三維數(shù)字化論文大全11篇

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篇（1）

2頂層工藝規(guī)劃與管理

在三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計與管理系統(tǒng)中進行頂層工藝規(guī)劃與管理的主要工作包括PBOM的構(gòu)建、頂層MBOM的構(gòu)建。（1）PBOM的構(gòu)建。PBOM是在EBOM的基礎(chǔ)上，根據(jù)產(chǎn)品的特征和企業(yè)的制造能力，對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進行重組，使之符合企業(yè)的生產(chǎn)能力，為生產(chǎn)組織、布局、車間分工提供依據(jù)，保證生產(chǎn)的可行性、均衡性和經(jīng)濟性。飛機裝配頂層工藝規(guī)劃過程首先是對產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)生的EBOM進行重新組織形成PBOM，主要完成新建工藝組合件和劃分工藝路線。PBOM在繼承EBOM所有屬性（產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、三維模型屬性信息、3D鏈接路徑信息）的基礎(chǔ)上，增加了工藝路線、工藝組合件及備注等屬性。首先利用制造資源庫中每個單位所屬的設(shè)備了解單位的生產(chǎn)能力，并在三維環(huán)境中查看企業(yè)生產(chǎn)單元布局，綜合工藝專業(yè)類型和制造經(jīng)濟性構(gòu)建工藝組合件；然后根據(jù)零部件類型，確定裝配流程，結(jié)合各車間的業(yè)務(wù)分工和現(xiàn)有的任務(wù)量確定零部件需要流轉(zhuǎn)的車間，進行工藝路線的劃分。（2）頂層MBOM的構(gòu)建。頂層MBOM由多層次的裝配單元和AO編號構(gòu)成。裝配單元是裝配件的總稱，指在飛機裝配過程中，可以獨立組裝達(dá)到工程設(shè)計尺寸與技術(shù)要求，并作為進一步裝配的獨立組件、部件或最終整機的一組構(gòu)件。頂層MBOM構(gòu)建的主要任務(wù)是根據(jù)產(chǎn)品的裝配約束關(guān)系進行裝配單元的劃分，采用從大部件劃分到小組件劃分的順序，將產(chǎn)品劃分為若干個裝配單元。裝配單元是工序劃分的基礎(chǔ)。在PBOM的基礎(chǔ)上，利用三維交互方式查看設(shè)計模型，分析裝配約束關(guān)系，劃分工藝分離面，將產(chǎn)品劃分為幾個大的裝配單元，即大部件劃分；再對大部件進行裝配約束關(guān)系分析，在每個裝配單元下確定并建立子裝配單元；劃分子裝配體，完成頂層MBOM的構(gòu)建。

3三維裝配工藝設(shè)計與仿真

三維裝配工藝設(shè)計與仿真主要包括底層MBOM構(gòu)建、裝配順序規(guī)劃、工裝關(guān)聯(lián)以及裝配路徑規(guī)劃，并對工藝設(shè)計結(jié)果進行仿真和優(yōu)化，將工藝設(shè)計結(jié)果形成的工藝數(shù)據(jù)（XML/Excel格式）和仿真文件等發(fā)送到工程數(shù)據(jù)集成管理平臺進行統(tǒng)一管理。（1）裝配工藝設(shè)計。利用數(shù)字化裝配工藝設(shè)計與管理系統(tǒng)的三維可視化環(huán)境，針對具體裝配單元包含的工序中零組件之間的裝配約束關(guān)系，進行裝配順序調(diào)整，并對裝配順序規(guī)劃的結(jié)果進行爆炸圖仿真，及時發(fā)現(xiàn)不正確或不合理的工藝過程，進而進行裝配順序調(diào)整和優(yōu)化，圖2為某部件的裝配工藝設(shè)計實例。然后以裝配單元為基礎(chǔ)建立AO件，并根據(jù)工位數(shù)量建立多個AO，定義AO代號和名稱，確定AO對應(yīng)裝配單元在裝配過程中所需要的裝配工序，完善裝配工序的基本信息，形成裝配工藝，并關(guān)聯(lián)各個裝配工序的配套零組件、實現(xiàn)的裝配約束、配套裝配資源等信息。（2）裝配工藝優(yōu)化。飛機零部件尺寸大，精度要求高，裝配過程需要協(xié)調(diào)的部位多，返工困難，為了避免在裝配過程中因重點部位的誤差疊加而導(dǎo)致裝配精度問題的出現(xiàn)，需要在裝配工藝準(zhǔn)備階段對裝配精度進行預(yù)測，并對導(dǎo)致裝配精度超差的工藝過程進行優(yōu)化。直接影響產(chǎn)品裝配精度的主要因素包括零件加工誤差和產(chǎn)品裝配工藝，現(xiàn)有飛機裝配精度保證一般是通過測量和協(xié)調(diào)實現(xiàn)，不能在產(chǎn)品裝配生產(chǎn)前實現(xiàn)對產(chǎn)品精度的控制。在MBD技術(shù)和數(shù)字化裝配技術(shù)日趨成熟的情況下，為了縮短飛機研制周期，需要將精度控制技術(shù)融入裝配工藝準(zhǔn)備過程，實現(xiàn)基于精度控制的飛機裝配工藝優(yōu)化，確保裝配工藝的可靠性。在裝配工藝正式前，對產(chǎn)品進行整體裝配精度預(yù)測（見圖3），提前評估各關(guān)鍵特性的工藝能力。由于整體裝配精度預(yù)測是在零件還未加工的情況下進行的，所以用位置公差（將尺寸公差轉(zhuǎn)化為參考某基準(zhǔn)的位置公差）作為輸入。基于產(chǎn)品精度MBD模型，利用多維方向偏差搜索算法得出偏差傳遞路徑，用蒙特卡洛算法將輸入的位置公差轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的偏差值（偏差值呈正態(tài)分布），利用上述的偏差值、傳遞路徑、敏感度等信息來預(yù)測關(guān)鍵特性是否超差。在裝配精度預(yù)測的基礎(chǔ)上，通過分析預(yù)測結(jié)果，確定并優(yōu)化導(dǎo)致精度超差的工藝因素，最終滿足整體裝配精度要求。如果預(yù)測出關(guān)鍵特性出現(xiàn)超差的情況，可以結(jié)合全要素的偏差貢獻度分析和實際生產(chǎn)能力評估，確定工藝優(yōu)化方案。如果該方案需要改變裝配順序、定位基準(zhǔn)等工藝內(nèi)容，則需要再進行裝配工藝仿真。通過裝配工藝仿真后的工藝優(yōu)化方案為有效方案。為了避免飛機裝配生產(chǎn)線生產(chǎn)瓶頸的出現(xiàn)，在裝配工藝設(shè)計與仿真階段，通過工序生產(chǎn)力平衡仿真，可以提前預(yù)測生產(chǎn)瓶頸和影響因素。通過對裝配工序進行優(yōu)化，可以在飛機裝配生產(chǎn)前實現(xiàn)裝配工序生產(chǎn)力平衡。對每個工序進行生產(chǎn)時間估算，評估每條工序任務(wù)鏈的生產(chǎn)時間，并進行生產(chǎn)力平衡，防止因部分工序任務(wù)鏈過長或過短導(dǎo)致生產(chǎn)瓶頸的出現(xiàn)，從而避免生產(chǎn)延誤或等待的情況發(fā)生。

4三維裝配工藝指令的生成與管理

裝配工藝指令（AO）是用于規(guī)定生產(chǎn)管理單元的完整工藝流程和流程各環(huán)節(jié)的控制要求及記載生產(chǎn)過程中質(zhì)量數(shù)據(jù)的工藝文件。在工程數(shù)據(jù)集成管理平臺中，可獲取完整的AO信息以及工藝模板，并自動創(chuàng)建AO。當(dāng)AO完成審簽流程后，系統(tǒng)將自動提取AO中的零組件配套表，將其關(guān)聯(lián)到頂層MBOM結(jié)構(gòu)中形成底層MBOM結(jié)構(gòu)。（1）裝配工藝文件編制。每個AO對應(yīng)一道工序，將工藝組件關(guān)聯(lián)至AO。在AO節(jié)點下創(chuàng)建工步，并添加工步屬性和描述信息。將工藝組件中的零組件劃分至工步，并根據(jù)要求將標(biāo)準(zhǔn)件和資源劃分至工步。（2）三維工藝信息標(biāo)注。根據(jù)三維信息標(biāo)注規(guī)則，將工藝信息標(biāo)注在三維仿真動畫中，形成具有指導(dǎo)意義的工藝仿真文件。這些工藝信息描述關(guān)鍵的裝配尺寸與公差范圍、工裝和精度要求等生產(chǎn)必需的工藝約束信息，以及在裝配動畫中無法表達(dá)的指導(dǎo)信息。三維工藝信息標(biāo)注的主要方式包括：顏色、可見性、文本、局部放大等。（3）工藝指令。通過數(shù)字化裝配工藝設(shè)計與管理系統(tǒng)生成AO數(shù)據(jù)包（Process、SMG、AVI、圖片、XML格式的工藝文件等），將AO數(shù)據(jù)包傳到工程數(shù)據(jù)集成管理平臺，利用工程數(shù)據(jù)集成管理平臺的AO編輯器將XML格式的工藝文件生成為AO文件，其余數(shù)據(jù)作為附件關(guān)聯(lián)到AO，AO實例如圖4所示。

5裝配工藝知識管理

飛機裝配工藝準(zhǔn)備所涉及的專業(yè)范圍廣，包含的信息量大，是一種經(jīng)驗性非常強的知識密集型工作。在裝配工藝準(zhǔn)備過程中，為了實現(xiàn)裝配工藝知識的共享和重用，提高設(shè)計質(zhì)量，縮短準(zhǔn)備周期和避免設(shè)計資源的浪費，需要對裝配工藝知識進行建模并構(gòu)建知識庫。飛機裝配工藝知識是指在飛機裝配工藝準(zhǔn)備和實際裝配生產(chǎn)過程中形成的，能夠用于指導(dǎo)飛機裝配工藝規(guī)劃與仿真的抽象的數(shù)據(jù)表達(dá)。作為飛機三維工藝設(shè)計與管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，裝配工藝知識庫主要是存儲和管理裝配工藝實例、典型工藝模板和制造資源。首先構(gòu)建3個庫的分類結(jié)構(gòu)，定義相應(yīng)的屬性，再將裝配工藝實例、典型工藝模板和制造資源等分別放入對應(yīng)的分類中。將裝配工藝實例劃分為典型工藝、典型工序和典型工步，并存入裝配工藝實例庫。典型工藝模版庫存儲已結(jié)構(gòu)化、參數(shù)化的針對典型工藝特點的工藝知識，例如，根據(jù)工藝特點不同，將產(chǎn)品分為框類、壁板組件類、地板組件類、管路類和鍛件類等，并按照不同類型的裝配流程構(gòu)建裝配工藝模板，用于固化裝配過程、組織典型裝配模板數(shù)據(jù)。將飛機制造企業(yè)的生產(chǎn)資源以裝配環(huán)境模型、虛擬人體模型、設(shè)備模型、工裝模型、工具模型等形式進行三維建模，并賦予相應(yīng)的參數(shù)信息，形成飛機制造資源知識。

篇（2）

中圖分類號：TP311.1文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

the Application and Research ofWorkflow Model in the Construction of Digital Estate Management

System

SUN De-chao, SHEN Xu-dong

(Ningbo real estate property section, Ningbo315100, China)

Abstract: This article takes the paper file digitization as a starting point, through the establishment based on digital image's three dimensional file virtual system model, utilizes the technology of imagery processing, WEB application and virtual reality and so on, realizes the function of the digital image gathering input, processing, the memory and the three dimensional virtual call, and this function supports the B/S pattern .

