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摘要 数字旅游是数字地球在旅游业中的应用，也就是把各种有关旅游的信息用数 字化的方式存入电脑，并将其发布在网上，给旅游的供需两方提供及时的信息， 使旅游业的供给与需求达到动态均衡，实现旅游业的可持续发展。我国旅游信息 化发展迅速，但旅游信息化建设中仍存在许多有待完善的地方。目前的旅游信息 化产品没有或很少提供对旅游景点及服务设施自栓景展示，没有构建起有组织可 交互的虚拟场景，无法实现虚拟漫游，不能满足旅游消费者的需求。 本论文分析了数字旅游系统，对旅游业的服务、管理以及空间信息进行了分 类与归纳，阐述了对其进行数字化的内涵与意义。并在此基础上对整个系统的组 成与功能进行了整体设计。针对现有旅游信息化产品的不足，本系统增加了虚拟 旅游的功能，引入了虚拟现实技术以实现复杂旅游虚拟场景的构建和漫游。为了 实现虚拟旅游，并获得较逼真的虚拟浏览效果，本文提出了一种高精度的图像拼 接的改进算法，该算法可自动搜索较为合适的参照区域作为模板，并在匹配时采 用了先粗后精的匹配策略，使得图像拼接具有较快的速度与很高的精度。 本文从虚拟现实技术应用的角度，给出了实现虚拟旅游自撤术方案，实现了 网上虚拟旅游。通过该系统可实现虚拟场景的构建，漫游和交互，从而弥补了现 有旅游信息化系统的不足。 关键词：数字旅游虚拟现实全景图图像拼接漫游 a b s t r a c t a b s t r a c t t h e d i g i t a lt o u ri sak i n do f a p p l i c a t i o ni nw h i c ht h ed i g i t a le a r t hs e r v e sf o rt h e t o u ri n d u s t r y i nt h ed i g i t a lt o u rs y s t e m ，a l lk i n d so f d i g i t e l i z e dt o u ri n f o r m a t i o na r e s t o r e di nc o m p u t e ra n dp u b l i s h e dt ot h ew e b t h ei n f o r m a t i o nn e e d e db yb o t ho f t h e t o u rc o m p a n ya n dt o u r i s tc a nb e p r o v i d e db yt h ed i g i t a lt o u rs y s t e m , a n dt h ed e m a n d - s u p p l y b a l a n c e i n t o u r i n d u s 仃yc 粕b er e a l i z e d , f u r t h e r m o r e t h e d i g i t a l t o u r s y s t e m c a l l p r o v i d et h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tf o rt o u ri n d u s t r y a l t h o u g ht h et o u r i n f o r m a t i z a t i o nh a sg o taq u i c kd e v e l o p m e n ti nc h i n a , t h e r ea r es t i l ls o m ed e f e a t si n e x i s t i n gt o u ri n f o r m a t i o ns y s t e m b e a c a u s ei ne x i s t i n gt o u ri n f o r m a t i o ns y s t e mt h e p a n o r a m as h o wo f t h et o u r ：e n ea r en o tp r o v i d e da n dt h es t r u c t u r a li n t e r a c t i v ev i r t u a l s c e n ei sn o ti m p l e m e n t e d , t h ed e m a n do f t h ec u s t o m e rc a n n o tb es a t i s f i e d t h ed i g i t a lt o u rs y s t e mi sa n a l y z e di n t h i sp a p e r t h es e r v i c e ，m a n a g e m e n ta n d s p a c ei n f o r m a t i o na b o u tt o u ri sc l a s s i f i e da n dt h es i g n i f i c a n c eo f t h ed i g i t a l i z a t i o no f t h e t o u rs o u r e a oi sp r e s e n t e d b a