基于Ｗｅｂ的虛擬旅游環境的開發及其關鍵技術
2008-12-31 00:00:00劉思鳳賈金原
計算機應用研究 2008年9期
摘 要：首先介紹了虛擬旅游的基本概念、研究意義、開發模式和主流開發平臺，進而針對虛擬旅游的關鍵技術作了綜述性研究，最后對虛擬旅游將來的開發方向進行了展望性研究。關鍵詞：分布式虛擬環境；虛擬旅游；WebGIS；幾何造型；實時繪制；虛擬導航
中圖分類號：TP391.9 文獻標志碼：A
文章編號：1001-3695(2008)09-2596-05
Developing virtual tourism environment and its key techniques
LIU Sifeng1，JIA Jinyuan2
(1.College of Information， Guangdong Ocean University， Zhanjiang Guangdong 524005， China;2. School of Software Engineering， Tongji University， Shanghai 201804， China)
Abstract:This paper firstly introduced basic concepts， meanings， developing schemes and mainstream VR platforms. Furthermore，overviewed some key techniques on virtual tourism systematically. Finally，envisioned the future work on R D of distributed virtual tourism environment.
Key words:distributed virtual environment; virtual tourism; WebGIS; geometric modeling; realtime rendering; virtual navigation
分布式虛擬現實(distributed virtual reality，DVR)[1，2]是當今世界的尖端技術之一，它高度集成了計算機圖形學、人機交互技術、傳感技術、人工智能以及Internet等多學科技術，用計算機來生成逼真的具有三維視、聽、嗅覺等體驗的數碼世界。近年來，DVR已逐漸從實驗室研究走向實際開發應用。目前在國民經濟的很多領域，如軍事、航天、建筑、城市規劃、展廳、醫療和文化娛樂及教育等方面得到日益廣泛的應用。虛擬環境是對人類真實世界某一部分或某一過程的逼真模擬，人類對其感受應當與現實系統相一致或接近，從而讓人產生一種雖幻猶真的沉浸感。虛擬現實與旅游業的緊密結合也為傳統的旅游業掀起了一場革命浪潮，虛擬旅游就此應運而生。
基于Web的虛擬旅游旨在互聯網上構建各種虛擬景觀，使人們可以通過互聯網就足不出戶地暢游世界，虛擬旅游強烈的視覺沖擊效果和沉浸感，給游客們帶來了一種超凡的“旅游體驗”。據調查，美國80%的網民們都曾有過網游的經歷。廣大互聯網用戶們都在翹首以待各旅游景區的虛擬旅游系統盡快上線。國家科技部“863”高科技基金也對虛擬旅游項目給予了重點支持。高校、研究機構以及一些高科技公司都紛紛投入到虛擬旅游的研究與開發當中來，一些研究成果也已經問世。為此，十分有必要對該研究領域進行一個系統的研究綜述。
1 國內外虛擬旅游技術的發展現狀
美國兩家搜索門戶網站Google和MSN都分別推出了免費衛星基于圖像的漫游服務[2~4]，幫助互聯網用戶到世界各地去旅游觀光。用戶可以免費查找確定地址上空的衛星俯瞰圖，通過網站，從全新的角度來舊地重游。目前的虛擬旅游系統基本上圍繞著如何構建虛擬旅游場景來進行。當前國內外采用的設計與實現方法有四種：基于編程、基于模型導入、基于圖像繪制（imagebased rendering，IBR）和基于WebGIS的方法。
1.1 基于編程的直接構建方法
