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【摘要】随着互联网、信息时代的飞速进步，数字化诸多产品所具有的高效、便捷、交互性等优势逐步应用在社会发展的各个领域，国内高校也在积极的把校园环境、教学管理等各个环节整合去实现数字化。数字校园正是在信息时代发展的需求而产生，并且迅速在国内高校建立和完善，它不仅为高校提供了资源管理、规划环境等技术保障，还便于师生间的教学互动，同时起到了展示和宣传的作用，可以全面、真实地了解整个学校情况，实现数字、信息化的校园。对于虚拟校园的研究国内许多知名高校都逐渐开始设计实现，相对于比较落后的我省高校对虚拟校园的研究任很滞后，通过本文的研究期望对我省高校虚拟校园的构建有一定的帮助。
【关键词】虚拟现实；虚拟校园；高校教学
虚拟校园就是以计算机为工具、互联网为平台，运用虚拟现实等科技手段对学校的教学与科研、管理与服务、生活与学习等相关的所有信息进行资源整合，建立一个完善的用户和资源的管理，构建出整個数字化的校园以实现教学、管理和服务等学校工作的数字信息化，虚拟校园的实现不仅是宣传校园文化的展示空间、树立良好的高校形象，更有利于校园信息化的发展、优化校园的管理以及教学的优化发展、促进校园的数字建设，而且这种虚拟场景具有非常直观、信息更加智能、使用便捷的优势、节能环保的优势，使信息资源能够充分的发挥，最终形成一个数字化的虚拟校园。
一、虚拟校园漫游系统的实现
运用先进的科技手段和开发平台以真实校园的环境为基础，虚拟出一个“真实”的数字化校园环境，通过增加和完善虚拟校园的功能，最终实现虚拟校园。借助三维建模技术、虚拟漫游现实技术共同完成的滁州学院虚拟校园漫游系统，可以把校园的展示、使用、管理以及校园的游览等功能组合在一起，既可为学校提供一个的宣传平台， 也可让师生浏览学校的环境，了解学校各个教学场所的信息，互动进行教学模式等功能，给师生一个数字信息化强、交互性较好等特点的系统保障。
1.1 虚拟校园漫游的设计思路
Lumion是一个实时可视性非常优秀的的3D制作工具，适用于电影和静像作品的制作，它是设计建筑和环境规划等方面常用的软件。Lumion大大的降低了制作的时间，渲染高清视频也更快。建筑设计可视化效果视频的演示甚至可以在区区几秒内完成，强大的即时预览功能也是该软件的又一个优势。
根据收集校园环境资料并结合实际漫游需求等情况，本文所设计的虚拟校园流程主要从三个方面进行设计实现：1、数据采集：主要包括采集校园地形图、建筑物DEM数据以及纹理等数据；2、模型的构建与优化：主要包括校园地形、建筑物模型和纹理的构建与优化；3、将构建优化好的模型导入Lumion中进行开发并制作出虚拟校园系统。通过对现有基础条件的分析，我们提出了建立滁州学院（会峰新区）三维虚拟校园的流程（图1-1）。
图1-1建设滁州学院（会峰新区）三维虚拟校园流程
需要指出的是，在前期数据采集、模型构建好之后，把Sketch Up生成的模型经过精简和优化，导出为dae格式后就可以导入到Lumion了，然后再进行调整模型位置、还原材质、水域还要加入波纹、添加天气等一系列场景氛围的营造。Lumion自带的材质库中的植物很多，而且添加再多的树木对系统的运行速度没有太大的影响，这个优点对园林式的滁州学院来说是非常适合的构建平台，所以在使用Lumion去建立虚拟场景时，树的模型直接从Lumion的材质库选择调取就行了，再在系统里加入风效树就可以随风摆动、效果也比较逼真。在场景完成后，运用这一平台进行细节的规划设计了，调整天气、阳光以及水纹等，同时可以导出高精度动画和静态效果图。
1.2 虚拟校园漫游系统的实现
