基于GPS定位技術和3D模式的旅游景區自主導航與講解

陳爽爽 柳家浩

摘? ?要：隨著人們生活水平的日益增長，自主旅游成為工作之余放松的主要方式。傳統的導游方式效率低下、質量不高，導致旅游體驗感不強，而在自助旅游中，游客往往因為進入景區后盲目無策、泛泛瀏覽，使旅游達不到應有的放松效果。文章利用3D技術和GPS定位技術，用最短路徑算法開發出了一款以手機為支撐體的應用軟件，很好地解決了游客進入無方向、景區文化不了解與“只緣身在此山中”不知山全貌之美的困擾。5G時代即將到來，該技術與之緊密相接，通過該技術用戶能實時獲得各種景區的路線信息并實施三維導航，從而獲得極佳的旅游體驗感。

關鍵詞：GPS技術和3D技術的聯合應用;智能語音播報;3D立體導航

1? ? 目前各旅游景點的實際狀況

如今，經濟的飛速發展使大多數人脫離貧困，在滿足了物質生活的同時人們也已經開始豐富精神生活。旅游業在此前提下迅速發展，同時旅游業需要滿足人們更多的需求。現今各個景區接待游客數量巨大，經常造成景區擁堵。伴隨著擁堵，游客迷路的情況多有發生。人太多，游客無法獲取位置信息，不能快速地到達想要到達的旅游景點。另外一些有條件的游客會選擇跟從導游一塊旅游，但是到了旅游高峰期，景區十分擁堵，跟著導游的游客會極大地降低旅游體驗感。

文章介紹的技術的使用會快速地為游客規劃旅游路線，并且能提供優質化的三維立體導航，給游客帶來更智能化的服務和更多自由的選擇空間。

2? ? GPS及3D技術介紹

2.1? GPS技術

全球定位系統（Global Positioning System，GPS）通過GPS接收機接收GPS工作衛星的導航信息，從而解算目前的經、緯度等信息，是具有海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。

2.2? GPS的定位原理

文章介紹的定位系統使用移動終端固有的定位系統進行自主定位，移動終端接收模塊接收GPS衛星發送的定位數據，將信號的數據流提取出來，經過簡單的數據處理就可以分別找出GPS信號中的經度、緯度以及相應的格林威治時間（該時間加上8 h即為我國標準時）等定位信息。在實際開發中，GPS接收機根據從3顆以上衛星發來的數據計算出自身所處的位置，完成定位，如圖1所示。

GPS定位的基本原理是根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據，采用空間距離后方交匯的方法，確定待測點的位置（以上GPS技術可以由手機等移動終端設備獲得權限實現）。假設t時刻在地面待測點上安置GPS接收機，可以測定GPS信號到達接收機的時間△t，再加上接收機所接收到的衛星星歷等其他數據可以確定以下4個方程式：

由以上4個方程即可解算出待測點的坐標x、y、z及鐘差，GPS模塊再由此得到經緯度、時間等信息，最后將這些信息通過串口以GPS信息的形式發送出去。

2.3? 3D模型介紹和景區3D模型建立

“3D建模”即通過三維制作軟件，虛擬三維空間構建出具有三維數據的模型。3D建模大概可分為NURBS和多邊形網格。

景區3D模型的建立首先需要將景區的各建筑視為由各個墻面組成，屋頂信息主要由大比例尺航空航天影像獲得，從多幅影像中提取建筑物屋頂的結構信息，給出精確和完整的描述。通常采用單張像片與多張像片綜合分析的方法，利用2D地理信息系統（Geographic Information System，GIS）數據（如矢量線劃數據、數字高程數據、正射影像數據、地籍數據、地面測量數據等）加入城市大比例尺航空影像數據后建筑物高度及頂部情況即可精確地描繪出來，并且數字地面模型的加入還可以使地表起伏精確恢復。其中建筑物的側面情況可以通過地面攝影測量數據獲取。游客可以根據構建的3D起伏地形及景點3D模型選擇合適的觀望游覽區域，同時對于無法到達高處的游客也可以通過3D模型大致瀏覽景區風景以達游覽目的。對于實在無法描述的景物紋理信息也可以簡單地以人工紋理表示。

2.4? 3D技術應用

3D技術有面向影視動畫、動漫、游戲等視覺表現類的文化藝術類產品的開發和制作，有面向汽車、飛機、家電、家具等實物物質產品的設計和生產，也有面向人與環境交互的虛擬現實的仿真和模擬等。具體包括：3D軟件行業、3D硬件行業、數字娛樂行業、制造業、建筑業、虛擬現實、地理信息GIS、3D互聯網等。

