虚拟现实技术在旅游规划中应用前景探析

第18卷第3期Vol.18No.3

重庆师范学院学报(自然科学版)

Journal of Chongqing Normal University(Natural Science Editi on)

2001年9月

Sep.2001

虚拟现实技术在旅游规划中应用前景探析

冯维波1,苏道平2

(1.重庆师范学院旅游学院,重庆400047;2.重庆师范学院影像工程系,重庆400047)

摘 要:在简要介绍虚拟现实技术的基础上,重点分析讨论了虚拟现实技术在旅游规划设计中的优势及其组成结构和工作流程。认为虚拟现实技术必将为旅游规划设计提供一种全新的理念和方法,具有很大的应用前景。

关键词:虚拟现实技术;旅游规划设计;优势;结构;流程

中图分类号:F590.1 文献标识码:A 文章编号:1001-8905(2001)03-0052-05

On the Prospects of Applications of Virtual Reality Technology

in Tourism Planning

FENG Wei-bo1,SU Dao-ping2

(1.Dept.of Tourism;2.Dept.of Photograph Engineering,Chongqing Normal University,Chongqing400047,China)

Abstract:Virtual reality is a new technology developed in recent years,Many applications have been made in various fields.In this paper,the concept and characteristics of Virtual Reality Technology are introduced.On the basis of these,the advantages of Virtual Reali ty T echnology in touris m planning&design are discussed and i ts constructi on and technological process are analyzed too.The authors believe that Virtual Reality T echnology will provide a new philosophy and means for toursim planning&design.Further more,the future application of Virtual Reality T echnology in touris m planning&design i s also expected.

Key words:virtual reality technology;tourism planning&desi gn;advantage;structure;procedure

一般认为,1959年的美国夏威夷州规划,可作为现代旅游规划的先驱,其中,旅游规划第一次成为区域规划的一个重要组成部分[1]。在这短短的40年历程中,旅游规划从无到有,发展至今,已得到国际国内的普遍认同和重视,并取得了瞩目的成绩。然而,与其它规划设计,尤其是与城市规划、风景园林设计相比,旅游规划设计的理论研究和技术方法都比较落后。近十几年来,一些新的理论和技术,如分形理论、神经网络理论、地理信息系统(GIS)技术、虚拟现实技术等,在其它学科的理论研究与实践中得到了较广泛的应用,而在旅游规划设计中却应用较少,基本上还处在一个初步的探索阶段。特别是作为当今计算机科学技术(多媒体技术、网络技术和虚拟现实技术)三大最具发展前途之一的虚拟现实技术,将为旅游规划设计提供一种全新的理念和方法,产生一次方法上的革命。因此,本文就针对这一问题进行初步的讨论和展望,以引起同行的兴趣。

1 何为虚拟现实技术

虚拟现实(Virtual Reality)技术是一个由图像技术、传感器技术、计算机技术、网络技术以及人机对话技术相结合的产物,它以计算机技术为基础,通过创建一个集三维视觉、听觉和触觉于一体的全方位环境,使用户利用系统提供的人机对话工具,同虚拟环境中的物体对象交互操作,使用户仿佛置身于现实环境之中的一门综合性技术 一种自然交互的人机界面[2]。其产生的动力来源于美国军事部门的要求。目前,已较为

收稿日期:2000-07-13 修回日期:2001-03-13

作者简介:冯维波(1966-),男,四川西充人,重庆师范学院旅游学院副教授,硕士,硕士生导师,主要从事旅游规划、景观设计及人居环境研究。

广泛地应用于包括军事、航空航天、电视电影和医学等在内的众多领域。利用虚拟现实技术,可以使参与者足不出门就能到达身外的世界,或者进入在现实生活中不可能到达的地方,如遥远的太空,危险的环境甚至微观的世界。

虚拟现实技术是一种划时代的技术,具有三个最基本的特征(简称3I)[2]: 沉浸(Im mersion) 特征:从过去人只能从计算机系统的外部去观测其处理结果,到人能沉浸到计算机系统所制造的环境之中,即参与者具有身临其境的沉浸感; 交互(Interaction) 特征:从过去人只能通过键盘、鼠标与计算机环境中的单维数字化信息发生交互作用,到人能利用多种传感器(如数据头盔、手套、眼镜等)与多维化信息的环境发生交互作用; 构想(I ma gination) 特征:从过去的人只能从以定量计算为主的结果中得到启发而加深对事物的认识,到人有可能从定性和定量相结合的环境中得到启发而加深对事物的认识并萌发新意。这些都强调了人在虚拟现实技术中的主导作用。一个拟现实技术系统,正是通过3I 才能真正实现虚拟世界对现实世界的替代,从而对人达到一种境界虚拟,但感觉却是真实的效果。

