基于韶关丹霞植物环物全景的研究

周玲 崔梓城 陈少敏

摘要：建立电子档案是加强植物保护，特别是濒危植物保护的意义深远。植物环物全景电子档案在地方旅游中的应用案例较少。本文以韶关丹霞植物环物全景电子档案及在旅游中的应用实践为例，论述了建立丹霞植物环物全景电子档案袋的必要性、环物全景与二维图片展示效果的对比分析、和丹霞植物环物全景电子档案制作难点;

关键词：濒危植物;全景技术;环物全景技术

中图分类号： TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）20-0241-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 建立丹霞植物环物全景电子档案袋的必要性

1.1 丹霞濒危植物环物全景电子档案的必要性

韶关丹霞山地处亚热带湿润季风气候区，为大量的珍稀濒危动物提供了良好的栖息地，成了中国南方生物多样性保护基地和物种基因库。自2010年中国丹霞申遗成功后，丹霞山每年的旅游人数日益增多。然而对慕名而来的游客想要一天游玩丹霞的全部景点和观赏到一些特别的植物是不可能的，主要原因有：大多数的植物都是随季节性生长的，不会四季常青甚至开花;由于地貌结构复杂，如果没有导游的指导，是很难发现植物的所在之处。特别是一些比较特别、珍稀的品种多数在悬崖峭壁或阴暗潮湿，不易被发现的地方，也不适宜被人们观赏;有些珍稀植物即使在导游的指导下可以看到，但由于其危险的地理位置也很难看到全景。针对以上问题，建立丹霞植物环物全景电子档案袋对韶关丹霞旅游的必要性就体现在以下三点：

第一，增强游客的体验感。如果结合环物全景，把植物拍下来，360°随游客观赏，同时文字配上植物的属性和特点，就能给予游客一个很好的观赏效果和了解植物的属性，提高旅游观光的趣味性。基于全景图片适用环境是任意网络，占用内存较小，手机电脑都可以轻松地在线浏览，能轻易地找到丹霞的一些特有植物，不必费劲在现实中去找寻。

其二，对孩子的科普起到重要作用。丹霞山不仅是大人们旅游的地方，更是小孩子增长见识，与大自然亲密接触的一次机会。在生活中，孩子面对的多是钢筋水泥，没有亲自见识过大自然的鬼斧神工，感叹过生命的坚强。当孩子一边游玩一边通过手机查看全景图，就可以全面性地观察到植物。最重要的是考虑到有些植物生长在较危险的地方，孩子不适宜去观看，这时全景图就能起到作用，不仅能满足孩子的好奇心，而且只需要通过虚拟的全景图就能近距离地观察到植物。

第三，增长收益，吸引游客。把相关的全景图发布到网络上，提高知名度，以此吸引更多的游客前来观光，而丹霞特有的一些植物地貌也会让更多的专家过来考察。打破传统的图片展示，展现一个全新的视角。

1.2 环物全景对丹霞旅游的必要性

虽然我国幅员辽阔，植物资源极为丰富，但由于对珍稀植物的保护不够，其数量日渐减少，甚至已经灭绝。丹霞优质的生态环境使得植物资源十分丰富，最重要的是它保护了约400多种的稀有物种，其中有一些物种是丹霞山所特有的，如丹霞梧桐、紫薇、丹霞堇菜、丹霞小花苣苔、丹霞兰、桫椤等等。虽然丹霞资源丰富，但部分植物已是濒危物种，如果人类不好好珍惜家园，其他植物也将可能发展为珍稀物种甚至灭绝。目前丹霞梧桐是国家珍稀濒危植物和二级重点保护植物。丹霞兰是目前全球仅在广东丹霞发现，生在潮湿阴暗、人迹稀少的地方，总数不到百株，属于极度濒危物种。如图所示：

