基于VRML的西安市旅游信息系统虚拟旅游模块设计的初步.pdf

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1、第 2 8卷 3期 2 0 05 年 9 月 安 徽 师 范 大 学 学 报(自然科学版)J o u r n a l o f An h u i No r m a l Un i v e r s i t y(Na t u r a l S c i e n c e)Vlo I 2 8 No 3 Se p 2 0 0 5 基 于 V RML的西安市旅游信息 系统 虚拟旅游模块设计 的初 步实现 王莹，卫海燕(陕西师范大学 旅游与环境学院，陕西 西安7 1 0 0 6 2)摘要：该虚拟旅游模块在 We b GI S开发的西安旅游信 息系统的基础上，应用虚拟现 实技术、I n t e r n e t 技术为

2、技术支持，利用 VR ML 2 0进行界 面开发 实现 了非投入式虚拟效果，使用户从视 觉和听 觉上对产生的虚拟旅游景 区有立体的直观 感觉，不需使 用电子手套和头盔，只需借助 VR ML浏览 器和其他 We b GI S软件就可使用户在分布式非投入虚拟 环境 交互对话，并获得接近现 实的旅游信 息 该模块 实现 了信息查询、用户交互功能、数据量测及地学数据显示功能，为投入式虚拟旅游打下 了基础 关键词：、ML；西安市；虚拟旅游 中图分类号：F 5 9 0 文献标识码：A 文章编号-1 0 0 1 2 4 4 3(2 0 0 5)0 3 0 3 6 40 4 We b G I S利用 t n

3、t e r n e t 技术与 G I S的结合，可使开发出的西安旅游信息系统，以其优美的图形界面和丰 富的超链接性，获得直观的效果 但受 HT ML语言的局限，网页只能是简单的平 面结构，最多是 内嵌 多媒体 视屏文件达到图文解说的三维效果 这样无形中限制了观察者的视角，环境与参与者的动态交互性也很难实 现 V RML 2 0 标准是用来描述三维物体及其行为的一种建模语言 它改变了原来 www 上单调、交互性差 的弱点，将人 的行动作为浏览的主体，所有的表现都随操作者行为而改变 V R ML创造的是一个可进入、可 参与的世界 本文试提出以 VR ML语言为核心开发基于 We b GI S 的

4、西安旅游信息系统之虚拟旅游模块的设 计方案 1 模 块分析 传统的虚拟现实系统即沉浸式虚拟现实，需要用户戴上立体眼镜或立体显示头盔，甚至数据手套、数据 衣等，使用户在与计算机产生 的三维 图形交互 中，形成一个虚拟的三维环境 1 用户在这个三 维虚拟 环境 中，可 以行走、飞行，可以多感知地与三维虚拟物体交互，其真实性感觉或效果 与人在现实环境 中相类似，但 同时也导致开发一个虚拟现实系统成本很高 而非投入式虚拟现实系统是虚拟现实与因特 网、内联 网和外联 网、信息高速公路等技术的结合 分布在不同地理位置的人，通过因特网连接到一个计算机产生的网上三维 环境，用户在该三维环境中，可以行走、飞行，

5、也可以与虚拟物体或其他用户相互交互 但是用户不必戴上立 体眼镜、数据手套等 而正在开发的西安市旅游信息系统的虚拟旅游模块就属于非投入式虚拟现实系统 虚 拟旅游模块主要通过因特网，利用 VR ML语言在服务器上建立各个景点的三维虚拟世界，用户通 过访 问西 安旅游信息系统主页，共享三维虚拟环境，并通过各自的化身进行交互 V R ML是一门功能非常强大的、基于 we b的、与互联 网结合、用来描述三维交互世界 的程序语 言，可以 用 于创建虚拟现实的对象、景象和展示模型等 通过浏览器，互联网用户可以观赏到 由VRML创建 的三维 虚拟现实，而不再是二维的平面图形或图像 用 VR ML在 网络上创建

