王學(xué)慧，王馮依欣，宋瑾鈺，趙躍鵬

（1.浙江理工大學(xué)信息學(xué)院；2.浙江理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院；3.浙江理工大學(xué) 機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院，浙江 杭州 310018）

0 引言

隨著國(guó)民消費(fèi)水平的不斷提高，浙江省的旅游經(jīng)濟(jì)也在加速發(fā)展中，來(lái)浙旅游人群規(guī)模逐步擴(kuò)張，西湖出游人群比重不斷提升。在西湖旅游業(yè)發(fā)展高度成熟的當(dāng)下，西湖深厚的詩(shī)詞文化底蘊(yùn)讓一些旅游業(yè)商家看到了新的商機(jī)：一方面，西湖詩(shī)詞文化可以強(qiáng)化青少年課外素質(zhì)文化教育［1］；另一方面，詩(shī)詞作者的“名人效應(yīng)”可激發(fā)青少年游客的出行動(dòng)機(jī)?！霸?shī)詞+旅游”作為一大熱點(diǎn)逐漸為人所熟知。但是，目前安卓市場(chǎng)上為西湖詩(shī)詞文化旅游服務(wù)的應(yīng)用軟件寥寥無(wú)幾。

在導(dǎo)航系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)方面，陳燕紅等［2］研究Android 地圖構(gòu)建、地圖全景導(dǎo)航嵌入以及景點(diǎn)展示等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了烏魯木齊特色景點(diǎn)全景導(dǎo)游系統(tǒng)，但其僅使用了騰訊地圖街景導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)全景導(dǎo)航，并利用騰訊、百度及高德地圖實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)外部導(dǎo)航，而沒(méi)有實(shí)現(xiàn)內(nèi)部地圖導(dǎo)航；蔡曉潔等［3］采用Vue.js 框架、Java 開(kāi)發(fā)后端與WebSocket 協(xié)議，直接通過(guò)高德地圖API 獲取數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)了一款旅游導(dǎo)航Web APP，雖然使用Web APP 框架可以降低開(kāi)發(fā)成本，但是短期內(nèi)其瀏覽體驗(yàn)還無(wú)法超越原生APP。在詩(shī)詞軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方面，馮麗露等［4］基于古詩(shī)詞學(xué)習(xí)的特點(diǎn)研發(fā)了古詩(shī)詞記憶與測(cè)試APP 系統(tǒng)，并介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，但該系統(tǒng)對(duì)于詩(shī)詞文化的學(xué)習(xí)未能寓教于學(xué)，還僅限于對(duì)詩(shī)詞信息的整理，用戶下載動(dòng)力較弱。目前針對(duì)詩(shī)詞旅游的軟件并不多，張琦等［5］分析了全媒體時(shí)代下旅游APP 發(fā)展現(xiàn)狀，并創(chuàng)造性地將傳統(tǒng)詩(shī)詞文化與旅游深度結(jié)合設(shè)計(jì)了一款A(yù)PP，但是針對(duì)詩(shī)詞文化部分，用戶搜索相關(guān)詩(shī)詞具體操作比較復(fù)雜，而且其只利用GPS 技術(shù)了實(shí)現(xiàn)定位簽到功能，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能。

在詩(shī)詞旅游潛力巨大的背景下，本文針對(duì)目前市場(chǎng)上缺乏能彰顯詩(shī)詞旅游特色的應(yīng)用軟件的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一套針對(duì)青少年的西湖詩(shī)詞旅游方案。從技術(shù)方面來(lái)看，本文使用原生APP 進(jìn)行開(kāi)發(fā)，引入高德地圖幫助用戶定位、導(dǎo)航、搜索景點(diǎn)。為提升青少年用戶體驗(yàn)，開(kāi)發(fā)了卡通地圖定位導(dǎo)航等，使用AR 技術(shù)對(duì)西湖著名景點(diǎn)進(jìn)行建模展示，讓用戶可身臨其境地感受西湖之美。從功能方面來(lái)看，這是一款將古典詩(shī)詞與杭州西湖旅游相結(jié)合的旅游導(dǎo)航軟件，以期讓廣大青少年在西湖旅游的同時(shí)，能夠?qū)W習(xí)到優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化知識(shí)。

1 相關(guān)技術(shù)

