5G+VR环境模拟旅游系统设计

梁钰旎 陈莹 吕学静 贾文豪 莫伟鹏 雷渊

摘 要：随着信息时代的到来，VR技术被愈来愈多的人熟知。加之，我国在先进科学信息技术和先进人工智能技术方面已经取得了不小的突出成绩，这也为未来增强VR技术虚拟现实应用技术与在线旅游业务的发展融合提供了新的机遇。通过对VR技术的深入研究，结合目前旅游业的行业形势和内部需求，文章提出5G+VR技术模拟环境旅游的方案，此系統建立主要以Unity3D为搭建平台，鉴于景观存在多样性，模型建设采用CAD图纸与Unwarp UVW修改器相结合，场景移动使用SteamVR，VRTK插件完成。最后，就方案实现过程中对VR技术应用存在的问题或缺点提出具体解决方案。文章所提出的解决方案也将使得我国国内旅游业有机会产生一种全新的“面貌”来迎接面对更多发展可能，也为我国旅游业持续发展本身带来了新的发展契机。

关键词：VR虚拟现实技术；模拟环境旅游；5G+VR；旅游服务

基金项目：广西外国语学院大学生创新创业训练计划；项目名称：5G+VR环境模拟旅游；项目编号：202013830082。

0 引言

VR技术其实是一种完全能够有效创建和自动体验虚拟现实世界的新型计算机视觉仿真技术，它能够做到全方位的有效调动虚拟使用者的听觉视听和手部触觉，增强虚拟使用者的视觉体验感。就目前来看，VR技术在各行各业已有非常广泛地应用，而旅游业作为我国新兴产业更是受益匪浅。各大旅游企业十分积极响应“互联网+”时代的号召，响应5G时代技术变革，以智慧旅游为契机，大力开发各种旅游平台，具有VR体验功能的技术项目纷纷萌芽。由于我国旅游信息市场对旅行空间的使用随机性和旅游时间的使用紧迫感程度要求比较高，用户往往需要随时随地对自己出行旅游信息来源进行搜索查询，及时快速的得到旅游目的地及沿途重要地点的相关资讯信息，从而针对时间与预算安排合理的出行攻略。

1 VR技术应用现状分析

当前我国全体人民的文化生活物质水平不断提高，旅游已经逐渐成为日常生活中一个不可缺少的重要组成部分。我国国内旅游接待人数逐年快速增加，旅游服务市场高速健康增长。如今，除了历史悠久的静谧古镇、清丽婉约的江南水乡和别有洞天的名山大川，那些原本不被人们熟知的小众地方也成了出游的佳选。我国旅游业势必在变局中开拓新局，抓住新机遇，创新发展形式，发挥5G+VR技术模拟环境旅游最大的优点，就是将旅游分享和旅游资源深度结合，创建适合景区的模拟旅游系统，是旅游业形成可持续发展的关键节点。而目前数据VR中的技术参数属于新一代技术新应用领域，行业标准和其他相关企业技术参数基本属于完全缺失标准的状态，导致企业制作数据模型时技术水平参差不齐，数据之间相互兼容性差，对于水平不高的模型制作需要进行后期修改，再建重修所需的时间和资源将会翻倍，直接导致想要进一步将VR技术模拟旅游推向市场受到阻碍，想要解决因行业标准缺失为此项目到来的相关问题，就要在VR模型制作前期根据自身制定适用的标准，制定标准的同时培养相关人才，使得成品质量能够更好地满足自身的需要，也能在发展自身的同时为其他相关企业带来参考经验。

VR目前已被广泛应用于各行各业，中国5G也正式开始走向商用，5G+VR模拟现实旅游技术是移动互联网+时代旅游理念实现的重要手段，它希望能够做到让更多的人足不出户就能真正领略到与世界各大景点一样的美，让更多体验者同时具有身临其境的视觉感受[1]。其实近年来我国的VR技术已经对旅游行业有所涉及，例如人们熟知的北京故宫博物院，其针对节假日景点游客爆满等问题推出了一款可供游客线上参观故宫博物院的App，在App中设置不同主题的展厅供不同需求的用户游览故宫。5G+VR技术为旅游业的创新发展带来了新机遇，李亚娟、王海峰研究并开发了一套虚拟旅游系统，以此验证人们可以足不出户便可游览美景[2]。刘怡然、胡静等人对迪斯尼乐园VR旅游项目的研究发现，VR技术创造虚拟场景能够增强游客出游体验感，这对景区具有积极作用。由于目前VR技术可以使各种景观逼真重现，且具有震撼的视觉效果，所以在未观看到VR模拟景观时，游览者对新技术存在高期待的心理，且在VR模拟旅游出现之前，电脑、平板和手机等智能设备也给游览者带来了良好的体验，但是由于VR设备适配性不如手机等智能设备一般高，游览者容易产生眩晕感或其他不适感。高期待和欠佳的体验感形成了落差，长此以往，景区中的VR模拟旅游就会失去对消费者的吸引力，使得客流量流失。解决上述问题需要将制作团队细分化，分为制作、反馈、后期修缮3个部分，针对游客体验感差和满意度不高的问题，反馈组负责整理游客提出的建议和意见并选出具有代表性的目标游客，以此决定后期如何修缮，让旅游点和相关目标游客参与景区VR环境制作，能够更好地从消费者角度调整相关差距，提高游客满意度，同时也增强景区消费团体黏性。