基于編程的方法直接利用圖形編程語言或虛擬現實編程語言，如OpenGL、DirectX、Java3D以及VRML等編程語言直接構建虛擬旅游場景。該方法所開發的虛擬旅游系統的運行效率高。然而，由于缺乏專用建模工具那種可見即可得的可視化界面，它的開發效率很低，僅僅適合于結構相對簡單、多邊形數目較少又較為規范的旅游場景。
1.2 基于模型導入的虛擬旅游系統
基于模型導入的方法通常利用各種幾何造型軟件[1，5~7]（如3DS Studio、Maya、UGS、AutoCAD等建模工具軟件）來手工搭建三維模型；然后利用各種插件導出虛擬旅游場景文件，如VRML（virtual reality modeling language）、Quest3D、EON等文件格式；最后再利用這些虛擬現實編程語言進行虛擬互動的腳本編程設計。該方法需要耗費大量的時間和精力來建立3D模型，工作量很大，一般涉及到測量現場、定位和數字化結構平面或者轉換現存CAD數據；其次很難校驗其結果是否精確。其漫游場景是由計算機根據一定的光照模型繪制，色彩層次沒有自然景觀豐富，帶有明顯的人工痕跡，即使采用先進的貼圖渲染技術也不能完全逼真地再現現實世界。還有當場景的規模越來越大，以及幾何復雜度變得越來越高時，系統的下載和繪制將成為難以克服的瓶頸。這種基于模型導入的虛擬旅游開發技術已成為當今虛擬旅游景觀設計的主流技術。
1.3 基于圖像繪制的旅游景觀瀏覽系統
最早出現的基于圖像的虛擬場景漫游技術[6，8，9]是Quick Time系統，它采用實時圖像圖形處理來生成三維觀察效果，在某一固定位置抓取一個360°的全景圖像，通過展現全景圖像的相應部分來實現相互的調整。全景圖像是利用一系列局部圖像拼接起來的，能夠進行全視野、360°全方位環視漫游的圖像環境。與在三維圖形世界中的漫游相比，這種系統可以避免復雜的三維建模工作，具有很好的沉浸感和一定的交互性，比較適合復雜的自然風光、旅游酒店、商場和展廳等的網上瀏覽。其缺點是在景點切換時會有跳躍，瀏覽范圍受到圖片的拍攝范圍限制，空間感也不是很強，更無法提供碰撞檢測等功能，用戶無法與場景進行更好的交互。
基于IBR的全景瀏覽與畫中游TIP（touring into the picture）的綜合全景瀏覽系統，用畫中游來銜接兩個全景瀏覽拍攝點之間瀏覽不連續的缺欠，從而一定程度地彌補了傳統的全景漫游僅能進行單純旋轉型瀏覽的缺欠。將來基于深度圖像計算與多視點漫游的技術和基于視頻的建模與繪制技術將可望在虛擬旅游中發揮出更大作用。
1.4 基于WebGIS的虛擬旅游
GIS與虛擬現實技術[2，10，11]的日益融合是目前虛擬旅游的另一個重要研究方向，探討如何集成WebGIS、多媒體技術與虛擬現實技術基礎上構建成一個公用的旅游信息系統。美國MultiGen公司開發的MultiGen軟件已可以利用地理信息中心的數字地形海拔數據 (DTED)、數字文化特征數據(DFAD)和與之配套的航空或衛星照片，快速高效地構造任何地區的地形地貌和文化特征?？墒褂脩粼诰庉嫹治鰪碗s和動態地形數據庫時產生一種臨境感，還提供了包括高程﹑圖像﹑屬性特征﹑建筑物﹑車輛以及其他物體的地形模型的可視化方法。在綜合了所有這方面研究的基礎上，龔建華提出了虛擬地理環境的概念[10]。虛擬地理空間是一個以人為主體的基于Internet、GIS和VR三大技術高度融合的虛擬環境。虛擬旅游空間是它的一個重要分支，目前這項技術還處于研究階段。
2 基于Web的主流VR開發平臺
目前主要的VR瀏覽器[5~9，12]有VRML、Viewpoint、Cult3D、Atmosphere、Java3D和VGS等，用來構建虛擬旅游空間，實現在線實時觀看瀏覽。
VRML[5~7]是3D圖形和多媒體技術的國際通用交換文件格式；VRML97包括3D幾何對象、色彩、材質、燈光、相機、動畫以及提供交互性的傳感器等。利用3D能方便地制作在互聯網上實時渲染的3D場景模型。X3D是VRML的新標準?；赩RML/X3D生成的文件較大，受帶寬的限制難以在網上實時渲染一個較精細的三維模型。德國Bitmanagement公司開發的BS VRML/X3D是基于國際標準VRML/X3D的最好VR瀏覽器之一，但其實時繪制大規模場景的速度瓶頸并沒有很好地消除。
