西路軍轉(zhuǎn)戰(zhàn)河西走廊的數(shù)字化構(gòu)建＊
——以“永昌、高臺西路軍遺址的VR故事地圖”為例

王斌儒，田建榮

（甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 金昌 737100）

西路軍轉(zhuǎn)戰(zhàn)河西走廊的系列遺址是指西路軍征戰(zhàn)河西地區(qū)，浴血奮戰(zhàn)，喋血河西走廊留下的西路軍生活、戰(zhàn)斗、訓(xùn)練的遺址，其具體的內(nèi)容包括了西路軍保留的各類建筑、戰(zhàn)場，以及后人為紀念其功勛而建立的烈士陵園和紀念碑等，這些遺址不僅是歷史實物，#以展現(xiàn)偉大的西路軍精神，并且對于新一代青少年的愛國主義情懷教育具有十分重要的作用[1]。

鑒于此，結(jié)合地域，本文將以永昌、高臺西路軍遺址為例，嘗試深入西路軍歷史，以前沿VR技術(shù)和GIS技術(shù)相互結(jié)合的方式，探究西路軍數(shù)字地圖化的呈現(xiàn)方式[2]，通過受眾喜聞樂見的方式呈現(xiàn)出來，達到潤物無聲的效果，為西路軍精神和紅色文化的傳播提供新的思路。

1 研究對象

西路軍永昌戰(zhàn)役遺址是中國工農(nóng)紅軍西路軍征戰(zhàn)河西走廊期間為有效配合河?xùn)|主力紅軍行動和推動西安事變和平解決堅持鏖戰(zhàn)40余天，在河西走廊建立第一個縣級蘇維埃政權(quán)以及永昌人民支援和幫助紅西路軍的重要歷史見證。紅西路軍永昌戰(zhàn)役舊址（遺址）分別由位于金昌市永昌縣城南街十字東側(cè)的紅西路軍總指揮部舊址（土木結(jié)構(gòu)，坐南朝北，南北長37 m，東西寬32 m，15間房屋，占地面積1 184 m2，建筑面積420 m2）、位于新城子鎮(zhèn)西灣村宦家莊的大沽政治部舊址（清代木結(jié)構(gòu)建筑，堂屋坐西朝東，東西長45 m，南北寬40 m，房屋6間）和位于六壩鄉(xiāng)南莊村柴家老莊的八壩阻擊戰(zhàn)遺址（1935年建成，坐北朝南，黃土夯筑，墻高11m，厚3.3 m，墩厚5.5 m，四角有角墩，占地面積5 390 m2）三處舊址（遺址）組成。

高臺紅西路軍烈士陵園，位于中國甘肅省高臺縣城東，坐東向西，總面積6萬多m2，為省級文物保護單位，類型為近現(xiàn)代重要史跡及代表性建筑。

2 研究擬采用的技術(shù)路線

新一代信息技術(shù)近年來快速崛起，是我國十四五規(guī)劃重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一，其自身特點決定了該技術(shù)在歷史資料數(shù)字化方面具有十分顯著的優(yōu)勢。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)已被世界公認為21世紀重要的視覺技術(shù)之一，它通過相關(guān)軟件生成三維的虛擬境界，借助VR眼鏡、耳機、手柄等提供一個視聽觸一體且交互性極強的體驗[3]。具體工作原理如圖1所示。

圖1 VR工作原理示意圖

隨著VR技術(shù)的高速發(fā)展，國內(nèi)外已經(jīng)有很多的研究將歷史資料通過VR技術(shù)數(shù)字化，如意大利羅馬的和平祭壇博物館（Museodell AraPacis）使用VR（Virtual Reality）技術(shù)重現(xiàn)和平祭壇（Ara Pacis Augustae）的過去。這是意大利首次將VR交互技術(shù)使用在考古領(lǐng)域，并對公眾開放[4]；國內(nèi)也采用VR技術(shù)在井岡山紅色歷史與文化宣傳中取得了應(yīng)用[5]；永泰嵩口古鎮(zhèn)各歷史時期的人文藝術(shù)遺跡通過VR虛擬現(xiàn)場進行了還原[6]?？傮w來說，通過VR技術(shù)和VR設(shè)備終端，#以較好提供更加高質(zhì)量、高體驗感的場景。但現(xiàn)有的很多研究主要在于場景的重現(xiàn)，并沒有結(jié)合新型的GIS技術(shù)，其歷史地理的準確性值得商榷。

