VR技術(shù)在航標(biāo)領(lǐng)域的應(yīng)用研究
——以溫州航標(biāo)實訓(xùn)基地為例

蔣鋒鋒,王 雪

(1.交通運輸部東海航海保障中心溫州航標(biāo)處,浙江 溫州 325000;2.溫州大學(xué) 商學(xué)院,浙江 溫州 325000)

0 引言

航海培訓(xùn)是航行員和航海人員必須經(jīng)歷的重要環(huán)節(jié)。而傳統(tǒng)的航海培訓(xùn)方式存在著一些局限性,無法真實地模擬復(fù)雜的航行環(huán)境和緊急情況。借助VR技術(shù),航標(biāo)的維護(hù)和管理變得更加高效和安全,可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程巡視和檢修;VR技術(shù)可以提供更真實的訓(xùn)練和培訓(xùn)體驗,通過模擬真實的工作場景進(jìn)行訓(xùn)練,提高操作技能和應(yīng)急處置能力;VR技術(shù)還可以提供實時的數(shù)據(jù)分析和管理支持,能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的措施,以保證航標(biāo)的正常運行。本文將探討VR技術(shù)在航標(biāo)領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展,以期提高航標(biāo)的維護(hù)和管理效率,減少人力資源的浪費和安全風(fēng)險,同時提供更好的培訓(xùn)和數(shù)據(jù)支持,為航海員提供更好的工作條件和保障。通過對溫州航標(biāo)實訓(xùn)基地的VR技術(shù)應(yīng)用研究,不僅探索了VR技術(shù)在航標(biāo)實訓(xùn)領(lǐng)域的潛力,也為實訓(xùn)基地的教學(xué)和訓(xùn)練提供了創(chuàng)新的方式和工具。

1 VR基本原理

VR虛擬現(xiàn)實增強技術(shù)是能夠通過計算機模擬產(chǎn)生一種現(xiàn)實交互感覺的技術(shù)[1]。通過戴上VR頭盔或使用其他設(shè)備,用戶可以沉浸在360°的視覺和聽覺體驗中,仿佛置身于一個虛擬的世界中。傳統(tǒng)的計算機界面和顯示方式往往無法提供豐富、沉浸式的交互體驗,而虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過將用戶置身于虛擬環(huán)境中,使得用戶可以通過自然的方式進(jìn)行交互[2],更加直觀、靈活地與計算機進(jìn)行溝通。此外,隨著移動計算設(shè)備和傳感器技術(shù)的發(fā)展,虛擬現(xiàn)實技術(shù)也越來越便攜和易用。

通過航標(biāo)模型的數(shù)字化并應(yīng)用VR技術(shù),可以實現(xiàn)航標(biāo)的可視化呈現(xiàn)。使用虛擬現(xiàn)實設(shè)備,船員和船只操作員可以在船上或岸上模擬真實的航標(biāo)環(huán)境,直觀地觀察和感受航標(biāo)的形態(tài)、顏色、亮度等特征。這不僅提供了更豐富的航標(biāo)信息,還能夠幫助船員更好地理解和記憶航標(biāo)的形狀和位置,提高船只導(dǎo)航的準(zhǔn)確性和安全性。VR技術(shù)可以通過增強現(xiàn)實(AR)技術(shù)與真實環(huán)境結(jié)合,實現(xiàn)航標(biāo)的電子標(biāo)牌展示。航標(biāo)的功能信息可以通過AR技術(shù)以數(shù)字化形式投影到航標(biāo)的具體位置上,船員可以通過手機或其他智能設(shè)備觀看這些標(biāo)牌展示,無需直接接近航標(biāo)本身。

VR技術(shù)在航標(biāo)領(lǐng)域的研究還可以為航標(biāo)的維護(hù)和管理提供支持。通過建立航標(biāo)的虛擬模型,可以進(jìn)行模擬測試和分析,以評估航標(biāo)在不同天氣條件下的可見性和可靠性。這有助于優(yōu)化航標(biāo)的設(shè)計和位置選擇,提高其在各種環(huán)境下的性能。此外,VR技術(shù)還可以用于培訓(xùn)航標(biāo)操作員,通過模擬維護(hù)任務(wù)和緊急情況,提高操作員的應(yīng)對能力和安全意識。通過提升航標(biāo)的可視化效果和使用體驗,可以提高航行安全性,并為航標(biāo)的維護(hù)和管理提供支持。這將為航行領(lǐng)域的發(fā)展和航標(biāo)的智能化升級奠定基礎(chǔ)[3]。

