7-1 結論 結論 結論 結論
測量實習教學因教學需要均在戶外進行，然而礙於氣候不佳、地形限制及昂 貴儀器有限等，教學品質仍有待提升。因此，如何克服這些難以避免的教學障礙，
使學習效果提高，是值得加以研究的課題。
本研究已成功發展出擬真且滿足數值地形模型測量實習課程的虛擬實境學 習系統。在此系統中，視準點（儀器中心點）可以上下左右轉動，以模擬全站儀 的縱轉與平轉；也可以前後、左右移動以模擬全站儀架設位置的移動；反射稜鏡 可以依視準點的左右轉動而繞著視準點運動，也可以對著視準點作前進、後退的 動作，已經相當接近實際的測量實習作業環境。學生可在虛擬實境的環境中進行 選取地形要點及編輯不規則三角網，讓同學如臨現場般的進行測量作業，並在作 業完成後立即了解誤差大小與分佈，達到即時回饋的效果。測量實習傳統教學與 本研究虛擬實境學習系統比較如表
7-1-1
所示。在實際應用於教學後，從學習者 得到滿意的反應。問卷意向調查與講習會結果顯示本系統操作順暢穩定且學習者 對本系統有高度興趣；專家深度訪談與實驗法中得知，本系統對學生實習成績改 善有正向之幫助。在歷年相關研究文獻中，以「全站儀虛擬實境測量實習系統」與「導線測量 與地物測量虛擬實境測量實習系統」與本研究目的較為接近，皆為改善測量實習 課程所做的研究。在上述研究與本研究中，已成功建構虛擬實習環境輔助學習者 學習，實習主題可運用在虛擬實境全站儀操作、虛擬實境導線測量、虛擬實境地 物測量、虛擬實境數值地形建構、虛擬實境地形要點選取與虛擬實境三角網編 輯
…
等，也都撰寫一虛擬實境測量實習教學系統輔助教學者與學習者使用，但因 研究目的不同，故教學系統功能也各有迥異，虛擬實境測量實習教學系統之比較如表
7-1-2
所示。表
7-1-1
測量實習傳統教學與本學習系統比較表 比較項目比較項目比較項目
比較項目 傳統教學傳統教學傳統教學傳統教學 本研究本研究虛擬實境學習系統本研究本研究虛擬實境學習系統虛擬實境學習系統虛擬實境學習系統 教學對象 小組式教學 個人化教學
測驗對象 小組式測驗 個人化測驗 學習模式 被動式學習 互動式學習
教學評估 教師由整組成績評估 系統可自動評估個人學習狀況
教學回饋 教師不易發掘學生學習問 題點，不易做到教學回饋。
教師易發掘學生個人學習問題 點，較易做到教學回饋。
天候限制 受天候限制 不天候限制
時間限制 課後無法複習 課前預習、課後複習
地點限制 只能在教學場地施測 只要有電腦硬體，任何地點虛擬 施測，不受限制
教學場地 實地單一場地教學 模擬多種場地教學 安全性 野外測量有一定程度安全
性顧慮 無安全性顧慮
人數限制 上課人數受限 上課人數無限
本研究重要結論如下：
1.
系統分析（
1
）本系統的使用者必須具備數值地形模型、選擇地形要點及編輯三角網 等的基本知識後，才能充分利用本系統為輔助學習系統。（
2
）藉由系統的模擬地形，讓每個使用者都能仔細的環繞地形，精準判斷 佈設地形要點的位置，正確的編排三角網。（
3
）本系統中，可自動計算出學生與標準答案間的差值，得到誤差均方根，立即了解學生的學習情形，改善了以往回饋教學的時效性問題。
（
4
）本系統可立即提供誤差回饋的定向與定量結果。2.
系統設計（
1
）本系統中，雖劃分成多個不同視窗與一排功能鍵列，但在進行虛擬實 習時，視窗間相互可及時對照互動。表
7-1-2
本研究與相關研究之比較表比較項目 比較項目 比較項目 比較項目
全站儀虛擬實境測 全站儀虛擬實境測 全站儀虛擬實境測 全站儀虛擬實境測
量實習系統 量實習系統 量實習系統 量實習系統
（陳安，
2006
）虛擬實境在測量實 虛擬實境在測量實 虛擬實境在測量實 虛擬實境在測量實
習教學之應用 習教學之應用 習教學之應用 習教學之應用
（江宗原，
2005
）本研究 本研究 本研究 本研究
系統目的
全站儀虛擬實境測 量實習系統
導線測量與地物測 量虛擬實境測量實 習系統
數值地形模型測量 實習之虛擬實境學 習系統
系統功能
1.
架設儀器：細分為 概略定心、概略定 平、精確定心、精 確定平階段2.
座標測量：細分為 概略照準、精確照 準階段1.
導 線 測 量 教 學 系 統2.
地 物 測 量 教 學 系 統1.
地形要點選取、刪 除2.
三 角 網 編 輯 與 刪 除3.
教 師 與 學 生 地 形 展示採用軟體
3DSMAX Photoshop
EON
3D Studio MAX Photoshop Virtools Dev
AutoCAD
Virsual C++
擬真度 佳 佳 佳
系統介面 螢幕 螢幕 螢幕
人機互動機制 鍵盤、滑鼠 鍵盤、滑鼠 鍵盤、滑鼠
地形模型 單一 單一
1.
按 施 測 難 易 度 內 建5
種代表性地形2.
再 提 供 兩 種 入 門練習地形
3.
