VR技術(shù)在高校測(cè)繪工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

葉滿珠 廖世芳

摘 要：隨著教育模式的改革，將信息技術(shù)引進(jìn)到高校測(cè)繪工程專業(yè)教學(xué)中能夠有效促進(jìn)高校教育改革。基于虛擬技術(shù)飛速發(fā)展的背景，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為高校測(cè)繪工程教學(xué)改革帶來了機(jī)會(huì)，同時(shí)也為高校教學(xué)的信息化帶來了挑戰(zhàn)和問題。本文將結(jié)合虛擬技術(shù)在測(cè)繪工程專業(yè)的應(yīng)用，認(rèn)真剖析教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題，將虛擬技術(shù)概念應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)中，促進(jìn)測(cè)繪工程專業(yè)教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：虛擬技術(shù);高校教學(xué);測(cè)繪工程專業(yè)

隨著時(shí)代的飛速發(fā)展和計(jì)算機(jī)的普及，引進(jìn)多媒體技術(shù)到高校測(cè)繪工程專業(yè)教學(xué)中大大提升了課堂教學(xué)效率。同時(shí)近幾年來虛擬技術(shù)的飛速發(fā)展，將VR技術(shù)應(yīng)用到測(cè)繪工程教學(xué)中大大增強(qiáng)了課堂趣味性，大大調(diào)動(dòng)了學(xué)生積極性。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其特征

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality簡(jiǎn)稱VR）是信息科技技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，結(jié)合多媒體技術(shù)和空間圖像技術(shù)，隨時(shí)隨地體驗(yàn)特定情境，加強(qiáng)機(jī)器在不同環(huán)境的適應(yīng)參數(shù)。目前市場(chǎng)上大部分應(yīng)用到虛擬現(xiàn)實(shí)游戲體驗(yàn)，在視覺、觸覺、聽覺等方面高還原度游戲內(nèi)部環(huán)境，增強(qiáng)體驗(yàn)者游戲體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有三大特征。分別是沉浸感、互動(dòng)性、構(gòu)想性。

（1）沉浸感：是指體驗(yàn)者在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的真實(shí)感受，體驗(yàn)者認(rèn)為自己真實(shí)融入到虛擬技術(shù)合成的特定場(chǎng)景，大大提升了工作環(huán)境的真實(shí)性。

（2）互動(dòng)性：是指體驗(yàn)者能夠通過自己的想法影響虛擬技術(shù)建立的物體狀態(tài)，最大程度提升體驗(yàn)者工作效率。同時(shí)體驗(yàn)者可以實(shí)時(shí)與虛擬世界進(jìn)行互動(dòng)，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)改變虛擬世界狀態(tài)。

（3）構(gòu)想性：是指依靠虛擬技術(shù)建立的虛擬平臺(tái)，相當(dāng)于體驗(yàn)者進(jìn)入到另一個(gè)三維空間。以作者想法和概念為基礎(chǔ)，對(duì)物體數(shù)據(jù)進(jìn)行最大程度還原和復(fù)制，由此可見VR技術(shù)的實(shí)用功能明顯強(qiáng)于圖紙等平面工具。

二、測(cè)繪工程學(xué)及其教學(xué)模式的現(xiàn)狀

隨著城市建設(shè)工程的飛速發(fā)展，測(cè)繪工程更新的速度也越來越快，因此高校測(cè)繪工程教學(xué)必須進(jìn)行相應(yīng)的創(chuàng)新改革。測(cè)繪工程是通過對(duì)于物體平面的測(cè)定和空間上的還原，結(jié)合地球重力場(chǎng)，保證建筑物的正常工作和安全。同時(shí)測(cè)繪工作會(huì)涉及到地球場(chǎng)和部分地球地理知識(shí)理論。由于地區(qū)的限制和教學(xué)學(xué)科的局限性，學(xué)生難以理解全球地理知識(shí)，而測(cè)繪工程技術(shù)正是需要學(xué)生通過課下的練習(xí)來鞏固課上的理論知識(shí)。在傳統(tǒng)的測(cè)繪工程教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)的主要來源是課堂中的PPT和課本內(nèi)容，難以從實(shí)踐工作中鞏固理論。其中主要存在以下幾個(gè)方面問題：

（一）教材內(nèi)容更新慢，無法滿足測(cè)繪工程要求

隨著信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，測(cè)繪工程引進(jìn)了更多的新理論知識(shí)，而教材內(nèi)容的更新速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足測(cè)繪工程技術(shù)的發(fā)展速度。課堂將授的知識(shí)將無法滿足當(dāng)今測(cè)繪工程的需求，大大降低課堂教學(xué)的效率。

（二）測(cè)繪學(xué)習(xí)方式單一，缺乏實(shí)踐操作

測(cè)繪工程中涉及到繪圖、地理知識(shí)、數(shù)學(xué)計(jì)算等學(xué)科，在眾多學(xué)科的結(jié)合應(yīng)用下，學(xué)生難以在實(shí)踐操作中鞏固課堂內(nèi)容，加強(qiáng)對(duì)于測(cè)繪工程學(xué)科認(rèn)識(shí)，難以找到適合自己的學(xué)習(xí)方法。

