开发一款模拟离岸流的虚拟现实视频游戏 虚拟现实，离岸流，模拟，视频游戏，海洋安全，教育工具，沉浸式学习，环境模拟，公众安全，游泳者训练

摘要

离岸流是美国最致命的气象灾害之一。为了以令人印象深刻且引人入胜的方式展示在遭遇离岸流时应采取的正确应对措施，开发了一款虚拟现实视频游戏。

摘要

美国的海滩游客面临多种不同的危险，但离岸流每年对海洋游泳者造成的威胁最为致命。尽管离岸流具有高度危险性，但公众显然对其危险性以及被困时应采取的正确应对措施了解有限。为此开发了一款虚拟现实（VR）视频游戏，让参与者置身于模拟的离岸流情境中，以帮助缓解这一问题。该VR游戏于2019年7月和8月在纽约长岛大西洋海岸对海滩游客进行了调查。记录了参与者在遭遇离岸流时所采取的行动，以及他们是否成功脱险或溺水。每位参与者在体验游戏后还接受了访谈，以评估离岸流模拟的真实感及其在展示遭遇离岸流时正确应对方法方面的有效性。对调查结果的分析表明，VR技术在以独特且引人入胜的方式传达离岸流风险及降低风险的方法方面具有潜力。然而，仍需进一步研究以提升VR模拟的易用性，并更深入地理解人口统计学等因素如何影响人们对离岸流风险的感知及行为反应。

引言

离岸流是“从海滩向外海方向延伸的强劲狭窄水流¹”。只要有破碎波浪的海滩，就可能常见地出现离岸流，它可迅速将游泳者带离岸边。即使在看似“安全”的天气条件下，浪高仅2至3英尺时，也可能出现危险的离岸流²，因此当游泳者被带离岸边相当远的距离时，往往会措手不及。这会使游泳者面临恐慌、体力耗尽甚至溺水的风险。因此，离岸流是美国因天气相关事故死亡的主要原因之一。例如，2018年有71起死亡归因于离岸流；在2009年至2018年的十年间，平均每年有58人因此丧生³。离岸流是海滩游客面临的首要危险因素；2018年，美国所有“冲浪区”死亡事件中，离岸流导致的死亡占65%。离岸流的易受害性似乎存在一定的 demographics（人群特征）差异，一项研究发现，男性因离岸流溺亡的概率是女性的六倍以上⁴。此外，其他研究还发现，较少前往海滩的人更可能做出不利于安全的决策⁵，而非本地游客在冲浪区受伤的可能性明显高于本地居民^6,7。

然而，尽管离岸流是美国最致命的气象灾害之一，公众对其了解却十分有限。一项针对德克萨斯州392名海滩公众使用者的调查显示，仅....

方案

所有使用的方法均经霍夫斯特拉大学机构研究委员会（IRB）批准。所开发的虚拟现实视频游戏用于对64名个体进行调查。

注意：脚本使用 C# 语言编写，可从以下网址下载：https://github.com/Jasebern/HofstraVR。

1. 创建虚拟现实离岸流视频游戏：虚拟环境与用户输入/输出

1. 开放式虚拟现实开发平台（例如 Unity¹⁸）。该操作在 Unity 2018.3.1f1 中完成。
   1. 新建一个名为“Rip Current”的3D项目。一个3D项目包含一个或多个由“游戏对象”组成的场景，这些游戏对象可表现为实体对象¹⁹可以将脚本添加到游戏对象中，以实现交互性以及对环境的实时更改。本项目将包含四个场景和多个游戏对象。
   2. 打开 Unity 资源商店 标签。其中包含其他用户创建的“预制件”——即已制作好的2D和3D游戏对象及音频文件的集合——可直接添加到项目中²⁰.
   3. 从 Unity 资源商店导入“Oculus Integration”资源包，该资源包为虚拟现实开发提供基础资源。
2. 创建第一个新场景：

结果

2019年7月和8月，在纽约州波因特洛克（Point Lookout）亨普斯特德镇海滩（Town of Hempstead Beach）开展了基于VR离岸流视频游戏的调查（详细结果见补充表1-3）。共有64人参与游戏并完成调查，其中60人成功逃离离岸流，4人溺水（即体力值降至零）。在成功逃脱的60人中，51人通过挥手求救的方式脱险，9人通过实际游泳游出离岸流脱险。由于大多数参与者选择挥手求救作为脱险方式，模拟所需时间整体偏长，平均时间为11.1秒，中位数为9.5秒，标准差为6.2秒（图6a）。相反，结束时的剩余体力值整体偏低，平均为36.8，中位数为41.3，标准差为15.3（图6b）。大多数参与者能够准确评估情况，并相对迅速地确定适当的脱险策略。然而，接近零值的结束体力值略有增加（即介于0至12之间），这一现象可能是由于当体力低于20时开始播放的急促呼吸音效，使参与者意识到自身处于更紧迫的危险中，从而调整策略，在体力耗尽前成功脱险所致。

讨论

后续调查结果的初步分析表明，该虚拟现实（VR）离岸流视频游戏在准确呈现风险和以引人入胜且令人印象深刻的方式展示正确应对措施方面总体上是有效的。受访者在李克特量表问题中的回答表明，VR模拟使他们感觉比以往更充分地为应对离岸流做好了准备，同时认为该模拟具有较强的沉浸感。此外，在六条简短陈述中选择其一的结果明确显示该游戏具有帮助性，因为超过90%的选择均为正面评价。类似地，在开放式问题中，许多参与者称赞该VR体验具有真实感和互动性强等特点。该游戏的整体玩家表现结果也进一步印证了该体验在传达离岸流中正确应对措施方面的有效性。在64名参与者中，有60人成功逃离了离岸流，其中大多数人通过挥手求助实现脱险，且大多数参与者也能迅速采取避险行动。

一些反馈还表明，可以对此项以及未来开发的虚拟现实模拟进行改进。实际上，可能需要提供更多的指导，特别是针对那些较少玩电子游戏和使用虚拟现实设备经验的个体。增加可选的训练场景是缓解这些担忧的一种可能方案。此外，可以不断提高真实感，使虚拟现实体验对参与者而言更具相关性和意义。为此，可以引入一些增强功能，例如通过实际移动手臂来实现游泳动作（而非使用操纵杆控制器），.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
Dell 17.3" Alienware 17 R5 笔记本电脑	Dell		用于虚拟现实开发的个人电脑
Oculus Rift S	Oculus		虚拟现实头戴式显示器