Viewpoint技術特點是生成的文件格式非常小，三維多邊形網格結構具有可伸縮性和流傳輸特性，非常適合在網絡上傳輸。Viewpoint同時也是一個純軟件的高質量實時渲染引擎，渲染效果逼真而不需要任何硬件加速設備。國外許多著名的電子商務網站都采用該技術作為產品演示。
Cult3D是一個3D渲染引擎，Cult3D內核是基于Java的，具有很好的跨平臺性；同時由于使用高效的壓縮技術，普通撥號上網用戶也完全可以接受Cult3D生成的文件量大小。與Viewpoint相比，Cult3D的開發環境更具人性和條理性，開發效率也要高得多。Cult3D可能是當前應用最廣的實時Web3D渲染技術。
然而無論是基于Viewpoint還是Cult3D或是其他技術的Web3D演示系統，都存在一定的不足，都需要相應的瀏覽器插件，網站的訪問者必須先花費10~15 min的時間下載插件并安裝，才能觀看一個十分粗糙的3D圖形，并且費用昂貴。由于這些軟件的不足，使得Java3D的無插件技術應運而生。
Java3D API是Sun定義的用于實現3D顯示的接口。3D技術是底層的顯示技術，Java3D提供了基于Java的上層接口。Java3D把OpenGL和DirectX這些底層技術包裝在Java接口中。這種全新的設計使3D技術變得不再繁瑣，并且可以加入到J2SE和J2EE的整套架構。這些特性保證了Java3D技術強大的擴展性。Java3D的技術優勢包括跨平臺、相同質量的演示效果生成文件小、無插件技術。
VGS[8]是國內第一個完全自主知識產權的網絡三維互動軟件技術， 是下一代互聯網展示技術的核心，是目前互聯網技術的換代與升級。VGS技術采用三維實時分布式渲染技術來實現無限大規模場景的實時渲染，與三維網絡游戲的核心技術類似，但又有所不同。VGS技術在三維網絡游戲技術的基礎上增加了壓縮和網絡流式傳輸的功能，三維數據無須事先下載到本地，便可直接在網頁內邊瀏覽邊下載。三維網頁虛擬互動技術通過建立一個虛擬空間來實現人機互動漫游，通過與數據庫接口來實現數據的搜索和管理，通過瀏覽器或客戶端來實現三維場景的瀏覽及互動。
三維互動技術的研發國內起步較晚，還處于單機版的技術研發階段，目前能夠直接在互聯網運行的只有VGS。國外與VGS的同類技術及產品有Google Earth[2]、Microsoft Map Live、Intel Shockwave3D、Cult3D、Viewpoint、Quest3D、Virtools、BS VRML/X3D。VGS在運算速度、文件壓縮比以及網絡性能上與國際同類技術相比，占有一定的優勢；但是在互動設計、二次開發工具（SDK）和平臺的開放性方面略顯不足。本文對目前主流的VR引擎和瀏覽器作了綜合分析與對比，如表1所示。
表1 目前主流VR引擎與開發平臺的性能比較
技術產品知識產權所屬公司運行速度/萬面/s壓縮比能否網頁運行
VGS中國上海創圖>2 000120:1能
BS VRML/X3D德國Bitmanagement>1 000120:1能
Google Earth美國Google>1 000100:1不能
Map Live美國微軟>1 000100:1能
Shockwave3D美國Intel>300100:1能
Cult3D瑞典Cycore>50080:1能
ViewPoint美國Viewpoint>600100:1能
Quest3D德國QuestSoftware>2 00010:1能
Virtools法國Virtools>2 00010:1能
3 基于Web的虛擬旅游系統的關鍵技術
由于受到網絡傳輸速度、圖形軟硬件和虛擬現實技術等因素的限制，基于Web的虛擬旅游尚處于起步發展階段，但已經成為國際研究熱點[1，2，11，13]。
3.1 基于VRML/X3D的虛擬旅游
