1、本科毕业论文（设计）论文题目与虚拟现实技术结合的网络旅游发展研究以敦煌莫高窟为例所在学院专业班级电子商务学生姓名学号指导教师职称完成日期年月日毕业论文（设计）独创性声明本人郑重声明所提交的毕业论文（设计）是本人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除文中特别加以标注的地方外，论文中不包含他人已经发表的学术成果或者他人为获得高等院校学位而使用过的材料，论文（设计）中不涉及任何知识产权纠纷。否则，本人将承担一切责任。学生签名_日期_I摘要近几年来，随着计算机技术的不断更新，虚拟现实技术的突破，旅游事业的蒸蒸日上，网络旅游也随着三者之间越来越紧密的联系结合而不断的发展。敦煌石窟是我国的珍
2、贵历史文化遗产之一，但是由于自然因素的影响、人为破坏严重、过度旅游以及文化遗产保护措施不力等多种因素造成敦煌莫高窟遭受了各种各样的损坏，同时旅游资源的保护与合理开发利用之间的矛盾也在不断凸显出来。依托与虚拟现实技术相结合的网络旅游解决或缓解上述问题已成为当务之急。为此，本文首先从阐述网络旅游的概念、特点和国内外的应用现状入手，其次，探讨虚拟现实技术相关理论，着重研究虚拟现实技术在网络旅游环境中的关键技术特别是在网络旅游中的应用现状；之后从政府与官方网站、其他网络平台这两方面展开网络旅游在敦煌莫高窟的应用分析，也发现了网络旅游在敦煌莫高窟应用中存在的一些问题，并对网络旅游在敦煌莫高窟未来的发展进
3、行展望，从而使得敦煌莫高窟的实地旅游与网络旅游能得到长期持续的发展。关键词网络旅游；虚拟现实技术；敦煌莫高窟；网站IIABSTRACTINRECENTYEARS,WITHCONSTANTLYUPDATEDCOMPUTERTECHNOLOGY,VIRTUALREALITYTECHNOLOGYBREAKTHROUGHANDTHETOURISMINDUSTRYBOOMING,INTERNETTOURISMISTHECOMBINATIONOFCONTINUOUSDEVELOPMENTOFINCREASINGLYCLOSECONTACTOFTHETHREEELEMENTSDUNHUANGGROTTOES
4、ISONEOFOURPRECIOUSHISTORICALANDCULTURALHERITAGE,HOWEVER,DUETONATURALFACTORS,SERIOUSVANDALISM,EXCESSIVETOURISMANDINADEQUATEPROTECTIONMEASURES,MOGAOGROTTOESINDUNHUANGTHECULTURALHERITAGEHASSUFFEREDAVARIETYOFDAMAGEWHILETHEREHASALSOBEENHIGHLIGHTEDABOUTTHECONFLICTBETWEENTOURISMRESOURCESPROTECTIONANDRATION
5、ALEXPLOITATIONACOMBINATIONOFONLINETRAVELRELYINGONVIRTUALREALITYTECHNOLOGYTOSOLVEORALLEVIATETHEABOVEPROBLEMSHASBECOMEANIMPERATIVETHISPAPERSTARTSFROMTHEELABORATETHEORYEXPLORATIONOFNETWORKTOURISMANDVIRTUALREALITYTECHNOLOGY,THEFIRSTCOMBINATIONOFLITERATUREREVIEWRESULTSOFTHEONLINETRAVELANDVIRTUALREALITYTE
6、CHNOLOGYTOBEADDRESSEDAFTERINDEPTHUNDERSTANDINGANDMASTERYOFTHEEXISTINGPROBLEMSOFTHEMOGAOGROTTOESINDUNHUANG,ONTHISBASISFROMTHEGOVERNMENTWITHTHESETWOASPECTSOFTHEOFFICIALWEBSITEANDOTHERNETWORKPLATFORMTOEXPANDTHEONLINETRAVELINTHEDUNHUANGMOGAOGROTTOES,ALSOFOUNDSOMEPROBLEMSINTHEDUNHUANGMOGAOGROTTOESAPPLICA
