西湖詩詞旅游導航系統設計與實現

王學慧，王馮依欣，宋瑾鈺，趙躍鵬

（1.浙江理工大學信息學院；2.浙江理工大學經濟管理學院；3.浙江理工大學 機械與自動控制學院，浙江 杭州 310018）

0 引言

隨著國民消費水平的不斷提高，浙江省的旅游經濟也在加速發展中，來浙旅游人群規模逐步擴張，西湖出游人群比重不斷提升。在西湖旅游業發展高度成熟的當下，西湖深厚的詩詞文化底蘊讓一些旅游業商家看到了新的商機：一方面，西湖詩詞文化可以強化青少年課外素質文化教育［1］；另一方面，詩詞作者的“名人效應”可激發青少年游客的出行動機。“詩詞+旅游”作為一大熱點逐漸為人所熟知。但是，目前安卓市場上為西湖詩詞文化旅游服務的應用軟件寥寥無幾。

在導航系統研究設計方面，陳燕紅等［2］研究Android 地圖構建、地圖全景導航嵌入以及景點展示等關鍵技術，實現了烏魯木齊特色景點全景導游系統，但其僅使用了騰訊地圖街景導航實現全景導航，并利用騰訊、百度及高德地圖實現系統外部導航，而沒有實現內部地圖導航；蔡曉潔等［3］采用Vue.js 框架、Java 開發后端與WebSocket 協議，直接通過高德地圖API 獲取數據開發了一款旅游導航Web APP，雖然使用Web APP 框架可以降低開發成本，但是短期內其瀏覽體驗還無法超越原生APP。在詩詞軟件設計開發方面，馮麗露等［4］基于古詩詞學習的特點研發了古詩詞記憶與測試APP 系統，并介紹了該系統的設計與實現方法，但該系統對于詩詞文化的學習未能寓教于學，還僅限于對詩詞信息的整理，用戶下載動力較弱。目前針對詩詞旅游的軟件并不多，張琦等［5］分析了全媒體時代下旅游APP 發展現狀，并創造性地將傳統詩詞文化與旅游深度結合設計了一款APP，但是針對詩詞文化部分，用戶搜索相關詩詞具體操作比較復雜，而且其只利用GPS 技術了實現定位簽到功能，并沒有實現導航功能。

在詩詞旅游潛力巨大的背景下，本文針對目前市場上缺乏能彰顯詩詞旅游特色的應用軟件的問題，設計了一套針對青少年的西湖詩詞旅游方案。從技術方面來看，本文使用原生APP 進行開發，引入高德地圖幫助用戶定位、導航、搜索景點。為提升青少年用戶體驗，開發了卡通地圖定位導航等，使用AR 技術對西湖著名景點進行建模展示，讓用戶可身臨其境地感受西湖之美。從功能方面來看，這是一款將古典詩詞與杭州西湖旅游相結合的旅游導航軟件，以期讓廣大青少年在西湖旅游的同時，能夠學習到優秀的傳統文化知識。

1 相關技術

1.1 GPS 與衛星導航系統

GPS（Global Positioning System）即全球定位系統。GPS在全球的覆蓋率高達98%，能夠使用低頻訊號，縱使天氣不佳，仍能保持相當的訊號穿透性，對于高速運動中的對象，也能確定精密的瞬間三維空間坐標、速度矢量和精確授時等信息［6］。GPS 為本旅游導航系統實現精確定位提供了可靠的技術支持。衛星導航系統是覆蓋全球的自主定位衛星系統［7］，允許小型電子接收器進行定位，例如具備接收功能的Android 手機即可借此獲得包括經度、維度與高度在內的位置信息，并能精確到10m 內［8］，這為本系統實現精確導航與3D 建筑物可視化提供了有效方案。

1.2 高德地圖

高德地圖依托導航、航空攝影攝像、數字地圖甲級測繪資質及強大的電子地圖數據庫成為中國數字地圖內容、導航和位置服務解決方案的優秀提供商。高德地圖依據交通態勢數據、POI 數據、公交數據、行政區劃數據、天氣數據等實時更新地圖內容，不斷完善地圖數據系統，從而方便了地圖類APP 產品的維護。