近幾年來，GIS技術(shù)的發(fā)展也是日新月異，隨著我國北斗系統(tǒng)的完善，GIS技術(shù)在歷史中的采用愈加廣泛，比如胡昊宇等選取具有典型戰(zhàn)亂特征的三國時期，對歷史典籍和地圖進行篩選和整理，基于WebGIS技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)了囊括局勢分析、戰(zhàn)事模擬、任務(wù)追蹤、遺跡查詢在內(nèi)的三國歷史地理信息系統(tǒng)[7]。利用GIS技術(shù)，#以更好建立歷史地理信息數(shù)據(jù)庫（空間和屬性數(shù)據(jù)組成），開發(fā)相應(yīng)的程序應(yīng)用，實現(xiàn)最終的操作。

VR-GIS也被稱之為虛擬現(xiàn)實地理信息系統(tǒng)，是當今科研中將地理信息和虛擬現(xiàn)實相互結(jié)合、多學(xué)科融合的產(chǎn)物，是近年來地理信息研究的重要方向之一，其中GIS為VR提供數(shù)據(jù)分析、空間分析等作用，VR為GIS成果的展示提供應(yīng)用場景，兩者相輔相成。VR-GIS也是三維技術(shù)成熟的產(chǎn)物，通過VR-GIS技術(shù)，#以利用三維影像和視聽音樂等數(shù)字化方式提供給體驗者身臨其境的感覺，也#利用GIS技術(shù)進行VR場景中的分析、處理等操作。

本研究將結(jié)合VR和GIS技術(shù)，利用VRML、OpenGL、ArcGisEngine等平臺軟件，一方面形成數(shù)據(jù)詳盡、位置準確的西路軍數(shù)據(jù)庫，另一方面#以形成交互性強、沉浸感好的西路軍故事地圖。

3 西路軍轉(zhuǎn)戰(zhàn)河西走廊的數(shù)字化構(gòu)建的設(shè)計思路

本文以“以永昌、高臺西路軍遺址的VR故事地圖”為例，運用VR技術(shù)、GIS技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息科學(xué)等數(shù)字化、圖形化方法，構(gòu)建西路軍遺址的過程和成果，并討論該思路的#行性。

3.1 設(shè)計理念與原則

地圖具有直觀的顯示效果，故事具有很強的吸引力，故事地圖#以提升讀者的大局觀。原始的故事地圖是在平面上顯示，綜合性不強，視覺感較為落后。VR故事地圖則在實際歷史資料的基礎(chǔ)上，通過嚴肅論證，融合相關(guān)故事，結(jié)合GIS技術(shù)，結(jié)合虛擬現(xiàn)實的三維顯示技術(shù)，極大地擴展了地圖上顯示故事的真實感和代入感，提升了數(shù)字地圖的#操作性和分析功能，再現(xiàn)西路軍的歷史事件，#以更加生動地告訴觀眾西路軍的艱苦卓絕、浴血奮戰(zhàn)，讓觀眾更能體會西路軍的偉大精神。

不同于傳統(tǒng)的紀念館和博物館，用VR故事地圖展現(xiàn)永昌、高臺西路軍遺址是一種全新的、嚴肅的、科學(xué)的紀念方式，也是一種新型的讓人更加容易記憶的呈現(xiàn)方式，同時，數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用，也使得相關(guān)資料的數(shù)字化更加便捷，保存方式更加先進。該故事地圖的素材均以紀念館的記錄數(shù)據(jù)為準，VR顯示的素材盡#能以照片和攝影材料為主，對于相關(guān)故事中盡#能不出現(xiàn)過度推測的事件，保證數(shù)據(jù)、事件的客觀性和真實性。

3.2 設(shè)計方案與流程

“永昌、高臺西路軍遺址的VR故事地圖”的主要內(nèi)容和流程為：

1）數(shù)據(jù)資料的獲取和整理是整個研究的重心，數(shù)據(jù)獲取的準確度和精度對后期地圖的成型精準至關(guān)重要。因此，數(shù)據(jù)獲取的手段尤為重要。本研究GIS數(shù)據(jù)主要采用三維激光掃描儀、正射影像、傳統(tǒng)測量儀器綜合獲取，保證數(shù)據(jù)的完整性。VR資料的獲取主要通過紀念館中歷史資料查閱等方式獲取。研究團隊前期同永昌西路軍紀念館和高臺縣西路軍紀念館進行深入交流并進行資料收集和匯總，通過歷史資料，實地進行考察、拍攝、記錄，采集關(guān)鍵節(jié)點的坐標，并通過GIS技術(shù)，將形成點云數(shù)據(jù)、DEM高程數(shù)據(jù)和坐標數(shù)據(jù)，并賦予興趣點相對應(yīng)的屬性。收集的部分資料項目組已在團隊申請的公眾號“西路軍軍魂”發(fā)布并存儲，其他涉密資料將保存在本地硬盤之中。

2）本文以西路軍為主要的研究對象，以西路軍在永昌和高臺的時間線為順序軸，制作VR相關(guān)模型，并以西路軍在河西走廊活動的相關(guān)歷史資料為基礎(chǔ)，制作西路軍在河西走廊地區(qū)戰(zhàn)斗的故事地圖。

