摘要：我國是地質(zhì)災害頻發(fā)的國家。隨著社會的發(fā)展，面對嚴峻的地質(zhì)災害防災減災形勢以及公眾對科普宣傳的新需求，從國內(nèi)外地質(zhì)災害科普情況分析出發(fā)，探索VR+地質(zhì)災害科普教育的優(yōu)勢，以滑坡為例進行了地質(zhì)災害VR虛擬現(xiàn)實情景設計，總結(jié)出虛擬現(xiàn)實技術(shù)在地質(zhì)災害科普宣傳中的推廣價值與存在的問題。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù);地質(zhì)災害;科普教育我國是地質(zhì)災害頻發(fā)的國家，據(jù)災情通報顯示，2019年全國共發(fā)生地質(zhì)災害6 181起，其中滑坡4 220起、崩塌1 238起、泥石流599起，造成13人失蹤、75人受傷，直接經(jīng)濟損失27.7億元。由此可見，地質(zhì)災害對人民群眾的生命財產(chǎn)安全和社會經(jīng)濟發(fā)展構(gòu)成嚴重的威脅。通過對在校大學生的問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有較大一部分學生對崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質(zhì)災害前兆識別、逃生方法、遇險求救并不太清楚，對地震前兆和避災逃生方法僅能說出一二。由此可見我國當前對地質(zhì)災害的安全教育效果并不理想。在新聞報道中，因避險不及或施救不當所致死人員增多的新聞屢見不鮮。地質(zhì)災害的發(fā)展往往是一個過程，地質(zhì)災害在微觀上也具有群發(fā)性特征，一塊危巖的掉落，往往會造成旁邊的或者上方的危巖穩(wěn)定性減弱;一條支溝的泥石流沖出，往往帶入大量的物源進入主溝造成主溝泥石流爆發(fā)。諸如此類的情況不計其數(shù)。如果沒有掌握地質(zhì)災害相關(guān)專業(yè)知識，貿(mào)然進入地質(zhì)災害頻發(fā)地帶，只會造成更大傷亡。

黨的二十大提出，要“提高防災減災救災能力”，在防災減災、抗災救災這個人類發(fā)展永恒的課題中，科學和技術(shù)始終是習近平總書記提到的“高頻詞”。新時代的地質(zhì)災害安全教育也需要新技術(shù)。傳統(tǒng)的地質(zhì)災害安全教育要么拘泥于形式，要么缺乏互動性，都是被動科普，因此不能達到較好的效果。而虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，能真實地再現(xiàn)災難場景，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官模擬，讓使用者以第一人稱視角進入虛擬環(huán)境探索，具有良好的沉浸性、互動性和構(gòu)想性［1］，讓使用者身臨其境，更直觀地感受災難帶來的震撼，從而達到更好的教育效果。目前，VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)的災害教育市場需求不斷增加，但是目前主要應用于交通、火災、地震及施工等方面。為了更好地提高全民防災減災、抗災救災能力，保護人民生命財產(chǎn)安全，本文以VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用為例，對新時代下如何做好地質(zhì)災害科普宣傳工作展開思考。

1國內(nèi)外地質(zhì)災害科普情況

1976年，Arould在《地質(zhì)災害——保險和立法及技術(shù)對策》中提出了“地質(zhì)災害”專業(yè)術(shù)語，文章把崩塌、滑坡、泥石流、地震等4種災害看成是地質(zhì)災害。20世紀70年代后，自然災害損失急劇增加，導致人們把減災工作提到前所未有的高度。多個國家開始通過科普宣傳教育來增強民眾的防災減災意識。1986年，美國通過電視臺、電臺、報社的訪談和報道等多種形式，向公眾普及泥石流災害知識。日本是地震多發(fā)國，以畫報、學生課外讀物、家庭指導手冊、日歷、故事書、小插頁等多樣化的形式將防災救災宣傳材料滲透到人們的生活中，以達到防災減災的效果。在一些發(fā)達國家，增強社會突發(fā)事件的防范意識及避險能力，是應對地質(zhì)災害等突發(fā)事件的主要手段。