7、TIONSONLINETRAVELANDONLINETRAVELINTHEDUNHUANGMOGAOGROTTOESDEVELOPMENTOUTLOOKKEYWORDSVIRTUALREALITYTECHNOLOGYINTERNETTOURISMDUNHUANGMOGAOGROTTOESWEBSITEIII目录1网络旅游概述111网络旅游的概念112网络旅游的特点213网络旅游国内外应用现状3131国外应用现状3132国内应用现状32虚拟现实技术在网络旅游中的应用621虚拟现实技术的概念622虚拟现实技术的主要特征及分类623虚拟现实技术在网络旅游环境中的关键技术724虚拟现实技术在网络旅游中
8、的应用意义93虚拟现实技术在敦煌莫高窟实地与网络旅游中的应用1031敦煌莫高窟概述10311敦煌莫高窟简介10312敦煌莫高窟存在的问题10313敦煌莫高窟文物保护的分类1232虚拟现实技术在游客服务中心的应用13321游客服务中心简介13322虚拟现实技术在游客服务中心的实施1433敦煌莫高窟各政府与官方网站应用状况分析1534敦煌莫高窟其它网络平台应用状况分析164基于虚拟现实技术的网络旅游发展状况分析19结论21参考文献22致谢231随着社会的发展，人们的工作生活节奏越来越快，快节奏的工作使得人们能够掌握的空闲时间越来越少，网络旅游的出现完美的解决了这一矛盾，有钱有时间的用户可以在网上预
9、订酒店、机票，购买打折门票，提前制定好出行计划；没钱没时间的用户可以在网上“旅行”，省钱省时也省力。随着网络技术的发展，人们的旅游方式和旅游业的经营方式及营销方式发生着改变。旅游业具有跨行业、跨地区、时间连续和空间散布、动态不稳定等多种特点，信息联络在其中起着关键的作用。因此，与旅游服务业相关的计算机技术得到令人瞩目的关心，因为旅游服务既离不开信息技术支持，又能够充分体现网络应用价值。随着网络技术与旅游业两者关系的不断完善，虚拟现实技术的逐步成熟，虚拟现实技术的开发成本不断下降，效果却可以更好，为景点景区提供了技术上的保证。将虚拟现实引入到景点景区网络旅游的建设中开辟新的旅游方式吸引更多游客参
10、与进来更加容易实现。网络旅游也随之不断地被更新。旅游业是利用新技术的先驱，网络技术推动着这个行业的前进。毫无疑问，网络旅游对整个旅游业产生更为深远的影响。1网络旅游概述11网络旅游的概念旅游的定义是个人前往异地以寻求愉悦为主要目的而度过的一种具有社会、休闲和消费属性的短暂经历（谢彦君，2004）1。网络旅游是指网络公司在投资商的支持下，在互联网上建立一系列专门服务于旅游者的综合网站，旅游者通过访问这些旅游网站，收集全国各地的旅游信息，制订自己出游的旅游线路，预订各种交通票证、住宿房间、娱乐项目，并在网站的帮助下完成“吃、住、行、游、购、娱”的旅游活动（李海涛，2008）2。“网络旅游”是一种凭
11、借互联网技术为核心的电子商务网，该网是旅游服务商与旅游消费者之间交流沟通的渠道和中介，是一种旅游服务商和消费者通过网络实现交流和交易的新型旅游方式，所谓网络旅游时代其实就是旅游电子商务时代。旅游业和电子商务的结合，使“旅游”和“网络”的价值都得以最大限度地展开和提升（于向慧，2007）3。简而言之，网络旅游是基于虚拟现实技术，通过网络等手段，将旅游中的各个要素完全的进行展示，让旅游者根据自己的意愿选择游览路线、速度及视2点，在网络的帮助下到实地完成旅游，或者足不出户就可以游览远在万里之遥的风光美景。根据2009年第1季度中国网络旅游市场季度监测数据显示，中国网络旅游市场2009年第1季度总体市
12、场规模达到776亿元人民币，季度营收同比增长153，环比下降34（易观国际，2009）4。12网络旅游的特点网络旅游作为一种新型的旅游方式，与传统的旅游方式相比具有以下特点首先，信息高度集中，操作方便快捷。传统旅游业中的信息通常是通过电视、报纸等媒体广告传递的，信息存在容量小、欠丰富、针对性差的特点。这种缺陷增加了人们搜索、筛选信息的工作量。而网络旅游则让产品与用户见面，旅游者不管是在家中还是在旅途上都可以通过网络任何时间跨距离的浏览信息、订票、订餐、订车等服务，从而制订一条适合自己的旅游线路。其次，减少中间环节，降低成本。交易费用的最大部分是交易双方的信息搜寻费用。而网络旅游恰恰是节省信息搜
13、寻费用的一个重要途径。旅游消费者获得信息的过程就是“寻找”的过程。寻找的收益是得到价廉物美的商品和服务，寻找所花的时间就是获得信息的成本。网络旅游方式大大地降低了信息的寻找成本，使旅游者可以直接从旅游目的地和相关企业中获得更多的、更有用的信息，使旅游者同时有更多的选择机会。第三，适应市场需求，提供个性产品。目前的旅游市场需求从过去被动接受旅行公司提供的“套餐”向追求多样性、个体化的主动选择性转变。人们求新求异的心理增加了消费的自主性和独立性，市场进一步细分。对于相对封闭又实力单薄的旅行社要生产包罗万象的产品显然是不现实的。网络旅游正是在个性化旅游的大环境中应运而生的，充分满足了不同性格、心理的
