大學(xué)地球科學(xué)課程報(bào)告論壇論文集2018-PDF、封面、目錄高校地球科學(xué)教學(xué)改革研討會(huì)PPT主會(huì)場(chǎng)2019論文集057

虛擬地球科學(xué)教育概念、系統(tǒng)與實(shí)踐 277 虛擬地球科學(xué)教育概念、系統(tǒng)與實(shí)踐 薛林福 1 任云生1 冉祥金1 劉正宏1 潘保芝2 桑學(xué)佳 1 鄭長(zhǎng)青1 （1. 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 長(zhǎng)春 130061； 2. 吉林大學(xué)地球探測(cè)科學(xué) 與技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)春 130026） 摘 要：在構(gòu)建以吉林大學(xué)興城實(shí)踐教學(xué)基地為原型的虛擬仿真系統(tǒng)過(guò)程中，虛擬地球科學(xué)教育的概念 被提出。構(gòu)建了興城基地教學(xué)路線、教學(xué)點(diǎn)和標(biāo)本等多尺度實(shí)景三維模型，突破了多尺度三維建模、大場(chǎng)景快 速顯示、教學(xué)內(nèi)容有效管理和組織等關(guān)鍵技術(shù)，基于 WebGL 技術(shù)，以 Unity3D 為開發(fā)工具，采用 B/S 架構(gòu)， 實(shí)現(xiàn)了興城地球科學(xué)虛擬實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)（XCVGEP） 的網(wǎng)頁(yè)版和交互版，該系統(tǒng)獲得了較好的應(yīng)用效果。 本文提出可以在 XCVGEP 基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)的擴(kuò)展完善，構(gòu)建國(guó)家級(jí)甚至國(guó)際級(jí)的虛擬地球科學(xué)教育平臺(tái)，促 進(jìn)地球科學(xué)教育改革和教學(xué)質(zhì)量的提高，并推動(dòng)地學(xué)知識(shí)的普及。 關(guān)鍵詞：虛擬地球科學(xué)教育 多尺度 實(shí)景三維模型 無(wú)人機(jī) 交互平臺(tái) 一、引言 地球科學(xué)是以實(shí)踐為基礎(chǔ)的科學(xué)， 實(shí)踐教學(xué)是學(xué)生掌握地學(xué)知識(shí)和技能十分重要的教學(xué)環(huán) 節(jié)，是學(xué)生積累地質(zhì)工作和研究經(jīng)驗(yàn)的重要途徑。野外地質(zhì)現(xiàn)象是地質(zhì)學(xué)、資源勘查工程、地 理科學(xué)、地球探測(cè)、測(cè)繪等學(xué)科的基礎(chǔ)研究對(duì)象。由于受教學(xué)時(shí)間、地理?xiàng)l件等因素的限制， 學(xué)生實(shí)際能夠觀察和了解的地學(xué)十分有限，而野外地球科學(xué)現(xiàn)象十分復(fù)雜，這在一定程度上限 制了學(xué)生的地球科學(xué)視野和未來(lái)工作的能力。 為了培養(yǎng)具有廣闊視野的新一代地球科學(xué)創(chuàng)新人 才，構(gòu)建虛擬地球科學(xué)教育系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要途徑。 無(wú)人機(jī)、三維建模、人工智能、網(wǎng)絡(luò)等軟硬件技術(shù)的發(fā)展，使建立地球科學(xué)教育虛擬環(huán)境 成為可能。 “互聯(lián)網(wǎng)+教育”及“人工智能+教育”正推動(dòng)著教育模式的改革，采用高新技術(shù)， 建立虛擬地球科學(xué)教育系統(tǒng)，變革地球科學(xué)教育方式方法勢(shì)在必行。 我國(guó)在虛擬地學(xué)實(shí)踐教學(xué)方面開展的研究較早，早在 2000 年吉林大學(xué)就采用 C+語(yǔ)言研 發(fā)出虛擬野外地質(zhì)實(shí)習(xí)系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了多媒體功能，能夠顯示三維地質(zhì)場(chǎng)景，具有路線地 質(zhì)教學(xué)、實(shí)測(cè)剖面和填圖練習(xí)等虛擬仿真功能。