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基于GIS的旅游景区虚拟实现技术的研究

范文

陈美伊

摘要：以GIS软件为工作平台，设计了旅游景区虚拟现实系统的结构，描述了空间数据库和属性数据库中的数据采集和结构设计方法。研究结论希望能为海南国际旅游岛的建设和发展提供支持和服务。

关键词：旅游景区；GIS；虚拟系统

中图分类号：TP18 文献标识码：A DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2015.10.008

引言

海南是中国唯一的热带海岛省份，风景秀丽，四季如春，作为中国著名的热带旅游胜地之一，每年都吸引着大量的中外游客到这里休闲度假。有数据表明，2003年至2007年海南累计接待国内旅游者7363.61万人次，随着国务院《关于推进海南国际旅游岛建设发展的若干意见》的发布，海南国内外旅游将持续保持增长势头。而海南旅游项目建设大多集中在东部沿海地区，旅游路线都是东线去、东线回，造成东部地区承受巨大的环境压力。而中、西部地区绿色的山岳和本土特色文化等旅游资源因为知名度小，旅游路线设计编排不够合理等原因，造成大部分游客望而却步，面对这些问题，更多的人都会迫切的想选择一种旅游模式，可让旅游者提前进行体验，并可针对旅游者的喜好为旅游者制定特色路线，提供沿途主要的景点、酒店、餐馆、娱乐、车站、活动等资料。至此，一种新的旅游模式应运而生，即虚拟旅游。

所谓虚拟旅游，是虚拟现实技术在旅游业中的应用，通过构建一个虚拟的三维立体旅游环境，浏览者足不出户，就能在三维立体的虚拟环境中真切的感受和认识万里之外的风光美景。从理论上讲，这种身临其境的虚拟旅游系统是可以建立的，但由于数据信息生成的问题，逼真度高的虚拟景观显示速度慢，人机交互延迟，让浏览者缺乏沉浸感和真实感，只有把这些问题很好的解决了，后期才能提高虚拟旅游系统的利用率。

1 问题描述

目前，旅游景区虚拟现实技术主要分为两大类，一类是基于图像的虚拟现实技术；一类是基于图形的虚拟现实技术。基于图像的虚拟现实技术主要是利用高性能的照相机和摄影设备采集实景基础数据，这些数据通过技术生成全景图像后被组织为虚拟实景空间。这类虚拟现实技术虽然真实感强，实用性好，但它必须取材于实景，当实景不存在时就不能成图，且需要较大的存储空间存储图像文件，此外，在人机交互方面也存在着不足；另一类基于图形的虚拟现实技术则是通过三维建模软件，参照实景构建虚拟模型，并根据浏览者位置、模型材质、光照等信息渲染绘制成整个场景。这类技术很好的弥补了基于图形的虚拟现实技术在人机交互方面的不足，也使得虚拟模型的构建不一定要有实物参照，只要有相关的建筑图纸就能完成建模。同样的，这类技术也存在着不足，如模型的真实感与实时性之间存在矛盾，扩展性差，对计算机软硬件要求较高等。

根据这两类虚拟现实技术的优缺点，把两者有机的融合在一块，则能构建一个真实度高、实时性强且具有良好交互性的虚拟旅游系统。但对于初次浏览的游客，这种不具备相关地理信息导览、搜寻功能的系统会给其带来极大的不便。基于GIS的旅游景区虚拟现实技术，则可以弥补上述系统的不足。

2 基于GIS的旅游景区虚拟模型

地理信息系统（GIS，Geographic InformationSystem）是以采集、存储、管理、分析、描述和应用整个或部分地球表面与空间地理分布有关的数据信息的计算机系统。它的主要功能是实现地理空间数据的采集、编辑、管理、分析、统计与制图等。旅游景区虚拟现实系统通常分为数据输入、游客查询、交通查询、地图分析和地图输出五个模块，本文提出的基于GIS的旅游景区虚拟模型主要包含空间数据库、属性数据库和多媒体数据库。系统结构设计图如图l所示。

2.1 空间数据库的构建

2.1.1 空间数据的采集

空间数据库是空间数据集合，它可以供各种用户共享且具有最小的冗余度和较高的数据与程序的独立性。因此，景区总平面示意图、景区总体规划、景区景点的空间数据都是需要采集的内容。这些数据采集除了测绘部门提供的1：10000地形图外，还可以通过摄影摄像GPS定位功能、扫描图像和景区规划总图的CAD图获取，甚至是从商业数据提供者处购买。值得注意的是，在利用GIS软件平台获得具有实际意义的精确地图时，都需要进行影像校正。此外，对于图像数字的采集要忠实于原图，对原图表达的内容应准确无误、完整无漏。