1.1 GPS 與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

GPS（Global Positioning System）即全球定位系統(tǒng)。GPS在全球的覆蓋率高達(dá)98%，能夠使用低頻訊號(hào)，縱使天氣不佳，仍能保持相當(dāng)?shù)挠嵦?hào)穿透性，對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)中的對(duì)象，也能確定精密的瞬間三維空間坐標(biāo)、速度矢量和精確授時(shí)等信息［6］。GPS 為本旅游導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確定位提供了可靠的技術(shù)支持。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是覆蓋全球的自主定位衛(wèi)星系統(tǒng)［7］，允許小型電子接收器進(jìn)行定位，例如具備接收功能的Android 手機(jī)即可借此獲得包括經(jīng)度、維度與高度在內(nèi)的位置信息，并能精確到10m 內(nèi)［8］，這為本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確導(dǎo)航與3D 建筑物可視化提供了有效方案。

1.2 高德地圖

高德地圖依托導(dǎo)航、航空攝影攝像、數(shù)字地圖甲級(jí)測(cè)繪資質(zhì)及強(qiáng)大的電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)成為中國(guó)數(shù)字地圖內(nèi)容、導(dǎo)航和位置服務(wù)解決方案的優(yōu)秀提供商。高德地圖依據(jù)交通態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)、POI 數(shù)據(jù)、公交數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)更新地圖內(nèi)容，不斷完善地圖數(shù)據(jù)系統(tǒng)，從而方便了地圖類APP 產(chǎn)品的維護(hù)。

利用“GPS+基站定位+WiFi”的混合定位模式，高德定位SDK 將多種定位技術(shù)的亮點(diǎn)加以整合，可無(wú)視地理位置差異進(jìn)行精準(zhǔn)定位［9］。在野外，可通過(guò)GPS 定位提供的高精度位置信息，同時(shí)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)提供的輔助信息提高定位精度［10］；在市區(qū)，可借助基站密集的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)GPS 與基站信號(hào)混合的定位方式，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜戶外環(huán)境下的精準(zhǔn)定位?；旌隙ㄎ荒Ｊ骄哂泻撩爰?jí)響應(yīng)、無(wú)GPS 依賴等優(yōu)點(diǎn)，為移動(dòng)APP 實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶移動(dòng)帶來(lái)的周圍環(huán)境變化提供應(yīng)對(duì)措施。

高德地圖開(kāi)放的SDK 基于全面的路網(wǎng)信息，結(jié)合精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)路況，在多端為用戶提供準(zhǔn)確的導(dǎo)航服務(wù)。除實(shí)時(shí)導(dǎo)航外，高德地圖還可提供模擬導(dǎo)航功能，以及無(wú)需起點(diǎn)與終點(diǎn)的智能巡航功能。開(kāi)放且可靠的API 逐漸成為國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)者的首選，同時(shí)其在線開(kāi)放的API 文檔也方便了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

為實(shí)現(xiàn)本軟件的導(dǎo)航功能，開(kāi)發(fā)者需要在高德開(kāi)放平臺(tái)網(wǎng)站進(jìn)行注冊(cè)，申請(qǐng)高德地圖開(kāi)發(fā)者key，在項(xiàng)目中生成簽名證書(shū)申請(qǐng)文件，并在AndroidMainfest.xml 注冊(cè)程序中進(jìn)行高德地圖的權(quán)限授予，之后高德地圖才能在安卓手機(jī)上顯示［11］。

1.3 AR 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）是一種將真實(shí)世界信息與虛擬世界信息進(jìn)行“無(wú)縫”集成的新技術(shù)［12］，其將原本在現(xiàn)實(shí)世界一定時(shí)空范圍內(nèi)很難體驗(yàn)到的實(shí)體信息（視覺(jué)信息、聲音、味道、觸覺(jué)等）通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)［13］模擬仿真后再進(jìn)行疊加，將真實(shí)環(huán)境與虛擬物體實(shí)時(shí)疊加到同一畫(huà)面或空間中。將虛擬信息應(yīng)用于真實(shí)世界并被人類感官所感知，從而實(shí)現(xiàn)超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)［14］。

如今可復(fù)原歷史場(chǎng)景、再現(xiàn)著名古建筑物的AR 技術(shù)［15］正逐漸成為景區(qū)吸引游客、宣傳景點(diǎn)、傳承文化的手段，因此本系統(tǒng)引入AR 技術(shù)對(duì)西湖著名景點(diǎn)進(jìn)行建模。通過(guò)3D 模型和實(shí)時(shí)講解寓教于學(xué)，可提高詩(shī)詞旅游的趣味性，同時(shí)增強(qiáng)軟件自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

本系統(tǒng)圍繞西湖詩(shī)詞旅游主題，采用C/S 模式，包含Android 系統(tǒng)、Google VR 系統(tǒng)、DumixAR 系統(tǒng)和高德定位導(dǎo)航系統(tǒng)，將西湖特色詩(shī)詞與高德地圖導(dǎo)航相融合，從而實(shí)現(xiàn)用戶的沉浸式旅游。

