基于三維虛擬旅游計算機系統的設計與實現探究

鐘宇平（四川旅游學院，四川成都 ，610100）

基于三維虛擬旅游計算機系統的設計與實現探究

鐘宇平
（四川旅游學院，四川成都 ，610100）

近幾年來，隨著我國社會經濟的不斷發展，人民生活水平的不斷提高，帶動旅游業得到飛速發展，已成為我國第三產業的中流砥柱。旅游業的發展相應促進了我國經濟的發展，并帶動與旅游業相關的一系列產業發展。而對旅游資源信息的有效管理是當前亟需解決的問題。傳統的旅游信息管理采用二維空間數據，已不能滿足旅游發展及游客需求，為此建立三維可視化旅游場景具有重要意義。

三維虛擬；旅游計算機系統；開發設計

我國旅游業正得到飛速發展，對于大多數旅游城市而言，旅游已占城市經濟的絕大部分，如：青島、九寨溝、海南、西雙版納等地區，其旅游業成為支柱產業，且成為吸引資金的有效渠道。而伴隨著我國計算機技術的發展，游客對于出游條件及出游運行等發生了重大改變，促使旅游與先進的計算機技術結合，并且是我國旅游業今后發展的趨勢。為此，如何根據旅游業自身特點，充分利用計算機技術，從而滿足游客需求，促進我國旅游產業的可持續發展，是當前我國旅游發展面臨的重要問題。

1 三維建模概述

所謂三維是指人為固定的互相交錯的三個方向，并用三維坐標來表示，使其可看成由世界上的任意一點而確定下來，具有人的視覺立體感。而三維建模則依靠三維空間數據建立模型，三維幾何數據模型主要有體元模型及面元模型，前者的模型更新速度較快，且屬于真3D，但難以適應較復雜條件的建模；后者則可輕松實現地層可視化，并更新模型，但并不屬于真3D，也不描述3D拓撲關系。為此，體元建模則適宜對三維空間的內部空間進行剖分，并注重內部特征，適宜自然景觀地下內容；而面元建模則適合對物體表面進行建模，可用于自然景觀及人文景觀的三維建模。對于旅游景區而言，主要分為自然景觀及人文景觀，兩種景觀之間有較大差別，為此，應采用不同的建模方式，最終實現三維可視化的模型。

開發及設計三維虛擬旅游系統則應實現以下功能：首先，實現三維場景的過程優化，即對場景文化、場景模型及其材質進行優化，也可重用材質庫文化；其次，實現景區與用戶的互動性。景區與客戶間的互動是三維虛擬旅游的重要內容；最后，能夠指出全媒體技術。全媒體技術主要包括音頻、視頻及Flash、圖片等，滿足游客多樣化、個性化需求。

2 三維虛擬計算機系統的整體結構設計及實現

三維虛擬計算機系統的整體結構采用Web3D技術，每一個技術都具有自己的插件，且各個標準之間的支持及其互動已成為該圖形在互聯網上的另一個點，在實際三維建模中占有重要地位。三維虛擬旅游場景的實現主要包括DEM、樹木、建筑物等模型的建立，并從旅游場景的各個方面實現三維旅游場景，并對該場景模型進行分析，并對嘗盡進行自動旋轉，或者進行錄音及視頻等一系列操作。該系統的整體結構設計分別為獲取高程點、格網DEM、是否滿足游客需求、拼接DEM、自然景觀及人文景觀的建模。其整體結構如下圖1所示：

圖1　 三維虛擬計算機系統的整體結構設計

3 三維虛擬計算機系統的詳細模塊設計及實現

旅游景區內的旅游資源可分為自然景觀及其人文景觀，而自然景觀則是依據自然發展規律而形成的一種資源，可為游客提供天然的自然環境，屬于一種空間位置。而人文景觀在人文資源中占有重要地位，并受到歷史及文化形態的影響，進而在不同時段呈現不同特點。為此，通過三維虛擬建模技術能夠對旅游景區的自然資源及其人文資源進行三維表達，創造相應模型，實現三維可視化。對于建立三維虛擬模型，首先應建立詳細的數據信息。數據信息則需要進行收集，并根據三維場景的空間范圍及效果來收集相應的基礎數據，并對景點的現場照片、遙感圖、CAD圖及其景區人工設計圖進行閱讀，確定合理的比例尺，最終確定相應的三維場景。下面主要對自然景觀及人文景觀兩個模塊進行建模：

