虚拟现实技术在旅游资源开发与保护中的应用，本文主要内容关键词为：虚拟现实论文,资源开发论文,旅游论文,技术论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
[文章编号] 1009-6043(2010)01-0108-03
一、旅游业的发展与旅游资源的破坏
改革开放以来，我国旅游业发展取得了举世瞩目的成就。以入境旅游为例，2008年我国入境旅游人数达到13002.74万人，是1978年的180.92万人上的约72倍，相应的旅游外汇收入396.96亿美元是1978年2.63亿美元年的150余倍，平均增速分别达15.3％和18.2％，显著高于国民经济的增长速度。如图l所示。
图1 30年来我国入境旅游业的发展状况
数据来源：2007年中国旅游统计年鉴，国家旅游局网站。
旅游业的高速发展满足了人们日益增长的文化和精神需求，促进了经济的繁荣发展，但也带来了巨大的经济、社会、安全、交通、环境等问题。特别是旅游黄金周期间，各旅游景点人满为患，旅游服务质量下降，给旅游资源造成了极大的破坏，也导致了旅游资源的巨大浪费。例如，2007年5月2日，全国假日旅游部际协调会议办公室发布“五一”黄金周第2号旅游信息通报显示，故宫接待量大得惊人，达到11.48万人次，是最大容量的2.3倍，创实行黄金周长假制度以来的第二高值。如潮而至的游人、铺天盖地噪音、摩肩接踵的拥挤、四处溅落的汗珠甚至痰迹、瞬间堆积的垃圾、10多万双鞋底的反复踩踏对故宫建筑、古树等造成了巨大的损坏，也导致了旅游满意度的降低，同时这也体现了旅游资源的不足和我国休假制度的不合理。
经济发展的车轮无情碾压着几千年积淀的文化。许多具有历史价值与美学价值的古建筑，被一栋栋工业文明的水泥框架代替。城市化的不断发展也使一些典型历史老城区如上海的弄堂、北京的四合院遭到破坏。各种现代化设施的建设同时改变了一些古街区或景观的外部环境，使其景观的整体文化、历史氛围减弱。各种自然损害与人为的偷盗、破坏行为及修缮的不足使明十三陵风光不再。
旅游是人类的生活需求之一，是较高品位和格调的消费方式，是精神追求和文化享乐的新型载体。经济越发达、社会越进步，外出旅游在现代人们生活需求结构中的地位就愈发突出，而旅游资源是旅游业存在和发展的基础，因此旅游资源的保护亟待加强，而传统的方法维护与改造已经不能满足时代发展的需要。
二、虚拟现实技术与旅游业
虚拟现实技术(Virtual Reality Technology)是一项综合集成技术，它的出现是计算机图形学、人机交互技术、传感器技术、人机接口技术以及人工智能技术等交叉与综合的结果。它利用计算机生成逼真的三维视觉、听觉、嗅觉等各种感觉，使用户通过适当装置，自然地对虚拟现实世界进行体验和交互作用。虚拟现实技术就是用计算机创造现实世界。
现在，旅游已经成为普通民众日常生活的重要组成部分。然而，旅游又受到闲暇时间、可自由支配收入、个人健康状况等众多因素的影响。同时旅游作为一种跨空间、跨文化的社会文化活动，自然、文化、社会、政治等客观外在因素也经常导致个人旅游计划难以实现。主客观条件的限制迫使人们追求一种足不出户就可以实现旅游感受的方法，而虚拟现实技术的发展为满足了人们的这种需求提供了可能。
计算机网络技术和虚拟现实技术的快速发展为满足人们多层次的旅游欲望提供了更多可行的方法。虚拟现实技术具有三个基本特征，即：沉浸感、交互性、想象性。该技术可以使用户产生身临其境的感觉，而且可以实现用户与系统的实时互动，使用户得到即时、真实的体验。旅游者的旅游活动也主要是一种身心的体验和互动，其目的是为了获得某种愉悦或满足。利用虚拟现实技术，借助头盔式显示器、数据手套、跟踪器(空间定位器)以及触觉和力反馈装置等必要外围设备和强大的计算机系统，再通过虚拟现实编辑器的相关处理，就使得在虚拟环境中的物体不仅具有立体感和质感(真实感)，而且还能改变其颜色、大小、光照、纹理以及不同对象物体之间的相互关系，使用户仿佛置身于现实环境之中。把全世界的各处风景利用上述方法开发成虚拟旅游系统就可以实现人们足不出户就游览全世界的理想。例如首都师范大学与天津智联中科科技发展有限公司合作开发的虚拟教学实训系统中，建设了全三维的虚拟明十三陵等北京六大景点，实现了游客在景区内的自由漫游。
学生可以通过该系统形象地了解景区的具体布局、建筑物的构造，例如通过多角度观察屋顶造型，更加直观地理解重檐庑殿顶的构造方式。见图2、3分别是长陵陵恩殿的正面和侧面效果图，可以非常清除地通过对比分析理解庑殿顶的一条主脊、四条斜脊的主体构造结构。同时通过细致的解说介绍，学生可以自主地学习景点的历史文化等各类知识，该系统在本科教学中发挥了巨大作用。此外，虚拟现实还在旅游景区管理、旅游产品设计与推销、旅游行政管理部门的管理与决策中发挥着许多积极的作用。
