滨江湿地虚拟仿真技术设计

侯惠波 吕星曈 高媛 王雪

摘要：湿地旅游虚拟现实系统通过数据采集使用户能够身临其境地观察、感受到湿地中的动态变化，为用户提供了逼真的视觉效果。通过虚拟旅游的方式可以为一些不能到达景点的游客提供便捷的方式，也使更多的人通过虚拟旅游的方式观赏到湿地景观特色，同时改善滨江湿地的现状，推进了哈尔滨旅游行业的发展，还能更好保护湿地的生态系统环境。

关键词：滨江湿地设计；虚拟仿真；旅游开发

湿地作为人类共同的财富，在调节全球气候和维持区域生态平衡以及提供野生动植物的栖息地方面具有重要作用。滨江湿地虚拟仿真设计，简单介绍一下，依托现代技术，将虚拟现实技术应用到湿地景区开发设计中，是一种全新的湿地设计思维方式。我们将会对滨江湿地的四区一园，两大岛，两大栈桥，及沼泽、芦苇动物、建筑等大量信息建成数据库。借助头盔式显示器、数据手套、位置跟踪装置和其他必要设备以及强大的计算机系统，通过虚拟现实编辑器的相关处理，使滨江湿地中的多种景观具有立体感和真实感，使用户仿佛置身于其中。

一、黑龙江湿地概况及虚拟应用

黑龙江省地域辽阔、景色秀美，湿地面积占全国的1/8。哈尔滨是全国面积最大的城市湿地，也是哈尔滨八大旅游资源之一。目前已开发的湿地景区主要有太阳岛湿地、白鱼泡湿地、伏尔加庄园阿什河湿地、金河湾湿地植物园和哈尔滨到大顶子山沿江生态湿地。而滨江湿地开发程度较低，利用程度欠缺，但也因此保存较为完善。它位于下游近郊段，有100 多平方公里的沿江水上生态湿地保护区。湿地内有万亩蒲田、成片菱角塘，水域景观丰富，沼泽、滩涂、水面、潭池星罗棋布，湖湖相扣，景象壮观。第7届哈尔滨松花江湿地节开幕上，现场的布置以实景与虚拟相结合的布置方式，将索菲亚教堂、防洪纪念塔、关东古巷、中央大街、龙塔等哈尔滨知名建筑景点“搬”进现场。

二、滨江湿地虚拟景区旅游开发的可行性

滨江湿地旅游风景区位于松花江哈尔滨市道外区江段，面积约104平方公里，生态资源十分丰富，呈现多岛、多溪、多湖、多滩的湿地风景，是罕见的江漫滩型城市湿地景观之一。岛内主要有星星岛，太阳滩，月亮滩等景观，江面栖息繁衍着江鸥、大雁、钓鱼郎等近百种珍稀鸟类和多种鱼类。可以说资源还是十分丰富的，但开发程度较低，带来的经济效益也并不可观。门票仅为20元一位，这个价位是很低了，也许连服务费都无法收回。这也就造成了景区管理人员少，游客没人正确引導，对资源产生破坏行为，进而对游客吸引力下降，收入低，没钱开发，形成一种恶性循环。针对于这种现状，我们设计了一种湿地开发方案。

结合3D扫描技术，创建3D计算机模型。对滨江湿地进行全面扫描。实地采景，只需必要的工作人员进入即可，不会对湿地景区的生态造成破坏。扫描湿地深处包括水下、芦苇荡和鱼类。利用这种技术，游客可以在不进入湿地情况下感受湿地风光。既突破原有栈道和乘船的传统游览方式，又保护了生态环境。规避了开发与生态保护的难题。另一方面，现如今，VR技术已非常普遍，南方许多湿地都已将此技术运用到湿地参观上，如西溪湿地等。所以在技术方面完全可以还原滨江湿地包括“四区一园”的景区，即碧水江天、玉带江湾、黄金江岸、金寨江滩风景区和白渔泡湿地公园。并且通过该技术能同湿地内的动物或植物近距离接触，充满教育意义，可进行开发研学旅游，为研究人员提供便利。出于对景区的开发和预算考虑，可将精力及技术用到关键部分，即那些未开发，但极具开发价值的区域。所以在一期的开发上预计的设备采购，技术制作，人员上大概花费在10万元。按照人均客流量500人次计算，将门票提高到45元，扣除景区日均成本，大概一天净收入在5000，约20天便可收回成本。而且核心保护区利用VR技术还能带领游客零距离接触，在弥补不可深入的缺憾同时还能保护生态效益，带来经济效益。

