江 輝 仙

(福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院， 福建 福州 350007)

0 引 言

根據(jù)開展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作精神，確定虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育信息化建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，是學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作堅(jiān)持“科學(xué)規(guī)劃、共享資源、突出重點(diǎn)、提高效益、持續(xù)發(fā)展”的指導(dǎo)思想，以全面提高高校學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為宗旨，以共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為核心，以建設(shè)信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為重點(diǎn)，持續(xù)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化建設(shè)，推動(dòng)高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新。高校地理學(xué)科以空間、區(qū)位、地方和區(qū)域?yàn)榭蚣軐⒌厍虮砻娼馄?，并從形成因素在地表的作用力的變化分析地球表面的演變[1-2]。地理實(shí)驗(yàn)是地理教學(xué)活動(dòng)中一個(gè)必不可少的過(guò)程，學(xué)生只有通過(guò)足夠的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和一定數(shù)量的綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，才能真正理解和掌握該地理學(xué)科的理論知識(shí)，才能獲得一定的綜合測(cè)試技能和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，并初步具有處理?shí)際工作的能力。虛擬地理環(huán)境實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是指通過(guò)地球表層系統(tǒng)地理環(huán)境和地理問題的相似性模擬表達(dá)，在理論假設(shè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)模型構(gòu)建、參數(shù)與條件調(diào)控計(jì)算以及可視化分析反饋，在虛擬地理環(huán)境信息世界中“查考自然，逼迫自然自露真相”[3]，以獲取新的地理經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)。計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)支持下的數(shù)字地球與虛擬環(huán)境中開展的地理實(shí)驗(yàn)，它既可以與野外定位地理實(shí)驗(yàn)、室內(nèi)地理模型實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)、關(guān)聯(lián)與互補(bǔ)，也可以依據(jù)某些地理特征、現(xiàn)象與規(guī)律構(gòu)建虛擬地理實(shí)驗(yàn)。虛擬地理環(huán)境實(shí)驗(yàn)的開展為地理學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革提供了一種新的思路，是促進(jìn)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的重要途徑；積極開展虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)于有效解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源不足的現(xiàn)狀、為學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了新的教學(xué)方法[4]。它為地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)更好地避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作所帶來(lái)的各種危險(xiǎn)、徹底打破空間、時(shí)間的限制，探索一種新的教學(xué)模式等方面都具有十分重要的意義。

1 虛擬地理環(huán)境實(shí)踐模式

對(duì)高校地理教學(xué)而言，實(shí)驗(yàn)是對(duì)研究地球科學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行深化認(rèn)知的一個(gè)重要途徑。相對(duì)于理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)則顯示出直觀具體和能動(dòng)創(chuàng)造的優(yōu)勢(shì)。它通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，加深學(xué)生對(duì)地理教學(xué)中基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論的理解和掌握，幫助學(xué)生掌握區(qū)域綜合調(diào)查及分析問題和解決問題的能力。把虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于教育是教育技術(shù)發(fā)展的一個(gè)飛躍，就教育理論而言，虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)人的臨場(chǎng)化，參與者與虛擬環(huán)境是互相作用、互相影響的一個(gè)整體的兩個(gè)方面[5-6]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在空間信息可視化中的應(yīng)用為我們提供了一種新的認(rèn)知環(huán)境——虛擬地理環(huán)境，它是空間信息可視化的一種全新模式。虛擬地理環(huán)境源于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，高于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它是從地學(xué)的網(wǎng)絡(luò)可視化研究提出的，是一個(gè)關(guān)于地理系統(tǒng)的虛擬實(shí)驗(yàn)室，強(qiáng)調(diào)人的感知性和沉浸感，讓更多的學(xué)習(xí)者利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)同時(shí)在虛擬的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行交流和討論。它的構(gòu)建過(guò)程是對(duì)地理信息的加工處理和傳輸過(guò)程，其目的是對(duì)所處環(huán)境事物的空間位置、相互關(guān)系和性質(zhì)進(jìn)行采集、編碼、存儲(chǔ)、提取和譯碼等[7]。虛擬地理實(shí)驗(yàn)的重要目標(biāo)是從地理數(shù)據(jù)獲得新地理知識(shí)并可支持地理決策；可以增強(qiáng)并擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，借助數(shù)字化校園來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放、共享，提高實(shí)驗(yàn)效果、降低實(shí)驗(yàn)成本。它營(yíng)造了“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式代之以由學(xué)習(xí)者通過(guò)自身與信息和環(huán)境的相互作用來(lái)得到知識(shí)，技能的新型學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)具有寬厚扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)、較高的綜合素質(zhì)、強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)和較強(qiáng)的創(chuàng)新能力的地理學(xué)理論研究與教學(xué)專門人才。

