智慧園區導覽系統在城市生態景觀綠帶中的應用研究
——以南京青龍綠帶二期為例

文／汪洋 中建八局第三建設有限公司 工程師 項目總工程師

盧漫 河海大學土木與交通學院 副教授（通訊作者）

馬嘉成 河海大學土木與交通學院

任強 江北新區建設和交通工程質量安全監督站 副站長

引言

鋼筋混凝土建立起的現代化城市愈發需要城市生態景觀綠帶作為綠洲進行生態韌性調節。在建設“智慧城市”這一背景下，城市生態景觀綠帶更應乘上信息互聯、萬物智能的時代順風車，發揮建設智慧生態型城市至關重要的整合及提升作用。

1 研究背景

1.1 智慧園區導覽系統

智慧園區導覽系統是建立在互聯網云計算、實時定位[1]、物聯網、人工智能等前沿科技基礎上的新一代導覽系統。智慧園區導覽系統通過建立系統與游客間的智能化、信息化互聯互通網絡[2]，實時地為相應區域的游客講解對應區域相關概念，建立起高效的信息交流橋梁[3]。

1.2 城市生態景觀綠帶

城市生態景觀綠帶是鋼筋混凝土叢林中的綠洲[1]。城市生態景觀綠帶在打造綠色生態型城市、促進城市的人類空間與生態空間融合、提升城市生活品質等諸多方面，發揮著至關重要的整合作用[2,3]。

2 智慧園區導覽系統的主要技術路線與研究方向

2.1 智慧導覽系統的研究方向與現狀

2.1.1 基于iBeacon 技術的智慧導覽系統

iBeacon 是2013 年美國蘋果公司發布的室內定位系統，其本質是一個低功耗藍牙設備。iBeacon 使用低功耗藍牙技術進行近距離的數據通信，當用戶的移動互聯網設備靠近相應iBeacon 時，用戶的移動互聯網設備可以感應到信號并進行相應的操作[1]。

藍牙技術自1998 年發展至今，已經發展到了藍牙5.0 時代，也早已成為現代移動互聯網設備的標準配置之一，擁有巨量的用戶基礎?；趇Beacon 技術的智慧導覽系統可以在園區內布置大量iBeacon 藍牙信息端，向進入園區并到達相應區域的游客移動互聯網終端設備發送相應的講解音頻或視頻，實現智慧導覽系統下園區的自動、智能講解。

2.1.2 現階段iBeacon 技術還存在的幾個問題

（1）藍牙的功耗問題：為了及時響應連接請求，藍牙在等待過程中的輪詢訪問是十分耗能的，長時間的游覽將對游客的移動互聯網終端電量提出不小的挑戰。

（2）藍牙的連接過程煩瑣，反復的數據加解密過程和每次連接都需進行身份驗證，這一過程是對于設備計算資源的一種極大浪費[2]。

2.2 基于LBS 技術的智慧導覽系統

LBS（Location Based Service）是一種以定位為基礎，以服務為導向的技術[3]?；贚BS技術的智慧導覽系統以位置信息服務為側重點，依托可人工標記的SVG（Scalable Vector Graphics）電子地圖，在多傳感器輔助的WIFI 信號指紋定位技術[4]以及iBeacon 技術的輔助下實現精確的位置感知，設計并實現了適配智能移動端的智慧園區導覽系統。

基于LBS 技術的智慧導覽系統建立起智能移動端和智慧導覽系統后臺之間的橋梁，對游客手中的智能移動端進行信息推送，擁有將大量手機用戶迅速轉為LBS 智慧導覽系統受眾的巨大潛力。

現階段基于LBS 技術的智慧導覽系統主要存在的問題是前期構建智慧導覽系統時需要搭建配套的多端（IOS，Android 客戶端）統一推送平臺，使搭建LBS 技術下的智慧導覽系統在前期的系統研發、后期數據庫及整體維護上都要付出較高的成本。