s e do nt h ea n a l y s i san e w d i g i t a lt o u rs y s t e mi sd e s i g n e d t o s o l v et h ep r o b l e mi nt h ee x i s t i n gs y s t e m ，t h e v i r t u a lt r a v e l ”i si n t r o d u c e di n t oo u r s y s t e m w i t ht h ev i r t u a lr e a l i t yt e c h n o l o g y ，t h eb u i l d i n go f t h ev i r t u a ls c e n ea n dv i r t u a l w a l k - t h r o u g hc a nb ew e l lr e a l i z e di no u rs y s t e m i nt h i sp a p e r , ah i g h p r e c i s i o n i m p r o v e di m a g es t i t c h i n ga l g o r i t h mi sp r e s e n t e d , i tc a nq u i c k l ys e a r c ht h es u i t a b l e p a t t e r nr e g i o ni nt h ei m a g e t h em a t c h i n gp r o c e s si i lt h ea l g o r i t h mc a l lb ed e v i d e di n t o t w os t e p ：f i r s t 妙d oa r o u g hm a t c ha n dt h e nd oam o r ep r e c i s em a t c h i n gw i l l lt h er e s u l t o f t h ef i r s ts t e p w i t ht h i sm e t h o dt h ea l g o r i t h mc a l ls t i t c ht h ei m a g e sf a s t e ra n dm o r e e x a c t l y b a s e do nt h ev i r t u a lr e a l i t yt e c h n o l o g yat e c h n o l o g ys o l u t i o nt h a tc a nw e l lr e a l i z e t h ev i r t u a lt r a v e li sp r o v i d e di nt h i sp a p e r t h ev i r t u a ls c e n e ，v i r t u a lw a l k - t h r o u g ha n d i n t e r a c t i v e 伽b ei m p l e m e n t e dw i t ht h es o l u t i o n t h e r e f o r et h es h o r t c o m i n go f t h e e x i s t i n gd i g i t a lt r a v e ls y s t e mc a l lb ew e l lo v a c x h n o 一 k e y w o r d ：d i g i t a lt o u r v u t o a lr e a l i t yp a n o r a m ap i c t u r e ss t i t c h i n g w a l k t h r o u g h 创新性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学 或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处， 本人签名：掏窒鱼 本人承担一切相关责任。 日期： 关于论文使用授权的说明 妒2 够 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕 业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。 学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文：学校可以公布论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。( 保密的论 文在解密后遵守此规定1 本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 簪 日期： 日期： z f 2 、2 9 z 西6 2 7 g 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究背景 1 9 9 8 年，由戈尔提出的“数字地球”引起了全世界极为广泛的关注。