王斌儒，田建榮

（甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 金昌 737100）

西路軍轉(zhuǎn)戰(zhàn)河西走廊的系列遺址是指西路軍征戰(zhàn)河西地區(qū)，浴血奮戰(zhàn)，喋血河西走廊留下的西路軍生活、戰(zhàn)斗、訓(xùn)練的遺址，其具體的內(nèi)容包括了西路軍保留的各類建筑、戰(zhàn)場(chǎng)，以及后人為紀(jì)念其功勛而建立的烈士陵園和紀(jì)念碑等，這些遺址不僅是歷史實(shí)物，#以展現(xiàn)偉大的西路軍精神，并且對(duì)于新一代青少年的愛國(guó)主義情懷教育具有十分重要的作用[1]。

鑒于此，結(jié)合地域，本文將以永昌、高臺(tái)西路軍遺址為例，嘗試深入西路軍歷史，以前沿VR技術(shù)和GIS技術(shù)相互結(jié)合的方式，探究西路軍數(shù)字地圖化的呈現(xiàn)方式[2]，通過受眾喜聞樂見的方式呈現(xiàn)出來，達(dá)到潤(rùn)物無聲的效果，為西路軍精神和紅色文化的傳播提供新的思路。

1 研究對(duì)象

西路軍永昌戰(zhàn)役遺址是中國(guó)工農(nóng)紅軍西路軍征戰(zhàn)河西走廊期間為有效配合河?xùn)|主力紅軍行動(dòng)和推動(dòng)西安事變和平解決堅(jiān)持鏖戰(zhàn)40余天，在河西走廊建立第一個(gè)縣級(jí)蘇維埃政權(quán)以及永昌人民支援和幫助紅西路軍的重要?dú)v史見證。紅西路軍永昌戰(zhàn)役舊址（遺址）分別由位于金昌市永昌縣城南街十字東側(cè)的紅西路軍總指揮部舊址（土木結(jié)構(gòu)，坐南朝北，南北長(zhǎng)37 m，東西寬32 m，15間房屋，占地面積1 184 m2，建筑面積420 m2）、位于新城子鎮(zhèn)西灣村宦家莊的大沽政治部舊址（清代木結(jié)構(gòu)建筑，堂屋坐西朝東，東西長(zhǎng)45 m，南北寬40 m，房屋6間）和位于六壩鄉(xiāng)南莊村柴家老莊的八壩阻擊戰(zhàn)遺址（1935年建成，坐北朝南，黃土夯筑，墻高11m，厚3.3 m，墩厚5.5 m，四角有角墩，占地面積5 390 m2）三處舊址（遺址）組成。

高臺(tái)紅西路軍烈士陵園，位于中國(guó)甘肅省高臺(tái)縣城東，坐東向西，總面積6萬多m2，為省級(jí)文物保護(hù)單位，類型為近現(xiàn)代重要史跡及代表性建筑。

2 研究擬采用的技術(shù)路線

新一代信息技術(shù)近年來快速崛起，是我國(guó)十四五規(guī)劃重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一，其自身特點(diǎn)決定了該技術(shù)在歷史資料數(shù)字化方面具有十分顯著的優(yōu)勢(shì)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已被世界公認(rèn)為21世紀(jì)重要的視覺技術(shù)之一，它通過相關(guān)軟件生成三維的虛擬境界，借助VR眼鏡、耳機(jī)、手柄等提供一個(gè)視聽觸一體且交互性極強(qiáng)的體驗(yàn)[3]。具體工作原理如圖1所示。