2 VR航標(biāo)實訓(xùn)平臺設(shè)計

2.1 設(shè)計目的和作用

VR實訓(xùn)平臺的設(shè)計是為了提供一種虛擬現(xiàn)實(VR)技術(shù)的解決方案,用于航標(biāo)領(lǐng)域的實訓(xùn)教育和培訓(xùn),幫助學(xué)員在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)和提升航標(biāo)相關(guān)技能,從而提高航標(biāo)領(lǐng)域的實際應(yīng)用水平。可以模擬真實的航標(biāo)環(huán)境,讓學(xué)員在虛擬世界中進(jìn)行實際操作和訓(xùn)練;可以根據(jù)學(xué)員的需求和學(xué)習(xí)進(jìn)度,靈活設(shè)置不同的訓(xùn)練場景和難度;可以實現(xiàn)對航標(biāo)操作、維護(hù)和管理的學(xué)習(xí)和理解,幫助學(xué)員提高學(xué)習(xí)效果和質(zhì)量。另外,還可以支持遠(yuǎn)程教學(xué)與協(xié)作,學(xué)員不受地點限制,可以隨時隨地通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行實訓(xùn)學(xué)習(xí),同時與其他學(xué)員進(jìn)行實時互動與合作。

2.2 具體設(shè)計內(nèi)容

設(shè)計一個完整的VR航標(biāo)實訓(xùn)平臺需要考慮到虛擬環(huán)境的真實性、航標(biāo)模擬和互動、航標(biāo)維護(hù)模擬、航標(biāo)導(dǎo)航訓(xùn)練、數(shù)據(jù)記錄和分析以及多人協(xié)作與競爭等方面。通過合理設(shè)計和實現(xiàn)這些要素,可以為船員提供高效、安全和實用的航標(biāo)教學(xué)體驗[4]。

使用VR技術(shù)創(chuàng)建一個真實的航標(biāo)環(huán)境,包括海洋、天空、島嶼、港口等元素。通過精細(xì)的建模和渲染,使得船員能夠身臨其境地感受到真實的航標(biāo)場景。在虛擬環(huán)境中模擬不同類型的航標(biāo),并提供與之互動的功能。船員可以通過觸摸、點擊或其他交互方式來了解航標(biāo)的特征和功能,并進(jìn)行操作和決策,例如調(diào)整航標(biāo)的光線強度、改變航標(biāo)的位置等。通過虛擬環(huán)境模擬航標(biāo)的維護(hù)過程,包括更換燈泡、清潔鏡面、修復(fù)電路等。船員可以進(jìn)行實際的維護(hù)操作,并根據(jù)維護(hù)情況獲得實時反饋和指導(dǎo)。

提供各種航標(biāo)導(dǎo)航訓(xùn)練模式,讓船員能夠在虛擬環(huán)境中進(jìn)行導(dǎo)航?jīng)Q策,并根據(jù)導(dǎo)航結(jié)果進(jìn)行評估和改進(jìn)。記錄船員在虛擬環(huán)境中的操作和決策,并提供數(shù)據(jù)分析功能。通過分析數(shù)據(jù),可以評估船員的表現(xiàn)和技能水平,并為進(jìn)一步培訓(xùn)提供指導(dǎo)。提供多人在線功能,使得船員可以與其他船員一起進(jìn)行實訓(xùn)或競爭。這可以增加實訓(xùn)的趣味性和互動性,并促進(jìn)船員之間的交流和合作。

2.3 操作流程

用戶需要進(jìn)入VR航標(biāo)實訓(xùn)平臺的官方網(wǎng)站或打開相應(yīng)的手機應(yīng)用,使用個人賬號登錄,可以通過用戶名和密碼登錄,或者其他認(rèn)證方式,如手機號碼或指紋識別。一旦用戶成功登錄平臺,將能夠看到平臺的主界面。用戶可以使用各種實訓(xùn)模塊,包括不同類型的航標(biāo)實訓(xùn),如燈光控制、信號識別、航行規(guī)則等。

當(dāng)用戶選擇了特定的實訓(xùn)模塊后,將被帶入一個虛擬現(xiàn)實環(huán)境,可能是一個航標(biāo)實訓(xùn)場景,模擬真實的海洋或港口環(huán)境;可能是一個實驗室場景,用于演示和訓(xùn)練各種實際操作。在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中,用戶可以操作航標(biāo)設(shè)備,通過使用虛擬現(xiàn)實頭盔和手柄等設(shè)備與虛擬環(huán)境進(jìn)行互動。用戶可以學(xué)習(xí)和實踐航標(biāo)的設(shè)置、調(diào)整、維護(hù)和監(jiān)控等操作。

