濱江濕地虛擬仿真技術(shù)設(shè)計(jì)

侯惠波 呂星曈 高媛 王雪

摘要：濕地旅游虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集使用戶能夠身臨其境地觀察、感受到濕地中的動(dòng)態(tài)變化，為用戶提供了逼真的視覺效果。通過(guò)虛擬旅游的方式可以為一些不能到達(dá)景點(diǎn)的游客提供便捷的方式，也使更多的人通過(guò)虛擬旅游的方式觀賞到濕地景觀特色，同時(shí)改善濱江濕地的現(xiàn)狀，推進(jìn)了哈爾濱旅游行業(yè)的發(fā)展，還能更好保護(hù)濕地的生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：濱江濕地設(shè)計(jì)；虛擬仿真；旅游開發(fā)

濕地作為人類共同的財(cái)富，在調(diào)節(jié)全球氣候和維持區(qū)域生態(tài)平衡以及提供野生動(dòng)植物的棲息地方面具有重要作用。濱江濕地虛擬仿真設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單介紹一下，依托現(xiàn)代技術(shù)，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到濕地景區(qū)開發(fā)設(shè)計(jì)中，是一種全新的濕地設(shè)計(jì)思維方式。我們將會(huì)對(duì)濱江濕地的四區(qū)一園，兩大島，兩大棧橋，及沼澤、蘆葦動(dòng)物、建筑等大量信息建成數(shù)據(jù)庫(kù)。借助頭盔式顯示器、數(shù)據(jù)手套、位置跟蹤裝置和其他必要設(shè)備以及強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器的相關(guān)處理，使濱江濕地中的多種景觀具有立體感和真實(shí)感，使用戶仿佛置身于其中。

一、黑龍江濕地概況及虛擬應(yīng)用

黑龍江省地域遼闊、景色秀美，濕地面積占全國(guó)的1/8。哈爾濱是全國(guó)面積最大的城市濕地，也是哈爾濱八大旅游資源之一。目前已開發(fā)的濕地景區(qū)主要有太陽(yáng)島濕地、白魚泡濕地、伏爾加莊園阿什河濕地、金河灣濕地植物園和哈爾濱到大頂子山沿江生態(tài)濕地。而濱江濕地開發(fā)程度較低，利用程度欠缺，但也因此保存較為完善。它位于下游近郊段，有100 多平方公里的沿江水上生態(tài)濕地保護(hù)區(qū)。濕地內(nèi)有萬(wàn)畝蒲田、成片菱角塘，水域景觀豐富，沼澤、灘涂、水面、潭池星羅棋布，湖湖相扣，景象壯觀。第7屆哈爾濱松花江濕地節(jié)開幕上，現(xiàn)場(chǎng)的布置以實(shí)景與虛擬相結(jié)合的布置方式，將索菲亞教堂、防洪紀(jì)念塔、關(guān)東古巷、中央大街、龍塔等哈爾濱知名建筑景點(diǎn)“搬”進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)。

二、濱江濕地虛擬景區(qū)旅游開發(fā)的可行性

濱江濕地旅游風(fēng)景區(qū)位于松花江哈爾濱市道外區(qū)江段，面積約104平方公里，生態(tài)資源十分豐富，呈現(xiàn)多島、多溪、多湖、多灘的濕地風(fēng)景，是罕見的江漫灘型城市濕地景觀之一。島內(nèi)主要有星星島，太陽(yáng)灘，月亮灘等景觀，江面棲息繁衍著江鷗、大雁、釣魚郎等近百種珍稀鳥類和多種魚類?？梢哉f(shuō)資源還是十分豐富的，但開發(fā)程度較低，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益也并不可觀。門票僅為20元一位，這個(gè)價(jià)位是很低了，也許連服務(wù)費(fèi)都無(wú)法收回。這也就造成了景區(qū)管理人員少，游客沒人正確引導(dǎo)，對(duì)資源產(chǎn)生破壞行為，進(jìn)而對(duì)游客吸引力下降，收入低，沒錢開發(fā)，形成一種惡性循環(huán)。針對(duì)于這種現(xiàn)狀，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種濕地開發(fā)方案。

