基于Krpano的全景技术在滩涂资源管理系统中的应用

殷腾箐，仲伟凡，张笑楠

（浙江省河海测绘院，浙江 杭州 310008）

基于Krpano的全景技术在滩涂资源管理系统中的应用

殷腾箐，仲伟凡，张笑楠

（浙江省河海测绘院，浙江 杭州 310008）

阐述全景作为一种虚拟现实技术广泛应用于各个领域，并与其它学科交叉互补的情况。对全景的基本原理及后期处理步骤与平台引擎进行研究，最后，结合在浙江省滩涂资源管理系统中的集成，展示全景技术在3S技术中应用的实例与总体趋势。

WebGIS；全景；Krpano；Skyline

1 问题的提出

随着近年技术的进步与智慧城市热潮的兴起，对地理信息的数据表达方式的要求已不再只停留于传统的矢量、影像地图的形式，随着浏览器端图形显示技术的成熟，越来越多的三维场景被集成到地理信息系统之中。全景作为三维技术的一个分支，以其先进的交互性和真实性，给各行各业提供了全新的表现形式，全景采用现势性高的相片构建真实世界的场景，用户可以以第一人称视角获得身临其境之感，通过全景视图，不仅可以展现传统地理位置信息，还可以集成相关的属性信息，同时其还是一个性价比较高的虚拟现实实现方案。地图3D化、实景化是地图服务未来的发展趋势之一。本文在全景技术和当今最流行的Krpano全景引擎的基础上，以其在浙江省滩涂资源管理系统中的集成为例，讨论分析全景技术与WebGIS的结合应用。

2 全景技术与Krpano引擎

2.1 全景概念与分类

全景亦经常被称为360全景，是一种全新的图像组织模式，指视点固定，视线向任意方向运动时所观察到的图像，可描述完整的周围环境信息[1]。按投影方式的不同，有柱形全景、球形全景、球面全景、立方体全景、对象全景、圆形全景、小行星全景等类型，按采集方式的不同，可分为无人机空中全景与地面全景（静态单点或车载连续采集）。全景制作的前提，同时也是最关键的质量因素，便是通过

摄影获取的作为数据源的相片。与通常所言的宽幅摄影不同，全景摄影是指水平视角360°、垂直视角180°，对三维空间的影像完整捕获，并通过专门软件处理制作为动态漫游作品的摄影技术[2]。如今全景应用进入了平民时代，全景制作的门槛越来越低，甚至越来越多的手机也具有了全景拍摄的功能，而且在机内就可以直接拼接生成360°×180°的全景图像。

2.2 全景市场应用及技术趋势

高效的数据获取手段和成熟的应用模式使全景拥有了广阔的前景，在旅游景点、虚拟校园、商业展示等领域均取得了良好的用户体验。在硬件方面，更加便捷的设备和日益清晰的分辨率催生了全景视频及全景直播等产品创新。在软件方面，Krpano等成熟的全景引擎让更高程度的个性化应用成为可能， API（应用程序开发接口）的提供使全景不再局限于静态的浏览，以PHP + MySQL + js + html + json为代表的前后端和数据库技术的结合孕育了“720yun”等一系列全景在线发布平台，展现了互联网的线上优势。同时，伴随虚拟现实与移动互联网的浪潮，全景作为核心的内容服务来源以特定的编码格式对其提供支持。此外，无人机的兴起，使全景的视角得以到达以前所无法到达的地方，空中全景在各全景系统中所占比例日渐增加。

2.3 Krpano框架介绍

Krpano是目前最流行的全景引擎，基于Flash的内核，同时提供了html5的解决方案，它的渲染效果采用Action Script语言实现，场景内容的配置则由xml标记语言负责，由于xml的可扩展性，使得全景场景的配置更加灵活，Krpano内置了26个主要的xml节点标记，每个标记都代表着全景场景中的特定要素或有特定含义，可以以此组成功能完善的全景系统。xml的灵活性还体现在支持代码文件的包含引入，这样便有利于实现场景的模块化配置，方便代码的编写与维护。Action Script也为Krpano定义了一系列接口，用以控制Krpano的动作。Krpano的功能强大，除了因为它拥有丰富的节点来响应不同的事件，还在于它采用了简单小巧的动态脚本语言，通过编写动作脚本可以实现不同的动作特效。Krpano具有几类预定义的变量，如与屏幕信息及设定相关的Fullscreen、Bgcolor，与显示设备信息相关的Iphone、Isf l ash、Ishtml5等，除了预定义的变量，其余变量的定义不需要指定类型，类型转换在内部自动处理。Krpano为制作动态特效提供了多种函数，如程序逻辑和流程控制函数、数学运算函数、文字显示函数以及动态加载其它全景图的函数等[3]。此外，通过外部Javascript接口函数，还可与前端的Javascript实现交互，Krpano与外部系统的通信机制见图1。

3 Krpano技术在滩涂管理系统中的应用

3.1 项目概况

浙江省滩涂资源管理系统是一个全面展示全省滩涂资源分布情况，掌握其动态变化，反映其演变规律的基于三层架构的网络地理信息系统。为浙江省科学围垦、生态围垦决策提供详实可靠的滩涂资源基础数据查询功能，辅助滩涂围垦工作的规划管理。