合計共七種地形地表物件 簡單 簡單 多種
地形模型 固定建構 固定建構 可由外部讀入
學習評估機制 無 有 有
學習回饋機制 無 無 有
教師教材編輯 無 無 有
存檔功能 無 無 有
（
2
）系統操作以模擬全站儀測站為3D
視窗中心點，指揮前方標竿移動以 達到模擬數值地形測量施測程序。3.
系統實作（
1
）系統讀入預設現地測量作業座標品質的良莠，也影響著虛擬環境建構 出的擬真度。（
2
）在作地物設計時，如樹木、車輛…
等，在設定系統碰撞參數時，不宜 調整過寬，否則在作虛擬測量時，會導致處處碰撞與操作不順等現象。（
3
）Virsual C++
在撰寫系統軟體時，能設計互動、立即評估與立即回饋功能，符合本系統軟體選擇的重點。
（
4
）系統依教學者需要，內建按地形操作難易程度區分五大代表地形模型，由難至易分別為中華大學南區地形、海濱地形、山脈地形、丘陵地形 與中華大學北區地形。系統再提供中華大學南區兩入門地形（難度中、
難度易），與五大代表地形合計共七大地形模型供教學使用。
4.
系統評估（
1
）系統經由問卷意向與講習會測試後，發現系統執行流暢、穩定度佳。（
2
）專家學者肯定本系統對課程輔助成效有正面之幫助。（
3
）在實驗法評估中，可看出在學生分組下，實驗組在期末成績60
分以上 組別佔77%
組，對照組在期末成績60
分以上組別佔47%
，實驗組期 末成績組數明顯高於對照組30%
。（
4
）實驗組別成績級距眾數11
出現在70
分～80
分，對照組別成績級距眾 數7
組出現在50
分～60
分。所以可得知本系統對學習者有正向的幫 助。7-2 研究貢獻 研究貢獻 研究貢獻 研究貢獻
本研究貢獻與創新如下：
1.
精確的三維地表表達能力（
1
）系統藉由外部讀入檔案格式，可經由現地施測的地形檔案建構精確的 三維地表。（
2
）系統可即時顯示虛擬實習時所在地點三維座標。2.
擬真的場景物件建構能力（
1
）系統可隨教學者視教學需要任意建構與更換場景物件種類、數量與尺 寸。（
2
）地物可設定有無碰撞功能，讓虛擬環境與現地一般真實。3.
互動的測量儀器模擬能力（
1
）系統模擬測站可移動、縱轉與平轉，並可指揮稜鏡移動，有如現地測 量。（
2
）系統提供即時內業地形要點選取與三角網編輯。4.
即時的測量誤差分析能力（
1
）系統隨時可提供定量RMS
誤差回饋分析。（
2
）系統隨時可提供定向誤差15
色階圖回饋分析。5.
學術上的貢獻（
1
）提出模擬儀器並可測量方法。本系統可讓學生在一虛擬的環境中進行 施測，這對相似的土木應用主題有參考的價值。（
2
）成功的利用多媒體軟體優點發展至測量實習主題。這不但使虛擬實境 的技術能更進一步的應用於其他測量實習主題，也使學生學習方式更 多元化，突破傳統學習的困難。（
3
）提出一創新性、獨特性和低價性的VR
學習系統，使測量實習有了別 於傳統學習與教學的數位學習方式，將教室、現場與電腦成功結合為 一虛擬實習環境。6.
教育上的貢獻（
1
）測量的教學如果只靠教師在教室內的解說，現場的示範，學生常是一 知半解。本研究發展良好的虛擬實境系統配合學習使用，將可對教法教具起革命性的進步。這對每年國內超過
2000
位全球約20
萬人土木、水利、建築和營建相關系所，學習測量實習的大專院校學生而言，無 疑是一大福音。本系統提供網路下載推廣使用。網址如下：
http://myweb.hinet.net/service/download.html?http://kimmdr.myweb.hinet.
net/ICALS.exe
（
2
）由實驗驗證，虛擬實境結合傳統測量實習課程，可提升學生學習效果 與成績。（
3
）對教師而言，也可將節省下的時間用於教授其他以往限制於時間而無 法教授的測量方面教學主題。7.
本研究對於參與者可以提供下列的訓練參與者可學習測量方面的技能，這些技能對於學生畢業後從事測量方面的工 作有很大的助益。
7-3 建議 建議 建議 建議
虛擬實境技術目前尚無法克服的部份，即是觸覺與嗅覺接受的部份。在現有 虛擬實境的各項設備中，系統利用人類對外界接受的視覺、聽覺與觸覺方式感受 虛擬世界裡的各項刺激感受，但卻因為技術發展的限制有所侷限。比如使用虛擬 手套時，使用者可以明顯感受到模擬系統表達與真實環境中相同的操作方法與方 式，但卻無法經由模擬手套感受到觸摸物體的材質與反應力量，而虛擬嗅覺的建 立亦是現今技術所欲克服的困難點。
在虛擬實境建構軟體、製作技術與技巧亦是一大門檻，現有軟體製作成品一 般是以螢幕與鍵盤為互動介面，但如欲達真正的擬真，卻需花費更大的成本建構 可以身歷其境由硬體產生擬真現場效果的設備；而製作技術與技巧亦受限於專門 領域人員，甚至需結合不同領域人員（如：美工、各學科領域專業人員等）輔助 建構，才能將虛擬實境技術適當呈現各領域所欲表達主題，達到相輔相成的效 果。故如何克服上述問題點，乃為未來虛擬實境相關技術整體研究所欲突破的方 向，亦為後續相關研究之參考主題。