（一等奖）E322细数益都繁华声，与君梦回千年城
作品编号：E322（一等奖）
作品名称：细数益都繁华声，与君梦回千年城
作者单位：聊城大学环境与规划学院
小组成员：孙国龙，张珊，朱镇源，蒋元甲
指导老师：肖燕，马雪梅
- 背景介绍
古城是中华文明的缩影，她承载的不仅是一个甚至几个朝代的记忆，更是中华传统文化传承的重要象征与载体，截至到2015年11月，中国收录在案的国家历史文化名城仅有127座!古城保护问题已经迫在眉睫！单纯意义上的保护已经被社会所淘汰，新时代的保护形式必将成为对古建筑的文化、风格的最大保护——让古建筑保持原有风貌，改善内部设施，进一步发挥商业价值 。
青州是古九州之一，据《尚书·禹贡》记载“海岱惟青州”，意为渤海与泰山之间均为青州的领地，揭示了青州最早地域范围。作为12年的国都、1065年的省会、1606年的府衙、2216年的县志的悠久历史底蕴，加之“状元故里”、“宰相家乡”、“诗人定居”、“中国诗词之乡”等称谓，奠定了其独特的历史地位。作为127座国家历史文化名城之一，青州古城至今遗留众多历史建筑、遗址，以及明清时期重镇的布局风格，对研究中国古代城市变迁、城市建筑、人类居住形式和传统文化的发展具有极为重要的历史、艺术、科学价值。
由于落后的经济与当地居民对于古建筑薄弱的保护意识，众多历史遗址如名人旧址、府衙遗址变为现今当地居民的旧房危房。如今当地政府力求把古城保护，推动区域经济发展，提高当地居民生活水平三者形成统一整体。但是内涵挖掘不深，宣传手段单一、力度不够，品牌建设不足，游客体验差等诸多因素，制约了青州经济发展的动力——青州旅游业。古城文化作为撬动青州市旅游业的杠杆，古城的宣传与保护成为重中之重！
作品从青州古城现存问题出发，一方面，将青州古城包括宋城在内的区域进行三维虚拟复建，其成果可作为青州古城数字化资料进行保存；另一方面，三维虚拟系统中设计相关功能，以提升游客古城旅游体验、加大宣传力度；提供视觉参考、辅助决策者规划；构建青州市虚拟旅游与辅助规划一体化的Web3D系统。为增强系统竞争力，作品还创新性的设计了部分WebVR功能。为青州市旅游宣传提供新的有效手段，为相关规划部门提供视觉参考与辅助工具。
二、主要功能
作品功能主要分为模型展示和web端两大部分，其中Web端依据功能用途等分为4大模块、15个主体功能，各功能的详细介绍如下所示：
1.模型展示
1.1青州古城现状三维复建
通过将CityEngine与SketchUp综合，将青州南阳古城包括宋城在内的区域进行三维虚拟复建，充分发挥CityEngine批量建模与SketchUp精细建模的优势在减少数据量的基础上，保证古建筑的美观，从而再现了明清时期建筑风格与重镇布局风格。(如图1所示)
图1
1.2青州古城明清商业街虚拟再现
选取偶园街中段，进行复古式重建，通过导入古代人物与小吃摊，酒肆等模型，对场景进行精细布设，从而再现古城明清时期商业街的繁华。（如图2所示）
图2
2.Web端
Web功能主要分为总览青州、细品益都、游者无忧、居者无虑四大模块，第一、二模块重点在展现古城美景与文化历史内涵，目的为增强其宣传力度，主要功能有：历史文化查询、全景青州、漫游视角、景点查询、重点古建筑VR视角、夜景古城与雨雪落青州；第三模块以增强游客体验为主，分为信息发布与查询、路线推荐与三维导航、景区评论三大功能；第四模块以辅助规划提供视觉参考为主，分为联动对比分析、特征遮罩、建筑物拖拽、三维测距与虚拟看房五大功能。（如图3所示）
图3 系统功能框架图
2.1总览青州模块（如图4所示）
2.1.1历史文化查询
游客可在网页查看青州重点保护建筑，历史名人与当地产美食等资料，通过添加宣传视频与jquery动效使整个页面富有灵动气息，而不是单调的图片与文字的组合。