Key Words: Virtual reality; Data acquisition; File digitization

1 引言

信息技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用給檔案工作帶來新的契機和新的研究課題。檔案作為一種原生的信息資源，其重要性正日益凸顯出來，采用先進的信息技術(shù)對檔案進行管理，開展檔案數(shù)字化系統(tǒng)建設(shè)勢在必行。目前國外的檔案數(shù)字化建設(shè)在檔案管理信息系統(tǒng)的建設(shè)方面比較成熟，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫、搜索引擎、檢索服務(wù)、信息資源共享、三維虛擬等方面技術(shù)在檔案管理中的應(yīng)用研究比較活躍，已經(jīng)達(dá)到新的。相比較，國內(nèi)的檔案數(shù)字化建設(shè)相對滯后，在檔案管理信息系統(tǒng)的建設(shè)方面尚處在起步的階段， WEB技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)方面在檔案管理中的應(yīng)用非常局限，雖有虛擬檔案館一詞，但僅僅停留在展示方面，還未真正達(dá)到有效虛擬管理作用的目的，有關(guān)檔案管理的三維虛擬現(xiàn)實方面的課題研究剛處在起步階段。因此，建立檔案管理的三維虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)有重要的現(xiàn)實應(yīng)用，將對檔案管理模式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響與變革。

目前中國許多檔案部門著手進行擋案的數(shù)字化工作，檔案整理工作量龐大，設(shè)計一套有效的檔案數(shù)字化模型是非常必要及時的，對檔案數(shù)字化工程的推進有著非常重要的意義，通過數(shù)字圖象三維虛擬系統(tǒng)模型的建立，可保護實物檔案形成電子檔案，有助于電子查閱和網(wǎng)上瀏覽，降低辦公成本，提高檔案管理效率，而且使用直觀方便，接近現(xiàn)實世界。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 主要內(nèi)容介紹

系統(tǒng)深入研究檔案數(shù)字化進程中的檔案三維虛擬現(xiàn)實管理問題，包括紙質(zhì)檔案的拍攝或掃描采集錄入系統(tǒng)與檔案電子庫房的三維虛擬管理如虛擬檔案袋與檔案架的創(chuàng)建、上架下架位置排列與虛擬檔案袋的調(diào)閱等問題，充分利用理論、硬件、軟件與技術(shù)應(yīng)用相結(jié)合，對檔案的三維虛擬現(xiàn)實管理方面進行獨特而全面的研究。

系統(tǒng)主要運用Visual Studio 2005和.Net框架建立一套基于B/S模式的數(shù)字圖象三維虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)模型，主要分成兩大塊：電子檔案數(shù)字圖象的采集錄入系統(tǒng)與三維檔案虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)工作流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作流程

電子檔案數(shù)字圖象的采集錄入系統(tǒng)主要是通過錄入系統(tǒng)程序客戶端運用USB接口控制技術(shù)控制數(shù)碼相機或高速掃描儀進行檔案紙質(zhì)材料的拍攝或掃描錄入，以TIFF/JPEG等主要圖象格式進行數(shù)字圖象的分布式存儲并上傳到文件目錄服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，為三維虛擬現(xiàn)實管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)來源；三維虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)主要建立三維虛擬檔案袋與虛擬檔案庫，根據(jù)檔案的空間位置信息與上架信息，通過虛擬檔案袋載入數(shù)字圖象信息，自動形成三維圖形展示的檔案庫房密集架直觀圖，通過該圖可以直接定位檔案的具置，可以直接對該卷電子檔案進行操作，如調(diào)閱、遷出、銷毀、借閱登記等，實現(xiàn)三維電子檔案的模擬實物查詢與操作，以簡化檔案管理的業(yè)務(wù)工作環(huán)節(jié)。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

(1)USB接口控制數(shù)碼相機技術(shù)：支持JPEG、GIF、PDF、BMP、DWG、DXF、TIFF等多種圖象格式，支持黑白二值、灰度和彩色拍攝或掃描錄入，支持多種數(shù)碼相機或高速掃描儀的錄入接口，支持遠(yuǎn)程服務(wù)應(yīng)用，能進行拍攝或掃描模板及參數(shù)的設(shè)置。

（2）數(shù)字圖象處理、圖象存儲安全與圖象壓縮技術(shù)：能對圖象進行縮小放大、去噪去污等處理，以保證圖象質(zhì)量；鑒于檔案種類繁多，數(shù)據(jù)量龐大，考慮到虛擬現(xiàn)實管理的實時性與快速性，本系統(tǒng)具有高效圖象處理的功能，并采用LZW無損壓縮算法對彩色數(shù)字圖象進行高比例無損壓縮存儲，以滿足數(shù)字圖象訪問速度的需要，具有良好的實時性、擴展性和伸縮性。

（3）虛擬電子檔案袋建立技術(shù)：將文本數(shù)據(jù)與圖象數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，存取在虛擬電子檔案袋中，形成完整的電子檔案；

（4）三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)：能形象逼真地模擬檔案的查詢與調(diào)閱；三維虛擬現(xiàn)實提供電子庫房虛擬管理和虛擬檔案的調(diào)檔查閱，具有生動逼真和模擬實物檔案管理的效果。同時，具有虛擬檔案位置信息大變動調(diào)整速度比實物檔案位置信息大變動快的得多。。

（5）數(shù)據(jù)庫存取與數(shù)字多媒體技術(shù)：能實現(xiàn)圖象文件的分布式存儲 ，能快速讀取圖象數(shù)據(jù)；支持聲音，實現(xiàn)多媒體漫游；

3 結(jié)論

該系統(tǒng)針對數(shù)字化檔案工程，提出了用三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)、USB接口技術(shù)、圖象處理技術(shù)和WEB技術(shù)相結(jié)合來解決電子檔案數(shù)字圖象采集、存儲、三維虛擬調(diào)閱等問題的方案，給檔案數(shù)字化管理提供了有力的應(yīng)用工具，有利于信息共享，大大提高了數(shù)字化效率,圖2為系統(tǒng)在寧波數(shù)字化檔案管理使用過程中虛擬現(xiàn)實的圖片。該作品具有較好的前瞻性和實用性，不僅局限于檔案領(lǐng)域，可以擴展到多種行業(yè)多種領(lǐng)域，具有很好的使用價值、社會效益和市場前景。

圖2 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

參考文獻

[1] 胡西偉.基于三維動畫與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的理論研究[D].武漢大學(xué)碩士論文,2005,4.

篇（3）

一、數(shù)字化校史館與虛擬現(xiàn)實技術(shù)

校史館是陳列學(xué)校發(fā)展歷史、展示學(xué)校辦學(xué)過程和不同時代學(xué)校面貌的場館；是學(xué)校傳統(tǒng)與校園文化的集中表現(xiàn)的舞臺；是學(xué)校博物館，能把學(xué)校的文博全景陳列；是學(xué)校的榮譽室，是學(xué)校教育教學(xué)成果的榮譽展覽室；是學(xué)生德育教育基地，即通過校史館的陳列與展示，成為學(xué)生德育教育和人文教育的基地。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有沉浸性、想象性和交互性的三大特征，與傳統(tǒng)的二維技術(shù)相比，在視覺、聽覺和觸覺方面具有更強的吸引力，尤其是分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以把分布在不同地理位置的人整合在一個虛擬環(huán)境中，實現(xiàn)共享資源、相互交流和協(xié)作，從而使虛擬環(huán)境變得更加有趣，更加具有沉浸性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的運用，給瀏覽者來視覺上的沖擊力，圖像、聲音等多媒體的加入，使得展出更加生動、有趣，讓參與者體驗校園的歷史變遷演繹，同時數(shù)字化校史館的建設(shè)，有利于促進學(xué)校傳承和發(fā)揚優(yōu)良的教育教學(xué)傳統(tǒng)，有利于學(xué)校不斷積淀校園文化、創(chuàng)新校園文化和形成辦學(xué)特色。

二、數(shù)字化校史館的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

數(shù)字校化史館系統(tǒng)采用主流的瀏覽器/服務(wù)器（B/S）結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1數(shù)字化校史館的系統(tǒng)架構(gòu)

為了滿足瀏覽者利用IE瀏覽器就可以進行靈活的瀏覽操作。服務(wù)器端需要配置Web服務(wù)和Java制作的Server服務(wù)應(yīng)用程序，客戶端需要在IE瀏覽器中安裝三維瀏覽插件（BS Contact Vrml-X3D或者Cortona）和安裝Java制作的Client客戶應(yīng)用程序。

三、數(shù)字化校史館功能模塊的制作

數(shù)字化校史館功能模塊具體制作中，主要用Autodesk3ds Max 2013建模技術(shù)來實現(xiàn)虛擬場景，用Avatar Studio軟件來制作虛擬替身，用Java 9.0語言編寫的服務(wù)器端和客戶端應(yīng)用程序來實現(xiàn)瀏覽者瀏覽、操作和視音頻傳輸。

1、三維數(shù)字場景的制作

在數(shù)字化校史館中，各種三維場景均采用Autodesk3ds Max 2013軟件來構(gòu)建三維數(shù)字場景。三維場景中的對象及其屬性用節(jié)點(Node)描述，節(jié)點按照一定規(guī)則構(gòu)成場景圖(Scene Graph)。場景圖中的第一類節(jié)點用于從視覺和聽覺角度表現(xiàn)對象，按照層次體系組織起來，反映境界的空間結(jié)構(gòu)；第二類節(jié)點用于事件產(chǎn)生和路由機制，形成路由圖(Route Graph)，確定三維場景隨時間的推移如何動態(tài)變化。

