1 引言

地震被称作自然灾害之首，是因为其带来的危害非常巨大，它不仅会造成人员伤亡和财产损失，还会给人们带来难以估量的心理伤害和精神痛苦。虽然地震在我国有频率高、强度大、震源浅和分布广等特点，但是过去人们对地震的认识并不深刻，只是对1976年发生唐山大地震还存有些许印象。随着近年来5.12汶川大地震、青海玉树大地震、四川雅安大地震、新疆于田大地震、云南昭通鲁甸地震在我国的相继发生，人们对这种自然灾害的重视程度也越来越高，各种抗震自救的知识又重新回到了公众的视野，尤其对于儿童来说，他们年龄小，自我保护能力弱，一旦地震发生，如何让他们能够紧急疏散撤离是值得研究的重大问题。

1) 机器人的电机驱动部分：Rovio控制器接收ROS发送的命令，转化cmd_vel的速度为轮子的期望速度，对轮子分别进行PID控速。等时间间隔地读取电机码盘值，转化为万向轮速度再上传给Rovio控制器，并用航迹推演法计算Rovio当前的速度。

2 地震紧急疏散教育的现状

2.1 当前安全教育的现状

目前的安全教育中，涉及儿童地震紧急疏散撤离的内容几乎没有，原因是多方面的。儿童年龄小，认字比较困难，传统的安全教育通常采用教师课堂讲解或是用看图片、看动画的方式进行，儿童参与性不够，再加上知识内容单一枯燥，缺乏生动性和交互性，儿童对此很难提起兴趣。同时紧急疏散所涉及的内容很多，相关的演练因其复杂性而难以经常进行，大人们也找不到好的教育方式，甚至不知道从何教起，往往就采用避而不谈的办法。儿童的天性就是喜欢玩游戏，游戏是儿童重要的学习手段，近年来随着计算机技术的飞速发展，特别是计算机仿真、虚拟现实技术的逐渐成熟和大量应用，可以尝试通过虚拟现实技术对地震发生时的情况进行模拟，设计虚拟场景下儿童紧急疏散的小游戏，增加学习趣味，激发学习热情，让他们在潜移默化的过程中掌握撤离的基本知识。

高校突发事件的发生，往往是因为多方面因素影响的结果，因此在预防高校突发事件发生上面应当建立完善的预防机制，从而降低突发事件发生概率。同时在发生突发事件后也能够及时进行处理，将突发事件带来的影响降到最低。

2.2 地震紧急疏散训练的情况

通常地震紧急疏散训练的方式有两种，一种是集体性的紧急疏散演练，这种方式一般事前都有预案，演练时有专人负责统一协调指挥，有时根据实际情况也会临时做出调整，总体来说只要按部就班照着计划进行，通常都可以完成任务。但这种方式需要工作人员在前期做大量的准备工作，真实演练的时候又要花费大量的时间，再加上紧急疏散场地、天气等因素的影响，不可能经常性训练。另外在训练过程中，由于一切都是事先安排好的，需要紧急疏散的环境并不真实，参与人员无法体会到地震时心理和生理上的变化，往往会流于形式；另一种训练方式就是虚拟地震平台，这是一种专业型的训练方式，虚拟地震平台是在专门的地震小屋内放置液压运动平台、控制台并辅以视频、音响等系统组成，训练时操作人员通过控制台操纵液压运动平台，再配上灯光声响模拟出地震效果，使受训者在这样一个虚拟的地震环境中，全方位感受地震发生时的场景。虽然虚拟地震平台的体验效果较好，可以让受训者有身临其境的感觉，对帮助他们面对灾难时提高心理素质作用很大，但地震小屋只能提供不同震级下房间的摇晃，没有真实地震发生时其他状况的模拟，而且购买平台需要花费大量的资金，平台购置以后还需要专业的操作维修人员，对场地和设施要求太高，因此不具备推广性[1]。

3 虚拟现实与地震紧急疏散游戏结合的构想

3.1 虚拟现实技术简介

随着虚拟现实技术的出现，教育的方式也开始逐步发生改变，人们将虚拟现实技术应用到教育领域，从而产生了一种新的教育方式，即虚拟教育。将地震紧急疏散训练制作成虚拟教育游戏，可以摆脱对现实训练器材的直接依赖，以虚拟化的环境营造逼真的游戏氛围，通过网络和设备，可随时随地开展训练，方便快捷，不仅丰富了训练的方式和内容，同时虚拟游戏提供给儿童视听上的刺激，可以引导他们进行快速思考并及时做出反应，儿童通过鼠标完成对所有训练内容的操作，其中包含的挑战性、益智性和互动性，能锻炼儿童的整体协调能力和反应灵敏度，具有一定的积极意义。