2 在旅游规划中,虚拟现实技术比传统规划方法具有明显的优势

目前,旅游规划设计主要采用传统的区域规划、城市规划以及风景园林设计的方法手段,具有信息量小、静态表征、显示单一以及较难进行联网设计和资源共享等众多缺陷,不能满足现代旅游规划设计的要求。笔者认为,虚拟现实技术却恰恰克服了这些缺点,具有十分明显的优势:

2.1 能逼真动态地展现旅游规划设计方案,给人以身临其境的沉浸感

目前的旅游规划设计方案,主要是通过文字、表格和图件等静态的形式展现出来的,其中绝大多数图件都是二维平面的,即使是透视效果图,也只能反映两个侧面,缺乏逼真的全方位立体感和动态感,也不利于规划方案的评判。然而虚拟现实技术却不同,它是由规划设计人员根据客户及社会经济发展的要求,将一个旅游地的地形地貌、气候水文、植被土壤、土地利用现状、社会经济背景、区位条件、旅游资源、旅游线路以及各种旅游需求等大量信息建成数据库,并变换成虚拟现实系统,然后通过该系统人机对话工具进入具有视听功能的三维动画效果的虚拟现实环境(模型)中漫游,给人以身临其境的沉侵感(包括视觉、触觉和听觉)。这是传统规划方案难以达到的。

2.2 使旅游规划设计方案修改容易,判断准确,具有较强的可操作性

目前的旅游规划设计主要是根据规划设计人员的知识背景、专业水平、掌握资料信息的多寡来进行的,人为影响较重,不能完全反映实际情况,可操作性较差。采用的手段方法,一般都是基于手工的CAD(计算机辅助设计)技术,一旦成图,修改困难。而虚拟现实技术却可以让客户或规划设计人员通过人机对话工具进入虚拟旅游地中进行亲身观察和体验,针对不足之处进行修改和完善。所做的任何修改都会自动地记录在系统的数据库中,而不必重新输入就可以画出反映各种修改意见的最终图形,并能自动判断各种规划方案的优劣。正是由于虚拟现实技术的前卫性,规划方案无需真正实施,就能先期检验规划方案的实施效果,即是否能达到社会、经济、生态最佳综合效益,并可以反复修改和辅助最终决策方案的实施效果。

2.3 可激发创作灵感和构思,使规划方案更具新意

旅游规划设计的核心在于创意。然而,传统的创作灵感往往受到规划设计人员的知识背景、专业水平以及对文脉和时代把握程度的影响,以定性判断为主,具有一定的局限性。但虚拟现实技术却可以提供定性与定量相结合的综合信息环境,能帮助和激发进入虚拟境界的参与者的构思与创作灵感,从而使规划方案更具新意。

2.4 具有显著的人机交互功能,可进行联网规划设计

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2.5 有利于旅游规划设计的理论研究

目前,旅游规划设计的理论研究明显地落后于规划实践,这既有主观原因,又有客观原因。特别是由于技术方法的落后,难以有效地探索旅游发展的内在机制和规律性。然而,虚拟现实技术比以往其他任何技术都具有较强的空间分析模拟和数理统计分析能力,能较好地解决有关旅游规划设计中的理论和技术指标问题。例如,可通过建立旅游环境容量模型、旅游空间相互作用模型、旅游区位模型以及旅游发展内在机制模型等,研究者可参与到虚拟环境中去进行模拟分析和亲身感受,认识各种复杂数据间的正确数理关系和空间关系,以便能建立各种更加完善的旅游模型,以期深化对它们内在关系和内部机理的探索认识,推动旅游规划设计理论研究的快速发展。

2.6 可促进虚拟旅游(数字旅游或电子旅游)的发展

目前的旅游方式是旅游者必须亲自到达旅游目的地的现场,而虚拟旅游却不同,它是在建立有关对象的模型库和数据库的基础上,通过虚拟现实技术的人机对话工具来实现的:有仿真的建筑、仿真的景色、仿真的服务,并可在当地旅游公司的ONLINE服务上预定包括游览线路、住宿宾馆、就餐饭店、乘车坐船等诸多内容在内的整个游程。这项服务在INTERNE T上已基本变成了现实。拟旅游通常包括以下四种方式[3]:

(1)现存景观的虚拟旅游。一方面可以满足一些沒有到过或没有能力到该景点的游客的游览需求,如故宫虚拟旅游、天山虚拟旅游、喜马拉雅虚拟旅游、异国风情虚拟旅游等;另一方面,可以对现存旅游景点起到预先宣传,扩大影响力和吸引游客的作用。

