智慧園區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)在城市生態(tài)景觀綠帶中的應(yīng)用研究
——以南京青龍綠帶二期為例

文／汪洋 中建八局第三建設(shè)有限公司 工程師 項(xiàng)目總工程師

盧漫 河海大學(xué)土木與交通學(xué)院 副教授（通訊作者）

馬嘉成 河海大學(xué)土木與交通學(xué)院

任強(qiáng) 江北新區(qū)建設(shè)和交通工程質(zhì)量安全監(jiān)督站 副站長

引言

鋼筋混凝土建立起的現(xiàn)代化城市愈發(fā)需要城市生態(tài)景觀綠帶作為綠洲進(jìn)行生態(tài)韌性調(diào)節(jié)。在建設(shè)“智慧城市”這一背景下，城市生態(tài)景觀綠帶更應(yīng)乘上信息互聯(lián)、萬物智能的時代順風(fēng)車，發(fā)揮建設(shè)智慧生態(tài)型城市至關(guān)重要的整合及提升作用。

1 研究背景

1.1 智慧園區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)

智慧園區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)是建立在互聯(lián)網(wǎng)云計算、實(shí)時定位[1]、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等前沿科技基礎(chǔ)上的新一代導(dǎo)覽系統(tǒng)。智慧園區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)通過建立系統(tǒng)與游客間的智能化、信息化互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)[2]，實(shí)時地為相應(yīng)區(qū)域的游客講解對應(yīng)區(qū)域相關(guān)概念，建立起高效的信息交流橋梁[3]。

1.2 城市生態(tài)景觀綠帶

城市生態(tài)景觀綠帶是鋼筋混凝土叢林中的綠洲[1]。城市生態(tài)景觀綠帶在打造綠色生態(tài)型城市、促進(jìn)城市的人類空間與生態(tài)空間融合、提升城市生活品質(zhì)等諸多方面，發(fā)揮著至關(guān)重要的整合作用[2,3]。

2 智慧園區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)的主要技術(shù)路線與研究方向

2.1 智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)的研究方向與現(xiàn)狀

2.1.1 基于iBeacon 技術(shù)的智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)

iBeacon 是2013 年美國蘋果公司發(fā)布的室內(nèi)定位系統(tǒng)，其本質(zhì)是一個低功耗藍(lán)牙設(shè)備。iBeacon 使用低功耗藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行近距離的數(shù)據(jù)通信，當(dāng)用戶的移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備靠近相應(yīng)iBeacon 時，用戶的移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以感應(yīng)到信號并進(jìn)行相應(yīng)的操作[1]。

藍(lán)牙技術(shù)自1998 年發(fā)展至今，已經(jīng)發(fā)展到了藍(lán)牙5.0 時代，也早已成為現(xiàn)代移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置之一，擁有巨量的用戶基礎(chǔ)。基于iBeacon 技術(shù)的智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)可以在園區(qū)內(nèi)布置大量iBeacon 藍(lán)牙信息端，向進(jìn)入園區(qū)并到達(dá)相應(yīng)區(qū)域的游客移動互聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的講解音頻或視頻，實(shí)現(xiàn)智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)下園區(qū)的自動、智能講解。

2.1.2 現(xiàn)階段iBeacon 技術(shù)還存在的幾個問題

（1）藍(lán)牙的功耗問題：為了及時響應(yīng)連接請求，藍(lán)牙在等待過程中的輪詢訪問是十分耗能的，長時間的游覽將對游客的移動互聯(lián)網(wǎng)終端電量提出不小的挑戰(zhàn)。

（2）藍(lán)牙的連接過程煩瑣，反復(fù)的數(shù)據(jù)加解密過程和每次連接都需進(jìn)行身份驗(yàn)證，這一過程是對于設(shè)備計算資源的一種極大浪費(fèi)[2]。

2.2 基于LBS 技術(shù)的智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)