数字地 球就是使用数字化的方式将地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑 中，实现其在网络上的流通，并使之最大限度地为人类的可持续发展和日常工作、 学习、生活及娱乐服务。严格地讲，数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大 规模的存贮技术为基础，以宽带网络为纽带，运用海量信息，对地球进行多分辨 率、多尺度、多时空、多种类的三维描述，并利用它作为工具来支持和改善人类 活动和生活的质量。 我国政府高度重视数字地球的建设。在戈尔提出“数字地球”的概念后，我 国是最早做出反应的国家之一。国家发展计划委员会、科技部、教育部及中科院 等部门己建议将“中国数字地球”的建设列入“十五”科技攻关的重点项目。 数字旅游就是数字地球在旅游业中的应用，也就是把各种有关旅游的信息用 数字化的方式存入电脑，并将其发布在网上，给旅游的供需两方提供及时的信息， 使旅游业的供给与需求达到动态均衡，实现旅游业的可持续发展。 旅游业蕴藏着巨大的经济潜力和广阔的市场前景，是第三产业中新兴的朝阳 产业，是现阶段全国乃至全世界规模最大、发展最快的产业之一。旅游业曾被称 为“无烟工业”，人们认为发展旅游业投资少、见效快、效益高。事实上，大规模 的旅游开发对环境的污染、破坏是极为严重。据调查，游客对草地的破坏为5 0 ， 对林地的破坏则高达7 0 一8 0 。生态环境的再生周期相当长，再生能力非常弱， 因此生态环境一旦遭到严重破坏，就很难恢复到原来的状态。而生态环境的破坏 不仅会引起该地的旅游业御退，影响当地居民的生活，还会引起人类生活环境的 恶化，诱发多种自然灾害。所以，利用遥感技术、数字技术对旅游资源进行动态 观测，及时获取有关信息，预测其发展趋势，采取适当的措施控制生态环境的恶 化趋势，已经势在必行。 我国有着丰富的旅游资源，但由于我国旅游业起步较晚，在很多方面落后于 发达国家，甚至落后于一些周边国家我国要赶超这些国家，成为旅游接待大国， 就不能跟在别人后面，而是要敢于领先，走在时代的前列。数字地球是2 1 世纪的 战略制高点，是未来信息社会的一种重要信息资源。信息化是当今世界经济和社 会发展的大趋势，也是我国产业优化升级和实现工业化、现代化的关键环节。将 旅游业和信息技术结合起来提高旅游业的服务水平、经营水平管理水平是旅游业 发展的必然趋势。回顾社会发展史，谁拥有了信息，谁走在了时代前列，谁就把 数字旅游系统中的虚拟现实技术研究 握了竞争的主动权。我国已加入w t o ，我国的旅游业也将更加开放，如果不提高 自己的竞争力，那只能在竞争中被淘汰。 目前，我国已成为世界第五大旅游接待国，预计到2 0 2 0 年，我国将成为第一 大旅游接待国，每年接待国际游客将达1 亿人。如果旅游企业不能及时获得相关 信息，不能及时了解旅游者的需求变化，就无法提供使旅游者满意的产品，在竞 争激烈的市场上必然处于劣势。旅游业要应对w t o 的挑战，适应信息时代对旅游 业的新要求；要向旅游者提供方便、快捷、高效的服务，满足不同旅游者的个性 化服务要求；要最大限度地降低运营成本，提高劳动生产率。这就需要用高新技 术对旅游业进行全方位的改造，建立起真正的数字旅游，这样才能在新一轮的竞 争中拥有更加强大的竞争优势。 1 2 国内外数字旅游现状 1 2 1 国外数字旅游现状 “旅游目的地营销系统”( d m s ，d e s t i n a t i o nm a r k e t i n gs y s t e m ) 作为旅游业与 信宸，手寺术的完美结合在世界范围内引起了普遍关注。世界旅游组织在“旅游目的 地在线营销1 言息时代的战略”中指出：“因特网和其它不断发展的互动多媒体平 台对旅游营销的影响是十分深远的。”目前d m s 在英国、新加坡、西班牙、澳大 利诬、瑞士、奥地利、芬兰等十多个发达国家和地区得到比较成熟的应用，成为 旅游业信息化最核心的系统。通过d i m s 系统编集旅游信息的核心数据库，并以此 支持网站、信息亭、游客信息中心、电话中心以及出版物的制作等传统营销手段， 将对旅游营销方式产生巨大影响。 以“新亚洲一新加坡”为例，它不单纯是一个网站，还是一个复杂的多媒体 旅游向导。它不仅提供有关信息，还为新加坡进行旅游目的地的形象定位，协助 旅游机构的促销活动。游客可以从该网站浏览各类旅游信息；同时，该网站还结 合触屏式服务亭、当地广泛分布的“新加坡第一”网络系统，以及新加坡旅游服 务中心，为游客提供服务。目前，记录到点击次数达每个月2 0 0 ，0 0 0 。另外，链接 到“新亚洲一新加坡网站”的“饭店网络”( h o t e l n e t ) 网站每天大约接到1 0 0 - - 2 0 0 个客房预订。目的地营销学通过和传统营销业务相结合，广泛支持了当地的旅游 企业，明显地提高了旅游业的效益。 1 2 2 国内数字旅游现状 旅游业是典型的信息密集型产业， 特征表现得尤为突出。近十几年来， 而当前中国旅游业空前的发展态势使得这 中国旅游业的发展从整体上呈现出发展规 第一章绪论 模大、覆盖范围广、形式多样化等特征【l 】。对于数量众多、形式多样的客体资源进 行合理的管理、开发和规划必然需要信息化盼管理手段，对于消费者与生产者的 沟通，贝4 需要高效而便捷的信息传输媒体。