摘要：在全方位数字化的时代，VR虚拟技术已广泛应用于许多教学、科研以及各种培训领域。即使在新的时代，大众接受知识已经变得更为方便，但在台风科普中，大多仍然沿用传统的科普方式，缺乏体验感且过于单一无趣。如何更好地将VR技术融入台风科普中，成为灾害科普研究领域广泛关注的话题。文章从设计学角度出发，采用层次分析法，评估VR技术在台风科普教育上的应用效果。通过综合文献及线上调查资料，建立一套完备的层次结构，以深入分析各个准则的相对重要性。此研究致力于推动台风科普教育更深入、更实际的发展，以提高公众对台风相关知识的理解和关注。
关键词：VR技术,台风科普,层次分析法
台风是全球公认的破坏力最强的天气灾害，超越地震和洪水。我国是台风受灾最严重的国家之一，台风导致的伤亡人数也居各类自然灾害之首[1]。从自然角度看，台风带来的强降雨和风暴潮可能引发洪涝、山体滑坡等地质灾害；从经济和社会层面看，台风会破坏农业、交通和基础设施，威胁生命安全，并对经济造成巨大损失。传统的科普方式主要依赖于文字、图片和影片等平面呈现方式，然而这样的方式往往缺乏直观性，难以真实模拟台风带来的威胁。公众对于台风的了解仍然停留在表面层次，缺乏对实际应对和逃生的直观感知。因此，本研究在强调VR技术的应用同时，将优先探讨如何通过VR技术提升台风科普的整体体验，以加深公众对台风的认知。
VR技术提供沉浸式、实际体验的潜力，已在多个领域证明了其价值。然而，其在台风科普中的运用尚未得到充分的发挥。本研究通过层次分析法，评估VR技术在台风科普教育上的实际应用效果，并为未来科普项目提供见解，同时扩展虚拟现实在科普领域的应用前景。
一、VR技术概述
“虚拟现实”这一学术术语最早出自萨瑟兰的论文《The Ultimate Display》[2]。虚拟现实利用计算机生成三维环境，让用户产生身临其境的感受，并通过互动实现人与环境的深度融合。布尔代亚和夸弗托将其关键特性总结为“3I”：沉浸性、交互性和想象性[3]。沉浸性指虚拟现实通过多感官模拟，使用户通过特殊设备与虚拟世界交互，产生身临其境的真实感。交互性强调用户自然地感知和操作虚拟环境中的物体，区别于传统依赖鼠标键盘的人机交互。想象性则指用户在虚拟环境中通过交互、联想和推理进行创造性思考，这既可能是对现实的重现，也可能是纯粹的想象，体现了设计者的创造力[4]。
VR技术通过模拟真实或虚构世界，提供沉浸式视觉、听觉、触觉体验，使用户能与虚拟环境互动与探索。借助头戴式显示器、传感器和计算机生成内容，VR被广泛应用于游戏、培训、医疗等领域，不断拓展其应用范围，深刻影响多个行业。
二、VR台风科普
（一）台风科普形式
台风作为严重的自然灾害，威胁社会和个人安全，掌握相关知识并采取防范措施尤为重要。传统台风科普主要通过书本、课堂教育、模拟演练和媒体宣传实现。书本和教科书是主要媒介，辅以幻灯片和讲解等方式，侧重理论传授。模拟演练则帮助参与者熟悉台风情境和应急行动，但因资源有限，实践经验不足。此外，新闻、电视和广播等媒体在台风季提供预警和安全信息，强化公众防范意识。
尽管传统台风科普形式为人们提供了重要信息，但它们也存在一些局限性，这包括信息传达的效率和受众吸引力的问题。VR技术通过重现真实的沉浸式环境，让体验者深刻感受自然灾害的威胁，并通过直观的互动系统传递自救知识，便于用户理解和接受[5]。
（二）VR台风科普
最初，VR主要应用于娱乐和游戏领域，然而随着技术的日益成熟，人们逐渐意识到其在教育和培训中的潜在价值。虚拟现实台风体验科普的发展正是科技进步和紧急情况培训需求的交汇点。
目前，灾害教育领域已广泛应用VR技术，如VR消防演练和山地灾害演练[6]。“第九星球”也已将VR技术融入科普中，打造全民沉浸式的体验，以游戏闯关、故事演绎与讲述、VR设备的模块设计、动线打造等方式，进行多个主题与场景的联动，让学习科普知识更有趣简单。“普乐蛙”则具备VR台风模拟科普馆，提供引人入胜的真实场景模拟，包括逼真的视觉感受以及震撼的效果，如震动、喷水和模拟闪电等，以增强参观者的台风知识体验。
三、运用层次分析法评估VR台风科普效果
尽管近年来VR技术在台风科普中展现了良好的教育潜力，但仍处于起步阶段。本研究旨在评估其实际效果，重点分析VR技术对公众台风知识和应对能力的影响。通过层次分析法，研究将评估影响VR科普效果的关键因子，明确各评估准则的重要性，从而全面理解VR技术在台风科普中的表现，并挖掘其潜在优势。
