三维数字化技术在山西旅游文创等方面的研究与探索

潘琛 田永刚 王晓燕

摘要：当前，计算机技术发展迅猛，计算机虚拟技术在我们生产生活的不同领域上不断发展，让我们认识到其重要的作用，这使得其应用提供了有利条件。本文主要研究的是如何将虚拟现实技术应用到旅游产业中，如何利用三维数字化技术进行旅游的宣传展示、文创产品研发、景区旅游线路规划等内容，通过本文对重点技术的分析以及具体实现，希望可以进一步推动虚拟现实技术在山西数字旅游领域中应用与发展。

关键词：山西;数字旅游;拟现实技术;实践应用

中图分类号：TP393      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）03-0091-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

虚拟现实（Virtual Reality），即“VR技术”，主要就是利用计算机平台，构建出一个基于数字平台的三维空间虚拟世界，将人类视觉能感应到的事物进行虚拟化，给用户一种身临其境的代入感。在VR技术中，除了包含了计算机仿真技术、CG技术，此外，还涉及了三维显示、人工智能、机器传感等多种技术应用，VR技术是建立在计算机基础上的高技术模拟系统。而数字旅游近年来受到越来越多的人关注，作为“数字中国”体系建设发展重要组成部分，结合视觉三维数字化技术，探索基于三维数字化技术应用的旅游在山西旅游发展上的一些可能帮助及其意义。

1 数字旅游中的相关技术

1.1 LOD技术

LOD（Level of Detail）技术指距离较近的视点，所展现的三维模型使用较多的多边形，而距离视点较远的三维模型则使用较少的多边形[1]。在VR技术中，通过需要引进细节层次表示技术，从而达到降低图形系统负载，保证交互的实时性效率。引入LOD技术方法后，能够很好地平衡图形负载，减少计算机资源开销，提高了仿真的效果。而在数字旅游中，主要就是利用LOD技术展现大面积的三维地形。在LOD技术作用下，一般有两种生成方法：一是在事先定义好的显示精度下，经过层次三角形方法、四叉树方法预先生成数据;二是跟随视点变换而进行的实时生成，此种方式，只要场景清晰度足够，便可最大化减少数据量。

1.2 360°虚拟全景图技术

此项技术是通过使用拍摄装置进行360度获取一组或多组的图像，并经过特殊算法成一个全景的图像文件，并在后期通过专门的软件来进行互动呈现图像。这一技术在目前很多领域都有所涉猎，预订酒店时，人们可以在App中看到酒店的全貌，进行环绕式浏览。但360°虚拟全景图技术目前只适用于小范围的全景场合，所以很适合在室内场景、旅游风景等方面使用[2]。

1.3 三维建模技术

VRML虚拟现实建模技术的广泛应用，定义了三维数字化系统中的一些元素，如场景光源、模型动画、几何图形、模型材质等，通过将上述数据体现在三维空间中。在创建三维数字化空间中通过VRML语言进行创建，并通过计算机多媒体技术让创建的三维数字化环境有动画、音频、视频及图像等功能。

例如，在建筑设计界非常流行的Google SketchUp软件，该三维建模软件简单易学，整体操作界面非常简洁清晰，与其他复杂的设计软件相比，非常简单易学，受到了众多设计者的青睐。该软件可以为物体表面敷贴材质、贴图[3]，当中还有很多辅助设施模型，比如足球场、树、草、路灯等，在设计工作中可以直接应用，这在很大程度上简化了建模工作量，在短时间内快速建立三维模型。

1.4 数字地球平台技术

事实上，VRG1S（Virtual Reality Geographic lnformation System）属于虚拟现实技术和地理信息系统融合后的产物，现阶段，这一技术也成了当前研究的热点内容。当VR技术与G1S技术结合后，可以在真正意义上，实现旅游可视化，提高视觉效果。而数字地球平台，作为一种应用服务和决策支持系统，实现了地球空间在数据采集、数据存储、数据传输、数据分析、数据表达以及数据输出等方面一体化运行。利用多分辨率空间影像数据，依托空间数据基础设施，利用三维可视化技术，可以更好地为人们提供全新的空间信息。由此，可以构想，对于三维数字旅游的实现，可以充分利用虚拟现实技术，结合数字地球平台，由此便可实现[4]。

2 三维数字化技术在山西旅游文创中的具体实现

2.1 三维数字化技术路线

虚拟视觉VR技术有独特的可视化技术的优势，能构建出虚拟旅游系统，该系统主要面向用户、商家以及相关的旅游管理部门。通过三维数字化构建线上旅游系统，能实现线上呈现真实的旅游环境，其中包括真实的地理位置、周边的环境、虚拟景点、文物仿真、生活服务设施等，比如商店、酒店、餐馆、文化娱乐设施、加油站等。