利用“GPS+基站定位+WiFi”的混合定位模式，高德定位SDK 將多種定位技術的亮點加以整合，可無視地理位置差異進行精準定位［9］。在野外，可通過GPS 定位提供的高精度位置信息，同時結合網絡提供的輔助信息提高定位精度［10］；在市區，可借助基站密集的優勢，通過GPS 與基站信號混合的定位方式，實現在復雜戶外環境下的精準定位。混合定位模式具有毫秒級響應、無GPS 依賴等優點，為移動APP 實時監控用戶移動帶來的周圍環境變化提供應對措施。

高德地圖開放的SDK 基于全面的路網信息，結合精準的實時路況，在多端為用戶提供準確的導航服務。除實時導航外，高德地圖還可提供模擬導航功能，以及無需起點與終點的智能巡航功能。開放且可靠的API 逐漸成為國內開發者的首選，同時其在線開放的API 文檔也方便了本系統的設計與實現。

為實現本軟件的導航功能，開發者需要在高德開放平臺網站進行注冊，申請高德地圖開發者key，在項目中生成簽名證書申請文件，并在AndroidMainfest.xml 注冊程序中進行高德地圖的權限授予，之后高德地圖才能在安卓手機上顯示［11］。

1.3 AR 增強現實技術

增強現實（Augmented Reality，AR）是一種將真實世界信息與虛擬世界信息進行“無縫”集成的新技術［12］，其將原本在現實世界一定時空范圍內很難體驗到的實體信息（視覺信息、聲音、味道、觸覺等）通過計算機技術［13］模擬仿真后再進行疊加，將真實環境與虛擬物體實時疊加到同一畫面或空間中。將虛擬信息應用于真實世界并被人類感官所感知，從而實現超越現實的感官體驗［14］。

如今可復原歷史場景、再現著名古建筑物的AR 技術［15］正逐漸成為景區吸引游客、宣傳景點、傳承文化的手段，因此本系統引入AR 技術對西湖著名景點進行建模。通過3D 模型和實時講解寓教于學，可提高詩詞旅游的趣味性，同時增強軟件自身的核心競爭力。

2 系統設計

2.1 系統總體架構

本系統圍繞西湖詩詞旅游主題，采用C/S 模式，包含Android 系統、Google VR 系統、DumixAR 系統和高德定位導航系統，將西湖特色詩詞與高德地圖導航相融合，從而實現用戶的沉浸式旅游。

客戶端基于Android 系統運行的智能手機可實現3D 地圖顯示、定位、地點查詢、導航以及與服務器通信等功能。后臺管理系統采用SSM（SpringBoot+SpringMVC+Mybatis）框架結構，耦合度低、復用性高。MySQL 數據庫技術存儲用戶登錄注冊等方面數據信息，以實現詩詞管理、景點管理、通知管理及數據分析等功能。

2.2 客戶端功能模塊設計

客戶端軟件基于模塊化思想為用戶提供卡通地圖、實體地圖、在線商城、個人賬戶管理4 大功能模塊，其中卡通地圖模塊包括景色名稱、特色卡片、搜索欄定位；實體地圖模塊包括實時天氣、步行語音導航、史路、詩路、AR 識景；在線商城模塊包括課程、熱賣產品、西湖小知識；個人賬戶管理模塊包括點贊、收藏、訂單?？蛻舳酥饕δ苣K如圖1所示。

Fig.1 Main function modules of client圖1 客戶端主要功能模塊

2.3 客戶端UI 界面設計

為了貼近目標人群——青少年，分別根據西湖旅游十景（蘇堤春曉、曲院風荷、平湖秋月、斷橋殘雪、柳浪聞鶯、花港觀魚、雷峰夕照、雙峰插云、南屏晚鐘、三潭印月）的特點設計了10 款卡通風格的圖標插畫［16］。APP 主頁使用Android 的相對布局RelativeLayout 實現，單擊圖標時彈出氣泡顯示該景點名字（見圖2）；雙擊圖標時彈出西湖特色景區定制功能卡片（見圖3），提供該景點簡介、導航、相關詩人介紹和VR 全景觀賞功能。

