赣南通天岩景区三维虚拟地质旅游模型的构建与应用

徐文静 丁德高 陈养龙 徐文杰

江西理工大学资源与环境工程学院，江西赣州 341000

引言

旅游产业已经成为我国重要的经济增长点，可产生巨大的经济和社会效益。在景区资源多元化的背景下，地质景观已经成为重要的旅游资源，出现了一个极具特色的旅游分支——“地质旅游”。陈安泽和卢云亭将之定义为“结合人类旅行游览、休疗康乐与研究地球表层物质组成、结构及能量迁移、变化的活动”[1-2]。近年来各地涌现出一大批“地质公园”就是地质旅游方兴未艾的明证[3-4]。随着我国国民物质文化和精神文化水平的日益增长，游客已经不满足于单纯的风景旅游，关注点转向了景观背后更深层次的科学和人文内涵，而现有的大部分“地质公园”无法满足这种潜在的“求知驱动型”的需求。景区仅有少量标识牌以简单的文字说明相关的地质现象，既无法吸引游客的关注，也起不到预想的科普效果。随着互联网技术的飞跃发展，游客旅游目标和线路的选择也日益多元化，游客对传统的平面宣传手册、平面媒体广告和二维导游图等方式已经逐渐失去兴趣，基于网络框架的虚拟三维技术[5]、航拍三维实景[6]、交互式景点浏览等新方式获得了游客的好评并得以迅速推广。

赣南各景区遍布以丹霞地貌为代表的沉积岩景观，拥有优质的旅游资源，但缺乏相应的“知识驱动型”旅游经济的挖掘和建设。因此，为了填补该方面的空白，更好地发展赣南的优势旅游资源，本文以通天岩为示范景点，通过建立具有互联网框架的三维综合地质旅游模型，发掘“知识型”旅游资源，创新旅游宣传模式，丰富旅游线路选择方式，达到地质应用和创新商业模式的融合。

一 三维虚拟地质旅游模型的构建

构建具有地形真实地理位置和具体效果的三维模型需要获取较高分辨率的地形数据，并通过GIS（地理信息系统）技术构建DEM（数字高程）模型，在DEM模型的基础上叠置近期的卫星影像，生成如封三图2所示的三维虚拟景区模型。

图2 通天岩景区的三维地形模型（见正文第44页）

为了实现地质旅游和云旅游的功能，本文在三维虚拟地形和影像模型基础上加入地质和互联网要素。鉴于虚拟电子模型可以方便地嵌入各类多媒体，本文搜集了景区地质景观相关的多媒体资料，并尝试以地质模拟软件模拟景区形成的地质演化过程，最后输出为多媒体格式（Flash、GIF或模拟过程视频录像），嵌入到三维虚拟地形模型中，最终形成综合的地质旅游模型。封三图3展示了景区河边一处观景台中所见的河谷照片，并通过制作的多媒体GIF动画重现了当前河谷形态形成的过程。游客在欣赏美景的同时，也获得了知识，对景点“知其然，也知其所以然”。三维地质旅游模型构建完成后，可以通过软件开发接口输出为VRML格式的虚拟现实框架模型，发布在网页端、公众号或旅游APP上。

图3 地质景点成因解释的多媒体展示（见正文第44页）

二 虚拟旅游功能框架与商业服务模式探讨

以三维虚拟地质旅游模型为核心，本文开发设计了以下旅游功能模块。

（一）实时导航

目前绝大部分景区的内部导航采用平面图，平面图的内容大多是景区内各景点的相对方位和旅客所在位置，往往缺少比例尺，游客很难通过这些导览图获知距离和地形的信息，到达平面导航图中相距很近的目的地可能要翻山越岭，这种旅游信息传达能力的缺失可能会给旅客带来极大的困扰。而通用的地图导航（如高德地图、百度地图等）实际上也缺乏地形和具体景点的信息。本文将上节中建立的数字高程模型通过软件接口接入到GPS导航功能的地图APP中（见封三图4），用户可以直观地观察到各景点之间的地势差和距离，为选择最佳的游览线路提供便捷的参考。还可以使用定量的角度和距离测算工具，迅速熟悉景区各景点的布局和空间联系，极大地增强了游客的游览体验。

图4 定制手机APP导航中的通天岩景区景点三维浏览（见正文第45页）

（二）地质景观和人文旅游

本研究最大新意是通过“地质旅游”的概念和“地质虚拟模型”的先进计算机技术向游客提供“求知驱动型”的旅游体验。通过将景区内著名景点的地质成因的多媒体讲解嵌入到三维地质模型中去（见封三图3），并配以语音，游客只需要轻轻一点标识，就可以从视觉和听觉上获得相关地质现象的形成原因和过程，满足游客“求知驱动型”的观景需求。对于熟识的风景，用户也能从地质模型中获得深具科学内涵的新意和乐趣，提高游客的知识水平和旅游认知水平，激发用户的求知欲。本研究可以很大程度地完善“地质公园”的功能性，不是通过枯燥的文字解说，而是通过生动、具有感染力、一目了然的动态模型和多媒体演绎“激活”景区和景点的地质资源吸引力。

