四、虚拟旅游系统
（一）虚拟旅游的概念
虚拟旅游，是指建立在现实旅游景观基础上，通过模拟或超现实景观，构建一个虚拟旅游环境，使得参与虚拟旅游的旅游者能够进行逼真的虚拟旅游活动。
目前，中国虚拟旅游事业才刚刚起步，有巨大的发展空间。虚拟旅游虽然不能完全代替实地旅游，但是随着技术的提高，会越来越接近实地旅游。游览者可以在虚拟旅游景观中感受鸟语花香、欣赏风光美景，并感觉身临其境、与游客交谈。相比实地旅游，虚拟旅游或许会多一分情趣。
例如，游客通过旅游网站，在网络导游的带领下，可以看到斯德哥尔摩市政厅、隆德大教堂，还可以游览意大利米兰大教堂广场，参观法国巴黎的万神庙，还可以参观英国伦敦的大英博物馆，还可以游览日内瓦湖，参观瑞士苏黎世歌剧院……在虚拟旅游中，游客可以对景点进行360°欣赏，还能以点击鼠标的方式让网络中的自己在景点前拍照留念，整个过程不需要花一分钱。
虚拟旅游不仅可以游览景点，还能够扮演角色。例如，北京故宫博物院曾与IBM公司合作推出了“超越时空”虚拟旅游项目。他们利用3D技术，为游客在网上打造了一个虚拟游览紫禁城的环境。游客参观虚拟的紫禁城时，可以以自己喜欢的身份进行游览，比如，公主、将军、侍卫等，感受穿越时空的历史文化。游客每到一处，系统都会对重要的文物或建筑加以说明，游客还能查看文物的细部特征，对感兴趣的场景和物品进行拍照留念。
（二）虚拟旅游景区系统设计
开发虚拟旅游景区系统，首先，需要采集信息，可参考景区平面图或单体建筑物照片，力求弄清景区内地形地貌和各建筑物名称、外形等，确保制作数据准确无误。接下来，根据整理得到的资料在Photoshop中制作各类素材图片，为控制好容量大小，根据比例确定其尺寸、周边环境及分布情况。再利用3DS MAX或AutoCAD进行烘培贴图和单体建模，模型构建完成之后，可以开始虚拟场景的搭建。需要注意的是，为便于随时进行修改，应先从构建景区地形和道路等大环境入手，构建有代表性景观建筑和细节部分。然后，再将整个虚拟场景模型转化成.nmo文件并导入到Virtools软件中，通过不断优化模型、优化贴图，反复调整脚本设计，以增减交互式行为模块等方式获得最佳用户体验，最后添加背景音乐和环境音效，更新场景相关信息链接并进行测试发布。
为提高系统的趣味性，可以参照游戏的做法，在漫游过程中加入一个人物角色，供用户进行操作，用户不仅可以通过键盘、鼠标控制该人物角色做出行走、跑动、等待、跳跃等多个动作，而且还可以与景区内各物体进行互动。同时为了降低操作难度，在虚拟景区路线设计上可分为固定路线和自由路线两种，目的是让用户不仅能对景区主干道进行全方位的了解，还能对沿途每座建筑进行单体浏览。总之，虚拟景区系统设计要求提供给用户最大的控制权限，能从任意角度观察场景中的虚拟对象，以自然的方式在该虚拟空间中进行互动，通过漫游充分了解整个景区，从而产生身临其境的真实感觉。
（三）基于三维建模的虚拟现实系统
利用三维建模的虚拟现实系统，对景区进行浏览，是虚拟现实新应用。它是一个基于真实景区的实时仿真虚拟空间，用户借助必要的计算机设备在该虚拟空间中漫游，从任意角度对环境中的虚拟对象进行观察，从而产生身临其境的感觉，同时还可以对其中的物体进行互动和操作。基于三维建模的虚拟现实系统是虚拟现实技术在旅游业的综合应用，具有广阔的发展前景。
当前，根据三维场景生成手段的不同，虚拟现实技术分为两种：一种是以图像为基础的虚拟现实技术，另一种是以几何建模为基础的虚拟现实技术。前者在反映景观的真实性上具有一定的优势，后者则需要有大量的计算机计算过程，因此，对于计算机的要求相对较高。
1.以图像为基础的虚拟现实技术
该技术是通过照片或实景视频等实景图像，构造出三维空间内的虚拟景象。此技术能够快速地呈现图像信息，且具备逼真的效果。这是由于在制作过程中，构造了视点空间。视点空间是指使用者在某个点观察到的球形空间，它是根据不同的焦距呈现出的全景图像，能够从细节上呈现出不同的场景。旅游者可以选择俯视、仰视等多种观看角度，不仅能够看到现场的景观，还能看到当地景观的俯视图、环视图。这一技术不仅适用于大型博物馆，对自然景观、古典园林也同样适用，只要能够保证基础的图像具有高标准的精度，就能够保证虚拟景观的效果。
视频5-4：基于三维建模的景区虚拟现实系统设计