14、消费者的需求。网络旅游通过网站上的社区，及时搜集不同旅游者的需求信息，获取生产者的销售反馈信息。最后，协调供需矛盾，引导资源配置。旅游需求具有“多样少量”的特征，旅游供给则表现为“少样多量”，怎样才能缓解这种供需矛盾呢传统旅游业中的旅行社在这方面发挥了重要的作用，它能够利用供需双方的有效信息使供给多样化、需求多量化，最终趋于平衡。但由于旅行社的不完全信息，它不可能对供需进行完全正确的引导。网络旅游系统因为占有相当量的信息，就能对市场的细微变化做出灵敏的反应，及时协调供需矛盾、疏导客流，有利于旅游市场的全面、全方位开发和旅游业的持续发展。313网络旅游国内外应用现状131国外应用现状网络旅游在国
15、外起步较早，20世纪90年代中后期，JSPERRYHOBSON和APAULWILLIAMS首次指出虚拟现实技术必然对旅游业产生影响，旅游业将步入一个新的信息时代，这个信息旅游时代，也可称之为“网络旅游时代”（石长波，高天天，2010）5。2005年GOOGLEEARTH的推出掀起了基于互联网的网络旅游发展的热潮。GOOGLEEARTH是GOOGLE公司在2005年向全球推出的新产品，被“PC世界杂志”评为2005年全球100种最佳新产品之一。用户们可以通过一个下载到自己电脑上的客户端软件，免费浏览全球各地的高清晰卫星图片。其影像是卫星影像与航拍数据的整合，它适用于带3D显卡的WINDOWS个人
16、电脑，可以经计算得出三维地图。“第二人生”（SECONDLIFE，美国）是一个基于因特网的，采用三维图形技术模拟出一个大型虚拟世界，吸引了大量会员。SECONDLIFE在2006年末和2007年初由于主流新闻媒体的报道而受到广泛的关注。通过由实验室开发的一个可下载的客户端程序，用户在程序中叫做“居民”，可以通过可运动的虚拟化身互相交互。这套程序还提供了一个高层次的社交网络服务。第二人生在虚拟技术的运用上很到位，人物形象逼真，虽然这个网站内游戏的性质的东西很多，但是其网络虚拟技术和一些构思在网络旅游方面还是非常值得借鉴的。第二人生证明，三维技术运用到网络旅游上可以获得非常好的效果。当前国外网络旅
17、游发展趋势主要集中在交互式的设计方面，其特点主要由以下几方面（1）提供高清晰度卫星图片，真实感强，视觉效果好，利用卫星技术，随时准确定位。（2）交互性强，用户可以通过可运动的虚拟化身互相交互，人物形象逼真。（3）二维、三维技术相结合，二维提供各种资讯，三维提供直观的形象信息，让用户感受更真实。132国内应用现状国内旅游网站分为四类政府型、门店型、网络型和综合型。政府型旅游网，即各地各级政府针对当地旅游开发的旅游网站。政府旅游网与电子商务旅4游网的最大区别就是公共性，公益性。政府网在旅游方面还是集中于各地级市的旅游局官方站点。门店型旅游网，是指主要依靠门店经营旅游产品营销，拥有自己的电子商务网站
18、。这类旅游网站往往并不注重在线销售，只是企业对现行旅游营销潮的附庸，在线销售被忽略。中国旅行社总社、中青旅在线就是这一类的代表。网络型旅游网站，主要依靠旅游网站销售旅游产品。主要是机票代订、酒店代订业务，如携程、艺龙。综合性旅游网站，即囊括了上述两种优势的旅游网站，既在门店中开展旅游销售，也不忽略网络行销，上海春秋旅行社是典型代表。国内的网络旅游经历了由个别旅游景点单独发展向统一网络平台共享式发展。由于旅游网站的目的各异，各类网站在应用先进技术上有所差异。当前国内网络旅游的技术主要集中于虚拟现实技术的发展，例如网络导航、语言转化、检索系统、三维实景、音效视频等等。提供网络服务的专业旅游网站相当
19、多，并且在不断的增加，但是服务的种类和质量差强人意，旅游网站仍以发布信息为主。网站建设的好坏，直接影响到网络旅游的发展。为了更好地了解旅游网站建设的实际情况，根据百度搜索引擎输入关键词“旅游网站”所得结果随机抽取了以下十家旅游网站进行调查，结果如下（见表1）。表1旅游网站调查表网站首页速度导航系统联系方法景区配套游客反馈语言种类网络导游预订服务网上购物检索系统二维图片三维实景音效视频失效链接携程3秒有全全有简繁英无有无有有无有无途牛5秒有全全有简无有有有有无无无悠哉9秒有全全有简英无有无有有无无有欣欣3秒有全全有简英无有有有有无无无驴妈妈4秒有全全有简无有无有有无无无乐途4秒有全全有简无有无有