完成實訓(xùn)任務(wù)后,用戶可以選擇繼續(xù)學(xué)習(xí)其他實訓(xùn)模塊,或者重復(fù)之前的任務(wù)以提高自己的技能。平臺將提供一些進(jìn)階或高級的實訓(xùn)模塊,以滿足用戶的不同需求,并幫助他們在航標(biāo)領(lǐng)域不斷進(jìn)步。通過以上的操作流程,用戶可以在VR航標(biāo)實訓(xùn)平臺上獲得更加真實、安全、高效的實踐和培訓(xùn)體驗,提升自己在航標(biāo)領(lǐng)域的技能和能力。

3 VR在航標(biāo)領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 航標(biāo)文化宣傳

VR航標(biāo)實訓(xùn)平臺在文化宣傳方面可以發(fā)揮重要的作用。通過VR技術(shù),航標(biāo)實訓(xùn)平臺可以呈現(xiàn)出逼真的虛擬環(huán)境,使用戶仿佛置身于真實的文化環(huán)境中。這種身臨其境的體驗?zāi)軌蚣ぐl(fā)人們對歷史文化的興趣和好奇心,增強文化宣傳的吸引力。VR航標(biāo)實訓(xùn)平臺可以提供多種互動體驗,例如用戶可以與虛擬角色進(jìn)行交流、解謎、參與文化活動等,從而使文化宣傳更加生動有趣。這種互動性不僅可以增加用戶的參與度,還能夠幫助用戶更深入地了解和體驗文化,加深對文化宣傳的印象。VR航標(biāo)實訓(xùn)平臺還可以打破時間和空間的限制,讓用戶在任何時間和地點都能夠接觸到豐富的文化資源。

3.2 航標(biāo)教學(xué)交互

VR航標(biāo)實訓(xùn)平臺在航標(biāo)教學(xué)中具有顯著的效果[5]。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù),航標(biāo)實訓(xùn)平臺能夠再現(xiàn)實際的航標(biāo)場景,讓學(xué)生真實地感受到航標(biāo)的形態(tài)、位置和功能。這種身臨其境的體驗?zāi)軌蛱岣邔W(xué)生對航標(biāo)的理解和記憶,使他們能夠更加深入地掌握航標(biāo)知識。VR航標(biāo)實訓(xùn)平臺提供了多種互動教學(xué)功能,例如學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中親自操作航標(biāo)設(shè)備、進(jìn)行航標(biāo)標(biāo)識、調(diào)整航標(biāo)光亮度等。通過實際操作和體驗,學(xué)生能夠更好地理解航標(biāo)的使用方法和操作流程,提高實際應(yīng)用能力。VR航標(biāo)實訓(xùn)平臺還可以模擬不同的天氣情況和海洋環(huán)境,讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中體驗各種復(fù)雜情況下的航標(biāo)操作。通過再現(xiàn)實際場景、提供互動教學(xué)和模擬訓(xùn)練等功能,能夠提高學(xué)生對航標(biāo)知識的理解和記憶,提高實際應(yīng)用能力,并且能夠在實際操作中減少錯誤和風(fēng)險。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù),航標(biāo)工作人員可以接受高度真實的培訓(xùn)和教育,模擬各種復(fù)雜的航標(biāo)環(huán)境和情景,提高其技能和應(yīng)對能力。

3.3 航標(biāo)仿真模擬

VR航標(biāo)實訓(xùn)仿真教學(xué)項目在航標(biāo)領(lǐng)域的應(yīng)用具有廣泛的前景[6]。該項目可以實現(xiàn)對航標(biāo)的真實再現(xiàn)和模擬,使學(xué)生能夠在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實際操作和練習(xí),提高實際應(yīng)用能力。這種實訓(xùn)教學(xué)方式不僅能夠減少實地訓(xùn)練的成本和風(fēng)險,還可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和效果。

VR航標(biāo)實訓(xùn)仿真教學(xué)項目可以模擬不同的天氣情況和海洋環(huán)境,使學(xué)生能夠在各種復(fù)雜的情況下進(jìn)行航標(biāo)傳感操作和決策。這種模擬訓(xùn)練能夠提高學(xué)生的應(yīng)變能力和決策能力,讓他們在實際協(xié)作操作中更加熟練和自信[7]。VR航標(biāo)實訓(xùn)仿真教學(xué)項目還可以實現(xiàn)多人協(xié)同操作和交流,使學(xué)生能夠在虛擬環(huán)境中進(jìn)行團(tuán)隊合作和溝通。VR航標(biāo)實訓(xùn)仿真教學(xué)項目的應(yīng)用前景廣闊。通過航標(biāo)的真實再現(xiàn)和傳感模擬[8],提供多種天氣和環(huán)境模擬,實現(xiàn)多人協(xié)同操作和交流等功能,它能夠提高學(xué)生的實際應(yīng)用能力、應(yīng)變能力和團(tuán)隊合作能力,在航標(biāo)數(shù)字化媒體教學(xué)中發(fā)揮重要作用[9]。