近几十年来，随着一些极端气候的出现，人们不得不重度关注全球气候变暖的问题，而植物对气候变化的响应是非常敏感的。据调查数据显示，在亚热带和温带等区域的多数植物的春季物候期都提前了，秋季则推迟。[1]小小的气候变化都可能会改变一个物种的生命形态，对于一些敏感脆弱型的植物就更是有导致灭绝的可能性。随着科技的发展，现在监测和管理植物的方法主要是“3S”技术，即遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位（GPS）以及计算机技术和网络技术等。这能够很好地侦察到植物的整体变化过程，但这些记录数据具有宏观性，它并不能具体观察到植物的生命形态，如植物的树枝大小、叶子的形状、开花结果等。

通过环物全景技术对植物进行拼接，构成以植物为中心的全景图，这是一种既直观又全面诠释植物形态的方式。最重要的是全景技术是很贴近人们的生活，它的技术层面比遥感、地理信息系统等低很多，这样就有利于大众去接触全景技术。毋庸置疑，在记录植物形态上环物全景是个不错的选择，这是对于保存植物数据的必要性，不过相信随着5G时代的到来，会有更好的视觉效果技术出现，现在人们已经逐渐深入到三维空间了。

2 环物全景与二维图片展示技术的对比分析

2.1 二维图像展示技术的缺点

二维图像是人对视觉感知的物质再现，图像处理软件，最常用且最具有代表性的就Adobe系列的软件了。图片经过软件的后期处理，就可以让照片的艺术感超越本身的属性，这正是图片展示的一大优点，把对象最美的一面放大展现出来，以此来吸引人们。图像的制作技术难度低，成本低，效果好，可用于任何行业，是目前人们普遍使用的一种方式。但是二维图像展示存在以下缺点：第一图像是静态的，没有视频的灵动性，所以现在的宣传方式都趋向于视频或全景;第二图片的本质是二维图像，单纯的一张一张的图片，没有3D立体效果，营造不了真实的场景;随着计算机技术的快速发展，人们对生活质量要求越来越高，生活体验趋向真实感和逐渐向三维空间过度，图像只能满足二维空间的需求，而人是生活在三维空间的，因此二维图像展示技術的静态性和缺乏空间感的缺点日益突出。

2.2 三维全景展示技术的优势

全景漫游能够在全球范围内迅速发展并成为一种新的视觉技术，广泛地应用于各个行业和项目中，这跟它的3I特性密不可分：沉浸感、交互性、构想性[2]。很明显，环物全景不仅有虚拟的全视角，立体感也是非常的强。较之二维图片环物全景的优点分析：

第一，画面清晰，图像效果好。以前由于设备的硬性条件不好，没办法达到高品质的图像。但目前在网络上的全景展示，普遍效果都很好，清晰度高，纵深感强，为拍出画面感好的全景，除了设备条件外，还需要摄影师的专业拍摄。在拍摄植物的某些细节部分时，要注意相机的图像质量，老化的相机会造成图像模糊，如果图像不清晰，就难以观察到植物的细节，如花瓣或花蕊等。

第二，全面性。环物全景最大的特点就是全面，可以360度地观察对象。传统旅游行业宣传是较单一地展示图片，静态图片虽然可以处理得很好看，吸引消费者，但相对比较乏味，而且不能全面观看对象，可能存在“照骗”的嫌疑，欺骗消费者。人们通过转动图片，放大缩小图片，可观察对象的细节特点。

第三，声音解说。目前全景技术支持插入声音解说或音效和文字回复，这就提高了体验的娱乐性。添加文字说明，了解对象的属性。

第四，制作技术难度低。当前，国内外实现三维场景的方法有四种：基于编程、基于模型导入、基于图像绘制和基于WebGIS的方法[3]。即全景图可用计算机生成，全景相机拍摄或普通数码相机。其中计算机绘制模型耗时非常大，而且烦琐，全景相机拍摄是实现全景图最简单的方法，但是其设备费用昂贵，所以现在多数是用普通相机拍摄再进行拼接图片。制作流程简单快捷，也免去了烦琐又费时的建模过程，与传统虚拟现实技术相比效率提高了十几倍甚至几十倍，而且制作周期短，费用低。不过图像拼接和图像融合是全景图合成的技术难点[4]。