因此，旅游业的发展与当今世界经济 和社会信息化发展的大趋势具有一致性，旅游业的增长紧密依赖于旅游信息的产 生、扩散和应用。 我国旅游网站从1 9 9 6 年开始出现，目前具有一定旅游资讯能力的网站已有 5 0 0 0 多家。其中专业厨站3 0 0 余家，主要包括地区性网站、专业网站和门户网站 的旅游频道三大类。地区性网站主要是当地景点、景区风光的介绍，总体实力较 差，信息量少，效益难以保证。专业旅游网站主要进行旅游中介业务，包括传统 旅行社建立的网站和专业电子商务网站两类。前者有中青旅网，国旅网等，康辉 还开通了国内第一家出境旅游网站( 介绍出境旅游报名参团、办理护照、签证、 边防、海关等知识) 。后者中比较成功的有携程旅游网、e 龙网、华夏旅行网。 为促进我国旅游业信息化的发展，中国国家旅游局2 0 0 1 年1 月正式启动旅游 行业信息化系统工程一“金旅”工程，2 0 0 2 年开始实旋d m s 试点，并将陆续推广 到全国1 6 0 优秀旅游城市。第一个目的地营销系统试点于2 0 0 2 年在广东南海完成， 并逐步在全国推广。经过努力，全国“旅游目的地营销系统”的中心平台建设已初具 规模。目前，全国已完成和正在建设的目的地营销系统共8 个，广东省占据五个， 其他三个分剐为大连、三亚和苏州。 国家旅游局“金旅工程”的启动与实施从整体上提高了我国旅游业的信息化 水平。目前，“金旅工程”的“三两一库”建设已取得了显著成果硬件环境基本 完备，软件环境正在不断走向成熟阱。国家旅游局d i m s 的建设与推广对我国旅游 信息化走向国际先进水平起到了推动作用。2 0 0 2 年国家旅游局在广东省组织南海 d m s 的试点并取得成功后，又相继建成了粤港澳、三亚、大连、厦门、苏州等多 个d m s 。d m s 的使用给旅游目的地带来了直接的经济效益。此外，其他各级、各 类旅游机构也纷纷开发了各自的旅游信息化产品。旅游业信息化、网络化、办公 自动化的时代正切实的向我们走来。 1 3 数字旅游中的虚拟旅游 我国旅游信息化发展迅速，但旅游信息化建设中仍存在许多有待完善的地方。 目前的旅游信息化产品往往只提供对于旅游主、客体自身的属性特征信息的发布 与查询功能，而很少对其空间特征信息以及空问信息的相互关系进行直观的发布、 查询与分析，不能让用户对旅游目的地产生直观、形象的认识。尤其是对旅游景 点、旅游服务设施如宾馆、饭店的服务环境的宣传介绍大多还是停留在使用静态 图片和文字的阶段，没有连续的虚拟空间的展示，缺乏真实感和交互性。事实上， 4数字旅游系统中的虚拟现实技术研究 空间信息的获取、管理、分析和表达是旅游信息化必不可少的组成部分。 目前，虚拟现实技术正日趋成熟。这一技术可以直观而形象的展示旅游目的 地的环境，景观，从而使人们对旅游目的地形成直观的认识，达到良好的宣传效 果，增加对游客的吸引力。因此，虚拟现实技术将成为未来旅游信息化的重要组 成部分。 将虚拟现实技术与网络技术相结合可以实现网上虚拟旅游。虚拟旅游就是使 用虚拟现实技术对现实世界的场景进行模拟，使用户可以获得连续的空间信息并 能够与虚拟环境进行交互。虚拟旅游是建立在有关对象的模型库和数据库的基础 上，通过虚拟现实技术的人机对话工具来实现的，它包含仿真的建筑、仿真的景 色、仿真的服务等。虚拟旅游通常有以下方式： 1 ) 现存景观的虚拟。旅游会加速对一些易损的珍贵文物( 如敦煌壁画) 的破坏， 而这些文物又有极高的科研价值，必须保存下来。所以对这些景点进行虚拟旅游， 使人们通过虚拟的方式了解它，欣赏它，既满足旅游需求又保护文物。还有一些 景观( 南极，迪斯尼等) ，由于各种原因人们不易到达，对其开发虚拟旅游可满足需 求，还可以扩大其影响力、提高吸引力。 2 ) 再现景观的虚拟。这是针对已经不存在或即将不存在的景观进行的虚拟。 中国及世界各国都有令人神往的传说、神话故事，若根据史书的记载，加上人们 的想象把它们制作成虚拟景观，不仅具有保存价值，甚至还可以给人们的怀旧心 里以某种程度上的安慰。例如昔日“三峡风光”的虚拟旅游，中国“古楼兰”的 虚拟旅游等等。 3 ) 未建成景观的虚拟。对正在规划建设中的旅游景观进行虚拟，其主要目的 是起到先期宣传和吸引游客的作用。 4 ) 目前人类不易到达的景观的虚拟。如太空旅游、地核旅游、深海旅游等。 这些旅游活动目前还无法进行，但是我们可以根据人类所掌握的资料，加上人们 的大胆想象，虚拟这些旅游活动，以满足人们的好奇心 1 4 本文的组织结构及主要研究内容 将虚拟现实技术应用于数字旅游系统，实现网上的虚拟旅游是本文研究的主 要目的。本文的研究内容包括数字旅游系统的组成与功能，数字旅游中虚拟旅游 的实现技术和算法等。本文使用基于图像的虚拟现实技术构建旅游虚拟空间，重 点对其中的图像拼接算法，虚拟场景的构建模型等进行了研究。论文的组织结构 如下： 第一章为绪论部分。简要介绍了国内外数字旅游的现状，并分析了我国数字 旅游存在的问题，分析了虚拟旅游在数字旅游中的重要性。 第一章绪论 5 第二章对数字旅游系统进行了分析与设计。对旅游业的服务、管理以及空闻 信息进行了分类与归纳，强调了使用虚拟现实技术对旅游景点以及旅游服务设施 进行仿真所具有的现实意义。对数字旅游系统进行了楚体设计，并对其优势与特 点进行了分析与总结。 第三章对实现数字旅游的关键技术做了详细深入的分析和研究。重点对虚拟 现实技术进行了研究，尤其是其中的基于图像的虚拟场景的构建和漫游技术。 