目前全球仍然存在众多的重要历史文化景观，经过历史岁月的快速变迁和较长时间的侵蚀洗礼，不少重要历史文化景观都已经遭到了不同程度的侵蚀损坏，严重的甚至直接导致历史景观从此消失，VR虚拟现实技术不仅能够很好地还原遭受损坏的历史景观，还能减少对景观造成的人为破坏，在一定程度上让游客能重新了解景观曾经的宏伟壮丽。利用VR虚拟现实技术为现有的历史景观增加虚拟空间，为游客提供更原汁原味、更优质的游玩体验感，5G+VR模拟旅游能打破时间和地点的限制，为缺乏时间和经济预算不充足的游客提供了游山玩水放松身心的机会，这在无形中拓宽了旅游消费渠道，同时也打破了传统旅游模式的限制，为我国旅游业发展注入新鲜血液[3]。

2 VR系统结构设计

VR系统构成如图1所示，其主要构成部分有6个。

2.1 数据采集与图像处理

建立顶点模型的第一步是采集整个景区所有建筑的各项设计数据，尽可能做到最小化的偏差，对于整个景区的所有建筑物可直接利用CAD两张图纸，将CAD两张图纸直接导入三维建模与模型绘画中常用的模型软件，如3Dmax，将其从视觉上的角度自动切换至俯瞰，打开三维顶点捕捉模型工具，设置捕捉工具抉择选项后即可勾选创建顶点模型选项，最后用线条将图纸中所有顶点勾勒相连形成闭环，在编辑栏中选择多边形，根据建筑实际高度，输入数值，模型也就拥有了一定的高度[4]。然而对于一些旅游景区的大型复杂物体和特殊场景而言，利用三维CAD两种图纸可能无法准确采集获得完整全景数据，可考虑采用大型无人机三维全景视角数据采集处理技术，无人机采集三维全景视角图像后将数据与专用计算机相关联结合形成建立在一起的三维全景模型后即可提供一个第一人称全景视角。

实现这种虚拟数字现实图像系统功能需要很多大型辅助应用软件进行支持，仅靠大型计算机和各种输入输出设备软件是难以实现的，这些大型辅助应用软件通常主要用于设计编写各种构建一个虚拟现实世界所必需的图像材料，例如在图像数据采集与处理图像中的处理，2D辅助软件有三Dautocad，Photoshop等建筑制图中心软件，在工程建模与建筑绘图中心则需要同时使用3D主要绘图软件，如3Dmax和三Dmayay等编写；对于视听资料，需要同时使用三Daudition、Premiere等视听软件。为了将各种虚拟媒体素材完美组织在一起，形成一个非常具有交互应用功能的完整的三维虚拟媒体世界，还可能需要一个非常专业的三维虚拟增强现实视频引擎开发软件，即三维虚拟增强现实对虚拟媒体世界和成熟的后端媒体数据库进行驱动，虚拟现实软件也将提供插件接口，使客户能够独立开发插件，满足不同的功能需求。显示设备在虚拟现实系统中也扮演着重要的角色，它负责对数据库里存储的数据给予展现，如景点的地形结构、建筑模型的各项数据，现如今市面上的显示设备主要是VR头盔，通过计算机生成一个虚拟旅游环境形成一个立体的景象，并通过耳机播放声音，使用者可以通过身体移动与虚拟旅游系统产生交互性[3]。

2.2 模型实现

5G+VR环境模拟旅游系统主要以Unity3D为搭建平台，同时借助其他建模软件对景区地建筑和景观进行创建，使用SteamVR，VRTK插件完成场景的移动（前进、后退），场景之间的相互跳转以及旅游信息展示。首先，删除原来的场景文件中的aamaincamera，导入了asteamvr和amvrtk。其次，将“SteamVR”下“Prefabs”文件夹下的“CameraRig”文件拖入配置到一个场景中，配置工作完成后，vrtk[5]，模型如图2所示。

2.3 场景优化

运用虚拟现实技术在旅游景点的应用条件是创造一个虚拟的景观空间，该虚拟景观空间用先进的摄像头代替人类视觉，利用计算机的计算功能并通过点、线、面将景区的结构组合起来，可以灵活地、多方面地把景观展现出来。然而，由于景观的多样性，使得景点中存在多变的地形、蜿蜒的流水等不规则形状，计算机能够制作的曲面模型是有限的，针对这种情况该方案会采取贴图的方式模拟其中的物体[6]。贴图可分为图片贴图和程序贴图。针对景區景观复杂，可以采用Unwarp UVW修改器。它具有将三维物体变为平面坐标的功能，在捕捉到三维物体后将其“展开”，使之成为平面，便可以准确快速地测出距离和方位，可以更直观地控制贴图和物体之间的连接[7]。