我國地質(zhì)災害研究時間較短，20世紀30至70年代以地震研究為主?！鞍宋濉逼陂g，我國才開始重點對滑坡、崩塌、泥石流等進行調(diào)查。90年代后，科學家們對地質(zhì)災害的形成機制、災害類型、分布規(guī)律、災害防治等提出了許多新的理論和觀點。2006年底，中組部、國土資源部、建設部、教育部聯(lián)合組織了“全國農(nóng)村地質(zhì)災害防治知識萬村培訓行動”，建立地質(zhì)災害防災減災知識宣傳教育長效機制。2008年“5·12”汶川地震發(fā)生后，中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院組織專家編制了《防災自救，重建家園》――地震次生地質(zhì)災害科普知識讀物，及時、快速發(fā)往地震災區(qū)。2009年，中華人民共和國國務院批準，自2009年起，每年5月12日為全國“防災減災日”。2010年中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院完成了《地質(zhì)災害防災避險科普宣傳片》（共5集），包括滑坡危害與預防、泥石流溝識別與避災、滑坡前兆與臨災避讓、地質(zhì)災害簡易監(jiān)測、臨災預警與轉(zhuǎn)移避讓等［2］。隨著社會的發(fā)展，我國高度重視提高全社會的防災減災綜合素質(zhì)，通過“六進”形式進行廣泛宣傳。但是迄今為止，地質(zhì)災害的主流科普方式還是文字、視頻、圖片、演練等，這些傳統(tǒng)科普方式表現(xiàn)力不足，而實地避險演練無法模擬真實災難現(xiàn)場，難以形象、全面地展現(xiàn)地質(zhì)災害的特征，無法給受眾帶來真實的感受，從而達不到理想的安全教育效果。由此可見，地質(zhì)災害安全教育需要借助新技術(shù)和工具來達到更好的教育效果，推動地質(zhì)災害安全教育的發(fā)展。

2VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于地質(zhì)災害科普的優(yōu)勢2.1打破了傳統(tǒng)科普的局限性

傳統(tǒng)的地質(zhì)災害科普教育通常以文字、圖片或者視頻等形式進行單向輸出，缺乏互動性，容易讓人失去學習的興趣，教育效果并不理想。而采用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行地質(zhì)災害科普，可以將傳統(tǒng)的“被動科普”變?yōu)橐曈X、聽覺、觸覺等多方位的“主動科普”，增強了學習的趣味性，賦予枯燥無味的知識以新的生命活力，滿足了學習者的體驗需求，提升學習效率。

2.2增強地質(zhì)災害科普效果

地質(zhì)災害是復雜的，類型不同的地質(zhì)災害形成條件和成災機理也各不相同，不同地區(qū)地質(zhì)災害的主要類型和誘發(fā)因素不同，同一地區(qū)不同區(qū)域地質(zhì)災害觸發(fā)條件也存在差異。而且，地質(zhì)災害場景無論是通過文字、圖片還是視頻都無法生動地呈現(xiàn)出來，但是利用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)就可以很好地解決這個問題。比如，運用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以將滑坡產(chǎn)生的原因、滑坡產(chǎn)生的前兆識別、逃生等場景還原，體驗者通過VR頭盔就能以當事人視角體驗滑坡災害產(chǎn)生的場景，若身臨其境，更深刻地意識到學習地質(zhì)災害科普知識的重要性，將被動學習內(nèi)化為主動探索，從而達到更好的科普效果。

3地質(zhì)災害VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)情景設計舉例地質(zhì)災害科普模擬體驗系統(tǒng)利用VR技術(shù)對地質(zhì)災害進行虛擬仿真體驗設計，營造出逼真的地質(zhì)災害環(huán)境。系統(tǒng)分為科普知識、情景體驗和知識問答3大模塊。體驗者以當事人視角代入到情景故事中，身臨其境感受地質(zhì)災害環(huán)境，并結(jié)合所學知識選擇正確的方向進行逃生，最后在知識問答中鞏固所學的知識。體驗者通過系統(tǒng)學習，加強對災害的認知，增強防范預警意識，同時掌握應對策略以及逃生避災的技巧。以滑坡為例，具體介紹滑坡災害的情景設計。

3.1科普知識

在科普知識模塊，主要是通過圖片和視頻學習什么是滑坡、滑坡產(chǎn)生的原因、滑坡的前兆識別以及滑坡的逃生等知識，體驗者通過觀看視頻和圖片學習滑坡的基本知識，以便在情景體驗中正確應對滑坡災害。

