虚拟现实技术应用于植物园的探讨

虚拟现实技术应用于植物园的探讨作者：李雪清 欧阳欢来源：农业开发与装备 2013年第10期李雪清，欧阳欢（中国热带农业科学院香料饮料研究所，海南兴隆 571533）作者简介：李雪清（1976），男，多媒体应用设计师，主要研究方向：计算机管理。基金项目：海南省星火产业带专项（HNXH201104）：“海南低碳农业科技旅游示范园建设与示范”。摘要：虚拟现实作为一种新的媒介已经走入并影响了人们的生活。本文通过阐述虚拟植物 园的概念、功能与分类，分析虚拟现实与植物园结合的可行性，认为把虚拟现实技术引入植物 园，是低碳旅游信息服务的特色发展方向，必将在植物园得到普遍的应用。关键词：虚拟现实技术；植物园；应用0 引言植物园是我国新兴的科学事业之一，肩负着科研、开发、科普和旅游多重任务，是一个内 容丰富的、以植物引种驯化为中心的综合研究、保护，展示和教育机构，也是人们休闲及增长 知识的好去处。随着我国进一步改革开放，植物园将更加强调科学性、物种多样性，以及每一 个植物特色，保存物种数量、科研水平、建园质量、科普开放与观光旅游等，同时更要注重作 （植）物资源的开发利用，增强自身的发展能力和竞争实力，实现植物园的持续发展。植物园 亦由较单一的以科普观光为主向观光休闲复合型转变，向低碳科技旅游转变，这是实现植物园 可持续发展的必由之路，也是全球旅游业未来发展的大势所趋1。打造精品植物园，以提质升级为目标的发展理念的确立要求在加强园区基础设施建设的同 时加快旅游信息化建设，旅游信息化已经成为旅游业发展的重要手段。目前常用的媒介如网站、 电视广告、发布会、宣传画册、广告牌等旅游宣传，但都无法做到让潜在客户，系统性、交互 性、如身临其境般的感知与了解整个植物园的绝大部分信息。作为21世纪最具应用前景的三大 技术之一，虚拟现实技术的日渐成熟使得宣传手段的突破、抢占制高点，有了现实的可能性。 同时也成为旅游景区运用低碳技术成果，实践低碳旅游发展的一种有效模式。如何适应市场， 运用自身特色资源和虚拟现实技术，与旅游紧密结合，提高效益，寻找新的发展增长点是当前 植物园面临的新机遇。1 虚拟现实的概念与分类1.1 虚拟植物园的概念虚拟现实又称虚拟环境，是指由计算机生成的，具有临场感觉到的环境，它是一种全新的 人机交互系统。虚拟现实技术是一项综合的技术，这种技术的特点在于运用计算机对现实世界 进行全面仿真，创建与现实社会类似的环境，通过多种传感设备使用户“投入”到该环境中， 实现用户与该环境的直接自然交互。虚拟现实本质上就是一种高度逼真地模拟人在现实生活中 视觉、听觉、动作等行为的交互技术2。虚拟现实应用领域极广，包括城市规划、军事、航天 教育、培训、医疗、艺术、游戏娱乐、古迹复原、主题公园、虚拟旅游等领域。虚拟现实作为 一种新的媒介已经走入并影响了人们的生活3。虚拟植物园是利用虚拟现实技术，面向社会公众，建立在互联网上，模拟现实中的植物园 通过公众的访问与互动活动，介绍植物园的景观风貌，多角度多方位展示植物形象，普及和推 广植物科学知识与技能的数字平台。1.2 虚拟植物园的功能虚拟植物园作为公众科普教育的数字平台（科普网站），其目标是服务于国家的科技普及 政策的贯彻，其服务对象是社会公众；利用已有的计算机技术，在互联网上虚拟展现现实中的 一个或多个植物园，为了达到科普教育目的，可对现实中的植物园进行夸张、润饰、重组、浓 缩和虚构；在表现形式方面，则强调获取视觉、听觉、力觉和触觉这样的感官认知，形式活泼 突出重点。1.3 虚拟植物园的分类根据公众参与虚拟现实的不同形式以及沉浸的不同程度，可以把各种类型的虚拟植物园划 分成四类。一是桌面虚拟植物园。利用个人计算机和低级工作站进行仿真，将计算机的屏幕作为公众 观察植物园虚拟境界的一个窗口，通过各种输入设备实现与虚拟现实植物园的充分交互。二是 完全沉浸的虚拟植物园。它利用头盔式显示器或其他传感设备，把参与者的视觉、听觉和其他 感觉封闭起来，提供一个新的、虚拟的感觉空间，并利用位置跟踪器、数据手套、其他手控输 入设备、声音等使得参与者产生一种身临其境、全心投入和沉浸植物园的感觉。三是增强现实 性的虚拟植物园。不仅利用虚拟现实技术来模拟现实植物园、仿真现实植物园，而且要利用它 来增强参与者对植物环境的感受，也就是增强现实中无法感知或不方便的感受。四是分布式虚 拟植物园。位于不同物理环境位置的多个公众或多个虚拟环境通过网络相连接，或者多个公众 同时参加一个虚拟现实植物园环境，通过计算机与其他公众进行交互，并共享信息。