VR技術在防火防災安全教育的應用研究

梁入雙

摘 要：當下城市群發(fā)展趨勢越來越清晰，核心城市人口密集程度進一步增加，在此趨勢下，為應對火災、輿論恐慌、地震等災害，結合VR（虛擬現(xiàn)實）技術，還原真實的災難現(xiàn)場，訓練大眾的應激反應能力，降低災難造成的生命財產安全損失意義重大。本文重點闡述虛擬現(xiàn)實技術應用于防火防災安全教育的優(yōu)勢和作用。

關鍵詞：VR；防火防災；安全教育

0 引言

在核心城市，商業(yè)CBD、學校、醫(yī)院等都是人群集中區(qū)域，若發(fā)生火災、輿論恐慌、地震等災難，將造成嚴重的經濟損失，更甚的是威脅生命安全。近年來隨著計算機科學技術的快速發(fā)展，人工智能和機器人席卷了整個行業(yè)，VR技術由理論研究到逐漸落地，一些以前事前不能演示的案例可以用虛擬現(xiàn)實去模擬，以前由于知識儲備和專業(yè)知識等的限制，大多數(shù)人對于災難發(fā)生時的應對措施和災難發(fā)生后的處理措施不能做到未雨綢繆，簡單的文字、圖片教學不能深入人心，現(xiàn)在都有了改善和解決之道。若把VR技術同防火防災教育相結合，一則，可以給人深深的內心觸動，激發(fā)我們的惻隱之心和憐憫之心，生活中對待安全問題慎之又慎。此外即使萬一災難發(fā)生時，不至于六神無主，尚存理性的應對措施。人工智能概念急劇升溫，但目前存在技術落地的困難，如何真正讓人工智能去服務和方便居民生活，值得我們思考，VR技術在安全教育方面的應用研究不失為一個很好案例，符合大眾創(chuàng)新、萬眾創(chuàng)業(yè)的國家導向。

1 虛擬環(huán)境建模方法

在虛擬災難發(fā)生的場景時，環(huán)境的建模主要由場景的幾何建模同虛擬人物的行為建模兩方面構成，讓虛擬人物在構建的虛擬環(huán)境中扮演教學案例，具有較好的效果。鑒于Virtools軟件不具備建模的功能，基于此要同專業(yè)建模軟件結合使用，比如3ds max或Maya等軟件，以應用研究中較為廣泛的3ds max為例，虛擬人物的行走、跑步、蹲下、臥倒等行為是通過該軟件的角色動畫功能來實現(xiàn)的，虛擬場景的三維模型制作完成后，結合Max Ex po rter插件將文件導人到Vi rtools中。此外，虛擬場景的建模還要不斷進行優(yōu)化，進而保證計算機達到的實時繪制。優(yōu)化的角度主要包括模型優(yōu)化、貼圖優(yōu)化和角色動畫優(yōu)化，一步步逼近真實的場景和人物角色的行為。

2 VR技術在火災現(xiàn)場的教育案例

2.1虛擬場景設計

三維虛擬場景視圖具有逼真的效果，仿佛置身于真實的場景之中，配合光照、陰影等效果，實時跟蹤場景中人物的移動，呈現(xiàn)出各個視角的場景，結合軟件中集成的建筑物、會堂、CBD、房屋內部布局，勾勒出火災現(xiàn)場的虛擬場景，結合風和易燃物等推演火勢的傳播方向，并模擬受傷的人物角色，配合撕裂的叫聲，給人以警醒作用。此外，對發(fā)生火災的各種火源可能性做一定的預演，警示大眾在生活中如何處理垃圾以及火源等。

2.2人物交互功能設計

做為安全教育案例，場景中的虛擬人物要具備較好的被控制特征，故在每個場景中都具有選擇菜單，菜單中包括虛擬人物的性格特點，用戶可以選擇虛擬人物不同的性格特征來觀察火災發(fā)生時，可能出現(xiàn)的各種后果，進而訓練突發(fā)火災情況下臨場反應能力，戒除一些不理性的行為。例如，火災場景中虛擬人物可能存在的行為反應如下：為了拿某個物品又跑回去、往下風口處跑、傻站著不動等。

