增強現(xiàn)實技術(shù)在城市交通線路圖的設(shè)計研究

褚飛　時新　熊小倩

摘要 新興技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展對各行各業(yè)產(chǎn)生了重要的影響，如何在新時代紙質(zhì)地圖中尋求到生存與發(fā)展方向成為一個重要的議題。增強現(xiàn)實（Augmented Reality）是將現(xiàn)實世界與虛擬信息結(jié)合起來的一種技術(shù)，通過對人的感受進行模擬和再輸出，提供超越真實世界感受的體驗。文章通過文獻檢索、專家訪談和案例分析等研究方法，分析了AR技術(shù)在城市交通地圖中應(yīng)用的優(yōu)勢及存在的問題，提出了具體的設(shè)計策略與方法。

關(guān)鍵詞 增強現(xiàn)實;城市交通地圖;設(shè)計策略

中圖分類號 TP391.9文獻標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2022）09-0005-03

引言

隨著社會的進步與科技的發(fā)展，越來越多的新興技術(shù)融入人們的生活中，便民利民的同時也體現(xiàn)了從前存在于書本上的一些科學(xué)技術(shù)并非是遙不可及的?，F(xiàn)如今，AR技術(shù)已經(jīng)廣泛運用到軍事、醫(yī)療、建筑等多個領(lǐng)域，利用其高速計算能力以及較強的模擬仿真效果將虛擬信息疊加至真實世界中，從而達到對現(xiàn)實世界的增強效果。將傳統(tǒng)地圖無法有效傳遞的信息通過該技術(shù)進行圖像化展示，將會在一定程度上解決現(xiàn)已存在的問題。

1 城市交通地圖的發(fā)展現(xiàn)狀

谷歌地圖、高德地圖、百度地圖等盛行，互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化測圖技術(shù)與GPS導(dǎo)航大行其道的時代，各類的電子地圖、虛擬地理環(huán)境等新型地圖層出不窮。盡管各類紙質(zhì)地圖具有使用便捷、攜帶方便、無需外設(shè)等優(yōu)點。但是，相對在數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于測繪領(lǐng)域之前，紙質(zhì)地圖的制作周期長、更新困難，是紙質(zhì)地圖為人詬病的重要原因。即使美國汽車協(xié)會（AAA）印制的擁有七十年以上發(fā)展歷史的TripTik（螺旋芯活頁彩色地圖手冊）等紙質(zhì)指南材料的適用性也被人提出了質(zhì)疑。不容置疑的發(fā)展大趨勢，電子地圖的出現(xiàn)，紙質(zhì)地圖的占有率直線下降。交通線路圖作為城市交通旅游地圖中的一類，雖然地圖信息相對簡單，但是隨著城市的發(fā)展，交通類型的多樣化、線路的不斷增長，樞紐站的交通換乘模式日益復(fù)雜，交通線路為導(dǎo)向的城市旅游圖已成為重要的地圖類型，且地圖的平面信息正向立體復(fù)雜信息過渡。

2 AR技術(shù)應(yīng)用于地圖的優(yōu)勢

2.1 虛實結(jié)合，內(nèi)容更為豐富

傳統(tǒng)地圖只是單純地通過文字來傳遞信息，使用者在瀏覽時可能會感到枯燥，且由于紙質(zhì)地圖篇幅有限，文字信息的字?jǐn)?shù)也會受到限制，無法準(zhǔn)確描述出一些較復(fù)雜地點的實際情況，譬如城市內(nèi)交通樞紐站、店鋪較多的商業(yè)區(qū)、道路復(fù)雜的景區(qū)等。而AR技術(shù)則可以通過設(shè)計平臺搭建出整個場景，便于使用者了解到該地點的整體結(jié)構(gòu)以及布局。如應(yīng)用到輕軌站當(dāng)中，使用者便可以通過AR界面提前查詢各個出口的具體位置與對應(yīng)的信息，有效縮短出行時間[1]。此外，AR技術(shù)還可以補充紙質(zhì)地圖無法表述的信息，將文字轉(zhuǎn)化為圖像，通過App展現(xiàn)到使用者面前，將虛擬世界與現(xiàn)實世界聯(lián)系起來。