客戶端基于Android 系統(tǒng)運(yùn)行的智能手機(jī)可實(shí)現(xiàn)3D 地圖顯示、定位、地點(diǎn)查詢、導(dǎo)航以及與服務(wù)器通信等功能。后臺(tái)管理系統(tǒng)采用SSM（SpringBoot+SpringMVC+Mybatis）框架結(jié)構(gòu)，耦合度低、復(fù)用性高。MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)存儲(chǔ)用戶登錄注冊(cè)等方面數(shù)據(jù)信息，以實(shí)現(xiàn)詩(shī)詞管理、景點(diǎn)管理、通知管理及數(shù)據(jù)分析等功能。

2.2 客戶端功能模塊設(shè)計(jì)

客戶端軟件基于模塊化思想為用戶提供卡通地圖、實(shí)體地圖、在線商城、個(gè)人賬戶管理4 大功能模塊，其中卡通地圖模塊包括景色名稱、特色卡片、搜索欄定位；實(shí)體地圖模塊包括實(shí)時(shí)天氣、步行語(yǔ)音導(dǎo)航、史路、詩(shī)路、AR 識(shí)景；在線商城模塊包括課程、熱賣產(chǎn)品、西湖小知識(shí)；個(gè)人賬戶管理模塊包括點(diǎn)贊、收藏、訂單。客戶端主要功能模塊如圖1所示。

Fig.1 Main function modules of client圖1 客戶端主要功能模塊

2.3 客戶端UI 界面設(shè)計(jì)

為了貼近目標(biāo)人群——青少年，分別根據(jù)西湖旅游十景（蘇堤春曉、曲院風(fēng)荷、平湖秋月、斷橋殘雪、柳浪聞鶯、花港觀魚(yú)、雷峰夕照、雙峰插云、南屏晚鐘、三潭印月）的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了10 款卡通風(fēng)格的圖標(biāo)插畫(huà)［16］。APP 主頁(yè)使用Android 的相對(duì)布局RelativeLayout 實(shí)現(xiàn)，單擊圖標(biāo)時(shí)彈出氣泡顯示該景點(diǎn)名字（見(jiàn)圖2）；雙擊圖標(biāo)時(shí)彈出西湖特色景區(qū)定制功能卡片（見(jiàn)圖3），提供該景點(diǎn)簡(jiǎn)介、導(dǎo)航、相關(guān)詩(shī)人介紹和VR 全景觀賞功能。

Fig.2 Scenic spot display bubble圖2 景點(diǎn)顯示氣泡圖

Fig.3 Scenic spot display card figure圖3 景點(diǎn)顯示卡片圖

3 關(guān)鍵部分實(shí)現(xiàn)

3.1 實(shí)體地圖定位模塊

本模塊實(shí)現(xiàn)的功能是利用高德地圖進(jìn)行定位，顯示3D地圖圖層，使用定位藍(lán)點(diǎn)顯示旅客當(dāng)前所處地理位置［17］。點(diǎn)擊地圖上任意地理位置，顯示其地理名稱及其與本位置的距離，如圖4 所示。利用地圖手勢(shì)傳感器，可使自定義控件地圖圖標(biāo)的方向指示跟隨手機(jī)方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)類似陀螺儀的功能，使得定位及導(dǎo)航更加形象、易懂，如圖5 所示。

他是百年家族企業(yè)的繼承者，是中式調(diào)味料品牌的第四代傳人。他將父輩“思利及人”的核心理念融入企業(yè)管理中，也將慈悲、傳承、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)、堅(jiān)守等寶貴的文化符號(hào)注入李錦記的文化血液里。

Fig.4 Other location distance map圖4 其他位置距離圖

Fig.5 Custom icon rotation map圖5 自定義圖標(biāo)旋轉(zhuǎn)圖

3.1.1 集成的高德定位及其3D 地圖顯示板塊

編寫(xiě)高德地圖激活定位函數(shù)activate（OnLocation-ChangedListener listener）繼 承com.amap.api.maps.Location-Sourse 接口的方法，程序首先需要設(shè)置定位回調(diào)監(jiān)聽(tīng)，在其中設(shè)置定位參數(shù)，即可顯示3D 地圖。關(guān)鍵代碼如下［18］：