2.3 智慧導覽系統子系統中穿戴式設備的應用與前景

2.3.1 無線耳機在智慧導覽系統中的應用與前景

無線耳機具有佩戴靈活快速、入耳舒適、適用于大多數場景等一系列優勢，且無線耳機的主要連接方式是藍牙連接，可快速適配iBeacon 技術智慧導覽系統。同時，無線耳機市場在2016至2019 三年間就達到1.5 億副耳機的總出貨量，為無線耳機應用于智慧導覽系統積攢了大量的潛在用戶人群。通過引入無線耳機這一智能穿戴設備，實現智能導覽系統與無線耳機的直接連接或通過手機與無線耳機連接，為游客提供及時應景的智能語音講解。

2.3.2 智能眼鏡在智慧導覽系統中的應用與前景

智能眼鏡具有信息可視化這一巨大優點，智能眼鏡可以將地圖導航、景觀照片等信息直接投影在鏡片上，同時還可以拍攝照片、記錄游覽視頻。通過將智能眼鏡引入智慧導覽系統，智慧導覽系統各項信息的可視化、直觀化可以得到最大程度的展現。

3 智慧園區導覽系統應用于城市生態景觀綠帶的功能服務和技術優勢

3.1 智慧導覽系統在城市生態景觀綠帶中的功能服務

具體智慧導覽系統在城市生態景觀綠帶中的功能服務見表1。

3.2 智慧導覽系統與城市生態景觀結合的優勢

3.2.1 城市生態景觀綠帶信息獲取優勢

傳統城市生態綠帶中的植被信息通常呈現在相應植被區域的介紹板上，受制于信息牌的版面大小，相關植被往往只能介紹其基本科屬和習性，且固定的介紹板受空間約束，難以輻射整個景觀綠帶中錯綜復雜的路線；智慧導覽系統的引入可以將普通游客快速轉化為導覽系統的信息受眾，通過智能信息推送，實現以文本為主，圖片及視頻結合的講解方式，更加立體生動地為游客講解植被信息。

傳統城市生態景觀綠帶采用平面化景區地圖，難以對游覽者產生良好的導向和路線規劃作用。通過引入智慧導覽系統，配合智慧導覽系統的實時定位和電子地圖功能，根據游客的個性導覽設置和綠帶內的人流情況，自動生成推薦游覽路線，通過電子地圖為游覽者提供游覽導航，在提高游覽者游覽過程舒適度的同時，還可以由系統后臺整體調節景觀綠帶內的游客流動情況，避免出現人員聚集。

3.2.2 人與城市生態景觀交互優勢

（1）智慧導覽系統在城市生態景觀綠帶中的應用賦予游覽者快速獲取信息的優勢，同時，智慧導覽系統也可以接受游覽者的編輯。首先，游客可以對綠帶進行游覽感受評價；同時，游客可以自主上傳綠帶內景觀、植被的文本和圖片，豐富導覽系統后臺數據庫，為后續游覽者提供更好的導覽服務。

（2）智慧導覽系統可為游覽者提供智能路線規劃，同樣，游覽者可結合自己的游覽經歷，自行規劃一條游覽路線并導入智慧導覽系統，為游覽路線注上相應的游覽側重點和關鍵詞，為后續游覽者提供更加個性化的智慧導覽服務（圖1）。

3.3 智慧導覽系統應用于城市生態景觀的尚存不足

3.3.1 智慧園區導覽系統的建設成本問題

搭建一個完整的智慧園區導覽系統，需要在前期布置智慧導覽系統所需要的配套的定位系統、智能推送系統，建立高冗度的數據庫，且后期需要對數據庫和園內相應設施維護升級，勢必成為建設城市生態景觀綠帶的一個主要資金投入點。