虚拟现实技术从1965年起就已经开始了其漫长的发展过程，但直到90年代才被科学界和工程界所关注。1993年Burdea G发表了名为《虚拟现实系统及其实现》的论文中明确了沉浸(Immersion)、交互(Interaction)和构想(Imagination)为虚拟现实技术的重要特征。沉浸是指事先用电脑模拟出一个虚拟环境，用户通过相关设备在此虚拟环境中获得视觉、听觉、嗅觉和触觉完全和真实世界一模一样，分不清真实和虚幻，这也是评价一个虚拟系统好坏的关键因素；交互是指用户与虚拟环境中的各种物体或虚拟角色进行相互交流的过程，交互性的强弱将直接影响整个系统对用户的吸引力；构想是用户在充分体验到虚拟环境的沉浸性并与相关物品发生各种交互以后，获得的对虚拟世界感性和理论上的认识，这些认识积累到一定程度就能由量变引发质变，从而举一反三，产生更多更新的想法[3]。所以虚拟现实技术不是简单的用户利用相关设备体验真实世界的工具，而是可以通过这种方式，不断启发新的思维，从而带动用户体验与虚拟环境开发之间的相互促进，相互提高。

3.2 地震紧急疏散游戏与虚拟现实结合的构想

虚拟现实技术(Virtual Reality Technology，简称VRT)又称灵境技术、幻真技术，现已与物理实验、理论推导并列为人类认识客观规律的三种方法，它诞生于信息科学的高速发展过程之中，结合了人工智能、人机接口技术、传感器技术和计算机图形学等多个学科门类。虚拟现实就是利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供操作者关于视觉、听觉等感官上的模拟，让操作者如同身临其境一般，可以实时、自由观察三维空间里的事物[2]。

儿童在游戏过程中，除了选择可以避险的物体以外，还需要找到合适的逃生路线。当人物角色在场景中行走的时候，由于场景中物体众多，为了获得更加真实的体验，需要加入碰撞检测功能。游戏中碰撞检测包括三个方面，首先对于地面来说，当人物角色在行走时，要保证其双脚能紧贴地面，防止悬浮之上或跌入地下的情况发生，这种碰撞检测设置较为简单，为地面添加Floor属性之后，使用“Enhanced Character Keep on Floor”行为模块即可完成。其次对于墙壁和场景中散落的其他物品来说，主要是防止人物角色在行进过程中与之发生穿越，这种固定障碍的碰撞检测除了对人物角色添加“Enhanced Character Keep on Floor”行为模块以外，对物体本身也要添加碰撞管理器Collision Manager里的Fixed Obstacle属性。最后对于大片成块的树木、建筑来说，最简单的办法就是对其进行分类群组，在场景中使作网格(Grid)的办法将这些区域标定为障碍物属性，人物角色添加“Layer Slider”行为模块用于阻止其进入未定义的区域层，采用滑动处理的办法解决人物角色自动避让的问题[6]。

现实生活中，地震发生时人们所处位置环境不一样，相应的紧急疏散方法也不一样。对于儿童来说，要让他们掌握全部的技能是不可能的，因此在设计游戏时，构建的场景应该是他们最常出现，也很熟悉的地方，如家里的客厅、卧室、厕所，学校的教室、操场等。通过游戏来训练他们当地震发生后，如果身处这些环境该如何躲避危险，因为地震一般发生时间较短，只有先保护自己，然后才能紧急疏散，所以儿童可以用鼠标控制人物角色选择自己应该所处的位置，如在屋内是中间安全还是靠墙安全，应该站着还是应该手抱头蹲着，撤离时能不能坐电梯离开等，游戏提出问题，儿童选择答案，在这样一问一答的过程中将紧急疏散的相关知识传授给他们。

4 虚拟地震紧急疏散游戏的设计

4.1 游戏设计基本思路

清风网讯 （张妙波）日前，由国家互联网信息办公室指导，中国互联网发展基金会主办，人民网、央视网、中国新闻网、中国青年网、环球网五家中央重点新闻网站承办的第三届“百项网络正能量专题”评选活动落下帷幕，清风杂志社主办的“廉动全球·全球华人好家风”征文活动与全国其他99项活动一起获此殊荣。

游戏功能的实现主要依靠Virtools软件平台，Virtools中有500多个自带的内置行为模块，在进行虚拟实景编辑的时候，把不同功能的行为模块相互连接起来，就能满足交互设计的需求。

4.2 场景与人物建模

人物建模的过程要复杂一些，涉及行为动作的要对人物骨骼进行分析，协调好正视图、前视图和侧视图之间的关系，然后利用面片建模和多边形建模的方式完成，后期UV展开贴图和蒙皮时要尽量减少模型的面数，动作设计可以使用代码帮助完善，通过游戏手柄、键盘、鼠标等设备控制人物行走和视觉方向的人机交互部分，可以调用Direct 3D库函数。

