潘淑杰，張 妍，郭 佳，苗 芮

(1.天津市氣象服務(wù)中心 天津300074；2.天津市突發(fā)公共事件預(yù)警發(fā)布中心 天津300074；3.天津市祥云氣象信息服務(wù)有限公司 天津300074)

0 引 言

近年來，我國氣象科普工作得到各層面的重視，獲得較快發(fā)展，但氣象科普形式仍較原始，如氣象科普展板一直是氣象科普宣傳的主要載體，在大型廣場咨詢宣傳中能營造現(xiàn)場氣氛，但承載信息量有限，受眾大多走馬觀花；宣傳手冊主題性強(qiáng)，信息量可根據(jù)需要訂制保存，但形式拘泥，對公眾深入閱讀吸引力不大，不能激發(fā)公眾主動參與、學(xué)習(xí)和探索的熱情，氣象科普預(yù)期目標(biāo)難以實現(xiàn)?；谖覈鴼庀笾R普及率不高的現(xiàn)狀，氣象科普方式創(chuàng)新勢在必行。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是當(dāng)前對公眾最具吸引力的新興技術(shù)，結(jié)合氣象科普，將增強(qiáng)科普形式互動性、新穎性和娛樂性等，使“被動科普”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃涌破铡?。如：科普宣傳《小明解說智慧氣象》趣味短片，虛擬氣象志愿者小明以生動活潑、圖文并茂、個性鮮明的解說，將防災(zāi)減災(zāi)的理念融入日常生活小事中，引導(dǎo)孩子們走進(jìn)豐富多彩的氣象天地，受到了在場師生的熱烈歡迎，體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在氣象科普宣傳中的實際應(yīng)用成效。將VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到氣象災(zāi)害防御模擬教學(xué)中，能有效提高參與者災(zāi)害自救互救能力，在很大程度上減少因氣象災(zāi)害造成的生命財產(chǎn)損失，是保護(hù)人民群眾生命財產(chǎn)安全的有力措施。隨著新媒體時代的到來，人們的生活方式和思維模式發(fā)生較大轉(zhuǎn)變，隨著知識水平和認(rèn)知水平的不斷提高，人們對氣象服務(wù)的要求也越來越高。伴隨著日新月異的時代發(fā)展需求，傳統(tǒng)氣象科普宣傳工作的弊端日益凸顯，為了更好地滿足人民群眾對氣象服務(wù)工作的需求，本文以 VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用為例，對新媒體時代下如何做好氣象宣傳科普工作展開思考。

1 VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于氣象科普的優(yōu)勢

VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念最早形成于40年前[1]，初期發(fā)展相對緩慢，隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，該技術(shù)的發(fā)展也越來越快，應(yīng)用場景越來越豐富[2]。它基于沉浸式虛擬環(huán)境技術(shù)、立體顯示和交互技術(shù)、系統(tǒng)開發(fā)工具應(yīng)用技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等多項核心技術(shù)，主要特點是解決虛擬環(huán)境準(zhǔn)確性、虛擬環(huán)境感知信息合成的真實性、人與虛擬環(huán)境交互的自然性、實時顯示、圖形生成、智能技術(shù)等問題，使用戶身臨其境地感知虛擬環(huán)境，從而達(dá)到探索和認(rèn)識客觀事物的目的?；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)的 3I特性(構(gòu)想性、沉浸感、實時交互性[3])，我們可以通過該技術(shù)的運用，針對氣象災(zāi)害事件應(yīng)急科普教育等領(lǐng)域，開發(fā)對應(yīng)的三維仿真科普教育系統(tǒng)。一方面VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以構(gòu)造出很多超越現(xiàn)實世界的虛擬環(huán)境，比如一些現(xiàn)實世界中難以構(gòu)建或構(gòu)建成本很高的環(huán)境，模擬各種自然災(zāi)害效果的特效、煙火、擴(kuò)散流體、氣體等；另一方面體驗者可以沉浸到這種教學(xué)環(huán)境中進(jìn)行體驗式學(xué)習(xí)[4-5]，接收視覺、聽覺、觸覺等全方位近似于實戰(zhàn)的訓(xùn)練，從而提高科普互動效果。

通過VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能夠以虛擬建模的形式與體驗者進(jìn)行互動展現(xiàn)，體驗者以當(dāng)事人視角去感受和體驗一場氣象災(zāi)害帶來的直觀感受，并且體驗采用不同的應(yīng)對手段帶來的防護(hù)效果，對氣象災(zāi)害和防御有更直觀深刻的認(rèn)知，使體驗者真正學(xué)會和了解如何正確處理遇到的氣象災(zāi)害緊急情況。在大力提升天津市氣象科普宣傳能力建設(shè)的同時，也為天津的經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到一定支撐作用。