20、有无无无去哪儿4秒有全无有简无有有有有无无无5中国国旅6秒有全无有简无有有有有无无有虚拟紫禁城18秒有无无有简繁英有无无有有有有无全景网13秒有仅QQ无无简无无无有有有无有调查结果表明，目前我国旅游网站主要存在以下问题（1）过于重视网站外观形象设计，造成页面下载速度很慢。（2）旅游景点的展示技术不够先进，大部分仅仅局限于静态图片的展示和文字的介绍。（3）网站内容单一，部分网站只对景点进行介绍，对周边环境、风味小吃、娱乐购物等等没有进行说明。（4）互动不足，部分网站无法实现游客与游客、游客与管理人员的交流。（5）二维为主，三维没有运用到网站建设中。62虚拟现实技术在网络旅游中的应用随着计算机技术
21、、互联网技术、移动通信技术的不断发展，信息通信技术已经成为社会发展的基本动力。对于旅游行业而言，虚拟现实技术的独特可视化特性为人们提供了一种崭新的交互方式，能够在一定程度上替代现实旅游，成为一种新的休闲生活方式（彭飞，2010）6。21虚拟现实技术的概念虚拟现实技术是计算机科学和信息科学的交叉和融合，综合了包括计算机图形学1、数字图象处理2和模式识别3、智能接口技术4、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术5、多传感器技术、多信息融合技术6、语音处理与音响技术、网络技术、并行处理技术7和高性能计算机系统等学科的理论（郁健琼，2005）7。国外学者GRIGORECB（2005）20认为虚拟现实技术是
22、在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科。虚拟现实有很多种定义，一种比较有概括性的定义是虚拟现实是一种非常强大的高端人机接口，包括通过视觉、听觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。22虚拟现实技术的主要特征及分类从本质上说，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同1计算机图形学是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。2数字图像处理是通过计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、
23、分割、提取特征等处理的方法和技术。3模式识别是借助计算机，就人类对外部世界某一特定环境中的客体、过程和现象的识别功能包括视觉、听觉、触觉、判断等进行自动模拟的科学技术。4智能接口技术是指智能化的人与计算机之间的交互技术。5人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的学科，主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机，使计算机能实现更高层次的应用。6信息融合是利用计算机技术将来自多个传感器或多源的观测信息进行分析、综合处理从而得出决策和估计任务所需的信息的处理过程。7并行处理技术主要是以算法为核心，并行语言为描述，软硬件作为实现工具的相互联系
24、而又相互制约的一种结构技术。并行性是指在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不相同的工作，只要在时间上互相重叠，都存在并行性。7时提供诸如视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段、最大限度地方便用户的操作，从而减轻用户的负担、提高整个系统的工作效率。因此虚拟现实技术具有以下三个主要特征（汪成为，高文，2004）8。（1）沉浸感，是指利用计算机产生的三维立体图像，让人置身于一种虚拟环境中，就像在真实的客观世界中一样，能给人一种身临其境的感觉。（2）交互性，在计算机生成的这种虚拟环境中，人们可以利用一些传感设备进行交互，感觉就像是在真实客观世界中一样，比如当用户用手去抓取虚拟
25、环境中的物体时，手就有握东西的感觉，而且可感觉到物体的重量。（3）想象，虚拟环境可使用户沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识，从而使用户深化概念和萌发新的联想，因而可以说，虚拟现实可以启发人的创造性思维。根据用户参与形式和沉浸的程度不同可以把各种类型的虚拟现实技术划分为以下的四种类型。（1）桌面虚拟现实技术。桌面虚拟现实技术主要是利用个人计算机进行仿真，使用者通过计算机屏幕观察虚拟世界，利用外部设备辅助操纵虚拟世界中存在的各种物体，常见的外部设备有鼠标、跟踪等（江南，俞高宇，2002）9。（2）沉浸虚拟现实技术。高级虚拟现实技术提供完全沉浸的体验，使用户有一种置身于虚拟境界之中的感觉。