6、逼真的三维虚拟场景，改变 了网络上 2 D画面的状况，特别是实时交互功能大大地改变 了当前网络与用户交互的局限性，改变 了网络上单调、交互 性差的弱点，使得人机交互更加方便，创建的是可进入、可参与的三维虚拟世界，使虚拟世界的真实性、交互 性、动态性得到更充分体现 收稿 日期：2 0 0 41 1 1 6 基金项 目：国家 自然科学基金(4 0 2 7 1 0 3 7)；陕西省 自然科 学基金(2 o o 4 D1 0)作者简介：王莹(1 9 8 1 一)，女，陕西 西安人，硕士研究生，主要从 事专题 图与 GI S研究 维普资讯 http:/ 2 8卷第 3 期 王莹，卫海燕：基于 VR ML

7、的西安市旅游信息系统虚拟旅游模块设计的初步实现 3 6 5 2 模块设计 2 1 模块的结构设计 我们采用多服务器的客户机 艮 务器结构及 T C P I P通信协议，并且利用 J a v a S c r i p t 在 V RML与 HT ML 之间实现通信 VR ML是面向网络并随网络而发展的，但它避免了在网上传输无 限容量的一帧帧视频 图像，传输的只是有限容量的后缀名为 wr l 的 VR ML文件，即只传送描述场景的模型，而把动画帧的生成放在本 地 3 1 也就是说，当用户在虚拟世界漫步时，所依靠 的只是本地 主机 的性能，而与网络无关，所以不必担心 由 于网络拥挤而无法浏览流畅的动画

8、 图 1 虚拟旅游模块结构 图 Fig 1 S t r uc t u r e l a g r a r n o f Vi r t u a l t o u r mo d u l e 要获得逼真的三维旅游场景图，大量精确的各种数据是必不可少 的 西安市旅游信息系统属性数据库含 有旅游景点、景 区、宾馆酒店、旅游交通、旅行社、餐饮美食等旅游要素数据，用编码的方式来 区分表示不 同地 物属性的数据 各专题要素对象链接包括 文本、照片、动画、声音等 空间数据库包含西安市地形 图、交通 图、政区图、旅游资源分布图、旅游企业分布图、医疗、邮电通信单位的分布图等数字化 地图 这些要素经过数字 化之后按其特征分层

9、存放，便于管理 虚拟旅游模块在西安市旅游信息系统原有的数据信息基础上，还新加 了一个三维数据库，而空 间数据库 中也添加了 DE M 高程数据 三维数据库 主要包括了三维建筑的纹理数据、高度数据 以及精确 的卫 星影像 图 纹理数据可 以通过计算机的简单模拟绘制，数据量少但缺乏真实感，而精确 的卫星影像 图有利于在虚拟 世界中确定三维实体的位置 空间数据库 中的 D E M 可直接使用 2 D GI S中的 D E M，因为它是通 过实测高程 点构 TI N得来 的，所以精度很高 通过数据转换，我们可以把数据库 中所需要的数据转换成 V RML文件，目 前有许多软件可以做到这一点 2 2 VR

10、 ML建模 实现 我们采用基于 www 和虚拟现实构模语言 VR ML开发该虚拟旅游模块 可以说 VRML语 言是多媒体(Mu l t i me d i a)、因特网(I n t e r n e t)和虚拟现实(VR)三种信息技术 的交叉点 在 VR ML中，以节点(n o d e)作为 基本单位，将不 同的节点 以层次关系组织在一起，构成 V R ML中的场景图(S c e n e G r a p h)，使 I n t e r n e t 用户犹 如身处真实世界，在 3 D环境中随意探寻 I n t e r n e t 上丰富的信息资源 VR ML语言具有球体、锥体、柱体、立 方体和文本等基

11、本物体，为创建景像提供了方便 V R ML不仅可以通过三维图形在视觉上达到立体效果，而 且可以通过 3 D声音让人感受周围环境的声音，就如在现实世界 中听到的一样 它可 以直接在记事本 中编写 并存储后缀为 岍 l 的文件来建立 V RML模型，并通过 VR ML世界浏览器插件 C o s moP l a y e 或 B l a x x u nC o n t a c t 进入虚拟旅游界面 VR ML的语法虽然并不复杂，但我们设计一个虚拟场景不仅要描述其形状特征和立体效果，还需要知 道其确切的位置，因此其代码量是相 当可观的，在这里我们采用 3 D MAX 2 5建 立 V R ML模 型，然后