2.1.1 构建平台

随着虚拟数字化平台的发展，多家的虚拟数字化平台得到了长足的发展，这也进一步推动了数字旅游的发展，这也给旅游的开发与利用提供了更广阔的空间。目前可以借助以Google Earth为代表的场景虚拟化系统进行相关项目的开发。Google Earth软件的推出，融合了卫星影像、G1S、VR技术，实现了多项技术一体化运行。用户在Google数字地球平台中，可以获取到任何国家，任何地区的高精度卫星影像图。此外，Google Earth软件自身也具备了非常丰富的G1S功能，当中包含了多种位置的矢量信息，比如地区边界、地势、景点、路况、服务设施等。用户利用KML语言，可以通过类似Google Earth这样的平台上进行地标的管理和模型的创建。另一方面还可以在Google Earth平台上直接构建虚拟旅游环境，通过加载真实的地理信息及实景贴图，以及室内室外的真实景象实况构建相應的模型，从而为游客提供更加真实的体验[5]。

2.1.2 KML语言与数据制作

Google Earth 平台上的3D模型主要是由SketchUp这个软件来进行制作。SketchUP不仅可以进行几何体模型的直接创建，其生成文件也可以直接导入CAD进行处理纹理，具有非常多的功能，在操作上非常简单便利。在该软件作用下，当模型加载完成后，导入Google Earth平台后，平台会将数字模型附加坐标和视点坐标等相关数据，从而构建成一个完整的地标，并以KML文件格式进行存档。KML就是建立在XML语法和文件格式的标签语言，主要作用就是对地理信息进行描述、保存。同时，KML也会对Google Earth的显示效果进行控制。

2.2 虚拟现实场景建模

2.2.1 SketchUp软件进行三维建模

在建模方面，SketchUP软件可以对旅游的景点、文物、生活服务设施进行建模，主要利用到的建模工具有3DMAX、X3D、VRML等，而对于实体表面的处理，主要利用实体图像数据获取纹理文件等，在这些技术作用下，生成与现实实物一致的三维模型文件。此外，对于旅游景区内的一些矢量数据，例如景区地形数据、建筑物、道路等，这些都可以借助DEM来重建，结合正射影像数据，最终构建成非常逼真、生动的三维虚拟景观。

以山西晋祠旅游景区建筑圣母殿为例，该部分是虚拟场景中的主体，利用SketchUp软件对实体建筑进行建模，需要经历以下几个步骤：（1）建模的前提基础便是获取地形和影像数据。在实际操作过程中，主要是通过使用Google SketchUp软件进行建筑物三维建模。通过在Google Earth平台上获取对应的地形、影像数据，而后借助成型的地形图，从而得到对应的二维矢量地图。（2）对于建模数据的获取，需要从建筑图纸、建筑物的三维视图中获取，包含建筑外观、几何形状。（3）针对模型的层次结构，需要从建筑具体的结构入手，包含了柱、房顶、门窗、墙体、地面等几个部分，针对不同的结构分别建模[6]。而后在GoogleSketchUp中创建对应的三维模型。（4）为简化数据量，要在建模后对模型进行优化，减少冗余的多边形面，从而达到简化整个场景数据的目的。（5）针对建筑门、窗等较为细致的区域，主要利用纹理映射法，通过使用纹理贴图来替代对应的实际多边面部分。

2.2.2 通过VRML进行三维数字化建模

首先，所有的对象建模可以用.wrl文件格式直接导出。对单独的相关的模型文件进行合成，使其尽量成为一个整体模型，从而简化模型数量，减少计算、存储资源的开销。

其次，交互功能。比如当游览者在线上进行参观时，到了展厅的大门，通过单击大门的按钮，实现虚拟大门的开启、关闭动作。而此部分的控制实现，就是运用了VRML的相关传感技术。而在电视播放的控制方面，是通过相应的代码实现的。此外，借助TouchSensor节点实现了游览者点击展厅内的景点介绍时，不仅可以身临其境地体验到景区的场景，同时，也可以通过音频播放听到对应的解说，另外，利用平面传感器，可以满足游客移动某些旅游物品的需求，进而获得真实的体验。

3 结束语

综上所述，随着VR技术的不断发展、日益成熟，为数字旅游系统的开发提供了有力支撑。在虚拟现实技术作用下，在真正意义上，实现了传统数字旅游景点由平面转变为三维立体模式，真实还原了旅游景点的各项资源，带给用户更加逼真、鲜活的体验和感受，开启了实时交互游览时代。VR技术与数字旅游系统的结合，可以更好地帮助景区管理单位对景区进行旅游线路规划、旅游信息收集及分析、旅游相关产业发展进行决策、相关文创产品研发提供技术支持等，符合时代发展下对旅游电子商务发展需求，具有非常广阔的应用前景。

参考文献：

[1] 张圣科.AR技术在数字旅游中的运用[J].信息与电脑（理论版），2019，31（19）：32-33.

[2] 马早升.民居瑰宝——党家村虚拟现实技术的数字旅游研究与设计[J].艺术科技，2017，30（7）：29.

[3] 帖经炜.基于虚拟现实技术的数字旅游研究与应用[D].山西大学，2011.

[4] 任怡萱，苗放，曾建刚.虚拟现实技术在数字旅游中的应用研究[J].计算机时代，2009（10）：23-26.

[5] 杨扬.数字旅游系统中的虚拟现实技术研究[D].西安电子科技大学，2006.

[6] 张圣科.AR技术在数字旅游中的运用[J].信息与电脑（理论版），2019，31（19）：32-33.

【通聯编辑：光文玲】