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，吉林大學(xué)虛擬地質(zhì)研 究團(tuán)隊(duì)基于 Web2.0 和實(shí)景 VR 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全景野外實(shí)習(xí)系統(tǒng)。 隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展和教學(xué)改革的不斷推進(jìn)，近年來(lái)，虛擬仿真技術(shù)在地學(xué)教學(xué)中的 應(yīng)用得到了高度重視，全國(guó)各相關(guān)地質(zhì)院校如吉林大學(xué)、北京大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)等紛紛開始 大學(xué)地球科學(xué)課程報(bào)告論壇論文集（2018） 278 建設(shè)虛擬仿真課程和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系與實(shí)驗(yàn)中心， 逐步出現(xiàn)了一些虛擬仿真地球科學(xué)教 學(xué)的相關(guān)研究，如張曉麗等（2017）設(shè)計(jì)了地質(zhì)標(biāo)本虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)容框架與功能 模塊； 謝磊 （2016） 分別基于 ArcGIS 二次開發(fā)平臺(tái)和采用三維激光掃描與地理信息系統(tǒng)技術(shù)， 設(shè)計(jì)了虛擬野外實(shí)習(xí)系統(tǒng)，完成了野外地質(zhì)實(shí)習(xí)基地地質(zhì)地貌信息化建庫(kù)工作，搭建了野外地 質(zhì)實(shí)習(xí)基地實(shí)踐教學(xué)輔助平臺(tái)。祝德顯等（2013）采用百度地圖 API、Jquery、Hibernate 框架 技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了模擬野外地質(zhì)教學(xué)過(guò)程的基于 Web 環(huán)境的虛擬野外地質(zhì)實(shí)習(xí)系統(tǒng)。郝偉 （2011）則基于 Virtools 實(shí)現(xiàn)了虛擬地學(xué)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)系統(tǒng)。鄭彥威（2016）使用無(wú)人機(jī)獲得周口店 地區(qū)高清影像，基于 VRP 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，研發(fā)了三維地質(zhì)綜合信息平臺(tái)。 雖然眾多地質(zhì)院校和科研機(jī)構(gòu)對(duì)虛擬地學(xué)實(shí)踐教學(xué)開展了許多研究工作， 并取得一些研究 成果，但現(xiàn)階段的地學(xué)教學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)的建設(shè)仍存在一些關(guān)鍵問(wèn)題，制約著地學(xué)虛擬仿真系 統(tǒng)的開發(fā)與廣泛應(yīng)用。 二、地球科學(xué)教育中存在的問(wèn)題 1. 缺乏三維可交互的地球科學(xué)教學(xué)資源 各種典型地學(xué)現(xiàn)象分散于世界各處，一些大學(xué)分別建立自己的地學(xué)實(shí)習(xí)基地，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期開 發(fā)建設(shè)，積累了一定的教學(xué)資源，但這些教學(xué)資源僅限于某個(gè)地區(qū)，所包含的典型地學(xué)現(xiàn)象相 對(duì)較少，如我國(guó)北方的實(shí)習(xí)基地主要發(fā)育華北地臺(tái)型地層序列，一些實(shí)習(xí)基地在地層、巖石方 面的現(xiàn)象較好，而另一些基地在構(gòu)造方面的現(xiàn)象較好。我國(guó)有一些非常好的地學(xué)現(xiàn)象，如敦煌 的雅丹風(fēng)蝕地貌、 五大連池火山現(xiàn)象等， 但這些地學(xué)現(xiàn)象只能到現(xiàn)場(chǎng)觀察或通過(guò)圖片進(jìn)行觀察， 沒有形成三維的、可交互學(xué)習(xí)與研究的教學(xué)資源。近年來(lái)無(wú)人機(jī)攝影和三維建模技術(shù)的發(fā)展， 為建立野外地學(xué)實(shí)景三維模型奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)， 利用該技術(shù)可以建立豐富的地學(xué)教學(xué)資源庫(kù)。 