李風賢

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院測繪工程系，甘肅 蘭州 730020）

0 引言

隨著人們生活水平的提高，人們對于生活質(zhì)量越來越關注，因此越來越多的人對旅游開始熱衷起來，成為一種新的追求文化享受的時尚和熱點。隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展和成熟，虛擬現(xiàn)實技術逐漸應用于旅游業(yè)，將互聯(lián)網(wǎng)作為景區(qū)的重要宣傳平臺，讓更多的人了解景區(qū)的旅游信息，吸引更多的游客到景區(qū)游玩，成為拉動地區(qū)經(jīng)濟的主要手段之一。三維虛擬技術為景區(qū)的展示做出了很大的貢獻，能夠讓游客身臨其境的感受景區(qū)風光。

另外，景區(qū)中有大量的古建筑，這些都是我們燦爛的文化，有著舉足輕重的地位，并且許多已經(jīng)成為舉世矚目的文化遺產(chǎn)。因此，對于景區(qū)景觀以及建筑的還原是世界各國非常關注重視的問題。利用很多實地所采集的照片、攝像和文字等資料，采取虛擬現(xiàn)實的相關技術手段，真實重現(xiàn)景區(qū)的人文地貌，為政府部門對景區(qū)規(guī)劃管理和世界遺產(chǎn)文化的保護提供了最直觀的手段，進而也為景區(qū)的新的旅游線開發(fā)建設、景區(qū)的生態(tài)管理與和異地宣傳推廣等許多方面發(fā)揮重要作用[1]。

本文利用的現(xiàn)代技術對天水市兩大景區(qū)進行三維虛擬展示，不僅可以向游客展示景區(qū)風光，還意味著對于景區(qū)各種景觀的真實還原。

1 研究對象及技術路線

1.1 研究對象

天水是甘肅省的旅游大市，境內(nèi)有聞名遐邇的麥積山風景區(qū)，千年古剎南郭寺等一批旅游勝地。為了更好的展示和保護風景名勝，我們建成了天水市風景名勝三維展示系統(tǒng)。

“麥積山石窟”作為中國四大石窟之一，形狀奇特，孤峰崛起，猶如麥垛，因此得名，山高142 米，現(xiàn)存洞窟194 個，其中有從4 世紀到19 世紀以來的歷代泥塑、石雕7200 余件，壁畫1300 多平方米。麥積山石窟地處秦嶺山脈，地形復雜、山勢險峻，我們采用最先進的測繪技術，將傳統(tǒng)的三維建模、移動車載三維激光掃描測量技術、靜態(tài)激光掃描測量技術相結(jié)合，對山體進行1：1 的復原，將山體、石雕佛像和棧道等實體真實再現(xiàn)還原，保持與現(xiàn)實的一致。

南郭寺，又為隴右第一名剎，始建于“春秋晚期”，距今1600 多年，是省級文物保護單位。全寺的建筑物，有殿宇、禪堂、樓軒、亭閣、牌坊等計二十八座，八十余間，占地面積為2.67 萬平方米。人世滄桑而文物猶存，“南郭寺”正門的樓牌經(jīng)一段臺階踏步入寺院。首座牌坊式山門，中國政協(xié)副主席，中國佛教學會會長趙母初先生題寫的“南郭寺”大字匾額。前院有天王殿，后院有大雄寶殿、鐘鼓樓、禪林院、關圣殿、杜少陵祠、北流泉等建筑名勝。另有兩棵2500 年的春秋古柏，被稱為稀世珍寶。

1.2 技術路線

本文從基礎地理數(shù)據(jù)出發(fā)，不僅包括對于地形數(shù)據(jù)的整理，還有對于景區(qū)所涉及到的建筑物、樹木等地物的模型建立，最后將地形模型與建筑模型集成到Skyline 中進行空間分析應用。

2 基于skyline 基礎數(shù)據(jù)集成

2.1 skyline 軟件介紹

SkylineGlobe 系列軟件是一套基于網(wǎng)絡的三維地理信息系統(tǒng)平臺。用戶可以利用航空和衛(wèi)星影像、地形高程數(shù)據(jù)和其他的二、三維地理空間和屬性數(shù)據(jù)，創(chuàng)建自定義的虛擬現(xiàn)實三維可視化場景，進行瀏覽、查詢、分析和網(wǎng)絡發(fā)布，并開放所有的API，不論是在網(wǎng)絡環(huán)境還是單機應用，用戶能夠根據(jù)自身的業(yè)務需求開發(fā)定制功能，建立個性化的三維地理信息系統(tǒng)。SkylineGlobe 系列軟件通過TerraBuilder、TerraExplorer 和TerraGate 三個系列產(chǎn)品各司其職，簡便而有序的實現(xiàn)了三維場景創(chuàng)建、展示和網(wǎng)絡發(fā)布功能[2]。

