基于韶關丹霞植物環物全景的研究

周玲 崔梓城 陳少敏

摘要：建立電子檔案是加強植物保護，特別是瀕危植物保護的意義深遠。植物環物全景電子檔案在地方旅游中的應用案例較少。本文以韶關丹霞植物環物全景電子檔案及在旅游中的應用實踐為例，論述了建立丹霞植物環物全景電子檔案袋的必要性、環物全景與二維圖片展示效果的對比分析、和丹霞植物環物全景電子檔案制作難點;

關鍵詞：瀕危植物;全景技術;環物全景技術

中圖分類號： TP311? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）20-0241-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 建立丹霞植物環物全景電子檔案袋的必要性

1.1 丹霞瀕危植物環物全景電子檔案的必要性

韶關丹霞山地處亞熱帶濕潤季風氣候區，為大量的珍稀瀕危動物提供了良好的棲息地，成了中國南方生物多樣性保護基地和物種基因庫。自2010年中國丹霞申遺成功后，丹霞山每年的旅游人數日益增多。然而對慕名而來的游客想要一天游玩丹霞的全部景點和觀賞到一些特別的植物是不可能的，主要原因有：大多數的植物都是隨季節性生長的，不會四季常青甚至開花;由于地貌結構復雜，如果沒有導游的指導，是很難發現植物的所在之處。特別是一些比較特別、珍稀的品種多數在懸崖峭壁或陰暗潮濕，不易被發現的地方，也不適宜被人們觀賞;有些珍稀植物即使在導游的指導下可以看到，但由于其危險的地理位置也很難看到全景。針對以上問題，建立丹霞植物環物全景電子檔案袋對韶關丹霞旅游的必要性就體現在以下三點：

第一，增強游客的體驗感。如果結合環物全景，把植物拍下來，360°隨游客觀賞，同時文字配上植物的屬性和特點，就能給予游客一個很好的觀賞效果和了解植物的屬性，提高旅游觀光的趣味性?；谌皥D片適用環境是任意網絡，占用內存較小，手機電腦都可以輕松地在線瀏覽，能輕易地找到丹霞的一些特有植物，不必費勁在現實中去找尋。

其二，對孩子的科普起到重要作用。丹霞山不僅是大人們旅游的地方，更是小孩子增長見識，與大自然親密接觸的一次機會。在生活中，孩子面對的多是鋼筋水泥，沒有親自見識過大自然的鬼斧神工，感嘆過生命的堅強。當孩子一邊游玩一邊通過手機查看全景圖，就可以全面性地觀察到植物。最重要的是考慮到有些植物生長在較危險的地方，孩子不適宜去觀看，這時全景圖就能起到作用，不僅能滿足孩子的好奇心，而且只需要通過虛擬的全景圖就能近距離地觀察到植物。

第三，增長收益，吸引游客。把相關的全景圖發布到網絡上，提高知名度，以此吸引更多的游客前來觀光，而丹霞特有的一些植物地貌也會讓更多的專家過來考察。打破傳統的圖片展示，展現一個全新的視角。

1.2 環物全景對丹霞旅游的必要性

雖然我國幅員遼闊，植物資源極為豐富，但由于對珍稀植物的保護不夠，其數量日漸減少，甚至已經滅絕。丹霞優質的生態環境使得植物資源十分豐富，最重要的是它保護了約400多種的稀有物種，其中有一些物種是丹霞山所特有的，如丹霞梧桐、紫薇、丹霞堇菜、丹霞小花苣苔、丹霞蘭、桫欏等等。雖然丹霞資源豐富，但部分植物已是瀕危物種，如果人類不好好珍惜家園，其他植物也將可能發展為珍稀物種甚至滅絕。目前丹霞梧桐是國家珍稀瀕危植物和二級重點保護植物。丹霞蘭是目前全球僅在廣東丹霞發現，生在潮濕陰暗、人跡稀少的地方，總數不到百株，屬于極度瀕危物種。如圖所示：