LBS（Location Based Service）是一種以定位為基礎(chǔ)，以服務(wù)為導(dǎo)向的技術(shù)[3]。基于LBS技術(shù)的智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)以位置信息服務(wù)為側(cè)重點(diǎn)，依托可人工標(biāo)記的SVG（Scalable Vector Graphics）電子地圖，在多傳感器輔助的WIFI 信號指紋定位技術(shù)[4]以及iBeacon 技術(shù)的輔助下實(shí)現(xiàn)精確的位置感知，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了適配智能移動端的智慧園區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)。

基于LBS 技術(shù)的智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)建立起智能移動端和智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)后臺之間的橋梁，對游客手中的智能移動端進(jìn)行信息推送，擁有將大量手機(jī)用戶迅速轉(zhuǎn)為LBS 智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)受眾的巨大潛力。

現(xiàn)階段基于LBS 技術(shù)的智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)主要存在的問題是前期構(gòu)建智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)時需要搭建配套的多端（IOS，Android 客戶端）統(tǒng)一推送平臺，使搭建LBS 技術(shù)下的智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)在前期的系統(tǒng)研發(fā)、后期數(shù)據(jù)庫及整體維護(hù)上都要付出較高的成本。

2.3 智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)子系統(tǒng)中穿戴式設(shè)備的應(yīng)用與前景

2.3.1 無線耳機(jī)在智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)中的應(yīng)用與前景

無線耳機(jī)具有佩戴靈活快速、入耳舒適、適用于大多數(shù)場景等一系列優(yōu)勢，且無線耳機(jī)的主要連接方式是藍(lán)牙連接，可快速適配iBeacon 技術(shù)智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)。同時，無線耳機(jī)市場在2016至2019 三年間就達(dá)到1.5 億副耳機(jī)的總出貨量，為無線耳機(jī)應(yīng)用于智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)積攢了大量的潛在用戶人群。通過引入無線耳機(jī)這一智能穿戴設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)覽系統(tǒng)與無線耳機(jī)的直接連接或通過手機(jī)與無線耳機(jī)連接，為游客提供及時應(yīng)景的智能語音講解。

2.3.2 智能眼鏡在智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)中的應(yīng)用與前景

智能眼鏡具有信息可視化這一巨大優(yōu)點(diǎn)，智能眼鏡可以將地圖導(dǎo)航、景觀照片等信息直接投影在鏡片上，同時還可以拍攝照片、記錄游覽視頻。通過將智能眼鏡引入智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)，智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)各項(xiàng)信息的可視化、直觀化可以得到最大程度的展現(xiàn)。

3 智慧園區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)應(yīng)用于城市生態(tài)景觀綠帶的功能服務(wù)和技術(shù)優(yōu)勢

3.1 智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)在城市生態(tài)景觀綠帶中的功能服務(wù)

具體智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)在城市生態(tài)景觀綠帶中的功能服務(wù)見表1。

3.2 智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)與城市生態(tài)景觀結(jié)合的優(yōu)勢

3.2.1 城市生態(tài)景觀綠帶信息獲取優(yōu)勢

傳統(tǒng)城市生態(tài)綠帶中的植被信息通常呈現(xiàn)在相應(yīng)植被區(qū)域的介紹板上，受制于信息牌的版面大小，相關(guān)植被往往只能介紹其基本科屬和習(xí)性，且固定的介紹板受空間約束，難以輻射整個景觀綠帶中錯綜復(fù)雜的路線；智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)的引入可以將普通游客快速轉(zhuǎn)化為導(dǎo)覽系統(tǒng)的信息受眾，通過智能信息推送，實(shí)現(xiàn)以文本為主，圖片及視頻結(jié)合的講解方式，更加立體生動地為游客講解植被信息。

傳統(tǒng)城市生態(tài)景觀綠帶采用平面化景區(qū)地圖，難以對游覽者產(chǎn)生良好的導(dǎo)向和路線規(guī)劃作用。通過引入智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)，配合智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)的實(shí)時定位和電子地圖功能，根據(jù)游客的個性導(dǎo)覽設(shè)置和綠帶內(nèi)的人流情況，自動生成推薦游覽路線，通過電子地圖為游覽者提供游覽導(dǎo)航，在提高游覽者游覽過程舒適度的同時，還可以由系統(tǒng)后臺整體調(diào)節(jié)景觀綠帶內(nèi)的游客流動情況，避免出現(xiàn)人員聚集。