通過 VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)的 VR氣象災(zāi)害逃生模擬系統(tǒng)，以典型的氣象災(zāi)害案例為基礎(chǔ)，結(jié)合多年的氣象科普宣傳經(jīng)驗，采用仿真技術(shù)為科普教育提供一個模擬真實的災(zāi)害現(xiàn)場，并搭建了交互式氣象科普教育系統(tǒng)平臺。該教育系統(tǒng)平臺集成了虛擬現(xiàn)實(VR)具有沉浸性、交互性和想象性的三大特點，能夠提供豐富的感知線索以及多通道(如聽覺、視覺、觸覺等)的反饋，幫助學(xué)習(xí)者將虛擬情境的所學(xué)遷移到真實生活中，滿足情境學(xué)習(xí)的需要[6]，讓體驗者身臨其境感受災(zāi)害環(huán)境，并結(jié)合災(zāi)害防護(hù)過程中的專業(yè)知識進(jìn)行針對性的教學(xué)體驗。通過虛擬培訓(xùn)教育，不但可以加速公眾對氣象災(zāi)害知識的掌握，提高公眾的氣象防災(zāi)減災(zāi)能力，還降低了氣象科普基地的各項成本，改善培訓(xùn)環(huán)境，使體驗者真正學(xué)會和了解如何正確處理遇到的氣象災(zāi)害情況。

2 VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)與氣象災(zāi)害防御科普的有機(jī)融合

VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過三維建模和大量天氣特效的方式模擬展現(xiàn)暴雨、泥石流對環(huán)境的破壞及給人類帶來的危害，體驗者以當(dāng)事人視角去感受一場災(zāi)害帶來的震憾，對自然災(zāi)害有更直觀深刻的認(rèn)知，同時在體驗過后，學(xué)會和了解如何正確處理遇到的緊急情況。具體包括：VR暴雨 150s安全科普體驗展示和VR泥石流150s安全科普體驗展示。

2.1 VR暴雨安全科普體驗展示內(nèi)容

通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)以“第一人稱”視角講述體驗者前往山區(qū)天氣災(zāi)害體驗廊道并在山路上突遇暴雨來襲的過程，體驗者從第一視角感受遇到突發(fā)暴雨如何進(jìn)行有效避險的過程。在整個體驗過程中會有幫助性文字進(jìn)行提示，讓體驗者在虛擬的環(huán)境中產(chǎn)生真實的感受[7]。體驗者駕駛車輛行駛在去天氣災(zāi)害體驗廊道的山路上，在進(jìn)山之前天氣突變，行駛到崗?fù)r，開始降雨，雨勢很大，視線受影響，車輛行駛變得緩慢，伴隨雷電的聲音，雨勢越來越大，體驗者只能以很慢的速度前進(jìn)，在行駛到一個山底處時，前行的道路被雨水沖落的石頭所阻擋，不能前行，面對隨時可能沖刷下來的落石和樹木，體驗者出于自身安全考慮只能棄車前行，下車后沿著山道向地勢高的地方走，在躲避過程中看到車輛的周邊開始出現(xiàn)積水區(qū)域，雨水在山體低洼處匯聚，水位不斷升高，車輛慢慢被淹沒，如果停留在車上后果將不堪設(shè)想。體驗者在整個逃生過程中會有正確的暴雨逃生指南講解，闡述在山區(qū)遇到強(qiáng)暴雨該如何正確應(yīng)對處理來保護(hù)自身安全。

2.2 VR泥石流安全科普體驗展示內(nèi)容

通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)以“第一人稱”視角模擬體驗者在前往山區(qū)天氣災(zāi)害體驗廊道的路上遇到大暴雨后，在逃生過程中遇到泥石流的過程。體驗者以第一視角真實目睹因暴雨而引發(fā)的泥石流、滑坡，混雜著山石的雨水匯流后對環(huán)境和人造成的強(qiáng)大破壞力。在整個體驗過程中會有幫助性文字進(jìn)行提示。體驗者在暴雨持續(xù)的過程中棄車前往安全區(qū)域時，雨勢一直很急很大，從山上不斷有泥石流沖下來，前往安全區(qū)域的山道已被阻攔，周圍的石塊不斷滾落，站在山道上往下看，車輛已被泥石流裹挾到更大的匯流區(qū)，山底的房屋被泥石流沖塌。體驗后期，雨勢變小，但是自山上沖刷下來的泥石流依然很急。體驗者在前進(jìn)的過程中，不僅要注意腳下的路面，還要時刻注意山上順流而下的泥石流，在前行過程中及時躲避。在前往安全區(qū)域(安全區(qū)域設(shè)定在接近山頂?shù)钠教固?的過程中，畫面會有文字提示和交互操作提示，引導(dǎo)體驗者選擇正確的逃生路線，注意可能帶來危險的隱藏點。體驗者按照正確引導(dǎo)最終可以到達(dá)安全區(qū)域而完成體驗，如果體驗者不按照正確引導(dǎo)則會出現(xiàn)人身安全危險，不能到達(dá)安全區(qū)域，則體驗失敗。通過第一人稱視角的體驗可以讓體驗者對泥石流有更深刻的認(rèn)知和了解。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在科普宣傳中的應(yīng)用特點