TerraExplorer 系列產(chǎn)品，除瀏覽三維地形之外，進行編輯、分析、標注等操作，可以根據(jù)用戶需求定制三維景觀場景；TerraGate 系列產(chǎn)品用來滿足Skyline 的3D 技術客戶端和服務器的數(shù)據(jù)傳輸需求。TerraGate 能夠?qū)⒌匦巍⑻卣骰虻貓D數(shù)據(jù)傳輸?shù)絋erraExplorer 客戶端和WFS/WMS 客戶端，在TerraExplorer 用戶之間提供協(xié)作會話功能并提高網(wǎng)站整合能力。

2.2 數(shù)字高程模型

數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，簡稱DEM）是地形表面形態(tài)屬性的數(shù)字表達，是帶有空間位置屬性和地形屬性特征的數(shù)字描述。DEM 的是一定區(qū)域范圍內(nèi)規(guī)則格網(wǎng)點的平面坐標（x，y）及其高程(z)的數(shù)據(jù)集[3]。

2.3 數(shù)字正射影像

數(shù)字正射影像圖（Digital Orthoimaga Map，OrthophotoMap 簡稱DOM）是根據(jù)影像自動匹配所產(chǎn)生的數(shù)字地面高程數(shù)據(jù)（或其他方法產(chǎn)生的數(shù)字高程數(shù)據(jù)）對掃描的航片影像數(shù)據(jù)逐個像元進行投影差改正、經(jīng)自動鑲嵌、裁切后所產(chǎn)生的一定區(qū)域內(nèi)的影像數(shù)據(jù)。

3 三維虛擬仿真系統(tǒng)

3.1 數(shù)據(jù)獲取

三維場景數(shù)據(jù)：通過無人機航拍優(yōu)于0.1 米的航空影像數(shù)據(jù)，通過內(nèi)業(yè)空三加密制作正射影像圖DOM 和數(shù)字高程模型DEM，再利用TerraBuilder 平臺生成三維大場景地形地貌；

三維建筑物模型：以1：500 地形圖和實地拍攝照片為基礎，利用3DMax 建模軟件，建設高精度三維建筑物模型；麥積山山體建模：利用STONEX X300 脈沖式靜態(tài)三維激光掃描儀掃描麥積山山體，獲得麥積山三維點云數(shù)據(jù)，對點云數(shù)據(jù)進行處理生產(chǎn)山體TIN 模型，再講山體紋理貼圖附著到TIN 從而得到1：1 的高精度麥積山山體模型。

圖1 南郭寺三維展示系統(tǒng)

圖2 麥積山三維展示系統(tǒng)

3.2 軟件平臺

基于Skyline Pro6.5 三維地理信息平臺開發(fā)“三維虛擬仿真系統(tǒng)”，將三維場景數(shù)據(jù)、三維建筑物模型和麥積山山體建模整合到該平臺下，實現(xiàn)了漫游、定位、查詢等功能。

3.3 系統(tǒng)應用

基于Skyline 的三維景觀建立需要將利用TerraBuilder 對遙感影像、地面高程以及矢量數(shù)據(jù)等進行融合，生成一個具有較高精度并且含有地理坐標的.MPT 文件即地形數(shù)據(jù)文件。將已經(jīng)生成的三維地形數(shù)據(jù)和三維模型數(shù)據(jù)導入TerraExplorer Pro 中，生成三維景觀據(jù).FLY 文件，并且進行打包壓縮，生成最終三維景觀。

4 小結(jié)

本研究對天水市麥積山和南郭寺兩大景區(qū)進行三維虛擬系統(tǒng)的研究，利用基礎地理數(shù)據(jù)進行三維建模，逼真的還原了景區(qū)面貌，基于skyline 軟件對數(shù)據(jù)進行整合，實現(xiàn)了數(shù)字景區(qū)的三維顯示、場景漫游、視覺仿真等效果。隨著人們生活質(zhì)量的提高，旅游產(chǎn)業(yè)越來越受到大家的青睞，各個地區(qū)都在想法設法宣傳自己景區(qū)的特點，利用三維虛擬旅游系統(tǒng)對景區(qū)進行宣傳，將對旅游業(yè)的發(fā)展有很大的促進作用。

［1］張占龍，羅辭勇，何為.虛擬現(xiàn)實技術概述[J].計算機仿真，2005，3(4)：21-24.

［2］北京東方道邇信息技術有限責任公司.Skyline 數(shù)字規(guī)劃管理信息平臺解決方案[Z].2010，5.

［3］王之順.基于Skyline 和SketchUp 的三維可視化技術研究[D].福建師范大學，2012，6.