（三）測(cè)繪工程學(xué)習(xí)儀器少，儀器成本高

測(cè)繪實(shí)習(xí)工程中會(huì)涉及到測(cè)量等工具，由于儀器的精密度較高，導(dǎo)致儀器成本較大，一般學(xué)校無法承擔(dān)起昂貴的儀器維修費(fèi)用。同時(shí)測(cè)繪工具要隨著當(dāng)代測(cè)繪工程的更新而改進(jìn)，學(xué)校難以滿足儀器的更新?lián)Q代和測(cè)繪技術(shù)的研發(fā)。

（四）測(cè)繪學(xué)習(xí)實(shí)踐少，實(shí)驗(yàn)室條件差

測(cè)繪工程的學(xué)習(xí)主要通過課上理論知識(shí)教學(xué)和課下實(shí)踐作業(yè)，而大部分學(xué)校的測(cè)繪實(shí)驗(yàn)室儀器和環(huán)境都無法滿足作業(yè)要求。優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)室條件能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于課上理論知識(shí)的理解，同時(shí)通過實(shí)踐的過程發(fā)現(xiàn)課上課本中未涉及的現(xiàn)象，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)測(cè)繪工程的效率。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在測(cè)繪實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

（一）提供學(xué)生實(shí)踐環(huán)境，加強(qiáng)理論知識(shí)鞏固

由于測(cè)繪實(shí)驗(yàn)室的條件限制，大部分學(xué)校不能提供良好的測(cè)繪環(huán)境用于學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠通過三維立體建模，高度還原現(xiàn)實(shí)測(cè)繪實(shí)踐場(chǎng)所，幫助學(xué)生完成測(cè)繪工作。同時(shí)虛擬技術(shù)能夠模擬觸發(fā)現(xiàn)實(shí)中的小概率事件，提升工作效率，完善實(shí)際測(cè)繪工程問題的解決方案。由于高校實(shí)驗(yàn)室時(shí)間安排的不合理性，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠降低學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)的門檻，提供充足的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，有益于學(xué)生充分理解課堂中的理論知識(shí)，熟悉測(cè)繪工程的工作方式。

（二）距離交互性強(qiáng)，便于師生之間交流

在進(jìn)行課下測(cè)繪工作時(shí)，學(xué)生難免遇到課上從未涉及到的知識(shí)面，周圍也沒有可以解決問題的導(dǎo)師。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以允許相隔一定距離的兩人同時(shí)進(jìn)入測(cè)繪實(shí)踐平臺(tái)，讓老師可以面對(duì)面指導(dǎo)學(xué)生工作，有效增加了師生之間的交流，大大提升了學(xué)生的工作效率。不僅如此，當(dāng)學(xué)生完成測(cè)繪實(shí)踐工作后，可通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建相同的工作效果圖并發(fā)送到老師接收端，允許老師查看學(xué)生作業(yè)的每一處細(xì)節(jié)，同時(shí)還原學(xué)生工作過程，方便老師指出學(xué)生工作中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

（三）分布性課堂講授，課堂三維全程回放

由于測(cè)繪工程理論知識(shí)存在一定的抽象性，很多知識(shí)學(xué)生當(dāng)時(shí)無法理解課堂上講授的知識(shí)，需要結(jié)合多方面內(nèi)容串講。但是大部分學(xué)生不能及時(shí)對(duì)以往知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)和整理，造成了對(duì)之前講授知識(shí)的遺忘。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠三維空間內(nèi)還原課堂講授，允許學(xué)生重新進(jìn)入課堂復(fù)習(xí)遺忘知識(shí)點(diǎn)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，減少教師工作量。不僅如此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)允許學(xué)生選擇在任何地點(diǎn)參與教師課堂講授，方便學(xué)生隨時(shí)隨地聽課，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，提升學(xué)生測(cè)繪學(xué)習(xí)效率。

（四）高危測(cè)繪環(huán)境工作，保證測(cè)繪過程安全

由于測(cè)繪儀器和技術(shù)的限制，一些復(fù)雜的工作環(huán)境必須由人親自進(jìn)行測(cè)量、收集數(shù)據(jù)。但是復(fù)雜的測(cè)繪環(huán)境難以預(yù)測(cè)，無法給予工作人員充分的安全保障。而虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中包括大量的感知信息和模型，系統(tǒng)的集成技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。集成技術(shù)包括信息的同步技術(shù)、模型的標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)識(shí)別和合成技術(shù)等。因此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠高度還原復(fù)雜測(cè)繪環(huán)境，減少環(huán)境對(duì)于測(cè)繪過程的影響，既能夠?qū)y(cè)繪工作風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)降到最低，又能夠給予工作人員安全保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣霖.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在《測(cè)繪工程》教學(xué)中的應(yīng)用[J].大眾科技，2012（12）：122-123+125.