結(jié)合3D掃描技術(shù)，創(chuàng)建3D計(jì)算機(jī)模型。對(duì)濱江濕地進(jìn)行全面掃描。實(shí)地采景，只需必要的工作人員進(jìn)入即可，不會(huì)對(duì)濕地景區(qū)的生態(tài)造成破壞。掃描濕地深處包括水下、蘆葦蕩和魚類。利用這種技術(shù)，游客可以在不進(jìn)入濕地情況下感受濕地風(fēng)光。既突破原有棧道和乘船的傳統(tǒng)游覽方式，又保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。規(guī)避了開發(fā)與生態(tài)保護(hù)的難題。另一方面，現(xiàn)如今，VR技術(shù)已非常普遍，南方許多濕地都已將此技術(shù)運(yùn)用到濕地參觀上，如西溪濕地等。所以在技術(shù)方面完全可以還原濱江濕地包括“四區(qū)一園”的景區(qū)，即碧水江天、玉帶江灣、黃金江岸、金寨江灘風(fēng)景區(qū)和白漁泡濕地公園。并且通過(guò)該技術(shù)能同濕地內(nèi)的動(dòng)物或植物近距離接觸，充滿教育意義，可進(jìn)行開發(fā)研學(xué)旅游，為研究人員提供便利。出于對(duì)景區(qū)的開發(fā)和預(yù)算考慮，可將精力及技術(shù)用到關(guān)鍵部分，即那些未開發(fā)，但極具開發(fā)價(jià)值的區(qū)域。所以在一期的開發(fā)上預(yù)計(jì)的設(shè)備采購(gòu)，技術(shù)制作，人員上大概花費(fèi)在10萬(wàn)元。按照人均客流量500人次計(jì)算，將門票提高到45元，扣除景區(qū)日均成本，大概一天凈收入在5000，約20天便可收回成本。而且核心保護(hù)區(qū)利用VR技術(shù)還能帶領(lǐng)游客零距離接觸，在彌補(bǔ)不可深入的缺憾同時(shí)還能保護(hù)生態(tài)效益，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)濕地設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)濕地設(shè)計(jì)方法相比的優(yōu)勢(shì)

一是不受時(shí)間和空間的限制，可以在任意時(shí)間，從任意角度、視角來(lái)觀察和體驗(yàn)濕地景觀，身臨其境般感受濕地的魅力所在。例如每年當(dāng)松花江水位升至116米，濱江濕地水道湖面會(huì)更加寬廣，形成江湖相連的壯觀景象，游客此時(shí)的參觀更加不便，我們依據(jù)此種現(xiàn)象，通過(guò)VR頭盔，數(shù)據(jù)手套，使操作者以更加直接，有效的方式與虛擬世界進(jìn)行交互，大大增強(qiáng)了游客與濕地的互動(dòng)性，不會(huì)因?yàn)楦鞣N因素看不到而遺憾。二是哈爾濱許多大中小學(xué)生都會(huì)有課外實(shí)踐課程，而濕地作為哈爾濱的特色資源，自然會(huì)成為科普的熱點(diǎn)。從前的濕地探索課程，只是走一走，看一看，由于需要保護(hù)的原因，很多區(qū)域?qū)W生們無(wú)法進(jìn)入，只能在棧道上“遠(yuǎn)遠(yuǎn)”觀望，學(xué)生們興趣不高，當(dāng)然也無(wú)法真正達(dá)到科普的目的。有了虛擬技術(shù)就不一樣了，我們可以讓學(xué)生們通過(guò)VR頭盔，數(shù)據(jù)手套，在奔月長(zhǎng)廊、逐日長(zhǎng)廊等，在虛擬濕地中探索，發(fā)現(xiàn)，引發(fā)思考，從而達(dá)到科普的目的。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在濕地資源保護(hù)中的作用

近幾年，由于人類的破壞，以及各種原因濕地景觀面臨著將要消失的危險(xiǎn)，許多著名的濕地都在遭受著不同程度的破壞，如何正確處理好濕地資源保護(hù)與利用的關(guān)系是我們當(dāng)前面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。將VR虛擬技術(shù)同濕地公園結(jié)合起來(lái)，可以將更深處的濕地優(yōu)美景觀展現(xiàn)在游客的眼前。豐富的科技體驗(yàn)可以減少對(duì)濕地公園開鑿建設(shè)，不需像之前那樣花費(fèi)大量人力物力財(cái)力大興土木修建長(zhǎng)達(dá)1800的觀光棧橋（棧橋是在濕地打下木樁，鋪上橫木，豎起欄桿而成，對(duì)濕地的水草產(chǎn)生一定毀壞）便可達(dá)到足夠的觀賞性與趣味性，可以在一定程度上減少對(duì)城市中濕地生態(tài)環(huán)境的破壞。例如濱江濕地的核心景區(qū)，龍王島和牛郎織女島，島內(nèi)瀕臨滅絕的白獾，江雁等許多珍稀物種，我們建立詳細(xì)的景觀數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用現(xiàn)代化的手段把濕地景觀的資料、瀕臨消失的動(dòng)植物通過(guò)圖片，視頻各種形式保存下來(lái)，再通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立虛擬景觀，為將來(lái)濕地改造提供有效資料。對(duì)于已經(jīng)消失的濕地景觀，也可以通過(guò)尋找遺存的各類信息資料，建立其三維景象，最終實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，讓人們感受自然給予的神奇之處，找尋原始的美麗。