Lumion的主要优点就在于它界面清晰、操作简便，可以最大程度地减轻设计师的工作量，快速高效地完成逼真的景观场景模拟，并能够得到照片级的效果图和高清动画，软件的最大优势就在于浏览者能够直接预览而节省时间。可以说，Lumion是目前众多VR软件中最适合虚拟校园规划设计的。
Lumion之所以能使普通电脑如此快速逼真地完成场景的虚拟，关键是其采用了最新的GPU渲染技术，平台在运行中是CPU和GPU共同作用，能够实时编辑3D场景。同时Lumion还采用了LOD技术，从而使计算机能以较少的时间和资源计算复杂的场景，加入再多的树木也不会不流畅。
Lumion的材质编辑器可以进行各种材质的编辑。材质比较和替换、Lumion的材质库非常丰富，主要有水体、玻璃、草地、金属、木材、墙体材质以及各种铺装材质，而每一种材质都有多种不同的纹理可供选择，并可以快捷方便地编辑材质的纹理、颜色、反射和凹凸参数。水体的材质赋予后可以形成动水效果，高版本的Lumion还可以生成瀑布和喷泉，非常适合校园场景中材料的比较和筛选。Lumion的材质编辑器类似于3DSMAX的材质球编辑器，只是Lumion的材质不需要通过渲染直接赋予物体就能有很好的效果。
Lumion可以从SketchUP、3DSMAX等三维建模软件中导入模型，并对场景进行天气、季节、时段、材质等的仿真模拟。Lumion自身带有丰富的材质库，可以在场景中直接添加人物、动植物、建筑、地形、水体、交通工具、街道家具和景观小品等。而且，有些人物和动植物是预设好动画的，添加到场景中后就能自行摆动，效果更加真实。
1.3 系统主要功能
（1）lumion中场景的设置，如建筑物上的镜面反射，水景中的水纹效果进行参数的设置，还能对太阳光、云和雨雾雪等各种气候进行参数的调整，使三维浏览的效果更加贴合实际效果并能达到浏览四季风景的变化；
（2）提供完美的自然景观，所有与校园环境有关的包括：阳光、天空、各种气候、树木、植被、地形、山丘、水库湖泊等都可在任意制作；
（3）丰富的场景素材，种植物及树，且可随风摆动，种自定义材质类型（水、玻璃、板式剪贴画、灯光贴图等）； （4）环境及天气、风景、水景类型，自定义天气；
（5）可输出高质量的动画影片或静态图以及影院模式，也可以实现现场演示。
二、虚拟校园在高校教学中的应用
随着多媒体技术、互联网的广泛运用，国内各大高校的传统教育形式已经逐步被现代化教学手段所取代，和传统意义上的教学相比较在教学理念、教学内容、教学方法上产生了巨大的差异和改变。
2.1 促进教学理念的改变
虚拟校园的应用首先使高校的教学理念产生了改变，传统教学模式都是“教师讲，学生听”，学生没有选择性的去学习掌握教师传授的知识，是一种“满堂灌”的填鸭式教学方式，而现代教学理念重在“启发”二字的模式，学生可以在教师启发帮助下去学习相关知识，这使得教学的效果也迅速提高。随着虚拟现实技术不断繁衍到社会的各个领域后，高校正是在现代教学理念转变的情况下而产生了虚拟校园。逼真的虚拟校园环境也正因为它具有的人机交互性、引导性、趣味性以及起到的宣传展示、节约等作用，其教学培养人才目标逐渐向培养创新复合型人才的转变，所以在高校虚拟校园技术的运用也就在相当程度上促使教学理念的转变。
2.2 促进教学内容的改变
现代高校教学运用虚拟现实技术就应该把培养创新复合型人才的目标紧密联合在一起，改变传统教学内容，提高学生的创新和实践动手的能力。
（1）虚拟教学。虚拟现实技术运用于高校教学的优势在于可以把抽象化的教学内容具象化，使得原本空洞的教学内容给直观的表现出来，教师易讲解、学生也易理解教学内容。譬如在艺术设计课程讲述卯榫结构时，在教师没有直观的教具仅仅靠教师口头表述可能是教师无法表达，而学生则听得更是“糊涂”，而通过虚拟现实技术教师就可以非常形象的去表述出卯榫结构的原理、制作方法和插接，这样便借助于该项技术极大的增强了师生的教学与学习的效率。
