VR技術在航標領域的應用研究
——以溫州航標實訓基地為例

蔣鋒鋒,王 雪

(1.交通運輸部東海航海保障中心溫州航標處,浙江 溫州 325000;2.溫州大學 商學院,浙江 溫州 325000)

0 引言

航海培訓是航行員和航海人員必須經歷的重要環節。而傳統的航海培訓方式存在著一些局限性,無法真實地模擬復雜的航行環境和緊急情況。借助VR技術,航標的維護和管理變得更加高效和安全,可以實現遠程巡視和檢修;VR技術可以提供更真實的訓練和培訓體驗,通過模擬真實的工作場景進行訓練,提高操作技能和應急處置能力;VR技術還可以提供實時的數據分析和管理支持,能夠及時發現問題并采取相應的措施,以保證航標的正常運行。本文將探討VR技術在航標領域的應用研究進展,以期提高航標的維護和管理效率,減少人力資源的浪費和安全風險,同時提供更好的培訓和數據支持,為航海員提供更好的工作條件和保障。通過對溫州航標實訓基地的VR技術應用研究,不僅探索了VR技術在航標實訓領域的潛力,也為實訓基地的教學和訓練提供了創新的方式和工具。

1 VR基本原理

VR虛擬現實增強技術是能夠通過計算機模擬產生一種現實交互感覺的技術[1]。通過戴上VR頭盔或使用其他設備,用戶可以沉浸在360°的視覺和聽覺體驗中,仿佛置身于一個虛擬的世界中。傳統的計算機界面和顯示方式往往無法提供豐富、沉浸式的交互體驗,而虛擬現實技術通過將用戶置身于虛擬環境中,使得用戶可以通過自然的方式進行交互[2],更加直觀、靈活地與計算機進行溝通。此外,隨著移動計算設備和傳感器技術的發展,虛擬現實技術也越來越便攜和易用。

通過航標模型的數字化并應用VR技術,可以實現航標的可視化呈現。使用虛擬現實設備,船員和船只操作員可以在船上或岸上模擬真實的航標環境,直觀地觀察和感受航標的形態、顏色、亮度等特征。這不僅提供了更豐富的航標信息,還能夠幫助船員更好地理解和記憶航標的形狀和位置,提高船只導航的準確性和安全性。VR技術可以通過增強現實(AR)技術與真實環境結合,實現航標的電子標牌展示。航標的功能信息可以通過AR技術以數字化形式投影到航標的具體位置上,船員可以通過手機或其他智能設備觀看這些標牌展示,無需直接接近航標本身。

VR技術在航標領域的研究還可以為航標的維護和管理提供支持。通過建立航標的虛擬模型,可以進行模擬測試和分析,以評估航標在不同天氣條件下的可見性和可靠性。這有助于優化航標的設計和位置選擇,提高其在各種環境下的性能。此外,VR技術還可以用于培訓航標操作員,通過模擬維護任務和緊急情況,提高操作員的應對能力和安全意識。通過提升航標的可視化效果和使用體驗,可以提高航行安全性,并為航標的維護和管理提供支持。這將為航行領域的發展和航標的智能化升級奠定基礎[3]。

2 VR航標實訓平臺設計

2.1 設計目的和作用

VR實訓平臺的設計是為了提供一種虛擬現實(VR)技術的解決方案,用于航標領域的實訓教育和培訓,幫助學員在虛擬環境中學習和提升航標相關技能,從而提高航標領域的實際應用水平。可以模擬真實的航標環境,讓學員在虛擬世界中進行實際操作和訓練;可以根據學員的需求和學習進度,靈活設置不同的訓練場景和難度;可以實現對航標操作、維護和管理的學習和理解,幫助學員提高學習效果和質量。另外,還可以支持遠程教學與協作,學員不受地點限制,可以隨時隨地通過互聯網進行實訓學習,同時與其他學員進行實時互動與合作。

2.2 具體設計內容

設計一個完整的VR航標實訓平臺需要考慮到虛擬環境的真實性、航標模擬和互動、航標維護模擬、航標導航訓練、數據記錄和分析以及多人協作與競爭等方面。通過合理設計和實現這些要素,可以為船員提供高效、安全和實用的航標教學體驗[4]。

