王子賢 馬國富

摘要：監(jiān)獄突發(fā)事件的發(fā)生，暴露出應(yīng)急事件處置中管理人員觀念落后、處置策略運(yùn)用不當(dāng)?shù)葐栴}。為實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境下的監(jiān)獄突發(fā)事件應(yīng)急處置訓(xùn)練，通過構(gòu)建包括交互層、應(yīng)用模塊層和數(shù)據(jù)層的三層框架，建立基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的監(jiān)獄突發(fā)事件應(yīng)急管理仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。用戶可以通過該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)、流程構(gòu)建、仿真實(shí)訓(xùn)、數(shù)據(jù)分析與反饋，最終加強(qiáng)對(duì)突發(fā)事件應(yīng)急處置的認(rèn)識(shí)，改進(jìn)突發(fā)事件應(yīng)急處理的觀念，提升應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力。

關(guān)鍵詞： 應(yīng)急管理；突發(fā)事件；虛擬現(xiàn)實(shí)；仿真；教學(xué)

中圖分類號(hào)：TP391? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2023）35-0142-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

0 引言

近年來，監(jiān)獄中公共衛(wèi)生事件、自然災(zāi)害、脫逃等安全事件偶有發(fā)生，在這些應(yīng)急事件處置中暴露出管理人員觀念、處置對(duì)策的運(yùn)用等方面的問題。隨著司法警察招錄體制改革，司法警察院校畢業(yè)生將大量進(jìn)入監(jiān)獄系統(tǒng)，而由于行業(yè)的特殊性，實(shí)訓(xùn)資源緊張，上學(xué)期間只有部分學(xué)生可以進(jìn)入監(jiān)獄實(shí)習(xí)，且在實(shí)習(xí)過程中基本不會(huì)遇到突發(fā)事件。鑒于以上情況，需要采用一種新的方式、新的技術(shù)仿真監(jiān)獄突發(fā)事件，在日常教學(xué)中鍛煉。

英國牛津大學(xué)、德國Ruhr大學(xué)等國外高校均開發(fā)了虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；在國內(nèi)，北京師范大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)等也相繼開發(fā)了遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。在探討將VR技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐尤其是一些特殊行業(yè)、特殊課程方面，王振華、張謙等對(duì)基于VR技術(shù)的反恐訓(xùn)練平臺(tái)構(gòu)建進(jìn)行了研究[1-2]；馬麗研究了VR技術(shù)在航空應(yīng)急處置中的應(yīng)用，利用VR技術(shù)構(gòu)建沙漠迫降、水上迫降、雪地迫降、陸地撤離、劫機(jī)處置等逼真的情景，增強(qiáng)互動(dòng)性[3]；高仲亮等對(duì)VR 技術(shù)在消防與應(yīng)急救援課程中的應(yīng)用進(jìn)行了研究[4]，VR技術(shù)已經(jīng)在公安實(shí)訓(xùn)中發(fā)揮了作用[5]。

本文擬對(duì)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的監(jiān)獄應(yīng)急管理仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)進(jìn)行研究。利用虛擬現(xiàn)實(shí)、3D構(gòu)圖等一系列技術(shù)，通過編寫腳本在數(shù)字世界一對(duì)一重現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字孿生。實(shí)驗(yàn)者在虛擬的仿真實(shí)訓(xùn)環(huán)境動(dòng)態(tài)生成的案例中通過視覺、聽覺、觸覺等多種感知以及與虛擬對(duì)象的交互、處理，最終完成虛擬環(huán)境下的監(jiān)獄突發(fā)事件應(yīng)急處理，達(dá)到實(shí)訓(xùn)的目的。本文擬探討利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立監(jiān)獄突發(fā)事件應(yīng)急處理仿真教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)解決這一問題，提升監(jiān)獄警察的專業(yè)化隊(duì)伍建設(shè)。