2 虚拟现实与植物园结合的可行性分析随着计算机软硬件技术及其网络技术的迅猛发展，植物园信息管理与应用水平不断提高， 以植物与园区信息管理系统为基础，针对植物园园地与物种保育、资源开发、公众教育和科学 研究的不同需求，国内外的一些知名植物园在互联网上推出了各种集信息收集、处理、交流与 展示为一体的数字平台（网站）。虚拟植物园已成为国际植物园普遍关注的热门话题。虚拟现 实与植物园结合的可行性体现在以下几个方面：2.1 技术可行虚拟现实的技术特点说明虚拟现实系统应用到植物园中是完成可行的。可用虚拟感知系统 来虚拟植物园的环境，在虚拟环境中获取视觉、听觉、力觉和触觉这样的感官认知，是为了保 证虚拟世界中的事务所产生的各种刺激以尽可能自然的方式反馈给用户。一是视觉感知系统技术。在虚拟植物园的环境中，大部分具有一定形状的植物，都可以通 过多种途径使用户产生真实感很强的视觉感知。CRT显示器、大屏幕投影、多方位电子墙、立 体眼镜、头盔显示器HMD等是虚拟现实系统中常见的显示设备。这些显示设备能在不同程度的 视觉感知层面上表现视觉沉浸效果。可根据需求与成本来选择合适的显示设备。二是听觉感知系统技术。听觉是仅次于视觉的感知途径，植物园虚拟环境中，声音效果是 不可或缺的。鸟声、风声、水声、园区的背景音乐声、游客的欢笑声等等都可以通过听觉感知 系统来模拟。声音效果可以弥补视觉效果的不足，增强环境逼真度。用户所感受的三维立体声 音，有助于用户在操作中对声音定位。三是力觉和触觉感知技术。虚拟植物园的园区环境能否让参与者产生“沉浸”感的关键因 素之一是参与者能否在操纵虚拟物体的同时，感受到虚拟物体的反作用力，从而产生触觉和力 觉感知。由于人的力觉感知非常敏感，对力反馈装置的精度要求很高。如果没有触觉反馈，当 游客行走于园区道路上，接触到虚拟植物园环境中的某一物体时容易使手穿过物体。解决这种 问题的有效方法是用户的交互设备中增加触觉反馈。触觉反馈主要是基于视觉、气压感、振动 触感、电子触感和神经肌肉模拟等方法来实现的。三维漫游系统可作为虚拟植物园环境中的一个相对独立的系统。可用三维漫游系统等技术 来虚拟角色动态行走于植物园的各条旅游线路上。甚至可以通过网络，让潜在游客完整的模拟 一次旅游经历。2.2 营销可行虚拟现实技术可成为植物园高新的宣传工具：虚拟景区也可成为植物园独立的服务项目。 它不再受到地点、气候、交通等各种因素的限制，对于引发潜在旅游者进行景点游览的欲望， 促其实际旅游消费有着很好的帮助。从市场营销的角度来看，虚拟现实技术有着传统宣传媒介 无法比拟的技术制高点、让使用者有身临其境般的感觉。它可作为销售和促销的强有力工具， 可对旅游产品的促销方式和销售方式进行革新。虚拟现实引入到植物园的旅游信息化建设和旅 游服务中将成未来植物园对外品牌宣传的一新亮点。2.3 成本可行随计算机及网络技术的高速发展，虚拟现实技术也快速成熟，虚拟现实的开发成本也在不 断下降，才使得其应用领域不断扩大。就拿虚拟海洋水族馆来说，基本装置的开发成本可以从 以往约500万元减至30万元人民币，在效果方面也可以得到保证，甚至更好4。结合近年来 我国旅游业利用外资和社会资金的热点向景点景区的建设过渡，以及我国科普事业资金支持加 大，说明将虚拟现实引入到景点景区（植物园）的建设中来是可行的。2.4 生态可行随着经济社会的不断发展，旅游需求结构也发生了翻天覆地的变化，植物园不仅仅只销售 传统的植物资源产品与服务，同时也销售着一些具有低碳核心价值理念的概念体验，并通过这 些概念向目标市场传播旅游产品或服务所包含的功能取向、价值理念、文化内涵等。在通过概 念营销给予游客全新体验的方面，虚拟现实技术具有得天独厚的优势，积极开发和创新虚拟现 实技术，倡导多种新兴旅游形式，减少CO2的排放，从而维护植物园的可持续发展。3 结语把虚拟现实技术引入植物园，是当前植物园面临的新机遇，具有现实可行性。通过虚拟现 实技术构建虚拟植物园场景，可为科技旅游、虚拟旅游、数字旅游铺平道路，并成为低碳旅游 信息服务的特色发展方向，必将在植物园得到普遍的应用。参考文献：1王庆煌，欧阳欢植物园实施IS09001和IS014001标准的实践M.北京：中国农业出 版社，2004.2 刘茂福多媒体应用设计师考试辅导M.北京：清华大学出版社，2007.3 高飞虚拟现实应用系统设计与开发M.北京：清华大学出版社，2012.：复旦4 查爱苹虚拟现实在景点景区管理实践中的应用研究D.硕士学位论文, 大学，2004.