使用VR技術創建一個真實的航標環境,包括海洋、天空、島嶼、港口等元素。通過精細的建模和渲染,使得船員能夠身臨其境地感受到真實的航標場景。在虛擬環境中模擬不同類型的航標,并提供與之互動的功能。船員可以通過觸摸、點擊或其他交互方式來了解航標的特征和功能,并進行操作和決策,例如調整航標的光線強度、改變航標的位置等。通過虛擬環境模擬航標的維護過程,包括更換燈泡、清潔鏡面、修復電路等。船員可以進行實際的維護操作,并根據維護情況獲得實時反饋和指導。

提供各種航標導航訓練模式,讓船員能夠在虛擬環境中進行導航決策,并根據導航結果進行評估和改進。記錄船員在虛擬環境中的操作和決策,并提供數據分析功能。通過分析數據,可以評估船員的表現和技能水平,并為進一步培訓提供指導。提供多人在線功能,使得船員可以與其他船員一起進行實訓或競爭。這可以增加實訓的趣味性和互動性,并促進船員之間的交流和合作。

2.3 操作流程

用戶需要進入VR航標實訓平臺的官方網站或打開相應的手機應用,使用個人賬號登錄,可以通過用戶名和密碼登錄,或者其他認證方式,如手機號碼或指紋識別。一旦用戶成功登錄平臺,將能夠看到平臺的主界面。用戶可以使用各種實訓模塊,包括不同類型的航標實訓,如燈光控制、信號識別、航行規則等。

當用戶選擇了特定的實訓模塊后,將被帶入一個虛擬現實環境,可能是一個航標實訓場景,模擬真實的海洋或港口環境;可能是一個實驗室場景,用于演示和訓練各種實際操作。在虛擬現實環境中,用戶可以操作航標設備,通過使用虛擬現實頭盔和手柄等設備與虛擬環境進行互動。用戶可以學習和實踐航標的設置、調整、維護和監控等操作。

完成實訓任務后,用戶可以選擇繼續學習其他實訓模塊,或者重復之前的任務以提高自己的技能。平臺將提供一些進階或高級的實訓模塊,以滿足用戶的不同需求,并幫助他們在航標領域不斷進步。通過以上的操作流程,用戶可以在VR航標實訓平臺上獲得更加真實、安全、高效的實踐和培訓體驗,提升自己在航標領域的技能和能力。

3 VR在航標領域的應用

3.1 航標文化宣傳

VR航標實訓平臺在文化宣傳方面可以發揮重要的作用。通過VR技術,航標實訓平臺可以呈現出逼真的虛擬環境,使用戶仿佛置身于真實的文化環境中。這種身臨其境的體驗能夠激發人們對歷史文化的興趣和好奇心,增強文化宣傳的吸引力。VR航標實訓平臺可以提供多種互動體驗,例如用戶可以與虛擬角色進行交流、解謎、參與文化活動等,從而使文化宣傳更加生動有趣。這種互動性不僅可以增加用戶的參與度,還能夠幫助用戶更深入地了解和體驗文化,加深對文化宣傳的印象。VR航標實訓平臺還可以打破時間和空間的限制,讓用戶在任何時間和地點都能夠接觸到豐富的文化資源。

3.2 航標教學交互

VR航標實訓平臺在航標教學中具有顯著的效果[5]。通過虛擬現實技術,航標實訓平臺能夠再現實際的航標場景,讓學生真實地感受到航標的形態、位置和功能。這種身臨其境的體驗能夠提高學生對航標的理解和記憶,使他們能夠更加深入地掌握航標知識。VR航標實訓平臺提供了多種互動教學功能,例如學生可以在虛擬環境中親自操作航標設備、進行航標標識、調整航標光亮度等。通過實際操作和體驗,學生能夠更好地理解航標的使用方法和操作流程,提高實際應用能力。VR航標實訓平臺還可以模擬不同的天氣情況和海洋環境,讓學生在虛擬環境中體驗各種復雜情況下的航標操作。通過再現實際場景、提供互動教學和模擬訓練等功能,能夠提高學生對航標知識的理解和記憶,提高實際應用能力,并且能夠在實際操作中減少錯誤和風險。通過虛擬現實技術,航標工作人員可以接受高度真實的培訓和教育,模擬各種復雜的航標環境和情景,提高其技能和應對能力。