近幾十年來，隨著一些極端氣候的出現，人們不得不重度關注全球氣候變暖的問題，而植物對氣候變化的響應是非常敏感的。據調查數據顯示，在亞熱帶和溫帶等區域的多數植物的春季物候期都提前了，秋季則推遲。[1]小小的氣候變化都可能會改變一個物種的生命形態，對于一些敏感脆弱型的植物就更是有導致滅絕的可能性。隨著科技的發展，現在監測和管理植物的方法主要是“3S”技術，即遙感（RS）、地理信息系統（GIS）、全球定位（GPS）以及計算機技術和網絡技術等。這能夠很好地偵察到植物的整體變化過程，但這些記錄數據具有宏觀性，它并不能具體觀察到植物的生命形態，如植物的樹枝大小、葉子的形狀、開花結果等。

通過環物全景技術對植物進行拼接，構成以植物為中心的全景圖，這是一種既直觀又全面詮釋植物形態的方式。最重要的是全景技術是很貼近人們的生活，它的技術層面比遙感、地理信息系統等低很多，這樣就有利于大眾去接觸全景技術。毋庸置疑，在記錄植物形態上環物全景是個不錯的選擇，這是對于保存植物數據的必要性，不過相信隨著5G時代的到來，會有更好的視覺效果技術出現，現在人們已經逐漸深入到三維空間了。

2 環物全景與二維圖片展示技術的對比分析

2.1 二維圖像展示技術的缺點

二維圖像是人對視覺感知的物質再現，圖像處理軟件，最常用且最具有代表性的就Adobe系列的軟件了。圖片經過軟件的后期處理，就可以讓照片的藝術感超越本身的屬性，這正是圖片展示的一大優點，把對象最美的一面放大展現出來，以此來吸引人們。圖像的制作技術難度低，成本低，效果好，可用于任何行業，是目前人們普遍使用的一種方式。但是二維圖像展示存在以下缺點：第一圖像是靜態的，沒有視頻的靈動性，所以現在的宣傳方式都趨向于視頻或全景;第二圖片的本質是二維圖像，單純的一張一張的圖片，沒有3D立體效果，營造不了真實的場景;隨著計算機技術的快速發展，人們對生活質量要求越來越高，生活體驗趨向真實感和逐漸向三維空間過度，圖像只能滿足二維空間的需求，而人是生活在三維空間的，因此二維圖像展示技術的靜態性和缺乏空間感的缺點日益突出。

2.2 三維全景展示技術的優勢

全景漫游能夠在全球范圍內迅速發展并成為一種新的視覺技術，廣泛地應用于各個行業和項目中，這跟它的3I特性密不可分：沉浸感、交互性、構想性[2]。很明顯，環物全景不僅有虛擬的全視角，立體感也是非常的強。較之二維圖片環物全景的優點分析：

第一，畫面清晰，圖像效果好。以前由于設備的硬性條件不好，沒辦法達到高品質的圖像。但目前在網絡上的全景展示，普遍效果都很好，清晰度高，縱深感強，為拍出畫面感好的全景，除了設備條件外，還需要攝影師的專業拍攝。在拍攝植物的某些細節部分時，要注意相機的圖像質量，老化的相機會造成圖像模糊，如果圖像不清晰，就難以觀察到植物的細節，如花瓣或花蕊等。

第二，全面性。環物全景最大的特點就是全面，可以360度地觀察對象。傳統旅游行業宣傳是較單一地展示圖片，靜態圖片雖然可以處理得很好看，吸引消費者，但相對比較乏味，而且不能全面觀看對象，可能存在“照騙”的嫌疑，欺騙消費者。人們通過轉動圖片，放大縮小圖片，可觀察對象的細節特點。

第三，聲音解說。目前全景技術支持插入聲音解說或音效和文字回復，這就提高了體驗的娛樂性。添加文字說明，了解對象的屬性。

第四，制作技術難度低。當前，國內外實現三維場景的方法有四種：基于編程、基于模型導入、基于圖像繪制和基于WebGIS的方法[3]。即全景圖可用計算機生成，全景相機拍攝或普通數碼相機。其中計算機繪制模型耗時非常大，而且煩瑣，全景相機拍攝是實現全景圖最簡單的方法，但是其設備費用昂貴，所以現在多數是用普通相機拍攝再進行拼接圖片。制作流程簡單快捷，也免去了煩瑣又費時的建模過程，與傳統虛擬現實技術相比效率提高了十幾倍甚至幾十倍，而且制作周期短，費用低。不過圖像拼接和圖像融合是全景圖合成的技術難點[4]。