12、通过 A S P这种位于服务器端 的脚本运行环 境，创建和运行动态 的交互式 WE B服务器应用 程序 AS P可利 用 维普资讯 http:/ 3 6 6 安 徽 师 范 大 学 学 报(自 然 科 学 版)2 0 0 5焦 A D O数据访 问模型实现数据库访 问，从而使得开发基于 WE B的旅游信息系统成为可能 在进入 3 DMA X界 面后，按一般制作三维动画的方法对要创建的虚拟现实对象建模，赋予材质及贴图，指定动画 建模工作完成 后，为了建立与 A S P脚本的链接，可 以点击 C r e a t He l p e r s 选单，在下面的下拉列表框 中选取 V I L ML 2 0

13、设 置了合适的 VRML工具后，选 择 F i l e E x p o r t 选 单，出现 一个对话 框，点击”存储 类型”下 拉选单 框，选择“VR ML 2 0(wr 1)”文件类型，最后取一个相应的名称，单击”保存”，会 出现一个 VR ML E X P OR T对话框，取 其默认值，单击 o K 即可生成我们需要 的 wr l 文件 将 VR ML程序嵌入网页中也很容易实现 例如将一个景点的 VR ML文件 s c e n e l 放入 网页中，可 以 编写下面的 HT ML文件：虚拟景点 将本文件及 s c e n e wr l 放在 同一 目录下，在拥有 VR ML 插件 的 I

14、 E中运行，即可 以看到页面里嵌入了所作的实例 2 3 模 块浏 览 VR ML编写 的文件可在任伺平 台上运行，它仅与不同的 V RML浏览器有关 Ne t s c a p e 4 0 5带有 C OS MO 2 0浏览器，图2 虚拟景点模拟界面 Wi n 9 8里也带有 VR ML 2 0浏览器，所 以用户 只需用标准 的 F i g 2 i r t u a l r y im l a t i v e in t。r f 万维网浏览器或者使用专门的 V R ML浏览器插件 C o s m o P l a y e r 或 B l a x x u n C o n t a c t 就可进入虚拟旅游界

15、面 用户 只要登陆西安市旅游信 息系统 网站，单击选 中景 点 名称，就会链接到嵌有 虚拟三维景点的网页 有关该景点的旅游信息可在西安市旅游信息系统的主页面上查 询，也可以用虚拟世界中的信息查询功能 3 模块功能 信息查询功能：用户在进行虚拟旅游时，可 以随时调 出景 区各名胜古迹 的介绍信息，以及其周边环境信息 用户交互 功能：该模块属于分布式非投入型虚拟环 境，即基于因特网和万维网的计算机硬件环境，该环境具 有三维图形空 间，参与者可 以从世界各地上 网连接到该 三维空问，并以化身表示各 自在该共享环境 中的身份，参 与者不必戴上 头盔、立体眼镜、数据手套 等设备，只需要 一般标准的计 算

16、机软硬件配置就可参与 用户可 以 自由 图 3 虚拟旅游模块功能 图 Fi g 3 Fu nc t io n s t r u c t u r e o f v i r t u a l t o u r mo d u l e 选择化身，并与屏幕上其他化身对话 此项功能正在开发中 数据量测功能：可让用户基于三维图形界面查询任一点的地理坐标 地学数据显示功能：可让用户显示地学数据，例如所在位置的经纬度或高程等空问位置信息 4结语 随着虚拟现实技术的不断发展，VR技术的应用已经扩展到人们生活的许多方 面，虚拟旅游 只是其众多 应用的一个方面 可以说把第一代万维网 即因特 网)和 GI S相结合开发 的西安

17、旅 游信息 系统，为西安市旅 游业开辟了一条新路 而在此基础上扩展的虚拟旅游模块也是对虚拟 G I s(v R G T s)的探索，与此同时网络技 术也在迅速发展，以 V RML为核心 第二代万维网的构建和普及又将给 VR技术 的发展提供更广阔的空 维普资讯 http:/ 2 8卷第 3期 王莹，卫海燕：基于 V R ML的西安市旅游信息系统虚拟旅游模块设计的初步实现 3 6 7 间 而虚拟旅游模块也将不断成熟和完善，成为用户选择旅游地及旅游项 目的直观、有效的途径 参 考文献：1 刘晓艳，林珲，张宏 虚拟城市建设原理与方法 M 北京：科学 出版社，2 0 0 3 1 4 21 6 1 2 龚