3.3.2 智慧園區導覽系統的定位精確度問題

城市生態景觀受綠地面積大小限制，不同景觀間距小且交錯多，小徑兩邊往往布置了不同的植被景觀，這樣的情況下，城市生態景觀中的智慧導覽系統對定位精度要求較高，否則會出現講解播報文不對題的情況。定位精度需要達到米級甚至在過道兩端景觀不同的情況下達到分米級精度，這對定位系統提出了不小的挑戰。

4 城市生態景觀綠帶中的智慧導覽系統設計與實現

4.1 以“導覽APP”和“導覽系統后臺大數據庫”進行信息聯動的智慧導覽系統設計

智慧導覽系統以“導覽App”+“導覽系統后臺大數據庫”搭建導覽平臺的框架，采用“個性游覽+后臺大數據庫”的智慧導覽模式，在傳統導覽模式上做出創新。

4.2 實時定位系統與電子地圖應用下的智慧導覽設計

首先在景觀綠帶布置小范圍Wi-Fi 基站并進行組網，形成覆蓋整個景觀綠帶的無線局域網，通過Wi-Fi 指紋定位技術進行區域定位。而在綠帶內景觀密集區域布設可實現精確位置感知的iBeacon 設備，由iBeacon 技術輔助實現精確位置感知[6]。而后將兩組數據上傳至導覽系統后臺的大數據庫進行位置解算。獲取游客相應位置信息后，通過“導覽App”對游覽者的移動互聯網設備提供文本及視頻信息推送、游覽路徑智能化導航等一系列核心功能。

4.3 城市生態景觀綠帶中的智慧導覽系統的實現——以青龍綠帶為例

項目簡介：江北新區青龍綠帶二期工程位于南京市江北新區內，為江北新區核心區重點打造的大型生態景觀工程“青龍綠帶”中的二期工程。項目地塊形狀為蜿蜒帶狀，總長約5.5公里，占地面積約62.7 公頃，陸地面積約48.9公頃，水體面積約13.8 公頃，沿線由南向北布置飛龍麗景公園、龍德養生花園、明龍園藝游園、瑞龍郊野公園四個主題公園，四大公園之間以綠帶形式進行串聯（圖2）。

4.4 導覽系統模塊功能

導覽系統功能展示及內部界面演示見圖3、圖4。

（1）菜單模塊展示

菜單模塊使用交互式頁面導航，游客可點擊相應功能模塊獲取綠帶服務信息。

（2）地圖模塊展示

地圖顯示模塊：該模塊分為三維全景地圖和二維地圖兩種形式，三維全景地圖可在“導覽App”中進行預下載，在游客進入生態綠帶后，三維全景地圖為游客展示生態綠帶的整體地形地貌和生態景觀分布情況，同時通過位置信標為游客提供立體化位置信息，三維全景地圖對游客快速掌握生態綠帶整體地形和景觀分布起到積極作用，是實現游覽路徑智慧導覽的重要基礎。而二維地圖則由導覽App 調用“高德地圖”等成熟的導航軟件提供的地圖框架實現，以便游客在非Wi-Fi 環境下消耗較少流量的同時獲得較好的游覽體驗。

（3）景觀展示模塊：該模塊將綠帶內各個景觀用特定的景觀信標在電子地圖上標注出來，當游客點擊某一景觀圖標時，“導覽App”通過推送服務為游客推送該景觀的照片和簡單信息，同時彈出互動窗口，為游客提供親自前去一覽景觀和“云觀景”兩種游覽方案。

（4）路線規劃模塊：游客通過景觀展示模塊簡單了解景觀信息后可將部分景觀加入“游覽必賞記景本”，在選定希望觀賞的所有景觀后由智慧導覽系統后臺大數據庫分析提供最佳游覽路線，同時根據游客的個性化設置和景觀關鍵詞等設定進行路線動態調整，實現智慧導覽。

