虚拟现实技术对军事地形学教学的积极影响
时间：2021-05-23 16:00:28 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：本文从虚拟技术及其在军事地形学研究中的应用入手，讨论了虚拟技术与军事地形学的联系，以及在教学中引入虚拟技术对课程设置带来的变动，对这方面的问题进行了探讨。
关键词： 虚拟现实技术；军事地形学；教学改革
中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）06-0247-01
1 虚拟技术及其在军事地形学研究中的应用
1.1 军事地形学的重要作用 《军事地形学》是军事科学的重要分支，是专门研究作战活动与地形之间的依存、制约关系，揭示作战与地形之间规律的一门应用性学科，是军队学历教育院校各专业学员的必修课。良好的军事地形学综合应用能力在部队任职工作中发挥着非常重要的作用。军事斗争准备对军事地形学的现实需求也日益清晰，集中体现在指挥人员对战场环境的认知能力培养、运用测绘导航信息系统提高分析和利用地形的能力等方面，要贯穿到指挥机关筹备谋划和指挥作战的全过程。
1.2 虚拟技术研究的意义 随着信息技术的迅猛发展，特别是数字地球概念的提出和各种网络应用的广泛普及，使各国都加强了国家信息基础设施在提高包括军事在内的综合国力中的作用的研究。在我国许多省、市把它作为经济发展的一个重要战略，以虚拟现实为核心的空间信息技术是建设数字城市的基础技术，它与无线通信、宽带网络和无线网络的融合，将为作战和训练提供立体的、多层面的信息服务。此项技术在上世纪90年代在我国起步，经过十余年的发展，已经成为整合了计算机图形学、网络技术、虚拟现实技术、增强现实技术、海量数据挖掘技术的信息化终端。在军事上，也成为指挥自动化系统中对战场关键因素——地形显示和利用的有效平台。是我军信息化发展的重要发展基础。军内多项重大科研改革都与其息息相关。但在军事教育方面，其发挥的作用还不甚明显。
1.3 虚拟技术的主要内容
1.3.1 虚拟现实技术及其特征 “虚拟”——指用计算机生成的意思虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），又称临境技术，是一种基于多媒体计算机技术、传感技术、仿真技术的沉浸式交互环境。具体地说，就是采用计算机技术生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。它与传统的模拟技术完全不同。是将模拟环境、视景系统和仿真系统合三为一，并利用头戴式显示器、数据手套等传感装置把操作者与计算机生成的三维虚拟环境联结在一起。操作者通过传感装置与虚拟环境交互作用，可获得视觉、听觉、触觉等多种感知，并按照自己的意愿去改变虚拟环境。事实上，虚拟现实技术不仅仅是指那些戴着头盔和手套的技术。而且还应该包括一切与之有关的具有自然模拟、逼真体验的技术与方法。它要创建一个酷似客观环境又超越客观时空、使人既能沉浸其中又能驾驭其上的和谐人机环境，也就是由多维信息构成的可操作的空间，它的最重要目的就是真实地体验和方便自然的人机交互。
虚拟现实技术的基本特征：①交互性（Interactivity）。交互性主要是指参与者通过使用专门输入和输出设备，用人类的自然技能实现对模拟环境的考察与操作的程度。虚拟现实技术将从根本上改变人与计算机系统的交互方式。②沉浸感（Illusion of Immersion）。沉浸感是虚拟现实最主要的技术特征，它是指参与者在纯自然的状态下，借助交互设备和自身的感知觉系统，对虚拟环境的投入程度。这种感觉是如此的逼真，以至于人们能全方位地沉浸其中。③构想性（Imagination）。构想性是指借助虚拟现实技术，使抽象概念具体化的程度。虚拟现实不仅仅是一个媒体，一个高级用户界面，它是以更加具体的形式，来反映设计者的思想。④全息性（Multi Perceives）。全息性是指虚拟现实系统能提供的感觉通道和获取信息的广度和深度。虚拟现实旨在提供多维感觉通道和类似现实的全面的信息，让参与者达到身临其境的感受。全息性无疑是人们全身心沉浸到虚拟现实最基本的前提条件和技术基础。
1.3.2 虚拟现实系统的基本组成 所有的虚拟现实系统都有五个关键成分：虚拟世界、虚拟现实软件、计算机、输入设备和输出设备。虚拟世界是可交互的虚拟环境，可以从任意角度连续观察和考察对象，它一般是包含三维模型或环境的数据库：虚拟现实软件提供实时观察和参与虚拟世界的能力；输入设备可用于观察和构造虚拟世界，包括鼠标游戏杆和定位跟踪器等；输出设备显示当前虚拟世界视图，包括显示器和头盔等。
1.4 与课题配套的教学改革 军事地形学对学员的实际动手能力要求较高，需要学员进行实际的操作和不断的将地形与手中地图进行对照，使学员加强对地图的社会与自然要素认知的能力。虚拟技术可使学员野外用图训练的效率增加，直观性增强，能力形成周期缩短。部分代替野外训练，增加训练效益。构建信息化条件下与作战需求相适应的军事地形学训练内容体系，通过深化训练内容改革，解决信息化条件下军事地形学“训什么、怎么训”的问题。将逐步运用于地形分析和辅助决策的测绘导航信息系统和具备导航定位功能的测绘装备应用性训练纳入军事地形学教学内容体系之中。纸质地图，这是学员训练的基础，建设地图+虚拟现实相结合的教学新方法，能实现多视角、形象、直观的对地图的理解和地形信息的把握，高质量地完成各种图上量测、标图的作业，能有效解决直观感受和空间想象的距离问题，促进课堂的师生互动环节，能够直观的完成某一地域的地域分析和局部地形分析。同时，在训练中引入卫星导航定位系统的使用，能迅速确定站立点，实时验证学员判断结果，减少盲目性。
经过改革，课堂授课改革后具有以下特点：采用了二维地形图和三维地形图虚拟现实影像相结合的教学手段，能形象直观地辅导学员理解抽象概念，提高了教学的信息化程度。交互式教学系统功能良好，能充分体现互动式教学，学为主体、教为主导的教学理念突出明显。以案例教学为牵引，体现了“贴近部队、贴近装备”的教学新要求。
2 结论
课题组研究虚拟现实技术在军事地形学及野外科目中的应用，实现地理信息数据的虚拟显示、通视及坡度显示、三维地形生成、计算机标图作业平台等功能，探索教学中解决军事地形学初学者对三维地形的理解瓶颈，同时改革了教学环节和考核方案，增加教学实施过程中的信息化程度。在教学中初步取得了一些进步。
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