第四章对基于图像的虚拟现实技术中的全景图技术进行了深入研究。对其中 的柱面投影算法，囝像匹配算法以及图像缝合的平滑算法进行了研究，在已有算 法的基础上提出了新的改进算法，并对其进行了验证。 第五章对虚拟现实技术在数字旅游中的应用实例作了介绍。阐明了虚拟旅游 的系统模型；简要介绍了全景图拼接模块功能及界面；对虚拟场景的组成进行了 分析与类设计；最终实现了网上虚拟旅游。 第六章为本文的结论部分。这一章是对整篇论文内容的总结，主要对本文完 成的研究工作做了概括，对后续研究工作及虚拟现实技术未来的发展趋势进行了 展望。 6 数字旅游系统中的虚拟现实技术研究 第二章数字旅游系统分析与设计 2 。1 数字旅游概述 数字地球指的是建立一个地球信息模式，该模式将地球上每一角落的信息都 收集、整理、归纳，按照地球地理坐标建立完整的信息模式并且用网络连结起来。 从而使地球上的每个人都可以快速、完整、形象的了解地球宏观和微观的各种情 况，充分发挥这些数据的作用。数字地球中包含有高分辨率的地球卫星图像、数 字化的地图，以及经济，社会和人口统计的信息。 数字旅游就是数字地球在旅游上的具体应用。数字旅游中应该包含旅游目的 地的数字化地图，人文景观、自然景观、旅游服务设施( 涉外机关、旅行社团、旅 馆、交通、邮电、医疗、娱乐场所、商场等) 等的仿真数据和模型，以及各种旅游 服务信息、旅游资源信息等各方面的图形数据、图像数据、属性数据、多媒体数 据、文字资料、图片资料等t ”。 随着全社会对空间信息需求的不断增长，空间信息将成为国家乃至全球信息 流中的重要组成部分，空间信息服务也逐步发展成为当今社会最基本的信息服务 之一【4 l 。由于旅游资源具有区域唯一性，旅游商品如旅游产品、旅游服务等在消费 上具有时序性、定点性等空间地理性 5 1 1 6 1 ，因此旅游地理信息体现了较强的地理属 性。数字旅游可以使用w e bg i s 技术实现对旅游地理信息进行管理、分析、应用 和共享；使用虚拟实现技术对旅游目的地的景色、建筑等进行仿真，使人们可以 到旅游目的地做虚拟旅游，也可以对各种旅游服务设施作虚拟考察。旅游数字化 不仅赋予旅游新的内涵，还可使老弱病残实现旅游，增加游人的满意度，突破旅 游的地域界限，减轻旅游景区的承载力。 2 2 数字旅游系统的分析 旅游业的数字化就是将旅游业的任何信息，包括文字、图像、声音、动画等 转化成数字语言交给计算机处理。旅游业的数字化主要包括对景点的空间信息和 属性信息的数字化，旅游服务信息的数字化和旅游管理信息的数字化。不同类型 的用户对这些信息会有不同的需求。 2 2 1 旅游服务信息的数字化 游客需要对旅游目的地进行多方面的了解，根据旅游服务信息确定自己的出 行计划。这些信息包括旅游目的地的风土人情、历史文化、地方特产、民俗节日、 饮食文化、景区介绍等。对于这些信息除了要有传统的图文介绍外，还要调用宽 第二章数字旅游系统分析与设计 7 带多媒体表现手段，使游客获得直观感受。 旅游服务信息的数字化是数字旅游建设的一项重要内容是，旅游目的地的服 务信息主要涵盖以下五个方面的内容： ( 1 ) 景点景区的属性信息。 包括旅游目的地的行政区划、景点分布，各景点的特色，景点的历史与发展 现状，当地的特色旅游商品以及其价格，旅游时需要注意的事项等等。 ( 2 ) 交通信息。 包括旅游目的地的航空、铁路、公路等各种交通信息，旅游目的地的主要公 交路线等。如航班、车次、长途客运等。 ( 3 ) 食、宿、购、娱信息。 包括各种宾馆、旅行社、招待所的属性信息，如联系电话、级别、价位、容 量、地点等信息。特色餐饮、娱乐、购物场所的属性信息，如地点、电话、主要 服务项目、特色商品等。 ( 4 ) 公共服务设施信息。 旅游目的地的各种公共服务设施的信息，包括政府机关、银行、邮局、医院、 企业、订票服务点、汽车租赁中心等。 ( 5 ) 其他信息。 旅游目的地的城市概况、大型节庆活动、民俗、历史文化博物馆、特色产业 等的各种属性信息。 2 2 2 旅游管理信息的数字化 旅游管理者需要收集，编辑、管理旅游空间信息，获得最新数据资料( 如新 建设的旅游资源或设施信息) 从而辅助各类旅游业课题研究，产品设计与规划。 旅游管理信息包括各种旅游资源的数量、质量、承载力和分布特征等信息，有关 地形、土壤类型、气候、植被、土地利用变化等方面的数据，以及对这些信息的 分析评价结果，并以各类专题图形式展示统计分析结果，如统计图、数值分级图 等。分析单项旅游资源之间的相互关系及其空间组合特征。由于旅游资源的季节 性和动态性特征，需要了解旅游资源在时间序列上的变化过程，可以利用遥感技 术对地面同一目标、同一区域进行周期性监测，不断提供该目标区域的最新变化 资料，对目标实行动态分析1 7 1 。利用这些信息可以保护旅游资源。人类的经济活动 和社会发展不能超越资源和环境的承载力，超越了限制就不能持续发展。数字技 术拥有极强的数据储备能力，可存贮旅游业可持续发展所需要的全部数据。人们 从自己的终端机中调出的将是能直接理解的丰富的信息以及各种尺度的图像及各 种数据，并应用空间分析和虚拟现实技术模拟人类活动对生产和环境的影响；用 数字旅游系统中的虚拟现实技术研究 宽带高速网络及时调用各种有用信息进行综合分析，进而制定有针对性的可持续 发展策略。 