1.1 當(dāng)前地理教育對(duì)地理實(shí)踐教學(xué)的要求

地理學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系以強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)技能為重點(diǎn)，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研能力培養(yǎng)緊密結(jié)合，著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性能力。針對(duì)地理學(xué)是實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)科特點(diǎn)，通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，幫助學(xué)生掌握自然地理學(xué)、人文地理學(xué)、生態(tài)學(xué)、地理信息系統(tǒng)等相關(guān)課程的基本理論和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生的感知認(rèn)識(shí)能力、分析問題和解決問題的能力，并初步掌握對(duì)一個(gè)區(qū)域自然資源、經(jīng)濟(jì)區(qū)位、信息環(huán)境等進(jìn)行綜合調(diào)查及分析的方法。因此，結(jié)合地理學(xué)科特點(diǎn)，主要通過(guò)三層次構(gòu)筑地理學(xué)實(shí)踐創(chuàng)新培養(yǎng)體系[8]。

(1) 基礎(chǔ)學(xué)習(xí)層次。按教學(xué)進(jìn)度分門地理學(xué)實(shí)習(xí)，包括實(shí)驗(yàn)課程與實(shí)習(xí)課程。如：地質(zhì)地貌實(shí)、植物學(xué)、土壤學(xué)、氣象、水文、生態(tài)監(jiān)測(cè)、環(huán)境化學(xué)、 地理信息系統(tǒng)空間分析、遙感圖像解譯與應(yīng)用、計(jì)算機(jī)制圖。

(2) 綜合實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)層次。根據(jù)學(xué)生的興趣與愛好，分3個(gè)大方向(自然地理、GIS、人文)安排學(xué)生集中教學(xué)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)踐實(shí)習(xí)進(jìn)行不同階段的實(shí)習(xí)和實(shí)驗(yàn)。從室內(nèi)遙感圖像解譯，到實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)研究區(qū)定位、判讀各地理要素分析應(yīng)用，最后回到室內(nèi)制圖輸出或分析結(jié)果等室內(nèi)教學(xué)—室外操作—分析結(jié)果的全過(guò)程。

(3) 科學(xué)研究學(xué)習(xí)層次。資料查詢能力培養(yǎng)、申請(qǐng)不同類型的科研項(xiàng)目、發(fā)表研究論文。而當(dāng)前高等學(xué)校地理學(xué)科在派生出了一些新領(lǐng)域和應(yīng)用方向的同時(shí)，地理學(xué)科的野外實(shí)踐課程和實(shí)驗(yàn)課程等的實(shí)踐環(huán)節(jié)難度加大，導(dǎo)致一些高校對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新型能力無(wú)法提供適當(dāng)?shù)乩韺?shí)驗(yàn)環(huán)境，使得學(xué)生實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練無(wú)法跟上技術(shù)的發(fā)展，大學(xué)生在就業(yè)過(guò)程中無(wú)法滿足社會(huì)的需求。當(dāng)前高校地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在主要問題是：①單課程實(shí)踐模式導(dǎo)致課程實(shí)踐內(nèi)容單一。地理學(xué)實(shí)踐活動(dòng)要求具有綜合性，實(shí)踐活動(dòng)中需要應(yīng)用多門課程知識(shí)來(lái)解釋實(shí)踐中碰到的問題，但被目前的教學(xué)課程體制割裂成單課程實(shí)踐模式。學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中一般只能依據(jù)單門課程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而無(wú)法進(jìn)行地理知識(shí)的綜合實(shí)驗(yàn)。②經(jīng)費(fèi)投入水平無(wú)法滿足學(xué)科發(fā)展需要的綜合教學(xué)實(shí)踐。③同一大學(xué)多校區(qū)模式造成同一學(xué)科實(shí)踐基地的分散。

1.2 虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的對(duì)比評(píng)價(jià)