宜家推出過的一款A(yù)pp就運用到了AR功能，消費者可以通過App將商品“搬到”家中，還可以根據(jù)自己的喜好改變產(chǎn)品的材質(zhì)與顏色，便于消費者依據(jù)現(xiàn)有的居住空間對各產(chǎn)品進行選擇搭配。該App對于產(chǎn)品的尺寸也進行了標(biāo)注，并且消費者可以通過拖動產(chǎn)品，多角度觀察產(chǎn)品細(xì)節(jié)。將虛擬的家具放置到現(xiàn)實生活場景中模擬家具擺放效果，也在一定程度上讓消費者感受到設(shè)計的樂趣。AR技術(shù)本質(zhì)便是虛實結(jié)合，把虛擬信息帶入現(xiàn)實世界中，不再拘泥于平面與真實環(huán)境，使App整體涵蓋的內(nèi)容更加豐富。

2.2 多維呈現(xiàn)，視覺效果新穎

通常，人們難以將二維信息與三維世界聯(lián)系起來，詳細(xì)的文字信息依舊會讓使用者在現(xiàn)實世界中感到迷茫。傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖提供的只是附著于紙面的文字信息，難以將信息實體化展現(xiàn)。而AR技術(shù)是將使用者“投放”到虛擬場景當(dāng)中，將二維信息通過AR技術(shù)轉(zhuǎn)化為三維使其可視化，也可以說AR功能是對地圖上文字信息的解釋，輔助使用者理解文字內(nèi)容[2]。

高德地圖現(xiàn)已支持AR導(dǎo)航功能，該功能便是將二維與三維相結(jié)合。即使身處于一個完全陌生的環(huán)境當(dāng)中，也可以幫助使用者成功到達目的地。在開啟AR導(dǎo)航之后，AR場景會與傳統(tǒng)的平面地圖同時在移動終端上的左右兩側(cè)分別呈現(xiàn)，更方便使用者理解導(dǎo)航內(nèi)容，也可以依據(jù)需求切換至經(jīng)典模式。相較于傳統(tǒng)平面地圖，高德地圖AR導(dǎo)航功能可以讓使用者更快速地獲取傳統(tǒng)導(dǎo)航所傳遞的信息，省去平面地圖在腦內(nèi)加工成三維圖像的復(fù)雜過程，進一步節(jié)省時間成本。如高德地圖二維與三維界面相搭配，在同一顯示器中將信息多維度呈現(xiàn)打破常規(guī)，為使用者提供不同尋常的使用與視覺感受。

2.3 定時更新，升級簡單快捷

相較于紙質(zhì)地圖的批次印制更新方式，運用數(shù)字技術(shù)的地圖開發(fā)團隊通過AR設(shè)計平臺，完成背景、線路和場景等信息視覺化工作，因此地圖信息的迭代更新快捷。開發(fā)人員在搭建完畢虛擬場景后，需要將其與現(xiàn)實場景在同一個畫面中融合，虛擬場景中模型的精細(xì)度以及與現(xiàn)實的貼合程度，可以隨著設(shè)計人員對模型的細(xì)化而持續(xù)優(yōu)化，也便于團隊定期對App進行更新，不斷完善各功能，保證App運行時的流暢程度，提供最佳使用感受。使用者則可以通過互聯(lián)網(wǎng)進行地圖信息的及時更新，保證數(shù)字地圖具有很好的時效性。