2、虛擬替身人物的制作

虛擬替身人物代表著三維場景中的瀏覽者，是瀏覽者能夠以沉浸方式進行學(xué)習(xí)活動的一個主要因素。現(xiàn)有的虛擬替身均采用Blaxxun公司的Avatar機制標(biāo)準(zhǔn)，可以使用Avatar  Studio軟件來進行制作。在Avatar Studio軟件中，每一個虛擬替身的關(guān)節(jié)點模型(Joint Model)簡化為頭、手、手臂、腳、腿、身體上部和身體下部等七個部分。在制作過程中，利用軟件提供的相應(yīng)工具可以設(shè)置虛擬替身以上身體部位的動作動畫。

3、視音頻傳輸?shù)膶崿F(xiàn)

Java編寫的服務(wù)器組播程序可以使得瀏覽者之間進行視音頻數(shù)據(jù)交互，并且通過 SAI 接口將這些操作寫入虛擬場景文件中，從而實現(xiàn)多用戶的虛擬替身分布式實時同步，其中視頻線程接收視頻數(shù)據(jù)包進行解壓縮及回放；音頻線程接收音頻數(shù)據(jù)包進行解壓縮及播放。

·發(fā)送端：在主線程中，啟動視音頻兩個線程分別對視音頻進行采集，放入視音頻緩沖區(qū)，同時監(jiān)聽客戶端的連接請求，收到連接請求，建立信令通道（TCP連接），通過信令通道，向服務(wù)器分控中心發(fā)送播送地址及端口號，同時對應(yīng)視音頻兩個線程，利用建立的視音頻數(shù)據(jù)通道（UDP），對視/音頻進行壓縮編碼、組播發(fā)送，實現(xiàn)視音頻的雙向傳輸。

·接收端：在主線程中，向發(fā)送端主機發(fā)出連接請求（CALL），三次握手建立信令通道（TCP連接），接收到組播地址及端口號后啟動視/音頻兩個線程，完成建立視音頻數(shù)據(jù)通道（UDP），加入視音頻播組，接收壓縮視音頻包并解碼顯示和播放，從而實現(xiàn)視音頻的雙向傳輸。

三、數(shù)字化校史館功能的實現(xiàn)

瀏覽者利用IE瀏覽器進入數(shù)字化校史館時需要安裝Vrml插件。Vrml插件既是瀏覽器，還是獨立運行的應(yīng)用程序，也是實時3D著色引擎，支持Nurbs曲線，粒子效果，霧化效果，支持多人的交互環(huán)境。同時要使用視頻語音功能還需要安裝視音頻客戶端應(yīng)用程序以及麥克風(fēng)和視頻攝像頭等硬件設(shè)備。

圖2數(shù)字化校史館的運行界面

數(shù)字化校史館瀏覽器的運行界面如圖2所表示，其中圖中1部分是虛擬場景和虛擬替身顯示頁面；圖中2部分是用戶視頻畫面顯示窗口；圖中3部分是用戶列表顯示頁面；圖中4部分是語音控制面板；圖中5部分是綜合控制面板。

四、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在數(shù)字化校史館應(yīng)用的意義

在數(shù)字化校史館中，學(xué)生可以實現(xiàn)數(shù)字漫游，看到和現(xiàn)實一樣的景象，比空洞的實物更有說服力。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建虛擬環(huán)境有望實現(xiàn)教育界理想的“寓教于樂”的學(xué)習(xí)效果。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建面向人文教育的數(shù)字化校史館，以三維空間向量形式表示各人文教學(xué)模型體和位置相對關(guān)系，有效地節(jié)約了現(xiàn)實人文資源建設(shè)的成本，同時為瀏覽者提供了一個高度沉浸的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境，對歷史文化遺產(chǎn)的保護和與人文精神在中小學(xué)的傳承和發(fā)展具有重要的意義。

五、結(jié)束語

隨著Web3D虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展和在人文教育中應(yīng)用的深入，人文教育虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境必將朝著三維虛擬社區(qū)化方向發(fā)展，對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣，有著積極的作用。數(shù)字化校史館通過模仿現(xiàn)實的人文環(huán)境來構(gòu)建高度沉浸性三維虛擬環(huán)境，將分布在不同地域的瀏覽者合成在3D虛擬環(huán)境中來進行交流和協(xié)作，增加了學(xué)習(xí)的趣味性，改善學(xué)習(xí)效果，提高學(xué)習(xí)效率。

參考文獻:

[1]張著,張?zhí)祚Y.陳懷友.《虛擬現(xiàn)實技術(shù)與應(yīng)用》[M].清華大學(xué)出版社,2011年.

[2]胡小強.《虛擬現(xiàn)實技術(shù)》[M],北京郵電大學(xué)出版社.2010年.

[3]馮銳.圖書館網(wǎng)絡(luò)化進程與虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境探討[J].圖書館信息技術(shù).2004(9)

[4]瞿煒娜.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的虛擬實驗室的研究與實現(xiàn)[D].大慶:大慶石油學(xué)院，2003

篇（4）

中圖分類號： TU238+.2 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

數(shù)字化表現(xiàn)所運用到的相關(guān)表現(xiàn)處理技術(shù)、相關(guān)軟件運用技術(shù)、相關(guān)表現(xiàn)程式可稱之為數(shù)字化表現(xiàn)技術(shù)，它是在全面掌握和處理項目的相關(guān)信息的基礎(chǔ)上，通過制作真實感幾乎與實景一般無二的圖形、圖像、動畫，乃至配以解說和音樂，從不同角度將室內(nèi)設(shè)計的氣氛、意境、色調(diào)、光影和形態(tài)等環(huán)境要素表現(xiàn)出來，一覽無余地展現(xiàn)項目設(shè)計方案和設(shè)計風(fēng)格，讓人們在項目施工之前就能直觀地了解預(yù)期的室內(nèi)環(huán)境效果，了解它的風(fēng)格特征。室內(nèi)設(shè)計數(shù)字化表現(xiàn)具有明顯的時代特征，無論從制作的方法及手段，還是從取得的效果來看都比傳統(tǒng)效果圖制作有了很大的進步。

1 多專業(yè)的協(xié)同性

以上介紹的設(shè)計制圖軟件應(yīng)用的領(lǐng)域很廣，涉及的專業(yè)也很多，但是不管是哪種設(shè)計制圖軟件，用到各專業(yè)領(lǐng)域都是利用了其固有的操作系統(tǒng)和命令，只是表現(xiàn)出來的內(nèi)容不一樣，如Autcad應(yīng)用到土木工程或電子器械或室內(nèi)設(shè)計上，三個領(lǐng)域完全不一樣，表現(xiàn)出來的圖紙也千差萬別，但是圖形的畫法、結(jié)構(gòu)、用到的命令都是那些。

2 過程的綜合性

在室內(nèi)設(shè)計中，主要使用Autcad、3dsmax、V-ray、Phtoshop技術(shù)來制作各種規(guī)劃圖、平面設(shè)計圖、立面圖、透視圖和效果圖等。一個室內(nèi)設(shè)計的各種圖件的制作過程都是相互交叉、綜合的。以一個室內(nèi)設(shè)計為例，在設(shè)計過程中，首先是根據(jù)實地測量和調(diào)查的結(jié)果和對方提供的基礎(chǔ)材料與要求，運用Autcad繪制平面圖；然后將平面圖導(dǎo)入3dsmax中，運用3dsmax建模，即建立效果圖中所需的物體如建筑空間、家具、配飾、燈光等的三維模型；接著將3d max中所渲染的模型效果圖導(dǎo)入Phtoshop中完成后期處理，即將所得的效果圖與植物及人物等配景合成，得到最終效果圖[15] 。

在這個過程中，每一步都要經(jīng)過專業(yè)的設(shè)計、整合后方可制作，如果哪個步驟有問題或是需要修改方案，就得要返回上一級步驟修改，然后倒入下一級繼續(xù)制作。Autcad、3d max、V-ray、Phtoshop之間也是可以相互交叉使用的，如Autcad制作的圖紙可以倒入3d max中繼續(xù)制作，也可以倒入Phtoshop里制作平面效果。

3 制作手段的準(zhǔn)確與高效性

室內(nèi)設(shè)計數(shù)字化的目標(biāo)在于把室內(nèi)設(shè)計與計算機多媒體結(jié)合起來，運用數(shù)字化手段更準(zhǔn)確、更全面、更逼真地表現(xiàn)室內(nèi)空間的狀態(tài)、質(zhì)感、色調(diào)、光影等構(gòu)成元素，因此是一套全新的設(shè)計體系。在市場競爭中，室內(nèi)效果圖制作數(shù)字化意義深遠(yuǎn)。首先，數(shù)字化表現(xiàn)可以按照甲方或者設(shè)計師的要求修改，且全方位、仿真性都超越了傳統(tǒng)的表現(xiàn)形式，修改起來輕松，以達(dá)到整個空間設(shè)計的最佳效果。其次，數(shù)字化手段讓人們虛擬現(xiàn)實的能力大大增強，有時圖形還變成了圖像，其真實感、可視性使設(shè)計思想表達(dá)的酣暢淋漓，一目了然，達(dá)到了前所未有的效果。第三，數(shù)字化設(shè)計提高了設(shè)計表現(xiàn)的工作效率，從系統(tǒng)設(shè)定到修改相關(guān)參數(shù)輕松，方便，快捷，并具準(zhǔn)確度高，降低了設(shè)計成本，縮短了制作周期，提高了工作的效率。

4 功能的可更改性

電腦比手繪圖紙有了一個很大的差別和改進，就是電腦制圖可以隨時更改設(shè)計，這一點跟傳統(tǒng)的手繪相比有了很大的進步，以前用手繪時，一個方案沒過，再做方案表現(xiàn)都要重新畫，這樣非常的費時費力，有了電腦設(shè)計軟件后，哪些地方需要修改的就修改那個部分就行了，這樣就大大提高了工作時間和工作效率。另外如果在制作的過程中出現(xiàn)了問題，可以隨時返回修改。但是另一方面也帶來了一些問題，如改動太多，一個設(shè)計有可能被改的面目全非，全然失去了原有的設(shè)計初衷。或是甲方改變太多，使設(shè)計變得冗長而繁雜。但是無論如何，電腦軟件的開發(fā)和革新，給設(shè)計帶來了一場巨大的變革，設(shè)計的流程和具體操作都變得與以前大相徑庭，無論是給設(shè)計端還是客戶端都帶來了根本性的顛覆，使得現(xiàn)有的設(shè)計工作完全不同于以往，除了使設(shè)計繪圖人員從原有的繪圖束縛中解脫出來，也使甲方能夠更直觀更快速的看到效果，減少設(shè)計繪圖人員的工作量，提高其工作效率。