（2）虚拟实验。利用虚拟现实技术建立各种虚拟实验室，一来可以免除昂贵仪器设备的购置，同时也节约学校教学场地、实验室管理人员的配备，二来可以把一些较危险的实验项目运用虚拟技术去实现，同时生动、逼真的虚拟现实也丝毫不比现实中实验逊色。比如在艺术设计的木器加工课程时，运用虚拟现实实验学生省去了自己用电锯、切割机等存在安全隐患的机器，为师生的人生安全提供保证。
2.3 教学方法的改变
虚拟校园的应用同时在教学方法上也产生了巨大的改变。数字化虚拟教学、仿真实验室、数字化图书馆等教学方法的多样化，使教学质量更加优异，所蕴含的趣味性、真实性的教学效果也促进了学生学习的热情；虚拟实验室的设立解决了场地、设备的投入，也更加节约和安全；数字化的图书馆也可以使师生足不出户的去浏览、借阅、查看电子图书刊物，起到了便捷、时效等优点。虚拟现实技术同时在运用维护上也非常便利，只要更新虚拟校园的程序，就可以始终做到信息、技术的最新性，以跟上社会的飞速发展。
结论
虚拟校园技术的构建和应用，可以满足师生欣赏逼真的虚拟校园，最重要的是运用虚拟技术进行教学，也可进行远程课堂，在数字图书馆中浏览书刊，虚拟校园的应用让师生在虚拟的环境中体会学习、生活、教学的方方面面。滁州学院虚拟技术所搭建的数字化校园平台，不仅使校内外用户浏览校园的风貌，又构建了一个新形象的展示空间，提升学校形象，让更多的家长、师生关注学校的进步与动态。综上，虚拟校园的研究与构建，必将对高校今后的发展，对高校的数字、信息化建设具有较大的研究价值和现实意义。
参考文献：
[1] 张凯.基于JAVA和VRML的虚拟校园漫游导航系统的设计与实现[D].南京理工大学 2011.5P
[2]余卫红，陈超. 虚拟现实技术在教育教学中的应用及思考[j]软件导刊.教育技术.2012（08）
[3] 芦鸿雁，李斌兵. 虛拟校园及其在现代化教学中的作用[j]科技资讯.2007.NO34
作者简介：
江涛（1975.01—），男，安徽滁州人，硕士，研究方向：数字媒体设计，滁州学院美术与设计学院讲师。
基金项目：
滁州学院科研启动基金项目（项目编号：2015qd31）
【关键词】虚拟现实；虚拟校园；高校教学
虚拟校园就是以计算机为工具、互联网为平台，运用虚拟现实等科技手段对学校的教学与科研、管理与服务、生活与学习等相关的所有信息进行资源整合，建立一个完善的用户和资源的管理，构建出整個数字化的校园以实现教学、管理和服务等学校工作的数字信息化，虚拟校园的实现不仅是宣传校园文化的展示空间、树立良好的高校形象，更有利于校园信息化的发展、优化校园的管理以及教学的优化发展、促进校园的数字建设，而且这种虚拟场景具有非常直观、信息更加智能、使用便捷的优势、节能环保的优势，使信息资源能够充分的发挥，最终形成一个数字化的虚拟校园。
一、虚拟校园漫游系统的实现
运用先进的科技手段和开发平台以真实校园的环境为基础，虚拟出一个“真实”的数字化校园环境，通过增加和完善虚拟校园的功能，最终实现虚拟校园。借助三维建模技术、虚拟漫游现实技术共同完成的滁州学院虚拟校园漫游系统，可以把校园的展示、使用、管理以及校园的游览等功能组合在一起，既可为学校提供一个的宣传平台， 也可让师生浏览学校的环境，了解学校各个教学场所的信息，互动进行教学模式等功能，给师生一个数字信息化强、交互性较好等特点的系统保障。
1.1 虚拟校园漫游的设计思路
Lumion是一个实时可视性非常优秀的的3D制作工具，适用于电影和静像作品的制作，它是设计建筑和环境规划等方面常用的软件。Lumion大大的降低了制作的时间，渲染高清视频也更快。建筑设计可视化效果视频的演示甚至可以在区区几秒内完成，强大的即时预览功能也是该软件的又一个优势。