2. 室內(nèi)教學(xué)與室外教學(xué)脫節(jié) 傳統(tǒng)地學(xué)課堂教學(xué)的大量教學(xué)內(nèi)容是有關(guān)地學(xué)現(xiàn)象的介紹和成因解釋的， 而野外實(shí)踐教學(xué) 主要是訓(xùn)練學(xué)生對(duì)野外地學(xué)現(xiàn)象的觀察、描述和解釋的能力，實(shí)際上二者是密不可分的。由于 受技術(shù)等諸多因素的影響，長(zhǎng)期以來(lái)課堂教學(xué)和野外實(shí)踐教學(xué)是分離的。當(dāng)前 VR 等技術(shù)可以 使野外實(shí)踐教學(xué)向室內(nèi)延伸，使野外實(shí)踐教學(xué)可以在室內(nèi)進(jìn)行，同時(shí)也可使室內(nèi)教學(xué)在虛擬的 野外環(huán)境中進(jìn)行，在一定程度上消除了野外實(shí)踐教學(xué)與室內(nèi)地質(zhì)教學(xué)的界線，變革地質(zhì)學(xué)的教 學(xué)方式。 3. 地球科學(xué)教學(xué)資源不能得到有效保護(hù) 地球科學(xué)教學(xué)資源常常受到自然或人為的因素而遭到破壞。 以遼寧興城實(shí)踐教學(xué)基地的首 山路線為例，興城首山區(qū)域沿山體盤山路出露綏中花崗巖、常州溝組、串嶺溝組、團(tuán)山子組、 大紅峪組等中元古界長(zhǎng)城系等地層單元。該路線教學(xué)內(nèi)容十分豐富。但在 2018 年，當(dāng)?shù)卣?為了防止滑坡和落石傷人，對(duì)路邊裸露的巖體進(jìn)行了防護(hù)（圖 1） ，造成了首山路線教學(xué)內(nèi)容的 嚴(yán)重破壞。風(fēng)化、滑坡、雨水沖刷等自然現(xiàn)象也會(huì)造成地學(xué)教學(xué)資源的破壞。 虛擬地球科學(xué)教育概念、系統(tǒng)與實(shí)踐 279 圖 1 野外露頭遭受人為破壞 4. 尚未建立統(tǒng)一的虛擬地球科學(xué)教育平臺(tái)，資源不能得到有效共享 雖然許多院校開展了大量野外地學(xué)教學(xué)研究，積累了一定的教學(xué)資源，但這些資源處于分 散管理狀態(tài)， 難以實(shí)現(xiàn)資源共享。 雖然目前已經(jīng)開展了大量地球科學(xué)教學(xué)系統(tǒng)方面的研發(fā)工作， 但目前還沒有一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)野外地學(xué)教學(xué)素材和室內(nèi)標(biāo)本教學(xué)素材的集成、管理、 三維顯示、交互學(xué)習(xí)等功能。大部分成果只是設(shè)計(jì)了虛擬仿真系統(tǒng)的框架和模塊；已建設(shè)的平 臺(tái)和系統(tǒng)中，地質(zhì)體多仍為二維，僅具備查看等簡(jiǎn)單功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)虛擬教學(xué)所需要的觀察、 描述、測(cè)量、記錄、剖面繪制等復(fù)雜的教學(xué)功能。這些虛擬仿真系統(tǒng)嚴(yán)重依賴第三方平臺(tái)，對(duì) 不同瀏覽器的兼容性較弱、數(shù)據(jù)信息與文件對(duì)應(yīng)關(guān)系復(fù)雜、三維顯示性能較差、用戶的交互性 不強(qiáng)。 5. 缺乏虛擬地球科學(xué)教育理論與方法體系 信息技術(shù)與地球科學(xué)的高度融合將會(huì)大大改變地球科學(xué)的教學(xué)模式與教學(xué)方法， 提高教學(xué) 效率。 信息技術(shù)的發(fā)展使我們能夠把大量只有在野外才能看到的地球科學(xué)現(xiàn)象通過(guò)三維模型形 式在室內(nèi)再現(xiàn)。結(jié)合實(shí)景三維模型、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的虛擬地球科學(xué)教育將對(duì)地球科學(xué) 教育產(chǎn)生深刻的影響，我們需要建立虛擬地學(xué)教育理論與方法體系，促進(jìn)虛擬地球科學(xué)教育在 地球科學(xué)教育改革中發(fā)揮更大的作用。 三、虛擬地球科學(xué)教育與虛擬地球科學(xué)教育系統(tǒng) 1. 