對地觀測是以地球?yàn)檠芯繉ο螅劳行l(wèi)星、飛船等光電儀器，進(jìn)行各種探測活動(dòng)，其核心是遙感技術(shù)，因此為了讓遙感專業(yè)學(xué)員能提前熟悉對地觀測規(guī)則、流程、方法及注意事項(xiàng)，借助VR虛擬現(xiàn)實(shí)制作的三維仿真場景，能讓學(xué)員提前上手實(shí)操，補(bǔ)充和擴(kuò)展理論教學(xué)。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，地球科學(xué)領(lǐng)域的各種測量和模擬數(shù)據(jù)呈爆炸式增長，對數(shù)據(jù)的可視化和實(shí)時(shí)分析也提出了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的二維可視化方法已經(jīng)不能充分滿足地球科學(xué)的科研和教學(xué)需求。
新一代沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使觀察者能夠直觀地觀察和分析三維地球的科學(xué)數(shù)據(jù)，并與數(shù)據(jù)進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)沉浸式地實(shí)時(shí)分析或遠(yuǎn)程虛擬野外考察，這將幫助地球科學(xué)領(lǐng)域的研究人員更快更準(zhǔn)確地理解三維地球科學(xué)數(shù)據(jù).同時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也能促進(jìn)新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)生，并能夠幫助地球科學(xué)的成果在大眾中的科普推廣。
首先，地球科學(xué)的研究領(lǐng)域十分廣泛，不僅涉及地球整體系統(tǒng)的研究，廣義上，還包括對太陽系中其他天體的相關(guān)研究，這些數(shù)據(jù)往往分布于三維空間，甚至是隨時(shí)間演化的四維數(shù)據(jù);其次，地球科學(xué)的研究方法也很多，包括了數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、計(jì)算機(jī)等分析方法.數(shù)據(jù)來源的多種多樣以及儀器設(shè)備和技術(shù)的快速發(fā)展，導(dǎo)致了數(shù)據(jù)量正呈指數(shù)級增長;最后，地球科學(xué)研究重視野外實(shí)地考察工作，很多野外考察點(diǎn)或是由于地處偏遠(yuǎn)很難到達(dá)，或是由于危險(xiǎn)而無法到達(dá)，這使得實(shí)地分析數(shù)據(jù)變得十分困難。
所以，對大體量的復(fù)雜地球科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化十分重要，傳統(tǒng)的二維顯示方法要求研究者在大腦中將一系列相關(guān)的二維圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維結(jié)構(gòu)，這給地球科學(xué)的研究帶來很大不便，也會影響研究結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此對三維數(shù)據(jù)體進(jìn)行實(shí)時(shí)沉浸式分析是地球科學(xué)領(lǐng)域重要的研究方向。
VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠在虛擬空間精細(xì)重建通過各種觀測方式得到的地表地質(zhì)和演化過程，使得地球科學(xué)家們能夠?qū)ζ溥M(jìn)行沉浸式分析，大大拓展了野外考察的地域范圍和時(shí)間范圍，對于推動(dòng)地球科學(xué)的進(jìn)步具有重要意義。
第二個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是海量數(shù)據(jù)的三維分析。地球科學(xué)的數(shù)據(jù)類型多種多樣，如:地形高程數(shù)據(jù)、衛(wèi)星圖像、二維場數(shù)據(jù)(如重力場、磁場、放射性、電阻率、化學(xué)成分、熱流等)、三維的物質(zhì)屬性數(shù)據(jù)(如層析成像)、探地雷達(dá)數(shù)據(jù)、測井?dāng)?shù)據(jù)、點(diǎn)云數(shù)據(jù)等。隨著儀器設(shè)備和研究技術(shù)的發(fā)展，展示三維空間隨時(shí)間演化的數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級增長，對大體量的復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析變得尤為重要。
一、顛覆傳統(tǒng)教學(xué)模式
傳統(tǒng)的對地觀測教學(xué)在課堂/實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，受天氣、地理及設(shè)備等因素影響，難以保證教學(xué)的順利進(jìn)行。其次，課堂上的教學(xué)往往以教師講授為主，學(xué)生缺乏實(shí)踐操作的機(jī)會，難以真正掌握知識。而通過對地觀測VR情景式模擬體驗(yàn)，可以模擬出真實(shí)的地球表面環(huán)境和社會活動(dòng)，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)踐操作，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
二、增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力
對地觀測VR情景式模擬體驗(yàn)可以模擬出真實(shí)的地理環(huán)境和社會活動(dòng)，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)踐操作訓(xùn)練，系統(tǒng)智能反饋，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并解決掉，鞏固學(xué)生的理論知識體系，高學(xué)生的實(shí)踐能力和動(dòng)手能力。
三、提高教學(xué)質(zhì)量和效果
通過對地觀測VR情景式模擬體驗(yàn)，教師可以更好地掌控教學(xué)進(jìn)度和難度，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。不僅提高了教學(xué)質(zhì)量，還借助趣味化的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力，為未來的人才培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
可見對地觀測VR情景式模擬體驗(yàn)不僅可以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和動(dòng)手能力，促進(jìn)學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)，還能夠提升學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力，促進(jìn)遙感專業(yè)科研發(fā)展壯大。