2 2 3 旅游空间信息的数字化 根据研究对象的地域范围和行政级别，可以把全国旅游资源分为4 裂8 1 ，分别 是：全国旅游资源，省( 直辖市) 旅游资源，旅游城市，景区，景点。前两级分区主 要考察研究对象的宏观性特征，数据概括程度较高，后两级分区研究范围逐渐缩 小，专题进一步细化，区域特征表现力更强。图2 1 给出了旅游空间信息后两级的 分级结构。 图2 1 旅游城市空间信息分级结构 如图2 1 所示，旅游城市空间信息又可依据旅游业六大要素进行分类。旅游业 六大要素包括餐饮( 食) 、住宿( 宿) 、交通( 行) 、游览( 游) 、购物( 购) 以及娱乐设施( 娱) 。 食：是旅游的首要因素。餐饮信息一般包括：特色公厅、旅游团队指定餐厅 及一般餐厅等。 宿：是旅游的重要保障。住宿信息一般包括星级宾馆、普通旅馆、招待所等。 行：是旅游的关键。所谓旅游交通是指旅游者从居住地到旅游目的地( 旅游景 区、旅游景点) 的交通工具和设施。旅游交通工具信息一般包括铁路、公路、航空、 水运四种，旅游交通设施一般包括站点、码头、飞机场等。 游：是旅游的核心。对旅游资源的细化分类包括自然景观资源、人文景观资 源和社会景观资源。 购：一般包括著名商店、著名商业市镇与街道、特殊商品工厂、交易会和地 方名厂等信息。 娱：一般包括歌舞厅、影剧院、酒吧咖啡、健身房等。 此外，旅游城市的空间信息还要包括一些其它公共服务设旄如医院、银行等 的信息。 景区里有若干旅游景点，旅游景点有自然景观和人文景观两类。 可以使用w e bg i s 技术对这些旅游空间地理信息进行管理、分析、应用和共 第二草毅早旅动芋糸统分析与设计 享，使用虚拟现实技术对景点的建筑、景色、食、宿、购等旅游服务设施进行仿 真，实现虚拟旅游。例如对现存一些易损的珍贵文物( 如敦煌壁画) 及不易到达的景 点等进行仿真，在这样的景点进行虚拟旅游，既满足旅游需求又能够很好的保护 文物。对于旅游服务设施如宾馆的住宿环境，饭店的用餐环境等进行仿真，可以 让游客对提供的服务有直观的认识，达到宣传的目的。为了能使虚拟环境有较好 的实时性和交互性，现一般采用基于图像的虚拟现实技术对现实环境进行仿真， 生成虚拟实景空间。具体实现方法是采集景点的图像信息生成全景图像，对其进 行空间关联建立起的具有空间操纵能力的虚拟环境。由于采用基于图像的方法， 照片是源于真实世界的，因此具有很好的真实感。用户可以在虚拟环境中漫游， 能主动地从不同的观察点和方向了解环境。 使用虚拟现实技术对旅游景点和旅游服务设旎进行仿真，可以对景点和服务 进行直观形象的展示，为旅游消费者选择旅游目的地提供参考，是数字旅游系统 提供的最具特色的一种服务，是宣传旅游目的地最有效的手段。 2 3 数字旅游系统的整体设计 2 3 1 数字旅游系统整体框架 数字旅游系统的主要服务对象包括各级旅游局、旅游企业、旅游消费者三类。 系统设计的主要目的是整合旅游目的地的各种资源，从而使旅游目的地产业在国 内及国际旅游市场上形成一种整体的竞争优势。其突出特征是对旅游目的地进行 整体形象的塑造和宣传，在网上为旅游消费者提供旅游方面的全方位服务，建立 旅游消费者和旅游企业之间的网上交易平台。 数字旅游系统的整体框架如图2 2 所示。 藏字旅游套众朔站 巨匡 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一 犁 翻篓 l 嚣嚣 1 系l t 一 舷薛练台信直数据痒统 88 簋旅壤麓 簟嚣 企垒 产 旅 麓辩 潞游辩群 胄客 业业晶辩 垒峨 信企统辫 户 信信订投 囊 囊 业 计蛄 息囊 照 诉 宙 蕾 撮蕾 管 爱 臂蛙 棱理告曩理者理理 图2 2 系统整体框架 1 0 数字旅游系统中的虚拟现实技术研究 数字旅游系统由公共门户网站、核心服务系统、旅游客户端、旅游企业客户 端四部分组成。其中，核心服务系统是整个系统的核心部分，系统其他部分都与 它进行交互。公众门户网站主要是面向旅游消费者的，是旅游消费者与系统进行 交互的接口。旅游局客户端是面向各级旅游局的，提供旅游局进行旅游管理的各 项功能，并与核心服务系统进行数据交换。旅游企业客户端是面向旅游企业的， 为旅游企业提供在线业务处理，企业信息管理、发布等功能，与核心服务系统进 行数据交换。 2 3 2 数字旅游系统的体系结构 数字旅游系统结构采用目前较流行的三层应用结构，三层由表示层、应用逻 辑层和数据层组成，具体实现中，三层分别为客户机、应用服务器和数据服务器。 系统总体结构图如图2 3 所示。 潮览器匿 l 虹 j s p 页面匿 饕 i 隧 l 阳h 蘸匿 驴* “* * 鞭 糍缀镕，徽熬缓瓣露 w e b 服务嚣 应用程序睃 ， l 一觏r 一 客户端i0 ， 豢 j a v aa p p l e t 妻 g l s 服务鏖 商业服务雕 l 糜 算测 黔箩”燃琳；嘧誊誊 应用服务器 凌徽缆徽黧薹| 耋| 鏊5 l 麟 l 鲻l l 霪；搿溯麟葬tv 膨# 黪敷戮黪辫臻攀登黪 用户界面层 镪戮熬鞘瓤缀鞘戮骥戮黝业务逻辑层 图2 3 系统的体系结构 ( 1 ) 表示层设计：客户端浏览器采用通用的h t m l 浏览器，浏览器向w e b 服 务器发送h t r p 请求，w e b 服务器响应客户机的请求，返回请求的h t m l 页面， 客户机下载客户端组件，在客户机上注册安装成功后，在浏览器中运行。