贛南通天巖景區三維虛擬地質旅游模型的構建與應用

徐文靜 丁德高 陳養龍 徐文杰

江西理工大學資源與環境工程學院，江西贛州 341000

引言

旅游產業已經成為我國重要的經濟增長點，可產生巨大的經濟和社會效益。在景區資源多元化的背景下，地質景觀已經成為重要的旅游資源，出現了一個極具特色的旅游分支——“地質旅游”。陳安澤和盧云亭將之定義為“結合人類旅行游覽、休療康樂與研究地球表層物質組成、結構及能量遷移、變化的活動”[1-2]。近年來各地涌現出一大批“地質公園”就是地質旅游方興未艾的明證[3-4]。隨著我國國民物質文化和精神文化水平的日益增長，游客已經不滿足于單純的風景旅游，關注點轉向了景觀背后更深層次的科學和人文內涵，而現有的大部分“地質公園”無法滿足這種潛在的“求知驅動型”的需求。景區僅有少量標識牌以簡單的文字說明相關的地質現象，既無法吸引游客的關注，也起不到預想的科普效果。隨著互聯網技術的飛躍發展，游客旅游目標和線路的選擇也日益多元化，游客對傳統的平面宣傳手冊、平面媒體廣告和二維導游圖等方式已經逐漸失去興趣，基于網絡框架的虛擬三維技術[5]、航拍三維實景[6]、交互式景點瀏覽等新方式獲得了游客的好評并得以迅速推廣。

贛南各景區遍布以丹霞地貌為代表的沉積巖景觀，擁有優質的旅游資源，但缺乏相應的“知識驅動型”旅游經濟的挖掘和建設。因此，為了填補該方面的空白，更好地發展贛南的優勢旅游資源，本文以通天巖為示范景點，通過建立具有互聯網框架的三維綜合地質旅游模型，發掘“知識型”旅游資源，創新旅游宣傳模式，豐富旅游線路選擇方式，達到地質應用和創新商業模式的融合。

一 三維虛擬地質旅游模型的構建

構建具有地形真實地理位置和具體效果的三維模型需要獲取較高分辨率的地形數據，并通過GIS（地理信息系統）技術構建DEM（數字高程）模型，在DEM模型的基礎上疊置近期的衛星影像，生成如封三圖2所示的三維虛擬景區模型。

圖2 通天巖景區的三維地形模型（見正文第44頁）

為了實現地質旅游和云旅游的功能，本文在三維虛擬地形和影像模型基礎上加入地質和互聯網要素。鑒于虛擬電子模型可以方便地嵌入各類多媒體，本文搜集了景區地質景觀相關的多媒體資料，并嘗試以地質模擬軟件模擬景區形成的地質演化過程，最后輸出為多媒體格式（Flash、GIF或模擬過程視頻錄像），嵌入到三維虛擬地形模型中，最終形成綜合的地質旅游模型。封三圖3展示了景區河邊一處觀景臺中所見的河谷照片，并通過制作的多媒體GIF動畫重現了當前河谷形態形成的過程。游客在欣賞美景的同時，也獲得了知識，對景點“知其然，也知其所以然”。三維地質旅游模型構建完成后，可以通過軟件開發接口輸出為VRML格式的虛擬現實框架模型，發布在網頁端、公眾號或旅游APP上。

圖3 地質景點成因解釋的多媒體展示（見正文第44頁）

二 虛擬旅游功能框架與商業服務模式探討

以三維虛擬地質旅游模型為核心，本文開發設計了以下旅游功能模塊。

（一）實時導航

目前絕大部分景區的內部導航采用平面圖，平面圖的內容大多是景區內各景點的相對方位和旅客所在位置，往往缺少比例尺，游客很難通過這些導覽圖獲知距離和地形的信息，到達平面導航圖中相距很近的目的地可能要翻山越嶺，這種旅游信息傳達能力的缺失可能會給旅客帶來極大的困擾。而通用的地圖導航（如高德地圖、百度地圖等）實際上也缺乏地形和具體景點的信息。本文將上節中建立的數字高程模型通過軟件接口接入到GPS導航功能的地圖APP中（見封三圖4），用戶可以直觀地觀察到各景點之間的地勢差和距離，為選擇最佳的游覽線路提供便捷的參考。還可以使用定量的角度和距離測算工具，迅速熟悉景區各景點的布局和空間聯系，極大地增強了游客的游覽體驗。

圖4 定制手機APP導航中的通天巖景區景點三維瀏覽（見正文第45頁）

（二）地質景觀和人文旅游

本研究最大新意是通過“地質旅游”的概念和“地質虛擬模型”的先進計算機技術向游客提供“求知驅動型”的旅游體驗。通過將景區內著名景點的地質成因的多媒體講解嵌入到三維地質模型中去（見封三圖3），并配以語音，游客只需要輕輕一點標識，就可以從視覺和聽覺上獲得相關地質現象的形成原因和過程，滿足游客“求知驅動型”的觀景需求。對于熟識的風景，用戶也能從地質模型中獲得深具科學內涵的新意和樂趣，提高游客的知識水平和旅游認知水平，激發用戶的求知欲。本研究可以很大程度地完善“地質公園”的功能性，不是通過枯燥的文字解說，而是通過生動、具有感染力、一目了然的動態模型和多媒體演繹“激活”景區和景點的地質資源吸引力。