26、它利用头盔式显示器8或其他设备，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，使参与者产生一种身临其境、全心投入和沉浸其中的感觉。（3）增强虚拟现实技术。增强虚拟现实技术是把计算机产生的虚拟物体或其他信息合成到用户感知的真实世界，是今后虚拟现实发展的方向。增强虚拟现实技术不仅利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界，而且还利用它来增强参与者对真实环境的感受刘向铜，熊助国，曹秋香，200610。（4）分布式虚拟现实技术。分布式虚拟现实技术是在因特网环境下，充分利用分布于各地的资源，协同开发各种虚拟现实技术的利用。它通常是沉浸虚拟现实技术的发展，也就是把分布于不同地方的
27、沉浸虚拟现实技术通过因特网连接起来，共同实现某种用途（杨宝民，朱一宁，2000）11。23虚拟现实技术在网络旅游环境中的关键技术虚拟现实是多种技术的综合，下面对一些关键技术分别加以说明。8头盔显示器是虚拟现实应用中的3D虚拟现实图形显示与观察设备，可单独与主机相连以接受来自主机的3D虚拟现实图形信号。8（1）全景漫游概述全景漫游是一种基于图像的虚拟现实技术。360度全景图像构建的网络旅游应用开始被广泛应用于全世界（YYARDIMCI，GTRIANTAFYLLIDIS，YBATANLAR，NGRAMMALIDIS，XZABULIS，EYILMAZ，2008）21。全景漫游的概念来自图片摄影领域的
28、全景摄影。全景摄影是利用相机将360度场景拍摄到的一组照片拼合成为一幅包含全部场景的图片，使浏览者能够根据自己的意愿拖动鼠标来观看到场景的任何一处角落。使人有身临其境的感觉，就好像自己在现场漫游一样。它采用实时图像图形处理来生成三维观察效果。（2）三维重建技术三维重建是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型，是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础，也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。在计算机内生成物体三维表示主要有两类方法。一类是使用几何建模软件通过人机交互生成人为控制下的物体三维几何模型，另一类是通过一定的手段获取真实物体的几何形状。前者实现技术已经十分
29、成熟，现有若干软件支持，比如3DMAX、MAYA、AUTOCAD、UG等等，它们一般使用具有数学表达式的曲线曲面表示几何形状。后者一般称为三维重建过程，三维重建是指利用二维投影恢复物体三维信息形状等的数学过程和计算机技术，包括数据获取、预处理、点云拼接9和特征分析等步骤。（3）三维激光扫描技术三维激光扫描技术是最近几年迅速发展并成熟的一项高新技术，是继GPS之后测绘技术的又一新突破。三维激光扫描技术主要利用激光测距原理来获取目标数据（闫利，崔晨风，张毅，2007）12，可用于工程测量、地形测量、古建筑和文物保护、断面和体积测量等领域。三维激光扫描技术的出现克服了传统测量的局限性。它不仅能够量取
30、被测对象的长宽高，还能够对对象进行无接触扫描，可以将所扫描到的空间信息快速转换成计算机可以处理的数据。（4）人机交互技术人机交互技术是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。其致力于人与计算机的协调，旨在消融这两个智能系统间的9在数据采集时，如果被量测物体较大，一般采用分测站的形式对物体进行扫描。获取物体表面每个采样点的空间坐标后，得到的是一个点的集合，称之为点云。点云的拼接方法可以分为两种方法基于测站的拼接和基于目标或点云的拼接。第一种方法首先要进行控制测量，建立测站点，扫描相当于碎步测量，其点云的质量只与该测站的站点和扫描质量有关，与其他测站无关。第二种方法首先要
31、用至少三个连接点将相邻测站的点云进行拼接，连接点可以是专用标靶或提取的特征点。9通讯和对话界线，使得人与机器的信息交流便捷而通畅。它包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息，回答问题及提示请示等。人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要内容之一。人机交互技术可以说是虚拟现实技术的核心，虚拟现实技术中人机交互需要发展包括三维空间定位装置、语言理解、视觉跟踪、头部跟踪和姿势识别等交互装置。24虚拟现实技术在网络旅游中的应用意义虚拟现实技术在网络旅游中的应用意义主要体现在以下几个方面（1）虚拟现实技术能够将旅游景观动态地呈现在人们眼前，通过网络旅游
