對地觀測是以地球為研究對象，依托衛(wèi)星、飛船等光電儀器，進行各種探測活動，其核心是遙感技術(shù)，因此為了讓遙感專業(yè)學員能提前熟悉對地觀測規(guī)則、流程、方法及注意事項，借助VR虛擬現(xiàn)實制作的三維仿真場景，能讓學員提前上手實操，補充和擴展理論教學。
隨著科學技術(shù)的發(fā)展，地球科學領(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)的可視化和實時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的科研和教學需求。
新一代沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)使觀察者能夠直觀地觀察和分析三維地球的科學數(shù)據(jù)，并與數(shù)據(jù)進行交互，實現(xiàn)沉浸式地實時分析或遠程虛擬野外考察，這將幫助地球科學領(lǐng)域的研究人員更快更準確地理解三維地球科學數(shù)據(jù).同時虛擬現(xiàn)實技術(shù)也能促進新的科學發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)生，并能夠幫助地球科學的成果在大眾中的科普推廣。
首先，地球科學的研究領(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，甚至是隨時間演化的四維數(shù)據(jù);其次，地球科學的研究方法也很多，包括了數(shù)學、物理、化學、生物、計算機等分析方法.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，導致了數(shù)據(jù)量正呈指數(shù)級增長;最后，地球科學研究重視野外實地考察工作，很多野外考察點或是由于地處偏遠很難到達，或是由于危險而無法到達，這使得實地分析數(shù)據(jù)變得十分困難。
所以，對大體量的復雜地球科學數(shù)據(jù)進行可視化十分重要，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)，這給地球科學的研究帶來很大不便，也會影響研究結(jié)果的準確性，因此對三維數(shù)據(jù)體進行實時沉浸式分析是地球科學領(lǐng)域重要的研究方向。
VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠在虛擬空間精細重建通過各種觀測方式得到的地表地質(zhì)和演化過程，使得地球科學家們能夠?qū)ζ溥M行沉浸式分析，大大拓展了野外考察的地域范圍和時間范圍，對于推動地球科學的進步具有重要意義。
第二個應(yīng)用領(lǐng)域是海量數(shù)據(jù)的三維分析。地球科學的數(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)、探地雷達數(shù)據(jù)、測井數(shù)據(jù)、點云數(shù)據(jù)等。隨著儀器設(shè)備和研究技術(shù)的發(fā)展，展示三維空間隨時間演化的數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級增長，對大體量的復雜數(shù)據(jù)進行可視化分析變得尤為重要。
一、顛覆傳統(tǒng)教學模式
傳統(tǒng)的對地觀測教學在課堂/實驗室進行，受天氣、地理及設(shè)備等因素影響，難以保證教學的順利進行。其次，課堂上的教學往往以教師講授為主，學生缺乏實踐操作的機會，難以真正掌握知識。而通過對地觀測VR情景式模擬體驗，可以模擬出真實的地球表面環(huán)境和社會活動，學生可以在虛擬環(huán)境中進行實踐操作，提高了學生的學習效果。
二、增強學生實踐能力
對地觀測VR情景式模擬體驗可以模擬出真實的地理環(huán)境和社會活動，學生可以在虛擬環(huán)境中進行實踐操作訓練，系統(tǒng)智能反饋，及時發(fā)現(xiàn)問題并解決掉，鞏固學生的理論知識體系，高學生的實踐能力和動手能力。
三、提高教學質(zhì)量和效果
通過對地觀測VR情景式模擬體驗，教師可以更好地掌控教學進度和難度，根據(jù)學生的學習情況及時調(diào)整教學策略。不僅提高了教學質(zhì)量，還借助趣味化的教學，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力，為未來的人才培養(yǎng)打下堅實的基礎(chǔ)。
可見對地觀測VR情景式模擬體驗不僅可以增強學生的學習興趣和動力，提高學生的實踐能力和動手能力，促進學生的跨學科學習，還能夠提升學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力，促進遙感專業(yè)科研發(fā)展壯大。