3.2.2 人與城市生態(tài)景觀交互優(yōu)勢

（1）智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)在城市生態(tài)景觀綠帶中的應(yīng)用賦予游覽者快速獲取信息的優(yōu)勢，同時，智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)也可以接受游覽者的編輯。首先，游客可以對綠帶進(jìn)行游覽感受評價；同時，游客可以自主上傳綠帶內(nèi)景觀、植被的文本和圖片，豐富導(dǎo)覽系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)游覽者提供更好的導(dǎo)覽服務(wù)。

（2）智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)可為游覽者提供智能路線規(guī)劃，同樣，游覽者可結(jié)合自己的游覽經(jīng)歷，自行規(guī)劃一條游覽路線并導(dǎo)入智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)，為游覽路線注上相應(yīng)的游覽側(cè)重點(diǎn)和關(guān)鍵詞，為后續(xù)游覽者提供更加個性化的智慧導(dǎo)覽服務(wù)（圖1）。

3.3 智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)應(yīng)用于城市生態(tài)景觀的尚存不足

3.3.1 智慧園區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)的建設(shè)成本問題

搭建一個完整的智慧園區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)，需要在前期布置智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)所需要的配套的定位系統(tǒng)、智能推送系統(tǒng)，建立高冗度的數(shù)據(jù)庫，且后期需要對數(shù)據(jù)庫和園內(nèi)相應(yīng)設(shè)施維護(hù)升級，勢必成為建設(shè)城市生態(tài)景觀綠帶的一個主要資金投入點(diǎn)。

3.3.2 智慧園區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)的定位精確度問題

城市生態(tài)景觀受綠地面積大小限制，不同景觀間距小且交錯多，小徑兩邊往往布置了不同的植被景觀，這樣的情況下，城市生態(tài)景觀中的智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)對定位精度要求較高，否則會出現(xiàn)講解播報文不對題的情況。定位精度需要達(dá)到米級甚至在過道兩端景觀不同的情況下達(dá)到分米級精度，這對定位系統(tǒng)提出了不小的挑戰(zhàn)。

4 城市生態(tài)景觀綠帶中的智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

4.1 以“導(dǎo)覽APP”和“導(dǎo)覽系統(tǒng)后臺大數(shù)據(jù)庫”進(jìn)行信息聯(lián)動的智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)設(shè)計

智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)以“導(dǎo)覽App”+“導(dǎo)覽系統(tǒng)后臺大數(shù)據(jù)庫”搭建導(dǎo)覽平臺的框架，采用“個性游覽+后臺大數(shù)據(jù)庫”的智慧導(dǎo)覽模式，在傳統(tǒng)導(dǎo)覽模式上做出創(chuàng)新。

4.2 實(shí)時定位系統(tǒng)與電子地圖應(yīng)用下的智慧導(dǎo)覽設(shè)計

首先在景觀綠帶布置小范圍Wi-Fi 基站并進(jìn)行組網(wǎng)，形成覆蓋整個景觀綠帶的無線局域網(wǎng)，通過Wi-Fi 指紋定位技術(shù)進(jìn)行區(qū)域定位。而在綠帶內(nèi)景觀密集區(qū)域布設(shè)可實(shí)現(xiàn)精確位置感知的iBeacon 設(shè)備，由iBeacon 技術(shù)輔助實(shí)現(xiàn)精確位置感知[6]。而后將兩組數(shù)據(jù)上傳至導(dǎo)覽系統(tǒng)后臺的大數(shù)據(jù)庫進(jìn)行位置解算。獲取游客相應(yīng)位置信息后，通過“導(dǎo)覽App”對游覽者的移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供文本及視頻信息推送、游覽路徑智能化導(dǎo)航等一系列核心功能。

4.3 城市生態(tài)景觀綠帶中的智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)——以青龍綠帶為例