虛擬地球科學(xué)教育 虛擬地球科學(xué)教育（virtual geosciences education，VGE）是采用數(shù)字化技術(shù)建立一個(gè)具有 真實(shí)感的地球及其環(huán)境的虛擬映像，把過(guò)去在野外才能看到的地球科學(xué)現(xiàn)象通過(guò)數(shù)字化技術(shù) “搬到”室內(nèi)來(lái)，使學(xué)習(xí)者在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)地學(xué)知識(shí)、練習(xí)地學(xué)工作技能、開展地學(xué)研究， 培養(yǎng)具有廣博地學(xué)知識(shí)、熟練掌握地學(xué)工作技能的地學(xué)人才。虛擬地球科學(xué)教育既是一種教學(xué) 方式也是一種教學(xué)理念。虛擬地球科學(xué)教育具有如下重要作用和意義。 （1）在一定程度上消除室內(nèi)教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的界限 現(xiàn)有教學(xué)采用課上講解、實(shí)習(xí)課、野外實(shí)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)體系。這種教學(xué)體系存在一定弊 端，在學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)際地質(zhì)情況了解的情況下，學(xué)生常常難以理解講課內(nèi)容。如當(dāng)教師講解海 洋地質(zhì)作用時(shí)，如果學(xué)生連海邊都沒有去過(guò)，那么他很難理解老師所講的內(nèi)容，如果采用虛擬 現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在學(xué)生面前展示一個(gè)波瀾壯闊海洋的場(chǎng)景，加上教師的講解，學(xué)生就能很快深刻理 大學(xué)地球科學(xué)課程報(bào)告論壇論文集（2018） 280 解海洋地質(zhì)作用。 （2）強(qiáng)化自主學(xué)習(xí)與自主研究 通過(guò)長(zhǎng)期建設(shè)，虛擬地球科學(xué)教育系統(tǒng)可以提供豐富的地球科學(xué)教學(xué)資源，學(xué)生可以根據(jù) 這些教學(xué)資源進(jìn)行地球科學(xué)學(xué)習(xí)和研究，改變傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)方式，充分發(fā)揮學(xué)生的主 觀能動(dòng)性，使學(xué)生從被動(dòng)式學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。 （3）根據(jù)學(xué)生的知識(shí)背景和愛好，促進(jìn)個(gè)性化教學(xué) 可以針對(duì)地球科學(xué)主要的學(xué)科，如自然地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)，建設(shè)虛擬地球科學(xué)教育知識(shí)庫(kù)， 包括野外地質(zhì)、地理多尺度三維實(shí)景仿真模型。不同學(xué)生具有不同知識(shí)背景和興趣愛好，可以 根據(jù)學(xué)生的興趣愛好進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)。采用大數(shù)據(jù)技術(shù)感知學(xué)生的興趣愛好，應(yīng)用語(yǔ)音識(shí)別、 自然語(yǔ)言處理（natural language processing，NLP）和知識(shí)圖譜等人工智能技術(shù)，有針對(duì)性地進(jìn) 行智能化教學(xué)。 2. 虛擬地球科學(xué)教育系統(tǒng) 虛擬地球科學(xué)教育系統(tǒng)（virtual geosciences education system，VGES）是虛擬地球科學(xué)教 育的具體實(shí)現(xiàn)，是采用信息技術(shù)、無(wú)人機(jī)圖像采集、地球深部探測(cè)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)、三維可視化技 術(shù)，廣泛集成地學(xué)教學(xué)資源，顯示具有真實(shí)感的多尺度三維地學(xué)教學(xué)場(chǎng)景，具有豐富交互教學(xué) 功能的智能軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)使學(xué)生能夠身臨其境般地感受野外環(huán)境。