5 二維、三維技術(shù)的可結(jié)合性

傳統(tǒng)設(shè)計制圖的設(shè)計過程為：三維設(shè)計構(gòu)思，二維工程圖樣表現(xiàn)，起始構(gòu)思和最終結(jié)果都是三維實體，而將兩者聯(lián)系起來在一起的是二維圖形，一般設(shè)計人員需要經(jīng)過專門訓(xùn)練才能掌握這種表達(dá)和讀圖的方法。在室內(nèi)設(shè)計項目中，在使用設(shè)計制圖軟件時，一般先是使用Autcad軟件制作平面二維圖形，平面設(shè)計圖或立面圖、剖面圖等，再在Phtoshop軟件中制作彩色平面圖、立面圖等，而三維模型的制作是先用Autcad軟件制作平面圖，再導(dǎo)入3d max軟件中制作三維模型，制作完后將模型再在Phtoshop軟件中打開制作效果圖后期。這種二維、三維技術(shù)的結(jié)合制作，一起完成整個室內(nèi)設(shè)計表現(xiàn)工作。

6 信息的可傳輸性

人們通過網(wǎng)絡(luò)可以與世界任何一個角落的同類進行交流，文本、音頻、視頻等皆為所用。無論是公裝還是家裝，業(yè)主可以請本地的設(shè)計師設(shè)計，也可以請外地的設(shè)計師設(shè)計，還可以請外國的設(shè)計師設(shè)計，業(yè)主的選擇范圍無限擴張。同理，業(yè)界也可以打破地域的局限性，將所有的設(shè)計師視為同事，將所有的設(shè)計機構(gòu)視為伙伴，合作對象輕而易舉地就能夠從一個地區(qū)、一個國家輻射到整個世界，業(yè)界合作無限擴張。

數(shù)字化表現(xiàn)是運用的數(shù)字化的手段和工具，將室內(nèi)設(shè)計方案以靜態(tài)的圖像、動態(tài)的影像或可交互的虛擬現(xiàn)實的形式呈現(xiàn)出來，準(zhǔn)確的傳達(dá)方案的空間感、體量感、材質(zhì)感光感和色彩感給受眾的一種表現(xiàn)方式。數(shù)字化表現(xiàn)的運用具有傳統(tǒng)室內(nèi)效果圖制作中所沒有特點，室內(nèi)設(shè)計的數(shù)字化表現(xiàn)使各個設(shè)計程序明顯優(yōu)化，數(shù)字化的應(yīng)用將設(shè)計師從繁雜的勞作中解放出來，享受到數(shù)字化技術(shù)帶來的好處。

參考文獻

篇（5）

論文摘要:文章根據(jù)工作中的一些實踐,簡要介紹了數(shù)字化技術(shù)在原圖處理和攝影測量中的應(yīng)用特點和一些要注意的方面,希望能給同行們作一些經(jīng)驗參考。

傳統(tǒng)工程測量技術(shù)的服務(wù)領(lǐng)域主要包括水利、交通、建筑等行業(yè),隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展、測量儀器的智能化,數(shù)字化測繪技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用,而全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、攝影測量與遙感(RS)以及數(shù)字化測繪和地面測量先進技術(shù)的發(fā)展,測量數(shù)據(jù)采集和處理的逐漸自動化、實時化和數(shù)字化,工程測量的服務(wù)領(lǐng)域也應(yīng)進一步延伸,以滿足不斷提高的社會需要。

一、數(shù)字化技術(shù)在原圖處理中的應(yīng)用

(一)原圖數(shù)字化處理

在建立各種GIS系統(tǒng)時,需要對原有地圖進行數(shù)字化處理,對于原始地圖,若其現(xiàn)勢性、精度和比例尺能滿足要求,就可以利用數(shù)字化儀對其進行數(shù)字化處理工作。當(dāng)前主要有手扶跟蹤數(shù)字化和掃描矢量化、GPS數(shù)據(jù)輸入三種方法,手扶跟蹤數(shù)字化需要的儀器為計算機,數(shù)字化儀及相關(guān)軟件,是較早的一種數(shù)字化輸入方法,輸入速度較慢,勞動強度也較大。掃描矢量化是通過掃描儀輸入掃描圖像,然后通過矢量跟蹤,確定實體的空間位置。隨著掃描儀的普及和矢量化軟件的不斷升級,其作業(yè)方法越來越趨于自動化,它是一種省時,高效的數(shù)據(jù)輸入方法。GPS輸入是依據(jù)GPS工具能確定地球表面圖形精確位置,由于它測定的是三維空間位置的數(shù)字,因此不需作任何轉(zhuǎn)換,可直接輸入數(shù)據(jù)庫,目前主要是應(yīng)用RTK(RealTimeKinematics-實時動態(tài))技術(shù),它是在GPS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的、能夠?qū)崟r提供流動站在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果,并在一定范圍內(nèi)達(dá)到厘米級精度的一種新的GPS定位測量方式,通過將1臺GPS接收機安裝在已知點上對GPS衛(wèi)星進行觀測,將采集的載波相位觀測量調(diào)制到基準(zhǔn)站電臺的載波上,再通過基準(zhǔn)站電臺發(fā)射出去;流動站在對GPS衛(wèi)星進行觀測并采集載波相位觀測量的同時,也接收由基準(zhǔn)站電臺發(fā)射的信號,經(jīng)解調(diào)得到基準(zhǔn)站的載波相位觀測量,流動站的GPS接收機再利用0TF(運動中求解整周模糊度)技術(shù)由基準(zhǔn)站的載波相位觀測量和流動站的載波相位觀測量來求解整周模糊度,最后求出厘米級精度流動站的位置。應(yīng)用這種測量方法測量可以不布設(shè)各級控制點,僅依據(jù)一定數(shù)量的基準(zhǔn)控制點,便可以高精度快速地測定圖根控制點、界址點、地形點、地物點的坐標(biāo),利用測圖軟件可以在野外一次生成電子地圖。同時,也可以根據(jù)已有的數(shù)據(jù)成果快速地進行施工放樣。而實際應(yīng)用得較多的主要是數(shù)字掃描矢量化軟件,針對大比例尺地形圖,大多數(shù)掃描矢量化軟件能自動提取多邊形信息,高效、便捷、保真的對地圖進行數(shù)字化處理。下面簡單介紹MAPCAD軟件的原圖數(shù)字化處理作業(yè)流程。

(二)數(shù)字化原圖作業(yè)流程

由于MAPCAD軟件掃描矢量化輸入方法具有圖像清晰、編輯方便、易于轉(zhuǎn)換等特點一般外設(shè)精度都能滿足,所以地形圖的精度主要取決于人工跟蹤精度和輸出設(shè)備精度,而人工跟蹤精度主要取決于作業(yè)人員的技能掌握熟練程度和工作態(tài)度,所以必須在加強作業(yè)人員基本技能培訓(xùn)上下工夫,要求工作人員嚴(yán)格按矢量化方案作業(yè),確保圖件的精度和質(zhì)量高于國家現(xiàn)行數(shù)字化測圖規(guī)范所規(guī)定的數(shù)字化精度和質(zhì)量。在工程測量實踐中,要做好地形圖外業(yè)測點與數(shù)字化圖縮放相結(jié)合、符號圖層的劃分子圖、線型符號庫的設(shè)計等工作保證滿足工程進度的同時又節(jié)約項目經(jīng)費,設(shè)計出的數(shù)字地圖簡單易用、美觀整潔、易于使用地形圖的工作人員判讀。

二、數(shù)字化繪圖

(一)數(shù)字化繪圖的特點

大比例尺地形圖和工程圖的測繪是傳統(tǒng)工程測量的重要內(nèi)容,數(shù)字化繪圖克服了手工繪圖存在的許多弊端,如工作量大,作業(yè)艱苦,作業(yè)程序復(fù)雜,煩瑣的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和繪圖工作,成圖周期長,產(chǎn)品單一等缺點,符合現(xiàn)代飛速發(fā)展的工程需要。目前,數(shù)字化成圖技術(shù)主要有內(nèi)外業(yè)一體化和電子平板兩種模式。內(nèi)外業(yè)一體化是一種外業(yè)數(shù)據(jù)采集方法,主要設(shè)備是全站儀、電子手簿等,其特點是精度高、內(nèi)外業(yè)分工明確、便于人員分配,從而具有較高的成圖效率。具有以下的特點:

1.一測多用:如在一些綜合性較強的工程中需要對同一地形圖繪制不同比例尺的地形圖,過去的平板測圖方法則需要重復(fù)工作,而數(shù)字化測圖則可以同時根據(jù)完成的地形圖繪制不同比例尺的多個地形圖,因為往往小比例尺包含了大比例尺地形圖測圖范圍。僅需先測大比例尺圖范圍,再補充小比例尺測圖范圍即可滿足各不同專業(yè)人員對不同比例尺的地形圖的需要。

2.精度高:數(shù)字化成圖系統(tǒng)在外業(yè)采集數(shù)據(jù)時,利用全站儀現(xiàn)場自動采集地形地物點的三維坐標(biāo),并自動存儲,在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時,完全保持了外業(yè)測量的精度,消除了人為的錯誤及誤差來源,而且外業(yè)工作省略了讀數(shù)、計算、展點繪圖等外業(yè)工序,減少了作業(yè)人員,外業(yè)工效大大提高,時間縮短,直接生產(chǎn)成本大幅度下降。

3.勞動強度:小數(shù)字化成圖的過程,減輕了作業(yè)人員的勞動強度,使生產(chǎn)周期大大縮短,能及時滿足用戶的要求。

4.便于保存管理及更新方便:數(shù)字化產(chǎn)品既可以存儲在軟盤上,也可以通過繪圖儀繪在所需的圖紙上,線條、線劃粗細(xì)均勻,注記、字體工整,圖面整齊、美觀。且便于修改,能更好地保證圖形的現(xiàn)勢性和不變形性,避免重復(fù)測繪造成的浪費,增加地形圖的實用性和用戶的廣泛性。

(二)外業(yè)數(shù)據(jù)的采集

在采集數(shù)據(jù)時,數(shù)據(jù)采集人員要準(zhǔn)確應(yīng)用地物代碼,以免在內(nèi)業(yè)成圖時出現(xiàn)錯誤;在觀測開始時,相關(guān)工作人員需嚴(yán)格按照要求應(yīng)對測站點進行檢查,跑尺人員應(yīng)嚴(yán)格按照自動成圖的要求作業(yè),確保能完整地描述地形地貌的特征點,必須通過繪制草圖來表明各個地物碎部點的屬性及相互關(guān)系,測量坎子時,要量取坎子比高,坎下也要進行地形點采集。當(dāng)一個測區(qū)完成后,如果有必要可把數(shù)據(jù)備份。

