本发明涉及智慧文旅，具体为一种智慧文旅数字孪生交互系统。
背景技术：
1、随着信息技术的飞速发展，智慧文旅已成为旅游业转型升级的重要方向，在现有的智慧文旅系统中，景区管理逐渐迈向数字化、智能化，传统上，景区依赖人工巡查、纸质记录等方式进行数据采集和管理，效率低下且容易出错，而现代技术，如物联网(iot)、大数据、云计算等，为智慧文旅提供了强有力的支持，目前，许多景区已经开始运用传感器、rfid标签、视频监控等物联网设备，实时收集游客行为、环境参数和设备状态等数据，同时，结合地理信息系统(gis)和建筑信息模型(bim)技术，构建景区的三维数字模型，用于辅助规划、管理和展示，这些技术的应用，使得景区管理者能够更直观地了解景区运营情况，提升管理效率，此外，用户终端如智能手机app、智能穿戴设备等，也成为了游客与景区互动的重要渠道，游客可以通过这些终端获取景区信息、规划旅游路线、参与互动活动等，极大地提升了旅游体验的便捷性和趣味性。
2、尽管现有技术在智慧文旅领域取得了一定的成果，但仍存在诸多缺陷亟待解决，首先，数据采集的准确性和实时性有待提高，由于传感器设备分布不均、数据格式不统一等原因，导致数据采集存在遗漏和误差，影响了后续处理和分析的准确性，同时，数据预处理能力有限，难以有效去除噪声、压缩数据，增加了系统处理负担，其次，数字孪生模型的构建和应用尚不完善，现有的数字孪生模型大多停留在静态展示层面，缺乏动态更新和扩展能力，模型中的环境参数、游客分布、设备状态等数据往往无法实时同步更新，导致模型与实际景区存在较大偏差，此外，模型的交互性和智能化水平也有待提升，难以满足游客日益增长的个性化需求，再者，数据分析模块的智能化程度不足，虽然大数据分析和机器学习技术在智慧文旅领域得到了一定应用，但现有系统往往缺乏深入的数据挖掘和智能分析能力，难以准确预测游客行为趋势、发现潜在问题并提出有效的解决方案，这在一定程度上限制了景区管理者的决策效率和精准度，最后，用户终端的交互体验有待优化，虽然智能手机app、智能穿戴设备等终端为游客提供了便捷的交互方式，但现有系统往往存在界面设计不友好、功能单一、响应速度慢等问题，影响了游客的使用体验和满意度。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、本发明的目的是通过构建高精度的数字孪生模型，结合实时数据采集与分析，实现游客与虚拟景观的实时互动，提升旅游体验，并辅助景区管理者进行精细化管理和决策，而提出的一种智慧文旅数字孪生交互系统。
3、(二)技术方案
4、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
5、一种智慧文旅数字孪生交互系统，所述交互系统包括：
6、数据采集模块，通过多种传感器和物联网设备实时、准确地收集景区内的各类数据，包括游客的实时位置、环境参数如温湿度、空气质量、光照强度，以及设备状态如停车场空余车位、公共设施使用情况、安全监控视频流等；还具备数据预处理功能，包括数据清洗、去噪、压缩，以确保后续处理的高效性和准确性；
7、数字孪生建模模块，利用3dgis和bim技术构建高度精细且动态更新的景区数字孪生模型，包含地形地貌、建筑布局、道路网络等静态信息，并融合实时变化的环境参数、游客分布、设备状态等动态数据，通过高级渲染技术和物理引擎模拟真实再现景区物理环境，支持多尺度观察与分析，并支持模型的动态更新和扩展；
8、交互控制模块，作为连接游客与数字孪生模型的关键，接收来自用户终端的交互指令，解析并驱动数字孪生模型中的虚拟元素进行相应变化，提供虚拟导览、景点介绍、导航路线及个性化推荐等功能，支持多种交互方式如点击、滑动、语音控制等；
9、数据分析模块，作为系统的智慧大脑，利用大数据分析和机器学习技术对采集到的数据进行深度挖掘和智能分析，实时监测游客流量、分布、移动轨迹等，预测客流趋势和热点区域，分析游客行为模式、偏好和需求，为景区管理者提供决策支持，包括优化游客流线、资源配置、营销策略制定及应急响应方案等；