項(xiàng)目簡介：江北新區(qū)青龍綠帶二期工程位于南京市江北新區(qū)內(nèi)，為江北新區(qū)核心區(qū)重點(diǎn)打造的大型生態(tài)景觀工程“青龍綠帶”中的二期工程。項(xiàng)目地塊形狀為蜿蜒帶狀，總長約5.5公里，占地面積約62.7 公頃，陸地面積約48.9公頃，水體面積約13.8 公頃，沿線由南向北布置飛龍麗景公園、龍德養(yǎng)生花園、明龍園藝游園、瑞龍郊野公園四個主題公園，四大公園之間以綠帶形式進(jìn)行串聯(lián)（圖2）。

4.4 導(dǎo)覽系統(tǒng)模塊功能

導(dǎo)覽系統(tǒng)功能展示及內(nèi)部界面演示見圖3、圖4。

（1）菜單模塊展示

菜單模塊使用交互式頁面導(dǎo)航，游客可點(diǎn)擊相應(yīng)功能模塊獲取綠帶服務(wù)信息。

（2）地圖模塊展示

地圖顯示模塊：該模塊分為三維全景地圖和二維地圖兩種形式，三維全景地圖可在“導(dǎo)覽App”中進(jìn)行預(yù)下載，在游客進(jìn)入生態(tài)綠帶后，三維全景地圖為游客展示生態(tài)綠帶的整體地形地貌和生態(tài)景觀分布情況，同時通過位置信標(biāo)為游客提供立體化位置信息，三維全景地圖對游客快速掌握生態(tài)綠帶整體地形和景觀分布起到積極作用，是實(shí)現(xiàn)游覽路徑智慧導(dǎo)覽的重要基礎(chǔ)。而二維地圖則由導(dǎo)覽App 調(diào)用“高德地圖”等成熟的導(dǎo)航軟件提供的地圖框架實(shí)現(xiàn)，以便游客在非Wi-Fi 環(huán)境下消耗較少流量的同時獲得較好的游覽體驗(yàn)。

（3）景觀展示模塊：該模塊將綠帶內(nèi)各個景觀用特定的景觀信標(biāo)在電子地圖上標(biāo)注出來，當(dāng)游客點(diǎn)擊某一景觀圖標(biāo)時，“導(dǎo)覽App”通過推送服務(wù)為游客推送該景觀的照片和簡單信息，同時彈出互動窗口，為游客提供親自前去一覽景觀和“云觀景”兩種游覽方案。

（4）路線規(guī)劃模塊：游客通過景觀展示模塊簡單了解景觀信息后可將部分景觀加入“游覽必賞記景本”，在選定希望觀賞的所有景觀后由智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)后臺大數(shù)據(jù)庫分析提供最佳游覽路線，同時根據(jù)游客的個性化設(shè)置和景觀關(guān)鍵詞等設(shè)定進(jìn)行路線動態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)智慧導(dǎo)覽。

（5）詳細(xì)信息展示模塊

①語音講解：語音講解模塊通過調(diào)用智慧終端的音頻播放器，接收后臺數(shù)據(jù)庫發(fā)送的語音詳解包，向游客提供相應(yīng)景觀的詳細(xì)語音解說服務(wù)，使游客獲得沉浸式游覽體驗(yàn)。語音講解模塊可實(shí)現(xiàn)語音循環(huán)播放，同時允許游客上傳個性化語音包進(jìn)行語音講解，在定位模塊識別到游客正在遠(yuǎn)離景觀后，逐漸減弱語音講解音量直至靜音狀態(tài)停止講解。

②視頻講解：視頻講解模塊通過調(diào)動智慧終端的視頻播放器，接收后臺數(shù)據(jù)庫發(fā)送的視頻講解包，向游客提供相應(yīng)景觀的詳細(xì)視頻講解服務(wù)，游客還可選取不同季節(jié)背景的視頻觀看。視頻講解模塊可實(shí)現(xiàn)多季節(jié)視頻連續(xù)播放，并配備播放進(jìn)度條、音量大小自由調(diào)控等功能。