(三)繪制內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

無論是工程進程各階段的測量工作,還是不同工程的測量工作,都需要根據(jù)誤差分析和測量平差理論選擇適當(dāng)?shù)臏y量手段,并對測量成果進行處理和分析。

三、工程測量中的數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)

數(shù)字?jǐn)z影測量是基于數(shù)字影像與攝影測量的基本原理,應(yīng)用計算機技術(shù)、數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識別等多學(xué)科的理論與方法。就攝影測量本身而言,從測繪的角度上來看數(shù)字?jǐn)z影測量還是利用影像來進行測繪的科學(xué)與技術(shù);而從信息科學(xué)和計算機視覺科學(xué)的角度來看,它是利用影像來重建三維表面模型的科學(xué)與技術(shù),也就是在“室內(nèi)”重建地形的三維表面模型,然后在模型上進行測繪,從本質(zhì)上來說,它與原來的攝影測量沒有區(qū)別。因而,在數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)中,整個的生產(chǎn)流程與作業(yè)方式,和傳統(tǒng)的攝影測量差別似乎不大,但是它給傳統(tǒng)的攝影測量帶來了重大的變革。

篇（6）

中圖分類號： TV 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

0.引言：科學(xué)技術(shù)的新成就，電子計算機技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，以及測繪技術(shù)和科技的不斷發(fā)展，工程測量技術(shù)近年來發(fā)生了很大的變化。

1．全站儀測量放樣技術(shù)

全站儀替代光學(xué)經(jīng)緯儀和電磁波測距儀的應(yīng)用．足地面測量技術(shù)進步的重要標(biāo)志之一。全站儀具有測量精度高，儀器的集成化、自動化和智能化程度高等優(yōu)點，為施工測量提供了極大的方便。已大量應(yīng)用于各類工程的施工測量中。電子全站儀自動改正儀器軸系統(tǒng)差、自動歸化計算、角度測量自動掃描、消除度盤分劃誤差和偏心差，自動記錄存儲、實時測量三維坐標(biāo)、與雙向數(shù)據(jù)通訊功能，為測圖和工程放樣向數(shù)字化發(fā)展開辟了道路。目前全能型和智能化方向發(fā)展的電腦型全站儀都帶有豐富的軟件，可以直接進行坐標(biāo)放樣、導(dǎo)線測量、程序測量、懸高測量、道路放樣、對邊測量、面積測量、高程傳遞、參考線放樣，故能提供高速高精度的觀測成果，又能高效地完成多種測量作業(yè)。

2．?dāng)?shù)據(jù)庫技術(shù)與GIS技術(shù)

測量工作者如何更好更好地為工程建設(shè)服務(wù)，其最有效的方法是利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)或GIS技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫或信息系統(tǒng)。其同的是把大量的測量數(shù)據(jù)或信息進行科學(xué)的存儲。將GIS應(yīng)用于水利水電工程建設(shè)，虛擬顯示施工總布置三維全景，直觀反映各組成部分空間上和時間上的相互關(guān)系并實現(xiàn)各種信息可視化查詢、分析、統(tǒng)計計算，實現(xiàn)建筑物施工全過程動態(tài)仿真演示。以信息的數(shù)字化、直觀化、可視化為出發(fā)點，直觀清晰地描述復(fù)雜工程建設(shè)的施工動態(tài)過程，為全面、準(zhǔn)確．快速地分析掌握工程施工全過程提供有力的分析工具，實現(xiàn)工程信息的高效應(yīng)用與科學(xué)管理。

3．GPS定位技術(shù)

隨著GPS的出現(xiàn)和不斷發(fā)展完善，測繪定位技術(shù)發(fā)生了革命性的變革。長期以來用測角、測距、測水準(zhǔn)為主體的常規(guī)地面定位技術(shù)，正在逐步被以一次性確定三維坐標(biāo)的、高速度、高效率、高精度、大范圍的GPS技術(shù)所代替，同時定位范圍已從陸地和近海擴展到海洋和宇宙空間；定位方法已從靜態(tài)擴展到動態(tài)；定位服務(wù)領(lǐng)域已從導(dǎo)航和測繪領(lǐng)域擴展到國民經(jīng)濟建設(shè)的廣闊領(lǐng)域。碎部點的測繪與放樣等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用前景。GPS接收機已逐漸成為一種通用的定位儀器在工程測量中得到廣泛應(yīng)用。將GPS接收機與電子全站儀或測量機器人連接在一起，稱超全站儀或超測量機器人。它將GPS的實時動態(tài)定位技術(shù)與全站儀靈活的三維極坐標(biāo)測量技術(shù)完美結(jié)合，可實現(xiàn)無控制網(wǎng)的各種工程測量。水電工程施工區(qū)域大，控制點傳算工作量大，精度衰減快；高山峽谷之中，山脈蜿蜒曲折，造成上點和通視困難；河流阻隔，致使交通不便，前后視須迂同前進。利用GPSRTK技術(shù)進行碎部點測繪與放樣不需要與基站保持通視，也無需進行后視作業(yè)，誤差不累加，精度分布均勻，精度衰減每公里只有l(wèi)mm。10--15km的作業(yè)半徑不需要設(shè)置過渡控制點，更長距離的測繪可通過設(shè)置中繼電臺轉(zhuǎn)發(fā)電測波解決。大幅度地提高工作效率。

4．程序型計算器輔助計算技術(shù)

程序型計算器（如CASIO fx-4800P/fx-4500PA）以其功能強大、經(jīng)濟實惠、方便攜帶的特性受到了各行各業(yè)工程技術(shù)人員的歡迎，尤其是測繪方面的技術(shù)人員進行工程放樣計算的有力工具。水利水電工程龐大而復(fù)雜。工程細(xì)部的放樣往往牽涉到幾十個公式的數(shù)學(xué)計算，尤其是在施工現(xiàn)場，嚴(yán)寒、酷暑、噪音、灰塵很難讓人時刻保持清醒的頭腦，計算的速度和結(jié)果的正確性大打折扣，嚴(yán)重影響放樣的質(zhì)量和效率。利用編程計算器事先編制好所需放樣部位的計算程序，在施工現(xiàn)場最多只需輸入測點三維坐標(biāo)X，Y，Z的數(shù)據(jù)即可迅速計算出所需要的放樣數(shù)據(jù)，結(jié)果準(zhǔn)確率大大提高。全站儀實現(xiàn)了測點坐標(biāo)的隨測隨得，編程計算器實現(xiàn)了放樣數(shù)據(jù)的即輸即得，大大加快了工程放樣的速度。

5．?dāng)?shù)字化測繪技術(shù)

大比例尺地形圖和工程圖的測繪，是工程測量的重要內(nèi)容和任務(wù)。常規(guī)的成圖方法是一項腦力勞動和體力勞動結(jié)合的艱苦的野外工作，同時還有大量的室內(nèi)數(shù)據(jù)處理和繪圖工作，成圖周期長，難以適應(yīng)飛速發(fā)展的現(xiàn)代化工程建設(shè)的需要。把野外數(shù)據(jù)采集的先進設(shè)備與微機及數(shù)控繪圖儀三者結(jié)合起來，形成—個從野外或室內(nèi)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、圖形編輯和繪圖的自動測圖系統(tǒng)。實現(xiàn)大比例尺基本圖、工程地形圖、帶狀地形圖、縱橫斷面圖、地籍圖、地下管線圖等各類圖件的自動繪制。系統(tǒng)可直接提供圖紙，也可提供電子數(shù)據(jù)，為專業(yè)設(shè)計自動化建立專業(yè)數(shù)據(jù)庫和基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。數(shù)字化成圖技術(shù)住現(xiàn)代工程中的應(yīng)用不僅提高了工作效率，并保質(zhì)保量提交成果。僅內(nèi)業(yè)制圖部分可節(jié)約經(jīng)費50%，節(jié)約時間60％。

6． AtuoCAD輔助設(shè)計技術(shù)

計算機輔助沒計(Computer Aid Design簡寫CAD)足20世紀(jì)80年代初發(fā)展起來的一門新興技術(shù)型應(yīng)用軟件。如今在各個領(lǐng)域均得到了普遍的應(yīng)用。它大大提高了工程技術(shù)人員的工作效率。利用AutoCAD配合AutoLisp語言，可以編制一些常用的計算程序，得到定制的計算結(jié)果。在水利水電工程上有許多體形復(fù)雜的計算，尤其是各種不同體形銜接處的相交線，需要用空間解析幾何的方法解算。單靠計算器手工計算，非常繁瑣，工作量大，準(zhǔn)確性也不好保證，用AutoCAD建立數(shù)字化模型，執(zhí)行點坐標(biāo)查詢功能就可以了。也可以對所編寫的程序的計算結(jié)果進行正確性驗證。AutoCAD的特性提供了測量內(nèi)業(yè)資料計算的另外一種全新直觀明了的圖形計算方法。另一方面是各種工程橫斷面、縱斷面網(wǎng)的繪制，以及斷面面積的計算和其它一些需要的圖紙的繪制。從而大大減輕我們內(nèi)業(yè)的工作強度和工作量。．

7．?dāng)?shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)

攝影測量技術(shù)由于可以提供實時的三維空間信息，無需接觸被測物體，以及野外工作量少、效率高和成果品種多等優(yōu)點，具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的應(yīng)用，攝影測量的產(chǎn)品將從影像圖、線劃圖向數(shù)字化系列產(chǎn)品——4D產(chǎn)品轉(zhuǎn)化。產(chǎn)品應(yīng)用與服務(wù)領(lǐng)域更廣，并為建立各類專業(yè)信息系統(tǒng)和基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)保障。在水利水電工程。利用數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)可以迅速獲取制作大比例尺影像圖、地形圖、立面圖、等值線圖和斷面圖圖庫，建立DTM(數(shù)字地面模型)和DEM(數(shù)字高程模型)模型數(shù)據(jù)庫，建立并永久保存高分辨率建基面三維影像數(shù)字地面模型數(shù)據(jù)庫。檢查陡坡地段的開挖質(zhì)量和工程竣工部位的形體資料，記錄工程在施工過程中各個項目地理地貌信息，形成各種數(shù)字信息產(chǎn)品，并可通過網(wǎng)絡(luò)方便快捷、及時地提供給各個部門使用。

8．工程測量數(shù)據(jù)處理技術(shù)

