丹霞山虚拟路线全景地图实现

冼君玲 陈金怡 林育曼

摘要：在时代的不断进步和人们日益增长的需求变化下，三维技术逐渐被广泛使用于各个领域。三维全景技术作为三维技术中的一个分支，是目前迅速发展并逐步流行的一个虚拟现实分支，是本文主要讨论的相关技术。本文就三维全景技术进行简要介绍，以阳元山景区和长老峰景区的路线为例进行全景地图项目制作，使用单反相机完成拍摄，并通过PTGui、Photoshop、Pano2VR相关专业软件对照片进行处理并制作出全景地图。

关键词：三维全景技术；全景地图；制作

中图分类号：TP37 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）08-0232-03

Abstract：With the continuous progress of the times and the changing needs of people， three-dimensional technology is gradually widely used in various fields. As a branch of three-dimensional technology， three-dimensional panoramic technology is a branch of virtual reality which is rapidly developing and gradually popular. It is the related technology discussed in this paper. This paper briefly introduces the three-dimensional panoramic technology， takes the route of Yangyuan Mountain scenic spot and Changlaofeng scenic spot as an example to make Panoramic Map project， uses SLR camera to complete shooting， and processes and produces Panoramic Map by PTGui， Photoshop， Pano2VR related professional software.

Key words： 3d panorama technology； The panoramic map； making

全景漫游技术又称为虚拟实景技术或者全景摄影，是目前迅速发展并逐步流行的一个虚拟现实分支，可广泛应用于网络三维业务[1]。全景漫游技术是通过实地拍摄照片通过照片的拼接实现虚拟场景的再现，它不同于传统的三维技术。传统的三维技术是利用计算机生成的图片来建立虚拟场景，在现在主流的传统三维技术制作软件中，大部分的软件要求使用者的代码能力较强。与传统三维全景制作相比之下，全景漫游的制作难度较低，周期较短。丹霞山是国家5A级的旅游景区，每年都能吸引许多中外游客前往，这个丹霞山全景漫游可以帮助许多游客，方便游客快速了解景区，同时该项目添加了很多丹霞山相关信息提供给游客观看。

1 全景漫游项目的优点

全景漫游技术具有一定的交互性，是普通图片、视频介绍等介绍方式所无法比拟的。普通的图片或者通过视频呈现的方式都不能根据用户的需求来变化视角，难以使用户产生真实感，并且不能带来全方位感受。在当今科学技术飞速发展的今天，全景地图能够以一种更丰富、更全面、更详细的形式展现在公众眼前。在使用全景地图的过程中，更好的用户试用体验，有效的丰富的图像信息，提高了用户对地理区域的理解[2]。通過全景地图，用户可以足不出户地“看到”和了解到很多地方，走进世界各地，体验不同人文。交互性三维全景技术，与以往的地图展现方式相比，是一个很大的进步，给用户带来了真实感，使用户就像身在其中，为用户提供一种真实性、立体性的拟真交互性体验[3]，进一步提升了用户对地图的使用感觉，更让用户喜爱。

丹霞山是广东省面积最大的风景区，各个景点之间的距离不一，而且里面有旅游车可以免费接送游客到各个景点，所以很多游客爬山时都会选择乘车。但乘车有时会错过很多动人的风景。到阳元山景区的路程不远，但是因为丹霞山之大，平面路线图不够精细，不少游客就很难找到路，大部分的路线指引都不够详细，所以阳元山景区全景地图就显得作用较大了，它通过其三维的空间感和真实感，可以让游客通过浏览全景地图更快徒步到达阳元山景区，并且不错过路上的每一处风景。

基于全景漫游的交互性，阳元山景区和长老峰景区的全景漫游项目添加了更多的交互效果，增加了使用感丰富了作品的功能。传统的路线指引会对景区进行详细介绍，但是缺乏对路线过程中的特色介绍，该全景漫游项目结合景区上的特色景点和特色植物，制作出一个较为介绍详细的景区全景漫游导航。通过这些交互和介绍，快速了解丹霞山特色景区和特色植物的分布方位，让旅客在旅游的过程中更能体会到丹霞山的美。

