虚拟现实在新农村建设中的创新思考

2020-02-11夏平均

艺术与设计·理论 2020年5期

夏平均

（哈尔滨工业大学（深圳）人文学院创新设计中心，广东深圳 518055）

一、引言

虚拟现实技术，又称灵境技术，简称VR（Virtual Reality），是由美国人拉尼尔在20世纪80年代提出的，综合利用计算机图形系统和各种控制接口设备，在计算机生成的可交互三维虚拟环境中提供沉浸感受的技术。虚拟现实技术自从提出之后，经过几十年的发展，在人机交互设备和软件算法等方面都取得了很大的发展，并开始在教育、医疗、游戏娱乐、工业仿真、军事模拟等方面获得初步应用。尤其近两年来，虚拟现实成为科技行业的新热点。

社会主义新农村建设是我国正在实施的一项战略工程。正如国家主席习近平所强调的那样，乡土文化是中华民族文明史的主体，更是中国传统文明的发源地，实现城乡一体化的战略重点是建设“美丽乡村”，要“看得见山，望得见水，留得住乡愁”。本文将虚拟现实技术和新农村建设相结合，提出了虚拟现实城乡智慧综合体的概念，开辟了虚拟现实技术在新农村建设中的一种创新应用模式。

二、基本概念

虚拟现实城乡智慧综合体是通过虚拟现实和数字化等技术手段，将乡村现有的生态文化资源（自然风光、民宿民居、休闲娱乐、特色旅游、特色建筑、农产品种植、果蔬采摘、非物质文化遗产、亲子教育等），创造性地设计成一种基于网络的虚拟感知交互空间。该虚拟空间在保持物理世界的乡村本质特征的基础上，还可支持用户的创新创意设计活动。

虚拟现实城乡智慧综合体作为联系城市与乡村的桥梁和纽带，借助于虚拟现实技术、互联网技术、传感器网络技术、大数据与云计算技术、用户感知与测评技术以及移动平台应用开发技术等手段，构建一个基于网络的城乡智慧交感空间。城市用户可以在该虚拟网络空间中体验休闲度假与养生（自然风光、特色旅游、文化遗产、智慧民居等）、家庭社会实践教育（绿色农产品种植、果蔬采摘、动物喂养等）、家庭投资与消费（通过众筹模式购买自己喜欢的民居、投资理财等）、娱乐社交（多人游戏、自行车竞技、社交等）等，乡村用户通过该平台，可以发布并提供对应的民宿养生与医疗服务、绿色农产品服务、文化工艺产品服务、休闲旅游服务以及电子商务的往来。虚拟现实城乡智慧综合体由村民代表和政府联合成立的乡镇管理公司负责运营、维护和管理，包括网络的维护管理、电子商务的管理、乡村产业的管理、物流管理以及商业营销和传播。

虚拟现实城乡智慧综合体具有三个方面的重要特征：（1）共享性。虚拟现实城乡智慧综合体将城市用户和乡村用户集中到同一个网络虚拟空间中，双方不再局限于传统电子商务网站的文字信息方面的交流，而是可以象真实世界中一样面对面地交谈和沟通。借助于网络虚拟现实技术，双方实现了语言的共享、动作的共享、表情的共享。（2）多模式。传统的电子商务网站只能提供二维文字和图片方面的信息，而城乡智慧交感空间则能提供视觉、听觉、触觉等多模式的感知信息。借助于虚拟现实三维模型和全景视频，人们坐在家里可以欣赏到逼真的乡村自然风光和湖光山色。借助于力触觉交互技术和9DVR技术，人们可以体验丰富多彩的乡村特色旅游（虚拟漂流、水上单车、虚拟骑行等）。借助于计算机图形学和立体音效技术，人们可以欣赏原汁原味的乡村文化演出和非物质文化遗产。借助于传感器数据采集和物联网技术，城市的人们可以体验真实的农产品种植和动物喂养。总而言之，城乡智慧交感空间是一种“看得见摸得着”的虚拟网络空间。（3）智能性。城乡智慧交感空间基于大数据、云计算和人工智能技术来构建，用户在共享的虚拟网络空间中进行的所有电子商务活动和交易往来，包括绿色农产品的采购、旅游文化服务、民宿民居投资等都通过大数据中心进行统一的存储、分析和处理，并针对不同的用户需求，系统能自动输出农产品种植报告、旅游客流预测报告、乡村创业报告和城市投资报告等。

