720全景技術在地質公園科普中的應用研究

譚德軍，劉滿乾，王勇

摘 要 720全景技術隨著互聯(lián)網與信息技術的不斷發(fā)展得到廣泛的應用，可通過720全景技術虛擬三維空間，增加用戶的體驗感，利用720全景技術對地質公園的重要地質遺跡（景點）進行虛擬，融入地學科普素材實現(xiàn)地質公園虛擬體驗，推動地學知識科普快速傳播，實現(xiàn)地質公園旅游宣傳與推廣。

關鍵詞 全景技術；地質公園；虛擬現(xiàn)實；科普

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 2096-0360（2020）20-0028-03

基金項目：重慶市規(guī)劃和自然資源局科技項目“重慶市國家地質公園虛擬現(xiàn)實科普平臺建設”（項目編號：KJ-2019029）。

互聯(lián)網的高速發(fā)展使得虛擬現(xiàn)實（VR）技術正在悄然改變人們的日常生活和工作。VR技術與行業(yè)結合不僅是當前國家科技發(fā)展的新方向，也是社會科技發(fā)展的必然趨勢，因為它是對真實的虛擬漫游，建立虛擬漫游機制和平臺，構建了一個可視化研究和分析環(huán)境，模擬還原了客觀真實的三維場景，經濟價值和社會效益十分顯著。

地質公園是以具有特殊地質科學意義，稀有的自然屬性、較高的美學觀賞價值，具有一定規(guī)模和分布范圍的地質遺跡景觀為主體，并融合其他自然景觀與人文景觀而構成的一種獨特的自然區(qū)域。既為人們提供觀光旅游的場所，又是地質科學研究與普及的基地①。地質公園按照管理等級可以劃分為世界地質公園、國家地質公園、省級地質公園和縣（市）級地質公園。地質公園與720全景技術相結合，利用虛擬現(xiàn)實技術融入地學科普知識實現(xiàn)地學科普，提升地質公園的觀賞性和體驗感，促進地質公園旅游經濟，推動地方經濟發(fā)展。

1 720全景技術概述

720全景影像是視角超過人的正常視角的圖像。通過視覺的原理給人以三維立體感覺的實景360度全方位圖像。720全景技術實際上只是一種對周圍景象以某種幾何關系進行映射生成的平面圖片，只有通過全景播放器的矯正處理才能成為三維全景。是一種基于靜態(tài)圖像通過技術或設備模擬出一個可交互操作的、可自由瀏覽體驗三維的虛擬的空間場景[ 1 ]。具有以下特點和優(yōu)點。

1.1 特點

1）具有全方位性：可以從360度任何一個方向進行觀看場景，無視角限制。

2）場景真實感：利用全景影像運用幾何關系映射構建三維場景，全景影像是通過相機拍攝后利用軟件進行拼接處理形成的圖像，與實際場景一致。

3）720度場景：720全景的一個優(yōu)點就水平360度和垂直360度環(huán)視場景，720全景影像通過應用軟件構建三維立體，模擬展示三維立體，給用戶帶來三維立體的空間感覺，具有身臨其境的感覺。

1.2 展示優(yōu)點

1）數(shù)據量小，對硬件、網絡需求不高。

2）利用網絡可實現(xiàn)快速推廣和傳播。

3）通過電腦和手機、iPad等設備均可進行在線播放。

4）三維立體真實重現(xiàn)。

5）具有互動性，融入音、影、圖、文等內容與場景實現(xiàn)交互。

2 720全景技術在地質公園科普中的應用

2.1 景點選擇與部署

結合地質公園的游覽路線和主要地質遺跡，部署全景拍攝點，根據場景選擇地面全景或空中全景，例如綦江國家地質公園老贏山園區(qū)，在景區(qū)廣場采用無人機空中全景，在恐龍足跡大廳采用魚眼相機拍攝地面全景，在虎山和三轎石采用無人機空中 全景。

2.2 全景拍攝

選擇晴天保證拍攝效果和光線，時間最好在上午11點至下午3點左右，避免逆光和盡量減少陰影。采用無人機進行空中全景拍攝，采用單反+魚眼鏡頭進行地面全景拍攝。

2.3 全景拼接

采用PTGui進行全景拼接，PTGui是Helmut Dersch公司的全景制作工具軟件[ 2 ]。

1）打開PTGui，加載圖像，自動對準圖像后，發(fā)現(xiàn)多次對準圖像都無法拼接成功，這時就需要手動拼接了。

2）在“方案助手”的“相機、鏡頭參數(shù)”取消“自動”，水平視角填180°（這里可以根據自己的鏡頭視角填寫），之后的操作要在全景圖編輯器（看到效果圖的窗口）里。

