机场与地形系统

飞行模拟器的世界是飞机的舞台。一个好的飞行模拟器需要有真实感的地形——山脉、河流、城市——以及功能完整的机场——跑道、停机坪、塔台、机库。本章讲解如何构建这些环境。

本章你将学到

• 地形生成：高度图方法快速建立大范围地形
• 机场系统：跑道、滑行道、停机坪的程序化生成
• 程序化城市：在地形上自动放置建筑群
• 导航辅助：跑道灯光系统、进近灯
• 跑道数据结构设计

地形系统

飞行模拟器的地形需要面积大（100km²以上）但又不能占用太多内存。高度图地形是最佳方案：

每个像素代表一块地形区域，像素的灰度值（0-255）映射到地形高度（比如0-4000米）。

地形分块加载

因为地形太大，只加载玩家附近的区域：

GDScript

extends Node3D

## 地形分块管理器 - 动态加载/卸载地形块
class_name TerrainChunkManager

@export var chunk_size: float = 5000.0    ## 每块地形的边长（米）
@export var view_distance: int = 2         ## 加载半径（格数）
@export var chunk_scene: PackedScene       ## 地形块场景

var loaded_chunks: Dictionary = {}  ## key: Vector2i(chunk_x, chunk_z)  value: Node3D
var player_aircraft: Node3D

func _process(_delta: float) -> void:
    if player_aircraft == null:
        return
    _update_loaded_chunks()

func _update_loaded_chunks() -> void:
    ## 计算玩家当前所在的地形格
    var player_pos := player_aircraft.global_position
    var current_chunk := Vector2i(
        int(player_pos.x / chunk_size),
        int(player_pos.z / chunk_size)
    )

    ## 计算需要加载的所有格子
    var needed_chunks: Array[Vector2i] = []
    for dx in range(-view_distance, view_distance + 1):
        for dz in range(-view_distance, view_distance + 1):
            needed_chunks.append(current_chunk + Vector2i(dx, dz))

    ## 加载新格子
    for chunk_coord in needed_chunks:
        if chunk_coord not in loaded_chunks:
            _load_chunk(chunk_coord)

    ## 卸载不再需要的格子
    var to_remove: Array = []
    for chunk_coord in loaded_chunks:
        if chunk_coord not in needed_chunks:
            to_remove.append(chunk_coord)
    for chunk_coord in to_remove:
        _unload_chunk(chunk_coord)

func _load_chunk(coord: Vector2i) -> void:
    var chunk := chunk_scene.instantiate() as Node3D
    chunk.global_position = Vector3(coord.x * chunk_size, 0, coord.y * chunk_size)
    add_child(chunk)
    loaded_chunks[coord] = chunk

func _unload_chunk(coord: Vector2i) -> void:
    var chunk := loaded_chunks[coord]
    chunk.queue_free()
    loaded_chunks.erase(coord)

C

using Godot;
using System.Collections.Generic;

public partial class TerrainChunkManager : Node3D
{
    [Export] public float ChunkSize = 5000f;
    [Export] public int ViewDistance = 2;
    [Export] public PackedScene ChunkScene;

    private Dictionary<Vector2I, Node3D> _loadedChunks = new();
    public Node3D PlayerAircraft { get; set; }

    public override void _Process(double delta)
    {
        if (PlayerAircraft == null) return;
        UpdateLoadedChunks();
    }

    private void UpdateLoadedChunks()
    {
        var pos = PlayerAircraft.GlobalPosition;
        var current = new Vector2I((int)(pos.X / ChunkSize), (int)(pos.Z / ChunkSize));

        var needed = new HashSet<Vector2I>();
        for (int dx = -ViewDistance; dx <= ViewDistance; dx++)
            for (int dz = -ViewDistance; dz <= ViewDistance; dz++)
                needed.Add(current + new Vector2I(dx, dz));

        foreach (var coord in needed)
            if (!_loadedChunks.ContainsKey(coord))
                LoadChunk(coord);

        var toRemove = new List<Vector2I>();
        foreach (var coord in _loadedChunks.Keys)
            if (!needed.Contains(coord)) toRemove.Add(coord);
        foreach (var coord in toRemove) UnloadChunk(coord);
    }

    private void LoadChunk(Vector2I coord)
    {
        var chunk = ChunkScene.Instantiate<Node3D>();
        chunk.GlobalPosition = new Vector3(coord.X * ChunkSize, 0, coord.Y * ChunkSize);
        AddChild(chunk);
        _loadedChunks[coord] = chunk;
    }

    private void UnloadChunk(Vector2I coord)
    {
        _loadedChunks[coord].QueueFree();
        _loadedChunks.Remove(coord);
    }
}

机场设计

跑道数据结构

一个机场可以有多条跑道，每条跑道有两个方向（编号）：

GDScript

## 跑道数据
class_name RunwayData

var runway_id: String      ## 跑道编号（如 "01/19"）
var center_position: Vector3   ## 跑道中心点
var heading: float         ## 跑道方向（磁航向，度）
var length: float          ## 跑道长度（米）
var width: float           ## 跑道宽度（米）
var surface: String        ## 跑道面材质（"asphalt"、"concrete"、"grass"）

## 返回跑道某一端的三维坐标
func get_threshold(is_low_end: bool) -> Vector3:
    var dir := Vector3(sin(deg_to_rad(heading)), 0, cos(deg_to_rad(heading)))
    var half_len := length / 2.0
    return center_position + dir * (half_len if is_low_end else -half_len)

C

using Godot;

public class RunwayData
{
    public string RunwayId;
    public Vector3 CenterPosition;
    public float Heading;
    public float Length;
    public float Width;
    public string Surface;

    public Vector3 GetThreshold(bool isLowEnd)
    {
        var dir = new Vector3(Mathf.Sin(Mathf.DegToRad(Heading)), 0, Mathf.Cos(Mathf.DegToRad(Heading)));
        float halfLen = Length / 2f;
        return CenterPosition + dir * (isLowEnd ? halfLen : -halfLen);
    }
}

跑道灯光系统

跑道灯是夜间飞行和低能见度降落的关键导引：

灯型	颜色	位置	作用
跑道边灯	白色	跑道两侧	标示跑道边界
接地区灯	白色	跑道入口1/3段	标示最佳接地区
跑道入口灯	绿色	跑道起始端	标示跑道起点
跑道末端灯	红色	跑道末端	警示不可超越
进近灯系统	白色序列	跑道外延伸段	引导飞机对正跑道
PAPI	红/白	跑道侧方	指示下滑角是否正确

PAPI灯实现（精密进近坡度指示器）

PAPI是降落时最重要的目视参考。它有4个灯，根据飞机是否在正确下滑道上显示不同颜色组合：

飞机太高：4白0红  ●●●●
略高：    3白1红  ●●●○
正确：    2白2红  ●●○○  ← 目标
略低：    1白3红  ●○○○
飞机太低：0白4红  ○○○○

下一步

机场和地形搭建完成后，进入 天气系统。