基于Web3D技術(shù)的虛擬展館設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

方丹

摘要：本文以貴州省測(cè)繪地理信息應(yīng)用成果和地圖展覽館為例，介紹了利用3DMAX和Away 3D等技術(shù)建設(shè)基于web的虛擬展館設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。展館可以實(shí)現(xiàn)虛擬漫游、展品熱點(diǎn)鏈接、語(yǔ)音播報(bào)、后臺(tái)管理等功能。結(jié)果表明：通過(guò)這種方法實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)上虛擬展館，不僅內(nèi)容全面豐富，操作流暢便捷，風(fēng)格美觀，而且具有友好的交互性和逼真的虛擬性。

Abstract： This paper takes Guizhou Province surveying and mapping geographic information application results and map museum as an example， introduces the design and implementation of virtual exhibition hall based on Web using 3DMAX and Away 3D Technology. The exhibition hall can realize virtual roaming， hot links， voice broadcast， background management and other functions. The results show that the online virtual exhibition hall is not only with rich content， smooth and convenient operation， beautiful style， but also with friendly interactive and realistic virtual.

關(guān)鍵詞：web3D技術(shù)；虛擬展館；Away 3D；貴州；互聯(lián)網(wǎng)

Key words： web3D technology；virtual exhibition hall； Away 3D；Guizhou；Internet

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）06-0092-03

0 引言

在互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代，借助互聯(lián)網(wǎng)思維，結(jié)合新技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)深度融合，是傳統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展的新趨勢(shì)。Web 3D技術(shù)是隨著互聯(lián)網(wǎng)與虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）發(fā)展而產(chǎn)生的，其目的是在互聯(lián)網(wǎng)上建立三維的虛擬世界，讓人們更加清晰明了地了解真實(shí)的物體。目前，Web 3D技術(shù)在電子商務(wù)、教育、娛樂、虛擬社區(qū)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。虛擬展館就是在互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上發(fā)布的，利用VR技術(shù)構(gòu)建的數(shù)字化展覽館，是互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)與傳統(tǒng)會(huì)展領(lǐng)域的新融合。它是一種三維互動(dòng)體驗(yàn)方式，不僅突破了時(shí)空限制，節(jié)約了建造成本，還可以發(fā)揮無(wú)限的想象創(chuàng)意，使觀眾能夠隨時(shí)隨地在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上感受展館及展品，用仿真互動(dòng)的方式體驗(yàn)“身臨其境，暢游無(wú)限”的精彩。

2015年，國(guó)家測(cè)繪地理信息局決定在8-11月期間舉辦全國(guó)地理信息應(yīng)用成果和地圖網(wǎng)上展覽。展出方式就是基于互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)“1+1+31+N”網(wǎng)上展館集群。貴州省作為31個(gè)地方展館中的一員，將以展示貴州省“十二五”期間測(cè)繪地理信息服務(wù)大局、服務(wù)社會(huì)、服務(wù)民生為主線，建設(shè)基于互聯(lián)網(wǎng)的虛擬互動(dòng)展館。本文以貴州省展館為例，研究利用3DMAX技術(shù)、Away3D技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及VR技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上虛擬展館的方法。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

按照國(guó)家測(cè)繪地理信息局的要求，網(wǎng)上展覽應(yīng)按照“總體規(guī)劃、分建部署、各自運(yùn)維、集中展示”的原則進(jìn)行建設(shè)。地方展館應(yīng)按照國(guó)家要求進(jìn)行建設(shè)，建設(shè)完成后在用戶認(rèn)證與注冊(cè)的地方統(tǒng)一調(diào)用國(guó)家總展館接口。

1.1 展館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)貴州省“十二五”期間測(cè)繪行業(yè)成果檔案資料，結(jié)合貴州特色，貴州展館將按照四個(gè)分展廳進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括“經(jīng)天緯地映貴州”、“應(yīng)用惠澤美麗貴州”、“地圖上的多彩貴州”、“云上貴州”等四個(gè)展廳，每個(gè)展廳又根據(jù)實(shí)際資料情況分類成n個(gè)展臺(tái)。

1.2 總體架構(gòu)