32、，不仅可以扩大旅游景点的影响力，达到吸引游客的目的，而且还能够为没有条件到达旅游景点的游客提供一个平台，让旅游爱好者根据自己的意愿，来选择游览路线、速度及视点，足不出户就可以游览万里之外的风光美景。（2）利用虚拟现实技术，可以为游客提供多种服务，包括形象直观的旅游线路产品、自助导游、自助旅游服务、旅游服务定制、旅游网上购物、旅游数字娱乐等。（3）旅游规划利用虚拟现实技术可以对拟建设的旅游景点进行合理的规划。无须规划方案的真正实施，可以先利用虚拟现实技术对于要创建的景点进行系统建模，生成相应的虚拟现实系统，然后通过人机交互界面进入该虚拟场景，通过规划人员的亲身观察和体验来判断各种规划方案的优劣，
33、检验规划方案的实施效果，并可以反复修改和辅助最终方案的制定施行。将虚拟现实技术应用于旅游规划中，可以更好的对旅游形态、轮廓线、空间布局等进行总体构思，减少设计缺陷，提高规划质量和进度，加快开发周期孙芳芳，200713。103虚拟现实技术在敦煌莫高窟实地与网络旅游中的应用31敦煌莫高窟概述311敦煌莫高窟简介举世闻名的敦煌莫高窟，位于古丝绸之路历史文化名城敦煌市东南，甘肃省河西走廊的西端，始建于前秦建元二年公元366年,至今已有1600多年的历史，现仍保存着十六国后期到北魏、北周、隋、唐、五代、宋、西夏、元等时代的洞窟490多个，内有壁画45000多平方米，彩塑2000余身，是当今世界上现存规模
34、宏大、内容丰富、保存完好、艺术精湛的佛教艺术宝库，在中国文化史和世界文化史上占有重要的地位（张瑛，孔令栋，2006）14。莫高窟所处山崖的土质较松软，并不适合制作石雕，所以莫高窟的造像除四座大佛为石胎泥塑外，其余均为木骨泥塑。敦煌彩塑最突出的艺术特点是整窟塑像和壁画互相结合，互为一体，互相陪衬，互相补充。敦煌莫高窟和藏经洞出土文物不仅记录了中古时期敦煌、河西走廊和西域地方的历史，还涉及到当时的佛教、道教、摩尼教、景教等宗教信仰，保存了丰富生动的中外艺术形象，展示了中古时期广阔的经济、文化、科技等社会生活场景，反映了一千多年间艺术的流传及演变。它更是中国古代多民族文化及欧亚文化一千年间汇集和交融
35、的结晶，既有中原汉族文化，也有鲜卑、吐蕃、回鹘、羌、蒙古、吐谷浑等北方各民族的文化，既有中亚粟特、南亚印度、西亚波斯、伊斯兰文化，也有欧洲希腊、罗马文化。总之，敦煌莫高窟以其绵长的历史，丰厚的遗产，巨大的信息，珍贵的价值，使它在中国和世界产生了重大的影响，成为中华民族优秀传统文化的表征。被国务院公布为第一批全国重点文物保护单位，还被联合国教科文组织列入中国首批世界文化遗产名录（樊锦诗，2004）15。312敦煌莫高窟存在的问题多年来，自然因素的影响、人为破坏严重、过度旅游以及文化遗产保护措施不力等多种因素造成了我国世界文化遗产遭受了各种各样的损坏，莫高窟也面临着巨大的威胁。（1）自然因素造成破
36、坏11利用考古学资料和新的调查结果，专家们研究发现，对洞窟及洞窟所在崖体造成破坏的自然因素，主要有洪水、大气降水、风沙和地震等，特别是其中大气降水和洪水的上下夹攻，是造成崖面崩塌、洞窟破坏的罪魁祸首。在导致壁画毁坏的诸多因素中，风沙已成为莫高窟石窟长久保存的最大威胁。沙尘暴造成的积沙、风蚀、粉尘等极易引起壁画脱落、彩塑受损、崖体坍塌等病害。西北地区多风沙，敦煌地处大漠之腹，粉尘随气流涌入石窟，既能对壁画、塑像进行打磨，又能侵入壁画和塑像颜料的空隙。不断沉积的粉尘，会逐渐向外挤压壁画的颜料层或白粉层，使之脱落。这是莫高窟壁画残破不堪的自然原因之一。在政府的支持下，保护人员对莫高窟进行了崖体加固，
37、后来又为洞窟安装了门窗和防沙网，但这些措施并不能完全挡住风沙袭来时无处不在的粉尘。（2）洞窟体质恶化日益增多的游客进入洞窟，对壁画的保护构成了威胁。莫高窟正式对外开放始于1979年，30多年来，先后有80多个国家和地区的近400万人次游客参观了莫高窟。近年来，莫高窟旅游人数明显呈上升趋势，而且主要集中在5至10月，每年游客接待量已超过30万人次，预计未来5至10年内，到莫高窟旅游的人数还会迅速增加，每年将达到50万人次。敦煌研究院的科研人员测算，每40个游客参观半小时，洞内的二氧化碳值就会升高75倍，空气相对湿度上升10，温度升高4。（王艳明，2003）16由于游人数量过多，过多的二氧化碳排放