图2 虚拟复原的长陵陵恩殿正面
图3 虚拟复原的长陵陵恩殿侧面
三、虚拟现实技术在旅游资源开发与保护中的应用
1.虚拟现实技术在旅游开发中的应用
将虚拟现实技术应用到旅游景区开发设计中，是一种新的风景园林设计思维方式。旅游规划人员将一处旅游地的道路、建筑、景点、商业网点等大量信息建成数据库，并变换成虚拟现实系统，然后通过虚拟现实系统人机对话工具进入该虚拟境界，通过规划人员亲身观察和体验，认识、判断不同主导因素作用下各种规划方案的优劣，并辅助最终决策。例如，新建一个人造旅游景点如何影响人们的视线、商业网点应布置在哪里最佳、污染企业布置于何地对旅游地影响最小。
利用虚拟现实技术进行旅游开发，与传统设计方法相比，主要有以下优点：一是可以在任意时间和设计的任意阶段从任意角度、视角，通过漫游来观察和体验设计作品，身临其境地感受空间、尺度、材料、质感甚至声音；二是采用虚拟现实技术进行先期技术成果的演示和论证，可以提前发现设计与实际结果之间的关系，发现设计中潜在的缺陷和问题，避免建设的盲目性，从而使整个设计更加完善；三是可以节约规划时间，提高效率，进而节约资金和各类成本。
2.虚拟现实技术在旅游资源保护中的应用
旅游资源，特别是那些由于各种原因将要消失的景观，要建立详细的建筑物及景观数据库，运用现代化的手段从不同的角度把旅游景观的资料、文物、视频等保存下来，这样就可以通过虚拟现实技术建立其虚拟景观，为将来异地重建或者实现虚拟旅游奠定基础。对于已经消失的历史景观，可以通过寻找遗存的各类信息资料，建立其三维景象，最终建立其虚拟现实场景。
通过“虚拟明十三陵”项目，能够将十三陵数字化信息放进计算机，通过进一步的加工和处理，制作出了十三陵的虚拟现实仿真模型，对于尚未修复的部分陵区未来的修缮、维护具有很大的借鉴、参照作用。图4是残存的明裕陵遗迹，图5是采用虚拟现实技术修复后的裕陵。
图4 残破的明裕陵方城明楼
图5 虚拟修复后的明裕陵方城明楼
四、存在的问题和解决方法
1.精确资料获取困难
制作已经消失的建筑或景观的虚拟现实场景需要获得其具体的布局、位置、高程信息以及建筑样式、道路、园林等信息。而这些信息或已完全失传，或者只能在某些典籍、方志、传记中找到一些零星记录，而这些数据信息又是虚拟现实场景制作中不可缺少的。
解决此问题只能是寻找更多的历史记录或见证人，或者保存下来的影像、图片资料，否则只有依靠制作人员的合理想象与设计，并不断进行修改与完善。这就要求制作人员对古建园林知识有较好的掌握，或者制作过程中有相关专业人士的指导、监督。
2.制作过程复杂、数据量大
任何景观虚拟现实的制作都要经历数据收集、三维建模、虚拟现实软件完成交互设计三个步骤，对模型要求越精确所花费的人力、时间越多。需要对原始数据进行测量、拍摄、取证，并对原始数据进行修正和优化，繁琐的三维建模也是制约其制作的严重障碍，再加上贴图与纹理的制作、后期交互设计的完成等都需要耗费大量的人力、物力。例如在虚拟十三陵的制作大约花费了六名专业人员工作近三个月的时间才最终完成。
景观原始数据的收集和整理除借助遥感扫描信息和现场拍摄求证外，还要借助旅游、古建筑、景观设计等方面的力量；3dsmax和Maya是当前主流的三维建模软件，各有优劣，要视实际需要合理选择使用。对于一些不影响最终效果的立面可以忽略，而采用二维贴图来表现，既节省了工作量，又减小了数据量，如果对模型的要求精度不高，也可以选择采用Google推出的sketchup建模。
3.投入成本高
虚拟现实旅游产品是实时的，但从构思、研发到设计生产，需要经过结构设计、信息收集、信息数字化、模型构建、建设数据库、程序调试、广告宣传等阶段，往往一个小范围景区的构建就需要几个月乃至几年时间，即便采用几何式构图与影像式虚拟现实相结合的表现，也耗时过长，特别是调试阶段，需要较认真细致地对每个环节作检测，开发所耗的时间与人力成本很高。这是一些较小的景点或地方政府难以单独支付的，只能通过多种渠道进行融资，引入各类投资商，借助多方面的力量，多来源筹集资金。
五、结束语
虚拟现实技术是一门新兴的科学技术，其应用潜力和前景广阔。旅游业发展方兴未艾、蒸蒸日上，虚拟现实技术应用于旅游业，在旅游产品设计和开发、旅游景区管理、旅游院校的教学与培训、旅游行政管理部门的管理与决策中都发挥着巨大的作用，而旅游资源的开发与保护只是其中一个方面。随着虚拟现实技术的发展，其在旅游也中的应用一定会更加深入和广阔。