淺析VR技術在軍事地形學教學中的應用

李云

【摘 要】近年來，隨著VR技術的不斷發(fā)展完善，其應用也不斷向教育領域延伸。文章在分析VR技術特點、作用的基礎上，探索了VR技術在軍事地形學教學中的功能應用。

【關鍵詞】VR技術；軍事地形學；教學

【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）10-0222-01

隨著科學技術的不斷發(fā)展，科技產(chǎn)品不僅給人們生活帶來了便利，同時也給教育事業(yè)帶來了極大的變化，VR技術的核心內(nèi)容就是幫助人們創(chuàng)建可以進行溝通互動的虛擬世界，將其應用于現(xiàn)代教學，有利于提高學員學習興趣，提高學習訓練效果。

一、VR技術的概念和特點

VR技術，即虛擬現(xiàn)實技術，是在虛擬的環(huán)境里體驗現(xiàn)實世界。它是在計算機技術基礎上，用傳感器技術、圖像技術以及全媒體技術，人機接口、仿真技術建立的新技術。VR技術具備以下特點：

一是人性化。VR技術能借助計算機、多媒體設備等打造一個類似真實的環(huán)境，并將這一環(huán)境中的相關信息傳達給使用者，之后再借助利用傳感器等設備實現(xiàn)有效的人機交互，這一人機交互系統(tǒng)具有智能化的特征，能夠準確把握使用者內(nèi)心的真實想法，并通過虛擬環(huán)境來滿足用戶的內(nèi)心需求。

二是交互性。借助VR技術，使用者不但能得到所需的圖片、數(shù)據(jù)等知識內(nèi)容，同時還能模擬真實環(huán)境中各種輸入、輸出設備進行交流互動，以更好地滿足用戶的多樣化需求。

三是新穎性。在利用VR技術模擬的真實環(huán)境中，使用者不僅能把握最新、最全面的系統(tǒng)知識還能對知識學習的內(nèi)涵進行深入化、多角度理解，從而引發(fā)其產(chǎn)生新的想法。

二、VR技術的軍事地形學教學中的作用

1.打破條件限制，提高學習效率。

利用VR技術進行教學可以突破現(xiàn)實條件的限制，打破時間空間方面的制約，最大程度上創(chuàng)造出教學所需要的現(xiàn)場環(huán)境；可以克服不良天氣對現(xiàn)地教學帶來的影響，全天候全時域地進行教學；可以克服現(xiàn)地場地容量限制，最大限度地減少學員多人同時作業(yè)時互相之間的影響；可以通過系統(tǒng)模擬出各類危險情況進行訓練，增強學員應對復雜條件下作業(yè)的能力。

2.增強學習興趣，優(yōu)化學習效果。

VR技術可借助各種各樣的媒體作為介質(zhì)，實現(xiàn)人機交互溝通，從而增強知識的可視化與可感知性，讓學員更加全面、深入地了解整個學習訓練流程。這樣的教學形式不僅手段更加多樣、內(nèi)容更加新穎，可讓學員的注意力集中在課堂上，同時還能調(diào)動學員的學習興趣，讓其在一個更加愉悅、放松的環(huán)境中進行學習，進一步提升學習效果。

3.不斷開拓思維，提高想象能力。

在教學過程中，學員可以使用VR技術打破空間限制，將自己的創(chuàng)意通過虛擬環(huán)境進行展示，并且在這一過程中還可以對其進行不斷的修改，從而促進自身思維能力的開發(fā)，并且還可以提高自己的想象能力，進而對于教學內(nèi)容有一個更加深刻的認識。

4.多維互動教學，提高教學質(zhì)量。

VR技術的教學過程中，可以讓學員在虛擬環(huán)境中進行學習，與此同時，學員還可以通過虛擬環(huán)境進行溝通與交流，使學員可以全身心投入教學中，并且在此過程中進行探討、研究，從而大大提高教學質(zhì)量。

三、VR技術在軍事地形學教學中的應用分析

1.系統(tǒng)設計基本原則。

一是先進性。系統(tǒng)在結構設計上需要能夠體現(xiàn)當今VR技術發(fā)展的主流，配置要靈活多樣，能夠?qū)崿F(xiàn)可擴展性、兼容性等技術方面的需求，并能提供可以緊跟技術發(fā)展前沿的虛擬現(xiàn)實構建系統(tǒng)。