综上所述，环物全景技术是最简单的方式，其操作难度与图片基本持平，既有图像的高质量的效果画面又有交互性，更是从二维空间过渡到三维的一个手段。

3 丹霞植物环物全景电子档案制作过程

3.1 全景展示技术的发展

全景技术是基于图像处理的全景摄影技术，通过相机360度环绕四周拍摄出一组图片，拼接成全景图像。通过专门的播放软件或者网络上展示，不限定设备为计算机，手机也可轻松浏览。全景支持的播放插件通常有Java 或QuickTime、Active X、Flash。其中，Java 插件是一款可以在网速环境不理想的情况下流畅展示三维场景的插件工具[5]。一般不需要单独下载插件，采用flash文件格式直接在浏览器就可以观看，360度随意切换视角，放大或缩小。

目前全景类型有五种：柱形全景、球形全景、立方体全景、对象全景、球形视频。球形视频是全景摄影的发展方向，一种动态全景视频。对象全景也叫环物全景，它与其他类型的全景最本质的区别是中心点不一样。环物全景，顾名思义就是围绕物体，即以物体为中心，观察点在物体的外围，360度拍摄;其他类型的全景是以人为中心，环顾四周拍摄。如图所示：

随着电子商务的发展壮大和网络的应用，对象全景被应用于展示商品，如电子产品、服装、工艺品等[6]，主要是拍摄一些可移动性的物品较多。置物体于云台上，360度转动，相机固定不动，就可以全面拍摄物品。这是有异其他类型全景的地方，比如球形全景是相机旋转，物体固定不变。同时对象全景可分为单观察带和多观察对象全景，单观察带对象全景只有一个角度去观察对象，多观察带对象全景则有多个角度，可俯视、仰视、侧视等[7]。

3.2 丹霞植物环物全景电子档案制作难点

根据全景电子档案制作过程，丹霞植物环物全景展示的操作步骤：选取选取丹霞植物电子档案袋对象--丹霞植物环物拍摄—图片处理—图片导入全景图制作工具—输出全景图—添加热点和文字介绍—封装电子档案袋。其中的难点如下：

第一选取丹霞植物电子档案袋对象。本次丹霞植物电子档案袋以丹霞濒危植物、稀缺植物为主要对象。如丹霞梧桐、北江铁线蕨、丹霞小花苣苔等20种植物。

第二丹霞植物环物拍摄。由于本次拍摄的植物绝大多数都是不可移动的，而且部分植物生长的地方是在峭壁上或杂林中，这就增加了拍摄难度，无法全方位地拍摄。同时户外的对象全景也是会受环境影响的，特别是光线，所以在拍摄时要注意保持光圈等曝光参数和不变焦，相邻的两张照片重叠15%以上。

第三后期封装。虽然植物全景电子档案袋在视觉效果达到虚拟真实的感觉，但是它的本质还是二维图像，依然存在二维图像的静态的缺点。因此在后期封装时可以考虑球形视频，加入更多VR和AI的技术[8]。

参考文献：

[1] 徐波.全球变暖对植物物候的影响[J].阿坝师范学院资源与环境学院，2018（20）：22-23.

[2] 黄显兵.基于全技术的景观在线漫游的设计与实现 [D].上海交通大学，2012.

[3] 周雪菲.全景360漫游技术轻松助力虚拟旅游[J].吉林大学珠海学院，2016（12）：210-212.

[4] 李晓娟.图像拼接技术研究[D].西安电子科技大学，2007.

[5] 王鸿飞.浅析360全景技术及其应用[J].广东科技，2013（21）.

[6] 李華蓉， 张慧苹.基于对象全景技术的全站仪三维仿真模型研究[J].教育进展， 2016（3）：108-114.

[7] 李健，崔栋梁.基于对象全景图的网络服装展示[J].陕西科技大学，2010（5）：1111-1113.

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