(2)再现景观的虚拟旅游。这是针对不存在或即将不复存在的旅游景观而展开的,它不仅具有保存价值,而且还可以满足某些人的好奇心,甚至给人们怀旧心理以某种程度上的安慰,如对昔日三峡风光的虚拟旅游。

(3)未建成景观的虚拟旅游。这是针对正在规划建设中但未完全建成的旅游景点而展开的,其目的主要起到一种先期宣传和吸引游客的作用。

(4)目前人类还不太可能到达的虚拟旅游。如太空旅游、地核旅游、深海旅游等。

2.7 有利于旅游地的管理

目前,我国的旅游管理主要集中在旅游服务方面。而对整个旅游地的空间布局管理还没有被人们所认识,仅仅局限于土地利用类型的静态记录,没有进行动态监测与模拟,因此,很难提高旅游地的综合效益。如果采用虚拟现实技术,那将大大改变这一情况,不但能提高旅游地的服务管理水平,而且能对整个旅游地的设施布局、游线选择、产业结构、土地利用、环境污染等进行动态监测和优化评估,并且能通过互联网给旅游者及时准确地展现旅游地的发展变化,扩大了旅游者的选择空间,从而提高了旅游地的综合管理水平。

3 旅游规划设计的虚拟现实技术结构及流程浅析

旅游规划设计的虚拟现实技术是一项极其复杂的系统工程,它是根据传统的规划设计理念,采用现代高科技手段和综合集成思想进行建库、模拟、分析、处理的。笔者认为,一个旅游规划设计的虚拟现实技术系统应包括三大组成部分(图1):

(1)背景条件数据库。主要反映旅游地的背景情况,一般包括如下数据: 各种旅游资源的品位、数量及其分布; 各种自然条件特征及其空间分布,如地形地貌、气候、动植物等; 区位条件,包括交通区位、市场区位、地价区位和环境区位等; 社会经济背景,包括人口、居民点、国民经济收入水平、社会治安情况等。

(2)目标条件数据库。主要反映游客、业主或规划设计人员的目标要求,即社会、经济、环境三大综合效益,具体来说,主要包括如下数据: 市场需求,如旅游者的收入水平、价值取向、心理特征、行为规律等; 投入产出要求; 旅游产品定位、选择及优化组合要求; 旅游线路组织安排要求,如游览方式、日程及内容等; 空间布局及艺术审美要求,如各种旅游设施的数量、占地面积、建筑面积、容积率、绿化率、功能分区、体量组合、色彩搭配、建筑风格等; 形象设计要求,包括文脉分析、形象定位、形象设计、形象传播等; 经营管理及营销策划要求; 环境保护要求[4,5]。

背景条件数据库和目标条件数据库都是由有关计算机软件集成建立起来的大型数据库,前者是为虚拟现实技术处理系统提供背景支撑,用于建立虚拟背景环境,如三维地形模型的建立;后者是为即将生成的规

划方案提供约束条件和目标要求,只有在满足这些多目标要求的条件下才能生成最佳的规划方案,这是一个极其复杂的循环的人机交互作用过程。二者一般都包括属性数据库、图像数据库和图形数据库,并要求每个图形盖层或图像层对应相应的属性数据库。

(3)虚拟现实技术处理系统。主要是通过人机对话工具,把背景条件和目标条件数据输入该系统,并对它们进行处理,生成规划方案,这也是一个极其复杂的循环的人机交互作用及数据处理过程。该系统包括

:

图1 旅游规划设计的虚拟现实技术结构及流程示意框图

硬件系统:a.跟踪系统:用以确定参与者的头、手和躯体的位置;b.触觉系统:用以提供力与压力的反馈;c.音频系统:用以提供立体声源和判定空间位置;d.图像生成和显示系统:用以产生视觉图像和立体显示;e.高性能计算处理系统:应具有高处理速度、大存储容量和强联网特征。

软件系统:一般包括操作系统、数据库系统软件、GIS 软件、图像处理软件、系统开发软件等。要求软件系统能接受各种高性能传感器的信息;能生成立体动画显示的图像;能把多种数据库、多种GIS 软件、CAD 软件进行调用和互联[2]。