圖1 VR工作原理示意圖

隨著VR技術(shù)的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有很多的研究將歷史資料通過VR技術(shù)數(shù)字化，如意大利羅馬的和平祭壇博物館（Museodell AraPacis）使用VR（Virtual Reality）技術(shù)重現(xiàn)和平祭壇（Ara Pacis Augustae）的過去。這是意大利首次將VR交互技術(shù)使用在考古領(lǐng)域，并對(duì)公眾開放[4]；國(guó)內(nèi)也采用VR技術(shù)在井岡山紅色歷史與文化宣傳中取得了應(yīng)用[5]；永泰嵩口古鎮(zhèn)各歷史時(shí)期的人文藝術(shù)遺跡通過VR虛擬現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了還原[6]?？傮w來說，通過VR技術(shù)和VR設(shè)備終端，#以較好提供更加高質(zhì)量、高體驗(yàn)感的場(chǎng)景。但現(xiàn)有的很多研究主要在于場(chǎng)景的重現(xiàn)，并沒有結(jié)合新型的GIS技術(shù)，其歷史地理的準(zhǔn)確性值得商榷。

近幾年來，GIS技術(shù)的發(fā)展也是日新月異，隨著我國(guó)北斗系統(tǒng)的完善，GIS技術(shù)在歷史中的采用愈加廣泛，比如胡昊宇等選取具有典型戰(zhàn)亂特征的三國(guó)時(shí)期，對(duì)歷史典籍和地圖進(jìn)行篩選和整理，基于WebGIS技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了囊括局勢(shì)分析、戰(zhàn)事模擬、任務(wù)追蹤、遺跡查詢?cè)趦?nèi)的三國(guó)歷史地理信息系統(tǒng)[7]。利用GIS技術(shù)，#以更好建立歷史地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)（空間和屬性數(shù)據(jù)組成），開發(fā)相應(yīng)的程序應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)最終的操作。

VR-GIS也被稱之為虛擬現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)，是當(dāng)今科研中將地理信息和虛擬現(xiàn)實(shí)相互結(jié)合、多學(xué)科融合的產(chǎn)物，是近年來地理信息研究的重要方向之一，其中GIS為VR提供數(shù)據(jù)分析、空間分析等作用，VR為GIS成果的展示提供應(yīng)用場(chǎng)景，兩者相輔相成。VR-GIS也是三維技術(shù)成熟的產(chǎn)物，通過VR-GIS技術(shù)，#以利用三維影像和視聽音樂等數(shù)字化方式提供給體驗(yàn)者身臨其境的感覺，也#利用GIS技術(shù)進(jìn)行VR場(chǎng)景中的分析、處理等操作。

本研究將結(jié)合VR和GIS技術(shù)，利用VRML、OpenGL、ArcGisEngine等平臺(tái)軟件，一方面形成數(shù)據(jù)詳盡、位置準(zhǔn)確的西路軍數(shù)據(jù)庫(kù)，另一方面#以形成交互性強(qiáng)、沉浸感好的西路軍故事地圖。

3 西路軍轉(zhuǎn)戰(zhàn)河西走廊的數(shù)字化構(gòu)建的設(shè)計(jì)思路

本文以“以永昌、高臺(tái)西路軍遺址的VR故事地圖”為例，運(yùn)用VR技術(shù)、GIS技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息科學(xué)等數(shù)字化、圖形化方法，構(gòu)建西路軍遺址的過程和成果，并討論該思路的#行性。

3.1 設(shè)計(jì)理念與原則

地圖具有直觀的顯示效果，故事具有很強(qiáng)的吸引力，故事地圖#以提升讀者的大局觀。原始的故事地圖是在平面上顯示，綜合性不強(qiáng)，視覺感較為落后。VR故事地圖則在實(shí)際歷史資料的基礎(chǔ)上，通過嚴(yán)肅論證，融合相關(guān)故事，結(jié)合GIS技術(shù)，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)的三維顯示技術(shù)，極大地?cái)U(kuò)展了地圖上顯示故事的真實(shí)感和代入感，提升了數(shù)字地圖的#操作性和分析功能，再現(xiàn)西路軍的歷史事件，#以更加生動(dòng)地告訴觀眾西路軍的艱苦卓絕、浴血奮戰(zhàn)，讓觀眾更能體會(huì)西路軍的偉大精神。