三、技术路线

（一）虚拟现实城乡智慧综合体的构建

虚拟现实城乡智慧综合体的构建主要采用数字化、计算机化等技术手段，并结合设计人员的创新创意设计思维，将农村的生态环境、自然风光、文化旅游等生态文化资源映射到虚拟网络空间中，并在所构造的虚拟空间中支持用户的展示交流、体验互动。虚拟现实城乡智慧综合体的构建分为多层次模型：数据获取层、展示交流层、体验互动层、网络大数据集成层，四层之间是逐层递进的关系。

数据获取层的构建。对乡村生态文化资源进行数字化创意设计所涉及到的数据种类繁多、类型复杂。总体来讲，我们可以将其划分为六大类：建筑类数据（民宿民居、特色建筑等）、农产品类数据（绿色农产品、果蔬、动物等）、文化工艺品类数据（戏剧表演等非物质文化遗产、手工艺品等）、休闲旅游类数据（田园风光、山水风情、水上漂流、杜鹃花海等）、养生医疗类数据（智慧家居、人体生物健康数据等）以及电子商务交易产生的数据（数量、金额等）。获取这些数据的途径也多种多样，包括虚拟现实视频拍摄（戏剧表演等）、三维激光扫描（特色建筑、工艺品等）、计算机建模（民宿民居设计、乡村规划）、摄像图实时监控（农产品种植、智慧家居）、传感器数据采集（农产品种植、智慧家居、医疗养生）、二维图片拍摄（田园风光、山水风情）等。这些数据获取之后，经过分析和处理，分别按照一定的格式保存到后台大数据中。数据获取层是虚拟现实城乡智慧综合体的基础和核心，它为后续的所有在该空间进行的活动，包括虚拟展示、人机交互、体验互动、电子商务等提供信息来源和底层支持。

展示交流层的构建。虚拟现实城乡智慧综合体是一个虚拟的网络空间，它提供多种展示方式方便城市用户和农村用户之间的交流和沟通。可以通过大屏幕立体投影系统将乡村的整体面貌、自然风光、生态资源等同时呈现给多个用户，方便多个用户之间的共享、交流和赏析；可以通过拍摄全景视频或全景照片的形式，将乡村的文化演出、非物质文化遗产、绿色农产品、特色旅游等通过互联网发布，支持用户的手机、个人电脑等的随时随地查阅和浏览；可以通过移动App进行消息的推送和发布，采取UGC（用户生成内容）和LBS（基于位置的服务）的方式，鼓励用户自行生成和发布与所处位置相关联的资讯，从而为广大分散的农村用户提供具有高度自主性的乡村文化产品推广渠道，并与所处的地理位置密切关联，便于城市消费者及时获取有关信息，由此可以为广大乡村地区开辟便捷的对外信息沟通渠道；也可支持增强现实（Augmented Reality，AR）的虚实融合，当城市用户到乡村度假旅游时，通过增强现实眼镜或手机App将当地的特色建筑、历史沿革、人物风情等呈现在用户眼前，并与用户周围的真实场景实现融合；虚拟现实城乡智慧综合体还支持社交直播，借助于虚拟现实技术和人机交互技术，城市用户和乡村用户可以在同一个共享空间里进行面对面的交谈和沟通，就像真实世界中真人面对面的交流一样。