10、用户终端，作为游客与系统直接交互的窗口，包括手机app、智能穿戴设备等，提供友好的用户界面和丰富的交互功能，如查看虚拟导览图、获取实时信息、参与互动游戏等，并支持个性化设置和定制化服务；
11、其中，所述数据采集模块、数字孪生建模模块、交互控制模块和数据分析模块共同协作，实现景区数据的实时采集、处理、分析和展示，以及游客与虚拟景观的实时互动，为游客提供沉浸式的旅游体验，同时为景区管理者提供高效的运营管理手段。
12、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
13、更进一步的，所述数据采集模块还包括多源数据融合，其能够整合来自不同来源的数据，如gps定位数据、wi-fi探针数据、蓝牙信标数据、环境传感器数据、视频监控数据等，实现多源数据的无缝融合，以提供更全面、准确的景区信息，其中还能够对实时数据流进行高效处理，包括数据的实时采集、传输、存储和初步分析，确保系统能够迅速响应并处理景区内的动态变化。
14、更进一步的，所述数字孪生建模模块通过集成3dgis与bim技术，构建出景区的高精度、动态更新的数字孪生模型，该模块包括以下步骤：
15、首先，利用3dgis技术，通过多源地理空间数据如地形图、卫星影像、无人机航拍数据等构建景区的地形地貌模型，精确还原景区的自然地理环境，包括山川、湖泊、植被分布等静态信息；
16、接着，融合bim技术，针对景区内的每一栋建筑物、桥梁、道路等基础设施，构建精细的几何模型与属性数据库，详细记录建筑的结构、材料、施工信息以及功能布局，确保建筑布局的高度仿真，此外，数字孪生建模模块还集成了实时数据采集与处理技术，通过物联网传感器、视频监控、环境监测站等设备，实时捕获并处理环境参数如温度、湿度、光照强度、游客分布密度、设备运行状态等动态数据，实现景区物理环境的实时映射与更新，该模块采用高级渲染技术和物理引擎，对模型进行光影效果、材质质感、天气变化等真实物理环境的模拟，支持日夜交替、季节变换等自然现象的呈现，以及游客行为模拟、设备故障预警等动态交互场景；
17、最后，数字孪生建模模块支持多尺度观察与分析功能，用户可根据需要调整视角、缩放比例，从宏观到微观全方位观察景区，同时提供数据分析工具，支持对游客流量、设备效率、环境质量等关键指标进行量化评估。
18、更进一步的，所述交互控制模块作为用户与数字孪生模型之间的桥梁，其中互控制模块具备多通道输入处理能力，能够接收来自不同用户终端如智能手机、平板电脑、vr设备等的多样化交互指令，包括但不限于手势识别、触摸操作、语音控制以及体感交互等，确保用户能够以最自然、便捷的方式与数字孪生模型进行互动，其次，还内置了高效的指令解析引擎，能够迅速且准确地解析用户输入的交互指令，将其转化为数字孪生模型可识别的操作指令，在驱动数字孪生模型变化方面，交互控制模块能够实时响应解析后的指令，驱动模型中的虚拟元素如建筑物、景观、游客角色等进行相应的位置移动、视角切换、状态变化等，营造出沉浸式的交互体验，同时，模块还支持多用户并发交互，确保多个用户能够同时参与互动，共同探索数字孪生模型中的虚拟世界。
19、更进一步的，所述数据分析模块还集成了先进的大数据处理框架，能够处理来自多源、异构的海量数据，包括游客行为数据、设备运行状态数据、环境参数数据等，确保数据处理的实时性和准确性，在数据深度挖掘方面，模块利用机器学习算法和统计模型，对游客流量、分布模式、移动轨迹等关键指标进行深度分析，揭示其背后的规律与趋势，通过聚类分析、关联规则挖掘等方法，识别游客群体的共同特征和偏好，为个性化服务提供数据支持，同时，数据分析模块还具备强大的预测能力，能够基于历史数据和实时数据，运用时间序列分析、机器学习预测模型等技术手段，对未来一段时间内的游客流量、热点区域等进行精准预测，这些预测结果对于景区管理者而言至关重要，有助于他们提前制定应对策略，优化资源配置，避免拥堵和安全隐患，在决策支持方面，数据分析模块将分析结果以直观、易懂的方式呈现给景区管理者，包括但不限于可视化报表、趋势图表、决策建议等，通过对比分析不同策略下的效果预测，帮助管理者做出更加科学、合理的决策，包括游客流线优化、资源调度、营销策略调整以及应急响应方案制定等。