隨著傳統(tǒng)測繪技術(shù)向數(shù)字化測繪技術(shù)轉(zhuǎn)化，工程測量領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展趨勢和方向是：測量數(shù)據(jù)采集和處理的自動化、實時化、數(shù)字化；測量數(shù)據(jù)管理的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化；測量數(shù)據(jù)傳播與應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化、多樣化、社會化。GPS技術(shù)、RS技術(shù)、GIS技術(shù)、數(shù)字化測繪技術(shù)以及先進地面測量儀器等將廣泛應(yīng)用于工程測量中，并發(fā)揮其主導(dǎo)作用。

9．結(jié)束語

GPS技術(shù)和其他數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用和推廣已經(jīng)在我國的水利工程測量工作中發(fā)揮了很大的作用，表現(xiàn)出極強的生命力。對于數(shù)字化測量技術(shù)的研究和討論對于水利工程測量工作意義非凡，我們在結(jié)合工程實際的前提下，應(yīng)當(dāng)多學(xué)習(xí)國外的先進技術(shù)和理論，使我國的測量技術(shù)發(fā)展為世界的尖端。

參考文獻

篇（7）

在進行產(chǎn)品體量關(guān)系探索的立體構(gòu)成方法中，主要有分割與積聚兩種方法。分割主要有對體的立體分割及體面之間的空間分割；積聚的具體方式是有群化、重復(fù)、漸變、及結(jié)集等。例如積木就是利用體的積聚來產(chǎn)生多種形態(tài)的。在工業(yè)造型設(shè)計中，體的分割與積聚的運用，可以產(chǎn)生豐富的形態(tài)效果，在設(shè)計實踐中尤為重要。

（2）語意差異法

語意差異法是一種測量消費者對產(chǎn)品印象的方法。語意差異法利用產(chǎn)品的形容詞匯，通過調(diào)研的方法找出消費者的感性認(rèn)知與對象的關(guān)系，并進行定量和定性的分析。通過語意差異法設(shè)計師就可了解：消費者在面對具體產(chǎn)品時會從哪些方面去解讀產(chǎn)品，影響他們認(rèn)知產(chǎn)品內(nèi)涵性語意的因素是什么，進而了解構(gòu)成具體語意意象的產(chǎn)品設(shè)計元素等，并以此作為產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)時的參考。

2設(shè)計平臺

（1）建模平臺

逆向構(gòu)思數(shù)字化工業(yè)設(shè)計方法的建模平臺選用alias系統(tǒng)的StudioTools組件，alias的StudioTools可謂是當(dāng)今工業(yè)設(shè)計軟件平臺的領(lǐng)導(dǎo)者，與眾多的CAD,CA工D軟件相比，StudioTools具有非常強大的數(shù)字化草圖繪制技術(shù)、NURBS曲面建模系統(tǒng)、快速且高質(zhì)量的物理渲染引擎、專門針對工業(yè)設(shè)計的模塊化材質(zhì)庫和物理燈光庫。

AliasStudioTools為可擴展軟件解決方案，專門針對工業(yè)設(shè)計任務(wù)而開發(fā)。從概念設(shè)計一直到設(shè)計細(xì)化，它包括使用素描、圖片、真實感渲染、動畫及三維產(chǎn)品模型開發(fā)和交流設(shè)計概念的構(gòu)思過程和概念設(shè)計功能，以及可快速創(chuàng)建、靈活修改和精確顯示的曲面和細(xì)節(jié)設(shè)計的工具，可以有效控制整個工業(yè)設(shè)計流程。

（2）設(shè)計評審平臺

在設(shè)計評審中，選用與StudioTools具有良好的無縫對接功能的PortfolioWall。PortfolioWall使得工業(yè)設(shè)計師及相關(guān)設(shè)計人員能夠高效地組織、查看、注釋和管理二維及三維的可視化數(shù)字設(shè)計資源，PortfolioWall也可用于產(chǎn)品三維模型的評估、演示和審查。

（3）數(shù)字化草圖繪制平臺

數(shù)字化草圖繪制工具分兩種：軟件工具及硬件工具。要求具有如下功能：適應(yīng)設(shè)計早期創(chuàng)意階段，不僅能夠在數(shù)字化環(huán)境中表達(dá)草圖創(chuàng)意，更重要的是能夠真正適應(yīng)設(shè)計師的創(chuàng)意思維活動，能夠自由快速地表達(dá)原始概念，通過工業(yè)設(shè)計師習(xí)慣的傳統(tǒng)交互方式驗證各種創(chuàng)意，并能在有新的創(chuàng)意時靈活地填充設(shè)計細(xì)節(jié)。

軟件草圖繪制工具采用Alias公司的SketchBook軟件，SketchBook是一種使用方便的高品質(zhì)繪圖程序，專為隨數(shù)字化手繪板一起使用而設(shè)計。該軟件以友好和基于手勢的用戶界面為特色，用戶界面構(gòu)建在Alias的MarkingMenu專利技術(shù)之上，繪畫過程無需使用任何菜單。只需輕點畫筆，即可訪問該軟件的高級繪畫工具：高效的壓感性鉛筆、馬克筆和筆刷；鋼筆圖層；背景模板；隨意更花的筆尖形狀及大小。

草圖繪制的硬件工具采用日本W(wǎng)ACOM公司的數(shù)字手繪板與壓感筆。WACOM壓感筆是為設(shè)計師所設(shè)計的完美的數(shù)字化草圖繪制工具。壓感筆可以提供的6個維度的控制：左右方向、上下方向、壓感、傾斜角度、傾斜方向、旋轉(zhuǎn)。結(jié)合支持此功能的SketchBook軟件，一支壓感筆就可以制造幾乎所有類型的筆刷效果或筆觸，設(shè)計師只要移動手腕并且旋轉(zhuǎn)筆就可以產(chǎn)生平滑優(yōu)美的線條。SketchBook及手繪板系統(tǒng)將紙上手繪草圖和數(shù)字化設(shè)計工具支持的設(shè)計兩種模式相結(jié)合，優(yōu)勢互補，提供一種數(shù)字化設(shè)計工具支持的真正適應(yīng)草圖繪制特征的智能化概念設(shè)計平臺，讓工業(yè)設(shè)計師可以在直接進行自由手繪的數(shù)字化設(shè)計環(huán)境下進行創(chuàng)意工作，并能自動平穩(wěn)地過渡到進一步的詳細(xì)設(shè)計，對于發(fā)揮設(shè)計創(chuàng)意和提高設(shè)計效率具有重要意義。

（4）真實感數(shù)字渲染平臺

高效的產(chǎn)品真實感渲染工具應(yīng)具有的功能包括：①體積光，工業(yè)設(shè)計的效果圖對照明要求準(zhǔn)確無誤，但傳統(tǒng)的數(shù)字渲染工具中都只能構(gòu)建點光源或線光源，不能很好地表達(dá)產(chǎn)品的真實感。真正能構(gòu)建物理體光源的只有Cinema4D設(shè)計平臺；②智能GI，全局照明主要是解決間接光照、“染色”等真實感問題；③模塊化的材質(zhì)預(yù)制功能及實時交互式的渲染方式等。④快速并且準(zhǔn)確的算法。

結(jié)束語[HT]

基于逆向設(shè)計思維與正向設(shè)計的數(shù)字化工業(yè)設(shè)計方法是處于產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程上游的一種系統(tǒng)化工業(yè)設(shè)計方法，基于逆向構(gòu)思的數(shù)字化工業(yè)設(shè)計方法是根據(jù)工業(yè)設(shè)計實踐，在對數(shù)字化設(shè)計工具的特點及數(shù)字化工業(yè)設(shè)計方法進行深入分析的基礎(chǔ)上，提出的實踐性強并且切實有效的數(shù)字化工業(yè)設(shè)計方法。其從三維形體構(gòu)思開始設(shè)計、細(xì)節(jié)與整體并行設(shè)計等設(shè)計方式，提高了設(shè)計師設(shè)計產(chǎn)品時的創(chuàng)意能力。此方法在提高工業(yè)設(shè)計師的創(chuàng)意質(zhì)量、增強產(chǎn)品的美感等方面，具有較強的可行性。

參考文獻：

［1］JamesA,Landay,BradA.Myers.InteractiveSketchingfortheEarlyStagesofUserInterfaceDesign［J］.Denver:ofHumanFactorsinComputingsystems，CHI2008:43-50.

［2］Davidg.Ullman,StephenWood,MechanicalDesignProcess［J］.DavidCraig.TheImportanceofDrawingintheComputer&Graphics，2008，2(12):263-274.

［3］佚名.逆向思維創(chuàng)造奇跡.師道［J］，2008，4：2-9.

［4］張婷婷．工業(yè)設(shè)計史微探［J］．沈陽大學(xué)學(xué)報，2008，3（15）：101~105.

篇（8）

 

1.引言“數(shù)字校園”是繼“數(shù)字地球”、“數(shù)字城市”后提出的概念，它是一種集數(shù)字化、信息化、可視化等多種技術(shù)為一體的計算機管理應(yīng)用系統(tǒng)，而數(shù)字虛擬校園是其中最重要的部分。

數(shù)字虛擬校園系統(tǒng)不僅能將空間信息和非空間信息集成在統(tǒng)一的信息平臺上進行管理和分析，而且，以地理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以地理信息系統(tǒng)中的空間分析方法為手段，還可以開發(fā)各種應(yīng)用模塊，為學(xué)校的發(fā)展規(guī)劃、資源優(yōu)化配置、突發(fā)事件的處理等提供決策分析方面的支持。因此，建立一個完整的、系統(tǒng)的校園地理信息系統(tǒng)平臺就更加重要了。論文參考。

校園地理信息系統(tǒng)的建立，提高了數(shù)字校園的集成度，用戶不但可以隨時獲得所需的信息（其中包括基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)信息和應(yīng)用系統(tǒng)信息等），而且有效地提高了高校的管理水平，這是手工分散管理所無法比擬的。我們正是充分利用GIS這一科學(xué)的工具來實現(xiàn)對高校的科學(xué)的、動態(tài)的管理規(guī)劃工作，使用虛擬校園系統(tǒng)管理后，將會方便、快捷的實現(xiàn)對校園的管理。利用WebGIS技術(shù)將校園信息到網(wǎng)上，方便了同學(xué)、老師及其校外人士對校園信息的查詢。

2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)地理信息系統(tǒng)（GIS）是用于采集、模擬、處理、檢索、分析和表達(dá)的地理空間數(shù)據(jù)的計算機信息系統(tǒng)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和人們對GIS需求的不斷增加，基于Internet技術(shù)的GIS—WebGIS應(yīng)用而生。WebGIS實際上是在Web上實現(xiàn)GIS的功能，也就是將GIS綜合進Web以進行信息。論文參考。從互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的任意一個用戶上使用瀏覽器就可以瀏覽WebGIS站上的空間數(shù)據(jù)、制作專題地圖，進行地理信息的空間分析和空間查詢，從而給Web的信息加上了GIS這一直觀工具，使人們通過Web瀏覽查詢信息更方便，也使GIS通過Web得到了普及。