3 AR技術(shù)運用在地圖中的問題

3.1 AR視覺效果與線路功能關(guān)系問題

大部分的使用者是通過移動終端使用該技術(shù)，但也是局限于移動終端當(dāng)中，AR地圖本質(zhì)上是源于現(xiàn)實世界的具體場景，后通過移動終端向人們搭建一個虛擬場景，通過鏡頭以及屏幕中的界面讓使用者看到一個似是現(xiàn)實卻又不是現(xiàn)實的世界[3]。所以，這對于建模的水平要求相對較高，若模型搭建不夠精細(xì)，使用時的視覺效果以及視覺感受就會大打折扣。為增加場景真實感，還需要注意該虛擬空間的光源是否一致，現(xiàn)實世界中的光線是復(fù)雜的，因此在渲染的虛擬物體應(yīng)當(dāng)盡量貼合現(xiàn)實當(dāng)中的光照效果。且搭建場景是以還原真實場景為主，可以參照現(xiàn)實模擬其光影效果。

此外，整個界面的布局也需要設(shè)計者慎重考慮后進行設(shè)計。通常情況下，使用界面復(fù)雜或輔助功能較多會讓使用者失去耐心，且視覺效果較差，而過于簡潔則有可能出現(xiàn)找不到某某功能的情況，界面的美觀性也會受到影響。因此，應(yīng)當(dāng)充分考慮如何在不影響整體效果的情況下，合理安排地圖中各個圖標(biāo)的位置，并且考慮除部分基礎(chǔ)功能外，其他輔助功能是否需要保留等一系列問題。

3.2 移動設(shè)備不同系統(tǒng)之間適應(yīng)性問題

目前市場上AR技術(shù)的運營大多需要移動終端進行配合，但會因不同使用者的移動終端版本不同而出現(xiàn)安卓系統(tǒng)與蘋果系統(tǒng)不兼容的問題。并且隨著時間推移，會有部分使用者在最初時是可以正常使用該技術(shù)，一段時間后便會出現(xiàn)AR地圖界面故障或出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題等[4]。雖然AR技術(shù)具有增強現(xiàn)實、便于理解、提示功能多樣化等優(yōu)勢，但是要創(chuàng)建一個AR地圖所消耗資源是較多的，并且軟件開發(fā)也需要技術(shù)人員后續(xù)對其進行維護與不斷完善，而整個制作環(huán)節(jié)又比較復(fù)雜。目前，目前室內(nèi)地圖很多還是需要依靠人工進行建模，會浪費很多人力物力，雖然現(xiàn)在已有快速室內(nèi)建模的方法，但仍然存在構(gòu)建結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。

4 AR交通線路圖的設(shè)計策略

4.1 有選擇地增加AR技術(shù)及輔助功能

應(yīng)在紙質(zhì)地圖的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)丶尤階R技術(shù)，結(jié)合地圖的具體內(nèi)容選擇與其相配適的AR形式，而不是一味地去添加。雖然AR技術(shù)的使用成本較低，但其開發(fā)成本較高以及后續(xù)完善更新的工作量較大，所以不應(yīng)大范圍地去使用AR技術(shù)，而是有選擇地在換乘站點或是人流量較大的站點支持使用AR地圖功能?？蓳Q乘其他線路的站點多為軌道交通樞紐，站內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且乘客在換乘線路時步行距離也較長，如若出現(xiàn)走錯方向或是迷路等狀況，可以說是多走“冤枉路”的同時又浪費了時間，AR地圖的投入使用，就會有效避免此類情況的出現(xiàn)。當(dāng)使用者在人流量較大的站點時，向站務(wù)人員詢問路線或是就該站的平面地圖查閱具體的位置信息均不便，此時AR地圖功能則顯得十分有必要。

選擇性的支持AR地圖功能，更是大大減少了開發(fā)團隊的工作量，更有余力的去解決技術(shù)方面的問題，因App版本較低而移動終端版本較高所導(dǎo)致的App系統(tǒng)不兼容等問題也可以快速有效地解決。減少搭建場景的數(shù)量也有利于開發(fā)團隊對現(xiàn)有的模型進行細(xì)化深入，也能夠及時對使用者反饋的一些影響App運行的相關(guān)問題進行解決，迅速修復(fù)漏洞，對其及時更新升級，提供最佳視覺效果與使用舒適感。