2 项目设计及特点

2.1 项目设计流程

该项目是的设计流程图如图1所示，首先对丹霞山景区相关资料进行收集整合，筛选出合适的游览路线及景区相关资料，其次进行练习拍摄以提高后期进入景区拍摄的效率，然后进入景区进行实地拍摄，拍摄结束后进行图片的后期处理及相关交互功能的实现。

2.2 项目特点

全景漫游作品具有很强的交互性，利用该特点，通过添加多种交互按钮来实现多种功能。传统的全景漫游主要侧重有景区路线的展示，忽略了景点蕴含的人文信息及相关的科普信息。因此，在本项目设计中设计了特色景点交互以及特色植物交互。用户可以通过按下植物和景点介绍，弹出丹霞山特色甚至是特有的植物和相关景点的介绍，让用户更详细地了解丹霞山景区路线上的特色。特色植物介绍方面，通过到达实地拍摄的方式，保证了图片的真实性，用户可以得到最直观的视觉体验。在制作出的阳元山景区和长老峰景区的全景漫游虚拟现实技术作品中都能实现这些功能。

1）标志性物品交互

丹霞山总面积292平方千米，是广东省面积最大的风景区、以丹霞地貌景观为主的风景区和世界自然遗产地。丹霞山以“丹霞地貌”命名，具有680多座顶平、身陡、麓缓的红色砂砾岩石，据地质学家研究表明，在世界已发现1200多处丹霞地貌中发育最典型、类型最齐全、造型最丰富的丹霞地貌集中分布区。在丹霞山虚拟路线全景地图中，用户可以通过热点按钮来进行交互，比如按下热点按钮，可以进入下一个场景，通过观察场景中的标志性物品来判断自己身在何处，防止游客迷路；也可通过点击标志性物品，获取该标志性物品的相关介绍，尤其是其相关人文信息或科普性知识。以阳元石为例，用户点击该标志性物品，获取阳元石的形成介绍，如图2所示。这样的交互设计不仅用户能认识丹霞山的标志性景点，同时也了解了丹霞地貌，对丹霞地貌的科普起到了很大的作用。

2）特色植物交互

我国幅员辽阔，植物资源极其丰富，但随着环境变化和不可抗力因素，许多植物物种日渐减少甚至濒临绝种。丹霞山除了适宜的自然环境保护着许多植物，其中就具有许多丹霞特有植物，比如丹霞梧桐、紫薇、丹霞堇菜、丹霞小花苣苔、丹霞兰等等。正所谓“前车之鉴，后事之师”，在过去许多已经绝种的植物中，由于科技原因很多都只留下了当时的照片，不便于科普和研究。但是在丹霞山虚拟路线全景地图中，用户可以通过“植物热点”按钮查询到再前往阳元石路途中的丹霞特色植物。图3所示是阳元石路线中丹霞山虚拟路线全景地图所展示的植物介绍，通过植物热点获取路途中遇到的“金纽扣”这一丹霞特色植物的信息。

3）适合网络传播

阳元山景区和长老峰景区的全景漫游虚拟现实技术作品选择导出的格式是HTML5，便于在网络上传播。HTML5技术是目前新起的一种技术，它可以解决通过Java、QiuckTime、Flash等观看全景漫游时需要用户使用的浏览器安装相关的插件才能使用的问题。[4]HTML5具有一定的技术优势：系统生成后不需要发布为特定格式就可以直接在浏览器中进行全景展示，保证了系统的独立性。HTML5这种格式具有普适性和兼容性，已经成了全景漫游行业的标准格式，[5]它不需要用户自行下载插件，这又大大提高了全景漫游的传播性。

