虛擬3D旅游景觀系統的設計及實驗研究

常志堅

（陜西職業技術學院 陜西 西安　710038）

虛擬3D旅游景觀系統的設計及實驗研究

常志堅

（陜西職業技術學院 陜西 西安710038）

隨著人們生活水平的提高，旅游已經成為國民的必然選擇，受到旅游景區承載力影響，虛擬旅游網站成為未來旅游業發展必然趨勢。為分析虛擬3D旅游景觀系統設計與研究，在總結虛擬現實、虛擬旅游相關理論基礎上，對虛擬旅游景觀系統設計和細節設計進行設計，獲取二維數據庫，在此基礎上建立三維數據庫，構建二位場景，充分利用3DMAX建模軟件搭建三維平臺，并實現系統設計。系統設計功能包括地圖功能和虛擬景區三維可視化，系統設計能夠為旅游提供新的宣傳手段，同時也驗證了構建虛擬現實系統的可行性，為系統進一步設計研究提供理論參考。

虛擬旅游；景觀設計；三維重建；GIS技術

在現代旅游業告訴發展中，各項現代化技術的應用為旅游業帶來很大的挑戰和機遇［1］，3S技術、虛擬現實技術等開始在旅游業得到重視。虛擬現實技術結合了人機互換、網絡等功能［2］，能夠提供全面真實感官體驗，使用在多個領域中。虛擬旅游現實基礎與旅游業的結合，已經成為旅游業發展必然趨勢［3］，虛擬現實技術能夠為大眾帶來一種全新的體驗方式，真實模擬景區風景，提供更加真實的地理空間數據，同時對于旅游企業而言，虛擬旅游系統能夠再現景區風景，具有交互操作的優勢，能夠為游客提供服務，文中主要分析虛擬3D旅游景觀系統的設計及實驗研究。

1　虛擬旅游理論與技術

虛擬旅游是指建立在顯示旅游景觀基礎上構建虛擬旅游環境，是虛擬仿真技術一種，最早出現在20世紀90年代中后期，隨著網絡的發展和普及，虛擬旅游逐漸得到重視。虛擬旅游具有自主性、多感知性、交互性以及靈活性等特征［4］。從技術層次分析，虛擬旅游能夠突破現實時間和空間的限制。虛擬現實技術具有多感知性、交互性和構想性特點，在旅規劃中，引入虛擬現實技術，能夠對旅游景點道路、建筑進行設計，變換方針系統，規劃每種方案的優劣，優化各種方案。

2　虛擬旅游系統分析與總體設計

2.1系統總體設計

虛擬旅游系統設計中遵循易操作性、真實性、交互性以及穩定性原則，在設計原則基礎上，分析總體結構體系，包括數據庫、功能控制和系統界面設計3個層次。數據庫各控制層之間的數據文件調用通過分析模型、Active X空間實現調用顯示和操作變化。解決方案的管理通過控制層來進行維護。整個系統數據均在數據庫層實現管理和維護。系統界面層設置角色權限，設定訪問權限，系統總體設計如圖1所示。

圖1　系統總體結構設計

2.2系統數據庫設計

在系統設計中需要包括地圖功能和三維可視化功能，這就要求數據庫能夠提供二維數據和三維數據，并且每個數據庫中都包含場景需要取文件、點文件等。為保證數據使用更加有效、方便維護，數據庫設計中設置兩個數據庫，創建示意圖和三維場景，避免數據存儲過于混亂。

基于數據庫數據編輯MAP文件包括示意圖文件和三維編輯圖，示意圖主要實現地圖導航功能，為用戶提供地圖視圖效果，三維編輯圖實現三維視圖，系統數據庫設計如圖2所示。

圖2　數據庫設計

2.3系統功能設計

虛擬旅游系統包括地圖導航功能和三維場景漫游功能，具體包括數據管理，地圖視圖、圖形編輯、場景漫游、圖形分析等模塊。

數據管理中，系統設計需要以真是大量數據為基礎，數據管理模塊是必然設計模塊。在該系統設計中，數據管理模塊主要起到數據管理和編輯功能，操作中管理人員能夠直接調用數據庫，實現地圖打開、管理等功能，并能夠實現輸出打印功能。

地圖視圖是為方面用戶操作而設計的模塊，包括地圖的刷新、復位、放大、縮小以及移動等基本操作。

圖形編輯模塊是系統功能主要部分，主要為管理人員服務，便于系統的更新和維護。編輯模塊設置中，功能主要包括圖層修改、畫線、瀏覽、縮放、移動以及視窗班級等功能，方便用戶和管理人員使用。