另外，還可以依據(jù)使用者的具體需求設(shè)計出不同模式，譬如添加全局模式或是引導(dǎo)模式。當(dāng)使用者選擇全局模式時，可以查看整個空間，定位使用者在整個空間中的具體位置，并且以平面地圖和AR地圖兩種形式進行展示。全局模式可以讓使用者站在“上帝視角”了解自身所處的位置、環(huán)境布局和可供選擇的通行路線，方便其根據(jù)自身需求進行選擇，提高信息獲取效率。全局模式大多用于整個行程的前期，譬如出行前對路線的查詢與規(guī)劃，AR功能則會更加清晰準(zhǔn)確地向使用者展示整個行程的具體情況。

引導(dǎo)模式主要是引導(dǎo)使用者從當(dāng)前所處的位置到目標(biāo)地點。使用者所關(guān)注的主要信息包括距離信息、時間信息和位置信息。其中，距離信息和時間信息幫助使用者了解到整個行程的概況，而位置信息有助于使用者獲取具體的地理位置信息。預(yù)先將相關(guān)信息提供給使用者，可以讓其在使用過程中不會產(chǎn)生迷茫感或是對App規(guī)劃的路線持懷疑態(tài)度，使用者對App的信任程度也至關(guān)重要。在身處復(fù)雜環(huán)境無法找到目的地的情況下，使用者就可以通過選擇引導(dǎo)模式來解決問題，此時AR功能可以很好地解決步行場景中使用者難以將真實場景與地圖對應(yīng)的問題[5]。AR地圖的引導(dǎo)功能以定位功能和路線引導(dǎo)功能為主。其中，定位功能幫助使用者確定自己的位置和方向，路線指引可以幫助使用者快速規(guī)劃出行路線并進行指引，到達目的地。如身處多個通道交匯處時，由于環(huán)境復(fù)雜且四周差異較小，引導(dǎo)功能就可以將地圖路線與真實環(huán)境匹配，幫助使用者順利到達目的地。

4.2 合理設(shè)計AR界面與功能

多數(shù)人在整理移動終端中的應(yīng)用圖標(biāo)時所考慮的不外乎觀感、實用、效用這三個因素，由此可見視覺的舒適感與功能的實用性非常重要。視覺效果直接影響了該App在使用者心中的最初印象，使用功能則決定使用者是否會在下一次有需求時再次選擇該App。所以App如何讓使用者有一種美觀舒適的感覺需要設(shè)計者去認(rèn)真思考安排，同時可以在App內(nèi)加入本地的代表性建筑、美食、文化形象等，設(shè)計出一套特色圖標(biāo)，向使用App的外地游客展示城市的文化底蘊，一定程度上也起到了旅游宣傳的作用。

在使用功能方面，整體AR界面應(yīng)當(dāng)以地圖場景為主，其余功能宜簡不宜多，因為使用者選擇使用AR地圖，主要是為了更加便捷地查詢到理想路線，除搜索目的地位置、路線規(guī)劃、方向指引之外，并不需要太多其他功能。界面內(nèi)的圖標(biāo)設(shè)計也不宜過大，否則易出現(xiàn)遮擋畫面、影響AR展示效果等問題。應(yīng)當(dāng)在不影響正常使用的前提下，盡量精簡圖標(biāo)的數(shù)量，將主要功能的圖標(biāo)進行適當(dāng)放大，輔助功能的圖標(biāo)適當(dāng)減小，節(jié)省AR界面空間的同時還可以形成大小對比，相對較大的圖標(biāo)不僅清晰還能夠引起使用者的注意，起到提示的作用，同時便于老年人使用。