18、建华，林珲 虚拟地理环境 M 北京：高等教育出版社，2 0 0 1 6 09 3 3 徐素宁，韦 中亚，杨景春 虚拟现实技术在虚拟旅 游中的应 用 J 地理学与国土研究，2 0 0 1，1 7(3)：9 29 6 4 张 晶，邬伦 虚拟现实地理信息系统的设计研究 J 地理学与 国土研究，2 0 0 2，1 8(2)：2 02 3 【5 刘贤梅，李勤，司国海，等 虚拟现实技术及其应用【J 大庆石油学院学报，2 0 0 2，2 6(2)：1 1 3 1 1 8 6 冯娟 旅游商品的虚拟经营 J 云南大学人文社会科学学报，2 o o 1，2 7(2)：7 2 7 4 7 J o l i v e t

19、V，P l e,n e n o s D P o u l i n g e a s S e p la t i v eS p e c i f i c a t i o n o f A mb i a n c einV RML L a n d s c a p e s J L e c t u r eN o t e s i nC o mp u t e rS c i e n c e，2 0 0 4，3 0 (3 9)：1 0 61 0 9 【8 L u oYW De s i g nandI mp k n n e n t a t i o n o f aHi e r a r c h i c a l Co mp o

20、n e n t B a s e dWe b GI S J C h i n e s e J o u r n a l o f Co mp u t e r s，2 0 0 4，2 7(2)：7 1 7 3 ELEM ENT ARY REALI Z ATI ON OF VI RTUAL TOUR M ODULE OF XI AN TOURI S M RES OURCES I NF ORM ATI ON S YS T EM B AS ED ON VRM L W ANG Yi n g，W EI Ha i y a n (Col l e g e o f To u r is m 刊E n v i r o n m

21、e n t，S h a n x i No r ma l Un i v e r s it y，Xi a n 7 1 0 0 6 2。Ch i n a)Ab s t r a c t：I n t h i s p a p e r，we d e b a t e t h e f e a s i b i l i t y o f t h e v i r t u a 1 t o u r Th e v i r t u a l t o u r mo d u l e，o n e mod u l e o f Xi a n t o u ris m r e s o u r c e s i n f o r ma t i o

22、n s y s t e m b a s e d o n W e b GI S，i s s u s t a i n e d b y t h e t e c h n o l o g y o f v i r t u a l r e a l i t y a n d I n t e r n e t an d e x p l o i t ed b y VRML 2 0 I t ma k e s u s e r s o p e r a t e c o n v e n i e n t l y t o i mp r o v e t h e e f f i c i e n c y o f t h e、h o l

23、e s y s t e m b y o f f e r i n g v a r i o u s n a t u r a l s e n s i b l e wa y s，l i k e v i s i o n，l i s t e n i n g Us e r s n e e d n t i n p u t c o mma n d s b y t y p i n g an y mo r e No n i mme r s i n g d i s t r i b u t ed v i r t u a l t o u r mod u l e n e e d n t U se e l e c t r o

24、 n i c g l o v e s a n d h e l me t Us e r s c a n i n t e r a c t i n d i s t r i b u t ed n o n i mme r s i n g v i rtu a l e n v i r o n me n t an d a c q u i r e t o u ris t i n f o rm a t i o n p r o x i ma t e t o r e a l i t y o n l y b y me a n s o f VRML o b s e r v e r an d W e b GI S s o

25、f t wa r e Th i s mod u l e wi l l h a v e t h e f o l l o wi n g f u n c t i o n s：i n q u i r i n g t o u r i s t a t t r a c t i o n s，i n t e r a c t i n g a mo n g u s e r s，d a t a me a s u r i n g a n d s h o wi n g g e o g r a p h y d a t a so as t o ma k e g o o d f o u n d a t i o n f o r i mme r s i n g v i r t u a l t o u r Ke y wo r d s：VRM L；Xi an；v i r t u a l t o u r (责任编辑巩劫)维普资讯 http:/