貴州展館由展示層、應(yīng)用層、業(yè)務(wù)層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層，以及安全保障運(yùn)行環(huán)境、技術(shù)接口等構(gòu)成“五層、兩支撐”的構(gòu)架，如圖1所示。

①展示層。展示層由展館門戶網(wǎng)站，以及多個(gè)展示廳組成，展示資源通過(guò)展示層實(shí)現(xiàn)集中展現(xiàn)，訪問(wèn)用戶通過(guò)展示層實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的訪問(wèn)入口。

②應(yīng)用層。應(yīng)用層包括用戶UI體驗(yàn)、多媒體交互、虛擬現(xiàn)實(shí)、多維影像、虛擬人物解說(shuō)、三維模型體驗(yàn)、360度虛擬漫游等功能組件。

③業(yè)務(wù)層。業(yè)務(wù)層是為實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層各種應(yīng)用功能的搭建和運(yùn)行提供支撐技術(shù)及服務(wù)，包括內(nèi)容管理、目錄管理、數(shù)據(jù)管理、特效制作、用戶管理、展品管理等。

④服務(wù)層。服務(wù)層是為分布式架構(gòu)下展館提供統(tǒng)一用戶認(rèn)證、展覽資源統(tǒng)一認(rèn)證等基礎(chǔ)服務(wù)，以保證用戶信息、展品信息、編碼信息的全局一致性。

⑤數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層是通過(guò)定義展覽資源的數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的組織、存儲(chǔ)和管理，為支撐層和應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)服務(wù)。主要包括文本、圖片、音視頻、應(yīng)用系統(tǒng)、其它資料等。

⑥技術(shù)接口規(guī)范。技術(shù)接口規(guī)范建設(shè)是網(wǎng)上展覽建設(shè)的基礎(chǔ)性工作，是網(wǎng)上展覽實(shí)現(xiàn)安全可靠運(yùn)行的前提條件。

⑦安全保障與運(yùn)行環(huán)境。建成網(wǎng)上展覽部署在各承建單位的互聯(lián)網(wǎng)接入環(huán)境中，其符合國(guó)家信息安全等級(jí)保護(hù)（二級(jí)）標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

①3DMAX技術(shù)。

3DMax技術(shù)以其強(qiáng)大的功能和易操作性風(fēng)靡世界，廣泛應(yīng)用于游戲、動(dòng)畫、建筑、室內(nèi)設(shè)計(jì)、影視、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。使用3DMax軟件制作虛擬展品，例如無(wú)人機(jī)、地理信息應(yīng)急監(jiān)測(cè)車、測(cè)量機(jī)器人、雷鳥II輕型直升飛機(jī)等測(cè)繪先進(jìn)設(shè)備，根據(jù)設(shè)備照片，搭建逼真的立體三維模型，并將其信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。再基于實(shí)體展館的架構(gòu)和展館特色，利用3DMax技術(shù)制作虛擬場(chǎng)景和動(dòng)畫漫游，創(chuàng)建室內(nèi)外效果圖，構(gòu)建虛擬展覽館展示框架。

②Away3D技術(shù)。

Away3D是在Adobe Flash或Flex平臺(tái)下用ActionScript3.0寫的一個(gè)開源的，強(qiáng)大且實(shí)時(shí)的3D引擎，具有快速、高效、API清楚等優(yōu)點(diǎn)，可以運(yùn)行在安裝有Adobe Flash Player插件的瀏覽器中，因此，利用該技術(shù)搭建展示平臺(tái)，普通用戶幾乎可以不用重新安裝任何插件就可以輕松快捷的瀏覽。

2 虛擬展館的實(shí)現(xiàn)

2.1 展館制作流程

貴州展館的制作流程將按照以下步驟進(jìn)行，在向各協(xié)辦單位征求意見和需求調(diào)研的基礎(chǔ)上，初步確定建設(shè)思路，收集相關(guān)資料，經(jīng)過(guò)歸類和整理精心挑選展品，確定展館結(jié)構(gòu)，構(gòu)建展館內(nèi)外場(chǎng)景，最后搭建門戶網(wǎng)站和虛擬漫游系統(tǒng)，審核發(fā)布后上線。

