新型智慧游園系統的設計與實現
——以杭州市勞模工匠文化公園為例

吳濤，杜江，李海亭

(1.深圳來啊體育文化科技有限公司，廣東 深圳 518057； 2.深圳市物聯網協會，廣東 深圳 518071；3.杭州西湖風景名勝區管理委員會，浙江 杭州 310013； 4.武漢市測繪研究院，湖北 武漢 430022)

1 引 言

杭州西湖風景名勝區管理委員會于2021年將原杭州城西休閑公園進行改擴建，建設全國首個勞模工匠文化公園——杭州市勞模工匠文化公園。公園的建成將充分展示勞模工匠文化元素和精神內涵，既是杭州市民賞景休閑勝地，更是弘揚勞模精神和工匠精神的教育基地。

如何凸顯公園的工匠文化主題是考證公園建設成效的關鍵性要素。新經濟時代，科技日新月異，智慧生活已然來臨[1]，工匠文化主題概念不僅只受限于制造內涵的展現，其外延還涉及智能科技和智慧設施[2]，采用地圖服務、實景三維、移動互聯網和大數據等科技手段來營造園區工匠文化主題的智能化場景將極大促進公園工匠精神的體現[3]。

2 系統體系架構

依據杭州市勞模工匠文化公園智慧游園系統總體需求、建設目標和功能定位，圍繞公園游客對于智慧設施智能化體驗的核心需求，需分別滿足其入園總覽、游園引導、交互互動、設施使用的諸多需求[4]，作出如下總體建設內容的設計。

智慧游園系統在公園已有基礎上加設游園軟硬件配套設施和平臺，構造智能化游園場景。在公園改造工程中需集成一系列智慧生活設施，滿足游客游園過程中實時感知需求，增強科技感和生活感交叉融合，最終提升公園對于游客的吸引力度，如圖1所示。

圖1 智慧游園系統建設內容總體設計框架圖

3 功能實現

3.1 終端屏顯

由1個數據展板大屏(86英寸)、6個游園引導小屏(21.5英寸)和游園游客自有手機終端屏所構成。

①數據展板大屏

在公園入口關鍵室外位置布設數據展板大屏來展示公園各類相關數據，游客可以鳥瞰方式沉浸式感知園區真實場景基本狀況。

②終端引導小屏

在游覽環線不同節點布設多個小屏終端實現游客引導和交互，使其直觀獲得公園各類工匠文化主題信息。

③手機終端屏

針對公園非游覽環線節點的散落游園游客所植入手機端的終端屏引導和交互。

3.2 軟件平臺

包括數據展板系統軟件和游園引導網絡平臺：前者包含場景展示、環境檢測、輿情監測、文化傳播四部分內容，后者包含屏端、小程序、宣推渠道三部分內容：數據展板系統軟件可搭建公園統一入口數據信息平臺，使園區管理者和游園游客形成緊密聯系整體，獲得高效、協同、互動的整體效應；游園引導網絡平臺可讓公眾深入了解公園各類情況，加強公園品牌宣傳力度，提升公園知名度和社會影響力。如表1所示。

表1 智慧游園系統軟件平臺內容和功能匯總

3.3 云端管控

基于本機存儲數據通過云端管理模式設立上游端云服務(器)，將所有數據資料上傳至服務器中，下游端電腦(客戶端)安裝一個端口連接服務器，所有的程序、代碼都通過遠程調用，依靠無(有)線網絡獲取相應數據資料(更新)。

4 技術方案

系統采用MVC(Model View Controller)設計模式[5]，通過軟硬件、云存儲和工作流方式來實現智慧游園系統體驗場景的總覽、引導和交互。系統無縫整合數據大屏模塊、場景重構模塊、引導小屏模塊和無線終端(手機和Pad)引導模塊四大功能模塊，對游園地理空間環境、地物地貌、重點設施、環境狀況和社交交互內容等多源數據統一集成并進行整體可視化展示。

4.1 技術路線

系統是一個基于云計算并采用混合云方式構建的云平臺[6]，充分考慮了系統構建的技術領先性和后期可擴展性。其中地理空間場景數據等核心數據采用私有云方式存儲，保證了核心數據安全性和可靠性，其他非關鍵數據采用公有云方式存儲，充分利用公有云公共計算資源，如圖2所示。

圖2 智慧游園系統技術架構圖

4.2 數據大屏模塊

利用計算機圖形學，圖像處理及大數據技術，通過簡單拖拽、配置編排出可視化應用頁面的大數據可視化設計平臺。系統不同于傳統商業智能BI系統，創新性使用了以數據可視為核心(可快速有效地采用直觀多樣化效果將數據呈現出來的方式)并兼顧數據分析能力的一種先進方法來加以實現。

①功能說明

充分利用圖表、三維仿真、地理信息、地圖、視頻、圖片和文字等組合方式，綜合考慮視覺、交互、布局和動效等諸多設計需求，對各相關子系統數據作匯總整合處理，采用大屏一體化數據綜合展示方式[5]，增強可視化呈現效果的科技感，充分展示公園智慧化園區理念，如圖3所示。

圖3 數據大屏模塊功能示意圖

②技術架構

本模塊提供多維可視化圖形展示和多維數據分析呈現能力，針對使用者的總覽需求，并運用顏色、透視、動畫和觀察視點的實時改變等數據視覺表現形式，最大限度幫助決策者聚焦目標對象，從時間、空間、位置等多維層面洞察園區環境狀況，提供多維直觀、視覺炫酷、虛擬真實的管理圖形仿真環境，如圖4所示。

