虚拟3D旅游景观系统的设计及实验研究

常志坚

（陕西职业技术学院 陕西 西安　710038）

虚拟3D旅游景观系统的设计及实验研究

常志坚

（陕西职业技术学院 陕西 西安710038）

随着人们生活水平的提高，旅游已经成为国民的必然选择，受到旅游景区承载力影响，虚拟旅游网站成为未来旅游业发展必然趋势。为分析虚拟3D旅游景观系统设计与研究，在总结虚拟现实、虚拟旅游相关理论基础上，对虚拟旅游景观系统设计和细节设计进行设计，获取二维数据库，在此基础上建立三维数据库，构建二位场景，充分利用3DMAX建模软件搭建三维平台，并实现系统设计。系统设计功能包括地图功能和虚拟景区三维可视化，系统设计能够为旅游提供新的宣传手段，同时也验证了构建虚拟现实系统的可行性，为系统进一步设计研究提供理论参考。

虚拟旅游；景观设计；三维重建；GIS技术

在现代旅游业告诉发展中，各项现代化技术的应用为旅游业带来很大的挑战和机遇［1］，3S技术、虚拟现实技术等开始在旅游业得到重视。虚拟现实技术结合了人机互换、网络等功能［2］，能够提供全面真实感官体验，使用在多个领域中。虚拟旅游现实基础与旅游业的结合，已经成为旅游业发展必然趋势［3］，虚拟现实技术能够为大众带来一种全新的体验方式，真实模拟景区风景，提供更加真实的地理空间数据，同时对于旅游企业而言，虚拟旅游系统能够再现景区风景，具有交互操作的优势，能够为游客提供服务，文中主要分析虚拟3D旅游景观系统的设计及实验研究。

1　虚拟旅游理论与技术

虚拟旅游是指建立在显示旅游景观基础上构建虚拟旅游环境，是虚拟仿真技术一种，最早出现在20世纪90年代中后期，随着网络的发展和普及，虚拟旅游逐渐得到重视。虚拟旅游具有自主性、多感知性、交互性以及灵活性等特征［4］。从技术层次分析，虚拟旅游能够突破现实时间和空间的限制。虚拟现实技术具有多感知性、交互性和构想性特点，在旅规划中，引入虚拟现实技术，能够对旅游景点道路、建筑进行设计，变换方针系统，规划每种方案的优劣，优化各种方案。

2　虚拟旅游系统分析与总体设计

2.1系统总体设计

虚拟旅游系统设计中遵循易操作性、真实性、交互性以及稳定性原则，在设计原则基础上，分析总体结构体系，包括数据库、功能控制和系统界面设计3个层次。数据库各控制层之间的数据文件调用通过分析模型、Active X空间实现调用显示和操作变化。解决方案的管理通过控制层来进行维护。整个系统数据均在数据库层实现管理和维护。系统界面层设置角色权限，设定访问权限，系统总体设计如图1所示。

图1　系统总体结构设计

2.2系统数据库设计

在系统设计中需要包括地图功能和三维可视化功能，这就要求数据库能够提供二维数据和三维数据，并且每个数据库中都包含场景需要取文件、点文件等。为保证数据使用更加有效、方便维护，数据库设计中设置两个数据库，创建示意图和三维场景，避免数据存储过于混乱。

基于数据库数据编辑MAP文件包括示意图文件和三维编辑图，示意图主要实现地图导航功能，为用户提供地图视图效果，三维编辑图实现三维视图，系统数据库设计如图2所示。

图2　数据库设计

2.3系统功能设计

虚拟旅游系统包括地图导航功能和三维场景漫游功能，具体包括数据管理，地图视图、图形编辑、场景漫游、图形分析等模块。

数据管理中，系统设计需要以真是大量数据为基础，数据管理模块是必然设计模块。在该系统设计中，数据管理模块主要起到数据管理和编辑功能，操作中管理人员能够直接调用数据库，实现地图打开、管理等功能，并能够实现输出打印功能。

地图视图是为方面用户操作而设计的模块，包括地图的刷新、复位、放大、缩小以及移动等基本操作。

图形编辑模块是系统功能主要部分，主要为管理人员服务，便于系统的更新和维护。编辑模块设置中，功能主要包括图层修改、画线、浏览、缩放、移动以及视窗班级等功能，方便用户和管理人员使用。

为方面以后旅游发展决策，需要设置图形分析模块，包括测量距离、面积缓冲、叠加分析等模块，主要实现景区不同区域的比较，为决策提供必要的数据支持。

模型管理只要为管理人员服务，保证管理人员能够及时更新公园景观模型。场景漫游是三维分析中的重要组成部分［5］，是管理的一部分。该功能模块是设计关键环节，难点部分，主要实现用户多视觉享受。功能设计中主要包括浏览功能、录像以及路径设置等功能。

