钟宇平（四川旅游学院，四川成都 ，610100）

基于三维虚拟旅游计算机系统的设计与实现探究

钟宇平
（四川旅游学院，四川成都 ，610100）

近几年来，随着我国社会经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，带动旅游业得到飞速发展，已成为我国第三产业的中流砥柱。旅游业的发展相应促进了我国经济的发展，并带动与旅游业相关的一系列产业发展。而对旅游资源信息的有效管理是当前亟需解决的问题。传统的旅游信息管理采用二维空间数据，已不能满足旅游发展及游客需求，为此建立三维可视化旅游场景具有重要意义。

三维虚拟；旅游计算机系统；开发设计

我国旅游业正得到飞速发展，对于大多数旅游城市而言，旅游已占城市经济的绝大部分，如：青岛、九寨沟、海南、西双版纳等地区，其旅游业成为支柱产业，且成为吸引资金的有效渠道。而伴随着我国计算机技术的发展，游客对于出游条件及出游运行等发生了重大改变，促使旅游与先进的计算机技术结合，并且是我国旅游业今后发展的趋势。为此，如何根据旅游业自身特点，充分利用计算机技术，从而满足游客需求，促进我国旅游产业的可持续发展，是当前我国旅游发展面临的重要问题。

1 三维建模概述

所谓三维是指人为固定的互相交错的三个方向，并用三维坐标来表示，使其可看成由世界上的任意一点而确定下来，具有人的视觉立体感。而三维建模则依靠三维空间数据建立模型，三维几何数据模型主要有体元模型及面元模型，前者的模型更新速度较快，且属于真3D，但难以适应较复杂条件的建模；后者则可轻松实现地层可视化，并更新模型，但并不属于真3D，也不描述3D拓扑关系。为此，体元建模则适宜对三维空间的内部空间进行剖分，并注重内部特征，适宜自然景观地下内容；而面元建模则适合对物体表面进行建模，可用于自然景观及人文景观的三维建模。对于旅游景区而言，主要分为自然景观及人文景观，两种景观之间有较大差别，为此，应采用不同的建模方式，最终实现三维可视化的模型。

开发及设计三维虚拟旅游系统则应实现以下功能：首先，实现三维场景的过程优化，即对场景文化、场景模型及其材质进行优化，也可重用材质库文化；其次，实现景区与用户的互动性。景区与客户间的互动是三维虚拟旅游的重要内容；最后，能够指出全媒体技术。全媒体技术主要包括音频、视频及Flash、图片等，满足游客多样化、个性化需求。

2 三维虚拟计算机系统的整体结构设计及实现

三维虚拟计算机系统的整体结构采用Web3D技术，每一个技术都具有自己的插件，且各个标准之间的支持及其互动已成为该图形在互联网上的另一个点，在实际三维建模中占有重要地位。三维虚拟旅游场景的实现主要包括DEM、树木、建筑物等模型的建立，并从旅游场景的各个方面实现三维旅游场景，并对该场景模型进行分析，并对尝尽进行自动旋转，或者进行录音及视频等一系列操作。该系统的整体结构设计分别为获取高程点、格网DEM、是否满足游客需求、拼接DEM、自然景观及人文景观的建模。其整体结构如下图1所示：

图1　 三维虚拟计算机系统的整体结构设计

3 三维虚拟计算机系统的详细模块设计及实现

旅游景区内的旅游资源可分为自然景观及其人文景观，而自然景观则是依据自然发展规律而形成的一种资源，可为游客提供天然的自然环境，属于一种空间位置。而人文景观在人文资源中占有重要地位，并受到历史及文化形态的影响，进而在不同时段呈现不同特点。为此，通过三维虚拟建模技术能够对旅游景区的自然资源及其人文资源进行三维表达，创造相应模型，实现三维可视化。对于建立三维虚拟模型，首先应建立详细的数据信息。数据信息则需要进行收集，并根据三维场景的空间范围及效果来收集相应的基础数据，并对景点的现场照片、遥感图、CAD图及其景区人工设计图进行阅读，确定合理的比例尺，最终确定相应的三维场景。下面主要对自然景观及人文景观两个模块进行建模：

