1.实验原理

采用虚拟技术手段构建升金湖湿地生态系统的冬季野外场景，涉及的动植物以3D模型、照片和视频的形式展现，按“基础+研究型”野外实习模式设计内容，通过PC端操控实现生态学野外实习的虚拟教学，完成相应知识点的学习。知识点：共  6   个

（1） 升金湖湿地生态环境认知

升金湖位于安徽省池州市境内，长江南岸，湖区面积达132.8 km2，是长江中下游最具代表性的浅水通江湖泊，生物多样性丰富，湿地生态系统保存完好，是东亚-澳大利亚迁徙路线水鸟重要的越冬和迁徙停歇地，2015年入编《国际重要湿地名录》。通过构建升金湖湿地数字景观，鸟瞰升金湖湿地，了解升金湖湿地的地形地貌、水系分布、植被类型、滩涂分布等情况，并从中选取5具有代表性的生境类型，构建虚拟场景以供学生漫游探索，实现对实习调查区域的总体和局部环境的认知。通过构建纵面解剖模型，观察升金湖湿地生态系统结构，了解湿地植被的类型与分布，理解生态系统的功能。

图3 冬季的升金湖湿地

（2） 水鸟的野外观察

水鸟适应湿地环境，形成多种生态类群，占据不同的生态位，在结构、生理、生活习性、生境分布等方面表现各自的特点。湿地的植被分布和水生生物资源的配置，决定了水鸟的空间分布。在不同生境类型的虚拟场景中，以3D模型的形式呈现鸟类在各种生境中的行为和分布，通过场景漫游和野外工具的选用，可模拟水鸟的实景观察，使学生对水鸟与环境的关系有更深入的理解。

（3） 水鸟的分类与形态特征

    水鸟对环境的适应性进化，形成了种类丰富的水鸟类群，包括游禽、涉禽两大生态类群。水鸟具有与取食、运动、生境适应相关联的一系列形态特征。

升金湖湿地共有水鸟70余种，这些水鸟是湿地生态环境状况的重要指示动物。本项目选取各生态类群中具有代表性的水鸟进行分类与形态特征的认知。点击虚拟环境中观察的水鸟，即可观看3D动态模型，更直观地把握水鸟的形态特征以及行为动态，进行准确的种类识别。

图4 东方白鹳觅食

（4） 水鸟的周年生活史

水鸟区分为候鸟和留鸟两种季节性，具有繁殖和非繁殖两个周年生活史过程。候鸟具有迁徙习性，在繁殖地和越冬地之间往返迁徙。全球共有8条候鸟迁徙路线，升金湖位于东亚-澳大利亚迁徙路线中，是其迁徙水鸟重要的越冬地和迁徙停歇地。学生点击3D模型后，即可进入水鸟知识专栏，以动画模拟、图文、视听的形式，展示该鸟种的全球分布、迁徙动态、生活习性以及相关研究进展等知识，供学习者深入学习。

（5） 水鸟多样性调查的基本方法

因湿地类型多样、面积不同、水位变化、食物种类和分布特点的差异，决定了水鸟种类和数量分布的多样化。因此水鸟多样性的调查是研究湿地生态状况的重要内容。本项目采用虚拟仿真技术，实现三种主要调查方法的模拟：

1）样线法：按预定路线记录样线两侧水鸟的种类和数量，并估计种群水鸟的方法。

2）样点法：按预定的规则布设样点，记录样点周围一定半径范围内出现的鸟类，并估算种群数量的方法。

3）直接计数法：设定特定的湿地生境分区，采用单筒望远镜(或双筒望远镜)对水鸟直接统计数量的调查方法。

图5 升金湖冬季水鸟观察计数

（6） 水鸟多样性调查报告的撰写

调查数据的整理和分析是水鸟调查的重要环节。项目通过模拟调查数据的汇总整理，自动完成数据的统计分析,学生利用该系统进一步完成多样性现状分析、受威胁状态评估、保护措施评价等，形成具有一定研究价值的水鸟调查报告，从而实现水鸟多样性调查专业技能的全面训练和提升。