二是可拓展性。運用于教學的系統(tǒng)應當具有可擴展性，能隨著前沿技術的不斷發(fā)展和教學需求對系統(tǒng)本身進行更新和優(yōu)化。

三是安全性。系統(tǒng)在設計過程中，應注重信息保密。因為系統(tǒng)在日常使用維護過程中，很大程度上需要進行網(wǎng)絡資源信息共享，因而需要極為注意對信息安全的保護。

2.系統(tǒng)功能需求分析。

一是要有模擬現(xiàn)地地形環(huán)境庫。系統(tǒng)能實現(xiàn)通過已有素材庫創(chuàng)建模擬現(xiàn)地地形，通過使用真實現(xiàn)地圖片作為基礎環(huán)境，拍攝真實地形和結合3D建模方法達到模擬現(xiàn)地地形，以建立更具有真實感的虛擬環(huán)境。系統(tǒng)能夠顯示不同地形特點的地貌、地物分布情況；能夠模擬不同季節(jié)設置現(xiàn)場溫度、天氣環(huán)境，完成在不同天候環(huán)境下的現(xiàn)地模擬教學；能夠提供近似實戰(zhàn)的音響、煙霧和爆炸效果，實現(xiàn)在模擬實戰(zhàn)環(huán)境下的現(xiàn)地訓練。

二是有地圖數(shù)據(jù)處理顯示功能。系統(tǒng)能夠數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，矢量柵格數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換；幾何計算及查詢、圖形編輯、線狀要素處理、圖形裁剪與合并、圖幅幾何接邊、圖層疊加、投影變換、坐標變換、三維處理等；建立分塊索引、多尺度關聯(lián)。系統(tǒng)能以顏色、亮度、紋理、線性、符號、文字注記等形式，將地圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可被人的視覺感知的計算機二維或三維圖形圖像。

三是要有圖上作業(yè)常用工具箱?，F(xiàn)地使用地形圖過程中需要的工具很多，系統(tǒng)應提供更為便捷、高效、精確的所有圖上量算作業(yè)的工具。如在圖上能夠量取點位的精確直角坐標和地理坐標、判讀高程、判定起伏、量算水平距離和實地距離、量算方位、面積、坡度等信息。

四是要能夠?qū)崿F(xiàn)電子地圖導航功能。系統(tǒng)能夠?qū)σ苿虞d體進行定位，并在電子地圖實時標定當前位置；具有全天候、全時域工作特點，能顯示周邊區(qū)域的地理信息，同時完成路線規(guī)劃、路線引導、地圖匹配、信息查詢等，實現(xiàn)電子導航。

3.系統(tǒng)應用把握的問題。

一是真實創(chuàng)建虛擬環(huán)境模型。幾何模型是構建虛擬環(huán)境的首要任務，它的好壞直接影響虛擬環(huán)境的真實感。系統(tǒng)不僅要求所顯示的對象模型在外形上與真實對象相似，而且要求的形態(tài)、光照、質(zhì)感等方面都十分逼真。為此，應開發(fā)運用最新技術，提高虛擬環(huán)境的真實感。

二是提高使用人員的技術性操作要求。VR技術目前沒有普遍市場化，絕大多數(shù)人沒有接觸過虛擬現(xiàn)實設備。如果采用VR技術進行教學訓練，教員就必須首先學會并教授學員如何使用設備，這對使用者的技術提出了一定要求。而且由于設備較為昂貴，后期的操作就必須規(guī)范防止誤操作導致不必要的損壞。

三是克服長期佩戴使用產(chǎn)生的眩暈和不適。目前，常見的虛擬現(xiàn)實設備主要由頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、語音識別器和跟蹤器構成。如果長期佩戴使用將會產(chǎn)生眩暈感和身體不適，這是由于眼睛感受到的畫面和身體感受到的運動不協(xié)調(diào)及長時間集中精力觀察導致的，這也是目前VR技術普遍存在的問題。為此，在使用之前可進行一些輔助訓練來克服由于長時間佩戴產(chǎn)生的眩暈，同時不斷改進系統(tǒng)，提升系統(tǒng)使用的舒適性。

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