虚拟现实技术处理系统的工作重点就是虚拟环境的生成,并能够提供一种具有沉浸感和交互能力的空间漫游机制。方法有两种:一是传统方法,它是利用计算机图形技术,对真实环境进行抽象从而建立其三维几何模型,实时漫游过程中根据观察者的位置、光照等信息由计算机绘制相应的视景。这种基于计算机图形学的虚拟现实系统仍然存在较大的局限性:复杂空间的建模过程相当繁琐、工作量大;不能将实时交互与高质量图形环境结合起来,场景难以达到完全逼真;对计算机软硬件要求较高,很难满足大众化的虚拟现实应用。二是采用基于实景图像的虚拟信息空间(简称 虚拟实景空间 ),它避开了复杂的场景建模与绘制,直接利用照相机采集的离散图像或摄像机采集的连续视频作为基础数据,经过图像处理生成全景图像,并对其进行空间关联,建立起具有空间操纵能力的虚拟环境[6]。这种方法具有快速、简单、逼真的优点,将成为旅游规划设计的首选方法。

旅游规划设计的虚拟现实技术流程,笔者认为主要是:首先,要收集各种数据,建立背景条件数据库和目标条件数据库;其次,把背景条件数据输入虚拟现实技术处理系统进行处理,生成具有沉浸感和交互能力的虚拟背境;第三,把目标条件数据输入虚拟现实技术处理系统进行处理,生成具有沉浸感和交互能力的虚拟建筑物、游线、服务等旅游产品;第四,把虚拟背景与虚拟旅游产品叠加,通过人机对话工具,让游客、业主或规划设计人员进入虚拟旅游环境中漫游和亲身体验,提出意见并不断进行修改,最终生成最佳规划设计方案。

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4 结语

虚拟现实技术在旅游规划设计中的应用,在国内还未曾见到详细报道。但随着旅游科学和虚拟现实技术的发展,二者的有机结合,则是一个必然的趋势。因为虚拟现实技术只有在包括旅游规划设计在内的众多领域中得到广泛的应用,它的研究、应用才具有真正的价值;而对旅游规划设计而言,借助虚拟现实技术武装自己,也有其内在发展的客观需要,不仅能深化旅游规划设计的理论研究水平,而且还能更好地指导规划实践,保证旅游业的可持续发展。

虚拟现实技术作为一门极其复杂的高新技术,目前虽然仍有许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍,但随着各种硬、软件以及 数字地球 和信息高速公路的发展,其趋势必定是综合集成能力不断增,逼真性、虚拟性和普及性不断提高[7]。可以预见在不久的将来,虚拟现实技术必将在旅游规划设计中得到更广泛、更深入的应用和发展,从而提高旅游规划设计的理论研究和实践操作水平。

参考文献:

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[2]张秀山.虚拟现实技术及编程技巧[M].北京:国防科技大学出版社,1999.2-15.

[3]朱晓华,肖彬.地理科学中的虚拟现实技术及其应用[J].南京师范大学学报(自然科学版),1999,22(4):105-109.

[4]冯维波.关于主题公园规划设计的策略思考[J].中国园林,2000,66(3):23-25.

[5]冯维波.试论旅游规划设计的理论基础[J].旅游科学,2000,(1):28-34.

[6]孙立峰,钟力.虚拟现实空间的实时漫游[J].中国图象图形学报,1999,4(A6):507-513.

[7]徐冠华.构筑 数字地球 ,促进中国和全球的可持续发展[J].中国图象图形学报,1999,4(A12):1015-1018.

(责任编辑 许文昌)

(上接51页)

Netsys技术的工具包括:(1)Netsys连接工具:帮助网络设计者解决问题、进行设计,注重网络联接、路由和流量分析的规划活动。(2)Netsys性能工具:允许用户创立配置和性能数据的网络基线,然后分析传输拓扑、路由参数和IOS特性之间的互作关系。用户还可以分析并解决操作问题,测试 what if 方案,改变网络配置以提高网络性能,并计划提高网络功能。(3)Netsys顾问:使用连接和性能工具迅速将网络故障分离,并使用基于专用模型分析技术确定解决方案。

3.9 应用实例

该方案已用于中保重庆分公司的网络系统中,至今运行良好,证明了该方案在网络安全方面非常有效,具有推广价值。

4 结语

网络基础设施安全性与当今联网环境密不可分。最重要的是需要创建网络安全性策略,这些策略能决定采用何种恰当的产品及特性来实现给定政策。随着更加完善的算法的不断出现,安全性技术将会得到不断更新和改进,并将迅速融入相关网络产品中,企业也可在此基础上不断改进其安全策略,提高网络安全性。

参考文献:

[1][美]HALABI B.IOS网络安全技术[M].彭业飞译.北京:电子工业出版社,1999.65-66.

[2][美]DOWNES K.园区网的设计[M].包晓露译.北京:电子工业出版社,1999.491-492.

[3][美]SLATTERY T,B URTON W.网络高级IP路由技术[M].葛彦译.北京:电子工业出版社,2000.305-308.

(责任编辑 李若溪)

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