基于GPS定位技術(shù)和3D模式的旅游景區(qū)自主導航與講解

陳爽爽 柳家浩

摘? ?要：隨著人們生活水平的日益增長，自主旅游成為工作之余放松的主要方式。傳統(tǒng)的導游方式效率低下、質(zhì)量不高，導致旅游體驗感不強，而在自助旅游中，游客往往因為進入景區(qū)后盲目無策、泛泛瀏覽，使旅游達不到應(yīng)有的放松效果。文章利用3D技術(shù)和GPS定位技術(shù)，用最短路徑算法開發(fā)出了一款以手機為支撐體的應(yīng)用軟件，很好地解決了游客進入無方向、景區(qū)文化不了解與“只緣身在此山中”不知山全貌之美的困擾。5G時代即將到來，該技術(shù)與之緊密相接，通過該技術(shù)用戶能實時獲得各種景區(qū)的路線信息并實施三維導航，從而獲得極佳的旅游體驗感。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)和3D技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用;智能語音播報;3D立體導航

1? ? 目前各旅游景點的實際狀況

如今，經(jīng)濟的飛速發(fā)展使大多數(shù)人脫離貧困，在滿足了物質(zhì)生活的同時人們也已經(jīng)開始豐富精神生活。旅游業(yè)在此前提下迅速發(fā)展，同時旅游業(yè)需要滿足人們更多的需求?，F(xiàn)今各個景區(qū)接待游客數(shù)量巨大，經(jīng)常造成景區(qū)擁堵。伴隨著擁堵，游客迷路的情況多有發(fā)生。人太多，游客無法獲取位置信息，不能快速地到達想要到達的旅游景點。另外一些有條件的游客會選擇跟從導游一塊旅游，但是到了旅游高峰期，景區(qū)十分擁堵，跟著導游的游客會極大地降低旅游體驗感。

文章介紹的技術(shù)的使用會快速地為游客規(guī)劃旅游路線，并且能提供優(yōu)質(zhì)化的三維立體導航，給游客帶來更智能化的服務(wù)和更多自由的選擇空間。

2? ? GPS及3D技術(shù)介紹

2.1? GPS技術(shù)

全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）通過GPS接收機接收GPS工作衛(wèi)星的導航信息，從而解算目前的經(jīng)、緯度等信息，是具有海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。

2.2? GPS的定位原理

文章介紹的定位系統(tǒng)使用移動終端固有的定位系統(tǒng)進行自主定位，移動終端接收模塊接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的定位數(shù)據(jù)，將信號的數(shù)據(jù)流提取出來，經(jīng)過簡單的數(shù)據(jù)處理就可以分別找出GPS信號中的經(jīng)度、緯度以及相應(yīng)的格林威治時間（該時間加上8 h即為我國標準時）等定位信息。在實際開發(fā)中，GPS接收機根據(jù)從3顆以上衛(wèi)星發(fā)來的數(shù)據(jù)計算出自身所處的位置，完成定位，如圖1所示。

GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交匯的方法，確定待測點的位置（以上GPS技術(shù)可以由手機等移動終端設(shè)備獲得權(quán)限實現(xiàn)）。假設(shè)t時刻在地面待測點上安置GPS接收機，可以測定GPS信號到達接收機的時間△t，再加上接收機所接收到的衛(wèi)星星歷等其他數(shù)據(jù)可以確定以下4個方程式：

由以上4個方程即可解算出待測點的坐標x、y、z及鐘差，GPS模塊再由此得到經(jīng)緯度、時間等信息，最后將這些信息通過串口以GPS信息的形式發(fā)送出去。

2.3? 3D模型介紹和景區(qū)3D模型建立

“3D建?！奔赐ㄟ^三維制作軟件，虛擬三維空間構(gòu)建出具有三維數(shù)據(jù)的模型。3D建模大概可分為NURBS和多邊形網(wǎng)格。

景區(qū)3D模型的建立首先需要將景區(qū)的各建筑視為由各個墻面組成，屋頂信息主要由大比例尺航空航天影像獲得，從多幅影像中提取建筑物屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)信息，給出精確和完整的描述。通常采用單張像片與多張像片綜合分析的方法，利用2D地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）數(shù)據(jù)（如矢量線劃數(shù)據(jù)、數(shù)字高程數(shù)據(jù)、正射影像數(shù)據(jù)、地籍數(shù)據(jù)、地面測量數(shù)據(jù)等）加入城市大比例尺航空影像數(shù)據(jù)后建筑物高度及頂部情況即可精確地描繪出來，并且數(shù)字地面模型的加入還可以使地表起伏精確恢復。其中建筑物的側(cè)面情況可以通過地面攝影測量數(shù)據(jù)獲取。游客可以根據(jù)構(gòu)建的3D起伏地形及景點3D模型選擇合適的觀望游覽區(qū)域，同時對于無法到達高處的游客也可以通過3D模型大致瀏覽景區(qū)風景以達游覽目的。對于實在無法描述的景物紋理信息也可以簡單地以人工紋理表示。