3 技术难点

全景漫游制作技术对于照片的要求比较高，这就导致需要拍摄者具有一定的拍摄基础，对于拍摄有一定的经验。照片的质量直接影响着全景作品的直观效果，所以在实地考察之前，需要在附近选取一个地点进行拍摄练习，避免到时进行实地拍摄时浪费时间，或者拍摄到大量不能使用的图片。拍摄图片光线对于图片的影响是十分巨大的，为了避免这个影响，本项目在拍摄全景照片时，选取的是天氣良好，光线充足的白天，拍摄时不在光照条件变化大的时候拍摄，以免对后期调整照片造成麻烦。拍摄时需要较快得捕捉画面，担心拍摄时间过长，云朵移动或者光线改变会对画面的内容造成偏差。拍摄的照片之间至少三分之一的景色是重叠的，但为了拼接更加自然，增加拍摄图片的数量可以避免后续拼接问题的出现。使用三脚架来保持相机的稳定，使整组照片画面不出现晃动，并且旋转拍摄时转轴垂直，确保所有照片都处于同一个水平面上。当使用三脚架时，本项目调整好三脚架使其保持画面水平状态，并将其固定好。而且拍摄时不改变焦距，以免出现后期照片拼接不上的状况。对于使用的单反相机，本项目曝光模式采用手动，这样可以更好地调节光圈和快门速度。白平衡使用固定白平衡，因为使用自动白平衡可能会造成照片的色调不一致[6]。

Pano2VR是一个全景图像转换软件，它可以实现全景漫游的制作，需要实现的交互功能主要是依靠“皮肤”来实现的。它不同于其他的全景漫游制作软件，需要使用者通过皮肤提供的功能与热点结合，才能实现交互效果。所以需要使用者多多摸索，因为网络上的教程并不多，需要自行去摸索。

本项目不仅仅是对丹霞山的路线导航，还涉及丹霞山的一些人文文化、景点背景介绍、植物介绍，所以需要先自行了解丹霞山，收集资料来进行一定的内容储备。为了得到最准确的信息，在实地拍摄时，可聘请一位丹霞山的导游进行详细的介绍。在制作过程中，结合导游的提供的资料和收集的资料进行筛选，选出有用的资料整理。这是一个漫长的过程，需要大量的时间收集和整理资料。

4 总结

相较于平面二维地图，全景地图实现了将虚拟和现实的技术结合，有着更为深远的前瞻性和可实施性[7]。本项目通过拍摄、拼接和修改等步骤，制作了阳元山景区全景地图，使用户更了解阳元山景区和长老峰景区。利用Pano2VR制作的全景漫游技术相对于传统三维技术具有一定优点的同时也有一定的缺点。比如依靠“皮肤”实现的交互效果有限，利用代码实现的交互效果较为丰富。通过该全景漫游作品了解丹霞山的景色特点，得到了“网上看世界”的效果。随着时代的发展和人们需求的不同，全景漫游技术将会得到越来越多的应用，相信在不久的将来，全景漫游技术将会更广泛得被应用在各个领域。

参考文献：

[1] 周智勇，丁玉兰. 基于多旋翼无人机的空中全景地图制作研究[J].城市勘测，2012（6）：101-104.

[2] 刘雯.城市地理信息系统中的全景地图技术研究[J].科技经济市场，2018（1）：9-10.

[3] 应蕾.城市地理信息系统中的全景地图技术研究[J].智能城市，2018（1）：19-20.

[4] 黄国政.基于Pano2VR的交互式校园全景漫游系统的研究[J].软件工程师，2015，18（1）：17-18.

[5] 刘海娜. 基于HTML5的全景漫游技术研究[D].郑州大学，2013.

[6] 王涛，安士才，李腾.应用三维全景虚拟现实技术在虚拟展馆构建中的初步探索[J].科学技术创新，2018（10）：58-60.

[7] 刘雯.城市地理信息系统中的全景地图技术研究[J].科技经济市场，2018（1）：9-10.

【通联编辑：唐一东】