2.4系统开发环境设计

硬件开发CPUT8100@2.10GHz，内存1G，屏幕分辨率1280*800。开发平台为MapGISsaneK9数据中心，在个人PC机能够实现。数据中心界面下实现数据的调用，在系统设计中，系统所有数据的操作均在此实现。工作流编辑器实现数据编辑，能够根据需求设置插件。数据仓库存贮数据资源，无需创建独立数据路，能够提供各种异购数据的访问和配置。

3　二维数据库构建

以具体景区为例设置虚拟3D旅游系统。该景区位于海南省，与世纪大桥连接，具有旅游功能和社会服务功能。

3.1数据采集与处理

数据搜集是系统设计重要基础，根据系统设计需求和目的，要求的数据包括景区地理坐标位置、总平面示意图、空间数据、属性数据以及CAD数据等［6-9］。景区独立位置坐标主要用来设计平面设计图，通过相机定位功能和CAD图获得，数据无需转换直接录入数据库［10-11］，更加准确的数据依照测绘数据设计，CAD软件能够实现任何景区点坐标的计算。

数据采集后，需要进一步分析地图数据，得到更加详细的二位地理信息，包括功能划分等，选择更加清晰的图像作为示意图。由于不同景区主体不同，该景区重视历史文化，因此搜集历史人文资料，了解历史背景。MapGISsane制图中，需要校正影像［12-13］，转换为MSI文件图像［7］，加入控制点数据，添加坐标，校正文件保存为MSI格式。

3.2二维数据库构建

二维数据库构建中，GDB企业管理器管理所有数据，在本地地理数据库服务器下创建数据库，设置数据文件的文件名、初始大小等，调用相应的地理数据库文件，将数据存入关系数据库，实现对空间数据的管理。空间数据管理能够在相应的节点上进行要素类创建。地图编辑中，输入区在线图层完成操作并保存文件。示意图构建中，在MapGISsane地理数据库服务器节点下创建数据库，将文件导入栅格数据集，在地图编辑中进行矢量化。

4　三维场景构建

景区三维可视化内容包括自然旅游资源、景观资源以及认为旅游资源等。

4.1信息采集与处理

三维场景建立在二维数据基础上，同时增加景观属性数据，通过实地测量和现场采集的方法得到景观属性数据，包括个细节尺寸，二维数据同样需要校正影响，赋予真实地理坐标，制作更加真实纹理贴图。

4.2地面景观建模

三维数据库常见与二维创建类似，二维数据库附加高程。三维场景更加复杂［14］，为便于区分和存数，将数据命名为HDF文件，根据需求，地图编辑器中编辑相应的文件，作为基础文件，三维平台场景建模，所产生的数据全部保存在要素数据部分。

景区道路设计不规则，因此道路建模需要具有高速，判断数据哪些要素为必要，节省时间，导图GBD数据没实现数据的复制和迁移。打开地图编辑器，天界文件，不符合需求兔粮命名为其他文件。打开三维平台，创建带高度道路，选择取文件，赋予纹理、道路厚度等数据，保存到相应三维数据中。

植被层模型建模采用十字贴面法，以纯色背景最佳，同时设置参照值、深度检测等信息［15］。在地图编辑中根据道路图层编辑两侧路径，打开三维心态，在景观工具菜单栏创建数据，设置建模参数，包括距离、高度以及宽度等数据，采用三维平台中景观边沿和高度地表修饰功能构建水体层模型，针对复杂建筑模型，采用3DMAX建模，简单模型采用MapGISK9平台构建。

5　虚拟旅游系统实现

该系统设计包括地图导航系统和三维漫游功能，用户能够根据自己需求进行选择，系统把偶偶三维场景视图和地图视图两种方式。

5.1旅游系统实现过程

旅游系统设计中，需要设置整体框架部分。在数据中心设置器中，选择创建开始方案命令，输入方案名称，保存。在数据左侧出现设置结构树，之后解耦文件全部保存文件夹中。初始化过程包括预加载插件、关联属性等，插件名称包括三维wordspace插件、三维渲染视图插件、编辑扩展插件、地图显示视图等。在目录系统电机邮件，中间位置创建目录，添加子节点，分别在子节点下方继续添加节点，形成目录树。设计基础系统菜单单机创建按钮，通过电机邮件，对已添加的菜单项目进行命名。

将配置好的目录树进行文件绑定，赋予各节点相应功能呢，输入对应节点地址。在属性辩护视窗中设置节点关联场景，系统自动生成规范性插件调用。将搭建好的系统惨淡进行功能函数绑定，在项目属性中输入关联场景，设置完毕后，菜单初始化。在旅游系统设置中，用户登录界面是必要设置部分之一，登录系统通过测试数据中心角色插件实现，包括用户班级插件，能够实现用户管理。同时登录系统设置角色权限，设定不同用户操作权限，通过册数数据中心橘色插件分别设置。

5.2旅游系统地图导航功能

地图导航系统主要依靠二维数据实现，功能包括地图打开、新建、缩放以及管理等功能。新建地图自动保存为.MAP文件。地图导航功能模块包括方法、缩小、移动以及刷新等功能，可以通过拉框选择打开屏幕，鼠标右键同样具有这个功能。用户放大到地图某一领域中，鹰眼对话框能够显示图形缩略图，随着鼠标点击而移动，方便用户把握全局。