構(gòu)建虛擬地球科學(xué)教育 系統(tǒng)的目的是為地球科學(xué)愛好者、地球科學(xué)專業(yè)學(xué)生、專業(yè)人員提供一個(gè)地球科學(xué)教育平臺(tái)。 四、吉林大學(xué)遼寧興城實(shí)踐教學(xué)虛擬仿真平臺(tái) 目前已有二十多所院校在吉林大學(xué)興城實(shí)踐教學(xué)基地進(jìn)行野外實(shí)踐教學(xué)，如北京大學(xué)、中 國(guó)海洋大學(xué)、東北大學(xué)、東北師范大學(xué)、東北石油大學(xué)、黑龍江科技大學(xué)等，2018 年在興城基 地實(shí)習(xí)的吉林大學(xué)以外的學(xué)生人數(shù)達(dá) 4 100 人。吉林大學(xué)野外地質(zhì)虛擬仿真研發(fā)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了興 城地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)虛擬仿真平臺(tái)（XCVGEP） ，突破了多種類野外地質(zhì)路線三維建模方法、實(shí)景 三維模型快速顯示、多尺度三維模型集成與顯示等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的網(wǎng)頁(yè)版和交互 版，目前 XCVGEP 更多的新功能仍在持續(xù)開發(fā)中。 1. XCVGEP 網(wǎng)頁(yè)版 XCVGEP 網(wǎng)頁(yè)版基于 WebGL 技術(shù)來(lái)顯示教學(xué)路線的三維模型。網(wǎng)頁(yè)版采用網(wǎng)頁(yè)的方式來(lái) 顯示各教學(xué)路線的教學(xué)內(nèi)容，以教學(xué)點(diǎn)的形式進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容組織，在導(dǎo)航欄中每條教學(xué)路線有 一個(gè)虛擬教學(xué)路線條目，點(diǎn)擊該條目可以進(jìn)入虛擬地質(zhì)路線場(chǎng)景（圖 2） ，在該場(chǎng)景中可以通過(guò) 鼠標(biāo)改變觀察點(diǎn)視角和進(jìn)行觀察位置移動(dòng)。在路線上標(biāo)注了主要觀察點(diǎn)位置，當(dāng)把鼠標(biāo)移動(dòng)到 觀察點(diǎn)標(biāo)記符號(hào)上，可以查看該觀察點(diǎn)的觀察內(nèi)容。XCVGEP 網(wǎng)頁(yè)版支持多尺度縮放，當(dāng)對(duì)觀 察點(diǎn)放大到一定程度時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入露頭尺度的模型，在該尺度的模型上可以清楚地觀察地質(zhì)界 面、構(gòu)造，甚至可以識(shí)別巖性（圖 3） 。XCVGEP 網(wǎng)頁(yè)版提供了豐富全面的野外地球科學(xué)信息， 可以靈活操作，用于教師備課、學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自主研究。 虛擬地球科學(xué)教育概念、系統(tǒng)與實(shí)踐 281 圖 2 牤牛山虛擬地質(zhì)路線 圖 3 露頭尺度的虛擬三維模型 大學(xué)地球科學(xué)課程報(bào)告論壇論文集（2018） 282 2.XCVGEP 交互版 交互版采用 B/S 架構(gòu)，基于 Unity3D 用 C# 語(yǔ)言開發(fā)，采用第三人稱用戶界面（圖 4） ，用 戶可以操作一個(gè)角色在虛擬野外場(chǎng)景中移動(dòng)和進(jìn)行一系列操作， 在虛擬野外場(chǎng)景中設(shè)置了一系 列教學(xué)點(diǎn)標(biāo)志，如用虛擬指示牌介紹了教學(xué)點(diǎn)的內(nèi)容、用粒子系統(tǒng)指示觀察點(diǎn)。用戶可以用虛 擬錘子打標(biāo)本和觀察標(biāo)本， 用虛擬 GPS 測(cè)量方位、 用虛擬記錄本記錄野外地質(zhì)現(xiàn)象等 （圖 5） 。 圖 4 XCVGEP 交互版人機(jī)界面 五、構(gòu)建虛擬地球科學(xué)教育平臺(tái) 1.