杜海軍，府偉娟，段月輝，賀飛越，毛一統(tǒng)

(中煤浙江測繪地理信息有限公司，浙江 杭州 310021)

當(dāng)前，絕大部分景區(qū)的管理和服務(wù)依然沿用傳統(tǒng)人工作業(yè)的方式，管理和服務(wù)不科學(xué)，需要投入大量人力，維護(hù)成本巨大.另外，傳統(tǒng)模式在管理上存在漏洞，應(yīng)急響應(yīng)能力較弱.隨著地理信息、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、無人機(jī)傾斜攝影測量、虛擬現(xiàn)實(shí)等新興信息化技術(shù)的高速發(fā)展，三維地理信息系統(tǒng)(geographic information system,GIS)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn).而隨著三維GIS技術(shù)的深入發(fā)展，三維可視化平臺(tái)技術(shù)的成熟，為文旅產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了可能[1].

1 管理平臺(tái)框架設(shè)計(jì)

1.1 管理平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)

依托象山影視城，開發(fā)實(shí)現(xiàn)“智慧景區(qū)可視化管理平臺(tái)”，結(jié)合影視城影視拍攝和景區(qū)旅游兩大業(yè)務(wù)板塊，充分利用影視城現(xiàn)有資源與新型信息化設(shè)施，構(gòu)建智慧象山影視城，有效提升安全管控能力及經(jīng)濟(jì)效益.建設(shè)一個(gè)可視化管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)安全治理、資源與資產(chǎn)管理、信息化辦公一體化、可視化大屏指揮、桌面系統(tǒng)等.結(jié)合Cordova框架及Cesium兩大熱點(diǎn)技術(shù)，從實(shí)際需求出發(fā)，基于三維GIS平臺(tái)，結(jié)合三維引擎、無人機(jī)三維傾斜攝影測量及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，設(shè)計(jì)開發(fā)基于三維立體顯示的景區(qū)可視化管理平臺(tái)系統(tǒng)，涉及地圖服務(wù)、地理定位技術(shù)、傾斜攝影模型動(dòng)態(tài)展示等技術(shù)[2-4].

景區(qū)可視化管理平臺(tái)包括11個(gè)板塊的內(nèi)容(圖1)，具體為平臺(tái)展示、資產(chǎn)管理、視頻管理、巡檢管理、車輛管理、人員管理、劇組管理、圖上標(biāo)繪、故障管理、消息管理及場景管理.

圖1 景區(qū)可視化管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)容Fig.1 Implementation of visualization management platform of scenic spot

1.2 管理平臺(tái)的組成

景區(qū)三維可視化管理平臺(tái)包括3個(gè)系統(tǒng).

1.2.1 三維可視化運(yùn)營管控系統(tǒng)(B/S版)

平臺(tái)的主瀏覽展示系統(tǒng)，為桌面展示系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)景區(qū)三維可視化、監(jiān)控可視化、人員車輛圖上實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)及可視化、人員車輛管理、資產(chǎn)管理呈現(xiàn)等.

1.2.2 三維可視化看景系統(tǒng)(B/S版)

三維可視化看景系統(tǒng)，為桌面展示系統(tǒng)，可以選擇場景，預(yù)約場景，極大方便了攝制組的選景.

1.2.3 三維可視化移動(dòng)服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)(手機(jī)APP版)

借助手機(jī)移動(dòng)端及位置系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)與平臺(tái)的數(shù)據(jù)交互，如安全的身份認(rèn)證、車輛人員的位置信息上報(bào)、景區(qū)信息回傳、日常辦公協(xié)同等，更加便捷和具有時(shí)效性.

1.3 管理平臺(tái)的框架設(shè)計(jì)

三維可視化運(yùn)營管控系統(tǒng)是應(yīng)用的核心平臺(tái)，基于二、三維地圖引擎，實(shí)現(xiàn)人員、車輛、攝像頭等數(shù)據(jù)上圖業(yè)務(wù)應(yīng)用的可視化軟件平臺(tái).平臺(tái)共分4個(gè)層次，分別為“數(shù)據(jù)層”“業(yè)務(wù)層”“表達(dá)層”和“應(yīng)用層”(圖2).數(shù)據(jù)層主要進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用及處理內(nèi)容，包括空間數(shù)據(jù)、資產(chǎn)數(shù)據(jù)、人員數(shù)據(jù)、車輛數(shù)據(jù)以及第三方接口數(shù)據(jù)；業(yè)務(wù)層主要包括web服務(wù)器和二維、三維地圖服務(wù)器等；表達(dá)層主要是平臺(tái)的表達(dá)形式，包括瀏覽器及手機(jī)移動(dòng)端app；應(yīng)用層主要有三大系統(tǒng)，包括運(yùn)營管控系統(tǒng)、看景系統(tǒng)及移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)[5].