GIS技術(shù)同虛擬現(xiàn)實技術(shù)和科學(xué)計算可視化的結(jié)合，拓展了多維GIS、特別是三維GIS研究的內(nèi)涵，提供了全新的空間數(shù)據(jù)分析模式和新的GIS應(yīng)用模式。當(dāng)前國際上把這種結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)和科學(xué)計算可視化而設(shè)計的多維GIS稱為虛擬GIS（VirtualGIS，簡稱VGIS）。人們可以充分利用虛擬GIS提供的“逼真”圖形顯示和高級的交互分析手段，充分發(fā)揮人在圖形空間思維能力上的優(yōu)勢，探索數(shù)據(jù)分析，解決地學(xué)問題。同時，虛擬GIS拓展了在時間維上的表達(dá)能力，結(jié)合地學(xué)分析模型，虛擬GIS為過去和未來的某一地理場景提供了更為便利的手段，從而為發(fā)展高級的空間決策支持環(huán)境提供了可能。

與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合是當(dāng)前虛擬GIS發(fā)展的方向。目前網(wǎng)絡(luò)虛擬GIS主要采用兩種架構(gòu)方式：一種是以網(wǎng)絡(luò)GIS為基礎(chǔ)，將虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)同GIS的Client端連接起來，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中提供簡單的空間分析功能或是將GIS的分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)格式，供虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)觀察；另一種是基于分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中擴展空間數(shù)據(jù)類型的支持能力，提供簡單的空間分析功能。

3網(wǎng)絡(luò)虛擬校園GIS的系統(tǒng)設(shè)計網(wǎng)絡(luò)虛擬校園GIS的構(gòu)建涉及用戶、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)三個方面。根據(jù)上述三者之間的相互關(guān)系，可設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；考慮用戶需求，在客戶端，可設(shè)計用戶界面和系統(tǒng)功能；根據(jù)系統(tǒng)功能和特征，在服務(wù)器端，可設(shè)計數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用程序服務(wù)器；根據(jù)許昌學(xué)院網(wǎng)絡(luò)虛擬校園GIS的數(shù)據(jù)維數(shù)、類型、大小和特點，可設(shè)計基于VRML的三維地理對象模型和數(shù)據(jù)流，同時還應(yīng)考慮到系統(tǒng)的維護和網(wǎng)絡(luò)的安全性問題。

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)虛擬校園GIS應(yīng)采用Client/Server結(jié)構(gòu)。在服務(wù)器端，包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用程序服務(wù)器；在客戶端，包括HTML瀏覽器、VRML瀏覽器和應(yīng)用程序，其中應(yīng)用程序包括用戶對話交流管理模塊、數(shù)據(jù)量測模塊、二維圖形顯示管理模塊等。

用戶的任務(wù)處理，有的在服務(wù)器端執(zhí)行，有的在客戶機端執(zhí)行。如果在服務(wù)器端，服務(wù)器接受請求后，運行服務(wù)器端應(yīng)用程序，待處理完成后，就把結(jié)果傳回到客戶端。在客戶機端由應(yīng)用程序執(zhí)行。用戶對話交流管理模塊用于管理用戶的對話輸入、談話對象實時選擇、三維化身表情動作選擇等。客戶端的HTML瀏覽器，可以采用InternetExplorer；VRML瀏覽器可以采用Cosmo Player。它們均可從因特網(wǎng)上免費下載，從而可以把工作重點放在負(fù)責(zé)地學(xué)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備、建模，以及數(shù)據(jù)查詢、分析的應(yīng)用程序設(shè)計上。論文參考。客戶端的VRML瀏覽器與客戶端的應(yīng)用程序的相互通信與交互，可采用VRML　EAI(ExternalAuthoring Interface) 方式實現(xiàn)。

3.2 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用程序服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)虛擬校園GIS的服務(wù)器端包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用程序服務(wù)器。而應(yīng)用程序服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)虛擬校園GIS的核心部分，包括VRML世界生成服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理和分析服務(wù)器與多用戶管理服務(wù)器等。

網(wǎng)絡(luò)虛擬校園服務(wù)器在接到用戶的請求后，根據(jù)顯示范圍大小，要求的空間分辨率、屬性分辨率，顯示范圍內(nèi)地理目標(biāo)的選擇等參數(shù)，動態(tài)地與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接，把相應(yīng)的地理對象數(shù)據(jù)取出并轉(zhuǎn)換成VRML世界模型，供用戶瀏覽與交互。數(shù)據(jù)處理和分析服務(wù)器是執(zhí)行地理對象的查詢、增加/刪除/編輯后的地理對象管理和地理空間計算與分析（如最佳路徑分析）等。

3.3 數(shù)據(jù)流網(wǎng)絡(luò)虛擬校園GIS的建立，從數(shù)據(jù)流角度，包括三維源數(shù)據(jù)、三維地理對象和VRML世界三個方面。三維地理數(shù)據(jù)的采集，可以通過野外測量、地形圖數(shù)字化和數(shù)字?jǐn)z影測量等方法獲取。一般應(yīng)用CAD和GIS等技術(shù)獲取，但用這些系統(tǒng)表達(dá)三維源數(shù)據(jù)時，由于主要考慮表達(dá)地理景觀的完備性，而對數(shù)據(jù)三維顯示與處理的效果與效率考慮較少，所以較難通過直接轉(zhuǎn)換應(yīng)用于VRML世界的構(gòu)建。對于三維地理對象，我們應(yīng)用面向?qū)ο竽Ｐ偷姆椒ǎ鶕?jù)三維源數(shù)據(jù)，建立三維地理對象模型。三維地理對象的建立，必須考慮VRML世界的實時可視與分析，即需考慮觀察者的存在與實時感覺，一般要應(yīng)用多層次法表達(dá)。

3.4系統(tǒng)維護和安全性問題網(wǎng)絡(luò)虛擬校園GIS運行在Internet-Web上，可能會出現(xiàn)安全問題，所以必須采取一定的安全措施。防火墻作為對系統(tǒng)的訪問的控制是十分重要的有效方法，訪問控制是由許昌學(xué)院網(wǎng)絡(luò)虛擬校園GIS系統(tǒng)管理中心統(tǒng)一嚴(yán)格管理，屬強制性控制。同時可以建立服務(wù)器端的用戶日志記錄，跟蹤用戶對系統(tǒng)的訪問情況；還可以運用信息加密/解密、身份驗證等現(xiàn)代密碼技術(shù)，來保障網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的安全。

4總結(jié)與展望

虛擬GIS是在傳統(tǒng)多維GIS系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型的GIS系統(tǒng)，虛擬GIS在擴展GIS應(yīng)用領(lǐng)域的同時，也給GIS設(shè)計帶來了新的問題，特別是網(wǎng)絡(luò)虛擬校園GIS的設(shè)計更需要研究。本文旨在建立一個網(wǎng)絡(luò)虛擬校園GIS的設(shè)計方案，所做的工作還是比較初步的，還有許多尚待解決的問題。

參考文獻

[1]承繼成等.數(shù)字地球?qū)д揫M].北京:科學(xué)出版社;2000,224-229.

[2]劉勇奎等.虛擬現(xiàn)實技術(shù)和科學(xué)計算可視化[J].中國圖像圖形學(xué)報,2000,5(9):794-798.

篇（9）

一個多世紀(jì)以來，神經(jīng)科學(xué)家們早已在很大程度上依賴于在1900年代早期完成的二維的大腦解剖圖來進行研究工作。本篇論文的第一作者、德國于利希研究中心的神經(jīng)解剖學(xué)家卡特倫·阿穆茲說，雖然原來的一些數(shù)字化的三維模型可以派點用場，但是如果要在神經(jīng)水平上顯示腦組織，它們就顯得無能為力了。在美國馬里蘭州的貝塞斯達(dá)國家衛(wèi)生研究院工作的神經(jīng)影像學(xué)專家約瑟·馬斯德烏則認(rèn)為，在以前的圖書館幾乎沒有可用的器官圖集，因為他在尋找有關(guān)資料的時候，常常得到這樣的回答：“你需要的書是不存在的。”

解剖大腦，然后用數(shù)字化重新構(gòu)建人類大腦是一個長期而艱巨的過程。在最近的幾十年里，神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家的興趣已經(jīng)從經(jīng)典解剖轉(zhuǎn)移到生理學(xué)的研究上來了。阿穆茲說，只有少數(shù)實驗室有專業(yè)技術(shù)和工具，可以用掃描和數(shù)字化的方法制作細(xì)如發(fā)絲的、在細(xì)胞水平上顯示細(xì)部的大腦切片組織。粗糙的厚片意味著相對于真實的組織來說，缺少細(xì)節(jié)并存在更多的空白。

因此，早在2003年，阿穆茲和他的同事們就開始了人體大腦器官三維圖集的準(zhǔn)備工作。研究人員選擇了一位65歲女性捐贈者的大腦作為器官圖集的基礎(chǔ)，因為這位女性沒有任何明顯的退行性疾病或其他損害。研究人員把大腦置放在福爾馬林——一種化學(xué)防腐劑里保存起來，再把它用蠟封起來幾個月。然后，研究人員開始用一種叫做“超薄切片機”的刀片來切割腦組織，就好像用熟食切片機切火胸一樣。他們必須非常小心，在整個過程中大腦薄片不能從傳輸帶上掉落。

接下來，研究人員把每個薄片放在顯微鏡下觀察，再把細(xì)胞染色，使它們的神經(jīng)元細(xì)胞清晰可見，然后進行掃描。總的來說，這項工作花了近1000小時的連續(xù)勞動，用于準(zhǔn)備和掃描每個腦切片。研究人員總共獲得超過7400片腦切片。在科學(xué)節(jié)目里，他們在線發(fā)表這些成果，甚至午休時間都不中斷。

在處理脆弱的薄片時，研究人員表現(xiàn)了最大限度的耐心，避免使其發(fā)生扭曲，特別是當(dāng)大腦組織切片在保存和切割的時候，要避免發(fā)生撕裂。盡管如此小心，該論文作者、加拿大蒙特利爾麥吉爾大學(xué)的神經(jīng)影像學(xué)專家艾倫·埃文斯說，仍有部分薄片產(chǎn)生了扭曲。他還說，自己的工作就是把大腦重新構(gòu)建成一個連貫的整體。他認(rèn)為要改變錯位的掃描，使它回到正確的位置上，應(yīng)該使用糾正軟件，而不是用手工操作。對儲存的數(shù)據(jù)進行處理時，需要使用分布在加拿大的高性能計算網(wǎng)格。