五、與國(guó)內(nèi)其他濕地相比的優(yōu)劣勢(shì)

國(guó)內(nèi)許多濕地普遍存在過(guò)度開發(fā)、生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重等問(wèn)題。

在南方已有許多濕地公園通過(guò)VR技術(shù)制作宣傳片等，以展現(xiàn)其濕地風(fēng)貌特色。例如蘇州濕地科普全景宣傳片，西溪國(guó)家濕地公園宣傳片等。技術(shù)上的不成熟和體驗(yàn)感欠佳讓虛擬技術(shù)在社會(huì)上沒有收獲到良好的反饋。因此，已有的濕地VR視頻 在內(nèi)容和體驗(yàn)上的單一重復(fù)、缺乏記憶點(diǎn)，是現(xiàn)有虛擬技術(shù)運(yùn)用在濕地公園中所存在的不足。

針對(duì)于現(xiàn)有VR技術(shù)和濕地公園發(fā)展現(xiàn)狀，我們從濱江濕地公園特有的地理環(huán)境出發(fā)，在設(shè)計(jì)中更注重參與度和體驗(yàn)感。

景區(qū)主要有三區(qū)：入口服務(wù)區(qū)、低碳娛樂區(qū)、生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)。我們將在這三區(qū)進(jìn)行改造，在生態(tài)區(qū)與娛樂區(qū)的制作中通過(guò)鏡頭的軌道運(yùn)動(dòng)，與現(xiàn)實(shí)中的機(jī)器操作結(jié)合起來(lái)，游客在觀看中，能夠感受到上升下沉、水花濺起、生物游過(guò)等沉浸式的體驗(yàn)。在所需技術(shù)一致的條件下，這種互動(dòng)式的觀影體驗(yàn)?zāi)軌蚋玫丶由钣慰蛡儗?duì)濕地優(yōu)美景色的印象，兼具娛樂、科普和陶冶情操的功能。而入口服務(wù)區(qū)設(shè)虛擬仿真小屋，360度展示濱江濕地全貌，讓游客對(duì)濕地整體有一個(gè)簡(jiǎn)單了解。

六、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在濕地設(shè)計(jì)上的發(fā)展前景

近年，虛擬旅游系統(tǒng)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展得到廣泛應(yīng)用。濕地旅游虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)使用戶能夠身臨其境的觀察、感受到系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)變化，為用戶提供了逼真的視覺效果。濕地的核心區(qū)域是被保護(hù)的，無(wú)法被游客所參觀，這就會(huì)降低游客對(duì)濕地體驗(yàn)與感受。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用會(huì)改變這一情況，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)濕地核心區(qū)域的采集、成像，最終傳達(dá)到人眼。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與濕地旅游的結(jié)合不用投入大量人力，也不像傳統(tǒng)項(xiàng)目需要投入龐大的資金，需要的空間也較小。同時(shí)，隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)越來(lái)越成熟，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成本也會(huì)被降低，這就更方便應(yīng)用到濕地旅游中。加之?dāng)?shù)字化的今天，人們對(duì)新技術(shù)的需求，也為我們的濕地虛擬仿真設(shè)計(jì)提供了廣闊的發(fā)展空間。

結(jié)語(yǔ)：

濕地是人類的寶貴財(cái)富，而科技同樣也對(duì)人類進(jìn)步產(chǎn)生著強(qiáng)大的推動(dòng)作用，自然與科技結(jié)合，保護(hù)與利用并行，才是我們追求的最理想的效果。而濕地旅游與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合便是最好范例。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：

本文系《基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)濕地生態(tài)游》的研究成果之一。