（5）詳細信息展示模塊

①語音講解：語音講解模塊通過調用智慧終端的音頻播放器，接收后臺數據庫發送的語音詳解包，向游客提供相應景觀的詳細語音解說服務，使游客獲得沉浸式游覽體驗。語音講解模塊可實現語音循環播放，同時允許游客上傳個性化語音包進行語音講解，在定位模塊識別到游客正在遠離景觀后，逐漸減弱語音講解音量直至靜音狀態停止講解。

②視頻講解：視頻講解模塊通過調動智慧終端的視頻播放器，接收后臺數據庫發送的視頻講解包，向游客提供相應景觀的詳細視頻講解服務，游客還可選取不同季節背景的視頻觀看。視頻講解模塊可實現多季節視頻連續播放，并配備播放進度條、音量大小自由調控等功能。

（6）信息查詢模塊

①天氣查詢模塊：天氣查詢模塊通過調用智慧終端自帶的天氣預報，為游客選擇游覽綠帶的時間做出參考，使游客可以選擇在溫度相對舒適的時間段進行游覽，并在出現大風、降雨等惡劣天氣到來前向綠帶內游客發出預警。

②景觀溫濕度查詢模塊：通過綠帶建設期在景觀附近布置傳感器，綠帶后臺數據庫可實時接收景觀的溫濕度狀態，游客可通過智能終端查詢景觀溫濕度狀態，了解景觀內植被生長最佳溫濕度的相關知識。同時綠帶后臺管理系統根據景觀植被生長的最佳溫濕度調用景觀內的噴淋系統進行溫濕度調節，避免炎熱天氣導致植被大面積死亡。

（7）社交模塊

①游記模塊：游客結束游覽后可上傳游記，展示游覽過程中自身的感受和心情，同時可以對特別吸引到自己的景觀進行特別標注，獲得特別標注較多的景觀將會獲得系統的優先推薦。游客在游記模塊還可上傳自己的游覽路線，為游覽路線增加關鍵詞，后續游客可以通過設定關鍵詞獲取有相同關鍵詞的游覽路徑推薦。游記模塊是實現游客與智慧導覽系統正反饋調節的重要基礎。

②綠帶周邊推薦模塊：城市生態景觀綠帶是一座城市的綠色名片，“導覽App”立足于打造收錄全國城市生態景觀綠帶的應用軟件，在旅游的游客游覽綠帶結束后，向游客推薦綠帶周邊餐飲、住宿等服務，進一步促進城市旅游產業發展。

5 相應總結及未來展望

5.1 總結

本文通過對智慧園區導覽系統的研究分析，立足智慧城市理念，將智慧導覽系統引入城市生態景觀綠帶，設計出城市生態景觀綠帶中智慧導覽系統平臺架構，進一步完善智慧城市生態景觀綠帶的導視思路。彌補傳統城市生態景觀綠帶的不足，全方位提升景觀綠帶的游覽體驗；推動城市的綠色生態發展和景觀綠帶的智慧升級。

5.2 未來展望

5.2.1 智能全息投影技術在城市生態景觀綠帶中的應用

全息投影技術已經在多次大型晚會、電競比賽中進行了大規模應用，將全息投影技術與眼動捕捉技術結合，甚至可以不需要游客攜帶或佩戴任何終端設備，在每位游客到達相應景觀的可講解區域時，向游客投送講解視頻、全息影像，將可以利用更多立體化數據圖更為直觀地展示城市生態景觀綠帶的設計理念，使城市綠帶不僅僅是城市生態景觀，更是城市科技景觀。

5.2.2 VR（虛擬現實）技術在城市生態景觀綠帶中的應用

虛擬現實技術又稱靈境技術，是20 世紀發展起來的一項全新的實用技術。VR 技術利用計算機生成一種模擬環境，使用戶沉浸到該環境中。同時，虛擬正逐步實現對如聽覺、視覺、觸覺、味覺、嗅覺等感知的模擬。將VR 技術應用于城市生態景觀綠帶中，可以讓更多用戶足不出戶即能有身臨其境的游覽感受。