3）三維模型的制作。首先是規(guī)劃場景的數(shù)量和范圍，其次是確定場景的拍攝手法和遠近距離，再者是確定拼接點和縫合技術(shù)，最后確定畫質(zhì)要求。在搜集資料和數(shù)據(jù)采集之后，對獲取的數(shù)據(jù)進行了相關(guān)技術(shù)處理，同時形成了影像和地圖數(shù)據(jù)，通過相關(guān)軟件，進行了幾何建模、幾何結(jié)構(gòu)建模和紋理貼圖，進而進行了紋理映射，最終形成三維模型，生成虛擬模型場景庫。最后用PTGUI 軟件制作好的場景庫在PhotoShop cc中打開，使用PhotoShop cc 對拍攝時的人影部分進行消除[8]。

本研究對西路軍在永昌、高臺地區(qū)的遺址進行詳細拍攝，在VR展示的效果中，利用3DSMAX、MAYA等三維建模工具軟件進行建模。建模時針對遺址中的建筑和設(shè)施，盡#能利用1:1的比例進行建模。在后期顯示的電腦配置方面#以采用性能極好的GPU來顯示，否則的話VR終端設(shè)備上的顯示效果流暢度不佳。

4）建模完成后采用unity3D進行場景搭建,詳細制作“永昌、高臺西路軍遺址的VR故事地圖”，地圖內(nèi)容盡量找到西路軍作戰(zhàn)的重點，能夠反映其偉大精神的內(nèi)容，同時盡量按照前期收集篩選的歷史資料制作，保留其故事地圖的真實性，堅決反對歷史虛無主義，不#為了娛樂性而增加無中生有的虛假內(nèi)容，更不#將其制作為神劇爽文故事。

5）通過前期的人物、建筑建模和場景搭建，選定音樂背景，制作動畫渲染[9]。視覺方面，首先是色彩的選擇，西路軍是中國紅色文化的重要內(nèi)容，其交互融合的設(shè)計過程中，需要營造濃厚的革命精神氛圍，故底色應(yīng)該以莊重的中國紅為主，賦予其豐富的符號意義和歷史文化內(nèi)涵，讓體驗者產(chǎn)生強烈的視覺刺激，進而精神上升華。其次，圖形上不能以單調(diào)的線段為主，需要注重空間的布局方式和結(jié)構(gòu)劃分。聽覺方面也是交互的重要因素，音樂設(shè)計既要展示西路軍在戰(zhàn)爭中浴血奮戰(zhàn)的真實而又殘酷，也要在關(guān)鍵時間點上，通過不同的背景音樂，凸顯其悲壯和英勇。視聽方面的設(shè)計，#以進一步烘托環(huán)境和氛圍，提升交互空間的吸引力和感染力。使用者在背景音樂和槍林彈雨等聲音的刺激下，加強對西路軍革命精神的認識和體悟，升華愛國主義情懷。

6）借助Unity 3D 開發(fā)引擎進行系統(tǒng)的界面編輯和交互，通過Visual Studio，利用.NET框架結(jié)合C#語言設(shè)計編寫代碼，實現(xiàn)各個模塊的監(jiān)聽和人機交互動畫。在西路軍主要戰(zhàn)役上重點處理，讓觀眾#以深入體驗戰(zhàn)爭的殘酷和西路軍的艱辛，加強觀眾對西路軍歷史的了解，提升其愛國思想。

交互設(shè)計在程序編寫時增加了很多的交互按鈕，觀眾#以通過交互選項進行場景、故事的選擇，有效避免了重復(fù)性。同時，西路軍遺址VR沉浸區(qū)設(shè)計了很多艱苦感人的互動場景：比如展現(xiàn)西路軍和敵軍浴血奮戰(zhàn)，參觀者會看到“捐軀赴國難，視死忽如歸”的西路軍戰(zhàn)士，你需要用手柄指揮戰(zhàn)士和敵人殊死搏斗，體會“砍頭不要緊，只要主義真”的壯志豪情。這些互動設(shè)計大大增加了趣味性，立體逼真的場景令人仿佛置身那個激情燃燒的年代，不僅能讓黨員接受黨性教育的洗禮，青少年也能身臨其境，重溫這些紅色記憶，深刻感受紅色江山的來之不易，倍加珍惜今日的幸福生活。

4 結(jié)論

通過實地考證、資料收集、信息篩選之后，確立了研究中故事地圖的設(shè)計理念與原則，進而融合VR技術(shù)、GIS技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)，通過VR設(shè)備終端，設(shè)計了“永昌、高臺西路軍遺址的VR故事地圖”的實現(xiàn)方式，對講好西路軍故事和西路軍轉(zhuǎn)戰(zhàn)河西走廊數(shù)字化建設(shè)具有一定的指導(dǎo)作用。