綜上所述，環物全景技術是最簡單的方式，其操作難度與圖片基本持平，既有圖像的高質量的效果畫面又有交互性，更是從二維空間過渡到三維的一個手段。

3 丹霞植物環物全景電子檔案制作過程

3.1 全景展示技術的發展

全景技術是基于圖像處理的全景攝影技術，通過相機360度環繞四周拍攝出一組圖片，拼接成全景圖像。通過專門的播放軟件或者網絡上展示，不限定設備為計算機，手機也可輕松瀏覽。全景支持的播放插件通常有Java 或QuickTime、Active X、Flash。其中，Java 插件是一款可以在網速環境不理想的情況下流暢展示三維場景的插件工具[5]。一般不需要單獨下載插件，采用flash文件格式直接在瀏覽器就可以觀看，360度隨意切換視角，放大或縮小。

目前全景類型有五種：柱形全景、球形全景、立方體全景、對象全景、球形視頻。球形視頻是全景攝影的發展方向，一種動態全景視頻。對象全景也叫環物全景，它與其他類型的全景最本質的區別是中心點不一樣。環物全景，顧名思義就是圍繞物體，即以物體為中心，觀察點在物體的外圍，360度拍攝;其他類型的全景是以人為中心，環顧四周拍攝。如圖所示：

隨著電子商務的發展壯大和網絡的應用，對象全景被應用于展示商品，如電子產品、服裝、工藝品等[6]，主要是拍攝一些可移動性的物品較多。置物體于云臺上，360度轉動，相機固定不動，就可以全面拍攝物品。這是有異其他類型全景的地方，比如球形全景是相機旋轉，物體固定不變。同時對象全景可分為單觀察帶和多觀察對象全景，單觀察帶對象全景只有一個角度去觀察對象，多觀察帶對象全景則有多個角度，可俯視、仰視、側視等[7]。

3.2 丹霞植物環物全景電子檔案制作難點

根據全景電子檔案制作過程，丹霞植物環物全景展示的操作步驟：選取選取丹霞植物電子檔案袋對象--丹霞植物環物拍攝—圖片處理—圖片導入全景圖制作工具—輸出全景圖—添加熱點和文字介紹—封裝電子檔案袋。其中的難點如下：

第一選取丹霞植物電子檔案袋對象。本次丹霞植物電子檔案袋以丹霞瀕危植物、稀缺植物為主要對象。如丹霞梧桐、北江鐵線蕨、丹霞小花苣苔等20種植物。

第二丹霞植物環物拍攝。由于本次拍攝的植物絕大多數都是不可移動的，而且部分植物生長的地方是在峭壁上或雜林中，這就增加了拍攝難度，無法全方位地拍攝。同時戶外的對象全景也是會受環境影響的，特別是光線，所以在拍攝時要注意保持光圈等曝光參數和不變焦，相鄰的兩張照片重疊15%以上。

第三后期封裝。雖然植物全景電子檔案袋在視覺效果達到虛擬真實的感覺，但是它的本質還是二維圖像，依然存在二維圖像的靜態的缺點。因此在后期封裝時可以考慮球形視頻，加入更多VR和AI的技術[8]。

參考文獻：

[1] 徐波.全球變暖對植物物候的影響[J].阿壩師范學院資源與環境學院，2018（20）：22-23.

[2] 黃顯兵.基于全技術的景觀在線漫游的設計與實現 [D].上海交通大學，2012.

[3] 周雪菲.全景360漫游技術輕松助力虛擬旅游[J].吉林大學珠海學院，2016（12）：210-212.

[4] 李曉娟.圖像拼接技術研究[D].西安電子科技大學，2007.

[5] 王鴻飛.淺析360全景技術及其應用[J].廣東科技，2013（21）.

[6] 李華蓉， 張慧蘋.基于對象全景技術的全站儀三維仿真模型研究[J].教育進展， 2016（3）：108-114.

[7] 李健，崔棟梁.基于對象全景圖的網絡服裝展示[J].陜西科技大學，2010（5）：1111-1113.

【通聯編輯：唐一東】