Fig.2 Scenic spot display bubble圖2 景點顯示氣泡圖

Fig.3 Scenic spot display card figure圖3 景點顯示卡片圖

3 關鍵部分實現

3.1 實體地圖定位模塊

本模塊實現的功能是利用高德地圖進行定位，顯示3D地圖圖層，使用定位藍點顯示旅客當前所處地理位置［17］。點擊地圖上任意地理位置，顯示其地理名稱及其與本位置的距離，如圖4 所示。利用地圖手勢傳感器，可使自定義控件地圖圖標的方向指示跟隨手機方向進行旋轉，實現類似陀螺儀的功能，使得定位及導航更加形象、易懂，如圖5 所示。

他是百年家族企業的繼承者，是中式調味料品牌的第四代傳人。他將父輩“思利及人”的核心理念融入企業管理中，也將慈悲、傳承、創新、創業、堅守等寶貴的文化符號注入李錦記的文化血液里。

Fig.4 Other location distance map圖4 其他位置距離圖

Fig.5 Custom icon rotation map圖5 自定義圖標旋轉圖

3.1.1 集成的高德定位及其3D 地圖顯示板塊

編寫高德地圖激活定位函數activate（OnLocation-ChangedListener listener）繼 承com.amap.api.maps.Location-Sourse 接口的方法，程序首先需要設置定位回調監聽，在其中設置定位參數，即可顯示3D 地圖。關鍵代碼如下［18］：

3.1.2 自定義地圖定位控件及類似陀螺儀旋轉功能

調用高德地圖開放接口com.amap.api.location.AmapLocationSListener 即地圖的監聽器獲取經緯度，首次定位時將人所處位置定位在屏幕中央，如果旅客位于雷鋒塔附近，則下方底部定位彈窗的TextView 提示內容改成“在雷鋒塔景區附近”。之后使用aMap 添加動畫監聽，通過addMarker方法添加藍色定位圖標，以及addCircle 方法添加定位精度圓，同時引用地圖手勢傳感器旋轉定位圖標。如果不是首次定位，此時地圖縮小顯示。如果可以移動地圖到定位點，則通過aMap.animateCamera（）方法使動畫到達定位所處的屏幕中心位。關鍵代碼如下：

3.2 地址查詢模塊

本模塊實現的功能是在用戶搜索導航景點時提示將要搜索的內容，并實時、動態地將高德地圖的提示以條目形式列在下方，方便用戶前往導航地址，如圖6 所示。

Fig.6 Search navigation interface圖6 搜索導航界面

調用高德地圖搜索提示API，能夠對用戶在EditText 輸入的內容進行提示，并使用ArrayList 對搜索結果進行存儲，重寫onGetInputtips 方法將搜索結果與mSearchData、RecyclerView、適配器SearchAdapter 相結合，之后將提示內容以列表形式回調出來，效果如圖6 所示。關鍵代碼如下：

3.3 景點地圖導航模塊

本模塊能夠實現步行語音導航功能，選擇地圖上任意不與起點重復的地點，將彈出底部彈框顯示名稱與距離，可以選擇“路線”按鈕進行語音步行導航，如圖7 所示。

Fig.7 Pedestrian navigation interface圖7 步行導航界面

點擊“路線”自定義按鈕后，啟動Intent 跳轉到Walk-RouteNaviActivity 進行語音步行導航［19］，同時新建Bundle傳遞從該頁面獲取的起點和終點坐標數據。在Walk-RouteNaviActivity 導航活動中先初始化基礎地圖，再使用前一頁面傳入的起點和終點值進行路徑規劃開發，創建導航圖層，添加規劃好的路線到地圖，重寫onCalculateRoute-Success 方法，對于規劃成功的路線進行回調，展示在手機上并進行語音導航，效果如圖7 所示。