1 監(jiān)獄突發(fā)事件應(yīng)急管理

1.1 監(jiān)獄突發(fā)事件的定義

監(jiān)獄突發(fā)事件近年來成為學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)，衣奮強(qiáng)[6]等人認(rèn)為，監(jiān)獄突發(fā)事件是指突然發(fā)生，對(duì)監(jiān)獄甚至政府、社會(huì)造成或者可能造成嚴(yán)重危害，需要采取緊急處置措施予以應(yīng)對(duì)的自然災(zāi)害、事故災(zāi)害、公共衛(wèi)生事件和社會(huì)安全事件。周靜茹[7]認(rèn)為，廣義的監(jiān)獄突發(fā)事件是指由人的主觀因素或者環(huán)境的客觀因素而導(dǎo)致的在監(jiān)所內(nèi)突然發(fā)生的、后果嚴(yán)重的、影響和破壞正常（生活、勞動(dòng)、學(xué)習(xí)、休息）秩序，甚至危害公共安全，需要及時(shí)處置的事件；狹義監(jiān)獄突發(fā)事件是指罪犯在監(jiān)獄內(nèi)故意制造和實(shí)施的破壞監(jiān)管秩序，危及監(jiān)獄和他人安全，有巨大危害性和較大影響的突發(fā)性事件，主要包括：監(jiān)管對(duì)象脫逃、暴動(dòng)、騷亂、聚眾斗毆、集體絕食、行兇傷害、劫持人質(zhì)、縱火、自殺以及其他破壞活動(dòng)。徐為霞[8]等人認(rèn)為監(jiān)獄突發(fā)事件是指監(jiān)獄內(nèi)突然發(fā)生，造成或者可能造成重大人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、生態(tài)環(huán)境破壞和嚴(yán)重危害監(jiān)獄安全及社會(huì)安全的緊急事件。

1.2 監(jiān)獄重大突發(fā)事件分類分級(jí)

通過對(duì)監(jiān)獄突發(fā)事件的共性和特性的認(rèn)識(shí)，可以更有效地研究監(jiān)獄突發(fā)事件的應(yīng)急管理機(jī)制?；凇秶彝话l(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案》中的突發(fā)事件分類，結(jié)合監(jiān)獄實(shí)際情況，在借鑒前人學(xué)術(shù)研究成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)監(jiān)獄突發(fā)事件的性質(zhì)將監(jiān)獄突發(fā)事件分為4類，如表1所示。

根據(jù)不同類型監(jiān)獄突發(fā)事件的性質(zhì)、嚴(yán)重程度、可控性和影響范圍，依據(jù)《國家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案》內(nèi)容和《中華人民共和國突發(fā)事件應(yīng)對(duì)法》中第三條規(guī)定，將監(jiān)獄突發(fā)事件分為4級(jí)，如表2所示。

2 VR技術(shù)與教育

VR（Virtual Reality） 技術(shù)就是使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建一個(gè)三維虛擬世界，用戶在其中與虛擬的信息進(jìn)行交互并產(chǎn)生視覺、聽覺、觸覺等一系列虛擬反饋。它是一項(xiàng)結(jié)合了建模、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)集成等多項(xiàng)技術(shù)的綜合性技術(shù)，包含3個(gè)重要特征：沉浸性（immersion） 、交互性（interaction） 和構(gòu)想性（imagination） ，如圖1所示。

傳統(tǒng)教育經(jīng)歷了口授、“粉筆+黑板”傳統(tǒng)式教學(xué)、投影儀電子白板教學(xué)視頻等多媒體教學(xué)階段，再到電子白板、VR技術(shù)引入教育領(lǐng)域后，打破了傳統(tǒng)教育的禁錮，為新時(shí)代的教育注入了新的活力，帶來了教育革命。

2018年教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》（教技〔2018〕6號(hào)），促進(jìn)數(shù)字校園建設(shè)全面普及，并“加強(qiáng)職業(yè)院校、高等學(xué)校虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境建設(shè)，服務(wù)信息化教學(xué)需要”。2020年9月，教育部等9部門印發(fā)了《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動(dòng)計(jì)劃（2020—2023） 》，明確提出，在全國范圍內(nèi)“遴選100個(gè)左右示范性虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地”，將虛擬仿真技術(shù)與人工智能、職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)深度融合，解決職業(yè)教育“三高三難”痛點(diǎn)，即高投入、高損耗、高危險(xiǎn)、難實(shí)施、難再現(xiàn)、難觀摩的問題，利用示范性虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的資源共享、輻射周邊，解決實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源不足問題。2021年7月，教育部確定職業(yè)教育示范性虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地培育項(xiàng)目，全國共215個(gè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地項(xiàng)目入選，通過示范性虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地項(xiàng)目建設(shè)。教育部明確提出要重視虛擬仿真技術(shù)，將虛擬仿真技術(shù)作為改革傳統(tǒng)教學(xué)方法、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的重要手段。VR技術(shù)與教育的融合將充分發(fā)揮其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。

