浅谈虚拟校园导航技术与校园环境建设

摘 要 20世纪80年代以来，校园模式开始由封闭型向分散、开放型转变。许多高校形成了校园社区化的格局，校园空间内外开放，学科界线被打破，交叉融合发展。校园基本特征的转变，要求在规划理念上，应该由传统的机械功能分区转变为以人为本的区域互动。而虚拟现实技术的发展，为校园的规划和浏览提供了一种更为新颖和便捷的方式，随着交互技术的发展虚拟校园系统可将校园信息的动态性及时的传达给受众。有利于用一切可能的资源条件来协调各方面力量。

关键词 虚拟现实 校园环境 人机交互

中图分类号： TP311 文献标识码：A

1 背景

1.1 国内校园环境建设现状

20世纪80年代以来，校园模式开始由封闭型向分散、开放型转变。这表现为：（1）学科建设不断分化、综合，学科教学用房不便交流向有机开放型转变：（2）许多高校形成了校园社区化的格局，校园空间内外开放：（3）学科界线被打破，交叉融合发展。校园基本特征的上述转变，要求在规划理念上，应该由传统的机械功能分区转变为以人为本的区域互动。传统教育以传授知识为主要目的，以教师、课堂和教材为中心，与之对应的建设规划和设计，则把教室、教学楼和教学区作为重点。而当今的教育即以全面提高学生的素质及其实践能力为目标，既重视课堂教学，又重视课堂外的教育。显然，与之对应的建设规划和设计，就应该同时重视教学空间。

1.2 国内虚拟导航发展现状

在当今电子信息技术迅速发展的时代，高校信息技术也随之崛起，校园虚拟导航技术也成了彰显校园规划信息建设优越性的一个方面。浙江大学CAD&CC国家重点实验室开发出一套桌面型虚拟建筑环境得实时漫游系统，还研制出在虚拟环境中一种新的快速漫游算法和一种递进网格的快速生成算法。哈尔滨工业大学已经成功的虚拟出人的高级行为定人脸图像的合成、表情的合成等技术问题。

清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场现实中的关键技术――立体现实技术进行了研究，提出了一种基于JPEC标准压缩编码新方案，获得了较高的压缩比、信噪比以及解压速度。当前，我国专注于虚拟现实与仿真领域的软硬件研发与推广，已具备了国际上比较先进的虚拟技术解决方案。

2 校园环境信息传达

2.1 国内高校建设趋势

现时期高校的“共建，调整，合并，联合”使高校的建设规模不断扩大，大学的功能也越来越多样化，因此，在这样的复杂环境中，我们有必要在校园里去建立结构层次清晰明了的空间整体秩序。以便于师生更好的去了解熟悉所在环境及更好的融入校园的学习生活当中。

“人塑造了环境，同时环境也塑造了人”随着现代高校规模的不断扩大，功能的日趋多样化，现代大学教育的内涵也在不断的发生改变，由原来的只注重传授知识技能向更加尊重学生的主体地位和提高学生的全方面素质方向转化。大学校园给予了师生一个自主自在的学习、交流、提高的场所，在知识经济快速发展的前景下，当代高校也在向智能化、开放化的方向转变。校园环境是一个师生交流、学科交叉、知识碰撞的充满个性化发展的场所。校园环境呈现出自然性、自然性、综合性和人文历史性的发展趋势。

随着高校规模的扩大，校园格局不断更新，校园的开放度不断提高，大学是老师以及学生学习、交流、生活、交通等基本活动场所。而随着全面推动全国校园信息化的发展进程，传统的指路标识标牌因功能单一维护更新困难而难以满足现实需要；广大师生群体对校园信息要求越来越高，要求更快、更便捷更充分的掌握最新的校园资讯；同时随着数字化、多媒体网络平台等信息科技技术的广泛应用和不断升级，校园信息化、数字化建设已成为一种时代的趋势。校园数字导航系统的开通势必会加快校园的数字化、信息化发展。

2.2 虚拟校园的运用

虚拟校园是通过先进的数字化技术，将学校的环境、教学信息等各种资源信息化。将学校风光和地图相结合，可以使采访者足不出户便可饱览校园风光，这不仅可以使广大师生更加便捷了解学校建设和周边环境，也给外来者提供了更加便捷的信息方式。也为学校树立了良好的对外形象。虚拟校园的建设也为校园规划提供辅助工具，虚拟校园与学校信息的有机结合，使导航操作界面焕然一新，虚拟现实技术可以通过三维立体显示。运用VR技术可以在多维空间进行模拟仿真，提供给师生们一个集视觉、听觉、触觉为一体的具有新鲜感的信息查询与介绍的方式。

到目前为止，虚拟校园的研究主要采用以下两种方法。一种是“基于真实图像的绘制技术”（IBR），另外一种是基于VRML的虚拟现实技术。现有的虚拟校园漫游系统一般是通过 IBR技术实拍现实的景物然后经过特殊的软件处理，形成一个以视点为中心的360度的全景图。国内的高校的虚拟现实技术大部分处于起步阶段，具有代表性的高校是武汉理工、海南大学、北京化工及北京交通等几所大学。其中北京交通大学采用的技术是基于真实图像的绘制技术，海南大学采用的是VRML建模技术。由此可见虚拟校园的建设对于学校的数字化信息化的发展具有重要的现实意义。

2.3 虚拟场景的技术支持

虚拟系统是一种可以体验虚拟世界的计算机系统，是一种集视觉，听觉，触觉为一体的虚拟计算机系统。是系统研发者将现实的世界通过三维技术所仿真的环境。通过人机交互技术，使受众在虚拟校园导航系统中观察漫游，有身临其境的感觉。用户可以自主的选择校园里的景点，并通过鼠标或触屏的方式进行漫步或改变，在设置的同时也给校园的景物进行配音及解说，并且建筑物也有真实的力学特征，如碰撞检测机能，杜绝发生穿墙而过情况。

同时虚拟系统的研发与传统的计算机图形学不同，虚拟现实技术强调的是三维图形的立体显示，通过VR 技术在多维空间进行仿真建模，在此同时为了使系统表现更加逼真更加符合现实生活中物体的运动规律，在虚拟物体受力之后，便会出现一系列反应，会向施力方向移动、翻滚、掉落等。虚拟场景强大的技术支持对于其发展前景也将起到推动作用。

3 结语

虚拟现实技术是支撑多维信息空间的关键技术之一，建立具有多维信息空间的和谐人机互动环境是未来信息技术发展的目标。随着校园规模的扩大，校园社区化的格局，校园空间内外开放的今天。虚拟技术的运用随着高校规模扩大化在响应“科教兴国”全面推动全国校园信息化进程的今天。虚拟校园技术不仅给广大师生及外来者提供更加便捷的第一手消息，也给校园的规划建设提供了辅助作用，也有利于提高学校的对外形象。虚拟校园技术的运用势必会有更广阔的发展前景。

参考文献

[1] 陈于仲编著.大学校园建设规划论.电子科技大学出版社，2008年03月第1版.

[2] 吴迪，黄文骞。虚拟现实技术的发展过程及研究现状[J].海洋绘测，2002，22（6）. 15-17.

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