為方面以后旅游發展決策，需要設置圖形分析模塊，包括測量距離、面積緩沖、疊加分析等模塊，主要實現景區不同區域的比較，為決策提供必要的數據支持。

模型管理只要為管理人員服務，保證管理人員能夠及時更新公園景觀模型。場景漫游是三維分析中的重要組成部分［5］，是管理的一部分。該功能模塊是設計關鍵環節，難點部分，主要實現用戶多視覺享受。功能設計中主要包括瀏覽功能、錄像以及路徑設置等功能。

2.4系統開發環境設計

硬件開發CPUT8100@2.10GHz，內存1G，屏幕分辨率1280*800。開發平臺為MapGISsaneK9數據中心，在個人PC機能夠實現。數據中心界面下實現數據的調用，在系統設計中，系統所有數據的操作均在此實現。工作流編輯器實現數據編輯，能夠根據需求設置插件。數據倉庫存貯數據資源，無需創建獨立數據路，能夠提供各種異購數據的訪問和配置。

3　二維數據庫構建

以具體景區為例設置虛擬3D旅游系統。該景區位于海南省，與世紀大橋連接，具有旅游功能和社會服務功能。

3.1數據采集與處理

數據搜集是系統設計重要基礎，根據系統設計需求和目的，要求的數據包括景區地理坐標位置、總平面示意圖、空間數據、屬性數據以及CAD數據等［6-9］。景區獨立位置坐標主要用來設計平面設計圖，通過相機定位功能和CAD圖獲得，數據無需轉換直接錄入數據庫［10-11］，更加準確的數據依照測繪數據設計，CAD軟件能夠實現任何景區點坐標的計算。

數據采集后，需要進一步分析地圖數據，得到更加詳細的二位地理信息，包括功能劃分等，選擇更加清晰的圖像作為示意圖。由于不同景區主體不同，該景區重視歷史文化，因此搜集歷史人文資料，了解歷史背景。MapGISsane制圖中，需要校正影像［12-13］，轉換為MSI文件圖像［7］，加入控制點數據，添加坐標，校正文件保存為MSI格式。

3.2二維數據庫構建

二維數據庫構建中，GDB企業管理器管理所有數據，在本地地理數據庫服務器下創建數據庫，設置數據文件的文件名、初始大小等，調用相應的地理數據庫文件，將數據存入關系數據庫，實現對空間數據的管理。空間數據管理能夠在相應的節點上進行要素類創建。地圖編輯中，輸入區在線圖層完成操作并保存文件。示意圖構建中，在MapGISsane地理數據庫服務器節點下創建數據庫，將文件導入柵格數據集，在地圖編輯中進行矢量化。

4　三維場景構建

景區三維可視化內容包括自然旅游資源、景觀資源以及認為旅游資源等。

4.1信息采集與處理

三維場景建立在二維數據基礎上，同時增加景觀屬性數據，通過實地測量和現場采集的方法得到景觀屬性數據，包括個細節尺寸，二維數據同樣需要校正影響，賦予真實地理坐標，制作更加真實紋理貼圖。

4.2地面景觀建模

三維數據庫常見與二維創建類似，二維數據庫附加高程。三維場景更加復雜［14］，為便于區分和存數，將數據命名為HDF文件，根據需求，地圖編輯器中編輯相應的文件，作為基礎文件，三維平臺場景建模，所產生的數據全部保存在要素數據部分。

景區道路設計不規則，因此道路建模需要具有高速，判斷數據哪些要素為必要，節省時間，導圖GBD數據沒實現數據的復制和遷移。打開地圖編輯器，天界文件，不符合需求兔糧命名為其他文件。打開三維平臺，創建帶高度道路，選擇取文件，賦予紋理、道路厚度等數據，保存到相應三維數據中。

植被層模型建模采用十字貼面法，以純色背景最佳，同時設置參照值、深度檢測等信息［15］。在地圖編輯中根據道路圖層編輯兩側路徑，打開三維心態，在景觀工具菜單欄創建數據，設置建模參數，包括距離、高度以及寬度等數據，采用三維平臺中景觀邊沿和高度地表修飾功能構建水體層模型，針對復雜建筑模型，采用3DMAX建模，簡單模型采用MapGISK9平臺構建。