1） 沉浸性構(gòu)建空間思維模式

人類天生具有很強(qiáng)的空間記憶力，無須理解機(jī)制也能更容易記住。VR技術(shù)用于教育可以將教學(xué)內(nèi)容尤其是一些實(shí)踐實(shí)訓(xùn)類課程內(nèi)容通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)構(gòu)造出一種多源信息融合、交互式三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的模擬環(huán)境。通過空間構(gòu)象、空間定位、空間投影等為學(xué)習(xí)者建立起空間思維模式。用戶對(duì)場景的記憶，只需要感受和體驗(yàn)，而無須過多學(xué)習(xí)和理解。這種利用VR技術(shù)建立的高維度媒介，更有利于學(xué)習(xí)者的吸收、理解和接受。

2） 多維交互性

在VR環(huán)境中，交互不再僅僅停留在師生間的語言互動(dòng)。學(xué)生不僅是一個(gè)學(xué)習(xí)者，一個(gè)觀察者，更是一個(gè)參與者。一個(gè)眼神、一個(gè)聲音、一個(gè)手勢(shì)、一個(gè)動(dòng)作都可以完成與平臺(tái)的互動(dòng)，打破了單向傳授知識(shí)的教學(xué)模式，最大限度地發(fā)揮學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性和積極性。

3） 構(gòu)想性彌補(bǔ)實(shí)訓(xùn)教學(xué)場景不足

“構(gòu)想性”即VR警務(wù)實(shí)訓(xùn)中所應(yīng)用的教學(xué)情景是教師構(gòu)想而成，教師的構(gòu)想需要在計(jì)算機(jī)設(shè)備及其相關(guān)技術(shù)的支撐下轉(zhuǎn)化為特定教學(xué)情景，實(shí)現(xiàn)“情景式教學(xué)”。教學(xué)情景的構(gòu)想與實(shí)現(xiàn)，對(duì)警務(wù)實(shí)訓(xùn)任務(wù)和目標(biāo)的達(dá)成具有重要意義。因此，當(dāng)前的“VR+教育”警務(wù)實(shí)訓(xùn)模式已經(jīng)不再局限于用戶界面、應(yīng)用軟件的應(yīng)用，而是形成了一種能夠解決更多訓(xùn)練問題的教學(xué)系統(tǒng)。

3 基于VR技術(shù)的監(jiān)獄應(yīng)急管理仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)

3.1 框架

實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)，通過建立突發(fā)事件案例庫讓用戶完成突發(fā)事件應(yīng)急管理實(shí)訓(xùn)。該平臺(tái)從層次上包括交互層、應(yīng)用模塊層和數(shù)據(jù)層三層；從功能上主要包括基礎(chǔ)理論、仿真實(shí)訓(xùn)、素材管理、數(shù)據(jù)分析4個(gè)模塊。層次間和模塊間通過應(yīng)用分析模型、程序語言、程序控件等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫和各模塊之間數(shù)據(jù)文件的調(diào)用、顯示和操作編輯。通過數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理和更新維護(hù)，系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖 2 所示。

3.2 系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn)

整個(gè)仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)由上而下分別為：交互層、應(yīng)用模塊層和數(shù)據(jù)層。最底層為數(shù)據(jù)層，是整個(gè)平臺(tái)的基礎(chǔ)，為上層提供最基礎(chǔ)的用戶數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)理論知識(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)訓(xùn)素材數(shù)據(jù)、每個(gè)用戶的實(shí)訓(xùn)情況數(shù)據(jù)以及對(duì)用戶實(shí)訓(xùn)情況的分析數(shù)據(jù)等。

1） 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理功能。數(shù)據(jù)包括用戶數(shù)據(jù)、實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)、知識(shí)庫數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)以及學(xué)生操作實(shí)時(shí)追蹤數(shù)據(jù)等，所有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理在這一層實(shí)現(xiàn)。將現(xiàn)實(shí)世界對(duì)應(yīng)為數(shù)字世界的表示，以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)在平臺(tái)中，并最終呈現(xiàn)給進(jìn)入VR世界的用戶。

在本層面涉及的工作是實(shí)物虛化，如圖3所示。實(shí)物虛化是指將現(xiàn)實(shí)世界中的事物、場景投影到虛擬世界中。通過幾何建模、物理行為建模等技術(shù)將現(xiàn)實(shí)世界中的事物從外觀到物理特性進(jìn)行建模，呈現(xiàn)在虛擬場景中。實(shí)物虛化是現(xiàn)實(shí)世界向虛擬世界的一種映射，做好實(shí)物虛化工作是為用戶提供逼真的虛擬世界的前提。所用的技術(shù)包括幾何造型建模和物理行為建模。幾何造型建模即對(duì)虛擬環(huán)境中物體的形狀和外觀進(jìn)行建模，物理行為建模即使虛擬世界中的物體具備和現(xiàn)實(shí)世界類似的物理特征（物理建模），并且使其運(yùn)動(dòng)方式遵循客觀的物理規(guī)律（行為建模）。