不同于傳統(tǒng)的紀(jì)念館和博物館，用VR故事地圖展現(xiàn)永昌、高臺(tái)西路軍遺址是一種全新的、嚴(yán)肅的、科學(xué)的紀(jì)念方式，也是一種新型的讓人更加容易記憶的呈現(xiàn)方式，同時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用，也使得相關(guān)資料的數(shù)字化更加便捷，保存方式更加先進(jìn)。該故事地圖的素材均以紀(jì)念館的記錄數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，VR顯示的素材盡#能以照片和攝影材料為主，對(duì)于相關(guān)故事中盡#能不出現(xiàn)過度推測(cè)的事件，保證數(shù)據(jù)、事件的客觀性和真實(shí)性。

3.2 設(shè)計(jì)方案與流程

“永昌、高臺(tái)西路軍遺址的VR故事地圖”的主要內(nèi)容和流程為：

1）數(shù)據(jù)資料的獲取和整理是整個(gè)研究的重心，數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確度和精度對(duì)后期地圖的成型精準(zhǔn)至關(guān)重要。因此，數(shù)據(jù)獲取的手段尤為重要。本研究GIS數(shù)據(jù)主要采用三維激光掃描儀、正射影像、傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器綜合獲取，保證數(shù)據(jù)的完整性。VR資料的獲取主要通過紀(jì)念館中歷史資料查閱等方式獲取。研究團(tuán)隊(duì)前期同永昌西路軍紀(jì)念館和高臺(tái)縣西路軍紀(jì)念館進(jìn)行深入交流并進(jìn)行資料收集和匯總，通過歷史資料，實(shí)地進(jìn)行考察、拍攝、記錄，采集關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，并通過GIS技術(shù)，將形成點(diǎn)云數(shù)據(jù)、DEM高程數(shù)據(jù)和坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并賦予興趣點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的屬性。收集的部分資料項(xiàng)目組已在團(tuán)隊(duì)申請(qǐng)的公眾號(hào)“西路軍軍魂”發(fā)布并存儲(chǔ)，其他涉密資料將保存在本地硬盤之中。

2）本文以西路軍為主要的研究對(duì)象，以西路軍在永昌和高臺(tái)的時(shí)間線為順序軸，制作VR相關(guān)模型，并以西路軍在河西走廊活動(dòng)的相關(guān)歷史資料為基礎(chǔ)，制作西路軍在河西走廊地區(qū)戰(zhàn)斗的故事地圖。

3）三維模型的制作。首先是規(guī)劃場(chǎng)景的數(shù)量和范圍，其次是確定場(chǎng)景的拍攝手法和遠(yuǎn)近距離，再者是確定拼接點(diǎn)和縫合技術(shù)，最后確定畫質(zhì)要求。在搜集資料和數(shù)據(jù)采集之后，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)處理，同時(shí)形成了影像和地圖數(shù)據(jù)，通過相關(guān)軟件，進(jìn)行了幾何建模、幾何結(jié)構(gòu)建模和紋理貼圖，進(jìn)而進(jìn)行了紋理映射，最終形成三維模型，生成虛擬模型場(chǎng)景庫(kù)。最后用PTGUI 軟件制作好的場(chǎng)景庫(kù)在PhotoShop cc中打開，使用PhotoShop cc 對(duì)拍攝時(shí)的人影部分進(jìn)行消除[8]。

本研究對(duì)西路軍在永昌、高臺(tái)地區(qū)的遺址進(jìn)行詳細(xì)拍攝，在VR展示的效果中，利用3DSMAX、MAYA等三維建模工具軟件進(jìn)行建模。建模時(shí)針對(duì)遺址中的建筑和設(shè)施，盡#能利用1:1的比例進(jìn)行建模。在后期顯示的電腦配置方面#以采用性能極好的GPU來顯示，否則的話VR終端設(shè)備上的顯示效果流暢度不佳。