（一）层次分析法概念
层次分析法是一种结合定性与定量的多目标决策方法，通过分解复杂问题为多层次要素，逐层两两比较建立判断矩阵，进行重要性分析并量化决策。通过数学计算矩阵的最大特征根和特征向量，确定各方案的权重值，为选择最佳方案提供数据支持[7]。这种方法有助于清晰地理解个要素对VR台风科普效率的影响程度，提高分析的科学性。通过层次分析法，可以将不同的影响VR台风科普效率要素因子进行比较，确定它们在VR台风科普效率中的权重和贡献度。
（二）层次结构模型构建与需求权重计算
结合前期调研、访问设计师与VR用户与社交平台的留言评价，将收集到的影响VR台风科普效率要素再运用KJ法进行梳理与归纳，最后转化为递阶层次模型，构建模型（如图1）与流程如下：
在层次分析法中，需要构建判断矩阵以比较各层级指标的相对重要性。研究数据被转化为矩阵形式，通过逐一比较矩阵中的指标，实现研究结果的量化，而判断矩阵是用于确定各因素的重要性权重[7]。针对准则层指标B1，其下的次准则层指标C1、C2、…、C6通过比较大小，根据相对重要性为每个因素赋值，用Cij(i,j=1,2,…,n)表示因素i和j相对于目标的重要性，其中n为指标数量。通过两两比较次级准则层的指标，构建判断矩阵（1）。
为了量化评估指标两两之间的相对重要性，使用1～9的数字及其倒数构建了判断矩阵，具体评价等级见表1。以VR台风科普与普通的台风科普对比为评价对象进行调查。参加评分的用户分别是设计师10人，使用过VR的用户10人，共20人，综合统计最后的调研结果并构建出判断矩阵。
根据公式（1）～（5），可算出准则层与次准则层分别的设计因素对比目标的权重值，并排序重要性的结果。由于本文构建的层次结构模型包含较多要素，因此采用层次分析法与模糊综合评价法相结合的方法进行数据处理[8]，通过将问题分解为具体要素并进行对比分析，建立评估指标体系，随后对各指标赋予权重，最终计算得到方案层各要素的综合权重值[9]。在评估判断矩阵的一致性时，需要引入平均随机一致性指标RI值作为对比标准，通过计算判断矩阵的CI值与相应阶数的RI值之比，得到随机一致性比（CR）。当CR值小于0.1时，表明判断矩阵的一致性满足要求；若CR值大于或等于0.1，则需要对矩阵进行调整。
计算结果可得，全部判断矩阵的CR>1，都通过一致性检验。因此可对次准则层进行加权计算，得到目标的综合权重值，如表6所示。由此表可得C1即B1科普效果中的知识传达效率目标权重占比第一,为0.3623。
层次分析结果显示，在科普效果中，知识传递效率被认为是最重要的。所以在VR台风科普中，更高效的知识传递对提升受众的科普效果和台风相关概念的理解至关重要。而科普内容的长时效性占据科普效果较小的权重，但对VR台风科普效率仍然有较大影响。在科普体验方面，娱乐性和使用者参与度的影响相对较大，这显示VR台风科普体验的高效与使用者对其的娱乐性和参与度密切相关，而相对而言，沉浸感的影响相对较小。在视觉效果方面，视觉吸引力占主导地位。这说明了吸引受众的视觉吸引力在VR科普中的重要性。相对而言，视觉元素表达清晰度和逼真感模拟的影响相对较小，但仍然需要注意。综合来看，提高知识传递效率、加强沉浸感和使用者参与度以及注重视觉吸引力等因素，将有助于提升整体科普效果。
四、结语
随着虚拟现实技术的发展，本文通过层次分析法探讨了VR台风科普在提升公众知识方面的效果。经过层次分析法的检验，确定了影响VR台风科普效率的主要因素。在科普效果上，应提高知识传递效率，增强内容的易懂性。在体验设计中，需注重娱乐性和参与度，营造真实且吸引人的虚拟环境，并通过趣味元素提升吸引力。视觉效果方面，视觉吸引力应作为核心，通过先进技术和生动元素吸引受众注意力，从而提升科普效率。然而，本研究样本量较小且具有地域性，局限于科普效率的视角。未来研究将扩展模型，纳入更多因素，深入探索VR技术在台风科普中的潜力，为科普领域提供更全面的发展建议。
参考文献：
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[9]周祺,牛亚楠,毕伟龙.基于层次分析法的皮影游戏产品设计[J].包装工程,2022,43(12):217-224.
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