2.4? 3D技術(shù)應(yīng)用

3D技術(shù)有面向影視動畫、動漫、游戲等視覺表現(xiàn)類的文化藝術(shù)類產(chǎn)品的開發(fā)和制作，有面向汽車、飛機、家電、家具等實物物質(zhì)產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)，也有面向人與環(huán)境交互的虛擬現(xiàn)實的仿真和模擬等。具體包括：3D軟件行業(yè)、3D硬件行業(yè)、數(shù)字娛樂行業(yè)、制造業(yè)、建筑業(yè)、虛擬現(xiàn)實、地理信息GIS、3D互聯(lián)網(wǎng)等。

文章主要介紹的是將GPS定位技術(shù)在移動客戶端的一般應(yīng)用與3D技術(shù)在視覺表現(xiàn)、建筑業(yè)、人與環(huán)境交互、地理信息GIS及3D互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域應(yīng)用的特點融為一體，應(yīng)用于景區(qū)管理及旅游規(guī)劃，增加客戶端的去人工化性能，從而提高用戶的體驗感。

3? ? 智能語音播報

智能語音播報是基于GPS，WiFi，射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）等技術(shù)，通過手機GPS功能接收GPS工作衛(wèi)星的導航信息，從而解算出用戶目前的經(jīng)、緯度等信息。根據(jù)GPS定位數(shù)據(jù)計算出用戶的實時坐標，將其與周圍坐標相比較，當用戶到達某一旅游景點時，對預設(shè)的該區(qū)域景點須知及景點文化進行自動語音播報。通過GPS技術(shù)解算出的用戶所處位置信息，將位置信息與數(shù)據(jù)庫中的電子矢量地圖進行匹配，根據(jù)用戶位置的不同，手機能顯示不同的公益信息、廣告信息和景點信息等，為游客提供更加優(yōu)質(zhì)化的服務(wù)。

4? ? 3D技術(shù)、智能語音播報技術(shù)與GPS技術(shù)的融合—3D立體播報導航

在已有的3D技術(shù)和GPS技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合智能語音播報就可以完成三維立體導航，給人更加直觀的視覺感受。該導航結(jié)合語音播報，每走到一個預設(shè)景點，客戶端會自動提示前方游覽線所對應(yīng)的景點及景點相應(yīng)信息，此時出現(xiàn)語音講解和客戶端的文字介紹，另外，手機上會顯示三維模型圖，會以90%以上的相似度還原周圍的實際景物供游客選擇是否繼續(xù)游玩該景點。此項技術(shù)能給游客提供極高的自由度，從而提高游客的旅游體驗感。

5? ? 客戶端介紹

（1）Web瀏覽器：為客戶提供各種數(shù)據(jù)。用戶的數(shù)據(jù)、景區(qū)的詳細信息、地理位置信息都儲存在Web瀏覽器中，當客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)請求時，服務(wù)器根據(jù)發(fā)送的連接和參數(shù)，利用SQL語句，從數(shù)據(jù)庫查詢數(shù)據(jù)，返回給數(shù)據(jù)端。

（2）微信小程序：獲取定位權(quán)限，展示景區(qū)的詳細信息和數(shù)據(jù)，景區(qū)的各種信息已經(jīng)提前存入微信小程序，用戶通過執(zhí)行打開微信小程序便可以十分快捷地瀏覽各種信息。當用戶發(fā)送數(shù)據(jù)請求時，微信小程序?qū)⒂脩舻陌l(fā)送指令譯成代碼，通過X5或者JavaScript Core解析JavaScript代碼，最后通過WXML/WXSS處理引擎展示給用戶。

軟件工作流程如下。

（1）用戶進入景區(qū)以后，打開Android客戶端。

（2）打開手機GPS定位功能，獲取手機定位權(quán)限，獲取當前的經(jīng)緯度信息，便于后續(xù)導航和播報。

（3）打開微信小程序或者瀏覽器進入客戶端。

（4）輸入景區(qū)名稱，調(diào)取景區(qū)相關(guān)的3D地圖。

（5）客戶端獲取信息之后，經(jīng)過一系列的處理顯示給用戶，從而執(zhí)行其功能，例如定點語音播報，三維立體模型導航。

6? ? 結(jié)語

傳統(tǒng)的導游方式無法滿足日新月異的新時代，更無法滿足龐大的旅游市場需求，而新型的電子導游技術(shù)是一個貼合時代發(fā)展、緊跟時代潮流、更大限度地傳遞景區(qū)文化的新型旅游輔助技術(shù)。其主要由智能手機科技、計算機編程、程序算法發(fā)展而來，屬于一種新型電子技術(shù)，能克服很多傳統(tǒng)導游方式的弊端，提供傳統(tǒng)導游缺乏的優(yōu)質(zhì)化服務(wù)，使游客更能享受旅游，實現(xiàn)旅游的真正意義。

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