建設(shè)目標(biāo) 以現(xiàn)有的興城地球科學(xué)實(shí)踐教學(xué)虛擬仿真平臺(tái)為基礎(chǔ)，聯(lián)合國(guó)內(nèi)各相關(guān)大學(xué)和機(jī)構(gòu)，以及 國(guó)外的大學(xué)與機(jī)構(gòu)，基于統(tǒng)一的建設(shè)規(guī)范，建立一個(gè)國(guó)家級(jí)甚至國(guó)際級(jí)的具備良好適應(yīng)性、開 放的、可擴(kuò)展性、沉浸體驗(yàn)、兼容性的“虛擬地球科學(xué)教育平臺(tái)（virtual geoscience education platform，VGEP） ” ，適應(yīng)地球科學(xué)教育改革的需要，采用統(tǒng)一的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)共同建設(shè)虛擬地球 科學(xué)教育平臺(tái)。虛擬地球科學(xué)平臺(tái)建設(shè)是一項(xiàng)工作量巨大的教學(xué)改革工程建設(shè)項(xiàng)目，該平臺(tái)可 以集成興城實(shí)習(xí)基地等多個(gè)實(shí)習(xí)基地（如秦皇島、大連、秦嶺、巢湖）的教學(xué)資源及國(guó)內(nèi)外典 型地區(qū)大量豐富的地質(zhì)現(xiàn)象，給學(xué)生提供廣闊的實(shí)際地質(zhì)知識(shí)的學(xué)習(xí)空間，使學(xué)生不但能通過(guò) 該平臺(tái)學(xué)習(xí)興城地區(qū)的更多地質(zhì)知識(shí)， 而且可以借助該平臺(tái)進(jìn)行其他實(shí)習(xí)基地的虛擬學(xué)習(xí)和研 究，大幅擴(kuò)展學(xué)生的地球科學(xué)視野，提高學(xué)習(xí)效率。 虛擬地球科學(xué)教育概念、系統(tǒng)與實(shí)踐 283 圖 5 XCVGEP 交互版虛擬實(shí)習(xí)過(guò)程 2. VGEP 的關(guān)鍵技術(shù) （1）野外數(shù)據(jù)采集與多尺度三維建模 傳統(tǒng)地表建模只能表達(dá)地表的起伏狀態(tài)，可以使用衛(wèi)星地圖作為地表貼圖，但衛(wèi)星圖像的 分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足地表地形、地層、構(gòu)造、巖性等地球科學(xué)現(xiàn)象教學(xué)及研究的需要。隨著無(wú) 人機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及（structure-from-motion，SFM）和（multi-view stereo，MVS）算法的不斷 完善，攝影測(cè)量、VR、AR 應(yīng)用越來(lái)越多，使用照片建模的技術(shù)也越來(lái)越成熟。攝影建?？梢?快速還原建模對(duì)象的外形，生成實(shí)景三維地學(xué)模型。在 VGEP 中野外場(chǎng)景應(yīng)能表示多個(gè)不同尺 度的地質(zhì)現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)一步突破多尺度野外數(shù)據(jù)采集與建模技術(shù)。 （2）大型多尺度三維模型的網(wǎng)絡(luò)快速顯示技術(shù) 一條教學(xué)路線的高分辨率多尺度地球科學(xué)教學(xué)場(chǎng)景的數(shù)據(jù)量可達(dá)數(shù) GB 或更大，如何在滿 足良好的用戶體驗(yàn)的前提下快速顯示大型地學(xué)教學(xué)場(chǎng)景是一項(xiàng)有待改進(jìn)的技術(shù)難題， 目前通過(guò) 分塊加載、按需加載等方式大大提高了顯示效率和用戶體驗(yàn)，但仍需進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)三維顯示 技術(shù)。 （3）地上地下三維模型一體化管理與顯示技術(shù) VEGP 應(yīng)能夠完整集成顯示地上與地下三維地學(xué)信息，使學(xué)生能夠全面學(xué)習(xí)和掌握不同尺 度和不同深度的地質(zhì)情況，目前三維模型顯示技術(shù)或偏重于地下地學(xué)信息的顯示，或偏重于地 表地學(xué)信息的顯示， 能夠集成顯示地上和地下地學(xué)信息的技術(shù)尚待成熟， 應(yīng)針對(duì) VEGP 的特點(diǎn)， 突破地下地上三維地學(xué)信息管理與顯示技術(shù)。 大學(xué)地球科學(xué)課程報(bào)告論壇論文集（2018） 284 六、結(jié)論 虛擬地球科學(xué)教育是地球科學(xué)教育方式改革的一種重要方式，其將改變?nèi)藗冋莆盏厍?科學(xué)知識(shí)的方式。順應(yīng)信息技術(shù)與地球科學(xué)教育高度融合的發(fā)展趨勢(shì)，建立