虛擬現(xiàn)實是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機(jī)仿真系統(tǒng)，是以計算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技營造的一個集逼真的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺及味覺為一體的虛擬環(huán)境和感官世界，通過多種傳感設(shè)備以自然方式與虛擬環(huán)境中對象交互作用、相互影響，產(chǎn)生一種身臨其境的感受，以沉浸性、交互性和構(gòu)想性為基本特征的計算機(jī)高級人機(jī)界面，使人能夠沉浸在計算機(jī)生成的虛擬境界中，通過語言、手勢等自然方式與之實時交互，創(chuàng)建一種多維信息空間?，F(xiàn)階段虛擬現(xiàn)實設(shè)備更多的是作為“游戲外設(shè)”被公眾所認(rèn)知，在專業(yè)領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)運用到許多行業(yè)和領(lǐng)域中，甚至已深刻影響和改變各行業(yè)格局。

4 思考與探索

根據(jù)氣象災(zāi)害發(fā)生過程及逃生路線設(shè)計開發(fā)完善的模擬體驗交互體系，搭建現(xiàn)場環(huán)境、天氣、災(zāi)難特效、使用道具等 VR數(shù)字虛擬環(huán)境的各類元素模型，模擬構(gòu)建氣象災(zāi)害及衍生災(zāi)害造成的各類表現(xiàn)及災(zāi)難逃生中可能出現(xiàn)的不同突發(fā)情況的反饋狀態(tài)及數(shù)字信息。設(shè)計研發(fā)基于虛擬仿真的VR人機(jī)交互操作模式，開發(fā)針對交互體驗及災(zāi)難知識點引導(dǎo)普及的功能模塊，最終使得整套系統(tǒng)的仿真效果、交互形式、特效表現(xiàn)及實時引導(dǎo)表現(xiàn)得淋漓盡致。

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)計的這一套針對暴雨、泥石流的氣象災(zāi)害防御體驗系統(tǒng)，一經(jīng)推出就獲得了體驗者的一致好評，成為豐富氣象科普宣傳的重要手段，但在短片形式、音效、特效等多方面，仍存在較大提升空間。

4.1 整體創(chuàng)作創(chuàng)新不足

由于理論知識局限，無論從人物創(chuàng)造、宣傳內(nèi)容，還是講解詞解說、錄制等方面，仍有不少瑕疵。短片大量引用了網(wǎng)絡(luò)素材，雖然較為豐富，但是非原創(chuàng)形象，圖像較為單一，生動性有些不足。

4.2 音質(zhì)水平有待完善

配音音質(zhì)效果一般，后期聲音處理中，外界噪音較大，無法徹底消除，需掌握和應(yīng)用更加完善的聲音處理軟件。

4.3 宣傳力度需進(jìn)一步加大

針對世界氣象日專題制作的虛擬現(xiàn)實技術(shù)短片，時效性較強(qiáng)且僅供氣象業(yè)內(nèi)參考，放映形式及傳播范圍都受到了較大局限，手機(jī)微信限制分享視頻不得超過3min，也在一定程度上影響了其傳播。

5 結(jié) 語

暴雨、泥石流是自然界中夏季發(fā)生的最為常見的氣象災(zāi)害，VR氣象災(zāi)害逃生模擬系統(tǒng)，以此典型的氣象災(zāi)害案例為基礎(chǔ)，結(jié)合多年的氣象科普宣傳經(jīng)驗，采用仿真技術(shù)為科普教育提供一個模擬真實的災(zāi)害現(xiàn)場，搭建的交互式氣象科普教育系統(tǒng)平臺成為傳播氣象科普知識的新手段。該模擬系統(tǒng)平臺集成了虛擬現(xiàn)實(VR)具有沉浸性、交互性和想象性等 3大特點，能夠提供豐富的感知線索以及多通道(如聽覺、視覺、觸覺等)的反饋，幫助學(xué)習(xí)者將虛擬情境的所學(xué)遷移到真實生活中，滿足情境學(xué)習(xí)的需要，讓體驗者身臨其境感受災(zāi)害環(huán)境，并結(jié)合災(zāi)害防護(hù)過程中的專業(yè)知識進(jìn)行針對性的教學(xué)體驗。通過虛擬培訓(xùn)教育，不但可以加速公眾對氣象災(zāi)害知識的掌握，提高公眾的氣象防災(zāi)減災(zāi)能力，還降低了氣象科普基地的各項成本，改善培訓(xùn)環(huán)境，使體驗者真正學(xué)會和了解如何正確處理遇到的氣象災(zāi)害情況，最大程度地減少災(zāi)害的損失。