38、以及过度暴露于光线中，使许多壁画出现变色剥落现象，人为的损坏远远比自然的侵蚀更可怕。（3）人类生活和生产活动带来破坏受人类活动加剧的影响，“大敦煌”地区的生态正在持续恶化。“大敦煌”是以甘肃敦煌市为中心的一个地域单元，东接嘉峪关，西达罗布泊，南依祁连阿尔金山，北抵马鬃山。据中国科学院、中国林科院、中国水科院等机构的调查发现，用水结构不合理、人口增长迅猛和绿化面积减少是加剧“大敦煌”荒漠化、沙漠化的关键性因素。在过去几十年里，受当地垦荒造田、抽水灌溉，以及周边植被破坏、水土流失等因素的影响，敦煌地下水位出现急剧下降。随着敦煌市经济社会发展和旅游人数的不断增加，水资源短缺状况还将进一步加剧。敦煌市
39、需要抽取地下水弥补用水缺口，造成地下水位持续下降。敦煌市目前农业用水量较大，节水技术推广步伐比较缓慢，没有形成一定的规模，造成用水结构不合理，水资源经济效益低下。而水资源严重短缺和地下水位的急剧下降，使敦煌绿洲外围沙化面积不断增加。12（4）不合理的旅游开发利用造成威胁随着西部大开发战略的推行，新一轮的“敦煌旅游热”正在升温敦煌机场正在扩建；313国道正从莫高窟身边穿过；敦煌铁路已经上马。莫高窟的常规日承载力是2000人/天，但据统计显示，莫高窟自20世纪70年代末开放以来，已经接待国内以及80多个国家和地区的游客600多万人次。参观的游客从每年的2万增加到目前的30多万人次。每年7、8、9月
40、是莫高窟旅游的旺季，日接待量在3000人次以上。2009年，莫高窟的游客接待量是39万人左右。前几年，参观人数曾高达50多万人。最多的一天，游客量达到6800人次。预计未来510年内，到敦煌莫高窟旅游的人数还会大量增加，每年将达到50万人次（阿萨德，2011）17。在这种不顾文物的承载力，片面追求数量型增长的旅游发展模式下，文物资源的保护无疑受到巨大的威胁，导致旅游质量出现下降。面对上述严峻形势，敦煌莫高窟文物保护已不容忽视。敦煌石窟是迄今为止世界上最大的、内容最丰富的佛教艺术宝藏，这决定了文物保护工作的内容也是十分丰富的。313敦煌莫高窟文物保护的分类敦煌石窟开凿于石质疏松的砾岩之上，无法精
41、雕细刻，便采用泥塑彩绘和壁画的艺术形式。壁画在整治过的石壁上，涂抹二至三层草泥，通过布局定位，起稿、涂色、定形，完成壁画形象的绘画。彩塑以人工制作的木架为骨，束以苇草、外敷草泥，通过塑造和描绘的结合，表现人体的肌肤，面部的表情，须发的蓬松，服饰的质地。由于千百年自然的损害，加之游客对文物造成的威胁，令敦煌保护任务十分艰巨。至今，敦煌遗产保护实现了三个跨越从文物守护、抢救性保护到科学保护。保护范围在不断扩大，保护理念也在大量科学研究和保护实践的基础上提升，实现了从被动向主动，从单一向全面、规范的预防性保护的转化。对于敦煌艺术的保护经历了以下四个思路和方法。（1）初级阶段的传统手工临摹。手工临摹的
42、意义在于使敦煌壁画和彩塑有了保存的副本，而且临本有利于传统文化的保护和国际间文化的交流。但是，这种方法是在敦煌艺术保护早期缺乏高科技手段或者受限制的环境下，采取手工的形式对原貌进行推测后的记录和再现，就保护程度来说，此技术广泛推广的难度较大。（2）数字化敦煌。即利用先进的工程测绘、三维扫描、数字摄影、三维建模以及图像处理等技术，实现敦煌石窟的建筑结构、壁画与彩塑信息的高精度13获取与保存。由于数字化处理会造成图像质量、声音质量的损伤，数字化敦煌获取的数据准确度和分辨率有一定的误差，三维扫描仪可以获得物体的单色几何模型，但无法直接获取色彩信息，并且受到数码器材的技术参数影响，需要在后期制作中付出
43、更大努力，展示效果难以得到较大提高。（3）虚拟现实。也称灵境技术，是一种新的计算机综合信息技术。虚拟现实技术在景点的虚拟游览和文物的保护上贡献尤为突出，用户可以参观有残缺的敦煌莫高窟的外景、典型石窟的壁画与彩塑。这种方法是敦煌文物保护上的一次飞跃。近年来，虚拟现实技术的高速发展给文物的保护指明了新的发展方向。将虚拟现实技术应用于文化旅游领域的宣传展示、旅游景点的动态规划、文物复原、文物的保护、网上虚拟博物馆等方面，有效缓解旅游资源保护与利用的矛盾，增大文化资源受众面。（4）电脑三维再现艺术。通过电脑设计艺术，把敦煌莫高窟遗产的残缺部分进行艺术复原。不仅如此，电脑三维再现艺术还可以做到艺术效果逼