相對(duì)傳統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)，虛擬地理環(huán)境實(shí)驗(yàn)就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)建立能逼真地反映現(xiàn)實(shí)情景地理環(huán)境世界;它能夠與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一樣，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和體驗(yàn)。可以憑著先進(jìn)的三維環(huán)境系統(tǒng)平臺(tái)，結(jié)合地理學(xué)科中各分支學(xué)科進(jìn)行一系列的研究性實(shí)踐學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)研究性學(xué)習(xí)目標(biāo)。為地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一種虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)與地理學(xué)科研究性實(shí)踐學(xué)習(xí)的整合實(shí)施模式。以三維地理環(huán)境背景基礎(chǔ)圖層為平臺(tái)，輔以強(qiáng)大的GIS功能、豐富多樣的矢量數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以“軟件+數(shù)據(jù)”的模式解決地理多學(xué)科綜合教學(xué)問題，可滿足自然地理、人文地理、地理工程和綜合地理教學(xué)的需要。以虛擬場(chǎng)景方式可創(chuàng)新展現(xiàn)高山、平原、河流、湖泊、丘陵、沙漠、城鄉(xiāng)景觀等任何區(qū)域的景觀特征，可以完全改變傳統(tǒng)地理教學(xué)只靠文字和少量局部圖片的教學(xué)模式，“百聞不如一見”使自然地理、人文地理教學(xué)的生動(dòng)性和真實(shí)性大大提高。在虛擬地理實(shí)驗(yàn)中由于實(shí)驗(yàn)的設(shè)備主要是用計(jì)算機(jī)虛擬的，其實(shí)驗(yàn)成本主要是計(jì)算機(jī)和虛擬軟件,相對(duì)現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)而言，具有成本低、占用空間小，同時(shí)可以進(jìn)行重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)而不會(huì)耗費(fèi)實(shí)驗(yàn)材料[9-10]。通過(guò)利用虛擬地理環(huán)境技術(shù)來(lái)表現(xiàn)地理的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)，為學(xué)生提供一種可供他們實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)的環(huán)境，計(jì)算機(jī)模擬允許學(xué)生通過(guò)改變輸入數(shù)據(jù)的大小來(lái)觀測(cè)地理現(xiàn)象的變化．教學(xué)模擬軟件為學(xué)生提供了一個(gè)無(wú)危險(xiǎn)的、不昂貴的方式與真實(shí)世界交互，學(xué)生通過(guò)修改地理模型元素，改變模型的不同變量得到不同的結(jié)果。因此，在大學(xué)地理實(shí)踐教學(xué)中引入虛擬地理環(huán)境實(shí)驗(yàn)技術(shù)對(duì)地理實(shí)踐教學(xué)改革帶來(lái)創(chuàng)新，如表1[11-14]。虛擬實(shí)驗(yàn)雖然調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性．但也使學(xué)生的協(xié)作意識(shí)變差很難有效培養(yǎng)起學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作意識(shí)。

2 虛擬地理環(huán)境實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

目前，國(guó)內(nèi)外很多高校已經(jīng)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成功地應(yīng)用在教學(xué)環(huán)節(jié)上面，并且開發(fā)出許多虛擬教學(xué)軟件和虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)。虛擬地理環(huán)境實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)就是運(yùn)用虛擬地理環(huán)境技術(shù)，通過(guò)軟件和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)模式來(lái)模擬地理現(xiàn)象演變的過(guò)程和結(jié)果，表現(xiàn)出地理空間的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)，從而為學(xué)生地理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)提供一種情景仿真的的虛擬觀測(cè)和操縱環(huán)境；允許學(xué)生通過(guò)設(shè)置不同系統(tǒng)參數(shù)來(lái)觀測(cè)地理現(xiàn)象的變化，營(yíng)造了學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的接受型的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)向探究型學(xué)習(xí)方式，學(xué)生通過(guò)自身與仿真構(gòu)建的情景教學(xué)環(huán)境的相互作用來(lái)得到知識(shí)、技能的新型學(xué)習(xí)方式[15]。地理的實(shí)驗(yàn)可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)和提高了學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、分析問題和解決問題的能力。這樣的實(shí)踐教學(xué)方式既可縮短實(shí)踐的時(shí)間，又可獲得直觀、真實(shí)的效果，還能對(duì)那些不可視的結(jié)構(gòu)原理(例：地貌漫長(zhǎng)時(shí)間變化)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，一方面便于學(xué)生獲得理論知識(shí)，另一方面培養(yǎng)學(xué)生自我訓(xùn)練的意識(shí)和創(chuàng)新能力；使地理實(shí)踐教學(xué)在時(shí)間與空間上進(jìn)行了擴(kuò)展，克服了時(shí)空的障礙。

