基于虚拟体验的测绘地理信息网上展馆设计与实现

关昆，刘小飞

(天津市测绘院，天津 300381)

1 引 言

天津市测绘地理信息应用成果和地图网上展馆作为国家测绘地理信息局2015年举办的全国测绘地理信息应用成果和地图展览天津地方展馆，其主要目的是以展示“十二五”期间测绘地理信息服务大局、服务社会、服务民生为主线，以推广测绘地理信息应用成果为核心，对天津市多年来建设和累积的优秀测绘地理信息成果、天津市数字空间地理空间框架和天津市文化和地域特色等资料，结合测绘地理信息技术方法和手段进行虚拟体验和网上展示，实现天津市测绘地理信息应用成果的对外宣传和交流，提升测绘地理信息的社会影响力。

2 展馆总体设计

2.1 总体架构

网上虚拟展馆由基础设施层、数据层、业务层、应用层和表现层组成。用户通过访问国家测绘地理信息局主展馆统一入口对应的展厅链接入口与天津市地方展馆对接，天津市地方展馆调用主展馆的服务层接口，完成天津市地方展馆相关资源与主展馆的对接与注册。总体技术框架如图1所示。

其中，应用层为各种应用功能的运行提供支撑技术及服务，包括数字资源化、采集加工、展示服务、统一用户、页面定制、交换服务、目录服务、报表工具、空间定位等功能组件以及UI体验、多媒体交互、FLASH交互、虚拟人物解说、三维模型体验、360°虚拟漫游等功能组件。业务层主要包括展览管理系统，为主展厅的管理用户提供展厅建设及运行监控的功能，主要包括虚拟展厅管理、目录管理、展览资源管理、展厅内容管理、用户管理、运行监控等功能。数据层通过定义展览资源的数据模型，实现数据的组织、存储和管理，为业务层和应用层提供数据服务，主要包括文本、图片、音视频、展会信息、应用系统、其他资料等。

图1 天津市地方展馆的总体技术框架

2.2 数据及文件组织架构

网上展馆内容结构设计分为展馆、展厅、展台和展品4级结构。包括基础测绘厅、地图产品厅、国情普查厅、工程保障厅、地理信息厅、应用前沿厅、用户体验厅7个展厅，每个展厅包含若干个展台，在展台上对归并同类的产品进行展示。每个层级都按照展览主题内容、展品内容(素材文字)、展示设计(展台设计布局图、浏览方式)详细介绍。天津展馆结构图如图2所示：

图2 天津馆整体布局图

2.3 设计流程

展馆设计与素材制作的主要目标是形成以图片、360°全景照片等形式展现的展馆整体设计与效果设计，并根据整体设计制作完成文字、图片、影视频、Flash短片与三维动画等各类展示素材，并对图片素材进行切割，为网站和模板制作奠定基础。其主要设计流程如图3所示：

图3天津展馆主要设计流程

(1)模板制作流程

展馆的模板制作首先根据主展馆架构设计，按“展馆-展厅-展台-展品”的4级架构制作网站结构模板，其次根据主展馆内容设计分别设计展馆、展厅、展台、展品的页面展现架构，模板制作的技术流程图4所示：

(2)展馆制作流程

展馆设计制作流程包括展馆设计与素材制作、模板制作与展览内容发布三个环节。其中，展馆设计与素材制作结合展馆的内容设计，设计展馆展示效果，制作展览素材；模板制作是利用统一提供的模板制作工具将展馆设计制作成网页模板；展览内容发布与管理是基于展览管理系统对展览的具体内容进行编码、发布与维护更新。展览内容设计流程如图5所示：

图4 模板制作流程

图5 展馆制作流程图

3 关键技术

天津网上展馆将虚拟现实、虚拟展示、360°全景浏览等方式结合进来，增强用户的浏览体验，做到身临其境的感觉。系统的主体框架设计为Flash，通过IIS部署在服务器上，各展厅通过超链接以及虚拟漫游功能进行自由切换。

3.1 Flash3D技术

系统中展厅、展台、展品的浏览基于跨平台的Flash3D技术，实现可交互的实时三维场景，使展厅、展台和展品的浏览更加真实，用户有身临其境的感觉。系统浏览模式更加自由，可通过鼠标、键盘进行缩放浏览、全屏浏览，实现了对模型中的灯光、地面等元素进行灯光照射、地板反射效果。

3.2 服务式设计

网上展馆的后台采用服务式的HTML设计，其中，目录服务将展览系统中的展台、展品的信息存储为具有描述性属性的对象。用户可以使用该服务按名称查找对象或者像使用黄页一样，可使用它们查找服务。

展览系统的HTML接口需要能够被Flex、JavaScript等网络开发工具所调用。服务接口通过Http请求，返回JSON格式，接口内容包含用户注册、用户认证、用户登录验证、用户修改、产品注册、展品附属文件、展品内容修改、展品删除、信息互动接口等。

3.3 视频及图片压缩技术

展馆系统中所使用的视频和图片较多，数据量较大，网络传输压力较大，为了保证数据加载的流畅性，系统对视频和图片的传输做了压缩处理，根据实际需要选择合适的压缩比，在提高传输效率的同时保障图像的质量。

为保证视频和图片的质量，防止信息丢失，采用无损压缩技术，即无误差编码技术。针对图片和视频灰度值重复率较高的特点，采用了无误差编码中的行程编码方法，这种情况下相同的灰度值用同一符号表示，大大节省了存储空间。

3.4 展品全景图制作及360°浏览

针对无人机、探地雷达等测绘设备的虚拟展示，采用全景图制作及浏览的方式。在利用相机对设备进行多角度环视拍摄后，对照片进行拼合并制作全景图，并在Flash环境下制作360°浏览页面，实现实物展品的在线虚拟浏览，通过鼠标控制自由缩放即可达到全角度的近距离浏览效果。

4 展馆系统实现

4.1 展厅漫游

天津市测绘地理信息应用成果和地图网上展馆模拟真实展览馆，采用4层结构：即展馆、展厅、展台、展品。展厅平面导航地图与主展厅，如图6、图7所示：

图6 展厅平面导航图

图7 主展厅

4.2 展品浏览

针对不同展品，网上地图展主要采用FLASH及JavaScript技术，融合虚拟现实、三维建模等技术构建，在场景中嵌入文字、图片、网页、视频和语音解说等方式实现展品浏览。展厅及展品浏览如图8所示。

图8 展厅及展品浏览

4.3 后台管理

后台管理模块支持对展品编辑、管理、并提供数据配置维护工具，具体包括展厅管理、场景管理、展品管理、产品编辑、用户管理等功能。展厅后台管理如图9所示。

图9展厅后台管理

5 结 语

天津市测绘地理信息应用成果和地图网上展馆采用三维仿真技术、虚拟现实技术，改变了实物展览的传统方式，呈现身临其境的观展感受，打造了地理信息应用成果线上交流和宣传的永久性平台。展馆上线以来，在宣传、推广天津市测绘地理信息成果方面发挥了积极的作用。