720全景技术在地质公园科普中的应用研究

谭德军，刘满乾，王勇

摘 要 720全景技术随着互联网与信息技术的不断发展得到广泛的应用，可通过720全景技术虚拟三维空间，增加用户的体验感，利用720全景技术对地质公园的重要地质遗迹（景点）进行虚拟，融入地学科普素材实现地质公园虚拟体验，推动地学知识科普快速传播，实现地质公园旅游宣传与推广。

关键词 全景技术；地质公园；虚拟现实；科普

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 2096-0360（2020）20-0028-03

基金项目：重庆市规划和自然资源局科技项目“重庆市国家地质公园虚拟现实科普平台建设”（项目编号：KJ-2019029）。

互联网的高速发展使得虚拟现实（VR）技术正在悄然改变人们的日常生活和工作。VR技术与行业结合不仅是当前國家科技发展的新方向，也是社会科技发展的必然趋势，因为它是对真实的虚拟漫游，建立虚拟漫游机制和平台，构建了一个可视化研究和分析环境，模拟还原了客观真实的三维场景，经济价值和社会效益十分显著。

地质公园是以具有特殊地质科学意义，稀有的自然属性、较高的美学观赏价值，具有一定规模和分布范围的地质遗迹景观为主体，并融合其他自然景观与人文景观而构成的一种独特的自然区域。既为人们提供观光旅游的场所，又是地质科学研究与普及的基地①。地质公园按照管理等级可以划分为世界地质公园、国家地质公园、省级地质公园和县（市）级地质公园。地质公园与720全景技术相结合，利用虚拟现实技术融入地学科普知识实现地学科普，提升地质公园的观赏性和体验感，促进地质公园旅游经济，推动地方经济发展。

1 720全景技术概述

720全景影像是视角超过人的正常视角的图像。通过视觉的原理给人以三维立体感觉的实景360度全方位图像。720全景技术实际上只是一种对周围景象以某种几何关系进行映射生成的平面图片，只有通过全景播放器的矫正处理才能成为三维全景。是一种基于静态图像通过技术或设备模拟出一个可交互操作的、可自由浏览体验三维的虚拟的空间场景[ 1 ]。具有以下特点和优点。

1.1 特点

1）具有全方位性：可以从360度任何一个方向进行观看场景，无视角限制。

2）场景真实感：利用全景影像运用几何关系映射构建三维场景，全景影像是通过相机拍摄后利用软件进行拼接处理形成的图像，与实际场景一致。

3）720度场景：720全景的一个优点就水平360度和垂直360度环视场景，720全景影像通过应用软件构建三维立体，模拟展示三维立体，给用户带来三维立体的空间感觉，具有身临其境的感觉。

1.2 展示优点

1）数据量小，对硬件、网络需求不高。

2）利用网络可实现快速推广和传播。

3）通过电脑和手机、iPad等设备均可进行在线播放。

4）三维立体真实重现。

5）具有互动性，融入音、影、图、文等内容与场景实现交互。

2 720全景技术在地质公园科普中的应用

2.1 景点选择与部署

结合地质公园的游览路线和主要地质遗迹，部署全景拍摄点，根据场景选择地面全景或空中全景，例如綦江国家地质公园老赢山园区，在景区广场采用无人机空中全景，在恐龙足迹大厅采用鱼眼相机拍摄地面全景，在虎山和三轿石采用无人机空中 全景。

2.2 全景拍摄

选择晴天保证拍摄效果和光线，时间最好在上午11点至下午3点左右，避免逆光和尽量减少阴影。采用无人机进行空中全景拍摄，采用单反+鱼眼镜头进行地面全景拍摄。

2.3 全景拼接

采用PTGui进行全景拼接，PTGui是Helmut Dersch公司的全景制作工具软件[ 2 ]。

1）打开PTGui，加载图像，自动对准图像后，发现多次对准图像都无法拼接成功，这时就需要手动拼接了。

2）在“方案助手”的“相机、镜头参数”取消“自动”，水平视角填180°（这里可以根据自己的镜头视角填写），之后的操作要在全景图编辑器（看到效果图的窗口）里。

3）在全景图编辑器里，选择“编辑个别图像”按钮图标，然后就可以分别对图像进行编辑，由于有好几个图，要先选择一个图像作为参考，天、地包含了整个水平的内容，最适合作为初始参考。当然如果天的图像过于单一或者无参考性就可以选地。再不行就只能从0图像开始了。