以封三圖3的河谷成因為例，在河谷發育的初期，以下蝕作用和向源侵蝕為主，河谷不斷加深和延長，既有流水的機械沖擊力，又有水的溶解作用，以及水中所攜帶砂石的磨蝕作用。河谷發育的中期，以下蝕作用減弱側蝕作用加強，等河道沖平后（V字型剖面），河流侵蝕凹進去的河岸，在凸岸堆積，使河流更加彎曲，旁蝕作用拓寬河谷，在中下游區形成蜿蜒曲流和寬坦的谷底平原。河谷發育的成熟期，以側蝕作用為主，當溝谷流水獲得地下水穩定補給，至此溝谷成為河谷。向源侵蝕使河流向源頭延長。在河流下切侵蝕過程中，使原先的河谷底部（河漫灘或河床）超出一般洪水位以上，呈階梯狀分布在河谷谷坡的地形，稱之為階地，許多城市早期就是圍繞河流階地建設的。這種河谷和階地的模式，不僅能夠解釋通天巖景區的地質現象，也能向游客科普更為寬泛的地質人文知識。

（三）虛擬現實的“地質云旅游”

近兩年來，受疫情的沖擊，云旅游模式受到游客的青睞。依托三維虛擬地質旅游模型，并結合三維全景攝像技術，可以實現地質景點的三維全景虛擬漫游。游客可以通過漫游相關的網頁和APP等媒介來實現360°的景區觀光，同時也可以方便地點擊觀看嵌入的地質景觀講解，實現足不出戶觀賞風景和深度人文旅游。

三 三維虛擬地質旅游模型推廣策略

為配合聯合國教科文組織提出的建立地質公園計劃，我國的世界地質公園總數目前已經上升至39處，我國的國家地質公園自2011年發布的第一批開始到2014年發布的第七批已有240處，申請地質公園的熱潮還在繼續，其他類景區也增設了涉及地質景觀和動植物學知識的景點觀光牌，但這些講解都是以文字加平面圖片的方式為主。另一方面，隨著互聯網的普及，人們更普遍地通過互聯網在線旅游，據我國在線旅游市場用戶規模估算，2017年在線旅游網民規模達到3.48億人，預計2019年將增長到5.2億人。在以上兩方面的大背景下，嵌入三維地質旅游模型和互聯網服務的旅游商業模式具有很大的推廣潛力。

從商業潛力來說，作為一種新興的空間表達媒介，三維虛擬模型可以廣泛應用于旅游經濟的各個環節，迅速吸引用戶游客的注意力，由此產生附加的旅游動機和消費傾向。在通過初期的測試、反饋、修改更新，達到令人比較滿意的用戶體驗的基礎上，本文的研究成果可以推介給旅游移動端APP、地圖導航平臺、旅行社、景區等線上和線下商業體。旅游網絡中介和旅行社可以通過三維虛擬場景吸引游客組團游覽；景區可以設立有償服務，結合手機設備定位，生成游客專屬的模型，在三維虛擬景區里集成游客的游覽足跡、沿途拍攝照片和影音媒介，這種模型作為別具特色的記憶載體具有潛在的商業前景。

以三維導航這部分的需求為例，目前包括地質公園在內的地質景點幾乎使用平面圖，平面圖的內容大多是景區內各景點的相對位置，僅僅給游客提供了最基礎的路線服務，游客往往還想獲取景區內的各條路線之間的交錯關系和高差，以方便路線規劃，而平面圖由于二維的局限無法提供。游客外出旅游看重旅游產品的便捷與形象生動，最好是能夠一看就懂，現在也有景區正在構建大型三維景區圖，但還未大規模普及，此時就需要有一定精度的景區三維模型來滿足游客需求。此外，自駕游的游客越來越多，導游的角色往往需要云服務來扮演，地質三維模型能嵌入語音，就能為游客實時導航，且能基于定位向游客介紹所在景點的人文與地質知識，極大地滿足了游客的旅游需求。本文的模型應用于各地質旅游景點，將便于在三維層面展示游客需要的景區信息，并達到較高的精度。目標客戶主要是會使用互聯網的人群。基于微信等產品的廣泛應用，可以將景區的三維模型通過微信網頁傳遞給游客，游客可以通過掃二維碼或關注微信公眾號的形式獲取到所在景區的三維地質模型。本文的模型也可應用于非盈利的旅游服務軟件，與各景區，服務行業達成合作，形成上游是各景區，包括在景區內外的各旅館，酒店，旅行社等，中游是由網絡技術支撐的各種軟件端，下游是以在線旅游人群為主的用戶，這一套完整產業鏈具有很大的商業潛力。簡言之，本文的模型可以提供二維普通景區路線圖無法供給的地質綜合旅游服務，能夠讓游客在娛樂的同時了解到地質知識，并使用三維虛擬仿真技術進行更為便捷的規劃和出游。

在具體的推廣策略方面，嘗試從以下幾方面著手：有效利用校內媒體資源。可將移動端模型推薦到校內媒體上發布，并通過學校學生微信朋友圈、QQ動態、微博等“自媒體”傳播，實現小范圍的推廣，測試模型效果和受用戶歡迎程度；有效利用公益平臺進行推廣。如贛南日報“前端”客戶端、贛州交通992廣播等公益平臺，這些平臺受眾廣泛，而且易于接受和傳播新興事物，可通過媒體新聞線索的方式推薦本文成果；爭取與景區進行試點合作，在景點醒目位置投放二維碼，設置可以播放虛擬模型的便攜平板設備，吸引游客進行掃碼和交互瀏覽，體驗融三維導游和科普導游為一體的虛擬模型技術。

四 結語

以三維建模和虛擬現實技術為核心的三維虛擬地質旅游模型高度契合當前“求知驅動型”旅游需求和互聯網+旅游模式。本文以贛南通天巖景區為對象進行了相應的創新創業嘗試，探索了技術實現的可行性，開拓了商業服務的框架內容，探討了推廣應用的渠道，可為推進贛南紅巖景區的旅游多元化和智能化提供助益。