①資料收集與整理。

向省內(nèi)所有測(cè)繪地理信息甲級(jí)資質(zhì)單位、高校、測(cè)繪行業(yè)協(xié)會(huì)收集相關(guān)測(cè)繪地理信息成果展示品，總量達(dá)15G左右。按照展廳-展臺(tái)-展品的構(gòu)架進(jìn)行整理，展品包括圖片、視頻、全景以及虛擬展品等，每一個(gè)展品都配有文字詳細(xì)介紹，每一個(gè)展廳都配有語(yǔ)音導(dǎo)航。

②展館結(jié)構(gòu)及展品內(nèi)容設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)展館的整體布局、外景及內(nèi)部形狀，包括展館框架圖、展館外景圖、展品分布圖、展品擺放位置分布圖、各個(gè)展廳裝飾風(fēng)格效果、光線及渲染效果等，以契合四個(gè)展廳的風(fēng)格。

③虛擬漫游及門戶網(wǎng)站建設(shè)。

展館設(shè)計(jì)制作完成之后，將制作用戶虛擬漫游的效果，包括展館三維虛擬場(chǎng)景的加載及展廳場(chǎng)景間的切換。場(chǎng)景間切換方法主要有手動(dòng)點(diǎn)擊、鼠標(biāo)拖動(dòng)、導(dǎo)航地圖、菜單目錄多種方式，還可實(shí)現(xiàn)用戶的交互過(guò)程。最后，通過(guò)門戶網(wǎng)站發(fā)布。

④后臺(tái)運(yùn)維管理系統(tǒng)建設(shè)。

考慮到這個(gè)平臺(tái)將來(lái)需要更新和維護(hù)，開發(fā)了一個(gè)后臺(tái)運(yùn)維管理系統(tǒng)，包括圖文管理、圖標(biāo)管理、音頻管理、視頻管理、場(chǎng)景管理、模型管理、用戶管理等，可以增加、編輯、刪除、管理等操作。

2.2 展館功能實(shí)現(xiàn)

展館的功能主要包括展廳漫游、場(chǎng)景切換、導(dǎo)航地圖、展品瀏覽、熱點(diǎn)鏈接、語(yǔ)音介紹、用戶留言、后臺(tái)管理等內(nèi)容。用戶可以通過(guò)虛擬漫游的方式瀏覽，也可以根據(jù)導(dǎo)航地圖快速定位瀏覽，每一個(gè)展品都是一個(gè)熱點(diǎn)鏈接，點(diǎn)擊可以打開該展品的詳細(xì)介紹，還可以進(jìn)行用戶留言。管理員可以通過(guò)后臺(tái)運(yùn)維管理系統(tǒng)進(jìn)行展館的管理。

3 結(jié)束語(yǔ)

2015年10月27日，貴州省測(cè)繪地理信息應(yīng)用成果和地圖展覽正式開通上線，獲得了優(yōu)秀展館獎(jiǎng)。它依托直觀、生動(dòng)的虛擬展示方式，為社會(huì)公眾在短時(shí)間內(nèi)全面認(rèn)識(shí)和了解貴州測(cè)繪與地理信息事業(yè)的發(fā)展成果搭建了一個(gè)充滿趣味性與科學(xué)性的網(wǎng)上展臺(tái)，將成為一個(gè)地理信息應(yīng)用成果線上交流和宣傳的永久性平臺(tái)。它內(nèi)容豐富全面，操作流暢便捷，風(fēng)格美觀且富有貴州本地特色，在正式上線后，獲得了省內(nèi)外領(lǐng)導(dǎo)、專家及群眾的一致認(rèn)同和好評(píng)。

本文以貴州省測(cè)繪地理信息應(yīng)用成果和地圖展覽館為例，介紹了基于Web 3D技術(shù)的虛擬展覽館設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，試驗(yàn)證明，web虛擬技術(shù)用于展覽館建設(shè)是可取的，不僅節(jié)約建設(shè)成本，還可以給用戶帶來(lái)前所未有的體驗(yàn)感。然而，展館在加載速度、交互互動(dòng)、制作效率等方面還存在欠缺，這些問(wèn)題都將在后續(xù)的研究和工作中展開。

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