3.3 航標仿真模擬

VR航標實訓仿真教學項目在航標領域的應用具有廣泛的前景[6]。該項目可以實現對航標的真實再現和模擬,使學生能夠在虛擬環境中進行實際操作和練習,提高實際應用能力。這種實訓教學方式不僅能夠減少實地訓練的成本和風險,還可以提高學生的學習效率和效果。

VR航標實訓仿真教學項目可以模擬不同的天氣情況和海洋環境,使學生能夠在各種復雜的情況下進行航標傳感操作和決策。這種模擬訓練能夠提高學生的應變能力和決策能力,讓他們在實際協作操作中更加熟練和自信[7]。VR航標實訓仿真教學項目還可以實現多人協同操作和交流,使學生能夠在虛擬環境中進行團隊合作和溝通。VR航標實訓仿真教學項目的應用前景廣闊。通過航標的真實再現和傳感模擬[8],提供多種天氣和環境模擬,實現多人協同操作和交流等功能,它能夠提高學生的實際應用能力、應變能力和團隊合作能力,在航標數字化媒體教學中發揮重要作用[9]。

航標的巡視和維護是非常重要的工作,通過虛擬現實頭盔和手柄,工作人員可以直接遠程監控和操作航標設備,無需親自到現場。這種方式可以提高工作效率,減少巡視和維護過程中的風險和困難。通過虛擬現實技術,航標領域可以收集和分析大量的航標和海洋數據。這些數據可以在虛擬環境中進行可視化和分析,幫助決策者更好地了解航標的運行狀況和海洋環境的變化。

3.4 航標展館展示

溫州航標文化館于2014年建成,致力于加強航標技術人員培訓,VR在展館展示方面同樣能夠發揮重要作用。VR技術可以幫助展館提供更加沉浸式和真實的體驗,使觀眾能夠身臨其境地參觀展品。通過VR頭盔或其他設備,觀眾可以如親臨現場一樣觀看藝術品、文物或其他展品,感受到其細節和紋理,提升觀展的樂趣和參與感。

VR還可以擴大展館的展示空間。在現實世界中,展館的面積是有限的,無法容納過多的展品。但是通過VR技術,展館可以在虛擬空間中展示更多的作品,觀眾可以在有限的展館內,體驗到更多的藝術品和文化遺跡,增加了觀展的選擇和多樣性,豐富了展覽內容。

VR還可以提供互動性的展示方式。通過VR技術,觀眾可以與展覽中的作品進行互動,例如旋轉、縮放、點擊等。觀眾可以更加深入地了解作品的細節和背后的故事,增加了參觀的趣味和教育性。VR展覽中還可以提供個性化的體驗。通過VR技術,展館可以根據觀眾的興趣和需求,定制個性化的展示內容和路線。觀眾可以根據自己的喜好選擇參觀的作品和展覽主題,增加了觀展的滿意度和參與度。

4 結語

通過對溫州航標實訓基地的VR技術應用研究,本文不僅探索了VR技術在航標實訓領域的潛力,也為實訓基地的教學和訓練提供了創新的方式和工具。VR技術在航標實訓中的應用已經取得了一定的成果和效果,為培養航標人才提供了新的可能性。

通過虛擬現實技術,學生可以在安全的環境中進行各種傳感實際操作,如燈塔維護、導航儀使用等,從而提高實踐能力和應對緊急情況的能力。

VR技術可以提供更加靈活和個性化的教學培訓。傳統的教學方法往往只能側重于理論和書本知識的傳授,而通過VR技術,學生可以通過親身體驗來學習實踐技能,更加深入地理解航標工作的實質。同時,VR技術還可以根據學生的不同需求和水平提供個性化的數字媒體教學內容和挑戰,幫助學生更好地提高自身能力。

綜上所述,VR技術在溫州航標實訓基地的應用研究為航標教育和培養航標人才帶來了新的希望和機遇,這方面的作用不僅提高航標的效能與安全性,減少了工作風險與成本,最終也將成為航標實訓的重要工具和手段,為航標事業的發展作出更大的貢獻。