根据收集校园环境资料并结合实际漫游需求等情况，本文所设计的虚拟校园流程主要从三个方面进行设计实现：1、数据采集：主要包括采集校园地形图、建筑物DEM数据以及纹理等数据；2、模型的构建与优化：主要包括校园地形、建筑物模型和纹理的构建与优化；3、将构建优化好的模型导入Lumion中进行开发并制作出虚拟校园系统。通过对现有基础条件的分析，我们提出了建立滁州学院（会峰新区）三维虚拟校园的流程（图1-1）。
图1-1建设滁州学院（会峰新区）三维虚拟校园流程
需要指出的是，在前期数据采集、模型构建好之后，把Sketch Up生成的模型经过精简和优化，导出为dae格式后就可以导入到Lumion了，然后再进行调整模型位置、还原材质、水域还要加入波纹、添加天气等一系列场景氛围的营造。Lumion自带的材质库中的植物很多，而且添加再多的树木对系统的运行速度没有太大的影响，这个优点对园林式的滁州学院来说是非常适合的构建平台，所以在使用Lumion去建立虚拟场景时，树的模型直接从Lumion的材质库选择调取就行了，再在系统里加入风效树就可以随风摆动、效果也比较逼真。在场景完成后，运用这一平台进行细节的规划设计了，调整天气、阳光以及水纹等，同时可以导出高精度动画和静态效果图。
1.2 虚拟校园漫游系统的实现
Lumion的主要优点就在于它界面清晰、操作简便，可以最大程度地减轻设计师的工作量，快速高效地完成逼真的景观场景模拟，并能够得到照片级的效果图和高清动画，软件的最大优势就在于浏览者能够直接预览而节省时间。可以说，Lumion是目前众多VR软件中最适合虚拟校园规划设计的。
Lumion之所以能使普通电脑如此快速逼真地完成场景的虚拟，关键是其采用了最新的GPU渲染技术，平台在运行中是CPU和GPU共同作用，能够实时编辑3D场景。同时Lumion还采用了LOD技术，从而使计算机能以较少的时间和资源计算复杂的场景，加入再多的树木也不会不流畅。
Lumion的材质编辑器可以进行各种材质的编辑。材质比较和替换、Lumion的材质库非常丰富，主要有水体、玻璃、草地、金属、木材、墙体材质以及各种铺装材质，而每一种材质都有多种不同的纹理可供选择，并可以快捷方便地编辑材质的纹理、颜色、反射和凹凸参数。水体的材质赋予后可以形成动水效果，高版本的Lumion还可以生成瀑布和喷泉，非常适合校园场景中材料的比较和筛选。Lumion的材质编辑器类似于3DSMAX的材质球编辑器，只是Lumion的材质不需要通过渲染直接赋予物体就能有很好的效果。
Lumion可以从SketchUP、3DSMAX等三维建模软件中导入模型，并对场景进行天气、季节、时段、材质等的仿真模拟。Lumion自身带有丰富的材质库，可以在场景中直接添加人物、动植物、建筑、地形、水体、交通工具、街道家具和景观小品等。而且，有些人物和动植物是预设好动画的，添加到场景中后就能自行摆动，效果更加真实。
1.3 系统主要功能
（1）lumion中场景的设置，如建筑物上的镜面反射，水景中的水纹效果进行参数的设置，还能对太阳光、云和雨雾雪等各种气候进行参数的调整，使三维浏览的效果更加贴合实际效果并能达到浏览四季风景的变化；
（2）提供完美的自然景观，所有与校园环境有关的包括：阳光、天空、各种气候、树木、植被、地形、山丘、水库湖泊等都可在任意制作；
（3）丰富的场景素材，种植物及树，且可随风摆动，种自定义材质类型（水、玻璃、板式剪贴画、灯光贴图等）； （4）环境及天气、风景、水景类型，自定义天气；
（5）可输出高质量的动画影片或静态图以及影院模式，也可以实现现场演示。
二、虚拟校园在高校教学中的应用