20、更进一步的，所述用户终端通过集成ar技术，用户能够在现实世界与虚拟三维地图之间建立无缝连接，例如，在游览过程中，用户可以通过手机摄像头扫描特定标记或环境，直接在屏幕上叠加显示三维地图的虚拟信息，如建筑物内部结构、地下管网布局等，实现虚实融合的沉浸式探索体验，其次，用户终端增设了智能导航与路径规划功能，基于gps定位技术和三维地图的精确信息，系统能够为用户提供实时、准确的导航指引，包括最优路线规划、避让拥堵区域、语音提示等，同时，用户还可以根据个人喜好和需求，自定义导航路径，如选择风景优美的步行路线或避开特定类型场所的驾驶路线，此外，用户终端还引入了社交互动与分享功能，用户可以在游览过程中拍摄照片、录制视频，并附上地理位置信息和个性化标签，通过社交媒体平台与好友分享，系统还支持用户之间的实时通讯和位置共享，方便团队出行时的相互协作与寻找。
21、更进一步的，所述数据分析模块还能够自动识别异常数据，如游客密集区域的拥堵、环境参数的突变如火灾、自然灾害预警或设备故障等，并立即触发预警机制，通过用户终端和管理界面向相关人员发送警报，同时启动应急响应预案，如疏散引导、资源调配等。
22、(三)有益效果
23、与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下有益技术效果：
24、本发明中的数据采集模块通过集成多种高精度传感器和物联网设备，实现了对景区内各类数据的全面、实时、准确采集，该模块不仅覆盖了游客的实时位置、环境参数等关键信息，还涉及设备状态(等细节，确保了数据的全面性和时效性，同时，内置的数据预处理功能，包括数据清洗、去噪、压缩，有效去除了噪声数据，减少了数据冗余，为后续处理提供了高质量的数据源，从而显著提升了数据处理的准确性和效率，利用先进的3dgis和bim技术，构建了高度精细且动态更新的景区数字孪生模型，该模型不仅包含了地形地貌、建筑布局、道路网络等静态信息，还融合了实时变化的环境参数、游客分布、设备状态等动态数据，通过高级渲染技术和物理引擎，实现了对景区物理环境的真实再现，此外，模型支持多尺度观察与分析，便于用户从不同角度深入了解景区情况，更重要的是，模型具备动态更新和扩展能力，能够实时反映景区内各种因素的变化，确保了模型与实际情况的高度一致性，为游客和管理者提供了更加准确、直观的信息支持，交互控制模块作为连接游客与数字孪生模型的关键，提供了多种交互方式如点击、滑动、语音控制等，满足了游客多样化的交互需求，该模块能够接收来自用户终端的交互指令，并解析驱动数字孪生模型中的虚拟元素进行相应变化，实现了游客与虚拟景观的实时互动，同时，该模块还提供了虚拟导览、景点介绍、导航路线及个性化推荐等功能，为游客提供了更加便捷、个性化的旅游服务体验，数据分析模块作为系统的智慧大脑，利用大数据分析和机器学习技术，对采集到的数据进行深度挖掘和智能分析，该模块能够实时监测游客流量、分布、移动轨迹等关键指标，预测客流趋势和热点区域，为景区管理者提供了有力的数据支持，同时，通过分析游客行为模式、偏好和需求，该模块还能为管理者提供优化游客流线、资源配置、营销策略制定及应急响应方案等决策支持，显著提升了管理决策的科学性和精准性，用户终端作为游客与系统直接交互的窗口，提供了友好的用户界面和丰富的交互功能，这些终端不仅支持查看虚拟导览图、获取实时信息等基本功能，还融入了互动游戏等娱乐元素，提升了游客的参与度和满意度，同时，终端支持个性化设置和定制化服务，能够根据游客的偏好和需求提供个性化的旅游建议和服务，进一步增强了游客的旅游体验，综上所述，本发明的智慧文旅数字孪生交互系统通过其独特的技术特征，有效解决了背景技术中存在的数据采集不准确、实时性差、模型构建不完善、交互控制不智能、数据分析不深入以及用户终端体验不佳等问题，为游客提供了更加便捷、高效、个性化的旅游服务体验，同时为景区管理者提供了更加科学、精准的运营管理手段。
1.一种智慧文旅数字孪生交互系统，其特征在于，所述交互系统包括：
