西路军转战河西走廊的数字化构建＊<br/>——以“永昌、高台西路军遗址的VR故事地图”为例

西路军转战河西走廊的数字化构建＊
——以“永昌、高台西路军遗址的VR故事地图”为例

2022-10-01王斌儒田建荣

甘肃科技 2022年15期

王斌儒，田建荣

（甘肃有色冶金职业技术学院，甘肃金昌 737100）

西路军转战河西走廊的系列遗址是指西路军征战河西地区，浴血奋战，喋血河西走廊留下的西路军生活、战斗、训练的遗址，其具体的内容包括了西路军保留的各类建筑、战场，以及后人为纪念其功勋而建立的烈士陵园和纪念碑等，这些遗址不仅是历史实物，#以展现伟大的西路军精神，并且对于新一代青少年的爱国主义情怀教育具有十分重要的作用[1]。

鉴于此，结合地域，本文将以永昌、高台西路军遗址为例，尝试深入西路军历史，以前沿VR技术和GIS技术相互结合的方式，探究西路军数字地图化的呈现方式[2]，通过受众喜闻乐见的方式呈现出来，达到润物无声的效果，为西路军精神和红色文化的传播提供新的思路。

1 研究对象

西路军永昌战役遗址是中国工农红军西路军征战河西走廊期间为有效配合河东主力红军行动和推动西安事变和平解决坚持鏖战40余天，在河西走廊建立第一个县级苏维埃政权以及永昌人民支援和帮助红西路军的重要历史见证。红西路军永昌战役旧址（遗址）分别由位于金昌市永昌县城南街十字东侧的红西路军总指挥部旧址（土木结构，坐南朝北，南北长37 m，东西宽32 m，15间房屋，占地面积1 184 m2，建筑面积420 m2）、位于新城子镇西湾村宦家庄的大沽政治部旧址（清代木结构建筑，堂屋坐西朝东，东西长45 m，南北宽40 m，房屋6间）和位于六坝乡南庄村柴家老庄的八坝阻击战遗址（1935年建成，坐北朝南，黄土夯筑，墙高11m，厚3.3 m，墩厚5.5 m，四角有角墩，占地面积5 390 m2）三处旧址（遗址）组成。

高台红西路军烈士陵园，位于中国甘肃省高台县城东，坐东向西，总面积6万多m2，为省级文物保护单位，类型为近现代重要史迹及代表性建筑。

2 研究拟采用的技术路线

新一代信息技术近年来快速崛起，是我国十四五规划重点发展的产业之一，其自身特点决定了该技术在历史资料数字化方面具有十分显著的优势。

虚拟现实技术已被世界公认为21世纪重要的视觉技术之一，它通过相关软件生成三维的虚拟境界，借助VR眼镜、耳机、手柄等提供一个视听触一体且交互性极强的体验[3]。具体工作原理如图1所示。

图1 VR工作原理示意图

随着VR技术的高速发展，国内外已经有很多的研究将历史资料通过VR技术数字化，如意大利罗马的和平祭坛博物馆（Museodell AraPacis）使用VR（Virtual Reality）技术重现和平祭坛（Ara Pacis Augustae）的过去。这是意大利首次将VR交互技术使用在考古领域，并对公众开放[4]；国内也采用VR技术在井冈山红色历史与文化宣传中取得了应用[5]；永泰嵩口古镇各历史时期的人文艺术遗迹通过VR虚拟现场进行了还原[6]。总体来说，通过VR技术和VR设备终端，#以较好提供更加高质量、高体验感的场景。但现有的很多研究主要在于场景的重现，并没有结合新型的GIS技术，其历史地理的准确性值得商榷。

近几年来，GIS技术的发展也是日新月异，随着我国北斗系统的完善，GIS技术在历史中的采用愈加广泛，比如胡昊宇等选取具有典型战乱特征的三国时期，对历史典籍和地图进行筛选和整理，基于WebGIS技术，设计实现了囊括局势分析、战事模拟、任务追踪、遗迹查询在内的三国历史地理信息系统[7]。利用GIS技术，#以更好建立历史地理信息数据库（空间和属性数据组成），开发相应的程序应用，实现最终的操作。

VR-GIS也被称之为虚拟现实地理信息系统，是当今科研中将地理信息和虚拟现实相互结合、多学科融合的产物，是近年来地理信息研究的重要方向之一，其中GIS为VR提供数据分析、空间分析等作用，VR为GIS成果的展示提供应用场景，两者相辅相成。VR-GIS也是三维技术成熟的产物，通过VR-GIS技术，#以利用三维影像和视听音乐等数字化方式提供给体验者身临其境的感觉，也#利用GIS技术进行VR场景中的分析、处理等操作。

本研究将结合VR和GIS技术，利用VRML、OpenGL、ArcGisEngine等平台软件，一方面形成数据详尽、位置准确的西路军数据库，另一方面#以形成交互性强、沉浸感好的西路军故事地图。

3 西路军转战河西走廊的数字化构建的设计思路

本文以“以永昌、高台西路军遗址的VR故事地图”为例，运用VR技术、GIS技术、网络技术、信息科学等数字化、图形化方法，构建西路军遗址的过程和成果，并讨论该思路的#行性。