3.1.1滑坡的概念

軟斜坡上的巖土體由于種種原因，在重力的作用下沿一定的軟弱面（或軟弱帶）整體向下滑動的現(xiàn)象叫滑坡。

3.1.2滑坡的前兆

（1） 滑坡前緣出現(xiàn)橫向及縱向裂縫，前緣土體出現(xiàn)隆起現(xiàn)象。

（2） 滑坡后緣裂縫急劇加寬加長，新裂縫不斷產(chǎn)生，滑坡體后部快速下沉，四周巖土體出現(xiàn)松動和小型塌滑現(xiàn)象。

（3） 在滑坡前緣有堵塞的泉水復活或泉水、井水突然干枯。

（4） 動物出現(xiàn)驚恐異常現(xiàn)象。

（5） 房屋傾斜、開裂，出現(xiàn)醉漢樹、馬刀樹等。

3.1.3滑坡的逃生

（1） 保持冷靜，不能慌亂，環(huán)顧四周，快速撤離，不能順著滑坡的方向逃生，要往滑坡的兩側(cè)跑。

（2） 滑坡停止后不要立即回家，先觀察，避免遭到第二次滑坡的侵害。

3.2情景體驗

在科普知識模塊中，體驗者以當事人視角進入故事情景中，突然遇到山體滑坡事件，通過故事的推進、逃生路線的選擇，學習山體滑坡的前兆和正確的自救辦法。

近來連日大雨，體驗者經(jīng)過一處山坡時，看到了坡面出現(xiàn)裂縫，山坡上的樹已變得傾斜，需根據(jù)提示判斷此處是否為滑坡隱患點？判斷為隱患點后，坡面上的裂縫開始變大，坡腳土體出現(xiàn)隆起，坡面開始出現(xiàn)滑動。體驗者需要立刻判斷出正確的逃生方向，在逃生過程中會要時刻注意腳下的泥石，如果判斷錯誤則體驗失敗。在整個體驗過程中會有文字提示。體驗者以當事人視角真實體驗滑坡過程，感受滑坡災害發(fā)生時對房屋、公路等帶來的毀滅性破壞，從而對滑坡災害產(chǎn)生更深刻的了解。

3.3知識問答

在知識問答中有8道關(guān)于滑坡災害的題目，體驗者可以通過回答問題查漏補缺，鞏固學習成果。

4思考與總結(jié)

VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)與地質(zhì)災害科普相結(jié)合，打破了傳統(tǒng)科普宣傳的局限性，創(chuàng)新了科普宣傳形式，成為地質(zhì)災害科普宣傳的重要手段，但在應用方面仍存在較大提升空間。

（1） 由于地質(zhì)災害場景比較復雜多變，場景建模并不是十分真實，具有一定的局限性。地質(zhì)災害本身就具有復雜性，比如地質(zhì)災害的誘發(fā)因素之一是降雨，但是降雨導致巖土體內(nèi)部變軟這個過程在場景中無法清晰地呈現(xiàn)。

（2） 由于場地和設備限制，不能大范圍推廣應用。VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)的體驗需要專門的設備，且設備還比較昂貴，因此目前只有在一些專門的科普場所有所應用，對于迫切需要被科普的山村居民，推廣普及還有一定的難度。

（3） 基于VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)的地質(zhì)災害科普教育是時代的需要。在嚴峻的地質(zhì)災害防災減災形勢下，大力推進VR技術(shù)在地質(zhì)災害科普教育中應用，可以增強社會公眾防災減災意識，提升公眾的防震避險和自救互救能力，為構(gòu)筑和諧發(fā)展社會提供防災減災保障，為全面構(gòu)建和諧社會起到積極的推動作用。

參考文獻：

［1］毛碩.湖南省通道縣地質(zhì)災害群測群防體系建設研究［D］.長沙：湖南大學，2013.

［2］侯金武.地質(zhì)災害防災避險宣傳畫等系列科普讀物［M］.北京：中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，2011.

基金項目：湖南省自然科學“VR虛擬現(xiàn)實地質(zhì)災害安全教育研究”（2021JJ60064）

作者簡介：劉宇利，女，湖南寧鄉(xiāng)人，講師，碩士，從事工程地質(zhì)教學與研究。