自治区级一流本科课程

《内蒙古草地监测、评估与修复野外实习虚拟仿真实验》

所属专业：生态学

课程类型：综合性实践

建设团队：牛建明、张庆、董建军、李永宏、呼格吉勒图

内蒙古草地监测、评估与修复野外实习虚拟仿真实验旨在通过现代科技手段，为学生和科研人员提供一个沉浸式的学习和实践平台，以了解和掌握草地生态系统的监测、评估和修复技术。该实验结合虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和地理信息系统（GIS）等技术，模拟真实的草地生态环境，使学习者能够在虚拟环境中进行实地调查和实验操作，实验内容主要由三部分组成：

第一部分：草地生态系统监测。（1）植物种类和覆盖度调查：通过虚拟实景，学习如何识别和记录不同植物种类及其覆盖度。（2）土壤性质测量：模拟土壤取样和分析，包括土壤质地、pH值、有机质含量等参数的测量。（3）气象数据收集：通过虚拟气象站，学习如何收集和分析气温、降水、风速等气象数据。

第二部分：草地健康评估。（1）生物多样性评估：利用虚拟工具评估草地的生物多样性，包括植物、昆虫和其他生物的多样性。（2）生态功能评估：通过模拟实验，评估草地在碳固定、水分调节、土壤保护等方面的生态功能。（3）人类活动影响分析：模拟人类活动对草地生态系统的影响，如放牧、农业开发、工业污染等。

第三部分：草地修复技术。（1）自然恢复：学习和模拟自然恢复方法，如封禁、休牧等，通过自然过程恢复草地生态系统。（2）人工干预修复：通过虚拟操作，了解人工种草、灌溉、施肥等技术在草地修复中的应用。（3）生态工程措施：模拟实施生态工程措施，如护坡、拦沙坝等，防止水土流失，促进草地恢复。

在技术上，一方面，采用虚拟现实（VR）技术，提供360度全景视角，增强沉浸感，使用户如同置身于真实的草地环境中进行操作和观察。另一方面，采用增强现实（AR）技术，通过AR设备，实时叠加虚拟信息在真实环境中，帮助用户理解和分析复杂的生态数据。另外，还结合了地理信息系统（GIS）技术，利用GIS技术进行空间数据分析和可视化展示，支持草地生态监测和评估工作的决策。

该课程不仅可为生态学、环境科学等相关专业的学生提供实习和实验课程，帮助他们在虚拟环境中掌握实地操作技能；而且，为科研人员提供一个可重复、可控制的实验环境，用于模拟和研究不同修复技术和管理措施的效果。通过该虚拟仿真实验平台，学习者可以在安全、低成本、高效的环境中进行草地生态系统的监测、评估和修复操作，从而提高他们的实践能力和科研水平。

图1 《内蒙古草地监测、评估与修复野外实习虚拟仿真实验》主界面

图2 内蒙古草地监测、评估与修复野外实习