【拓展知识5-2】
基于图像的天安门广场虚拟现实技术
以天安门广场为例，大致讲述该技术过程。
（1）拍摄图片。在天安门广场上选取某一点（视野相对开阔，包含景点较多），使用像素比较高（能够保证图像的精度）的相机，从六个方向进行拍摄。照片共有六张，方向分别为上、下、左、右、前、后。
（2）组合图像。经过计算机编程，将六张照片组合成一张大图像，通过电脑可以从大图像中找出多个方向，可以产生走近、走远的感觉，因此，达到置身实景的感觉。
（3）拼接图像。将照片生成大图像的目的是将不同照片中的重叠部分删除。此过程需要手工工作和自动工作结合进行。手工的工作主要是通过肉眼观察，拖动鼠标来实现，重叠的部分设置为透明显示。自动工作部分主要是通过程序实现，利用Regulation算法进行匹配和融合相互重叠的图像。
2.以几何建模为基础的虚拟现实技术
以几何建模为基础的虚拟现实技术是以三维几何为依据的一种设计技术。与以图像为基础的虚拟现实技术相比，它的灵活性更强。而在实际应用过程中，往往需要二者的结合，以满足不同的需求。比如，虚拟旅游系统中的漫步作用，要求有逼真的视觉效果，给人以强烈的视觉冲击。
【拓展知识5-3】
基于虚拟现实技术的故宫景观再现
故宫的景观再现所涉及的数据种类比较多，其中包括地理坐标（古代院落的地理位置）、空间数据（院落的几何尺寸）、文字数据（院落的历史背景）、音频数据（导游解说）等多种数据。
（1）将Google Earth作为获取故宫地理坐标的工具，使用GPS卫星定位关键位置的坐标，利用Arc gis软件对数据进行处理，从而确定故宫准确的位置，为后期导航图提供依据。
（2）实地考察。对故宫内现有的建筑群进行测量，并请教相关的历史学家以及古建筑专家，参考历史资料，计算出故宫内的建筑物的几何尺寸。
（3）利用Photoshop软件对现实存在的建筑群进行处理，以便与虚拟的建筑群进行结合，并对音频等数据进行处理，目的是让图像与声音同步。
【案例5-1】
基于虚拟现实技术，重现圆明园光辉历史
圆明园是中国古典园林的集大成之作，曾是多国园林效仿的对象。然而，它现已成为一座遗址公园，人们对它的了解，只能局限于历史档案的记载，但所有的语言似乎都显得苍白无力。
小Q前几日看到宣传，说我国开发的圆明园结合VR（Virtual Reality）虚拟现实互动设备的“走进圆明园的未来”科技体验展发布会在香港举行，于是，他迫不及待地前去体验。
当一些人认为应该保持圆明园的残破原貌，以铭记鸦片战争这一国仇家恨时，这个展览却一反常态地将圆明园的精美、富丽堂皇及中国历史文化的深厚底蕴，以艺术科技、数字动画的方式，运用媒体科技加入娱乐元素，赋予圆明园前所未有的崭新生命力。
图5-2 圆明园
小Q在科技展上进行了零距离、高互动性的VR虚拟现实体验，他可以亲手打造“海晏堂”和“十二兽首”。中国第一座喷泉“海宴堂”及“十二兽首”的历史遗迹，通过小Q的双手重建，栩栩如生的喷泉即刻启动并再现眼前。除了VR虚拟现实互动体验外，还有一个专区，让小Q成为“皇上”或“皇后”不再是梦想。
科技艺术创作让原本遥不可及的历史遗迹、文物或艺术品，变得平易近人，有趣又兼具娱乐性，让高价或高档的艺术品近在咫尺。游客可以对展馆墙上的艺术品进行超近距离体验，感受艺术之美。
小Q还听说，梁思成先生的学生，清华大学建筑学院郭黛姮教授花费将近20年时间，研究如何利用虚拟现实技术重现圆明园的光辉历史。10000余件历史档案、4000多幅复原设计图纸，2000余座数字建筑模型、6段历史分期中的约120组时空单元，让圆明园这座“万园之园”穿越时空，再次展现在大家面前。
现在，我们已经有了基于虚拟现实的圆明园移动导览系统和圆明园虚拟游园系统，系统集海量数据、定位、导航、位置识别、音频讲解等于一体，可实现高清沉浸式体验。通过虚拟游园系统，游客仿佛置身殿前，在雕梁画栋的殿内，帝王仿佛正与大臣商讨朝政。
对于圆明园的信息化研究探索，专家们正围绕全新的数字技术概念，推进“混合现实”和“感映现实”两个创新项目，使虚拟场景进一步混合在现实空间中，让游客具有身临其境之感。同时利用多媒体技术，营造出具有极高艺术观赏性和感染力的体验式空间，充分调动游客的感官，从而激发游客对展示主题的情感共鸣。
案例思考：虚拟旅游能否代替现实旅游？