2.1.2全景青州：
全景展示已经成为地区旅游宣传的常用效手段，通过无人机航拍采集照片数据，并以WebGL与JavaScript对场景进行搭建，游客可通过此功能俯瞰青州大部分景点原貌。（由于设备限制，此功能由相关公司友情支持，不含任何侵权问题）
2.1.3漫游视角：
此功能提供古街漫游与航拍两种视角，游客即可通过古街漫游视角身临其境体验偶园商业街的繁华，又可通过航拍视角俯瞰复建后古城区全貌。
图4 总览青州模块功能截图
2.2细品益都模块（如图5所示）
2.2.1景点查询
该功能要点在于WebScene的slide属性与goTo（）函数相结合。游客可通过幻灯片跳转已经设定好的景点，并可根据喜好添加自己喜欢或者感兴趣的区域，再提前体验美景的同时，为游客规划旅游路线提供辅助参考。
2.2.2重点古建筑VR视角展示
青州古城至今保持着明清时期的建筑风格，明清时期民居四合院是其中的典型，为此我们将其进行内部建模，并通过引入第三方框架A-Frame，提供VR漫游视角，为游客提供沉浸式体验。
2.2.3夜景古城
本功能通过调用clock（）函数并与jQuery相结合。游客可自行调节场景光照强度，游客可通过点击屏幕释放烟花，并可通过关闭按钮调节场景角度与位置，欣赏古城不同位置烟花绽放的效果。
2.2.4雨雪落古城
该功能以three.js对canvas进行绘制实现动态雨的效果，以three.js对canvas添加material等一系列属性并进行回调控制，来实现动态雪的绘制。游客可在雪景、雨景、晴天三种场景间切换，其中雪之舞模块，游客可在雪景中自由移动视角实现雪中漫游。
图5细品益都模块功能截图
2.3游者无忧模块（如图6所示）
2.3.1信息发布与事件查询
游客通过此功能在场景中点击添加点要素，并在规定位置录入相应信息，可使的信息保存到FeatureLayer中，并对其3D符号化，生成醒目标志。景区工作人员或其他用户可通过点击相应标志查看信息，并做出相应处理，如果事态紧急还可拨打景区服务热线。为方便使用，游客可通过关键词搜索对宾馆、小吃、娱乐等进行定位与查询，同时该功能还可拓展到商业宣传等其他方面。
2.3.2路线推荐与三维导航
该功能为不习惯规划的游客提供4条路线选择，游客可通过点击查询已经录入到FeatureLayer每条路线起止景点等信息；同时作品对青州古城区内部路网进行精细布设并打包发布成GP服务，通过路径分析对路网中节点进行遍历，以达到精细导航的目的，用户通过点击添加起点与终点，便可自动开启导航，让游客身临其境的同时避免迷路，解决常规导航景点内部导航不准的难题。
2.3.3景区评论
景区评论为游客提供一个交流的平台，游客可通过此功能发布自己的对于浏览景区后的感受，并可通过此平台举报、曝光不文明行为，对景区内部问题进行反馈，与景区工作人员进行沟通，协助监管。
图6 游者无忧模块功能截图
2.4居者无虑模块（如图7所示）
2.4.1联动对比分析
通过对青州古城后半段区域进行虚拟复建，将规划前后两个WebScene进行联动对比观测，为决策者提供直观的视觉参考。
2.4.2特征遮罩
决策者可通过特征遮罩功能隐藏或显示部分建筑，并通过时间表盘调节一天内24小时不同光照角度与强度，从而查看建筑之间的阴影对其他楼房采光产生的影响，方便后续研究与规划。
2.4.3建筑物拖拽
在此功能下，决策者可通过鼠标将场景内建筑物进行整体平移，直观展现特殊建筑平移后对迁移地区与落户地区部分影响，方便后续研究。
2.4.4三维测量
本功能重点在于其实用性，国家对居民小区楼高与楼间距有着一定的距离标准，对于古城核心区域的周围现代建筑高度与面积有着严格的规定，在此功能下，通过调用DirectLineMeasurement3D（）函数与AreaMeasurement3D（）函数决策者不仅通过此功能对周围建筑进行监管，又可用起进行规划与量算。除此之外，本功能还可迁移到小区居民对自己小区的监管方面。
