智慧园区导览系统在城市生态景观绿带中的应用研究——以南京青龙绿带二期为例

文／汪洋 中建八局第三建设有限公司 工程师 项目总工程师

卢漫 河海大学土木与交通学院 副教授（通讯作者）

马嘉成 河海大学土木与交通学院

任强 江北新区建设和交通工程质量安全监督站 副站长

引言

钢筋混凝土建立起的现代化城市愈发需要城市生态景观绿带作为绿洲进行生态韧性调节。在建设“智慧城市”这一背景下，城市生态景观绿带更应乘上信息互联、万物智能的时代顺风车，发挥建设智慧生态型城市至关重要的整合及提升作用。

1 研究背景

1.1 智慧园区导览系统

智慧园区导览系统是建立在互联网云计算、实时定位[1]、物联网、人工智能等前沿科技基础上的新一代导览系统。智慧园区导览系统通过建立系统与游客间的智能化、信息化互联互通网络[2]，实时地为相应区域的游客讲解对应区域相关概念，建立起高效的信息交流桥梁[3]。

1.2 城市生态景观绿带

城市生态景观绿带是钢筋混凝土丛林中的绿洲[1]。城市生态景观绿带在打造绿色生态型城市、促进城市的人类空间与生态空间融合、提升城市生活品质等诸多方面，发挥着至关重要的整合作用[2,3]。

2 智慧园区导览系统的主要技术路线与研究方向

2.1 智慧导览系统的研究方向与现状

2.1.1 基于iBeacon 技术的智慧导览系统

iBeacon 是2013 年美国苹果公司发布的室内定位系统，其本质是一个低功耗蓝牙设备。iBeacon 使用低功耗蓝牙技术进行近距离的数据通信，当用户的移动互联网设备靠近相应iBeacon 时，用户的移动互联网设备可以感应到信号并进行相应的操作[1]。

蓝牙技术自1998 年发展至今，已经发展到了蓝牙5.0 时代，也早已成为现代移动互联网设备的标准配置之一，拥有巨量的用户基础。基于iBeacon 技术的智慧导览系统可以在园区内布置大量iBeacon 蓝牙信息端，向进入园区并到达相应区域的游客移动互联网终端设备发送相应的讲解音频或视频，实现智慧导览系统下园区的自动、智能讲解。

2.1.2 现阶段iBeacon 技术还存在的几个问题

（1）蓝牙的功耗问题：为了及时响应连接请求，蓝牙在等待过程中的轮询访问是十分耗能的，长时间的游览将对游客的移动互联网终端电量提出不小的挑战。

（2）蓝牙的连接过程烦琐，反复的数据加解密过程和每次连接都需进行身份验证，这一过程是对于设备计算资源的一种极大浪费[2]。

2.2 基于LBS 技术的智慧导览系统

LBS（Location Based Service）是一种以定位为基础，以服务为导向的技术[3]。基于LBS技术的智慧导览系统以位置信息服务为侧重点，依托可人工标记的SVG（Scalable Vector Graphics）电子地图，在多传感器辅助的WIFI 信号指纹定位技术[4]以及iBeacon 技术的辅助下实现精确的位置感知，设计并实现了适配智能移动端的智慧园区导览系统。

基于LBS 技术的智慧导览系统建立起智能移动端和智慧导览系统后台之间的桥梁，对游客手中的智能移动端进行信息推送，拥有将大量手机用户迅速转为LBS 智慧导览系统受众的巨大潜力。

现阶段基于LBS 技术的智慧导览系统主要存在的问题是前期构建智慧导览系统时需要搭建配套的多端（IOS，Android 客户端）统一推送平台，使搭建LBS 技术下的智慧导览系统在前期的系统研发、后期数据库及整体维护上都要付出较高的成本。

2.3 智慧导览系统子系统中穿戴式设备的应用与前景

2.3.1 无线耳机在智慧导览系统中的应用与前景

无线耳机具有佩戴灵活快速、入耳舒适、适用于大多数场景等一系列优势，且无线耳机的主要连接方式是蓝牙连接，可快速适配iBeacon 技术智慧导览系统。同时，无线耳机市场在2016至2019 三年间就达到1.5 亿副耳机的总出货量，为无线耳机应用于智慧导览系统积攒了大量的潜在用户人群。通过引入无线耳机这一智能穿戴设备，实现智能导览系统与无线耳机的直接连接或通过手机与无线耳机连接，为游客提供及时应景的智能语音讲解。

2.3.2 智能眼镜在智慧导览系统中的应用与前景

智能眼镜具有信息可视化这一巨大优点，智能眼镜可以将地图导航、景观照片等信息直接投影在镜片上，同时还可以拍摄照片、记录游览视频。通过将智能眼镜引入智慧导览系统，智慧导览系统各项信息的可视化、直观化可以得到最大程度的展现。