圖2 景區(qū)可視化管理平臺(tái)框架設(shè)計(jì)Fig.2 Design of visualization management platform frame of scenic spot

2 平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容與技術(shù)路線

2.1 平臺(tái)建設(shè)主要內(nèi)容

平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容主要包括兩個(gè)方面，可視化管理服務(wù)平臺(tái)的搭建以及平臺(tái)承載的可視化數(shù)據(jù)的三維建模，如圖3所示.采用無人機(jī)五鏡頭傾斜攝影的方式，獲取景區(qū)模型數(shù)據(jù)，通過使用ContextCapture Center等建模軟件建立帶有空間位置的三維模型，再使用DP-modeler或ModelFun等修模軟件對(duì)模型精修，剔除異常模型，增加模型中缺失或被遮擋部分，完善模型質(zhì)量[6-9].

建模方面需要研究無人機(jī)搭載傾斜攝影相機(jī)時(shí)，飛行所需高度、航線規(guī)劃策略、飛行最大航時(shí)、影像拍攝參數(shù)、姿態(tài)和影像數(shù)據(jù)同步匹配；研究影像畸變處理參數(shù)，不同光照條件下影像處理算法，建模處理的計(jì)算方法、硬件資源分配策略，三維模型數(shù)據(jù)格式及轉(zhuǎn)換算法.其中如何選擇飛行策略和參數(shù)、影像畸變處理參數(shù)、處理算法，決定了模型質(zhì)量的好壞；合適的建模計(jì)算方法和資源分配策略等，可以提高建模效率，加快工作進(jìn)度[10].

圖3 景區(qū)可視化管理平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容Fig.3 Construction content of visualization management platform of scenic spot

平臺(tái)系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu)模式，系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)采用應(yīng)用層、表達(dá)層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)層的4層架構(gòu)模式.底層采用網(wǎng)頁通用語言HTML5/CSS3搭建，結(jié)合Cesium和Cordova三維地圖引擎實(shí)現(xiàn)三維模型與平臺(tái)系統(tǒng)融合，在平臺(tái)中可以實(shí)現(xiàn)三維漫游、模型量測等功能.

研究三維模型載入平臺(tái)接口，展示及渲染三維模型算法，模型自動(dòng)單體化方法，自適應(yīng)瓦片加載模型算法；研究景區(qū)工作流程自動(dòng)化方法，優(yōu)化流程，運(yùn)營數(shù)據(jù)分析方法，硬件資源接入平臺(tái)方法和應(yīng)用，如攝像頭遠(yuǎn)程調(diào)取及人臉識(shí)別追蹤、火災(zāi)探測器實(shí)時(shí)監(jiān)控等.

三維地圖引擎中涉及各種三維數(shù)據(jù)、功能接口和算法，需要時(shí)間熟悉其使用方法，研究算法原理.深入分析景區(qū)運(yùn)營管理流程后，才能通過平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)流程的優(yōu)化和管理的自動(dòng)化.

2.2 技術(shù)路線

平臺(tái)方面，在調(diào)研各大三維GIS平臺(tái)，總結(jié)其優(yōu)勢與不足的基礎(chǔ)上，研究搭建自主三維GIS平臺(tái)，并根據(jù)客戶需求及影旅項(xiàng)目相關(guān)流程和方法，定制景區(qū)可視化管理服務(wù)平臺(tái).建模方面，通過無人機(jī)傾斜攝影測量，獲取景區(qū)三維空間模型，研究快速修模及單體化方法.最后，將三維模型加載到GIS平臺(tái)中，形成完整的可視化平臺(tái)，如圖4所示.

3 平臺(tái)技術(shù)難點(diǎn)及解決方案

圖4 平臺(tái)研發(fā)技術(shù)路線圖Fig.4 Technology roadmap of platform R&D

3.1 Cordova與Cesium結(jié)合

平臺(tái)采用開源的Cordova和Cesium分別作為三維GIS開發(fā)的平臺(tái)框架和地圖引擎.

Cordova擁有PhoneGap的核心代碼，是驅(qū)動(dòng)PhoneGap的核心引擎，支持目前市場上的主流移動(dòng)操作系統(tǒng).

通過Cesium提供的JavaScript API，基本功能點(diǎn)羅列如下： Enity矢量數(shù)據(jù)、Viewer、小控件、場景Scene、Primitive矢量數(shù)據(jù)、Property機(jī)制、材質(zhì)(Material Fabric)、地形圖層TerrainProvider、GITF小模型、影像圖層ImageryLayer、3D Tiles三維模型Cesium 3D Tileset、坐標(biāo)系及坐標(biāo)變換、相機(jī)Camera、CZML數(shù)據(jù)格式、交互性、粒子系統(tǒng)ParticleSystem、后期處理PostProcessStage.