3）在全景圖編輯器里，選擇“編輯個別圖像”按鈕圖標，然后就可以分別對圖像進行編輯，由于有好幾個圖，要先選擇一個圖像作為參考，天、地包含了整個水平的內容，最適合作為初始參考。當然如果天的圖像過于單一或者無參考性就可以選地。再不行就只能從0圖像開始了。

4）參考圖像做好，現(xiàn)在開始從圖像0開始，一幅幅圖拖動、對準。鼠標左鍵拖動，鼠標右鍵旋轉，一直到拖到滿意效果為止。補地圖片的拼接也是一樣，手動拖拉到底部，左右移動來對準。

5）點擊“編輯整個全景圖”可以切換到全景效果查看，這樣可以看到整個效果圖（圖1）。如不滿意，繼續(xù)步驟4操作。

6）對于細節(jié)的調整，可以打開放大鏡查看局部細節(jié)，針對細節(jié)位置進行調整。要做到精確就得慢慢拖動（圖2）。輸出全景圖。

7）補充天空或地面，由于受無人機設備限制無法對天空進行拍攝，需要對天空進行補充，受地面全景相機限制無法完全獲取地面，需要對地進行補充，對攝影死角進行補充修整才能形成完整的全景影像。一般采樣Photoshop軟件進行全景補天（補地）（圖3）。

8）對全景圖進行檢查、修正、調整。全景補齊天空（補地）后對局部細節(jié)需要進行調整，讓影像與素材進行完全融合。尤其是銜接部位進行修整，最后利用Photoshop軟件按照全景影像的要求就行圖像輸出（圖4）。

2.4 全景融合

全景融合主要是把全景和科普素材進行融合，首先是整理重要地質遺跡現(xiàn)象的科普內容，主要是地質遺跡的地質現(xiàn)象、地質環(huán)境推測和演變過程等，對專業(yè)術語進行簡化，采用“大眾化”的語言來描述地質遺跡現(xiàn)象。然后對文字進行語音錄制，整理重要地質遺跡的照片，然后把全景與科普文字、語音和圖片素材進行融合（圖5）。最后在全景中可以通過設置熱點方式，通過熱點關聯(lián)可以在全景中查看文字、圖片和播放語音，實現(xiàn)全景融合，對視頻也可以采用視頻融合的方式，采用視頻和場景融合，可以在瀏覽全景的時候實現(xiàn)視頻播放。三維模擬場景和語音、文字、圖片的融合，可增強科普產品的體驗感。

2.5 路線融合

通過全景點布設與園區(qū)旅游路線相結合，按照全景瀏覽路線進行虛擬體驗，根據不同地質遺跡特點，采用空中和地面全景相結合，使得從不同角度觀看和欣賞地質景觀，從而實現(xiàn)地質公園全景虛擬旅游，讓用戶具有身臨其境的感覺。用戶可以通過桌面端、移動端或移動端+頭盔進行虛擬體驗，全景瀏覽中還設置了全景選擇瀏覽模式和全景地圖導航（圖6），可根據選擇性瀏覽觀看重點地質遺跡。

2.6 發(fā)布與應用

建立網站按已公園（園區(qū)）為單元進行全景發(fā)布，可以通過桌面端和移動端進行瀏覽體驗，使全景與文、圖、音融入一體，實現(xiàn)沉浸式體驗。

3 總結

本次充分利用720全景影像具有的全方位展示及真實感、立體感、沉浸感強的特點，探索在地學科普中的應用研究。采用720全景技術對地質公園中的重要地質遺跡從數(shù)據采集、科普素材編制、影視頻制作，實現(xiàn)多源融合，充分結合互聯(lián)網技術的快速傳播的優(yōu)點，把地質公園搬到了“線”上。最終形成了互聯(lián)網+全景+地質公園，把實體地質公園通過720全景技術實現(xiàn)虛擬漫游，融入地學文化知識，實現(xiàn)快速傳播和地學文化知識普及，一是增加地質公園科普的趣味性，二是增加地質公園的體驗感，三是促進地質公園旅游推廣，發(fā)展地方旅游經濟。720全景技術將在地學科普、地學文化知識傳播中得到廣泛的應用。

注釋

①百度百科“地質公園”詞條，https：//baike.baidu. com/item/地質公園/6553163 fr=aladdin/.2020.7.23。

參考文獻

[1]牟文虎，廖靜，劉錦明.720全景技術在虛擬美術館中的應用與研究[J].流行色，2080（9）：102-104.

[2]譚德軍，王勇.重慶市國家地質公園虛擬科普平臺建設開題報告[M].重慶：重慶地質礦產研究院，2019.