3.1自然景觀建模。旅游區的自然景觀大多有生物圈、水圈、人類圈及大氣圈等所構成，其中地貌、地質及其水文、動物等綜合組成自然體，進而形成具有觀賞價值的綜合面貌。對于地質的三維建模，則是根據實際情況選擇。在實際的地質測量和調查中，由于地質情況復雜等因素會出現一系列比較離散的、分布不均勻的數據，在利用這些數據來進行三維建模時，需要借助數據插值的方法，才能形成比較完整的模型。在數據插值中主要有樣條函數插值、雙線性插值、反距離加權差值、距離冪次反比法、趨勢面插值以及克里金（Kriging）插值等方法，不同的插值方法都具有其各自獨特的優點，由于實際地質構造的復雜性，所以不能簡單的利用自動插值的方法，要考慮到相關的制約因素和地質學的特點，利用合適的插值方法，才能使地質體模型足夠的精確可靠。一般情況下，反距離加權差值的公式為Z（X0）=，在該式子中Z（X0）、n、λ、Z（X1）則分別表示未知點X0的預測值、樣點數量、樣點權重值及在已知點X1的值。克里金（Kriging）插值法一種可以得到最優線性無偏內插的方法，它在考慮空間屬性在空間區域分布的基礎上，再考慮到樣品的形態以及待估區間的空間位置等，對待估區域通過賦值或者添加對應的系數，最后通過加權平均的方法來進行對數據進行預測。在三角網比較少的地方，形成的表面模型會相對比較模糊，不能夠滿足采礦工程的要求，需要對這個區域內的點進行加密處理。由于克里金（Kriging）插值方法計算比較復雜，在實際應用建立地形模型中常常用到距離冪反比法或者趨勢面法。距離冪反比法的主要參數如下表1所示：

表1　距離冪反比法的參數設置

而對于旅游景區內的道路、橋梁及植被都可應用映射、疊加等方式來實現其三維特征，并在CAD的平面中進行布置，對其進行平面整理。在總圖中景觀制作時，其輔助線應隱藏在圖層，并根據實際情況具體分析。若遇到自然景觀地下體的模型，可根據地下體的相關參數，生成初始模型，并采用圖形消隱和切割技術形象表現旅游自然景觀的地下體內容。消隱是一種為了能夠使空間物體的圖像在計算機屏幕上比較真實，隱藏從某個觀察點所看不到的三維模型表面，隱藏三維模型中不可見的部分，從而使圖像看起來立體感更加的強烈，其算法的核心計算判斷三維模型是否可見。消隱技術在算法可以分為對象空間和圖像空間算法兩種方法，對象空間算法是在投影平面上逐一的分析不同的像素所對應的可見面，這種算法數值計算上比較成熟，圖形也比較詳細，而且可以在普通的計算機上就可以實現對圖像進行任意的放大的功能，在日常的應用中比較廣泛。三維交互切割技術可有效反應地質表面體的形態，如下圖2所示：

圖2 旅游景觀地下體切割前、切割后的比較

切割前

切割后

3.2人文景觀建模。旅游景區中人文景觀主要反映了一個地區的地理特征，是根據人類文化綜合利用的地域文化體現。由于人文物質景觀有形態及色彩，能夠被人們肉眼所看到。但不同的人文景觀其建模方法也不同。最為明顯的就是建筑，可分為現代及古典建筑，而中西方的建筑形態也不相同，依據不同標準，可

分為不同建筑。每一個三維場景中的建筑都是獨特的，應正確擺放在三維場景中的位置。自然景觀中必有裝飾性的藝術品，所謂裝飾性藝術品主要是花草樹木及服飾等，但這些一般不采用三維模型，通過中心旋轉的方式使游客觀看到三維渲染的效果。要想表達此種效果，十字交叉樹是一種應用廣泛的技術，將一個大的空間區域不斷的分成8個同樣大小的空間區域，也就是相當于把一個六面的立方體不斷的分為8個相同大小的立方體，通過這樣不斷的分解，使子空間區域的空間變的越來越小，直到它們在同一個區域的屬性變的單一。在旅游區的人文景觀中大多則是由最為基本的圖元而構成的復雜幾何體，且都是作為獨立符號而顯示的。采用三維建模技術而建立的西塔模型，經過顏色、材質及光照等處理，構成形象的三維體。

4 結束語

近幾年來，隨著計算機技術的不斷進步及其發展，三維虛擬技術在多個項目中得到廣泛應用。而三維虛擬旅游計算機系統可有效實現旅游景點的建模，并滿足游客的多方面需求。本文首先分析三維建模技術，然后分析三維虛擬旅游計算機系統的整體構建，最后從各個方面進行實際建模，在建模的過程中應用到各項技術，從而使三維虛擬旅游景區呈現逼真效果，進而加載及展示三維場景，其三維虛擬效果較為明顯，并能夠提升系統的性能。

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Research on the design and implementation of computer system based on 3D Virtual Tourism

Zhong Yuping
（sichuan tourism university，Sichuan Chengdu，610100）

In recent years，with China's economic and social development，people's living standards continue to improve，driven by the rapid development of the tourism industry，has become the mainstay of the third industry in our country.The development of the tourism industry promote the development of China's economy，and promote the development of a series of industrial development and tourism related.And the effective management of tourism information resources is the urgent problem to solve.The tourism information management by the traditional two-dimensional spatial data， has been unable to meet the demand of tourism development and tourists，a tourism has important significance of 3D visualization scene.

3D virtual computer system； tourism；development and design