VRML/X3D是分布式虛擬現實的國際標準，很多虛擬旅游網站使用VRML/X3D來開發基于Web的虛擬旅游系統。然而：a)當旅游場景變得越來越大和越來越復雜時，開發人員的手工建模工作量也將隨之越來越沉重；b)大規模的VRML虛擬場景會遇到兩個難以突破的互聯網上實時下載和實時繪制的瓶頸問題。問題a)正基于圖片的自動三維重建技術逐步嘗試解決，如PhotoModele等，其效果卻不理想。對于問題b)，筆者綜合應用AOI(area of interests)技術和可視性預判(visibility culling)技術[4，7，14，15]解決該難題，并取得了一定的效果。下一個目標是引入多服務器的體系架構、多線程下載策略、預下載策略、負載平衡和QoS等技術，設計并最終實現一個綜合的分布式VRML虛擬場景的網上最優下載機制。
3.2 虛擬旅游環境的虛擬導航
隨著虛擬現實技術的不斷發展，對虛擬環境的模擬已經基本滿足人們的視覺要求。然而，與虛擬環境密切相關的一個問題是對虛擬環境缺乏導航支持。由于某些虛擬環境具有面積大、結構復雜等特點，用戶在這種環境中游覽會發生諸多問題，如迷失方向、不知何去何從，進而失去繼續旅游的興趣，從而達不到虛擬旅游的目的。因此研究一個高效周全的虛擬導航機制是十分必要的。本文對當今一些研究成果[2，5，9，12，14，16~20]作如下研究綜述。3.2.1 基于半透明性理論的導航
應用半透明性理論來開闊用戶在虛擬環境中的眼界。例如當用戶處于一座大樓的旁邊時，大樓完全擋住了他的視線，可以使用VRML/X3D程序控制整個大樓的透明程度，用戶可以用鼠標點擊大樓模型，使其具有半透明性的效果。這樣，用戶就能透過大樓看到其后面的景物。這種方法對于用戶導航是一個有力的支持，但通過這種導航幫助，用戶獲得的空間信息仍有限，因為用戶只能點擊附近的景物，所以這種機制具有局限性。
3.2.2 基于二維電子地圖的導航
利用虛擬環境自動生成一個二維電子地圖，在地圖上，用戶可以全面將虛擬環境中各種景物的空間關系表示出來，從而解決了用戶不能獲得足夠信息的問題，彌補了上述方法的缺陷。應用這種導航幫助，提高了用戶對虛擬環境的瀏覽效率。但是，此方法對較大虛擬環境，如虛擬城市，地圖的大小是一個問題；可以采用局部地圖，僅展示出用戶當前所在位置周圍的環境。
3.2.3 基于路徑規劃的導航
在虛擬環境中設置虛擬導游是一種理想的選擇。利用導游，用戶便省去很多麻煩，因為他只需選擇一個導游，而后導游便會自動帶領他參觀各個景點。導游所選擇的路徑是經過基于網格的路徑生成算法預先生成的，虛擬導游還要能夠根據游客的選擇利用一定的算法在特定虛擬場景中找出最佳的個性化游覽路線。
3.2.4 基于3D可分離地圖的室內導航
以上介紹的導航幫助都是基于室外的導航，用戶若想到虛擬環境中的建筑物內部游覽，交互式3D可分離地圖[20]來實現室內導航幫助。這種導航幫助給用戶提供多種視角，用戶使用這些視角可以充分理解建筑物的內部結構，用戶不用處于某個樓層就可以看到該樓層的3D電子地圖，從而選擇感興趣的目標。同時，它探查虛擬建筑物，幫助用戶獲得導航信息，這樣可以幫助人們在現實建筑物中導航。這種導航幫助的缺點是還不能應用到樓層較多的建筑物，這個問題尚待解決。
3.2.5 基于GPS的虛擬導航
除這種直接對用戶提供幫助之外，研究人員還可以對以往用戶對該建筑物的導航行為作記錄（如哪些地方是用戶最感興趣的），利用一些專門的工具可以對這些數據記錄進行可視化（如VUFlow），這種可視化體現在地圖上，目的是幫助用戶尋找大多數用戶都愿意游覽的地方，這樣也為用戶節省很多時間。然而，目前工具的缺點是對用戶視點的定位不準確，一種解決辦法是利用全球定位技術（GPS）記錄用戶的位置和方向信息。
3.3 虛擬旅游環境中的虛擬化身以及行為造型
虛擬旅游中的虛擬化身主要有虛擬導游和虛擬游客。虛擬人的建模需要考慮不同抽象層次上的問題。從人機交互的角度來看，虛擬人的聲音和表情也是十分重要的，具有聲音和表情的虛擬人可以對用戶的操作作出容易理解的反應。
4 虛擬旅游中的虛擬化身