3 智慧园区导览系统应用于城市生态景观绿带的功能服务和技术优势

3.1 智慧导览系统在城市生态景观绿带中的功能服务

具体智慧导览系统在城市生态景观绿带中的功能服务见表1。

3.2 智慧导览系统与城市生态景观结合的优势

3.2.1 城市生态景观绿带信息获取优势

传统城市生态绿带中的植被信息通常呈现在相应植被区域的介绍板上，受制于信息牌的版面大小，相关植被往往只能介绍其基本科属和习性，且固定的介绍板受空间约束，难以辐射整个景观绿带中错综复杂的路线；智慧导览系统的引入可以将普通游客快速转化为导览系统的信息受众，通过智能信息推送，实现以文本为主，图片及视频结合的讲解方式，更加立体生动地为游客讲解植被信息。

传统城市生态景观绿带采用平面化景区地图，难以对游览者产生良好的导向和路线规划作用。通过引入智慧导览系统，配合智慧导览系统的实时定位和电子地图功能，根据游客的个性导览设置和绿带内的人流情况，自动生成推荐游览路线，通过电子地图为游览者提供游览导航，在提高游览者游览过程舒适度的同时，还可以由系统后台整体调节景观绿带内的游客流动情况，避免出现人员聚集。

3.2.2 人与城市生态景观交互优势

（1）智慧导览系统在城市生态景观绿带中的应用赋予游览者快速获取信息的优势，同时，智慧导览系统也可以接受游览者的编辑。首先，游客可以对绿带进行游览感受评价；同时，游客可以自主上传绿带内景观、植被的文本和图片，丰富导览系统后台数据库，为后续游览者提供更好的导览服务。

（2）智慧导览系统可为游览者提供智能路线规划，同样，游览者可结合自己的游览经历，自行规划一条游览路线并导入智慧导览系统，为游览路线注上相应的游览侧重点和关键词，为后续游览者提供更加个性化的智慧导览服务（图1）。

3.3 智慧导览系统应用于城市生态景观的尚存不足

3.3.1 智慧园区导览系统的建设成本问题

搭建一个完整的智慧园区导览系统，需要在前期布置智慧导览系统所需要的配套的定位系统、智能推送系统，建立高冗度的数据库，且后期需要对数据库和园内相应设施维护升级，势必成为建设城市生态景观绿带的一个主要资金投入点。

3.3.2 智慧园区导览系统的定位精确度问题

城市生态景观受绿地面积大小限制，不同景观间距小且交错多，小径两边往往布置了不同的植被景观，这样的情况下，城市生态景观中的智慧导览系统对定位精度要求较高，否则会出现讲解播报文不对题的情况。定位精度需要达到米级甚至在过道两端景观不同的情况下达到分米级精度，这对定位系统提出了不小的挑战。

4 城市生态景观绿带中的智慧导览系统设计与实现

4.1 以“导览APP”和“导览系统后台大数据库”进行信息联动的智慧导览系统设计

智慧导览系统以“导览App”+“导览系统后台大数据库”搭建导览平台的框架，采用“个性游览+后台大数据库”的智慧导览模式，在传统导览模式上做出创新。

4.2 实时定位系统与电子地图应用下的智慧导览设计

首先在景观绿带布置小范围Wi-Fi 基站并进行组网，形成覆盖整个景观绿带的无线局域网，通过Wi-Fi 指纹定位技术进行区域定位。而在绿带内景观密集区域布设可实现精确位置感知的iBeacon 设备，由iBeacon 技术辅助实现精确位置感知[6]。而后将两组数据上传至导览系统后台的大数据库进行位置解算。获取游客相应位置信息后，通过“导览App”对游览者的移动互联网设备提供文本及视频信息推送、游览路径智能化导航等一系列核心功能。

4.3 城市生态景观绿带中的智慧导览系统的实现——以青龙绿带为例

项目简介：江北新区青龙绿带二期工程位于南京市江北新区内，为江北新区核心区重点打造的大型生态景观工程“青龙绿带”中的二期工程。项目地块形状为蜿蜒带状，总长约5.5公里，占地面积约62.7 公顷，陆地面积约48.9公顷，水体面积约13.8 公顷，沿线由南向北布置飞龙丽景公园、龙德养生花园、明龙园艺游园、瑞龙郊野公园四个主题公园，四大公园之间以绿带形式进行串联（图2）。

