淺談虛擬校園導航技術與校園環境建設

摘 要 20世紀80年代以來，校園模式開始由封閉型向分散、開放型轉變。許多高校形成了校園社區化的格局，校園空間內外開放，學科界線被打破，交叉融合發展。校園基本特征的轉變，要求在規劃理念上，應該由傳統的機械功能分區轉變為以人為本的區域互動。而虛擬現實技術的發展，為校園的規劃和瀏覽提供了一種更為新穎和便捷的方式，隨著交互技術的發展虛擬校園系統可將校園信息的動態性及時的傳達給受眾。有利于用一切可能的資源條件來協調各方面力量。

關鍵詞 虛擬現實 校園環境 人機交互

中圖分類號： TP311 文獻標識碼：A

1 背景

1.1 國內校園環境建設現狀

20世紀80年代以來，校園模式開始由封閉型向分散、開放型轉變。這表現為：（1）學科建設不斷分化、綜合，學科教學用房不便交流向有機開放型轉變：（2）許多高校形成了校園社區化的格局，校園空間內外開放：（3）學科界線被打破，交叉融合發展。校園基本特征的上述轉變，要求在規劃理念上，應該由傳統的機械功能分區轉變為以人為本的區域互動。傳統教育以傳授知識為主要目的，以教師、課堂和教材為中心，與之對應的建設規劃和設計，則把教室、教學樓和教學區作為重點。而當今的教育即以全面提高學生的素質及其實踐能力為目標，既重視課堂教學，又重視課堂外的教育。顯然，與之對應的建設規劃和設計，就應該同時重視教學空間。

1.2 國內虛擬導航發展現狀

在當今電子信息技術迅速發展的時代，高校信息技術也隨之崛起，校園虛擬導航技術也成了彰顯校園規劃信息建設優越性的一個方面。浙江大學CADCC國家重點實驗室開發出一套桌面型虛擬建筑環境得實時漫游系統，還研制出在虛擬環境中一種新的快速漫游算法和一種遞進網格的快速生成算法。哈爾濱工業大學已經成功的虛擬出人的高級行為中特定人臉圖像的合成、表情的合成等技術問題。

清華大學計算機科學和技術系對虛擬現實和臨場現實中的關鍵技術——立體現實技術進行了研究，提出了一種基于JPEC標準壓縮編碼新方案，獲得了較高的壓縮比、信噪比以及解壓速度。當前，我國專注于虛擬現實與仿真領域的軟硬件研發與推廣，已具備了國際上比較先進的虛擬技術解決方案。

2 校園環境信息傳達

2.1 國內高校建設趨勢

現時期高校的“共建，調整，合并，聯合”使高校的建設規模不斷擴大，大學的功能也越來越多樣化，因此，在這樣的復雜環境中，我們有必要在校園里去建立結構層次清晰明了的空間整體秩序。以便于師生更好的去了解熟悉所在環境及更好的融入校園的學習生活當中。

“人塑造了環境，同時環境也塑造了人”隨著現代高校規模的不斷擴大，功能的日趨多樣化，現代大學教育的內涵也在不斷的發生改變，由原來的只注重傳授知識技能向更加尊重學生的主體地位和提高學生的全方面素質方向轉化。大學校園給予了師生一個自主自在的學習、交流、提高的場所，在知識經濟快速發展的前景下，當代高校也在向智能化、開放化的方向轉變。校園環境是一個師生交流、學科交叉、知識碰撞的充滿個性化發展的場所。校園環境呈現出自然性、自然性、綜合性和人文歷史性的發展趨勢。

隨著高校規模的擴大，校園格局不斷更新，校園的開放度不斷提高，大學是老師以及學生學習、交流、生活、交通等基本活動場所。而隨著全面推動全國校園信息化的發展進程，傳統的指路標識標牌因功能單一維護更新困難而難以滿足現實需要；廣大師生群體對校園信息要求越來越高，要求更快、更便捷更充分的掌握最新的校園資訊；同時隨著數字化、多媒體網絡平臺等信息科技技術的廣泛應用和不斷升級，校園信息化、數字化建設已成為一種時代的趨勢。校園數字導航系統的開通勢必會加快校園的數字化、信息化發展。

2.2 虛擬校園的運用

虛擬校園是通過先進的數字化技術，將學校的環境、教學信息等各種資源信息化。將學校風光和地圖相結合，可以使采訪者足不出戶便可飽覽校園風光，這不僅可以使廣大師生更加便捷了解學校建設和周邊環境，也給外來者提供了更加便捷的信息方式。也為學校樹立了良好的對外形象。虛擬校園的建設也為校園規劃提供輔助工具，虛擬校園與學校信息的有機結合，使導航操作界面煥然一新，虛擬現實技術可以通過三維立體顯示。運用VR技術可以在多維空間進行模擬仿真，提供給師生們一個集視覺、聽覺、觸覺為一體的具有新鮮感的信息查詢與介紹的方式。

到目前為止，虛擬校園的研究主要采用以下兩種方法。一種是“基于真實圖像的繪制技術”（IBR），另外一種是基于VRML的虛擬現實技術。現有的虛擬校園漫游系統一般是通過 IBR技術實拍現實的景物然后經過特殊的軟件處理，形成一個以視點為中心的360度的全景圖。國內的高校的虛擬現實技術大部分處于起步階段，具有代表性的高校是武漢理工、海南大學、北京化工及北京交通等幾所大學。其中北京交通大學采用的技術是基于真實圖像的繪制技術，海南大學采用的是VRML建模技術。由此可見虛擬校園的建設對于學校的數字化信息化的發展具有重要的現實意義。

2.3 虛擬場景的技術支持

虛擬系統是一種可以體驗虛擬世界的計算機系統，是一種集視覺，聽覺，觸覺為一體的虛擬計算機系統。是系統研發者將現實的世界通過三維技術所仿真的環境。通過人機交互技術，使受眾在虛擬校園導航系統中觀察漫游，有身臨其境的感覺。用戶可以自主的選擇校園里的景點，并通過鼠標或觸屏的方式進行漫步或改變，在設置的同時也給校園的景物進行配音及解說，并且建筑物也有真實的力學特征，如碰撞檢測機能，杜絕發生穿墻而過情況。

同時虛擬系統的研發與傳統的計算機圖形學不同，虛擬現實技術強調的是三維圖形的立體顯示，通過VR 技術在多維空間進行仿真建模，在此同時為了使系統表現更加逼真更加符合現實生活中物體的運動規律，在虛擬物體受力之后，便會出現一系列反應，會向施力方向移動、翻滾、掉落等。虛擬場景強大的技術支持對于其發展前景也將起到推動作用。

3 結語

虛擬現實技術是支撐多維信息空間的關鍵技術之一，建立具有多維信息空間的和諧人機互動環境是未來信息技術發展的目標。隨著校園規模的擴大，校園社區化的格局，校園空間內外開放的今天。虛擬技術的運用隨著高校規模擴大化在響應“科教興國”全面推動全國校園信息化進程的今天。虛擬校園技術不僅給廣大師生及外來者提供更加便捷的第一手消息，也給校園的規劃建設提供了輔助作用，也有利于提高學校的對外形象。虛擬校園技術的運用勢必會有更廣闊的發展前景。

參考文獻

[1] 陳于仲編著.大學校園建設規劃論.電子科技大學出版社，2008年03月第1版.

[2] 吳迪，黃文騫。虛擬現實技術的發展過程及研究現狀[J].海洋繪測，2002，22（6）. 15-17.

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