李勇，罗招青

（四川省计算机研究院，四川 成都 610041）

0 引 言

近年来，随着计算机软硬件技术的快速发展，VR 全景技术被广泛地应用于旅游，房产及虚拟教育等行业，给用户带来全新的真实现场感和交互式的感受。虚拟全景又称三维全景虚拟现实（也称实景虚拟）是基于全景图像的真实场景虚拟现实技术，是虚拟现实技术中非常核心的部分。全景(英文名称是Panorama)是把相机环360 度拍摄的一组或多组照片拼接成一个全景图像，通过计算机技术实现全方位互动式观看的真实场景还原展示方式。本系统利用无人机拍摄地貌景观全景图来制作地质灾害虚拟全景，基于Krpano技术开发全景展示系统，实现真实展现目标点的地形地貌场景。本系统以全景影像方式展示地质灾害特征，提升地质灾害调查成果可视化展示效果，是一种实用的新型地质灾害调查成果表达方式。

1 需求分析

1.1 数据需求

系统数据需求主要有地质灾害隐患排查点位数据和VR全景数据：

（1）地质灾隐患排查点位数据：调查人员通过实地现场勘查，获取的地质灾害隐患点位的位置信息、隐患类型、威胁对象、威胁人数、稳定性、防灾负责人（姓名及联系方式）、防治紧迫程度、险情分级、已采取措施、现场照片等数据。

（2）VR 全景数据：对已经确定需要展示的地质灾害隐患排查点位的VR 全景数据，利用无人机拍摄地貌景观原始影像数据，通过图像拼接技术获取点位全景图像。

1.2 功能需求

根据调研的系统用户实际需求，地质灾害应急排查VR全景展示系统应具备以下功能：

（1）地质灾害点的全景VR 浏览，支持VR 设备使用本系统。为用户提供逼真的景观浏览体验。

（2）在VR 场景中实现地质灾害点文本图标的标注，同时通过场景中图标点击查询，查询的结果为该地质灾害点数据（现场实景地质灾害隐患图片文字等介绍）。

（3）通过热点导航功能支持任意场景的切换。

（4）运用地图功能对全景浏览进行地理位置标注和切换。

（5）支持所有PC 端、移动端浏览器，并且针对不同端有不同优化，只需要浏览器访问网页便可以加载地图访问系统。

2 系统设计与实现

2.1 系统数据库设计

系统数据库主要为系统实现提供数据支持。本系统采用关系型数据库MySQL，并使用Navicat for MySQL 来构建MySQL 数据库。Navicatfor MySQL 为MySQL 数据库管理、开发和维护提供了直观而强大的图形界面和全面的工具。

本系统选用MySQL 数据库存地质灾害隐患排查点位属性数据库，地质灾害点属性结构如表1所示。

表1 地质灾害点属性结构

2.2 系统设计原则

本系统设计遵循以下原则：

（1）先进性：采用无人机航拍获取地质灾害点位空中视角的全景图，基于Krpano 技术二次开发，Krpano 框架提供的各种成熟插件，开发人员通过编写脚本即可实现各种场景下的交互功能。

（2）实用性：系统采用人性化的操作方式，用户可方便快捷的使用系统。

（3）标准性：系统针对地质灾害数据应严格按照现有的国家标准和行业标准进行数据生产。

2.3 系统功能设计

根据功能需求分析结果，本系统功能设计分为两个模块，一是系统后台数据管理功能主要包含用户登录、地质灾害点位属性数据编辑；二是系统前端展示主要功能包括VR 全景浏览、点位导航、地图基本操作、地质灾害点位标注、地质灾害点位数据窗口查询等，如图1所示。

图1 系统功能设计图

2.4 系统技术路线

本系统设计为B/S 系统，后台数据管理使用NET 框架实现数据管理，系统前端展示基于HTML5和Krpano开发实现VR 全景网页端展示。数据发布与功能实现技术流程为：

首先，通过make vtour droplet 批处理文件工具，实现制作可以漫游的全景VR 系统。首先将图片名归一化并简单排序，选择所有图片执行处理命令，结束后系统会生成全景漫游文件包含若干文件和文件夹。然后通过Krpano 内置可视化点位编辑的工具选择各点位之间起始，更换相关功能按钮图片，让整体美观度与最终的系统保持一致。最后通过JavaScript 实现系统各展示功能。

2.5 系统实现

2.5.1 系统登录

系统登录只需要在浏览器中输入对应网址快速进入系统。进入系统后会有一个初始画面，如图2所示，提示系统开始运行。

图2 系统启动界面

进入成功后，可以看到以下景观球体旋转的动画如图3所示，该初始动画会按照设备性能以及用户网络速度持续数秒，设备性能越好网络速度越快持续时间越短。

等待动画完成后画面会呈现静止状态，即可进行操作，如图3所示。

图3 小行星开场界面

2.5.2 系统操作主界面

用户登录后进入到系统主界面，本系统主界面采用时尚扁平化风格，图标半透明化。窗口大部分界面为虚拟全景图片展示画面，界面下部为工具栏。场景导航工具控制着系统的浏览路径，它可以自由选择想要浏览的点，地图工具负责显示当前浏览点的地理位置，方便用户获取该点详细的地理信息。标注工具主要是对场景中地质灾害点位信息标注出来。具体分布如图4所示。

图4 系统功能区划分

2.5.3 全景浏览功能

全景浏览是本系统最为主要的功能，它能给用户带来仿真的景观浏览体验以及对感兴趣的对象进行查询。在主界面上按住鼠标左键待鼠标变成十字箭头，向屏幕的各个方向拖动，界面会随着拖动方向而移动类似人转动头和眼睛观察周围观景。拥有触摸屏的用户可以通过点按并滑动屏幕进行全景浏览。全景图中有一些地名以及抖动的图标，用户可以通过点击这些图标前往下一个全景观测点。每个界面都是通过观测点相互链接，通过旋转画面均能找到。

2.5.4 导航功能

导航功能主要是通过导航栏操作的，主要有前进、后退、自由选择。导航栏中部为观测点自由选择按钮，鼠标左键点击或者在触摸屏幕上轻触按钮，将会弹出观测点列表窗口，如图5所示。

图5 场景导航功能界面

2.5.5 地图功能

地图功能是对全景浏览功能的补充和完善，在切换不同观测点的过程中用户可以通过地图同能了解该观测点的地理空间位置以及其他观测点的位置关系。点击右侧地图工具按钮，地图窗口会弹出，如图6所示。

图6 地图导航

整个地图工具分为3 个部分，地图基础操作功能，地图点击查询切换功能，地图底图切换功能。

2.5.6 地质灾害点标注

点击标注功能图标，实现场景中将会弹出地质灾害点位点位图标（地质灾害点位名称），如图7所示。

图7 地质灾害点位标注

2.5.7 地质灾害点位数据查询

通过点击地质灾害标注图标，查询该点位信息，如图8所示。

3 结 论

本文通过需求调研与分析，基于Krpano 平台设计并开发了地质灾害应急排查VR 全景展示系统。系统基于地质灾害应急排查点位勘查数据和VR 全景数据，用户可以更加直观清晰地看到地质灾害隐患点情况，以及历史灾害发生后的场景。系统提供地质灾害点的数据查询，方便用户结合全景浏览信息快速直观获取灾害点位数据。但是，在地质灾害的实施监测等功能，还需要进一步研究，可以结合实时视频监控、边坡位移监测等技术完善。

图8 地质灾害点位信息