許多Web3D站點在虛擬世界導航方面沒有對用戶提供什么幫助，使用戶找不到感興趣的目標或地點。文獻[5]通過提出構建具有人性化的、生動的虛擬導游方式，能為游客自動生成最佳游覽路線以及提供相關景點的詳細介紹，用這種方式在虛擬世界中為游客導航，以禰補在這方面的不足。目前這個構想在簡單場景中已得到實現。從人機交互的觀點看，加入導游更貼近真實旅游世界。在虛擬世界中引入虛擬導游也有很多要解決的問題，如要保證虛擬世界中物體的接觸或碰撞是自然的、物體平穩或流暢地移動，以及重疊效果的平滑自然等。
4.1 虛擬人化身的一般幾何建模方法
一種創建虛擬人的方法[21]是自底向上的方法。首先通過一定的技術獲得人的外型；然后對外型重建進行處理、分析、組織；最后合成適用于不同目的的逼真的虛擬人。這種方法的過程描述如圖1所示。過程主要包括虛擬人體建模（掃描和融合）、人體分析和映射、虛擬人動作和行為、虛擬人與虛擬事物間的交互。在這個過程中將會用到許多用于處理具有不同特點的模型工具，每個步驟中還會用到一些元數據來生成模型。
4.2 個性化的虛擬人體模型骨架及運動生成方法
虛擬人運動一般是通過骨架[3，22~24]的運動來表現的，不同的虛擬人動作就會產生不同的骨架模型。建立個性化虛擬人模型的關鍵在于如何生成其個性化的骨架模型。傳統的方法主要采用手工編輯來實現，這樣雖然可以得到個性化的骨架模型，但需要大量的人力和時間。文獻[22]提出了一種個性化虛擬人模型骨架自動生成方法，采用基于自動化骨架匹配和可視化骨架編輯的方法，可以方便地完成個性化的骨架建模。首先定義一個標準的虛擬人骨架模板，通過骨架模板與人的幾何模型自動匹配，可以得到初始骨架模型；再利用可視化的骨架編輯工具，就很容易地生成個性化的虛擬人骨架。實驗表明，該方法可以快速簡單地生成精確的個性化骨架模型，這對于虛擬人的運動設計比較方便。
4.3 一種集成動力學、物理學、行為學的虛擬人架構
虛擬人體建模需要考慮不同的方面：在較低的層次上，需要考慮虛擬人的幾何定義和外表；在較高的層次上，需要考慮虛擬人在環境中的行為。將虛擬人體的復雜度分為五個層次：幾何層、動力學層、物理層、行為層、感知層?；谥虚g三層的一種虛擬人架構(virtual human architecture，VHA）（圖2），使用戶可以在虛擬環境中很容易地控制交互式的虛擬人，并使開發者把精力主要集中在模型處理的較高層，如虛擬人的行為。從VRML的角度來看，把VHA整體作為一個PROTO節點來實現。
4.4 構建具有虛擬導游行為特性的虛擬人
關于作為虛擬人（virtual human，Avatar）的研究[3，21，22]，中國科學院計算所的汪兆其對虛擬人體的建模問題進行了深入的探討。目前國際上比較成熟的軟件有GenFace，它能利用攝像頭所拍到的人臉生成三維人體化身，且可以導出VRML標準格式。AIML（artificial intelligence modeling language）是一個比較成熟的標準，著名的情感分析系統 My_Eliza 就是用AIML開發的，但是其表情只是用二維圖片來表達的，與三維人體相結合的情感分析聊天互動系統目前還沒有研發成功的案例。
虛擬導游要能夠模擬現實世界中導游的基本禮儀動作。構建虛擬導游最初爭取實現的基本動作主要是歡迎、問候、自我介紹、握手、帶隊行走、介紹景點等動作。除此之外，虛擬導游還要能夠根據游客的選擇，利用一定的算法在特定的虛擬場景中找出最佳的個性化游覽路線。
5 基于移動設備的虛擬旅游技術
近年來移動設備的功能更加強大多樣。其中越來越受到重視的一項應用就是導航。因為移動設備尺寸小巧攜帶方便，但受其屏幕尺寸和硬件性能的限制，移動設備的顯示、計算能力無法達到桌面系統具有的能力，所以必須有自己的一套不同于桌面系統的導航技術。
5.1 Overview Detail
Overview Detail技術模擬[18]基于桌面系統的相關技術，在瀏覽細節視圖時增加一個小區域用來顯示整體視圖(圖3)。其優點是能快速定位當前視區在整體視圖中的位置。但致命的缺點是移動設備本身的顯示屏幕非常小，如果再劃分一個小區域顯示整體視圖，在該區域中景物將會小得難以觀察。
5.2 Focus Context
Focus Context技術不同于第一種技術，它把整體視圖劃分為focus和context區域，并且在屏幕上同時顯示這兩個區域。