3.1.2 自定義地圖定位控件及類似陀螺儀旋轉(zhuǎn)功能

調(diào)用高德地圖開(kāi)放接口com.amap.api.location.AmapLocationSListener 即地圖的監(jiān)聽(tīng)器獲取經(jīng)緯度，首次定位時(shí)將人所處位置定位在屏幕中央，如果旅客位于雷鋒塔附近，則下方底部定位彈窗的TextView 提示內(nèi)容改成“在雷鋒塔景區(qū)附近”。之后使用aMap 添加動(dòng)畫(huà)監(jiān)聽(tīng)，通過(guò)addMarker方法添加藍(lán)色定位圖標(biāo)，以及addCircle 方法添加定位精度圓，同時(shí)引用地圖手勢(shì)傳感器旋轉(zhuǎn)定位圖標(biāo)。如果不是首次定位，此時(shí)地圖縮小顯示。如果可以移動(dòng)地圖到定位點(diǎn)，則通過(guò)aMap.animateCamera（）方法使動(dòng)畫(huà)到達(dá)定位所處的屏幕中心位。關(guān)鍵代碼如下：

3.2 地址查詢模塊

本模塊實(shí)現(xiàn)的功能是在用戶搜索導(dǎo)航景點(diǎn)時(shí)提示將要搜索的內(nèi)容，并實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地將高德地圖的提示以條目形式列在下方，方便用戶前往導(dǎo)航地址，如圖6 所示。

Fig.6 Search navigation interface圖6 搜索導(dǎo)航界面

調(diào)用高德地圖搜索提示API，能夠?qū)τ脩粼贓ditText 輸入的內(nèi)容進(jìn)行提示，并使用ArrayList 對(duì)搜索結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)，重寫(xiě)onGetInputtips 方法將搜索結(jié)果與mSearchData、RecyclerView、適配器SearchAdapter 相結(jié)合，之后將提示內(nèi)容以列表形式回調(diào)出來(lái)，效果如圖6 所示。關(guān)鍵代碼如下：

3.3 景點(diǎn)地圖導(dǎo)航模塊

本模塊能夠?qū)崿F(xiàn)步行語(yǔ)音導(dǎo)航功能，選擇地圖上任意不與起點(diǎn)重復(fù)的地點(diǎn)，將彈出底部彈框顯示名稱與距離，可以選擇“路線”按鈕進(jìn)行語(yǔ)音步行導(dǎo)航，如圖7 所示。

Fig.7 Pedestrian navigation interface圖7 步行導(dǎo)航界面

點(diǎn)擊“路線”自定義按鈕后，啟動(dòng)Intent 跳轉(zhuǎn)到Walk-RouteNaviActivity 進(jìn)行語(yǔ)音步行導(dǎo)航［19］，同時(shí)新建Bundle傳遞從該頁(yè)面獲取的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)。在Walk-RouteNaviActivity 導(dǎo)航活動(dòng)中先初始化基礎(chǔ)地圖，再使用前一頁(yè)面?zhèn)魅氲钠瘘c(diǎn)和終點(diǎn)值進(jìn)行路徑規(guī)劃開(kāi)發(fā)，創(chuàng)建導(dǎo)航圖層，添加規(guī)劃好的路線到地圖，重寫(xiě)onCalculateRoute-Success 方法，對(duì)于規(guī)劃成功的路線進(jìn)行回調(diào)，展示在手機(jī)上并進(jìn)行語(yǔ)音導(dǎo)航，效果如圖7 所示。

WalkRouteNaviActivity 線路規(guī)劃同時(shí)實(shí)現(xiàn)步行導(dǎo)航的關(guān)鍵代碼如下：

3.4 旅游線路推薦模塊

本項(xiàng)目的兩個(gè)特色板塊分別是“史路”和“詩(shī)路”?！笆仿贰笔且詺v史詩(shī)人為一條線路，講解該文人與西湖著名景點(diǎn)的淵源并進(jìn)行景點(diǎn)導(dǎo)航；“詩(shī)路”是以詩(shī)詞地點(diǎn)為一條線路，進(jìn)行相關(guān)景點(diǎn)的旅游導(dǎo)航。由于篇幅有限，本文以“史路”中的“再尋蘇軾之旅”和“詩(shī)路”中的“第九站：雷鋒夕照”路線規(guī)劃為例，結(jié)合VR 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和AR 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行闡述。

3.4.1 “史路”模塊設(shè)計(jì)與AR 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)