4）建模完成后采用unity3D進(jìn)行場(chǎng)景搭建,詳細(xì)制作“永昌、高臺(tái)西路軍遺址的VR故事地圖”，地圖內(nèi)容盡量找到西路軍作戰(zhàn)的重點(diǎn)，能夠反映其偉大精神的內(nèi)容，同時(shí)盡量按照前期收集篩選的歷史資料制作，保留其故事地圖的真實(shí)性，堅(jiān)決反對(duì)歷史虛無主義，不#為了娛樂性而增加無中生有的虛假內(nèi)容，更不#將其制作為神劇爽文故事。

5）通過前期的人物、建筑建模和場(chǎng)景搭建，選定音樂背景，制作動(dòng)畫渲染[9]。視覺方面，首先是色彩的選擇，西路軍是中國(guó)紅色文化的重要內(nèi)容，其交互融合的設(shè)計(jì)過程中，需要營(yíng)造濃厚的革命精神氛圍，故底色應(yīng)該以莊重的中國(guó)紅為主，賦予其豐富的符號(hào)意義和歷史文化內(nèi)涵，讓體驗(yàn)者產(chǎn)生強(qiáng)烈的視覺刺激，進(jìn)而精神上升華。其次，圖形上不能以單調(diào)的線段為主，需要注重空間的布局方式和結(jié)構(gòu)劃分。聽覺方面也是交互的重要因素，音樂設(shè)計(jì)既要展示西路軍在戰(zhàn)爭(zhēng)中浴血奮戰(zhàn)的真實(shí)而又殘酷，也要在關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)上，通過不同的背景音樂，凸顯其悲壯和英勇。視聽方面的設(shè)計(jì)，#以進(jìn)一步烘托環(huán)境和氛圍，提升交互空間的吸引力和感染力。使用者在背景音樂和槍林彈雨等聲音的刺激下，加強(qiáng)對(duì)西路軍革命精神的認(rèn)識(shí)和體悟，升華愛國(guó)主義情懷。

6）借助Unity 3D 開發(fā)引擎進(jìn)行系統(tǒng)的界面編輯和交互，通過Visual Studio，利用.NET框架結(jié)合C#語言設(shè)計(jì)編寫代碼，實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的監(jiān)聽和人機(jī)交互動(dòng)畫。在西路軍主要戰(zhàn)役上重點(diǎn)處理，讓觀眾#以深入體驗(yàn)戰(zhàn)爭(zhēng)的殘酷和西路軍的艱辛，加強(qiáng)觀眾對(duì)西路軍歷史的了解，提升其愛國(guó)思想。

交互設(shè)計(jì)在程序編寫時(shí)增加了很多的交互按鈕，觀眾#以通過交互選項(xiàng)進(jìn)行場(chǎng)景、故事的選擇，有效避免了重復(fù)性。同時(shí)，西路軍遺址VR沉浸區(qū)設(shè)計(jì)了很多艱苦感人的互動(dòng)場(chǎng)景：比如展現(xiàn)西路軍和敵軍浴血奮戰(zhàn)，參觀者會(huì)看到“捐軀赴國(guó)難，視死忽如歸”的西路軍戰(zhàn)士，你需要用手柄指揮戰(zhàn)士和敵人殊死搏斗，體會(huì)“砍頭不要緊，只要主義真”的壯志豪情。這些互動(dòng)設(shè)計(jì)大大增加了趣味性，立體逼真的場(chǎng)景令人仿佛置身那個(gè)激情燃燒的年代，不僅能讓黨員接受黨性教育的洗禮，青少年也能身臨其境，重溫這些紅色記憶，深刻感受紅色江山的來之不易，倍加珍惜今日的幸福生活。

4 結(jié)論

通過實(shí)地考證、資料收集、信息篩選之后，確立了研究中故事地圖的設(shè)計(jì)理念與原則，進(jìn)而融合VR技術(shù)、GIS技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過VR設(shè)備終端，設(shè)計(jì)了“永昌、高臺(tái)西路軍遺址的VR故事地圖”的實(shí)現(xiàn)方式，對(duì)講好西路軍故事和西路軍轉(zhuǎn)戰(zhàn)河西走廊數(shù)字化建設(shè)具有一定的指導(dǎo)作用。