三維地理信息系統(tǒng)軟件在景區(qū)展示中的應(yīng)用
——以濱州中海風(fēng)景區(qū)為例

李吉英

(濱州學(xué)院地理旅游系，山東濱州 256603)

三維地理信息系統(tǒng)軟件在景區(qū)展示中的應(yīng)用
——以濱州中海風(fēng)景區(qū)為例

李吉英?

(濱州學(xué)院地理旅游系，山東濱州 256603)

在旅游景區(qū)展示中，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行景點(diǎn)展示取得的效果比使用文字和圖片更生動(dòng)。本文探索了利用IMAGIS軟件對(duì)濱州市中海風(fēng)景區(qū)進(jìn)行三維建模、數(shù)據(jù)發(fā)布等展示的方法。

景區(qū)展示；三維建模；IMAGIS

1 引 言

隨著信息化工程的推進(jìn)，信息技術(shù)被廣泛用于旅游業(yè)。在很多現(xiàn)有旅游地介紹中，通常包括行車(chē)路線(xiàn)、景區(qū)展示等內(nèi)容。在景區(qū)展示中，多數(shù)都使用傳統(tǒng)形式，即文字和圖片。隨著IT技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，已出現(xiàn)比圖片更直觀且生動(dòng)的展示方式，即虛擬現(xiàn)實(shí)。虛擬實(shí)現(xiàn)把場(chǎng)景做成三維計(jì)算機(jī)模型，通過(guò)交互方式實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景漫游和瀏覽。與圖片相比，虛擬現(xiàn)實(shí)具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)能全方位觀察場(chǎng)景，整體感強(qiáng)；(2)具有交互性和沉浸性，使用戶(hù)能產(chǎn)生“虛擬游歷”的感覺(jué)。對(duì)于訪(fǎng)問(wèn)旅游站點(diǎn)、查找旅游信息的人，虛擬現(xiàn)實(shí)可以給予他們更有趣的體驗(yàn)，使其積累更強(qiáng)烈的參與旅游的愿望。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)景區(qū)展示在國(guó)內(nèi)外已成為研究熱點(diǎn)[1]。

IMAGIS三維可視地理信息系統(tǒng)是武漢適普有限公司自主開(kāi)發(fā)的一套以數(shù)字正射影像(DOM)、數(shù)字地面高程模型(DEM)、數(shù)字線(xiàn)劃圖(DLG)和數(shù)字柵格圖(DRG)作為綜合處理對(duì)象的虛擬現(xiàn)實(shí)管理GIS系統(tǒng)。它分為兩大部分:三維地理信息系統(tǒng)和平面圖形編輯系統(tǒng)。通常二維圖形在平面編輯系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)編輯整形后即可輸出到三維系統(tǒng)中進(jìn)行三維實(shí)體的重建和管理，用戶(hù)可對(duì)其進(jìn)行查詢(xún)分析、屬性定義以及各種可視化操作和圖形輸出等操作。

2 實(shí)例研究

2.1 研究區(qū)概況

濱州中海水利風(fēng)景區(qū)總面積5.41 km2，其中水體面積1.69 km2，綠化面積 2.91 km2，是濱州市新區(qū)建設(shè)總體規(guī)劃中環(huán)境最優(yōu)美、開(kāi)發(fā)價(jià)值最高的地帶，也是生態(tài)濱州、現(xiàn)代濱州建設(shè)的縮影。中海水利風(fēng)景區(qū)以“天”為主體，突出日月星辰的設(shè)計(jì)理念，分中東海、中西海及中南海三片十區(qū)，現(xiàn)已建成三組城市標(biāo)志性建筑——獨(dú)具特色、五角星造型的“中國(guó)濱州國(guó)際會(huì)展中心”、仿美國(guó)尼米茲級(jí)企業(yè)號(hào)航母造型的“中國(guó)濱州航母餐飲娛樂(lè)城”和按不同國(guó)家、民族建筑風(fēng)格建設(shè)的“中國(guó)濱州中海賓館”(又稱(chēng)“七星別墅”)；四大景點(diǎn)——董堤(鵲橋、情人島)、范亭、孫臺(tái)、太陽(yáng)島；三橋——天橋、地橋、人橋。

2.2 景區(qū)展示制作

2.2.1 工作流程

工作流程如圖1所示:

圖1 工作流程

2.2.2 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

景區(qū)展示要做成三維可視，則需要景區(qū)的高程數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)和與矢量數(shù)據(jù)相匹配的柵格數(shù)據(jù)。本文收集了以下數(shù)據(jù):

