三維虛擬旅游景區系統的研究與應用

李風賢

（蘭州資源環境職業技術學院測繪工程系，甘肅 蘭州 730020）

0 引言

隨著人們生活水平的提高，人們對于生活質量越來越關注，因此越來越多的人對旅游開始熱衷起來，成為一種新的追求文化享受的時尚和熱點。隨著計算機技術、網絡技術的不斷發展和成熟，虛擬現實技術逐漸應用于旅游業，將互聯網作為景區的重要宣傳平臺，讓更多的人了解景區的旅游信息，吸引更多的游客到景區游玩，成為拉動地區經濟的主要手段之一。三維虛擬技術為景區的展示做出了很大的貢獻，能夠讓游客身臨其境的感受景區風光。

另外，景區中有大量的古建筑，這些都是我們燦爛的文化，有著舉足輕重的地位，并且許多已經成為舉世矚目的文化遺產。因此，對于景區景觀以及建筑的還原是世界各國非常關注重視的問題。利用很多實地所采集的照片、攝像和文字等資料，采取虛擬現實的相關技術手段，真實重現景區的人文地貌，為政府部門對景區規劃管理和世界遺產文化的保護提供了最直觀的手段，進而也為景區的新的旅游線開發建設、景區的生態管理與和異地宣傳推廣等許多方面發揮重要作用[1]。

本文利用的現代技術對天水市兩大景區進行三維虛擬展示，不僅可以向游客展示景區風光，還意味著對于景區各種景觀的真實還原。

1 研究對象及技術路線

1.1 研究對象

天水是甘肅省的旅游大市，境內有聞名遐邇的麥積山風景區，千年古剎南郭寺等一批旅游勝地。為了更好的展示和保護風景名勝，我們建成了天水市風景名勝三維展示系統。

“麥積山石窟”作為中國四大石窟之一，形狀奇特，孤峰崛起，猶如麥垛，因此得名，山高142 米，現存洞窟194 個，其中有從4 世紀到19 世紀以來的歷代泥塑、石雕7200 余件，壁畫1300 多平方米。麥積山石窟地處秦嶺山脈，地形復雜、山勢險峻，我們采用最先進的測繪技術，將傳統的三維建模、移動車載三維激光掃描測量技術、靜態激光掃描測量技術相結合，對山體進行1：1 的復原，將山體、石雕佛像和棧道等實體真實再現還原，保持與現實的一致。

南郭寺，又為隴右第一名剎，始建于“春秋晚期”，距今1600 多年，是省級文物保護單位。全寺的建筑物，有殿宇、禪堂、樓軒、亭閣、牌坊等計二十八座，八十余間，占地面積為2.67 萬平方米。人世滄桑而文物猶存，“南郭寺”正門的樓牌經一段臺階踏步入寺院。首座牌坊式山門，中國政協副主席，中國佛教學會會長趙母初先生題寫的“南郭寺”大字匾額。前院有天王殿，后院有大雄寶殿、鐘鼓樓、禪林院、關圣殿、杜少陵祠、北流泉等建筑名勝。另有兩棵2500 年的春秋古柏，被稱為稀世珍寶。

1.2 技術路線

本文從基礎地理數據出發，不僅包括對于地形數據的整理，還有對于景區所涉及到的建筑物、樹木等地物的模型建立，最后將地形模型與建筑模型集成到Skyline 中進行空間分析應用。

2 基于skyline 基礎數據集成

2.1 skyline 軟件介紹

SkylineGlobe 系列軟件是一套基于網絡的三維地理信息系統平臺。用戶可以利用航空和衛星影像、地形高程數據和其他的二、三維地理空間和屬性數據，創建自定義的虛擬現實三維可視化場景，進行瀏覽、查詢、分析和網絡發布，并開放所有的API，不論是在網絡環境還是單機應用，用戶能夠根據自身的業務需求開發定制功能，建立個性化的三維地理信息系統。SkylineGlobe 系列軟件通過TerraBuilder、TerraExplorer 和TerraGate 三個系列產品各司其職，簡便而有序的實現了三維場景創建、展示和網絡發布功能[2]。

TerraExplorer 系列產品，除瀏覽三維地形之外，進行編輯、分析、標注等操作，可以根據用戶需求定制三維景觀場景；TerraGate 系列產品用來滿足Skyline 的3D 技術客戶端和服務器的數據傳輸需求。TerraGate 能夠將地形、特征或地圖數據傳輸到TerraExplorer 客戶端和WFS/WMS 客戶端，在TerraExplorer 用戶之間提供協作會話功能并提高網站整合能力。

2.2 數字高程模型

數字高程模型（Digital Elevation Model，簡稱DEM）是地形表面形態屬性的數字表達，是帶有空間位置屬性和地形屬性特征的數字描述。DEM 的是一定區域范圍內規則格網點的平面坐標（x，y）及其高程(z)的數據集[3]。

2.3 數字正射影像

數字正射影像圖（Digital Orthoimaga Map，OrthophotoMap 簡稱DOM）是根據影像自動匹配所產生的數字地面高程數據（或其他方法產生的數字高程數據）對掃描的航片影像數據逐個像元進行投影差改正、經自動鑲嵌、裁切后所產生的一定區域內的影像數據。

3 三維虛擬仿真系統

3.1 數據獲取

三維場景數據：通過無人機航拍優于0.1 米的航空影像數據，通過內業空三加密制作正射影像圖DOM 和數字高程模型DEM，再利用TerraBuilder 平臺生成三維大場景地形地貌；

三維建筑物模型：以1：500 地形圖和實地拍攝照片為基礎，利用3DMax 建模軟件，建設高精度三維建筑物模型；麥積山山體建模：利用STONEX X300 脈沖式靜態三維激光掃描儀掃描麥積山山體，獲得麥積山三維點云數據，對點云數據進行處理生產山體TIN 模型，再講山體紋理貼圖附著到TIN 從而得到1：1 的高精度麥積山山體模型。

圖1 南郭寺三維展示系統

圖2 麥積山三維展示系統

3.2 軟件平臺

基于Skyline Pro6.5 三維地理信息平臺開發“三維虛擬仿真系統”，將三維場景數據、三維建筑物模型和麥積山山體建模整合到該平臺下，實現了漫游、定位、查詢等功能。

3.3 系統應用

基于Skyline 的三維景觀建立需要將利用TerraBuilder 對遙感影像、地面高程以及矢量數據等進行融合，生成一個具有較高精度并且含有地理坐標的.MPT 文件即地形數據文件。將已經生成的三維地形數據和三維模型數據導入TerraExplorer Pro 中，生成三維景觀據.FLY 文件，并且進行打包壓縮，生成最終三維景觀。

4 小結

本研究對天水市麥積山和南郭寺兩大景區進行三維虛擬系統的研究，利用基礎地理數據進行三維建模，逼真的還原了景區面貌，基于skyline 軟件對數據進行整合，實現了數字景區的三維顯示、場景漫游、視覺仿真等效果。隨著人們生活質量的提高，旅游產業越來越受到大家的青睞，各個地區都在想法設法宣傳自己景區的特點，利用三維虛擬旅游系統對景區進行宣傳，將對旅游業的發展有很大的促進作用。

［1］張占龍，羅辭勇，何為.虛擬現實技術概述[J].計算機仿真，2005，3(4)：21-24.

［2］北京東方道邇信息技術有限責任公司.Skyline 數字規劃管理信息平臺解決方案[Z].2010，5.

［3］王之順.基于Skyline 和SketchUp 的三維可視化技術研究[D].福建師范大學，2012，6.