虛擬現(xiàn)實技術(shù)在安全教育中的作用研究

劉容宇

（北京城市學院，北京 101309）

科學技術(shù)的應(yīng)用與輔助促使城市向新型智慧城市快速轉(zhuǎn)變，為日后的城市發(fā)展帶來機遇。2015年底，中央網(wǎng)信辦提出“新型智慧城市”概念，以為民服務(wù)全程全時、城市治理高效有序、數(shù)據(jù)開放共融共享、經(jīng)濟發(fā)展綠色開源、網(wǎng)絡(luò)空間安全清朗為主要目標，本質(zhì)是全心全意為人民服務(wù)的具體措施與體現(xiàn)[1-2]。隨著國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化不斷推進，秉承“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念，需要更先進的技術(shù)支持，以實現(xiàn)治理更現(xiàn)代、運行更智慧、發(fā)展更安全的目的。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)正在逐步滲透至新型智慧城市的各領(lǐng)域，包括智慧安全、智慧工地、智慧教育、智慧旅游等，對推進“以人為本、服務(wù)于民、智慧參與、智慧建設(shè)”起不可或缺的作用。文章探究虛擬現(xiàn)實技術(shù)在安全教育領(lǐng)域的應(yīng)用，為新型智慧城市建設(shè)提供參考。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)與安全教育相融合

1.1 自然災(zāi)害及次生災(zāi)害方面

世界各地可能遭受不同類型、不同程度的自然災(zāi)害。相關(guān)人員利用儀器可以預(yù)測自然災(zāi)害的發(fā)生，但無法阻止災(zāi)難發(fā)生。雖然災(zāi)難無可避免，可以在日常安全教育與宣傳培訓(xùn)中利用科學技術(shù)，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行教學與經(jīng)驗分享，達到實踐教育的目的，使公眾、急救人員和快速反應(yīng)小組能夠最大限度地減少災(zāi)害對自身的傷害。

2022年1月，應(yīng)急管理部會同工業(yè)和信息化部、自然資源部等部門，會商核定2021年全國十大自然災(zāi)害事件[3]。分析數(shù)據(jù)可知，暴雨、洪澇災(zāi)害占比較大，地震災(zāi)害緊隨其后。自然災(zāi)害對人們的生命和財產(chǎn)安全造成威脅，存在隱患，對城市的發(fā)展造成一定消極影響。

面對災(zāi)難時，需要通過正確、高效的方式進行自救，自救培訓(xùn)過程中，還原并呈現(xiàn)災(zāi)難場景需要依靠最先進、前沿的虛擬現(xiàn)實技術(shù)——VR技術(shù)。VR技術(shù)可以通過數(shù)字技術(shù)創(chuàng)造一個人工世界（虛擬場景），體驗者需戴上頭盔可以進入安全的“災(zāi)難場景”中。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠通過多種方式及手段，提供高水準的物理精度，可以被應(yīng)用于城市、社區(qū)、建筑群、山區(qū)等災(zāi)難場景的自救培訓(xùn)，幫助體驗者在面對不同環(huán)境及突發(fā)情況時，做出正確的應(yīng)急反應(yīng)，采取有效的處理方法。通過不斷學習、反復(fù)練習與交互式體驗增強體驗者的安全保護意識，避免體驗者在面對真實災(zāi)難時出現(xiàn)過激反應(yīng)，達到提高自救能力的目的。

自然災(zāi)害場景VR體驗如圖1所示。

圖1 自然災(zāi)害場景VR體驗

1.2 非自然災(zāi)害方面

隨著人們生活水平不斷提升，城市安全隱患逐漸顯露，如生產(chǎn)安全、網(wǎng)絡(luò)安全、公眾安全等。城市的發(fā)展、安全管理與運行以人為主導(dǎo)，人為災(zāi)害通常以人為主體，以行為因素為導(dǎo)向。新型智慧城市發(fā)展時期，如果人為災(zāi)害頻發(fā)，可能導(dǎo)致城市發(fā)展整體滯緩，不穩(wěn)定的城市發(fā)展也會促使人為災(zāi)害發(fā)生。

避免人為災(zāi)害頻發(fā)能夠推動城市良性循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展。新型智慧城市背景下，人為災(zāi)害不局限于火災(zāi)、交通災(zāi)害、施工遇難等情況，也包括網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等內(nèi)容，網(wǎng)絡(luò)安全與人們的日常生活具有高度相關(guān)性。

新型智慧城市與人為災(zāi)害關(guān)系如圖2所示。

圖2 新型智慧城市與人為災(zāi)害關(guān)系

（1）網(wǎng)絡(luò)安全。

隨著互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)安全逐漸成為焦點。舉辦網(wǎng)絡(luò)安全宣傳周、提升全民網(wǎng)絡(luò)安全意識和技能是國家網(wǎng)絡(luò)安全工作的重要內(nèi)容，網(wǎng)絡(luò)安全在當今社會發(fā)展中具有重要性?？茖W利用現(xiàn)有技術(shù)、共同構(gòu)建安全網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨的主要問題。2017年第四屆國家網(wǎng)絡(luò)安全宣傳周展示了基于VR可視化技術(shù)的3D網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)，可以對全球的網(wǎng)絡(luò)攻防態(tài)勢進行實時監(jiān)測分析，體驗者可利用VR眼鏡的平衡感應(yīng)技術(shù)，僅通過手指運動達到系統(tǒng)的真實操作效果。VR可視化技術(shù)通過簡單的操作方式，使體驗者身臨其境地感受穿梭時空、一覽全球安全態(tài)勢的獨特體驗，增強網(wǎng)絡(luò)使用者的安全意識和防護責任。