同时用 户还可以在客户端进行简单的交互操作。这里的客户端组件由j a v a a p p l e t 组成。 客户层通过w e b 层与业务层之间进行数据交换。j 2 e ew e b 组州9 】通常由s e r v l e t 或者j s p p a g e s 组成。s e r v l e t 是一种j a v a 语言编写的类( c l a s s e s ) ，它可以动态的 处理请求( r e q u e s t ) 并且构造响应( r e s p o n s e ) 。j s p 是一种基于字符的文档，它 可以作为s e r v l e t 被j 2 e e 服务器编译后执行，从而产生能够被浏览器所识别的 h t m l 文档。通过这样的技术，就可以动态的获取客户从客户端发出的请求并根 第二章数字旅游系统分析与设计 据这些请求产生不同的啊应页面响应客户的请求。 ( 萄逻辑层设计：该层是整个系统设计自9 核心，起着中间层的作用。w e b 服 务器负责处理客户机的h t r p 请求，下载g i s 组件及加载空间数据等，最后把处 理的结果数据通过w e b 服务器传给客户端。应用服务器负责处理具体的业务逻辑 运算，按照客户层提交的请求并按照业务逻辑提取、过滤和处理数据，并将处理 完的数据包返回给用户界面层，进行显示。业务逻辑层由3 种企业b e a n s ( e n t e r p r i s e b e a m ) 组成：会话b e a n ( s e s s i o nb e a n s ) 实体b e a n ( e n t i t yb e a n s ) 以及消息驱 动b e a n ( m e s s a g e - d r i v e nb e a n s ) 会话b e a n 描述了一种与客户端之间的短时“会 话”来与客户端进行数据交换。当客户端完成操作之后，“会话”中的数据以及会 话b e a n 也会同时取消。实体b e a n 则与数据库中每一个表以及表中的每一条数据 建立唯一的联系。与数据库相关的操作都是通过实体b e a n 来完成i l o j 。而 m e s s a g e d r i v e nb e a n 融合了会话b e a n 和j a v a 消息服务( j a v am e s s a g es e r v i c e ， j i m 踯的消息监听器，使业务层能够异步的获取j m s 消息。 ( 3 ) 数据层设计：数据服务器层包括空间信息服务器和商业服务器，其中对关 系型数据的管理采用o r a c l e 数据库管理系统。 空间信息服务器主要负责管理相关的空间数据和属性数据，商业服务器主要 完成与空间数据无关的提交请求。例如用户的登录信息和个人的详细资料都存储 在商业数据库中。 三层应用结构把用户层，业务逻辑层，数据存储层三者分离开来，其优势在 于： 1 ) 保证系统的安全性：中间层( 业务逻辑层) 隔离了客户( 用户界面层) 直接 对数据库系统的访问，保护了数据库系统和数据的安全。 2 ) 提高系统的稳定性：三层分布式体系保证了网站系统更可靠的稳定性。业务 逻辑层缓冲了用户与数据库系统的实际连接，使数据库系统的实际连接数量远小 于应用数量。在访问量和业务量加大的情况下，可以用多台主机设备建立集群方 式，共同工作，进行业务逻辑处理，实现负载均衡。 3 ) 系统易于维护：由于业务逻辑在中间服务器上，并且采用组件化方式设计， 当业务规则变化后，用户界面层不做任何改动，就能立即适应。 4 快速响应：通过负载均衡以及业务逻辑层缓存数据能力，可以提高对客户端 的响应速度。 数字旅游系统中的虚拟现实技术研究 2 3 3 数字旅游系统功能设计 2 3 。3 1 公众门户网站 门户网站提供旅游消费者关心的各类旅游信息，还要做好旅游目的地的形象 宣传工作。协助旅游机构的促销活动，并为游客提供各种服务接口。网站的主要 内容描述如下： 1 ) 全面、准确、及时的旅游目的地服务信息：实时提供旅游目的地的气象、 新闻、交通等信息。全面提供吃、住、行、游、购等方面的信息，包括旅游目的 地的风土人情、历史文化、地方特产、民俗节日、饮食文化、景区介绍等。介绍 优秀旅游企业，如星级酒店、旅行社、著名休闲娱乐及购物场所等。 2 ) 动感电子杂志：汇集当月最新旅游信息，如各酒店、旅游路线的优惠促销 信息，新推出的旅游路线，机票打折信息，各旅游目的地的节庆活动等。 3 ) 功能强大的信息查询工具：提供多种方式查询：如条件查询、按图查询等， 条件查询可提供多种选择，如查询景区介绍可按景区级别查询、按地区查询、按 推荐线路查询等。为自助旅游者提供交通查询，提供航班、铁路、长途客运等的 查询，旅游者输入所在地及目的地能提供可选路线，如可乘车次，可选公交线路， 对自驾车旅游者，提供路况信息。 4 ) 个性化旅游行程设计：游客可根据自身情况，自定义旅游路线，安排行程， 尤以为自组的旅行团体设计旅游路线，如单位组织出游等，可与旅行社进行协商。 还可以预订旅行社推出的旅游路线，预订酒店，机票，还可进行会议预订等。此 外，还提供租车等服务。 5 ) 宽带多媒体的表现手段：有视频、f l a s h 、虚拟全景等。提供视频播放工具 的下载。提供旅游景点、旅游服务设施如宾馆房问、饭店用餐环境等的虚拟全景 的播放。 