3.1 设计理念与原则

地图具有直观的显示效果，故事具有很强的吸引力，故事地图#以提升读者的大局观。原始的故事地图是在平面上显示，综合性不强，视觉感较为落后。VR故事地图则在实际历史资料的基础上，通过严肃论证，融合相关故事，结合GIS技术，结合虚拟现实的三维显示技术，极大地扩展了地图上显示故事的真实感和代入感，提升了数字地图的#操作性和分析功能，再现西路军的历史事件，#以更加生动地告诉观众西路军的艰苦卓绝、浴血奋战，让观众更能体会西路军的伟大精神。

不同于传统的纪念馆和博物馆，用VR故事地图展现永昌、高台西路军遗址是一种全新的、严肃的、科学的纪念方式，也是一种新型的让人更加容易记忆的呈现方式，同时，数据库技术和网络技术的使用，也使得相关资料的数字化更加便捷，保存方式更加先进。该故事地图的素材均以纪念馆的记录数据为准，VR显示的素材尽#能以照片和摄影材料为主，对于相关故事中尽#能不出现过度推测的事件，保证数据、事件的客观性和真实性。

3.2 设计方案与流程

“永昌、高台西路军遗址的VR故事地图”的主要内容和流程为：

1）数据资料的获取和整理是整个研究的重心，数据获取的准确度和精度对后期地图的成型精准至关重要。因此，数据获取的手段尤为重要。本研究GIS数据主要采用三维激光扫描仪、正射影像、传统测量仪器综合获取，保证数据的完整性。VR资料的获取主要通过纪念馆中历史资料查阅等方式获取。研究团队前期同永昌西路军纪念馆和高台县西路军纪念馆进行深入交流并进行资料收集和汇总，通过历史资料，实地进行考察、拍摄、记录，采集关键节点的坐标，并通过GIS技术，将形成点云数据、DEM高程数据和坐标数据，并赋予兴趣点相对应的属性。收集的部分资料项目组已在团队申请的公众号“西路军军魂”发布并存储，其他涉密资料将保存在本地硬盘之中。

2）本文以西路军为主要的研究对象，以西路军在永昌和高台的时间线为顺序轴，制作VR相关模型，并以西路军在河西走廊活动的相关历史资料为基础，制作西路军在河西走廊地区战斗的故事地图。

3）三维模型的制作。首先是规划场景的数量和范围，其次是确定场景的拍摄手法和远近距离，再者是确定拼接点和缝合技术，最后确定画质要求。在搜集资料和数据采集之后，对获取的数据进行了相关技术处理，同时形成了影像和地图数据，通过相关软件，进行了几何建模、几何结构建模和纹理贴图，进而进行了纹理映射，最终形成三维模型，生成虚拟模型场景库。最后用PTGUI 软件制作好的场景库在PhotoShop cc中打开，使用PhotoShop cc 对拍摄时的人影部分进行消除[8]。

本研究对西路军在永昌、高台地区的遗址进行详细拍摄，在VR展示的效果中，利用3DSMAX、MAYA等三维建模工具软件进行建模。建模时针对遗址中的建筑和设施，尽#能利用1:1的比例进行建模。在后期显示的电脑配置方面#以采用性能极好的GPU来显示，否则的话VR终端设备上的显示效果流畅度不佳。

4）建模完成后采用unity3D进行场景搭建,详细制作“永昌、高台西路军遗址的VR故事地图”，地图内容尽量找到西路军作战的重点，能够反映其伟大精神的内容，同时尽量按照前期收集筛选的历史资料制作，保留其故事地图的真实性，坚决反对历史虚无主义，不#为了娱乐性而增加无中生有的虚假内容，更不#将其制作为神剧爽文故事。

5）通过前期的人物、建筑建模和场景搭建，选定音乐背景，制作动画渲染[9]。视觉方面，首先是色彩的选择，西路军是中国红色文化的重要内容，其交互融合的设计过程中，需要营造浓厚的革命精神氛围，故底色应该以庄重的中国红为主，赋予其丰富的符号意义和历史文化内涵，让体验者产生强烈的视觉刺激，进而精神上升华。其次，图形上不能以单调的线段为主，需要注重空间的布局方式和结构划分。听觉方面也是交互的重要因素，音乐设计既要展示西路军在战争中浴血奋战的真实而又残酷，也要在关键时间点上，通过不同的背景音乐，凸显其悲壮和英勇。视听方面的设计，#以进一步烘托环境和氛围，提升交互空间的吸引力和感染力。使用者在背景音乐和枪林弹雨等声音的刺激下，加强对西路军革命精神的认识和体悟，升华爱国主义情怀。

6）借助Unity 3D 开发引擎进行系统的界面编辑和交互，通过Visual Studio，利用.NET框架结合C#语言设计编写代码，实现各个模块的监听和人机交互动画。在西路军主要战役上重点处理，让观众#以深入体验战争的残酷和西路军的艰辛，加强观众对西路军历史的了解，提升其爱国思想。

交互设计在程序编写时增加了很多的交互按钮，观众#以通过交互选项进行场景、故事的选择，有效避免了重复性。同时，西路军遗址VR沉浸区设计了很多艰苦感人的互动场景：比如展现西路军和敌军浴血奋战，参观者会看到“捐躯赴国难，视死忽如归”的西路军战士，你需要用手柄指挥战士和敌人殊死搏斗，体会“砍头不要紧，只要主义真”的壮志豪情。这些互动设计大大增加了趣味性，立体逼真的场景令人仿佛置身那个激情燃烧的年代，不仅能让党员接受党性教育的洗礼，青少年也能身临其境，重温这些红色记忆，深刻感受红色江山的来之不易，倍加珍惜今日的幸福生活。