagis 在基于UE开发的ORB viewer 中展示马德里方圆600多平方公里的景色

TrianGraphics GmbH 制作的强大的GIS数据编辑器 Trian3DBuilder也即将支持将场景直接导入到UE4 。

就在这篇文章发布前不久，上文提到的著名GIS开源引擎CesiumJS的开发商Cesium官宣了将会在官方市场上发布免费且开源的Cesium for Unreal³插件，使得用户可以将3D 地形 Tile数据实时流送到UE，弹指间就在UE中打造出远近皆宜的地球场景。

Cesium for UE实时流送高精度的倾斜摄影3DTile数据

这些来自各行各业专业小伙伴的加入，正是由于UE始终抱着开放合作的心态，以及MegaGrants不计回报的资金支持，才有了如今的桃李不言自成蹊。

相信看到这里，大家应该明白UE的目标绝不是一座数字城市孪生那么简单，我们的目标是星辰大海！也许会有人质疑这是“期货”，但关注UE的朋友可能发现了UE这几年来对各类streaming（流）技术的不断追求，利用streaming技术，手机、平板乃至hololens2这些移动设备上可以体验到图形工作站级别的画质，利用streaming sublevels（子关卡）解决了场景分块加载，利用streaming virtual texture（虚拟贴图）突破了贴图大小的界限，利用streaming技术动态加载数百亿点的点云数据，再到UE5激动人心NANITE--虚拟微多边形技术，利用streaming geometry（几何体）打破了场景规模，模型面数，绘制调用，内存的枷锁。当你拥有这些顶尖的技术，是不是会有一种手握日月旋转，想要和天再战500年的豪迈？

现在GIS到UE的路越来越多，越来越宽，这里还要嘱咐大家一句“道路千万条，安全第一条”。GIS的应用一般多是大型企业、国防、政府，其数据敏感、系统的安全可靠不容忽视，故而国家一再强调自主可控。而对于开源的虚幻引擎来说，完全不用担心代码安全，源码在手，后顾无忧。

想要做出这些逼真酷炫的超大场景数字孪生或者模拟仿真训练而无从下手，请联系egc-business@epicgames.com得到官方的支持，助你开启虚幻之旅。

文中提及的相关文档链接

[1] CityEngine到UE4的导出功能

https://community.esri.com/docs/DOC-11563-cityengine-vr-experience-for-unreal-engine

[2] OpenFlight文件的导入功能

https://www.unrealengine.com/marketplace/zh-CN/product/openflight?sessionInvalidated=true

[3] Cesium for Unreal

https://cesium.com/blog/2020/06/04/cesium-for-unreal-engine/