在使用該技術(shù)時，使用者往往會將注意力集中在手機里的AR界面上，但是App的使用場景則多為人流量較大的輕軌站，如果沒有及時注意，極易碰撞到行人或障礙物。在使用界面頂部設(shè)置色彩醒目的提示前方出現(xiàn)障礙物功能，或是在路線引導(dǎo)時用不同顏色標(biāo)記前方是否可通行，就會有效避免意外的發(fā)生，還可以另外設(shè)置手機震動加強提示。此外，在部分特殊地點增加探索周圍環(huán)境的功能，讓使用者可以通過App查詢到附近的酒店、餐廳、公交車站的位置信息，以所處站點為中心，獲取一定范圍內(nèi)的興趣點信息。與常規(guī)導(dǎo)航的查詢方式不同，周圍環(huán)境的探索是以地理位置的實時動態(tài)為基礎(chǔ)進行信息查詢，為使用者提供基于時間和地點的實時信息服務(wù)[6]。例如，使用者希望查詢輕軌站附近可就餐的餐廳位置，就可以使用AR地圖自動搜索附近一定范圍內(nèi)的餐廳，并查詢當(dāng)前位置到餐廳的距離以及餐廳的具體信息，如推薦菜肴、用餐環(huán)境、餐廳評分等等，甚至可以添加提前預(yù)約座位的功能。AR地圖作為一種基于使用者實時位置的功能，應(yīng)當(dāng)保證使用者可以及時獲得準(zhǔn)確信息為前提。

檢索發(fā)現(xiàn)部分現(xiàn)有的AR地圖已加入簡單的交互設(shè)計，通過觸控、手勢、語音等與虛擬環(huán)境進行交互，讓用戶充分感受AR交互的樂趣，但可能因技術(shù)方面的問題導(dǎo)致效果不理想。盡管融入交互設(shè)計可以提升用戶沉浸感、增添趣味性、實時反饋等，但并不適用該文所述的情況，具體使用情況大多是路線查詢，方便快捷地獲取行程相關(guān)實時信息，即使身處較為復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)中也可以通過AR引導(dǎo)到達目標(biāo)地點[7-8]。

5 結(jié)語

傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖的優(yōu)勢是可以將城市交通線路一次性完整展現(xiàn)出來，但是所傳遞的信息量有限，人們獲取有效信息僅限于站點位置與數(shù)量等，且無法做到將立體空間完整呈現(xiàn)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其虛擬現(xiàn)實、人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，AR等技術(shù)應(yīng)用越來越多地融入人們的日常生活中，并不斷擴大和延伸，由此可見新興技術(shù)的運用已是不可回避的趨勢。將AR技術(shù)應(yīng)用到城市軌道交通等線路地圖當(dāng)中，不但有利于使用者查詢站點各出口位置與具體信息，而且能將站點相關(guān)的商業(yè)等配套信息整合在一起，增加了場景的真實感，并給使用者帶來新奇的體驗，為人們提供更加豐富的認(rèn)知與體驗。新技術(shù)的運用，不僅激活了“舊”地圖的功能，而且給地圖增添了全新的屬性，讓人們對數(shù)字化時代的地圖產(chǎn)生了全新的認(rèn)識。工程技術(shù)和創(chuàng)意設(shè)計的有效結(jié)合，二維向三維的升級，并適當(dāng)結(jié)合實時信息要素，甚至可以創(chuàng)造全新的事物，推動數(shù)字化的全面轉(zhuǎn)型和社會的進步。

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收稿日期：2022-03-18

作者簡介：褚飛（2000—），女，本科，研究方向：產(chǎn)品設(shè)計、交互設(shè)計。

基金項目：2021年重慶交通大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃“重慶市交通軌道智慧型活地圖創(chuàng)意設(shè)計”（202110618093），重慶市青少年創(chuàng)新人才培養(yǎng)雛鷹計劃“智能景觀裝置創(chuàng)新設(shè)計與交互體驗分析”（CY210710）。