文章主要介紹的是將GPS定位技術在移動客戶端的一般應用與3D技術在視覺表現、建筑業、人與環境交互、地理信息GIS及3D互聯網等領域應用的特點融為一體，應用于景區管理及旅游規劃，增加客戶端的去人工化性能，從而提高用戶的體驗感。

3? ? 智能語音播報

智能語音播報是基于GPS，WiFi，射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）等技術，通過手機GPS功能接收GPS工作衛星的導航信息，從而解算出用戶目前的經、緯度等信息。根據GPS定位數據計算出用戶的實時坐標，將其與周圍坐標相比較，當用戶到達某一旅游景點時，對預設的該區域景點須知及景點文化進行自動語音播報。通過GPS技術解算出的用戶所處位置信息，將位置信息與數據庫中的電子矢量地圖進行匹配，根據用戶位置的不同，手機能顯示不同的公益信息、廣告信息和景點信息等，為游客提供更加優質化的服務。

4? ? 3D技術、智能語音播報技術與GPS技術的融合—3D立體播報導航

在已有的3D技術和GPS技術的基礎上，結合智能語音播報就可以完成三維立體導航，給人更加直觀的視覺感受。該導航結合語音播報，每走到一個預設景點，客戶端會自動提示前方游覽線所對應的景點及景點相應信息，此時出現語音講解和客戶端的文字介紹，另外，手機上會顯示三維模型圖，會以90%以上的相似度還原周圍的實際景物供游客選擇是否繼續游玩該景點。此項技術能給游客提供極高的自由度，從而提高游客的旅游體驗感。

5? ? 客戶端介紹

（1）Web瀏覽器：為客戶提供各種數據。用戶的數據、景區的詳細信息、地理位置信息都儲存在Web瀏覽器中，當客戶端發送數據請求時，服務器根據發送的連接和參數，利用SQL語句，從數據庫查詢數據，返回給數據端。

（2）微信小程序：獲取定位權限，展示景區的詳細信息和數據，景區的各種信息已經提前存入微信小程序，用戶通過執行打開微信小程序便可以十分快捷地瀏覽各種信息。當用戶發送數據請求時，微信小程序將用戶的發送指令譯成代碼，通過X5或者JavaScript Core解析JavaScript代碼，最后通過WXML/WXSS處理引擎展示給用戶。

軟件工作流程如下。

（1）用戶進入景區以后，打開Android客戶端。

（2）打開手機GPS定位功能，獲取手機定位權限，獲取當前的經緯度信息，便于后續導航和播報。

（3）打開微信小程序或者瀏覽器進入客戶端。

（4）輸入景區名稱，調取景區相關的3D地圖。

（5）客戶端獲取信息之后，經過一系列的處理顯示給用戶，從而執行其功能，例如定點語音播報，三維立體模型導航。

6? ? 結語

傳統的導游方式無法滿足日新月異的新時代，更無法滿足龐大的旅游市場需求，而新型的電子導游技術是一個貼合時代發展、緊跟時代潮流、更大限度地傳遞景區文化的新型旅游輔助技術。其主要由智能手機科技、計算機編程、程序算法發展而來，屬于一種新型電子技術，能克服很多傳統導游方式的弊端，提供傳統導游缺乏的優質化服務，使游客更能享受旅游，實現旅游的真正意義。

[參考文獻]

[1]吳學偉，伊曉東.GPS定位技術與應用[M].北京：科學出版社，2010.

[2]夏帥，王華秀，于幸，等.基于GPS定位技術的旅游導航系統的研究[J].電腦知識與技術：學術交流，2017（3X）：234-236.

[3]毛敏.GPS衛星定位系統簡介[J].陜西國防工業技術學院報，2010（1）：39-42.

[4]管素清.公交車自動報站和地圖匹配的研究[D].濟南：山東大學，2005.

[5]孫弋，汪亞東，李培煊.基于GPS的嵌入式公交自動報站系統的研究[J].電子技術應用，2007（11）：34-37.

[6]周瑩瑩，楊濤.Web 3D技術及其應用[J].漯河職業技術學院學報，2010（5）：38-40.

[7]常歌，錢曾波，黃野.城區建筑3D景觀模型建立[J].中國圖象圖形學報，2001（6）：590-593.

[8]曾令惠.三維CAD與科技創新[J].價值工程，2012（5）：151-152.