3.1自然景观建模。旅游区的自然景观大多有生物圈、水圈、人类圈及大气圈等所构成，其中地貌、地质及其水文、动物等综合组成自然体，进而形成具有观赏价值的综合面貌。对于地质的三维建模，则是根据实际情况选择。在实际的地质测量和调查中，由于地质情况复杂等因素会出现一系列比较离散的、分布不均匀的数据，在利用这些数据来进行三维建模时，需要借助数据插值的方法，才能形成比较完整的模型。在数据插值中主要有样条函数插值、双线性插值、反距离加权差值、距离幂次反比法、趋势面插值以及克里金（Kriging）插值等方法，不同的插值方法都具有其各自独特的优点，由于实际地质构造的复杂性，所以不能简单的利用自动插值的方法，要考虑到相关的制约因素和地质学的特点，利用合适的插值方法，才能使地质体模型足够的精确可靠。一般情况下，反距离加权差值的公式为Z（X0）=，在该式子中Z（X0）、n、λ、Z（X1）则分别表示未知点X0的预测值、样点数量、样点权重值及在已知点X1的值。克里金（Kriging）插值法一种可以得到最优线性无偏内插的方法，它在考虑空间属性在空间区域分布的基础上，再考虑到样品的形态以及待估区间的空间位置等，对待估区域通过赋值或者添加对应的系数，最后通过加权平均的方法来进行对数据进行预测。在三角网比较少的地方，形成的表面模型会相对比较模糊，不能够满足采矿工程的要求，需要对这个区域内的点进行加密处理。由于克里金（Kriging）插值方法计算比较复杂，在实际应用建立地形模型中常常用到距离幂反比法或者趋势面法。距离幂反比法的主要参数如下表1所示：

表1　距离幂反比法的参数设置

而对于旅游景区内的道路、桥梁及植被都可应用映射、叠加等方式来实现其三维特征，并在CAD的平面中进行布置，对其进行平面整理。在总图中景观制作时，其辅助线应隐藏在图层，并根据实际情况具体分析。若遇到自然景观地下体的模型，可根据地下体的相关参数，生成初始模型，并采用图形消隐和切割技术形象表现旅游自然景观的地下体内容。消隐是一种为了能够使空间物体的图像在计算机屏幕上比较真实，隐藏从某个观察点所看不到的三维模型表面，隐藏三维模型中不可见的部分，从而使图像看起来立体感更加的强烈，其算法的核心计算判断三维模型是否可见。消隐技术在算法可以分为对象空间和图像空间算法两种方法，对象空间算法是在投影平面上逐一的分析不同的像素所对应的可见面，这种算法数值计算上比较成熟，图形也比较详细，而且可以在普通的计算机上就可以实现对图像进行任意的放大的功能，在日常的应用中比较广泛。三维交互切割技术可有效反应地质表面体的形态，如下图2所示：

图2 旅游景观地下体切割前、切割后的比较

切割前

切割后

3.2人文景观建模。旅游景区中人文景观主要反映了一个地区的地理特征，是根据人类文化综合利用的地域文化体现。由于人文物质景观有形态及色彩，能够被人们肉眼所看到。但不同的人文景观其建模方法也不同。最为明显的就是建筑，可分为现代及古典建筑，而中西方的建筑形态也不相同，依据不同标准，可

分为不同建筑。每一个三维场景中的建筑都是独特的，应正确摆放在三维场景中的位置。自然景观中必有装饰性的艺术品，所谓装饰性艺术品主要是花草树木及服饰等，但这些一般不采用三维模型，通过中心旋转的方式使游客观看到三维渲染的效果。要想表达此种效果，十字交叉树是一种应用广泛的技术，将一个大的空间区域不断的分成8个同样大小的空间区域，也就是相当于把一个六面的立方体不断的分为8个相同大小的立方体，通过这样不断的分解，使子空间区域的空间变的越来越小，直到它们在同一个区域的属性变的单一。在旅游区的人文景观中大多则是由最为基本的图元而构成的复杂几何体，且都是作为独立符号而显示的。采用三维建模技术而建立的西塔模型，经过颜色、材质及光照等处理，构成形象的三维体。

4 结束语

近几年来，随着计算机技术的不断进步及其发展，三维虚拟技术在多个项目中得到广泛应用。而三维虚拟旅游计算机系统可有效实现旅游景点的建模，并满足游客的多方面需求。本文首先分析三维建模技术，然后分析三维虚拟旅游计算机系统的整体构建，最后从各个方面进行实际建模，在建模的过程中应用到各项技术，从而使三维虚拟旅游景区呈现逼真效果，进而加载及展示三维场景，其三维虚拟效果较为明显，并能够提升系统的性能。

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Research on the design and implementation of computer system based on 3D Virtual Tourism

Zhong Yuping
（sichuan tourism university，Sichuan Chengdu，610100）

In recent years，with China's economic and social development，people's living standards continue to improve，driven by the rapid development of the tourism industry，has become the mainstay of the third industry in our country.The development of the tourism industry promote the development of China's economy，and promote the development of a series of industrial development and tourism related.And the effective management of tourism information resources is the urgent problem to solve.The tourism information management by the traditional two-dimensional spatial data， has been unable to meet the demand of tourism development and tourists，a tourism has important significance of 3D visualization scene.

3D virtual computer system； tourism；development and design