3.2 地圖底圖

平臺(tái)地圖底圖數(shù)據(jù)由兩部分組成，象山影視城區(qū)域是三維模型數(shù)據(jù)，影視城外圍采用的是WMTS格式的“天地圖”影像和注記圖層[11].

在傾斜攝影三維建模方面，采用ContextCapture Center生產(chǎn)三維模型數(shù)據(jù)，除了控制點(diǎn)刺點(diǎn)工作，幾乎不需要進(jìn)行人工干預(yù)，極大提高了生產(chǎn)效率.修模采用DP-modeler和ModelFun軟件，ModelFun修復(fù)水面快捷且紋理效果好，DP-modeler功能強(qiáng)大，但是單次加載的修飾模型瓦片數(shù)量有限.

3.3 傾斜攝影動(dòng)態(tài)加載

對(duì)于傾斜模型，加載傳統(tǒng)的三維模型，由于數(shù)據(jù)量大，容易出現(xiàn)瀏覽器崩潰等問題.3D Tiles的主要目的是針對(duì)大規(guī)模的異構(gòu)數(shù)據(jù)源提高其加載速度和渲染性能，由于它是基于WEBGL設(shè)計(jì)開發(fā)，同時(shí)它只對(duì)可見的視圖窗口進(jìn)行不同級(jí)別的切片顯示，因此可以更快地加載與處理三維數(shù)據(jù)[12].該技術(shù)已被部分三維軟件采用.從ContextCapture Center4.3起能生成Cesium 3D Tiles格式的傾斜模型，運(yùn)用Cesium中的3d-tile分支，就可以在web端加載傾斜攝影模型[13].

3.4 模型單體化

三維模型數(shù)據(jù)不同于傳統(tǒng)的DLG矢量數(shù)據(jù)，它是一個(gè)整體，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)建筑物的查詢等功能.單體化一直是三維模型在實(shí)際應(yīng)用中的一個(gè)研究方向.目前的解決方法主要有ID單體化、切割單體化、動(dòng)態(tài)單體化等[14-16].平臺(tái)采用動(dòng)態(tài)單體化方法，先獲取矢量圖形，在Cesium中對(duì)其進(jìn)行渲染，疊加在ContextCapture Center生成的Cesium 3D Tiles格式的三維模型上，實(shí)現(xiàn)高亮、查詢等效果.

4 平臺(tái)應(yīng)用

景區(qū)可視化管理平臺(tái)以象山影視城為原型研究開發(fā)，如圖5、圖6所示，象山影視城發(fā)展迅速，目前已形成了影視拍攝和景區(qū)旅游的兩大主體板塊.管理平臺(tái)中三維可視化運(yùn)營管控系統(tǒng)可對(duì)資產(chǎn)、巡檢、車輛、人員、故障等進(jìn)行統(tǒng)一管理、調(diào)度；管理平臺(tái)中三維可視化看景系統(tǒng)可以提供劇組線上選景；管理平臺(tái)中三維可視化移動(dòng)服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)可以在移動(dòng)端處理景區(qū)事務(wù).影視拍攝涉及攝制組預(yù)約、進(jìn)場、拍攝、離場等一整條復(fù)雜的流程，景區(qū)旅游涉及游客的吃、住、行、游、購、娛，影視城管理人員可以通過景區(qū)可視化管理平臺(tái)便捷高效地提供相關(guān)的配套和服務(wù).

圖5 三維可視化運(yùn)營管控系統(tǒng)展示平臺(tái)Fig.5 Display platform of 3D visualization management and control system

圖6 三維可視化看景系統(tǒng)展示平臺(tái)Fig.6 Display platform of 3D visual viewing system

5 結(jié)語

景區(qū)可視化管理平臺(tái)以三維GIS技術(shù)為支撐，更加科學(xué)合理地管理景區(qū)人員，最大化利用景區(qū)資源，更好地提升服務(wù)質(zhì)量.以影視城為研究原型，基于三維GIS平臺(tái)，結(jié)合三維引擎、無人機(jī)三維傾斜攝影測量及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，研究開發(fā)三維可視化管理平臺(tái)系統(tǒng)，改變景區(qū)傳統(tǒng)的作業(yè)管理和服務(wù)模式，創(chuàng)新景區(qū)管理方式和運(yùn)營模式，構(gòu)建“影旅結(jié)合”新模式，全面提升景區(qū)保障服務(wù)效能及經(jīng)濟(jì)效益.2020年上半年疫情防控期間，景區(qū)可視化管理平臺(tái)為38個(gè)劇組提供線上看景服務(wù)，解決了實(shí)地看景不便的困難.