随着多媒体技术、互联网的广泛运用，国内各大高校的传统教育形式已经逐步被现代化教学手段所取代，和传统意义上的教学相比较在教学理念、教学内容、教学方法上产生了巨大的差异和改变。
2.1 促进教学理念的改变
虚拟校园的应用首先使高校的教学理念产生了改变，传统教学模式都是“教师讲，学生听”，学生没有选择性的去学习掌握教师传授的知识，是一种“满堂灌”的填鸭式教学方式，而现代教学理念重在“启发”二字的模式，学生可以在教师启发帮助下去学习相关知识，这使得教学的效果也迅速提高。随着虚拟现实技术不断繁衍到社会的各个领域后，高校正是在现代教学理念转变的情况下而产生了虚拟校园。逼真的虚拟校园环境也正因为它具有的人机交互性、引导性、趣味性以及起到的宣传展示、节约等作用，其教学培养人才目标逐渐向培养创新复合型人才的转变，所以在高校虚拟校园技术的运用也就在相当程度上促使教学理念的转变。
2.2 促进教学内容的改变
现代高校教学运用虚拟现实技术就应该把培养创新复合型人才的目标紧密联合在一起，改变传统教学内容，提高学生的创新和实践动手的能力。
（1）虚拟教学。虚拟现实技术运用于高校教学的优势在于可以把抽象化的教学内容具象化，使得原本空洞的教学内容给直观的表现出来，教师易讲解、学生也易理解教学内容。譬如在艺术设计课程讲述卯榫结构时，在教师没有直观的教具仅仅靠教师口头表述可能是教师无法表达，而学生则听得更是“糊涂”，而通过虚拟现实技术教师就可以非常形象的去表述出卯榫结构的原理、制作方法和插接，这样便借助于该项技术极大的增强了师生的教学与学习的效率。
（2）虚拟实验。利用虚拟现实技术建立各种虚拟实验室，一来可以免除昂贵仪器设备的购置，同时也节约学校教学场地、实验室管理人员的配备，二来可以把一些较危险的实验项目运用虚拟技术去实现，同时生动、逼真的虚拟现实也丝毫不比现实中实验逊色。比如在艺术设计的木器加工课程时，运用虚拟现实实验学生省去了自己用电锯、切割机等存在安全隐患的机器，为师生的人生安全提供保证。
2.3 教学方法的改变
虚拟校园的应用同时在教学方法上也产生了巨大的改变。数字化虚拟教学、仿真实验室、数字化图书馆等教学方法的多样化，使教学质量更加优异，所蕴含的趣味性、真实性的教学效果也促进了学生学习的热情；虚拟实验室的设立解决了场地、设备的投入，也更加节约和安全；数字化的图书馆也可以使师生足不出户的去浏览、借阅、查看电子图书刊物，起到了便捷、时效等优点。虚拟现实技术同时在运用维护上也非常便利，只要更新虚拟校园的程序，就可以始终做到信息、技术的最新性，以跟上社会的飞速发展。
结论
虚拟校园技术的构建和应用，可以满足师生欣赏逼真的虚拟校园，最重要的是运用虚拟技术进行教学，也可进行远程课堂，在数字图书馆中浏览书刊，虚拟校园的应用让师生在虚拟的环境中体会学习、生活、教学的方方面面。滁州学院虚拟技术所搭建的数字化校园平台，不仅使校内外用户浏览校园的风貌，又构建了一个新形象的展示空间，提升学校形象，让更多的家长、师生关注学校的进步与动态。综上，虚拟校园的研究与构建，必将对高校今后的发展，对高校的数字、信息化建设具有较大的研究价值和现实意义。
参考文献：
[1] 张凯.基于JAVA和VRML的虚拟校园漫游导航系统的设计与实现[D].南京理工大学 2011.5P
[2]余卫红，陈超. 虚拟现实技术在教育教学中的应用及思考[j]软件导刊.教育技术.2012（08）
[3] 芦鸿雁，李斌兵. 虛拟校园及其在现代化教学中的作用[j]科技资讯.2007.NO34
作者简介：
江涛（1975.01—），男，安徽滁州人，硕士，研究方向：数字媒体设计，滁州学院美术与设计学院讲师。
基金项目：
滁州学院科研启动基金项目（项目编号：2015qd31）