(1)中海景區(qū)詳細(xì)規(guī)劃圖(CAD格式)。

(2)中海景區(qū)詳細(xì)規(guī)劃效果圖。

(3)中海景區(qū)高程數(shù)據(jù)。

(4)中海景區(qū)建筑物和藝術(shù)雕塑正攝數(shù)碼照片。

2.2.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

本文是利用中海景區(qū)DXF格式的規(guī)劃圖作為底圖，為了再現(xiàn)景區(qū)三維景觀，必須對(duì)線(xiàn)劃圖進(jìn)行相應(yīng)編輯和處理，主要內(nèi)容有:多余圖層的刪除；非整體平面圖向整體平面圖的轉(zhuǎn)換；對(duì)無(wú)高程屬性的建筑物進(jìn)行高程賦值；地面高程點(diǎn)的提取和修改等。然后在IMAGIS的二維圖形編輯系統(tǒng)中進(jìn)行平面數(shù)據(jù)的編輯，形成DEM(注意此時(shí)的地形矢量圖必須要有高程屬性Z值)。對(duì)于一般建筑物賦予層數(shù)和層高數(shù)(默認(rèn)值為3 m)。比如，中海景區(qū)標(biāo)志性建筑國(guó)際會(huì)展中心、徽派建筑群、冠軍大酒店，這些建筑物的特點(diǎn)是符合一般建筑的層高，所以在賦高程時(shí)按每層3 m來(lái)處理；對(duì)于一些拱橋、小島、藝術(shù)雕塑則為了在展示中能突出效果要對(duì)它們的高程值比實(shí)際賦高一些，否則，有的小島在整個(gè)大的景區(qū)場(chǎng)景中會(huì)因?yàn)樘蟹N比水面要低的感覺(jué)，影響展示效果。

2.2.4 景區(qū)建筑物、藝術(shù)雕塑的三維建模

由于中海景區(qū)是一個(gè)國(guó)家級(jí)水利風(fēng)景區(qū)，景區(qū)內(nèi)的建筑物多為藝術(shù)建筑，針對(duì)這種復(fù)雜的地物進(jìn)行三維建模時(shí)，可以先對(duì)這些地物進(jìn)行分類(lèi)，第一類(lèi)為比較規(guī)則的建筑物，比如在本例中的國(guó)際會(huì)展中心、中海航母大酒店、冠軍大酒店、徽派建筑群。第二類(lèi)為拱橋及拱橋附屬物。對(duì)于這類(lèi)地物，三維建模方法比較復(fù)雜，特別是有的拱橋景點(diǎn)，有很多的附屬物，藝術(shù)造型比較多，場(chǎng)景大。比如天地人橋景點(diǎn)，有雕塑，有花圃也有臺(tái)階。在三維建模中要分別建模，對(duì)于拱橋?qū)嵭袠蛎娣侄谓?，橋兩?cè)的欄桿要每個(gè)欄桿都分別建模，效果才會(huì)好。第三類(lèi)是景區(qū)的獨(dú)立藝術(shù)雕塑，比如，情人島上的月老像，情人樹(shù)等，這種地物，構(gòu)造復(fù)雜，不易建模，就比較適合用3DMAX進(jìn)行建模后導(dǎo)入場(chǎng)景。

圖2 國(guó)際會(huì)展中心三維模型

在上述分類(lèi)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行具體建模。將在IMAGIS的二維圖形編輯系統(tǒng)中編輯后的文件保存為?.2D的文件，導(dǎo)入三維可視地理信息系統(tǒng)中，對(duì)其進(jìn)行線(xiàn)條處理；建立地物三維模型，以國(guó)際會(huì)展中心為例，圖2為三維模型。

2.2.5 紋理貼圖

紋理處理也就是對(duì)物體材質(zhì)表面進(jìn)行貼圖，利用貼圖可以不用增加模型的復(fù)雜程度就可突出表現(xiàn)對(duì)象細(xì)節(jié)，并且可以創(chuàng)建反射，折射，凹凸，鏤空等多種效果，比基本材質(zhì)更精細(xì)更真實(shí)。通過(guò)貼圖可以增加模型的質(zhì)感.完善模型的造型，使創(chuàng)建的三維場(chǎng)景更接近現(xiàn)實(shí)。在實(shí)地拍攝照片的時(shí)候，要注意拍攝正攝影象，很多大的建筑物，無(wú)法用整張照片拍攝完所有的紋理，可以分別對(duì)不同側(cè)面的紋理進(jìn)行拍攝，然后將這些數(shù)碼照片先在Photoshop軟件里進(jìn)行處理，去掉不需要的紋理，只保留貼圖紋理，對(duì)于一些分布在兩張上的紋理進(jìn)行拼結(jié)處理。最后將這些紋理貼在三維模型上。對(duì)于建筑物的柵欄、樓梯扶手，貼上紋理后要進(jìn)行透明處理才能更逼真。對(duì)于景區(qū)的大量拱橋橋面，要根據(jù)三維模型的分段數(shù)，將紋理進(jìn)行細(xì)化，否則，會(huì)給人一種路面傾斜感。圖3為國(guó)際會(huì)展中心貼完紋理的效果圖。