2.4.5虚拟看房
VR与AR的出现促使三维应用的进一步拓展，虚拟现实技术以其沉浸式体验而受到广泛关注，为此我们通过对A-frame进行综合调用，设计了虚拟看房功能，购房者除可查看楼房整体信息外，还可开启虚拟看房模式，用户可通过全景视角360度查看样房布设，切换不同样房环境，同时在VR视角下，可通过键盘操作实现室内漫游，通过镜头光标操作可调用对AFRAME. registerComponent（）函数封装的JS动效函数，更换不同的家具类型，为增加体验感我们增加了开关门等操作效果，为买房者带来全新购房体验。
图7居者无虑模块功能截图
三、作品特点
1.从现实出发解决现存问题——实用性与可迁移性
作品以青州古城实际状况与现存问题为出发点与落脚点，以大量文献与解决参考方案为支撑，结合Esri公司提供的ArcGIS API For JavsScript 4.X系列产品设计4大模块的功能，在为青州古城提供新型宣传手段，提高其游客体验，扩大旅游影响力同时，也为决策者对古城规划提供了视觉参考与辅助工具。系统功能本身也具备可迁移的灵活性，为类似青州的古城、古镇解决现存问题提供解决方案和技术支持。
2.青州古城三维场景搭建——真实性
底图数据通过Local SpaceViewer下载高精度影像，结合实地采集的测量数据，官方公示数据，利用AutoCAD绘制，并导回到Arcmap中进行空间校正，其准确性大大保证了场景中模型对于区域原貌的还原度。整体场景参照青州全景，青州航拍视频结合实地考察获取的图片视频、部分规划后的图纸等一手数据构建，尽最大可能还原古城原貌。
3.依托大量文献资料与官方提供的古城恢复材料——科学性
《青州古城历史文化保护研究》（孙国翠_2012.10.16）、《青州历史文化遗产及其保护研究》(王慧_2013年5月20日)、《青州古城文化资源旅游开发研究》（冀剑蕾）等众多文章都对青州古城区复原、旅游开发与保护做出相关研究，《青州古城保护修复建设项目进度控制研究》（王君_2014年12月7日）更是对青州古城区修复项目做出相应解释研究。系统设计依托文献资料，从而保证了其科学性。
4.引入WebVR功能——创新性
VR与AR的产生与发展开启了虚拟与现实交互的大门，系统引入第三方框架A-Frame结合three.js设计了WebVR的功能，如虚拟看房、VR漫游等，在提高系统对游客的吸引力与增强系统行业竞争力的同时，也为系统带来新的生机与活力，具备创新性。
四、作品价值
1.实际应用价值
模型对象地理坐标精准，以实地考察数据和青州规划数据为基础，模型具有很强的实用价值。设计相应虚拟浏览功能与VR功能，拓宽宣传渠道，更新宣传手段，扩大游客吸引力，从而提高其旅游竞争力；系统第三模块，更好的服务于游客，克服游客旅游体验差的难题。系统第四模块提供了古城规划辅助工具，为规划提供决策支持，也为未来青州市智慧城市建设提供参考。
2.行业应用价值
作品的行业应用与商业价值，主要体现在功能的可拓展、可迁移性。将three.js与ArcGIS API For JavsScript 4.8结合设计的漫游、雨雪落古城、三维导航等绝大多数功能更换secene layer后可直接迁移到其他类似旅游宣传的系统使用；信息发布与查询功能可拓展到促销宣传等商业活动；第四模块的以ArcGIS API For JavsScript 4.8设计辅助规划，功能利用WebVR技术设计虚拟看房功能完全可以与房地产行业对接。
总之，作品的价值不仅体现在其实用性，其行业应用与商业上的价值也是作品价值本身重要的组成部分！