WalkRouteNaviActivity 線路規劃同時實現步行導航的關鍵代碼如下：

3.4 旅游線路推薦模塊

本項目的兩個特色板塊分別是“史路”和“詩路”?！笆仿贰笔且詺v史詩人為一條線路，講解該文人與西湖著名景點的淵源并進行景點導航；“詩路”是以詩詞地點為一條線路，進行相關景點的旅游導航。由于篇幅有限，本文以“史路”中的“再尋蘇軾之旅”和“詩路”中的“第九站：雷鋒夕照”路線規劃為例，結合VR 虛擬現實技術和AR 增強現實技術進行闡述。

3.4.1 “史路”模塊設計與AR 增強現實技術實現

“史路”使用BaseBottomSheetDialog 結合Android 自定義UI：利用卡片式折疊交互CardStackView 技術實現10 張西湖著名歷史詩人游覽線路卡片的切換效果，如圖8 所示。其中，“再尋蘇軾之旅”展開后是關于蘇軾游覽西湖的路線定制，介紹蘇軾寫下的關于西湖的著名詩詞以及蘇軾與蘇堤的故事，并同時對蘇堤進行導航提示。如圖9 所示，用戶可點擊“去蘇堤”按鈕實現去蘇堤的步行導航。

Fig.8 Overview of the history card圖8 史路卡片概覽圖

Fig.9 Expansion of the history card圖9 史路卡片展開圖

到達蘇堤后，用戶可對蘇堤進行AR 識景操作，查看蘇堤的AR 模型，如圖10 所示。

Fig.10 Sudi AR preview圖10 蘇堤AR 預覽圖

AR 實現技術如下：在DumixAR 開放平臺創建試用版的AR 應用，引入編譯需要的Framewrok。DuMix AR 需要引入的系統庫有libz.tbd、libstdc++.tbd，并需要引入第三方庫AFNetworking、ZipArchive對工程進行設置。在Android 工程中設置第三方庫的資源路徑并初始化SDK，聯網后使用DumixAR 回調平臺得到的APP Id、AR Key 和Secret Key，根據AR Key 下載AR 的case 內容，并在手機上進行加載。

3.4.2 “詩路”模塊設計與VR 虛擬現實技術實現

“詩路”模塊根據西湖十景設計了10 條詩詞路線，以“第九站：雷峰夕照”路線為例（見圖11）進行詳細說明。用戶可點擊圖片進入雷鋒夕照景區詳情介紹界面（見圖12），其中包括了地理、人文、詩人及其詩詞，用戶可對該景點涉及到的詩詞文化進行系統學習，還可利用VR 眼鏡對雷鋒塔景點進行沉浸式觀察（見圖13）。

調用Google 開源的Vr-sdk 實現西湖十景的360°全景再現，首先使用Google 提供的現實全景圖片的View 即Vr-PanoramaView，然后在工程文件中為VrPanoramaView 添加所需的設置Options，并為VrPanoramaView 設置監聽事件VrPanoramaEventListener，創建任務ImageLoaderTask傳入VR 圖片名及設置，使用loadImageFromBitmap 加載本地圖片的VR 圖片，可展示西湖景點的虛擬真實環境，并具有一定的真實感。關鍵代碼如下：

Fig.11 Study map of shilu tour圖11 詩路游覽學習界面

Fig.12 Leifeng sunset scenic area details introduction圖12 雷鋒夕照景區詳情介紹界面

Fig.13 Panoramic view of Leifeng sunset VR圖13 雷鋒夕照VR 全景

4 結語

在國家越來越重視詩詞文化的背景下，本文主要運用Android 開發了一套西湖詩詞旅游導航系統，將傳統詩詞文化與旅游導航相結合，寓教于學，讓青少年在詩人所處的西湖美景中感悟詩詞的深刻內涵，加深對傳統詩詞文化精髓的理解，通過高德地圖、AR 和VR 技術實現的“史路”與“詩路”培養青少年對詩詞文化的興趣。本系統在詩詞文化傳播形式上進行了一定創新，在完成Android 移動端APP開發后可向西湖旅游部門進行推薦，以期為文化旅游的推廣注入新活力。