在数据采集时还应选取景区中具有重大影响、易于寻找和定位的建筑物、公共设施等作为标志点，方便后期游客电子地图的查询，而这些标志点就需要实地踏勘了。

2.1.2 空间数据库的结构设计

空间数据库技术的主要任务有两点，一是从数据库中读取空间数据，并转换为GIS应用程序能够接收和使用的格式；二是将GIS应用程序中的空间数据导人数据库。空间数据库在设计时的合理性直接决定一个旅游景区虚拟系统的好坏。因此，空间数据库在设计时应注意几个问题：第一，减少空间数据存储冗余度；第二，空间数据结构稳定性；第三，空间数据可以实时进行查询；第四，空间数据的复杂性。

2.2 属性数据库的构建

2.2.1 属性数据的采集

属性数据库是利用关系来描述客观世界的，一个关系既可用来描述一个地理实体及其属性，又可用来描述实体之间的联系。虚拟旅游系统中的属性数据主要是景区的基础资料，如景区的自然特征.历史文化概况、游客流向、旅游景区的容量、旅游商品和产品、旅游设施状况、旅游路线等，这些资料主要通过当地县志、历年的旅游资源调查报告、交通公路规划图、旅游规划图以及野外调查统计数据和现场调查数据等获取。

此外，在数据采集时还要有针对性的选取实用的、有意义的属性数据。如景点开放时间、门票价格、重点推荐旅游项目、洒店服务项目、餐饮菜系及营业时间等。

2.2.2 属性数据库的结构设计

虚拟旅游系统中的属性数据库通常分为两类；一类是可地图化的属性数据，另一类是不可地图化的属性数据。根据这两类数据，属性数据库可细分成基础地理信息数据库、旅游客户数据库和信息发布数据库。

基础地理信息数据库是对景区土地利用属性数据、道路属性数据、奇峰怪石属性数据、河流水系属性数据和动植物资源属性数据进行初加工而成的数据库，对应于地图实体，用于存放这些地图实体的属性。

旅游客户数据库是指已经建立的旅游客户资料及其旅游客户所需发表的信息，对基础地理信息数据库进行了很好的完善。

信息发布数据库是从基础地理数据库和旅游客户数据库中提取相应的资料形式而成的数据库。信息发布数据库根据手机短信、电子地图、语音等应用产品的不同而组合出不同的数据。

3 系统实现

针对旅游景区数据库的特点，文本采用在数据采集、输入的操作、数据处理、机助制图等方面均显著优秀的MapGIS K9作为该数据库的开发平台。MapGIS K9主要有MapGIS基础平台、MapGIS管理工具、MapGIS遥感影像平台、MapGIS搭建平台以及MapGIS数据中心五个功能模块。在上述基于GIS的虚拟旅游模型中，空间数据和属性数据在成熟工具的支持下实现相对容易，限于篇幅不再详述，常用的三部分工作简要描述如下：

MapGIS基础平台主要负责数据管理、数字制图、数据分析和数据处理。数据的输入有数字化仪输入、扫描矢量化输入、GPS输入和其他数据源的直接转换。其中扫描矢量化输入（扫描仪输入扫描图像，然后通过矢量追踪，确定实体的空间位置）和GPS输入（GPS测定的三维空间位置以数字坐标表示，不需要任何转换，可直接输入数据库）都是一种省时、高效的数据输入方式。

MapGIS数据中心是数据中心集成开发平台的简称，它具有拓扑结构编辑子系统、图形编辑子系统及投影变换、数据校正等系统。这些子系统可以完成数据在入库、输出时要进行的数据校正、编辑、图形整饰、误差消除和坐标变换等工作。因此，MapGIS数据中心具有资源管理和系统开发的双重功能。

MapGIS还有一个用于三维建模的图形编辑子系统，即MapGIS-TDE K9。MapGIS-TDE K9三维平台分为基础平台和构建平台，基础平台具有数据管理功能和三维渲染视图显示功能，而构建平台则是三维基础平台的功能实现平台。这个子系统不但能建立融合地上景观、地表和地下景观于一体的三维模型，还能提供如属性查询、路径漫游等分析和场景模型显示的功能。

4 结束语

基于GIS的旅游景区虚拟现实系统是一个多学科多技术综合应用的课题，系统的设汁是项极其复杂的工作。本文分析了系统的结构设计，描述了空间数据库和属性数据库中的数据采集和结构设计方法。但是限于数据资料的可得性，没有以具体实例对系统进行实践检验，这是本文的不足之处，也是下一步可能研究的方向。

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