（6）信息查詢模塊

①天氣查詢模塊：天氣查詢模塊通過調(diào)用智慧終端自帶的天氣預(yù)報，為游客選擇游覽綠帶的時間做出參考，使游客可以選擇在溫度相對舒適的時間段進(jìn)行游覽，并在出現(xiàn)大風(fēng)、降雨等惡劣天氣到來前向綠帶內(nèi)游客發(fā)出預(yù)警。

②景觀溫濕度查詢模塊：通過綠帶建設(shè)期在景觀附近布置傳感器，綠帶后臺數(shù)據(jù)庫可實(shí)時接收景觀的溫濕度狀態(tài)，游客可通過智能終端查詢景觀溫濕度狀態(tài)，了解景觀內(nèi)植被生長最佳溫濕度的相關(guān)知識。同時綠帶后臺管理系統(tǒng)根據(jù)景觀植被生長的最佳溫濕度調(diào)用景觀內(nèi)的噴淋系統(tǒng)進(jìn)行溫濕度調(diào)節(jié)，避免炎熱天氣導(dǎo)致植被大面積死亡。

（7）社交模塊

①游記模塊：游客結(jié)束游覽后可上傳游記，展示游覽過程中自身的感受和心情，同時可以對特別吸引到自己的景觀進(jìn)行特別標(biāo)注，獲得特別標(biāo)注較多的景觀將會獲得系統(tǒng)的優(yōu)先推薦。游客在游記模塊還可上傳自己的游覽路線，為游覽路線增加關(guān)鍵詞，后續(xù)游客可以通過設(shè)定關(guān)鍵詞獲取有相同關(guān)鍵詞的游覽路徑推薦。游記模塊是實(shí)現(xiàn)游客與智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)正反饋調(diào)節(jié)的重要基礎(chǔ)。

②綠帶周邊推薦模塊：城市生態(tài)景觀綠帶是一座城市的綠色名片，“導(dǎo)覽App”立足于打造收錄全國城市生態(tài)景觀綠帶的應(yīng)用軟件，在旅游的游客游覽綠帶結(jié)束后，向游客推薦綠帶周邊餐飲、住宿等服務(wù)，進(jìn)一步促進(jìn)城市旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

5 相應(yīng)總結(jié)及未來展望

5.1 總結(jié)

本文通過對智慧園區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)的研究分析，立足智慧城市理念，將智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)引入城市生態(tài)景觀綠帶，設(shè)計出城市生態(tài)景觀綠帶中智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)平臺架構(gòu)，進(jìn)一步完善智慧城市生態(tài)景觀綠帶的導(dǎo)視思路。彌補(bǔ)傳統(tǒng)城市生態(tài)景觀綠帶的不足，全方位提升景觀綠帶的游覽體驗(yàn)；推動城市的綠色生態(tài)發(fā)展和景觀綠帶的智慧升級。

5.2 未來展望

5.2.1 智能全息投影技術(shù)在城市生態(tài)景觀綠帶中的應(yīng)用

全息投影技術(shù)已經(jīng)在多次大型晚會、電競比賽中進(jìn)行了大規(guī)模應(yīng)用，將全息投影技術(shù)與眼動捕捉技術(shù)結(jié)合，甚至可以不需要游客攜帶或佩戴任何終端設(shè)備，在每位游客到達(dá)相應(yīng)景觀的可講解區(qū)域時，向游客投送講解視頻、全息影像，將可以利用更多立體化數(shù)據(jù)圖更為直觀地展示城市生態(tài)景觀綠帶的設(shè)計理念，使城市綠帶不僅僅是城市生態(tài)景觀，更是城市科技景觀。

5.2.2 VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)在城市生態(tài)景觀綠帶中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又稱靈境技術(shù)，是20 世紀(jì)發(fā)展起來的一項(xiàng)全新的實(shí)用技術(shù)。VR 技術(shù)利用計算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，使用戶沉浸到該環(huán)境中。同時，虛擬正逐步實(shí)現(xiàn)對如聽覺、視覺、觸覺、味覺、嗅覺等感知的模擬。將VR 技術(shù)應(yīng)用于城市生態(tài)景觀綠帶中，可以讓更多用戶足不出戶即能有身臨其境的游覽感受。