44、真，并通过多媒体技术再现敦煌灿烂的文化。这种再现形式灵活并且具有显著的优势，弘扬和传播了敦煌文化，做到了对敦煌文物的最大限度的保护赵月宁，201018。由于虚拟现实技术在景点的虚拟游览和文物的保护上贡献尤为突出，本文将着力于介绍虚拟现实技术在景点的虚拟游览和文物保护上的应用。32虚拟现实技术在游客服务中心的应用321游客服务中心简介敦煌莫高窟游客服务中心主要功能包括接待大厅、数字展示、数字影院、球幕影院、售票、存包、邮局等。洞窟实景漫游厅将建成为球幕影院，放映球幕电影10，观众能身临其境、细致入微地观看洞窟建筑、彩塑和壁画。而其中采用大尺寸球幕电影的方式来展现莫高窟洞窟的方式，在国内的博物馆中
45、也是首创的。服务中心最核心的内容，无疑是“虚拟莫高窟”。通过虚拟展示技术，游10球幕电影又称“圆穹电影”或“穹幕电影”。一种大银幕电影，拍摄及放映均采用超广角鱼眼镜头，观众厅为圆顶式结构，银幕呈半球形，观众被包围其中，视银幕如同苍穹。由于银幕影像大而清晰，自观众面前延至身后，且伴有立体声环音，使观众如置身其间，临场效果十分强烈。14客可以“身临其境、细致入微”地观看洞窟建筑、彩塑和壁画，还将“在这个中心全面了解敦煌莫高窟乃至整个敦煌的历史文化背景”。在敦煌研究院的服务中心，动画片般的生动画面，使人身临其境。特别是由于采用了360度全景式模拟的方式，让平常游客参观时无法欣赏到的部位，比如佛像的背
46、部，以及洞窟的后壁，都可以清楚地看到。而通过不同方式的操作，还可以选择将四壁上的壁画“拉平”，仿若观看一张平铺着的古画，令人能更好地理解这些连续绘制的壁画的故事结构和艺术布局。观众在欣赏全景的同时，也能对一些细节进行较为仔细的观察。建成后的游客服务中心可以让游客在未进入洞窟之前，先通过影视画面、虚拟漫游、文物展示等，全面了解敦煌莫高窟的人文风貌、历史背景、洞窟构成等，然后再由专业导游带入洞窟做进一步的实地参观。采取“虚拟洞窟实体洞窟”的方式，可以把“洞窟内”与“洞窟外”结合起来，在分散游客，减少游客在洞窟内的逗留时间的同时，使游客获得比传统参观方式更多、更清晰的信息，达到双赢。这种做法不仅能让
47、游客在较短的时间内了解到更多、更详细的文化信息，而且极大地缓解了游客过分集中给莫高窟保护带来的巨大压力。322虚拟现实技术在游客服务中心的实施游客服务中心的建成，将使敦煌研究院多年来积累的众多“虚拟洞窟”首次在公众面前得到系统的展示。敦煌石窟的内容主要包括石窟外景和石窟内部，其中石窟内部包括石窟建筑结构、壁画及彩塑。（1）石窟外景全景漫游全景漫游在敦煌石窟应用的工作流程包含以下几部分1采集照片拍摄前在洞窟外选择拍摄节点，以节点为单位，进行定点的全景摄影。2图像处理和全景图拼接合成需要将拍摄好的鱼眼照片拼接在一起才能构成全景图。拼接是全景图生成技术中最关键的一步，在实际应用当中，已经不需要设计复
48、杂的程序来进行图像的拼接了。现在国内外有3DVISTAFLASHVTEXPORTER、ULEAD36、A3DSTITCHER等基于相似曲线匹配算法的全景图像拼接制作软件。3发布及展示在美国纽约梅隆基金会的支持下采用QUICKTIME虚拟现实进行展示。QUICKTIME虚拟现实是APPLE公司推出的构造桌面虚拟现实的工具。QUICKTIME虚拟现实能使图像观看者有进入洞窟的感觉，并能在洞窟内旋转观看，通过在敦15煌莫高窟游客服务中心球幕影院放映，实现全景漫游。（2）石窟建筑结构的三维重建石窟建筑结构的数据主要包括石窟的建筑尺寸，石窟类型，某些特殊曲面的立体结构数据。石窟尺寸数据的精度要求相对而言
49、不是很高。1利用传统的测绘方法获得石窟的建筑尺寸，通过建筑结构测绘图的形式进行记录和保存，以便同时获得窟型信息。2敦煌石窟的建筑结构中存在很多曲面的情况，石窟墙壁上的浮雕，某些石窟佛龛上的浮塑龛楣。这些曲面的数据，单纯采用普通测绘方式很难获取，要采用近景摄影的方法来获取信息。最后根据石窟的实测数据，利用3DMAX完成三维重建。（3）壁画虚拟复原壁画虚拟复原是把一些变色、褪色、脱落的数字化敦煌壁画复原初画成时金碧辉煌的景象。根据敦煌保护专家对壁画颜料成分的研究、艺术家积累的经验知识以及保存得比较完好的一些壁画，综合利用色彩学知识和图形图像处理、人工智能等虚拟现实技术，实现壁画虚拟复原。在传统修复过程中，线描图的绘制占据了壁画修复的大部分时间，工作量十分巨大。所以采用适合计算机处理的、具有智能的，交互作用的方法进行智能化交互临摹。敦煌壁画色彩复原的思路是根据图像的主要颜色，自动将壁画图像划分得到几张单色图像；利用壁画的属性检索出与当前壁画相似的完好的壁画作为复原的参考壁画；同时应用敦煌传统用色知识，壁画风格知识、敦煌研究专家的经验知识，进行色彩复原推理；最后，利用变色演示技术，可以产生很多中间图像，逼真地模拟壁画演变的全过程，供敦煌色彩专家和文物保护专家参考。（4）彩塑装饰配件虚拟再