實時呈現(xiàn)不同建筑物中滅火器的位置，各個樓層出口的標識等。交叉設計虛擬人物和虛擬場景的互動，動態(tài)地呈現(xiàn)出來。

3 VR技術在地震現(xiàn)場的教育案例

當前VR技術在地震教育中的應用研究較多，大多數(shù)地震遺址處都設有真實地震案例的還原，對地震發(fā)生時虛擬場景也有較多的模擬，但在學校教育中，大多只是文字和圖片的宣傳較多，未引入虛擬現(xiàn)實技術，尤其在地殼活躍地帶，地震易發(fā)地區(qū)，需要以公益的形式，讓學生以及專業(yè)知識和地震常識較為欠缺的人群系統(tǒng)的觀看，讓其充分感受和提高警惕?，F(xiàn)在基于虛擬現(xiàn)實技術開發(fā)的地震虛擬現(xiàn)場場景中包括建筑物的震裂，家具和裝飾品墜落，巨石滾下山坡，塵埃揚起，玻璃碎裂等事件。由于觀眾的視角是基于攝像機來實現(xiàn)的，故攝像機的震動可以體現(xiàn)整個場景的震動。可考慮不同的性格會選擇的生存方式，讓觀眾真實模擬自己在災難中可能會做出的選擇，面對自我意識所導致的結果，自我反思，在災難真正突發(fā)時，有一定的反應能力。

4 VR技術在輿論恐慌中的教育案例

互聯(lián)網技術的飛速發(fā)展給我們生活帶來方便的同時，也有一定的弊端，給了不法分子可乘之機，肆意傳播謠言，而這種謠言隨著上網人數(shù)的增加，具有較大的煽動性，比如各種災難的夸大，造成人群恐慌，人員踐踏等情況。尤其在學校，很多學生由于缺乏生活經驗尚未形成判斷消息真假的能力，被不法分子利用，容易做出意外的舉動。此外，在各大城市的商圈中心、火車站等，人群涌動，出現(xiàn)變態(tài)不法分子時，該如何保護自我，比如昆明火車站變態(tài)分子砍人事件，北京西單商場砍人事件等。結合虛擬現(xiàn)實技術將各種情況進行虛擬預演，讓大眾熟知這種情況下該如何保護自己，同時又不造成較大的混亂給不法分子創(chuàng)造犯罪的機會。尤其近年來校園踩踏事件屢見不鮮，在學校安全教育中也應該充分利用現(xiàn)有的VR技術，讓學生感受逼真的現(xiàn)場氛圍和悲慘的結果，以起到警醒的效果，尤其在山區(qū)等落后地區(qū)，父母知識匱乏，學習資源匱乏，亟需較為逼真的教育，加強素質教育，增強對未來生活的應對能力。

5 結語

近年來由于自然災害和人為的失誤以及不法分子的蓄意所為導致不少災難的發(fā)生，但由于沒有親身經歷，大多數(shù)人尚無警惕之心。現(xiàn)有的安全教育模式不能起到較大的效果，當前VR技術如火如荼的快速發(fā)展，在游戲和影視作品領域雨后春筍般地層出不窮，但在安全教育方面，應用研究較少，研究如何將其同地震、火災、輿論恐慌等災難應對結合起來，通過逼真的模擬火災、地震以及輿論恐慌現(xiàn)場環(huán)境，并模擬虛擬人物，讓大眾觀察不同的應急能力對應的求生成功率，未雨綢繆，趁早戒除心理和性格上固有的缺陷意義重大。同時也給高新技術的發(fā)展提供落地的思路和平臺，反過來促進VR技術的發(fā)展，響應大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的號召，孵化一批獨角獸企業(yè)。

參考文獻：

[1]索金.濤基于虛擬現(xiàn)實技術的高校消防安全教育系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].華中師范大學，2017.

[2]張金斌.VR技術在軌道交通工程安全教育中的應用[J].山東交通科技，2017，（02）：108-112.

[3]吳學政.VR（虛擬現(xiàn)實）技術在大學生安全教育中的應用研究[J].中國新通信，2016，18（20）：134-135.

[4]劉鍇，劉玉龍.VR技術在防震安全教育軟件開發(fā)中的應用研究[J].徐州師范大學學報（自然科學版）.2009，（03）：45-48.