体验互动层的构建。虚拟现实城乡智慧综合体不仅可以将乡村的生态文化资源直观地呈现给用户，而且还支持用户与它们之间的体验和互动。体验互动层的构建主要依赖于虚拟现实技术、人机交互技术、物联网技术和传感器感知技术，尤其是虚拟现实技术和动态仿真技术相结合的9DVR技术，目前在市场上得到了广泛的推广和应用。虚拟现实城乡智慧综合体可以支持农产品种植体验、动物喂养体验、特色旅游体验、休闲娱乐体验、智能家居及养生体验，以及非物质文化遗产体验等。

网络大数据集成层的构建。虚拟现实城乡智慧综合体基于大数据和云计算技术来构建。云计算平台是整个系统的集成平台。云计算平台分为5个层次，网络层兼容用于数据通信的各类网络协议，IaaS（Infrastructure as a Service）层提供用于支持云计算服务的硬件资源（含CPU、RAM、HDD、GPU等硬件的服务器），PaaS（Platform as a Service）层提供虚拟现实城乡智慧综合体数字化创意设计平台（主要是大数据中心），SaaS（Software as a Service）层则为用户提供三种运行模式的软件系统（线上体验系统、移动平台体验系统和线下体验系统），用户层的对象主要针对农村用户和城市用户。

（二）虚拟现实城乡智慧综合体的运行

在统一的后台大数据中心的支撑下，用户可以以三种不同的身份登陆系统（城市用户角色、乡村用户角色、管理者角色），分别体验三种不同的运行模式（线下体验模式、移动平台模式、电脑平台模式）。下面以剧本的形式分不同的场景来描述系统的运行模式。

小城、小村和小管本是三个完全不认识的陌生人，分别身在三个不同的城市和乡村中生活。然而他们通过不同的途径（线上和线下）登录使用虚拟现实城乡智慧综合体系统，在虚拟的网络世界中产生了奇妙的交集，并成为相互联系、相互服务的“熟人”。由此，他们所代表的城市和乡村生活，也通过虚拟现实城乡智慧综合体这个奇妙的媒介，紧密地联系在一起。

2020年的某一天，身在大城市的小城正在寻找国庆节黄金周全家人外出度假休闲的目的地。在多方尝试下，他分别通过网站、移动端App和线下虚拟现实体验店登录到虚拟现实城乡智慧综合体系统。他通过设定特定的选择条件，寻找到自己感兴趣的乡村，不仅看到乡村现在的整体面貌、自然风光和生态资源，还可以欣赏它的民俗文化、历史古迹，并体验它的特色旅游项目（包括虚拟漂流、虚拟骑行、虚拟滑雪等）。小城在逼真的虚拟场景中身临其境地漫游或者参与游戏。在游戏互动过程中，小城获得了不同村庄提供的各种类型的优惠券（例如绿色蔬菜、农产品、水果、走地鸡等），并在游戏结束后凭此优惠券到对应的虚拟乡村集市中兑现购买。同时小城看到了乡村中正在进行众筹的民宿民居改造项目，通过人机交互等技术手段，他看到了不同民居的内外部现状和规划的未来景观，参与了民宿改造风格的用户在线测试，并从中挑选到自已心仪的地点和风格的田园别墅，作为自己未来10年的休闲养生之地，同时也作为家庭理想的投资理财产品。最后，小城还感觉意犹未尽，顺便在线发布了自己家下个月的乡村健康食品订购需求，想找到合适的乡村供应者长期供应自己家偏好的绿色健康食品。通过虚拟现实城乡智慧综合体提供的虚拟社交功能，小城同时和多个乡村用户进行面对面的交流和洽谈，终于找到了自己喜欢的乡村用户提供的绿色农产品，双方不仅成为好朋友，还成为生意上的投资理财伙伴。同时通过度身定制的假日服务功能，为自己和家人定制了节假日到乡村休闲旅游的行程，还预约到已经成为好朋友的乡村用户充当在地小导游服务。