4.4 导览系统模块功能

导览系统功能展示及内部界面演示见图3、图4。

（1）菜单模块展示

菜单模块使用交互式页面导航，游客可点击相应功能模块获取绿带服务信息。

（2）地图模块展示

地图显示模块：该模块分为三维全景地图和二维地图两种形式，三维全景地图可在“导览App”中进行预下载，在游客进入生态绿带后，三维全景地图为游客展示生态绿带的整体地形地貌和生态景观分布情况，同时通过位置信标为游客提供立体化位置信息，三维全景地图对游客快速掌握生态绿带整体地形和景观分布起到积极作用，是实现游览路径智慧导览的重要基础。而二维地图则由导览App 调用“高德地图”等成熟的导航软件提供的地图框架实现，以便游客在非Wi-Fi 环境下消耗较少流量的同时获得较好的游览体验。

（3）景观展示模块：该模块将绿带内各个景观用特定的景观信标在电子地图上标注出来，当游客点击某一景观图标时，“导览App”通过推送服务为游客推送该景观的照片和简单信息，同时弹出互动窗口，为游客提供亲自前去一览景观和“云观景”两种游览方案。

（4）路线规划模块：游客通过景观展示模块简单了解景观信息后可将部分景观加入“游览必赏记景本”，在选定希望观赏的所有景观后由智慧导览系统后台大数据库分析提供最佳游览路线，同时根据游客的个性化设置和景观关键词等设定进行路线动态调整，实现智慧导览。

（5）详细信息展示模块

①语音讲解：语音讲解模块通过调用智慧终端的音频播放器，接收后台数据库发送的语音详解包，向游客提供相应景观的详细语音解说服务，使游客获得沉浸式游览体验。语音讲解模块可实现语音循环播放，同时允许游客上传个性化语音包进行语音讲解，在定位模块识别到游客正在远离景观后，逐渐减弱语音讲解音量直至静音状态停止讲解。

②视频讲解：视频讲解模块通过调动智慧终端的视频播放器，接收后台数据库发送的视频讲解包，向游客提供相应景观的详细视频讲解服务，游客还可选取不同季节背景的视频观看。视频讲解模块可实现多季节视频连续播放，并配备播放进度条、音量大小自由调控等功能。

（6）信息查询模块

①天气查询模块：天气查询模块通过调用智慧终端自带的天气预报，为游客选择游览绿带的时间做出参考，使游客可以选择在温度相对舒适的时间段进行游览，并在出现大风、降雨等恶劣天气到来前向绿带内游客发出预警。

②景观温湿度查询模块：通过绿带建设期在景观附近布置传感器，绿带后台数据库可实时接收景观的温湿度状态，游客可通过智能终端查询景观温湿度状态，了解景观内植被生长最佳温湿度的相关知识。同时绿带后台管理系统根据景观植被生长的最佳温湿度调用景观内的喷淋系统进行温湿度调节，避免炎热天气导致植被大面积死亡。

（7）社交模块

①游记模块：游客结束游览后可上传游记，展示游览过程中自身的感受和心情，同时可以对特别吸引到自己的景观进行特别标注，获得特别标注较多的景观将会获得系统的优先推荐。游客在游记模块还可上传自己的游览路线，为游览路线增加关键词，后续游客可以通过设定关键词获取有相同关键词的游览路径推荐。游记模块是实现游客与智慧导览系统正反馈调节的重要基础。

②绿带周边推荐模块：城市生态景观绿带是一座城市的绿色名片，“导览App”立足于打造收录全国城市生态景观绿带的应用软件，在旅游的游客游览绿带结束后，向游客推荐绿带周边餐饮、住宿等服务，进一步促进城市旅游产业发展。

5 相应总结及未来展望

5.1 总结

本文通过对智慧园区导览系统的研究分析，立足智慧城市理念，将智慧导览系统引入城市生态景观绿带，设计出城市生态景观绿带中智慧导览系统平台架构，进一步完善智慧城市生态景观绿带的导视思路。弥补传统城市生态景观绿带的不足，全方位提升景观绿带的游览体验；推动城市的绿色生态发展和景观绿带的智慧升级。

5.2 未来展望

5.2.1 智能全息投影技术在城市生态景观绿带中的应用

全息投影技术已经在多次大型晚会、电竞比赛中进行了大规模应用，将全息投影技术与眼动捕捉技术结合，甚至可以不需要游客携带或佩戴任何终端设备，在每位游客到达相应景观的可讲解区域时，向游客投送讲解视频、全息影像，将可以利用更多立体化数据图更为直观地展示城市生态景观绿带的设计理念，使城市绿带不仅仅是城市生态景观，更是城市科技景观。

5.2.2 VR（虚拟现实）技术在城市生态景观绿带中的应用

虚拟现实技术又称灵境技术，是20 世纪发展起来的一项全新的实用技术。VR 技术利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。同时，虚拟正逐步实现对如听觉、视觉、触觉、味觉、嗅觉等感知的模拟。将VR 技术应用于城市生态景观绿带中，可以让更多用户足不出户即能有身临其境的游览感受。