地形学虚拟教学环境探索与研究

何天鹏

摘 要 现阶段军事地形学教学过程中，野外实地训练存在着投入大、内容多、训练效益相对低下的问题，学员训练过程中普遍依托传统的实地环境实施。学员学习地形环境的熏陶有限，对地形资料的直观感受不强烈。建设基于虚拟现实技术的成本低廉，可复制性较好的虚拟教学软硬件环境，模拟实际训练地域地形特征，是提高学员军事地形素养，解决教学、训练考核等问题的有效手段。

关键词 虚拟现实 军事地形学 教学信息化

中图分类号：E991 文献标识码：A

信息化条件下军事斗争准备对指挥员地形学技能的需求日益突出，集中体现在战场环境的认知能力培养、运用测绘导航信息系统提高分析和利用地形的能力等方面。

军事地形学实地教学主要培养学员学科兴趣，培养良好业务作风，训练"量"、"判"、"算"、"读"、"标"等具体操作的基本方法和技能。此阶段不但是学员学习地形学的基础起步阶段，又是理论教学的升华，是与军事情况与指挥紧密结合的环节。现阶段军事地形学教学过程中，野外实地训练存在着投入大、内容多、训练效益相对低下的问题，学员训练过程中普遍依托传统的实地环境实施。因此学员学习缺乏地形学环境的熏陶，同时对地形资料的直观感受不强烈，学习效益较低。

一、虚拟训练概况、水平和发展趋势

虚拟现实是实战条件下单兵与分队战术体验的舞台，也是指挥员实施决策的载体。随着信息技术的迅猛发展，以为计算机图形显示软件及设备核心的虚拟现实技术逐渐与无线通信、宽带网络和无线网络相融合。由于有着成本低廉、零伤亡、回报大、效果明显的特点，所以为作战和训练提供了立体的、多层面的信息服务与虚拟环境支持。由于减少实战中的人员、物资损失和节约训练经费，这种崭新训练方式为越来越多国家的军事训练所采用。

随着我军信息化程度的不断提升，虚拟训练也呈现出蓬勃的势头。虚拟现实、增强现实技术及高性能显示及交互硬件的开发，使军事训练成本大大降低，而效益则大大增加。这些虚拟训练，大大缩短了受训者训练的周期，降低了战场伤亡率。将来的军事训练，尤其是信息化条件下的军事斗争准备，虚拟化是趋势所在。

二、虚拟训练主要特点

（一）安全低廉。

军事训练的投入时较大的。人员的调动，物资装备的调配，各项保障工作的实施，直接导致训练成本的提升。采用虚拟训练系统，只需要少量的人员物资保障，且排除了发生事故的几率。美国陆军1999年的“路易斯安娜99”演习就是因为利用虚拟技术节约了近2亿美元演习经费。军事训练中也存在巨大的危险性，美军近4年军事训练中，死亡人数高达466人。而使用虚拟技术可以避免实际演练的危险性。

（二）训练效益明显。

利用虚拟现实技术，可以使受训者与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而使受训人员在一种接近真实的环境中研究作战对象。借助虚拟现实技术，不仅可以模拟平原地、丛林地到极地乃至沙漠地等各种环境，还可以很方便地实现战术训练中的各种要求，可以非常方便地解决军事训练中的理论与实践相脱节的问题，增强受训者的临场感觉，大大提高训练质量。也可在其中设置多变的作战情况，实施各军兵种的综合演练，以获取最佳的训练效果。

（三）扩展训练效果。

虚拟现实训练也是扩大训练效果，减少实战伤亡的有效手段。在进行虚拟训练时，存入计算机系统的大量、详实的训练数据可以对训练全过程进行完整记录。这样，不仅官兵能有效加深对训练中出现的大小失误的记忆，还可以及时向受训部队提出意见和建议，为训练进一步贴近实战，减少实战中人员的伤亡和物资的损失提供有力的保证。

（四）不能代替传统训练。

虚拟训练毕竟不是真实战场，还存在不少有待解决的问题。虚拟现实模拟器产生的视觉信号与人的感觉之间存在差异，容易引起头痛、恶心、眩晕。且虚拟训练与实战中人体的生理和心理反应也不可能完全相同。过分依赖模拟训练并不能帮助每个士兵都成为身经百战的战士。

三、军事地形学虚拟训练功能设计

（一）搭建训练和教学的平台。

使学员通过虚拟环境中的模拟操作训练，对实际地形地貌有一个感性的认识，并能熟悉主要装备器材的操作步骤。坚持以技能训练为重点，以应用为主线，提高训练信息化程度，按照训精基础、贴近部队的信息化建设思路，使虚拟教学更加贴近学员未来岗位要求。

（二）实施考核和质量控制。

利用系统设计的综合评估功能，考核学员的操作是否规范和熟练。对所有考核项目的考核过程和处理数据进行综合评估，并给出直观的考核结果。

四、结论

建设基于计算机图形技术的成本低廉，可复制性较好的虚拟教学环境，模拟实际训练地域地形环境，是合理利用机房资源、性价比较高、不受容量限制、构建地形学专业环境的良好途径。研究军事地形学教学规律的室内教学环境，确定教学环境内容设置，通过虚拟现实技术建立符合教学规律的虚拟训练平台，解决教员教学及学员课下预复习、军事俱乐部活动需求，初步实现虚拟化教室教学。同时为教学模式转型条件下军事基础教学信息化手段作有益的探讨。□

（作者单位： 装甲兵工程学院）