圖4 數據大屏模塊總體架構圖

4.3 場景重構模塊

采用無人機測繪、地理信息系統、虛擬現實和仿真技術對公園真實場景進行全景虛擬再造、模擬和互動操控。模塊將傾斜攝影模型、地理信息系統模型、三維模型集成進數據大屏模塊，同時整合各子系統的數據、點位和視頻等信息，以三維地理信息系統場景化虛擬巡游方式來展示園區的運行態勢[7]。

①功能說明

以三維實景共享數據為基礎，在地圖服務支撐平臺支撐下提供內容管理、視圖管理、瀏覽管理、分類管理、統計分析、測量工具、標注工具、分析工具和演示工具，如圖5所示。

圖5 場景重構模塊功能結構圖

②技術架構

本模塊是一個大數據分析展示云平臺，以實景三維共享數據為基礎，將傾斜影像、二/三維數據、全景影像等多源數據通過海量時空數據庫一體化管理，提供全面靈活的云應用解決方案，將地理信息空間信息與業務數據整合，實現數據分析、跟蹤監控、變化監測和應急指揮。平臺擁有強大的三維GIS查詢、編輯工具和豐富的API自定制強大功能，可根據不同業務需求提供定制化服務，如圖6所示。

圖6 場景重構模塊系統結構圖

4.4 引導小屏模塊

由觸摸式智能終端軟硬件和云平臺所構成的一體化自助服務終端。該終端內嵌有游園電子地圖，每個終端都標注有用戶當前位置，游客可依據觸摸屏顯示畫面的提示來觸摸屏幕選擇所需要到達的位置，利用3D高精矢量地圖提供導航服務并結合游客位置信息狀態智能化地為游客規劃目的地路徑，游客可同步具體查詢游園各景點介紹[8]。

①功能說明

一體化自助服務終端位于游園工匠文化主題游覽道的特定位置，其布局地點的人員流動性強。有鑒于此，本模塊以一個基于景區的虛擬3D可視化虛擬場景地圖為基礎，采用最簡單、方便、自然的人機交互方式，為游客們提供一系列的導航查詢服務，其功能包括信息展示、二維碼關注、條件類別搜索、路線自主導航、景區主題活動展示、景區文化展示和公共設施查詢導航等，如圖7所示。

圖7 引導小屏模塊功能結構圖

②技術架構

網絡設備采用國際標準接口和規范協議，滿足客戶不同需求并充分利用軟硬件資源；針對所選網絡設備后續升級網絡的情況，能隨時通過增加網絡設備或模塊的方式來對擴展現有設備，并能實現多臺觸屏機的擴容，以滿足業務隨時擴充需求；通過合理鏈路冗余可靠性設計實現多臺設備冗余備份，簡化日常管理維護；為及時、迅速地處理網絡上傳送的數據，所選網絡設備具備高速處理的能力，能夠提供高速數據鏈路，保證網絡高吞吐能力，滿足各種應用對網絡寬帶的需求；提供方便、靈活的網管工具，可對各廠商網絡設備進行集中式地有效管理和控制，方便日常維護、安全防護和業務管理等，如圖8所示。

圖8 引導小屏模塊技術架構圖

4.5 無線終端引導模塊

為增強數據大屏和引導小屏主要功能模塊已有實現效果，模塊基于人手一部或者多部的無線終端設備交互便利性狀況來實現游園游客與公園特定場景(游園固有地物如游覽道等、熱點地標如雕塑等和游園設施如智慧公廁等)的交互強度，同時增強游客間社交強度，增進游園游客在社交媒體網絡中推送度，讓游園場所信息通過用戶自產生信息(UGC：UserGenerated Content)模式流動起來，提升智慧游園系統智能化場景體驗效果[9]。

①功能說明

包括位置服務。文化宣傳、品牌推廣和社交傳播四大類，如圖9所示。

圖9 無線終端引導小程序功能結構圖

位置服務類分為定位服務，路線游覽和熱點導引功能，游客在便捷獲取到個人實時位置信息基礎上可按照路線模式和景點模式進行導引，同時可與重點路線和景點的文化品牌傳播無縫集成且方便切換；文化宣傳類可以多種方式對重點地標和文化主題內容做多樣化展示；品牌推廣類則對園區近期和當下正在推廣的各類主題活動，常規的設施和地標文化內容進行推送；社交傳播類則可以物或人為中心進行各類信息的分享傳播和交互。

②技術架構

采用平臺層、用戶層、主題層的三層架構模式，集成大數據基礎架構，采用公有云存儲模式和多終端適配開發技術，適用項目在開發過程中快速迭代，如圖10所示。

圖10 無線終端引導小程序技術架構圖

5 結 語

杭州市勞模工匠文化公園智慧游園系統建設在公園已有基礎設施情況上予以增設，實現了智能設施設備和智慧場景與公園已有環境狀況的完好融合，智慧游園系統從多個層面滿足了各類用戶的多項需求：對公園管理方而言，可為其提供園區整體環境狀況的綜合表征，其中數據大屏可完好對接各類政府部門和機構的參觀考察，引導小屏可實現公園工匠文化主題內容的整體宣導，能以智慧(能)化方式起到良好品牌推廣宣傳效應；對公園游客而言，可使其以沉浸方式充分了解公園工匠文化主體內容，智能化信息觸達的體驗感和獲得感強。

此智慧游園系統設計和實現成果可作為類似智慧公園的智慧體系建設而予以參考，杭州市勞模工匠文化公園智慧游園系統的建設實施現場效果，如圖11所示。

圖11 智慧游園系統實施效果圖