游戏中场景的建模包括房屋和道路、植物等，是整个虚拟现实的基础。在使用3DS MAX进行建模时，应充分考虑到硬件的限制和虚拟系统实时性的要求，在保证视觉效果不失真的前提下，尽量采用最简单的方式。对于房屋建模，要先将建筑平面图在AutoCAD中完成后，再导入到3DS MAX中进行建模，并根据游戏的需要，分别采用精细建模、次精细建模和粗略建模等方式完成；对于道路建模，可将地形分平坦地形、凹面地形和凸面地形三种，平坦地形通过一个平面简单的拉伸挤压即可获得，而对于具有起伏变化的自然景观地形，在3DS MAX中可采用层叠法、灰度图法、整体生成法等方式得到；对于植物建模，应尽量减少真正植物模型的建造，以植物贴图的办法达到效果。在三维模型初步建成以后，要通过对模型适当的调整和优化，以提高游戏运行时的速度和流畅性[5]。

4.3 碰撞检测技术

游戏设计主要包含环境、声音、交互、评价、演示等五个模块，环境模块主要是对虚拟卧室、客厅、教室、操场的构建和地震时摇晃的模拟；声音模块主要包括询问、警示、表扬等；交互模块主要涉及人物角色的基本行为和站立、蹲下及快跑等动作；评价模块则是在儿童完成选择或完成人机交互后，游戏给出判断时表情，选择正确显示微笑，选择不正确则显示哭泣；演示模块是将整个过程中所有正确的操作以动画的形式进行播放，为了增强游戏的真实性和趣味性，还可以加入小地图、倒计时和血量显示等[4]。

虚拟地震紧急疏散游戏可以构建出真实的震灾场景，为科学的开展逃生和疏散演练提供真实的、低价的虚拟环境，在设计过程中要实现的功能首先是能够较为真实的模拟房屋及自然界中其他物品在不同震级下产生的不同变化；其次在紧急疏散的关键点上要有专业的系统提示，用以加深儿童学习的印象，最后游戏中存在的各种危险都会对虚拟人物角色造成不同的生命值伤害，从失血量的多少判断现实中受训者逃生能力的强弱等。对于儿童来说，虚拟游戏的界面、风格、新鲜感等都会带来学习的乐趣，增加他们学习的动力，让他们身临其境般融入到地震紧张的环境中，通过体验各种危险学习到紧急疏散的知识，在不断的重复练习中形成条件反射，从而终生受益。

4.4 场景切换与创建小地图

游戏中人物角色在不停的行进，场景也在不断的发生变化，为保证游戏运行的流畅性，每一个模型空间如客厅、卧室、操场等，在导入Virtools中以后都应该作为一个独立的场景而存在，每个场景设置两个进出口，当人物角色与之发生交互的时候，游戏会自动切换至另一个空间，转场时可添加小动画，以增加游戏的趣味性。

同时为了使儿童在玩游戏的过程中知道自己确切的位置，可以使用小地图功能进行辅助。小地图就是一张俯视图，是所有场景包括房屋的平面图连接在一起，快速生成的2D画面。游戏中的人物角色在小地图上用小红点代替，将两者之间的位置关系和大小比例设置完成以后，使用“Calculator”、“Set Component”和“Set 2D Position”行为模块即可完成。

艾滋病是一种具有极高危害性的传染性疾病，主要通过性途径、血液传播，是可控可防的[1-3]。15～24岁人群大多处于在校学习阶段[4]，当前国内加大对大专、本科院校的“禁毒防艾”宣传，本研究探究健康教育对高职院校学生艾滋病知识水平及防艾生活技能的影响，为提高高职院校学生防艾能力提供理论依据，报道如下。

5 结语

现实生活中设计和开发基于Virtools的儿童地震紧急疏散游戏，能从视觉、听觉和虚拟行为上让儿童体验到当地震来袭如何逃生的情景，掌握简单的紧急疏散知识，达到了良好的效果，对实现儿童教育方式的多样化有着重要的意义。今后的研究工作可在此基础上对剧情加以完善，扩大人机交互的范围，从而使学习的过程更加愉悦，学习的效果更加明显。

1.1一般资料2015年1月至2017年1月对我院的乙肝病毒患者350例进行研究分析,共有男性190例,女性160例,年龄5至79岁,平均42岁。

参考文献：

[1]吕志明,王婷婷,张付有.基于虚拟现实技术的地震逃生游戏的设计——以地震紧急疏散为例[J].电脑知识与技术,2015(11):208-209.

[2]胡春花,陈晓梅.基于虚拟现实的室内地震避险教育系统的研究[J].系统仿真学报,2014,26(4):854-858.

[3]夏明锦.虚拟现实环境下计算机图形图像设计与视觉传达设计[J].电子技术与软件工程,2016(9):94-95.

[4]胡春花,陈晓梅,陈仕鸿.虚拟现实技术在儿童室内火灾逃生教育中的应用研究[J].系统仿真学报,2016,28(4):934-939.

[5]吴桐桐,周国辉.基于虚拟现实的三维建模技术的研究[J].智能计算机与应用,2016,6(2):113-115.

[6]连娜,白斌.碰撞检测算法在三维游戏设计中的应用与研究[J].山西电子技术,2015(2):87-89.