表1 虛擬地理環(huán)境實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的對(duì)比評(píng)價(jià)

虛擬技術(shù)的不斷發(fā)展也促進(jìn)了虛擬實(shí)驗(yàn)的不斷發(fā)展，結(jié)合當(dāng)前虛擬實(shí)驗(yàn)的特征以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)，虛擬地理環(huán)境實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建主要有以下兩種類型：

(1)沉浸式虛擬實(shí)驗(yàn)室。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)的有機(jī)融合，引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和3S大場(chǎng)景構(gòu)建技術(shù)，使用數(shù)字化仿真軟件，可使學(xué)習(xí)者與虛擬地理環(huán)境有著全面的感官接觸與交融，使操作者有身臨其境之感。

(2) 協(xié)作式虛擬實(shí)驗(yàn)室。借助計(jì)算機(jī)技術(shù)和協(xié)同技術(shù)，通過(guò)協(xié)同虛擬環(huán)境或其他分布式虛擬環(huán)境，引入群體決策的思想，通過(guò)專家的遠(yuǎn)程協(xié)商和協(xié)同數(shù)據(jù)挖掘，充分分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；通過(guò)引入遠(yuǎn)程控制和虛擬儀器技術(shù)，可以遠(yuǎn)程操縱實(shí)驗(yàn)，控制實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。協(xié)作式實(shí)驗(yàn)的核心是讓一群學(xué)習(xí)者 “共同”去完成某一實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)習(xí)者對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的理解是在與同伴竟?fàn)?、溝通、協(xié)調(diào)和合作過(guò)程中逐漸形成的，有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)互助、認(rèn)真負(fù)責(zé)的精神。本文研究案例以沉浸式虛擬實(shí)驗(yàn)室作為虛擬實(shí)驗(yàn)構(gòu)建類型。構(gòu)建體系包括研究地理學(xué)對(duì)象和方法以及地理相關(guān)要素操作的基本理論體系、虛擬地理環(huán)境實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建以及虛擬地理環(huán)境實(shí)踐體系、虛擬地理環(huán)境實(shí)驗(yàn)應(yīng)用(見圖1)。其中虛擬地理實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建采用了三層架構(gòu)體系來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和維護(hù)，自下而上分別為：數(shù)據(jù)訪問層(DAL)、業(yè)務(wù)邏輯層(BLL)以及表現(xiàn)層(USL)。三層架構(gòu)把用戶交互部分、邏輯操作部分和數(shù)據(jù)訪問部分在邏輯上進(jìn)行分層，從而降低層與層之間的依賴性，很好地實(shí)現(xiàn)了高耦合低內(nèi)聚的思想；以大型的多源、多尺度集成數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，以地理可視化表達(dá)為界面，具有地理空間感知與圖解思維規(guī)律的主動(dòng)式、集成化計(jì)算與分析環(huán)境。