5.2.1 FishEyeview
在FishEyeview[18，25]中，focus區域是一個矩形區域，除此以外的是context區域。在context區域中根據不同的位置選擇不同的收縮系數把所有景物進行變形縮小，使其能夠在整個移動設備屏幕上顯示；而在focus區域中的景物沒有進行任何處理，無失真地顯示出來。
這種技術的優點是在整個屏幕上顯示了所有信息而且對于使用者感興趣的區域可以無失真地顯示出來；但缺點是context區域的景物經過了變形縮放，所以這些區域的信息已經失真，不能反映真實情況，很容易誤導用戶。
5.2.2 ZoneZoom
Focus Context技術[18，25~27]是把移動設備屏幕分為九個小區域(圖4)，分別對應鍵盤的1~9共九個數字鍵。當用戶對某個區域感興趣時只需要簡單地按下相應的按鍵，相應的區域放大視圖就會顯示出來。其優點顯而易見，移動設備輸入方法的方便性遠遠低于桌面系統，采用這種方法方便用戶進行場景瀏覽；缺點是交互性不足，因為區域已經預先劃分好了，如果用戶感興趣的區域橫跨兩個區間，這樣用戶只能分別瀏覽兩個區域。
5.2.3 Halo
對于屏幕外每個對象生成一個以該對象為圓心的圓(圖5)，并使得這個圓足夠大，能被屏幕的邊緣截取一段圓弧。用戶根據在屏幕上截得的圓弧方向和曲率判斷該對象所處的位置和距離。其優點是直觀，用戶可以很容易地判斷出對象的方位，這種方法對于單獨對象的定位效率非常高；缺點是當屏幕外對象較多時，很多的弧線相互重疊，很容易使用戶迷惑；另外由于絕大多數移動設備屏幕是矩形的，邊角的角度是直角，圓弧在矩形的邊角處被截取時會小于實際值，從而導致用戶得出錯誤的結論。
5.2.4 ScaledArrows
ScaledArrows方法[18，28]直觀。對象方向由箭頭所指的方向指明(圖6)，距離用箭頭的大小表示。箭頭越大，表示對象距離屏幕越近，用戶在瀏覽時能比較快速地定位對象和區分各個對象距視點遠近的不同，而且實現起來也比較容易。
5.2.5 StretchedArrows
StretchedArrows方法[17，18，28]與ScaledArrows非常相似，都是用箭頭表示方向。不同的是該方法使用箭頭托尾的長度來表示對象距離屏幕遠近。這種方法的直觀性要弱于前一種方法。
綜上所述，移動設備的二維地圖導航主要有以上五種方法。每種方法各有優缺點，可以把幾種方法結合起來使用，揚長避短。比如對于較大的場景可以使用ZoneZoom劃分區域；對于小場景可以使用如ScaledArrows或Halo進行導航。
6 虛擬旅游研究方向的展望
毫無疑問，一個良好的網絡支撐體系架構對于虛擬旅游來說是十分關鍵的。無論C/S還是B/S都不是虛擬旅游理想的架構選擇。網格計算[2]的發展為大規模的虛擬旅游環境提供了一個理想的解決方案。目前，筆者十分看好這個研究方向的發展并進行了初步探討[29]。
如何使得每個終端用戶在Globus平臺上能夠實時瀏覽和實時傳輸大規模乃至超大規模的虛擬旅游場景。如何為廣大開發技術人員提供一個基于Globus的統一開發環境，集虛擬旅游場景的幾何建模、虛擬人群的行為建模、XML、多媒體、數據庫、WebGIS等構造虛擬旅游環境的眾多工具或平臺于一體，研究出一套開發基于Globus的虛擬旅游系統的軟件工程方法，以使得那些從前在非Globus平臺下開發出的虛擬場景經過軟件再造和軟件演化，能夠迅速地移植到Globus平臺環境上運行，從而提高軟件代碼的可重用性與開發效率。
另外，開發虛擬旅游系統的最大工作量就在于旅游景觀的建模上，手工建模的工作量太大，而且所建的模型數據量也特別大。而分布式虛擬旅游呼喚適合于網絡傳輸的輕量化模型。所以基于圖像的虛擬旅游景觀的輕量化建模工具也將成為下一步的主要研究方向之一。
最后，更具智能化的虛擬導游與虛擬游客群體的自然交互模式也將成為另一主要研究課題。隨著網上虛擬旅游不斷地深入研究與開發，還將會提出更具挑戰意義的新課題。
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