（2）生產(chǎn)生活安全。

隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程飛速發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，自動化水平與日俱增，可能產(chǎn)生各類安全隱患，造成各類突發(fā)事故。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的快速發(fā)展為企業(yè)的安全教育與培訓(xùn)提供了先進、直觀的新理念、新方式。各企業(yè)緊跟科技浪潮，建設(shè)VR安全體驗館，模擬“礦井坍塌”“高空墜物”“電擊”“火災(zāi)”等危險施工場景，通過視覺、聽覺、觸覺等感知，親臨事故現(xiàn)場，參與災(zāi)難發(fā)生全過程，可以幫助體驗者在虛擬環(huán)境中學習自救知識，體現(xiàn)災(zāi)前預(yù)防安全培訓(xùn)的重要性，達到增強施工人員安全意識的目的。

為了更好地詮釋新型智慧城市全心全意為人民服務(wù)的本質(zhì)，城鄉(xiāng)基層管理部門可以將虛擬場景帶進平民百姓的日常生活中，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行安全教育培訓(xùn)活動，引入常見案例，幫助不同年齡層、不同職業(yè)的體驗者在絕對安全的條件下，進行沉浸式感官體驗，能夠拓寬安全宣傳的廣度和安全教育的深度。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在安全教育中的作用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的3I特性（即沉浸性、構(gòu)想性與交互性）在安全教育中發(fā)揮重要的作用。

2.1 有效打破時空格局

傳統(tǒng)的安全教育以講座宣傳、視頻解說以及現(xiàn)場參觀形式為主，“一人式的講解，團體式的參觀”使聽者缺少參與感，感受不到事件的真實性。運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為參與者提供不同類型的虛擬災(zāi)難場景，打破時空格局，在體驗者處于絕對安全的條件下，進行沉浸式險境體驗教育?；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)的安全教育能夠在時間橫軸上節(jié)約現(xiàn)場參觀與講解的資源成本，促使空間縱軸上二維平面向三維立面的場景轉(zhuǎn)換，最大限度發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術(shù)沉浸式的獨特優(yōu)勢。

2.2 提升應(yīng)急反應(yīng)能力

大部分體驗者未體驗過災(zāi)害給人身安全帶來的巨大威脅性。因此，真實災(zāi)難來臨時，人們在沒有任何準備與防護的情況下，會產(chǎn)生心態(tài)緊張、意識混亂、焦慮害怕等情緒，可能導(dǎo)致人員做出錯誤的判斷與行為。為了鍛煉人們在面對災(zāi)難時的冷靜心態(tài)以及做出正確判斷與自救行為的能力，需要借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)還原災(zāi)難場景，使人們感受災(zāi)難環(huán)境給身心帶來的壓迫感，經(jīng)過訓(xùn)練以達到處事冷靜、心態(tài)平穩(wěn)、反應(yīng)果斷的目的。

2.3 增強自我保護意識

遭遇險境時，除了敏捷的反應(yīng)能力，還應(yīng)形成正確的自我保護意識。不同類型災(zāi)難的自我保護的方法與形式有所區(qū)別，視頻講解無法達到實操練習的效果。因此，使用虛擬現(xiàn)實災(zāi)難場景訓(xùn)練時，可以利用配套的頭盔與手柄，跟隨訓(xùn)練場景內(nèi)的提示，按部就班地進行自救演練，多次訓(xùn)練完成后，可以根據(jù)自身學習情況，進行無提示場景體驗，實現(xiàn)自我保護意識增強和自救能力強化。

2.4 提高安全教育興趣

虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)建的災(zāi)難場景內(nèi)容豐富、形式多樣，能夠重點突出災(zāi)難環(huán)境的真實效果，使體驗者身處虛擬災(zāi)難場景中，得到身心與精神抗壓的雙重磨煉，將所學安全知識學以致用，展現(xiàn)寓教于樂的教學特點。在常規(guī)安全教育中融入新興虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能夠適應(yīng)現(xiàn)代信息化發(fā)展的需要，有助于提升公眾參與感和培養(yǎng)安全常識學習興趣，引起公眾對自身安全、社會安全乃至國家安全的重視。

3 結(jié)語

VR技術(shù)在安全教育中占據(jù)舉足輕重的地位，其需求市場也在不斷擴大，證明虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用能夠填補安全教育與實踐技術(shù)間的空白，以獨特的沉浸感與交互性，使體驗者深刻感受安全隱患帶來的威脅。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以通過數(shù)字手段模擬并締造不同類型的災(zāi)難場景，在教學培訓(xùn)中不斷提供反饋信息，以便查缺不足并進行修改。運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)呈現(xiàn)災(zāi)難場景、輔助安全教育的方式，可以高效節(jié)約成本，最大限度降低人工及資源浪費，避免對人們?nèi)粘Ｉ钪刃虻挠绊懪c破壞，對體驗者進行安全警示教育及應(yīng)急能力培養(yǎng)方面具有重要的促進作用和應(yīng)用價值。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)在智慧安全、智慧教育、智慧工地、智慧旅游等智慧城市建設(shè)的多方面廣泛應(yīng)用，未來也會在新型智慧城市的各個領(lǐng)域中得到更充分、高效的運用，助力新型智慧城市的健康發(fā)展。