3.2 全景数据采集处理

全景类型有静态单点（单反相机地面采集与无人机空中采集）和车载连续2种。以车载全景为例讲解其采集处理流程，Ladybug相机全景采集技术路线流程见图2。

图2 Ladybug相机全景采集技术路线流程图

全景技术流程概括来说依次为相片采集、拼接、图像处理（匀光、补天等）、分级切片，最终生成f l ash、html等全景产品。

多角度相片拼接：Ladybug5相机主体由6个500万像素的镜头构成，同时采集各视角的镜头数据，并在LadybugCapPro软件中同步拼接，在该软件中可查看指定帧场景的各相片以及拼接之后的完整效果图。

Ladybug全景数据导出：采集的数据以pgr后缀的工程文件形式存储在硬盘中，需要在LadybugCapPro软件中重新加载该工程文件，按需要的分辨率将图片导出。若场景间的距离过近可选择跳帧导出，若距离过远则必须考虑重新采集以保证影像的全覆盖。

全景整图校正处理：由于全景拼接造成的畸变效果或者全景采集过程中因诸多原因造成的图片变形，在渲染输出前应现用专业的全景处理软件（PTGui）校正畸变。另外，根据需要采用Photoshop等软件完成补天、补地的相应工作。

全景相片分级切片：为满足全景相片在系统中流畅显示的需要,在Krpano软件中对相片进行分级切片，根据采集数据时设置的相片自身的分辨率，会切出不同级数的各类数据。切完的数据统一存放在相片同目录下名为vtour的文件夹中以供调用。此外，单点全景虽然处理方式不同，但在由相应软件导出过程中亦有切片过程。

滩涂系统围垦工程空中全景与车载全景应用示例分别见图3 ～ 4。

图3 围垦区空中全景图

图4 围垦区车载全景图

3.3 全景数据组织

系统中集成了宁波北仑、三门湾等地区的车载全景，舟山群岛、乐清湾等地的空中全景及早期采集的一些地面单点全景，涵盖了浙江沿海主要的围垦区。根据不同情况采用不同的数据处理流程与存储方式。单点全景只需要html格式，并在Skyline explore中以图层的形式归类放置，最后通过Skyline图层调用。车载全景采用Krpano引擎的成果，在文件目录中，还需存放相应的xml、js、swf等配套文件以及切片文件夹。此外，为满足车载全景与地图点位关联的要求，需将坐标信息与相应的全景场景通过统一标识对应，并存储于数据库中。车载全景—点层属性结构描述见表1。

表1 车载全景—点层属性结构描述表

3.4 Krpano技术与系统集成

本系统应用最新的计算机与网络技术，采用SOA的网络架构，使用Jquery和Ext.js作为前端语言通过AJAX的机制以WebService的方式异步调用存储于Sqlserver中的属性数据。在GIS方面，以Skyline作为三维平台，SuperMap作为二维平台。

结合滩涂资源管理系统的实际需求，在已有的断面分析、冲淤图、围垦工程等功能的基础上，将全景作为独立的成果可视化模块添加。在html中嵌入f l ash形式的全景成果有2种方式，若直接应用swf成果则使用＜ embed ＞标记即可，若要通过类似Krpano框架的全景对象来嵌入全景，则先引入框架脚本如下＜script type =”text/javascript”src =”tour.js”＞＜/script＞，之后通过函数创建全景对象var viewer = createPanoViewer({swf：”tour.swf”，id：”krpanoSWFObject”，target：”krpanoDIV”，passQueryParameters:true})；最后使用语句viewer.embed()将该对象嵌入。

系统运行时，通过绑定鼠标单击事件获取点击处的位置信息，在与数据库中存储的完整路径比较后传回离该点最近的全景场景名，随后使用krpano.call(“loadscene(“ + sceneName + “，null，MERGE)”)跳转至该全景。在JS与Krpano接口相互调用的过程中实现了实时联动。

总体上看，全景在该WebGIS中的应用主要依托于后台属性数据的挂接，前台电子地图的可视化支持以及其它相应的业务逻辑，全景模块结构见图5。

图5 全景模块结构图

4 结 语

3S技术的发展成熟为全景技术提供了更加强大的生命力。三维全景地理信息系统，是结合电子地图以及数据库、三维全景等实现互联网地址可视化、地图化、模拟化及实现用户的自我维护，主要采用网页嵌入显示形式，实现GIS

地图和虚拟全景的结合，虚拟全景图与数据库的融合；实现实时监测动态信息，并在三维全景图中显示出准确位置，达到场景的虚拟漫游效果。它作为一种信息管理和表达的手段，将地图的定位、数据库对信息管理的优势以及全景技术的真实现场感有机融为一体，使设计者所要表达的意图能够被完整准确的理解。另外，三维全景地理信息系统实现点与面的结合及点面之间的转换，部分与整体的融合和分离，局部与全局的有机结合，完全适合占地面积大或区域广的单位，实现数据与资源的共享。三维全景地理信息系统是未来的地理信息系统发展的一个方向。

[1] 任慧，周振红，周鑫鑫.基于RS与GIS的城市道路网密度计算[J].计算机辅助工程，2009，18(2)：85 - 87.

[2] 张文欣.360全景摄影从入门到精通[M].北京：中国摄影出版社，2013.

[3] 朱国情，李东亮，程刚.基于Krpano的全景编辑系统设计与实现[D].武汉：海军工程大学装备仿真技术研究所，2012.

（责任编辑 黄 超）

TV697

B

1008 - 701X(2017)03 - 0089 - 03

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.03.025

2016-12-15

殷腾箐(1990 - )，男，助理工程师，大学本科，主要从事地理信息系统、无人机航测遥感工作。

E - mail：570120590@qq.com