航標(biāo)的巡視和維護(hù)是非常重要的工作,通過虛擬現(xiàn)實頭盔和手柄,工作人員可以直接遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作航標(biāo)設(shè)備,無需親自到現(xiàn)場。這種方式可以提高工作效率,減少巡視和維護(hù)過程中的風(fēng)險和困難。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù),航標(biāo)領(lǐng)域可以收集和分析大量的航標(biāo)和海洋數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行可視化和分析,幫助決策者更好地了解航標(biāo)的運行狀況和海洋環(huán)境的變化。

3.4 航標(biāo)展館展示

溫州航標(biāo)文化館于2014年建成,致力于加強航標(biāo)技術(shù)人員培訓(xùn),VR在展館展示方面同樣能夠發(fā)揮重要作用。VR技術(shù)可以幫助展館提供更加沉浸式和真實的體驗,使觀眾能夠身臨其境地參觀展品。通過VR頭盔或其他設(shè)備,觀眾可以如親臨現(xiàn)場一樣觀看藝術(shù)品、文物或其他展品,感受到其細(xì)節(jié)和紋理,提升觀展的樂趣和參與感。

VR還可以擴(kuò)大展館的展示空間。在現(xiàn)實世界中,展館的面積是有限的,無法容納過多的展品。但是通過VR技術(shù),展館可以在虛擬空間中展示更多的作品,觀眾可以在有限的展館內(nèi),體驗到更多的藝術(shù)品和文化遺跡,增加了觀展的選擇和多樣性,豐富了展覽內(nèi)容。

VR還可以提供互動性的展示方式。通過VR技術(shù),觀眾可以與展覽中的作品進(jìn)行互動,例如旋轉(zhuǎn)、縮放、點擊等。觀眾可以更加深入地了解作品的細(xì)節(jié)和背后的故事,增加了參觀的趣味和教育性。VR展覽中還可以提供個性化的體驗。通過VR技術(shù),展館可以根據(jù)觀眾的興趣和需求,定制個性化的展示內(nèi)容和路線。觀眾可以根據(jù)自己的喜好選擇參觀的作品和展覽主題,增加了觀展的滿意度和參與度。

4 結(jié)語

通過對溫州航標(biāo)實訓(xùn)基地的VR技術(shù)應(yīng)用研究,本文不僅探索了VR技術(shù)在航標(biāo)實訓(xùn)領(lǐng)域的潛力,也為實訓(xùn)基地的教學(xué)和訓(xùn)練提供了創(chuàng)新的方式和工具。VR技術(shù)在航標(biāo)實訓(xùn)中的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的成果和效果,為培養(yǎng)航標(biāo)人才提供了新的可能性。

通過虛擬現(xiàn)實技術(shù),學(xué)生可以在安全的環(huán)境中進(jìn)行各種傳感實際操作,如燈塔維護(hù)、導(dǎo)航儀使用等,從而提高實踐能力和應(yīng)對緊急情況的能力。

VR技術(shù)可以提供更加靈活和個性化的教學(xué)培訓(xùn)。傳統(tǒng)的教學(xué)方法往往只能側(cè)重于理論和書本知識的傳授,而通過VR技術(shù),學(xué)生可以通過親身體驗來學(xué)習(xí)實踐技能,更加深入地理解航標(biāo)工作的實質(zhì)。同時,VR技術(shù)還可以根據(jù)學(xué)生的不同需求和水平提供個性化的數(shù)字媒體教學(xué)內(nèi)容和挑戰(zhàn),幫助學(xué)生更好地提高自身能力。

綜上所述,VR技術(shù)在溫州航標(biāo)實訓(xùn)基地的應(yīng)用研究為航標(biāo)教育和培養(yǎng)航標(biāo)人才帶來了新的希望和機遇,這方面的作用不僅提高航標(biāo)的效能與安全性,減少了工作風(fēng)險與成本,最終也將成為航標(biāo)實訓(xùn)的重要工具和手段,為航標(biāo)事業(yè)的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。