以封三图3的河谷成因为例，在河谷发育的初期，以下蚀作用和向源侵蚀为主，河谷不断加深和延长，既有流水的机械冲击力，又有水的溶解作用，以及水中所携带砂石的磨蚀作用。河谷发育的中期，以下蚀作用减弱侧蚀作用加强，等河道冲平后（V字型剖面），河流侵蚀凹进去的河岸，在凸岸堆积，使河流更加弯曲，旁蚀作用拓宽河谷，在中下游区形成蜿蜒曲流和宽坦的谷底平原。河谷发育的成熟期，以侧蚀作用为主，当沟谷流水获得地下水稳定补给，至此沟谷成为河谷。向源侵蚀使河流向源头延长。在河流下切侵蚀过程中，使原先的河谷底部（河漫滩或河床）超出一般洪水位以上，呈阶梯状分布在河谷谷坡的地形，称之为阶地，许多城市早期就是围绕河流阶地建设的。这种河谷和阶地的模式，不仅能够解释通天岩景区的地质现象，也能向游客科普更为宽泛的地质人文知识。

（三）虚拟现实的“地质云旅游”

近两年来，受疫情的冲击，云旅游模式受到游客的青睐。依托三维虚拟地质旅游模型，并结合三维全景摄像技术，可以实现地质景点的三维全景虚拟漫游。游客可以通过漫游相关的网页和APP等媒介来实现360°的景区观光，同时也可以方便地点击观看嵌入的地质景观讲解，实现足不出户观赏风景和深度人文旅游。

三 三维虚拟地质旅游模型推广策略

为配合联合国教科文组织提出的建立地质公园计划，我国的世界地质公园总数目前已经上升至39处，我国的国家地质公园自2011年发布的第一批开始到2014年发布的第七批已有240处，申请地质公园的热潮还在继续，其他类景区也增设了涉及地质景观和动植物学知识的景点观光牌，但这些讲解都是以文字加平面图片的方式为主。另一方面，随着互联网的普及，人们更普遍地通过互联网在线旅游，据我国在线旅游市场用户规模估算，2017年在线旅游网民规模达到3.48亿人，预计2019年将增长到5.2亿人。在以上两方面的大背景下，嵌入三维地质旅游模型和互联网服务的旅游商业模式具有很大的推广潜力。

从商业潜力来说，作为一种新兴的空间表达媒介，三维虚拟模型可以广泛应用于旅游经济的各个环节，迅速吸引用户游客的注意力，由此产生附加的旅游动机和消费倾向。在通过初期的测试、反馈、修改更新，达到令人比较满意的用户体验的基础上，本文的研究成果可以推介给旅游移动端APP、地图导航平台、旅行社、景区等线上和线下商业体。旅游网络中介和旅行社可以通过三维虚拟场景吸引游客组团游览；景区可以设立有偿服务，结合手机设备定位，生成游客专属的模型，在三维虚拟景区里集成游客的游览足迹、沿途拍摄照片和影音媒介，这种模型作为别具特色的记忆载体具有潜在的商业前景。

以三维导航这部分的需求为例，目前包括地质公园在内的地质景点几乎使用平面图，平面图的内容大多是景区内各景点的相对位置，仅仅给游客提供了最基础的路线服务，游客往往还想获取景区内的各条路线之间的交错关系和高差，以方便路线规划，而平面图由于二维的局限无法提供。游客外出旅游看重旅游产品的便捷与形象生动，最好是能够一看就懂，现在也有景区正在构建大型三维景区图，但还未大规模普及，此时就需要有一定精度的景区三维模型来满足游客需求。此外，自驾游的游客越来越多，导游的角色往往需要云服务来扮演，地质三维模型能嵌入语音，就能为游客实时导航，且能基于定位向游客介绍所在景点的人文与地质知识，极大地满足了游客的旅游需求。本文的模型应用于各地质旅游景点，将便于在三维层面展示游客需要的景区信息，并达到较高的精度。目标客户主要是会使用互联网的人群。基于微信等产品的广泛应用，可以将景区的三维模型通过微信网页传递给游客，游客可以通过扫二维码或关注微信公众号的形式获取到所在景区的三维地质模型。本文的模型也可应用于非盈利的旅游服务软件，与各景区，服务行业达成合作，形成上游是各景区，包括在景区内外的各旅馆，酒店，旅行社等，中游是由网络技术支撑的各种软件端，下游是以在线旅游人群为主的用户，这一套完整产业链具有很大的商业潜力。简言之，本文的模型可以提供二维普通景区路线图无法供给的地质综合旅游服务，能够让游客在娱乐的同时了解到地质知识，并使用三维虚拟仿真技术进行更为便捷的规划和出游。

在具体的推广策略方面，尝试从以下几方面着手：有效利用校内媒体资源。可将移动端模型推荐到校内媒体上发布，并通过学校学生微信朋友圈、QQ动态、微博等“自媒体”传播，实现小范围的推广，测试模型效果和受用户欢迎程度；有效利用公益平台进行推广。如赣南日报“前端”客户端、赣州交通992广播等公益平台，这些平台受众广泛，而且易于接受和传播新兴事物，可通过媒体新闻线索的方式推荐本文成果；争取与景区进行试点合作，在景点醒目位置投放二维码，设置可以播放虚拟模型的便携平板设备，吸引游客进行扫码和交互浏览，体验融三维导游和科普导游为一体的虚拟模型技术。

四 结语

以三维建模和虚拟现实技术为核心的三维虚拟地质旅游模型高度契合当前“求知驱动型”旅游需求和互联网+旅游模式。本文以赣南通天岩景区为对象进行了相应的创新创业尝试，探索了技术实现的可行性，开拓了商业服务的框架内容，探讨了推广应用的渠道，可为推进赣南红岩景区的旅游多元化和智能化提供助益。