3 VR系统实现

3.1 路线导航模块

游览路线可分为两种，在进入系统后用户可自行选择想要的模式。第一种模式是利用GIS与景区规划相结合确定起始点后规划路线，支持多条路线同时规划。其中包括景色最佳游览路线、旅游信息讲解最详细路线、简单游览路线3种，游览者可根据自己的需求进行选择。第二种模式是利用GPS技术对用户实时定位，与传感器相融合，根据用户所在位置及视角进行分析，自动发现用户所在位置的周边信息，实现路线规划，此种方法不可自行选择路线[8-10]。

3.2 旅游服务模块

景区导览是整个VR环境模拟旅游系统的核心部分，景区导览中所包含的整体导览图和各景点分别不同的入口以360°全景的方式呈现，如图4所示，景区可随游览者操作来回切换。其中包括各景点的图文解说，为了让游览者拥有更良好的体验，针对不同场景还配备了不同的背景音乐和语音解说，让游览者既能欣赏美景，也能了解与之相关的历史人文知识。

4 结语

VR旅游技术模拟作为现代信息化和新时代的高科技创新技术将观光旅游与现代计算机网络技术和现代信息技术相结合，诞生并推出的一种新兴的旅游服务产品与旅游服务方式，5G+VR模拟观光旅游不仅让广大游客更好地合理安排出游时间，同时也代表着整个现代中国旅游业在信息时代的快速发展，质的逐步飞越与不断改变。国内外近几年对虚拟现实技术在旅游方面的创新和应用，全球旅游收益不断增长，这都意味着运用虚拟现实技术所形成的虚拟旅游给现代旅游业带来的机遇与挑战都是符合当今社会的旅游发展趋势的。国家对于旅游政策的扶持，加上虚拟旅游利大于弊的巨大潜力，使虚拟现实技术为现代旅游业的拓宽发展与完善提供了必要帮助，VR旅游虽然不能完全替代实体旅游，但对于旅游者的出行规划具有重要意义。通过虚拟旅游平台让游客提前直观精确地了解旅游景区，引导游客前往，为景区带来经济效益，虚拟旅游平台发展前景广阔，必将为旅游业带来良好的社会效益和经济效益。

[参考文献]

[1]高静，刘宇婷，范飞飞，等.关于VR+旅游市场发展的调查报告[J].现代营销，2021（3）：153-154.

[2]梁诗淇，董彦鹭，宋锦萍.消费者视角VR体验店存在的问题及其解决方案[J].现代交际，2021（4）：233-235.

[3]王秀玲.媒体融合背景下VR技术对旅游经济发展的影响[J].当代经济，2020（3）：91-93.

[4]王银.基于Unity3D的VR艺术馆的设计与实现[J].软件开发与应用，2019（17）：54-56.

[5]魏本宏，倪清，张宗禹，等.VR 虚拟科技馆系统设计与实现[J].中国教育信息化，2020（10）：30-33.

[6]張雪梅，于守超，王利丹，等.互联网+VR技术在园林设计中的应用研究[J].现代信息科技，2020（7）：97-99.

[7]刘鑫.在3DS Max中高级贴图的理论与实践应用研究[J].电脑编程技巧与维护，2017（18）：89-91.

[8]荆圣媛，韩勇，孟学文，等.移动AR+VR支持下旅游GIS系统的设计与实现[J].测绘通报，2019（1）：79-84.

[9]肖芳.VR设计在室内设计中的应用[J].居业，2017（6）：66-67.

[10]赵晖.主题文化旅游项目策划基于VR推演性价值设计研究[D].南昌：江西师范大学，2020.

（编辑 何 琳）

Design of 5G + VR environment simulation tourism system

Liang Yuni， Chen Ying， Lyu Xuejing， Jia Wenhao， Mo Weipeng， Lei Yuan（Guangxi University of Foreign Languages， Nanning 530000， China）

Abstract：With the advent of China’s information age， more and more people are familiar with VR technology. In addition， China has now achieved remarkable results in advanced scientific information technology and advanced artificial intelligence technology， which will also enhance VR in the future. The integration of technical virtual reality application technology and the development of online tourism business provides new opportunities. Through in-depth research on VR technology， combined with the current industry situation and internal needs of the tourism industry， this paper proposes a plan for 5G+VR technology to simulate environmental tourism. The system establishment is mainly based on Unity3D as the platform. In view of the diversity of the landscape， the model construction uses the combination of CAD drawings and the Unwarp UVW modifier， and the scene movement is completed using the SteamVR and VRTK plugins. Finally， there is a problem with the application of VR technology during the implementation of the program. Propose specific solutions to problems or shortcomings. The solutions proposed in this article will also give China’s domestic tourism industry the opportunity to continue to produce a new “face” to meet more development possibilities， and also for the sustainable development of China’s tourism industry， it has brought new development opportunities.

Key words：virtual reality technology；simulated environmental tourism；5G+VR；travel services；