6 ) 矢量旅游地图：旅游目的地的电子地图，用户可对地图进彳亍各种操作，如 查询、放大、漫游等。 7 ) 同业交流专区：为旅游企业之间交换信息提供平台。 8 ) 旅游管理：发布旅游局最新的政务信息，景区的建设规划信息；游客的投 诉的回复信息，公布旅游企业服务质量评比结果等。并对旅游目的地的旅游情况 进行统计，如在旅游高峰期，公布各旅游目的地出入境人数，以做好统筹、协调 工作。 2 3 3 2 核心服务系统 核心服务系统为旅游消费者提供旅游的全方位服务，保证用户的旅游自主性 第二章数字旅游系统分析与设计1 3 和旅游自治性；为旅游企业客户端提供与消费者沟通得桥梁，为旅游企业进行宣 传促销提供电子商务公共服务平台；为旅游局客户端提供发布旅游管理信息，在 线受理业务的平台，提供游客和旅游企业的数据信息，以便管理部门进行统计并 作进一步的规划。核心服务系统使得旅游消费者、旅游企业和旅游管理部门之阿 可以及时进行沟通交流，提高了旅游目的地的整体形象，并提供了一个良好的旅 游投资环境 核心服务系统的功能划分如图2 4 所示 图2 4 核心服务系统功能划分 系统划分为五个功能模块： 1 ) 旅游信息服务：基于w e bg i s 提供旅游综合信息服务，可以查询各种旅游 资源的属性信息和空间地理信息。游客可以基于网络环境浏览目的地旅游地图， 获取目的地各类旅游资源信息，及其它辅助信息 主要实现的功能有：基于空间数据引擎查询目的地旅游资源信息，如已知旅 游资源名称在地图上进行定位，或在地图选中或定位某一个旅游资源，进而查询 其局边环境的图形和属性信息，如查找景点附近的餐厅、旅馆、车站等信息。获 得从客源地到旅游目的地的通达信息，如查询旅游客源地和目的地之间公交信息 换乘信息、最佳路径信息等。以及其它地图量算、地图放大、缩小、漫游、图层 控制等功能。 2 ) 虚拟旅游：实现旅游景点虚拟场景的构建和漫游，以及对宾馆、饭店等服 务设施的服务环境进行仿真，消费者可以获得对景点和服务环境的空阿信息的直 观感受，可以在虚拟旅游场景中漫游，与系统进行实时交互。 3 ) 旅游预订服务：主要实现旅游产品的在线预订功能。如线路预订、宾馆酒 店预订等。 4 ) 旅游订单处理：主要负责将对订单进行处理，将其分发给相关企业。 5 ) 旅游网站内容管理：主要负责旅游网站的信息发布、更新、维护等。 1 4 数字旅游系统中的虚拟现实技术研究 旅游综合信息数据库：建立和完善共享的旅游综合信息数据库是建立数字旅 游系统的基础。数据库系统作为系统平台的一个重要的组成部分，是上层的应用 系统的基础，也是业务处理系统的核心。综合信息数据库是一个体系完善、内容 实时的动态数据库。各级旅游部门和旅游企业按照统一的数据格式，利用系统所 提供的软件提交各种数据。 2 3 3 3 旅游企业客户端 旅游企业客户端的设计目的是帮助旅游企业实现信息化服务。在信息时代， 旅游业的信息化服务显得尤其重要。它对获取客户需求、开展网络营销都具有特 别的意义。信息化服务是面向客户的，旅游企业开展信息化服务，可以提高旅游 服务效率，随时沟通客户。通过信息化工程可以建立一个以客户为中心的互动平 台，随时了解客户的服务需求，维系客户关系，这是企业培育忠诚客户的有效途 径。有的企业虽然有比较完善的管理信息系统，但由于缺乏互动，这些企业的客 户并没有得到满意的信息化服务。 在数字旅游系统中，旅游企业可以利用公众门户网站与业务伙伴开展各种各 样的网上在线业务，如网上询价、采购、在线预定等：进行网上客户关系管理、 业务、账务等的在线往来；网上宣传以及信息发布；与客户进行互动交流等。 旅游企业客户端的主要功能有： 1 ) 企业信息管理：对企业的业务信息，帐务信息、人力资源信息等分别进行 管理。建立数字化的人力资源库，存储正式员工、临时员工以及兼职员工等不同 类型的人才档案，就可以根据需要随时补充员工，满足企业的需要。 2 ) 企业信息发布：旅游企业发布各种促销信息、服务信息，包括文字、图像 等，对企业进行宣传。 3 ) 产品订单管理：对旅游产品订单进行审核订单，确认并返回订单当前状态。 4 ) 旅游投诉处理：对客户的投诉意见进行处理，给出处理结果，实现旅游企 业与客户的互动交流。 2 3 3 4 旅游局客户端 旅游局客户端提供一个旅游系统内部信息传达的渠道，并进行业务管理，实 现各项业务处理的自动化，提高工作效率。 旅游局客户端的功能主要包括： 1 ) 旅游信息审核：对要发布的旅游信息，如大型节庆活动，旅游促销活动， 旅游天气预报，旅游资源信息等，进行审核。如发布的旅游地图应具备生动、形 象、准确、信息充实等特点。旅游局的审核工作可以确保所发布信息的真实性、 第二章数字旅游系统分析与设计1 5 准确性。 2 ) 旅游企业管理：对旅游企业进行管理，如进行企业档案管理，对旅游企业 进行监督，旅游服务评比等。对旅游企业的设立进行审批，在线受理审批业务。 3 ) 旅游统计报告：在线统计旅游信息。旅游局制定好需要填报的表格发布到 公众网站上，接收填好的报表，对反馈信息进行统计，并发布统计结果。 4 ) 旅游网站管理：对旅游网站的建立、运营进行管理。 2 4 数字旅游的优势与特点 数字旅游系统是旅游业的信息化应用系统，它的优势与特点体现在以下四个 方面： 1 ) 旅游业的信息化使得旅游业和互联网技术有