2.根据权利要求1所述的一种智慧文旅数字孪生交互系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括多源数据融合，其能够整合来自不同来源的数据，如gps定位数据、wi-fi探针数据、蓝牙信标数据、环境传感器数据、视频监控数据等，实现多源数据的无缝融合，以提供更全面、准确的景区信息，其中还能够对实时数据流进行高效处理，包括数据的实时采集、传输、存储和初步分析，确保系统能够迅速响应并处理景区内的动态变化。
3.根据权利要求1所述的一种智慧文旅数字孪生交互系统，其特征在于，所述数字孪生建模模块通过集成3dgis与bim技术，构建出景区的高精度、动态更新的数字孪生模型，该模块包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种智慧文旅数字孪生交互系统，其特征在于，所述交互控制模块作为用户与数字孪生模型之间的桥梁，其中互控制模块具备多通道输入处理能力，能够接收来自不同用户终端如智能手机、平板电脑、vr设备等的多样化交互指令，包括但不限于手势识别、触摸操作、语音控制以及体感交互等，确保用户能够以最自然、便捷的方式与数字孪生模型进行互动，其次，还内置了高效的指令解析引擎，能够迅速且准确地解析用户输入的交互指令，将其转化为数字孪生模型可识别的操作指令，在驱动数字孪生模型变化方面，交互控制模块能够实时响应解析后的指令，驱动模型中的虚拟元素如建筑物、景观、游客角色等进行相应的位置移动、视角切换、状态变化等，营造出沉浸式的交互体验，同时，模块还支持多用户并发交互，确保多个用户能够同时参与互动，共同探索数字孪生模型中的虚拟世界。
5.根据权利要求1所述的一种智慧文旅数字孪生交互系统，其特征在于，所述数据分析模块还集成了先进的大数据处理框架，能够处理来自多源、异构的海量数据，包括游客行为数据、设备运行状态数据、环境参数数据等，确保数据处理的实时性和准确性，在数据深度挖掘方面，模块利用机器学习算法和统计模型，对游客流量、分布模式、移动轨迹等关键指标进行深度分析，揭示其背后的规律与趋势，通过聚类分析、关联规则挖掘等方法，识别游客群体的共同特征和偏好，为个性化服务提供数据支持，同时，数据分析模块还具备强大的预测能力，能够基于历史数据和实时数据，运用时间序列分析、机器学习预测模型等技术手段，对未来一段时间内的游客流量、热点区域等进行精准预测，这些预测结果对于景区管理者而言至关重要，有助于他们提前制定应对策略，优化资源配置，避免拥堵和安全隐患，在决策支持方面，数据分析模块将分析结果以直观、易懂的方式呈现给景区管理者，包括但不限于可视化报表、趋势图表、决策建议等，通过对比分析不同策略下的效果预测，帮助管理者做出更加科学、合理的决策，包括游客流线优化、资源调度、营销策略调整以及应急响应方案制定等。
6.根据权利要求1所述的一种智慧文旅数字孪生交互系统，其特征在于，所述用户终端通过集成ar技术，用户能够在现实世界与虚拟三维地图之间建立无缝连接，例如，在游览过程中，用户可以通过手机摄像头扫描特定标记或环境，直接在屏幕上叠加显示三维地图的虚拟信息，如建筑物内部结构、地下管网布局等，实现虚实融合的沉浸式探索体验，其次，用户终端增设了智能导航与路径规划功能，基于gps定位技术和三维地图的精确信息，系统能够为用户提供实时、准确的导航指引，包括最优路线规划、避让拥堵区域、语音提示等，同时，用户还可以根据个人喜好和需求，自定义导航路径，如选择风景优美的步行路线或避开特定类型场所的驾驶路线，此外，用户终端还引入了社交互动与分享功能，用户可以在游览过程中拍摄照片、录制视频，并附上地理位置信息和个性化标签，通过社交媒体平台与好友分享，系统还支持用户之间的实时通讯和位置共享，方便团队出行时的相互协作与寻找。
7.根据权利要求1所述的一种智慧文旅数字孪生交互系统，其特征在于，所述数据分析模块还能够自动识别异常数据，如游客密集区域的拥堵、环境参数的突变如火灾、自然灾害预警或设备故障等，并立即触发预警机制，通过用户终端和管理界面向相关人员发送警报，同时启动应急响应预案，如疏散引导、资源调配等。