图形编辑能够实现新建图层和输入图形等操作，此外还可以选择数据源类别，保存到相应的数据中。在图层上输入需要的新图形，根据作用图层不同，输入图形也不相同，在激活点图层输入信息，需要点击相应的位置，输入参数，设置图形属性。对已经修改的图形能够进行修改，图形选择总能够通过拉框或者是圆选择。

5.3三维可视化功能

模型管理模块主要我维护和管理设计，能够保证管理者通过系统更新设计场景，导入模型功能，提供两种定位方式。景观模型包括数据、建筑以及高度地面等的设计，能够遵循相同的建模流程进行三维场景设计。建模材质主要包括材质编辑器，用户使用中能够直接替换，自定义新材质。场景漫游设计中，为用户提供场景漫游路径选择，能够通过双击鼠标左键，得到坐标值。在设置中，固定时间表示走完全程所需要的时间。游览路径中设计中，选择漫游方式，包括漫游各种参数的设置，完毕后开始实现漫游功能。该设计系统提供了漫游输出功能，将漫游情况录制视频，自定义保存。

用户登录中，通过输入正确的用户名和密码就能登录系统，在登录系统设计中包括三种类型，能够通过地理状态栏上的三维宣传视图和地图视图达到场景转换。

6　结束语

综上所述，文中主要分析虚拟3D旅游景观系统设计，综合运用地理信息系统、三维建模等技术，搜集二维数据和三维数据，充分利用3DMAX建模软件，根据地物表面特征和表达效果要求，选择合理建模方法，对具体旅游景观进行仿真模拟，成功建立旅游系统，设计系统具有可操作性，能够实现可视化功能，对虚拟旅游现实系统设计有重要价值。

［1］李萌.基于体感交互的沉浸式森林景观展示研究 ［D］.北京:北京林业大学，2013.

［2］裴玉.大庆湿地旅游虚拟现实系统设计［D］.哈尔滨:黑龙江八一农垦大学，2014.

［3］杨超敏.体验经济背景下虚拟旅游市场研究［D］.乌鲁木齐:新疆大学，2014.

［4］侯焕，韩雷，林忠宇.VTK技术在雷达图像可视化中的研究与应用［J］.现代电子技术，2010（6）:122-124.

［5］张益男，袁杰.DirectCompute加速图像处理方法的研究［J］.现代电子技术，2012（22）:55-58.

［6］陈利，王福生，管远保，陶冀，林辉.基于GIS与RS三维虚拟林相图可视化技术研究［J］.中南林业科技大学学报，2014（11）: 107-110.

［7］郑勇.基于GIS技术的城市消防信息系统的设计研究［J］.计算机光盘软件与应用，2014（21）:23-24.

［8］林朝飞.工程测量中如何有效应用三维GIS技术的研究［J］.计算机光盘软件与应用，2014（1）:255-256.

［9］戴慧，胡月明，谢健文，袁圣青，王春林.基于GIS和物元模型的油茶适宜性评价系统［J］.计算机工程与设计，2014（3）: 1100-1104.

［10］李业芝，王勇，王瑛.基于GIS和智能手机的监控与应急指挥系统［J］.计算机工程与设计，2014（9）:3326-3331.

［11］鲍月玲.3DGIS技术在国土资源信息管理中的应用［J］.计算机光盘软件与应用，2014（12）:27-28.

［12］王海素，李艳君，牛双立，等.GIS技术在通信方面的应用［J］.电子技术与软件工程，2014（19）:203.

［13］杨明衍.有线电视网络管理系统设计中GIS技术应用的价值［J］.电子技术与软件工程，2014（9）:65.

［14］高学平，唐朝阳，张晨.大型景观湖三维仿真演示研究［J］.南水北调与水利科技，2015（4）:756-759，784.

［15］梁坤，杜靖川.产业融合视角下现代工业旅游发展模式研究［J］.世界地理研究，2015（3）:152-159.

Design and experimental study of virtual 3D tourism landscape system

CHANG Zhi-jian
（Shaanxi Vocational＆amp;Technical College，Xi'an 710038，China）

with the improvement of people's living standards，tourism has become the inevitable choice of the people，the tourism scenic spot bearing capacity，virtual tourism website has become the inevitable trend of future tourism development.In order to analyze the design and research of virtual 3D tourism landscape system，the design of virtual tourism landscape system is designed based on the theory of virtual reality and virtual tourism.System design features include map function and threedimensional visualization of virtual scene，system design can provide a new means for tourism，but also verified the feasibility of the construction of virtual reality system，to provide a theoretical reference for the further design of the system.

virtual tourism；landscape design；3D reconstruction；GIS technology

TN99

A

1674－6236（2016）16-0131-03

2015-11-24稿件编号：201511227

常志坚（1970—），男，陕西宝鸡人，硕士，助教。研究方向：景观设计。