“史路”使用BaseBottomSheetDialog 結(jié)合Android 自定義UI：利用卡片式折疊交互CardStackView 技術(shù)實(shí)現(xiàn)10 張西湖著名歷史詩(shī)人游覽線路卡片的切換效果，如圖8 所示。其中，“再尋蘇軾之旅”展開(kāi)后是關(guān)于蘇軾游覽西湖的路線定制，介紹蘇軾寫(xiě)下的關(guān)于西湖的著名詩(shī)詞以及蘇軾與蘇堤的故事，并同時(shí)對(duì)蘇堤進(jìn)行導(dǎo)航提示。如圖9 所示，用戶可點(diǎn)擊“去蘇堤”按鈕實(shí)現(xiàn)去蘇堤的步行導(dǎo)航。

Fig.8 Overview of the history card圖8 史路卡片概覽圖

Fig.9 Expansion of the history card圖9 史路卡片展開(kāi)圖

到達(dá)蘇堤后，用戶可對(duì)蘇堤進(jìn)行AR 識(shí)景操作，查看蘇堤的AR 模型，如圖10 所示。

Fig.10 Sudi AR preview圖10 蘇堤AR 預(yù)覽圖

AR 實(shí)現(xiàn)技術(shù)如下：在DumixAR 開(kāi)放平臺(tái)創(chuàng)建試用版的AR 應(yīng)用，引入編譯需要的Framewrok。DuMix AR 需要引入的系統(tǒng)庫(kù)有l(wèi)ibz.tbd、libstdc++.tbd，并需要引入第三方庫(kù)AFNetworking、ZipArchive對(duì)工程進(jìn)行設(shè)置。在Android 工程中設(shè)置第三方庫(kù)的資源路徑并初始化SDK，聯(lián)網(wǎng)后使用DumixAR 回調(diào)平臺(tái)得到的APP Id、AR Key 和Secret Key，根據(jù)AR Key 下載AR 的case 內(nèi)容，并在手機(jī)上進(jìn)行加載。

3.4.2 “詩(shī)路”模塊設(shè)計(jì)與VR 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)

“詩(shī)路”模塊根據(jù)西湖十景設(shè)計(jì)了10 條詩(shī)詞路線，以“第九站：雷峰夕照”路線為例（見(jiàn)圖11）進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。用戶可點(diǎn)擊圖片進(jìn)入雷鋒夕照景區(qū)詳情介紹界面（見(jiàn)圖12），其中包括了地理、人文、詩(shī)人及其詩(shī)詞，用戶可對(duì)該景點(diǎn)涉及到的詩(shī)詞文化進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)，還可利用VR 眼鏡對(duì)雷鋒塔景點(diǎn)進(jìn)行沉浸式觀察（見(jiàn)圖13）。

調(diào)用Google 開(kāi)源的Vr-sdk 實(shí)現(xiàn)西湖十景的360°全景再現(xiàn)，首先使用Google 提供的現(xiàn)實(shí)全景圖片的View 即Vr-PanoramaView，然后在工程文件中為VrPanoramaView 添加所需的設(shè)置Options，并為VrPanoramaView 設(shè)置監(jiān)聽(tīng)事件VrPanoramaEventListener，創(chuàng)建任務(wù)ImageLoaderTask傳入VR 圖片名及設(shè)置，使用loadImageFromBitmap 加載本地圖片的VR 圖片，可展示西湖景點(diǎn)的虛擬真實(shí)環(huán)境，并具有一定的真實(shí)感。關(guān)鍵代碼如下：

Fig.11 Study map of shilu tour圖11 詩(shī)路游覽學(xué)習(xí)界面

Fig.12 Leifeng sunset scenic area details introduction圖12 雷鋒夕照景區(qū)詳情介紹界面

Fig.13 Panoramic view of Leifeng sunset VR圖13 雷鋒夕照VR 全景

4 結(jié)語(yǔ)

在國(guó)家越來(lái)越重視詩(shī)詞文化的背景下，本文主要運(yùn)用Android 開(kāi)發(fā)了一套西湖詩(shī)詞旅游導(dǎo)航系統(tǒng)，將傳統(tǒng)詩(shī)詞文化與旅游導(dǎo)航相結(jié)合，寓教于學(xué)，讓青少年在詩(shī)人所處的西湖美景中感悟詩(shī)詞的深刻內(nèi)涵，加深對(duì)傳統(tǒng)詩(shī)詞文化精髓的理解，通過(guò)高德地圖、AR 和VR 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的“史路”與“詩(shī)路”培養(yǎng)青少年對(duì)詩(shī)詞文化的興趣。本系統(tǒng)在詩(shī)詞文化傳播形式上進(jìn)行了一定創(chuàng)新，在完成Android 移動(dòng)端APP開(kāi)發(fā)后可向西湖旅游部門(mén)進(jìn)行推薦，以期為文化旅游的推廣注入新活力。