VR技術在高校測繪工程專業實踐教學中的應用

葉滿珠 廖世芳

摘 要：隨著教育模式的改革，將信息技術引進到高校測繪工程專業教學中能夠有效促進高校教育改革。基于虛擬技術飛速發展的背景，虛擬現實技術為高校測繪工程教學改革帶來了機會，同時也為高校教學的信息化帶來了挑戰和問題。本文將結合虛擬技術在測繪工程專業的應用，認真剖析教學中發現的問題，將虛擬技術概念應用到實際教學中，促進測繪工程專業教學改革。

關鍵詞：虛擬技術;高校教學;測繪工程專業

隨著時代的飛速發展和計算機的普及，引進多媒體技術到高校測繪工程專業教學中大大提升了課堂教學效率。同時近幾年來虛擬技術的飛速發展，將VR技術應用到測繪工程教學中大大增強了課堂趣味性，大大調動了學生積極性。

一、虛擬現實技術及其特征

虛擬現實技術（Virtual Reality簡稱VR）是信息科技技術發展的產物，結合多媒體技術和空間圖像技術，隨時隨地體驗特定情境，加強機器在不同環境的適應參數。目前市場上大部分應用到虛擬現實游戲體驗，在視覺、觸覺、聽覺等方面高還原度游戲內部環境，增強體驗者游戲體驗。虛擬現實技術有三大特征。分別是沉浸感、互動性、構想性。

（1）沉浸感：是指體驗者在虛擬現實技術中的真實感受，體驗者認為自己真實融入到虛擬技術合成的特定場景，大大提升了工作環境的真實性。

（2）互動性：是指體驗者能夠通過自己的想法影響虛擬技術建立的物體狀態，最大程度提升體驗者工作效率。同時體驗者可以實時與虛擬世界進行互動，通過計算機技術改變虛擬世界狀態。

（3）構想性：是指依靠虛擬技術建立的虛擬平臺，相當于體驗者進入到另一個三維空間。以作者想法和概念為基礎，對物體數據進行最大程度還原和復制，由此可見VR技術的實用功能明顯強于圖紙等平面工具。

二、測繪工程學及其教學模式的現狀

隨著城市建設工程的飛速發展，測繪工程更新的速度也越來越快，因此高校測繪工程教學必須進行相應的創新改革。測繪工程是通過對于物體平面的測定和空間上的還原，結合地球重力場，保證建筑物的正常工作和安全。同時測繪工作會涉及到地球場和部分地球地理知識理論。由于地區的限制和教學學科的局限性，學生難以理解全球地理知識，而測繪工程技術正是需要學生通過課下的練習來鞏固課上的理論知識。在傳統的測繪工程教學中，學生學習的主要來源是課堂中的PPT和課本內容，難以從實踐工作中鞏固理論。其中主要存在以下幾個方面問題：

（一）教材內容更新慢，無法滿足測繪工程要求

隨著信息科學技術的發展和應用，測繪工程引進了更多的新理論知識，而教材內容的更新速度遠遠不能滿足測繪工程技術的發展速度。課堂將授的知識將無法滿足當今測繪工程的需求，大大降低課堂教學的效率。

（二）測繪學習方式單一，缺乏實踐操作

測繪工程中涉及到繪圖、地理知識、數學計算等學科，在眾多學科的結合應用下，學生難以在實踐操作中鞏固課堂內容，加強對于測繪工程學科認識，難以找到適合自己的學習方法。

（三）測繪工程學習儀器少，儀器成本高

測繪實習工程中會涉及到測量等工具，由于儀器的精密度較高，導致儀器成本較大，一般學校無法承擔起昂貴的儀器維修費用。同時測繪工具要隨著當代測繪工程的更新而改進，學校難以滿足儀器的更新換代和測繪技術的研發。

（四）測繪學習實踐少，實驗室條件差

測繪工程的學習主要通過課上理論知識教學和課下實踐作業，而大部分學校的測繪實驗室儀器和環境都無法滿足作業要求。優良的實驗室條件能夠加強學生對于課上理論知識的理解，同時通過實踐的過程發現課上課本中未涉及的現象，促進學生學習測繪工程的效率。

三、虛擬現實技術在測繪實踐教學中的應用

（一）提供學生實踐環境，加強理論知識鞏固

由于測繪實驗室的條件限制，大部分學校不能提供良好的測繪環境用于學生進行試驗。而虛擬現實技術能夠通過三維立體建模，高度還原現實測繪實踐場所，幫助學生完成測繪工作。同時虛擬技術能夠模擬觸發現實中的小概率事件，提升工作效率，完善實際測繪工程問題的解決方案。由于高校實驗室時間安排的不合理性，虛擬現實技術能夠降低學生進行試驗的門檻，提供充足的實驗時間，有益于學生充分理解課堂中的理論知識，熟悉測繪工程的工作方式。

（二）距離交互性強，便于師生之間交流

在進行課下測繪工作時，學生難免遇到課上從未涉及到的知識面，周圍也沒有可以解決問題的導師。虛擬現實技術可以允許相隔一定距離的兩人同時進入測繪實踐平臺，讓老師可以面對面指導學生工作，有效增加了師生之間的交流，大大提升了學生的工作效率。不僅如此，當學生完成測繪實踐工作后，可通過虛擬現實技術創建相同的工作效果圖并發送到老師接收端，允許老師查看學生作業的每一處細節，同時還原學生工作過程，方便老師指出學生工作中出現的錯誤。

（三）分布性課堂講授，課堂三維全程回放

由于測繪工程理論知識存在一定的抽象性，很多知識學生當時無法理解課堂上講授的知識，需要結合多方面內容串講。但是大部分學生不能及時對以往知識進行復習和整理，造成了對之前講授知識的遺忘。虛擬現實技術能夠三維空間內還原課堂講授，允許學生重新進入課堂復習遺忘知識點，提升學生的學習效率，減少教師工作量。不僅如此，虛擬現實技術允許學生選擇在任何地點參與教師課堂講授，方便學生隨時隨地聽課，豐富學生的學習方式，提升學生測繪學習效率。

（四）高危測繪環境工作，保證測繪過程安全

由于測繪儀器和技術的限制，一些復雜的工作環境必須由人親自進行測量、收集數據。但是復雜的測繪環境難以預測，無法給予工作人員充分的安全保障。而虛擬現實系統中包括大量的感知信息和模型，系統的集成技術起著至關重要的作用。集成技術包括信息的同步技術、模型的標定技術、數據轉換技術識別和合成技術等。因此虛擬現實技術能夠高度還原復雜測繪環境，減少環境對于測繪過程的影響，既能夠將測繪工作風險系數降到最低，又能夠給予工作人員安全保障。

參考文獻：

[1]蔣霖.虛擬現實技術在《測繪工程》教學中的應用[J].大眾科技，2012（12）：122-123+125.