5　虛擬旅游系統實現

該系統設計包括地圖導航系統和三維漫游功能，用戶能夠根據自己需求進行選擇，系統把偶偶三維場景視圖和地圖視圖兩種方式。

5.1旅游系統實現過程

旅游系統設計中，需要設置整體框架部分。在數據中心設置器中，選擇創建開始方案命令，輸入方案名稱，保存。在數據左側出現設置結構樹，之后解耦文件全部保存文件夾中。初始化過程包括預加載插件、關聯屬性等，插件名稱包括三維wordspace插件、三維渲染視圖插件、編輯擴展插件、地圖顯示視圖等。在目錄系統電機郵件，中間位置創建目錄，添加子節點，分別在子節點下方繼續添加節點，形成目錄樹。設計基礎系統菜單單機創建按鈕，通過電機郵件，對已添加的菜單項目進行命名。

將配置好的目錄樹進行文件綁定，賦予各節點相應功能呢，輸入對應節點地址。在屬性辯護視窗中設置節點關聯場景，系統自動生成規范性插件調用。將搭建好的系統慘淡進行功能函數綁定，在項目屬性中輸入關聯場景，設置完畢后，菜單初始化。在旅游系統設置中，用戶登錄界面是必要設置部分之一，登錄系統通過測試數據中心角色插件實現，包括用戶班級插件，能夠實現用戶管理。同時登錄系統設置角色權限，設定不同用戶操作權限，通過冊數數據中心橘色插件分別設置。

5.2旅游系統地圖導航功能

地圖導航系統主要依靠二維數據實現，功能包括地圖打開、新建、縮放以及管理等功能。新建地圖自動保存為.MAP文件。地圖導航功能模塊包括方法、縮小、移動以及刷新等功能，可以通過拉框選擇打開屏幕，鼠標右鍵同樣具有這個功能。用戶放大到地圖某一領域中，鷹眼對話框能夠顯示圖形縮略圖，隨著鼠標點擊而移動，方便用戶把握全局。

圖形編輯能夠實現新建圖層和輸入圖形等操作，此外還可以選擇數據源類別，保存到相應的數據中。在圖層上輸入需要的新圖形，根據作用圖層不同，輸入圖形也不相同，在激活點圖層輸入信息，需要點擊相應的位置，輸入參數，設置圖形屬性。對已經修改的圖形能夠進行修改，圖形選擇總能夠通過拉框或者是圓選擇。

5.3三維可視化功能

模型管理模塊主要我維護和管理設計，能夠保證管理者通過系統更新設計場景，導入模型功能，提供兩種定位方式。景觀模型包括數據、建筑以及高度地面等的設計，能夠遵循相同的建模流程進行三維場景設計。建模材質主要包括材質編輯器，用戶使用中能夠直接替換，自定義新材質。場景漫游設計中，為用戶提供場景漫游路徑選擇，能夠通過雙擊鼠標左鍵，得到坐標值。在設置中，固定時間表示走完全程所需要的時間。游覽路徑中設計中，選擇漫游方式，包括漫游各種參數的設置，完畢后開始實現漫游功能。該設計系統提供了漫游輸出功能，將漫游情況錄制視頻，自定義保存。

用戶登錄中，通過輸入正確的用戶名和密碼就能登錄系統，在登錄系統設計中包括三種類型，能夠通過地理狀態欄上的三維宣傳視圖和地圖視圖達到場景轉換。

6　結束語

綜上所述，文中主要分析虛擬3D旅游景觀系統設計，綜合運用地理信息系統、三維建模等技術，搜集二維數據和三維數據，充分利用3DMAX建模軟件，根據地物表面特征和表達效果要求，選擇合理建模方法，對具體旅游景觀進行仿真模擬，成功建立旅游系統，設計系統具有可操作性，能夠實現可視化功能，對虛擬旅游現實系統設計有重要價值。

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Design and experimental study of virtual 3D tourism landscape system

CHANG Zhi-jian
（Shaanxi Vocational＆amp;Technical College，Xi'an 710038，China）

with the improvement of people's living standards，tourism has become the inevitable choice of the people，the tourism scenic spot bearing capacity，virtual tourism website has become the inevitable trend of future tourism development.In order to analyze the design and research of virtual 3D tourism landscape system，the design of virtual tourism landscape system is designed based on the theory of virtual reality and virtual tourism.System design features include map function and threedimensional visualization of virtual scene，system design can provide a new means for tourism，but also verified the feasibility of the construction of virtual reality system，to provide a theoretical reference for the further design of the system.

virtual tourism；landscape design；3D reconstruction；GIS technology

TN99

A

1674－6236（2016）16-0131-03

2015-11-24稿件編號：201511227

常志堅（1970—），男，陜西寶雞人，碩士，助教。研究方向：景觀設計。