4）参考图像做好，现在开始从图像0开始，一幅幅图拖动、对准。鼠标左键拖动，鼠标右键旋转，一直到拖到满意效果为止。补地图片的拼接也是一样，手动拖拉到底部，左右移动来对准。

5）点击“编辑整个全景图”可以切换到全景效果查看，这样可以看到整个效果图（图1）。如不满意，继续步骤4操作。

6）对于细节的调整，可以打开放大镜查看局部细节，针对细节位置进行调整。要做到精确就得慢慢拖动（图2）。输出全景图。

7）补充天空或地面，由于受无人机设备限制无法对天空进行拍摄，需要对天空进行补充，受地面全景相机限制无法完全获取地面，需要对地进行补充，对摄影死角进行补充修整才能形成完整的全景影像。一般采样Photoshop软件进行全景补天（补地）（图3）。

8）对全景图进行检查、修正、调整。全景补齐天空（补地）后对局部细节需要进行调整，让影像与素材进行完全融合。尤其是衔接部位进行修整，最后利用Photoshop软件按照全景影像的要求就行图像输出（图4）。

2.4 全景融合

全景融合主要是把全景和科普素材进行融合，首先是整理重要地质遗迹现象的科普内容，主要是地质遗迹的地质现象、地质环境推测和演变过程等，对专业术语进行简化，采用“大众化”的语言来描述地质遗迹现象。然后對文字进行语音录制，整理重要地质遗迹的照片，然后把全景与科普文字、语音和图片素材进行融合（图5）。最后在全景中可以通过设置热点方式，通过热点关联可以在全景中查看文字、图片和播放语音，实现全景融合，对视频也可以采用视频融合的方式，采用视频和场景融合，可以在浏览全景的时候实现视频播放。三维模拟场景和语音、文字、图片的融合，可增强科普产品的体验感。

2.5 路线融合

通过全景点布设与园区旅游路线相结合，按照全景浏览路线进行虚拟体验，根据不同地质遗迹特点，采用空中和地面全景相结合，使得从不同角度观看和欣赏地质景观，从而实现地质公园全景虚拟旅游，让用户具有身临其境的感觉。用户可以通过桌面端、移动端或移动端+头盔进行虚拟体验，全景浏览中还设置了全景选择浏览模式和全景地图导航（图6），可根据选择性浏览观看重点地质遗迹。

2.6 发布与应用

建立网站按已公园（园区）为单元进行全景发布，可以通过桌面端和移动端进行浏览体验，使全景与文、图、音融入一体，实现沉浸式体验。

3 总结

本次充分利用720全景影像具有的全方位展示及真实感、立体感、沉浸感强的特点，探索在地学科普中的应用研究。采用720全景技术对地质公园中的重要地质遗迹从数据采集、科普素材编制、影视频制作，实现多源融合，充分结合互联网技术的快速传播的优点，把地质公园搬到了“线”上。最终形成了互联网+全景+地质公园，把实体地质公园通过720全景技术实现虚拟漫游，融入地学文化知识，实现快速传播和地学文化知识普及，一是增加地质公园科普的趣味性，二是增加地质公园的体验感，三是促进地质公园旅游推广，发展地方旅游经济。720全景技术将在地学科普、地学文化知识传播中得到广泛的应用。

注释

①百度百科“地质公园”词条，https：//baike.baidu. com/item/地质公园/6553163 fr=aladdin/.2020.7.23。

参考文献

[1]牟文虎，廖静，刘锦明.720全景技术在虚拟美术馆中的应用与研究[J].流行色，2080（9）：102-104.

[2]谭德军，王勇.重庆市国家地质公园虚拟科普平台建设开题报告[M].重庆：重庆地质矿产研究院，2019.