同一天，身在偏远小乡村的小村正在响应“大众创业”的国家号召在家里自主创业。他一大早就登录虚拟现实城乡智慧综合体平台系统，在后台发放了本月的优惠券，通过服务平台中的游戏功能提供给小城这样的消费者去竞夺。接下来小村看到小城在虚拟骑行的游戏中抢到了自己家的优惠券，于是在接到小城下单兑现优惠券的时候，小村通过物流系统很快发出了小城需要的货物。此时，小村注意到小城还发布了订购健康食品的帖子，迅速响应参与竞标，并进入虚拟社交系统和小城面对面的交流和洽谈，并把实时拍摄的当日新鲜农产品呈现给小城，最终以实惠的价格夺得了小城的订单。除了这些，小村考虑到自己具有熟悉本地情况的优势，还希望能提供更多具有相对优势的服务。为此他特意在线上传了自己的个人资料，应聘在地小导游服务，为小城这样的客人提供当地接送、导游等全程一对一的贴心服务。

与此同时，小管作为虚拟现实城乡智慧综合体的后台管理者，承担着联接城乡供需双方以及管理系统日常运营的职责。他登录基于大数据的管理后台，浏览了当日的整体交易情况和平台运行状况，查看了一下上个月的历史交易统计数据，由此生成了当月的农产品销售情况统计、旅游客流情况统计、民宿民居众筹情况统计等。据此小管完成了下个月的指导性意见，通过后台发放给各个村落的运营负责人，包括下个月的农产品种植情况预测、旅游客流情况预测、民宿民居众筹情况预测等。

度过了一个愉快的黄金周之后，小城和小村分别体验了虚拟现实城乡智慧综合体平台提供的优质服务，都感觉还想继续获取一些深度的指导信息。小城作为城市居民，有意开拓自己资产的理财和投资渠道，因此非常想了解乡村产业的发展状况，以及土地投资情况。小村作为乡村居民，有意为自己在家门口的创业提供更具有前瞻性的指引，因此非常想了解乡村市场的供需趋势和价位走向。为此，他们不约而同地选择再次登录虚拟现实城乡智慧综合体系统，分别浏览了在线课堂，从世界各国的乡村开发案例中得到了很多有益的启示。另外，他们还在线订阅了大数据统计文件，并提供了自己所关心的关键词信息。很快，小城和小村就收到了小管在后台利用大数据和人工智能技术所推送的有关报告文件，欣喜地阅读了起来。虚拟现实城乡智慧综合体除了提供小城和小村所需信息服务之外，还可为小城和小村们提供远程实时查看、管理和遥控的全新体验。

虚拟现实城乡智慧综合体的线下体验模式主要包括在健身房、高铁站、飞机场、购物中心、社区活动中心等多种场所开设虚拟现实体验店，通过虚拟自行车骑行、虚拟漂流、虚拟滑雪等虚拟现实游戏项目来运行该系统。虚拟现实城乡智慧综合体的电脑平台运行模式主要是开发基于虚拟现实的三维网站，通过登录浏览该网站来运行该系统。虚拟现实城乡智慧综合体的移动平台运行模式主要是开发对应手机端的网站和App，让用户通过智能手机随时随地都可以运行该系统。

（三）虚拟现实城乡智慧综合体的维护

虚拟现实城乡智慧综合体由专门成立的乡镇管理公司来负责维护。乡镇管理公司由若干村民代表和政府代表组成管委会，负责整个平台的运营、监督和决策。乡镇管理公司设有网络维护管理部门、电子商务管理部门、物流运输管理部门、乡村产业管理部门以及营销与传播部门，分别负责不同的业务。网络维护管理部门负责所有的网络连接，各种体验设备及其传感器等的安装和维护。电子商务管理部门负责整个网上交易过程的真实性和买卖双方的诚信，监督网络违法行为和欺骗消费者的行为。物流运输管理部门负责消费者订购产品的及时发货和配送。乡村产业管理部门负责整个乡村的投资决策和发展战略。营销与传播部门负责整个平台的推广与宣传。