3 初步示例應(yīng)用

本文以地貌學(xué)中的海蝕地貌發(fā)育過(guò)程為例，通過(guò)三維動(dòng)態(tài)演示其演變形成過(guò)程，模擬案例為福建海壇島半洋石帆海蝕地貌發(fā)育歷史。海壇島及其周圍島嶼上出露的巖石主要有：距今13 700萬(wàn)年前形成的燕山早期花崗閃長(zhǎng)巖、燕山晚期花崗閃長(zhǎng)巖、燕山晚期石英閃長(zhǎng)巖、燕山晚期二長(zhǎng)花崗巖等巖漿巖，以及距今9 600萬(wàn)年前形成的下白堊統(tǒng)火山巖等。進(jìn)入新生代，由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致海壇島及其周圍地區(qū)地殼上升，巖漿巖的上覆巖石受到外力風(fēng)化剝蝕導(dǎo)致巖漿巖出露地表。在內(nèi)力和外力的作用下，海壇島及其周圍海域發(fā)育了種類豐富的地貌，如海蝕地貌、海積地貌、海灣潟湖、丘陵、臺(tái)地、濱海平原等，其中，屹立于海壇海峽中的兩個(gè)由燕山早期花崗閃長(zhǎng)巖構(gòu)成的海蝕柱(半洋石帆)，大者高33 m，小者高17 m，據(jù)考證是世界上最大的花崗巖海蝕柱。半洋石帆海蝕柱是由于周圍抗風(fēng)化剝蝕能力較弱的花崗巖被風(fēng)化剝蝕后，抗風(fēng)化剝蝕能力較強(qiáng)的花崗巖逐漸與海壇島的花崗巖分離；又由于發(fā)育了兩組垂直節(jié)理，在風(fēng)化作用和波浪侵蝕作用下，形成了兩個(gè)至今還屹立在海面之上的殘留花崗巖體。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以大大增強(qiáng)地理空間信息系統(tǒng)的可視性，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要有兩種方法，一是基于幾何繪制的技術(shù)，二是基于圖像的繪制技術(shù)。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)在地學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用都是基于幾何繪制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。即在虛擬地理環(huán)境實(shí)驗(yàn)技術(shù)的支持下，根據(jù)海蝕地貌發(fā)育過(guò)程，建立海蝕地貌發(fā)育的時(shí)空模型數(shù)據(jù)庫(kù)；結(jié)合地貌學(xué)的專家知識(shí)，建立海蝕地貌發(fā)育的時(shí)空變化模型；根據(jù)時(shí)空位置，實(shí)時(shí)地調(diào)整模型參數(shù)，使模型成為隨時(shí)間的不同而變化的動(dòng)態(tài)的三維時(shí)空仿真模型；針對(duì)三維動(dòng)態(tài)仿真數(shù)據(jù)庫(kù)的要求，在時(shí)空仿真模型中加入動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)技術(shù)，即采用一系列與狀態(tài)對(duì)應(yīng)的圖像來(lái)表現(xiàn)對(duì)象狀態(tài)的時(shí)空變化，以及采用連續(xù)快照的方法來(lái)達(dá)到視覺上的動(dòng)態(tài)效果。可以在空間3維坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，增加時(shí)間維，形成4維時(shí)空坐標(biāo)。在4維時(shí)空里，使用者可以根據(jù)時(shí)間維來(lái)查看不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的地理信息，并推斷出其發(fā)展趨勢(shì)(見圖2)，這為態(tài)勢(shì)信息的預(yù)測(cè)推斷提供了很大幫助。

圖2 半洋石帆海蝕地貌海蝕地貌發(fā)育過(guò)程

4 結(jié) 語(yǔ)

本研究試圖通過(guò)創(chuàng)設(shè)一個(gè)集地理空間信息采集、應(yīng)用、模擬于一體的地理學(xué)情景仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，使地理教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)過(guò)程跨越時(shí)空限制，幫助學(xué)生綜合運(yùn)用現(xiàn)代地理學(xué)空間分析技術(shù)和手段分析地理要素空間變異規(guī)律，掌握區(qū)域綜合調(diào)查及分析的方法，以更加靈活方式掌握理解知識(shí)。該平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)地理各分支學(xué)科實(shí)踐技能的整合與知識(shí)綜合，使學(xué)習(xí)者與研究者在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中能夠更直觀了解和掌握地理知識(shí)，起到地理教育研究性學(xué)習(xí)的效果；同時(shí)可以提高地理研究技術(shù)，改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境，優(yōu)化地理教學(xué)與研究過(guò)程。使實(shí)踐訓(xùn)練及時(shí)跟上技術(shù)的發(fā)展，以培養(yǎng)高素質(zhì)的大學(xué)畢業(yè)生。最終將建立基于一個(gè)虛擬地理環(huán)境的三維仿真系統(tǒng)野外實(shí)踐基地，把空間信息和基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)、融合三維仿真系統(tǒng)和展示機(jī)制提供空間信息和地理信息的集成、融合和可視化，最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程共享和虛擬野外實(shí)踐的目標(biāo)。

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·名人名言·

知識(shí)是一座寶庫(kù)，而實(shí)踐則是開啟寶庫(kù)的鑰匙。

——托馬斯·富勒