2） 應(yīng)用模塊層

中間層為應(yīng)用模塊層，也是該平臺(tái)的核心部分，除了在整個(gè)平臺(tái)中上聯(lián)交互層、下聯(lián)數(shù)據(jù)層，起到承上啟下的連接作用外，還提供了本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)最重要、最核心的功能。

基礎(chǔ)理論模塊：在該平臺(tái)除了可以進(jìn)行實(shí)訓(xùn)仿真之外，還可以通過授課視頻、習(xí)題等形式進(jìn)行應(yīng)急管理相關(guān)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，如：監(jiān)獄突發(fā)事件相關(guān)知識(shí)、協(xié)同理論知識(shí)、應(yīng)急管理“一案三制”在監(jiān)獄應(yīng)急管理中的具體體現(xiàn)等。

仿真實(shí)訓(xùn)模塊：一方面用戶可以通過智能穿戴設(shè)備等，學(xué)生可選取相關(guān)素材，構(gòu)建案例進(jìn)行突發(fā)事件項(xiàng)目建設(shè)，然后以“第三者”的身份觀看虛擬平臺(tái)是如何進(jìn)行應(yīng)急處理的，通過觀看進(jìn)行分析、學(xué)習(xí)；另一方面，用戶以“學(xué)生”身份完成平臺(tái)預(yù)制的監(jiān)獄突發(fā)事件應(yīng)急管理處理，驗(yàn)證學(xué)習(xí)情況。

數(shù)據(jù)分析模塊：實(shí)訓(xùn)平臺(tái)將記錄學(xué)生活動(dòng)的所有軌跡，并對(duì)學(xué)習(xí)和操作的表現(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，幫助學(xué)生分析學(xué)習(xí)中存在的問題并進(jìn)行查漏補(bǔ)缺。

3） 交互層

最上層為交互層，也稱應(yīng)用層，包括用戶對(duì)象和設(shè)備終端。不同角色的用戶，如教師、學(xué)生、聽課人員可以通過VR穿戴設(shè)備（如VR頭盔、操作桿、VR手套等）進(jìn)入平臺(tái)的仿真場景。本層要將建模好的虛擬世界呈現(xiàn)給用戶，包括視覺、聽覺、觸覺等多感官的綜合感受。視覺方面，根據(jù)人類視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)，通過分色技術(shù)、分光技術(shù)、分時(shí)技術(shù)、光柵技術(shù)等提高用戶視覺上的立體感，通過實(shí)時(shí)繪制技術(shù)提高虛擬物體對(duì)用戶輸入和反應(yīng)的實(shí)時(shí)應(yīng)對(duì)，增加視覺的“真實(shí)感”；聽覺方面，利用三維虛擬聲音技術(shù)模擬人類聽覺系統(tǒng)，創(chuàng)建出符合人們?cè)谡鎸?shí)世界中的聽覺方式，能夠在虛擬場景中準(zhǔn)確判斷聲源的精確位置，做到“聲臨其境”；觸覺方面，設(shè)計(jì)接觸反饋和力度反饋兩類，接觸反饋指用戶感知到虛擬對(duì)象接觸表面的外形、紋理、硬度、粗糙程度等信息，力反饋指用戶在虛擬環(huán)境進(jìn)行交互時(shí)，通過抓手柄等操作得到虛擬系統(tǒng)給出力的作用反饋。

4 結(jié)束語

從1958年第1臺(tái)VR模型-Sensorama誕生至今，經(jīng)過多年的發(fā)展，VR技術(shù)已日漸成熟。其技術(shù)特點(diǎn)能更好地滿足實(shí)訓(xùn)教學(xué)尤其是實(shí)現(xiàn)起來需要大量的時(shí)間、經(jīng)濟(jì)、人力成本并且容易受到環(huán)境等因素制約甚至在實(shí)訓(xùn)中出現(xiàn)意外的實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，如消防、反恐等場景的需求。本文對(duì)VR技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)獄突發(fā)事件應(yīng)急管理實(shí)訓(xùn)進(jìn)行探索，通過VR技術(shù)建立的仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)能為培養(yǎng)新形勢(shì)下監(jiān)獄應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的技術(shù)型人才提供有力支撐，最大化提高學(xué)生實(shí)訓(xùn)水平，適應(yīng)了未來監(jiān)獄警察應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的需要。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】