圖3 國(guó)際會(huì)展中心紋理貼圖效果

2.2.6 景區(qū)場(chǎng)景重建

將得到的DEM、景區(qū)柵格規(guī)劃圖和三維模型依次導(dǎo)入到3DBrowser中，完成景區(qū)場(chǎng)景的重建。在導(dǎo)入建完的三維模型的時(shí)候，要將模型和紋理圖片放在一個(gè)文件夾下，否則，導(dǎo)入的建筑物容易丟失紋理信息。圖4為中海景區(qū)場(chǎng)景。

2.2.7 視頻錄制

在3DBrowser模塊中，打開(kāi)建好的?.B3D文件，做好漫游路徑，就可以開(kāi)始錄制視頻。由于景區(qū)范圍較大，景點(diǎn)較多，為了增強(qiáng)展示效果，可以在每個(gè)景點(diǎn)分別錄制視頻，再利用視頻處理軟件拼接與特效處理。在大片的綠化景點(diǎn)可以將飛行高度設(shè)置高些，比如，本例里中海景區(qū)面積5.41 km2，大片的水面與綠地可以將飛行高度設(shè)置為50，飛行速度設(shè)置為25，在重點(diǎn)景區(qū)，要將飛行高度降低，飛行速度減慢。以中海景區(qū)天地人橋?yàn)槔?，這個(gè)景點(diǎn)是景區(qū)的標(biāo)志性地物，要詳細(xì)展示，可以將飛行高度設(shè)置為25，飛行速度設(shè)置為20，由此詳細(xì)地反映景點(diǎn)的細(xì)致特征。但要注意的一點(diǎn)就是由于這個(gè)景點(diǎn)的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)高差很大，所以，設(shè)置的飛行高度一定要比最低點(diǎn)高，否則，錄制的場(chǎng)景就是倒像。圖5為景區(qū)標(biāo)志性景點(diǎn)天地人橋視頻截圖。

圖4 中海風(fēng)景區(qū)場(chǎng)景

圖5 天地人橋景點(diǎn)漫游截圖

2.3 景區(qū)展示的發(fā)布

最后可以將錄制并處理好的視頻資料刻錄光盤(pán)或者網(wǎng)上發(fā)布來(lái)對(duì)景區(qū)進(jìn)行更好的展示景區(qū)，也可以直接將做好的場(chǎng)景發(fā)布到網(wǎng)上，供瀏覽者觀看，查詢(xún)和分析。

3 結(jié) 語(yǔ)

三維電子景區(qū)展示使得人們對(duì)景區(qū)的了解更加方便，更加直觀、形象，電子景區(qū)展示實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)據(jù)的獲取、模型的生成以及三維場(chǎng)景的顯示。目前，能夠快速實(shí)現(xiàn)景區(qū)三維展示方法就是紋理貼圖。筆者結(jié)合制作景區(qū)展示的經(jīng)驗(yàn)有以下體會(huì):

(1)數(shù)據(jù)的選擇非常重要，特別是景區(qū)的正射影像。選擇合適的影像數(shù)據(jù)能夠在景區(qū)大面積的水域和綠地等區(qū)域的紋理方面提高工作效率，并能增加整個(gè)場(chǎng)景的視覺(jué)效果。

(2)對(duì)不同的景點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)，分別三維建模是提高逼真程度的保證。在分類(lèi)的時(shí)候，可以根據(jù)景區(qū)的特點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)，在詳細(xì)分析各類(lèi)地物的基礎(chǔ)上，選擇三維建模方法。

(3)針對(duì)一般景區(qū)范圍較大，地物復(fù)雜而數(shù)量多的特點(diǎn)，在三維建模、紋理貼圖和視頻錄制的過(guò)程中，要在保證展示效果的基礎(chǔ)上，盡量減小數(shù)據(jù)文件的大小，以更有利于數(shù)據(jù)的分發(fā)和系統(tǒng)運(yùn)行。

[1]羅立宏，陳志.Google Earth在旅游景點(diǎn)展示中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程，2009，35(3):277～281

[2]張文君，王衛(wèi)紅.基于Imagis的三維景觀模型的建立[J].四川測(cè)繪，2003(2):72～74

[3]李德仁.數(shù)碼城市:概念、技術(shù)支撐和典型應(yīng)用[J].武漢測(cè)繪科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，25(4):207～211

[4]IMAGIS三維可視化地理信息系統(tǒng)2.3使用手冊(cè).

Application of 3D GIS in Tourism Attraction Showing

Li JiYing
(Department of Geography and Tourism，Binzhou University，Binzhou 256603，China)

In tourism information site，using virtual reality technology to display attractions is more lively and interesting than using words and pictures.This article brings a method that using IMAGIS to display the scene of zhonghai.

Tourism Attraction Showing；Three Dimensional Model；IMAGIS

1672－8262(2010)02－55－03

P208

B

2009—07—08

李吉英(1979—)，女，碩士，助教，主要從事測(cè)量與地理信息系統(tǒng)的教學(xué)與科研工作。

濱州學(xué)院“青年人才創(chuàng)新工程”科研基金項(xiàng)目(BZXYQNLG200617)。