三、虚拟现实湿地设计与传统湿地设计方法相比的优势

一是不受时间和空间的限制，可以在任意时间，从任意角度、视角来观察和体验湿地景观，身临其境般感受湿地的魅力所在。例如每年当松花江水位升至116米，滨江湿地水道湖面会更加宽广，形成江湖相连的壮观景象，游客此时的参观更加不便，我们依据此种现象，通过VR头盔，数据手套，使操作者以更加直接，有效的方式与虚拟世界进行交互，大大增强了游客与湿地的互动性，不会因为各种因素看不到而遗憾。二是哈尔滨许多大中小学生都会有课外实践课程，而湿地作为哈尔滨的特色资源，自然会成为科普的热点。从前的湿地探索课程，只是走一走，看一看，由于需要保护的原因，很多区域学生们无法进入，只能在栈道上“远远”观望，学生们兴趣不高，当然也无法真正达到科普的目的。有了虚拟技术就不一样了，我们可以让学生们通过VR头盔，数据手套，在奔月长廊、逐日长廊等，在虚拟湿地中探索，发现，引发思考，从而达到科普的目的。

四、虚拟现实技术在湿地资源保护中的作用

近几年，由于人类的破坏，以及各种原因湿地景观面临着将要消失的危险，许多著名的湿地都在遭受着不同程度的破坏，如何正确处理好湿地资源保护与利用的关系是我们当前面临的严峻问题。将VR虚拟技术同湿地公园结合起来，可以将更深处的湿地优美景观展现在游客的眼前。丰富的科技体验可以减少对湿地公园开凿建设，不需像之前那样花费大量人力物力财力大兴土木修建长达1800的观光栈桥（栈桥是在湿地打下木桩，铺上横木，竖起栏杆而成，对湿地的水草产生一定毁坏）便可达到足够的观赏性与趣味性，可以在一定程度上减少对城市中湿地生态环境的破坏。例如滨江湿地的核心景区，龙王岛和牛郎织女岛，岛内濒临灭绝的白獾，江雁等许多珍稀物种，我们建立详细的景观数据库，运用现代化的手段把湿地景观的资料、濒临消失的动植物通过图片，视频各种形式保存下来，再通过虚拟现实技术建立虚拟景观，为将来湿地改造提供有效资料。对于已经消失的湿地景观，也可以通过寻找遗存的各类信息资料，建立其三维景象，最终实现虚拟现实场景，让人们感受自然给予的神奇之处，找寻原始的美丽。

五、与国内其他湿地相比的优劣势

国内许多湿地普遍存在过度开发、生态环境破坏严重等问题。

在南方已有许多湿地公园通过VR技术制作宣传片等，以展现其湿地风貌特色。例如苏州湿地科普全景宣传片，西溪国家湿地公园宣传片等。技术上的不成熟和体验感欠佳让虚拟技术在社会上没有收获到良好的反馈。因此，已有的湿地VR视频 在内容和体验上的单一重复、缺乏记忆点，是现有虚拟技术运用在湿地公园中所存在的不足。

针对于现有VR技术和湿地公园发展现状，我们从滨江湿地公园特有的地理环境出发，在设计中更注重参与度和体验感。

景区主要有三区：入口服务区、低碳娱乐区、生态涵养区。我们将在这三区进行改造，在生态区与娱乐区的制作中通过镜头的轨道运动，与现实中的机器操作结合起来，游客在观看中，能够感受到上升下沉、水花溅起、生物游过等沉浸式的体验。在所需技术一致的条件下，这种互动式的观影体验能够更好地加深游客们对湿地优美景色的印象，兼具娱乐、科普和陶冶情操的功能。而入口服务区设虚拟仿真小屋，360度展示滨江湿地全貌，让游客对湿地整体有一个简单了解。

六、虚拟现实技术在湿地设计上的发展前景

近年，虚拟旅游系统随着科学技术的发展得到广泛应用。湿地旅游虚拟现实系统使用户能够身临其境的观察、感受到系统中的动态变化，为用户提供了逼真的视觉效果。湿地的核心区域是被保护的，无法被游客所参观，这就会降低游客对湿地体验与感受。而虚拟现实技术的应用会改变这一情况，利用虚拟现实技术对湿地核心区域的采集、成像，最终传达到人眼。

虚拟现实技术与湿地旅游的结合不用投入大量人力，也不像傳统项目需要投入庞大的资金，需要的空间也较小。同时，随着科技的不断进步与发展，虚拟现实技术会越来越成熟，虚拟现实技术的成本也会被降低，这就更方便应用到湿地旅游中。加之数字化的今天，人们对新技术的需求，也为我们的湿地虚拟仿真设计提供了广阔的发展空间。

结语：

湿地是人类的宝贵财富，而科技同样也对人类进步产生着强大的推动作用，自然与科技结合，保护与利用并行，才是我们追求的最理想的效果。而湿地旅游与虚拟现实技术的结合便是最好范例。

参考文献：

[1]李慧，石长波.虚拟旅游在哈尔滨湿地开发中的应用[J].科技致富向导，2013.

[2]焉申堂，康铁鑫.王薇娜.浅谈黑龙江省湿地资源空间分布及湿地建设发展方向[J].防护林科技，2014.

[3]张隽殊，吕秀玲.基于生态理念的黑龙江省湿地游产品开发研究[J].产业研究，2015.

基金项目：

本文系《基于虚拟现实技术开发湿地生态游》的研究成果之一。