高出50倍的分辨率

人體大腦三維圖集以比原先的方法高出50倍的空間分辨率，顯示單個神經(jīng)元和它們之間的聯(lián)系，并且以前所未有的精度顯示了一個完整的大腦模型。“BigBrain所起的作用，是讓我們知道了分布在某個空間里的幾乎所有的神經(jīng)元。” 馬斯德烏說，這可以看作歐洲的人類大腦計劃的一項重要成果。歐洲的人類大腦計劃計劃擬耗資10億歐元，要在下一個十年內(nèi)完成人類大腦功能的計算機模型。這個項目完成后，用戶可以免費通過稱為CBRAIN的web門戶進入。研究人員只要通過簡單的鼠標(biāo)點擊，便可以獲取鮮活的大腦綜合數(shù)據(jù)，例如大腦活動掃描，達(dá)到細(xì)胞分子水平的精細(xì)的解剖信息。

當(dāng)然，人體大腦三維圖集的方法并不是完美的，除了切片過程會導(dǎo)入錯誤，它不能顯示出個體之間存在的差異。加州大學(xué)洛杉磯分校的神經(jīng)學(xué)家約翰·馬茲奧塔指出，有一個解決方案，就是把人體大腦三維圖集與來源于大量的分辨率較低的腦部掃描顯示的數(shù)據(jù)結(jié)合起來，以顯示不同的大腦結(jié)構(gòu)在哪里存在差異。

有一個使腦組織透明的新方法叫做“CLARITY”，是將來腦成像研究的突破口。采用這種方法，研究人員就無須切割大腦組織了。不過馬茲奧塔說，目前這種方法僅能應(yīng)用于體積較小的生體組織，如小鼠的大腦。

篇（10）

中圖分類號：U697 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0225-02

楊傳堂部長在2014年的交通運輸工作會上，明確提出，要實施交通運輸創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，深化行業(yè)科技體制改革，加快推進科技創(chuàng)新，不斷提升交通運輸信息化智能化水平，為加快綜合交通、智慧交通、綠色交通和平安交通建設(shè)提供堅實支撐。并特別強調(diào)要著力推動包括智能航道在內(nèi)的多個關(guān)鍵領(lǐng)域取得技術(shù)新的突破。

航道作為航運的三要素之一，是水運發(fā)展的重要基礎(chǔ)，對航運經(jīng)濟起著關(guān)鍵的支撐保障作用。由于歷史的原因，目前國內(nèi)航道普遍存在著建設(shè)資金投入不足，基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，與國家大力發(fā)展航運經(jīng)濟，并實現(xiàn)航運與國家戰(zhàn)略及流域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展相協(xié)調(diào)的總體趨勢不相適應(yīng)。

為了提高內(nèi)河航道管理的能效，實現(xiàn)航道的管理和服務(wù)水平的大幅度提升，推動由傳統(tǒng)服務(wù)型向主動服務(wù)型轉(zhuǎn)變，養(yǎng)護方式由勞動密集型向技術(shù)管理型轉(zhuǎn)變，管理手段由單純行政管理向依法綜合管理轉(zhuǎn)變，盡早開展內(nèi)河航道信息化的研究、規(guī)劃和建設(shè)，具有十分重要的意義。

1 國內(nèi)外現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)現(xiàn)狀

我國長江南京至瀏陽河段建立了數(shù)字航道系統(tǒng)，實現(xiàn)了“電子航道圖數(shù)字化”、“航標(biāo)監(jiān)測自動化”、“信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)話”;長江部分大型航運企業(yè)實現(xiàn)了基于GPS定位的船舶監(jiān)控系統(tǒng)、綜合物流系統(tǒng)和財務(wù)管理系統(tǒng)等，部分航運企業(yè)還實現(xiàn)了與通航管理部門信息的互聯(lián)。重慶港建設(shè)了以朝天門港口中心區(qū)局域網(wǎng)為主節(jié)點，覆蓋全港七大生產(chǎn)經(jīng)營公司的計算機網(wǎng)絡(luò);長江航務(wù)管理局下屬單位完成了“DGPS手持機在航標(biāo)定位上的應(yīng)用”、“長江下游航道電子海圖自動測繪和生成系統(tǒng)”、“航道站船實時動態(tài)管理系統(tǒng)”、“計算機過壩優(yōu)化調(diào)度輔助決策系統(tǒng)”和“長江三峽工程船閘引航道河床信息系統(tǒng)”等課題。

1.2 國外現(xiàn)狀

目前，歐洲國家運行的內(nèi)河航運信息系統(tǒng)，代表性的有荷蘭的船舶報關(guān)信息系統(tǒng)（IVS90系統(tǒng)），比利時的船舶報關(guān)信息系統(tǒng)（IBIS/GINA系統(tǒng)），法國的內(nèi)河航運信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（VNF2000系統(tǒng)），德國的航程及貨運（尤其是危險品運輸）報關(guān)的航運信息系統(tǒng)（MIB/MOVES系統(tǒng)），奧地利的航運信息系統(tǒng)（DoRIS系統(tǒng)），匈牙利的航運信息服務(wù)及緊急呼救系統(tǒng)（DISR系統(tǒng)），歐盟提出的內(nèi)河航運綜合信息服務(wù)系統(tǒng)（River Information Services Sysem）。

從國內(nèi)外現(xiàn)狀可以看出，數(shù)字航道信息系統(tǒng)在國外建設(shè)比較成熟，國內(nèi)航道數(shù)字化建設(shè)僅在長江流域比較成熟，因此加強對內(nèi)河航道信息化綜合平臺的建設(shè)研究，對國內(nèi)其他流域航道的建設(shè)具有指導(dǎo)意義。

2 內(nèi)河航道信息化系統(tǒng)建設(shè)框架

內(nèi)河航道信息化系統(tǒng)是以航道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及交通航運信息為核心，在信息互通互享的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)互連，建立航道信息化綜合平臺，通過對各系統(tǒng)的建設(shè)，對航道以及航道水情實現(xiàn)全區(qū)域、全過程、全方位的及時、動態(tài)、準(zhǔn)確的監(jiān)測、管理和服務(wù)。其總體框架如圖1所示。

3 航道信息化綜合平臺

航道信息化綜合平臺主要是向電子臺賬系統(tǒng)、航道三維顯示、水上應(yīng)急指揮中心、電子航道圖系統(tǒng)、航保設(shè)施管理系統(tǒng)等提供所需的一切靜態(tài)及動態(tài)信息服務(wù)，實現(xiàn)一體化應(yīng)用，從而實現(xiàn)航運業(yè)務(wù)管理的信息化智能化。

它依托于網(wǎng)絡(luò)平臺，利用網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字、語音、圖像信息的通信功能，集信息采集系統(tǒng)提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)以及分析功能于一體，以電子航道圖為人機交互界面，成為全方位的信息中心。在這里，可以通過電子航道圖直接了解航道全線的水情變化，航槽變化、航標(biāo)移動、航道尺度、通航狀況以及各種應(yīng)急預(yù)案的實施情況，并可以通過語音、文字等形式實現(xiàn)航道維護與管理的電子化調(diào)度。

3.1 電子航道圖系統(tǒng)

電子航道圖系統(tǒng)是以GIS平臺為系統(tǒng)框架基礎(chǔ)，以大比例尺地形測繪、水深測量數(shù)據(jù)和高分辨率衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)圖形為基礎(chǔ)，提供圖層管理、屬性管理、定位查詢服務(wù)。

它包括電子航道圖生成系統(tǒng)，電子航道圖系統(tǒng)，電子航道圖分析系統(tǒng)，電子航道圖二維顯示系統(tǒng)等功能模塊，可用于航道沖淤演變分析、水上應(yīng)急救助指揮。

電子航道圖生成系統(tǒng)包括電子航道圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、電子航道圖編輯系統(tǒng)、電子航道圖出版系統(tǒng)。可完成對測量數(shù)據(jù)進行輸入、編輯、輸出等操作;可以對岸線、航標(biāo)、水位、水深等進行二維矢量化顯示。

電子航道圖分析系統(tǒng)研究用于航道邊界變化分析、航道淤積分析、水上應(yīng)急救助指揮等專用電子航道圖應(yīng)用系統(tǒng)。

電子航道圖二維顯示系統(tǒng)為岸線、航標(biāo)、水位、水深等進行二維矢量化顯示; 可為洪水預(yù)警系統(tǒng)、水文泥沙信息系統(tǒng)、航保設(shè)施管理系統(tǒng)、水上安全應(yīng)急系統(tǒng)提供直觀的顯示管理窗口。

3.2 電子臺賬系統(tǒng)

為解決傳統(tǒng)管理工作中所遇到的材料雜而多、紙質(zhì)文檔傳遞困難、無法快速數(shù)據(jù)查詢、手工數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作繁重、統(tǒng)計數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率低、數(shù)據(jù)無法共享的問題，同時也為了構(gòu)建長效、科學(xué)管理機制，滿足實現(xiàn)精細(xì)化管理的要求，確保科學(xué)有序高效推進，需要建立電子臺賬系統(tǒng)。

電子臺賬系統(tǒng)充分依托現(xiàn)代化信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對航道項目實施動態(tài)管理。通過互聯(lián)網(wǎng)把在不同地區(qū)項目的信息實時、動態(tài)地連接起來，在統(tǒng)一的信息平臺上進行處理。

通過電子臺賬系統(tǒng)，可對航道、岸線、航標(biāo)、碼頭等港口設(shè)施測量、維修、維護資料及日常檔案進行電子化管理。并具有查詢、分析和統(tǒng)計等功能，可按時間軸進行統(tǒng)計，生成報表。

3.3 航道三維動態(tài)顯示系統(tǒng)

航道三維動態(tài)顯示系統(tǒng)能在計算機中再現(xiàn)真實的三維世界，在這種三維世界中，不僅能夠真實再現(xiàn)航道的三維景觀，同時可在對各種數(shù)據(jù)進行有效管理和開發(fā)基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)進行多種分析和應(yīng)用。

航道三維動態(tài)顯示系統(tǒng)通過三維場景的實時可視化實現(xiàn)交互式操作與動態(tài)瀏覽。它既利用三維引擎提供的場景渲染功能使得三維效果盡可能逼真，又充分利用多種技術(shù)，加快場景的繪制速度，使得其圖形刷新速率在場景極其復(fù)雜時仍保持在每秒25幀以上，保證用戶能進行實時操作和動態(tài)瀏覽。

另外航道三維動態(tài)顯示系統(tǒng)能夠在利用歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上為航道岸線、島嶼岸線演變，水下近岸回淤提供三維顯示窗口系統(tǒng)。對航運管理、航道疏浚與整治、工程設(shè)計規(guī)劃、水情分析及決策分析等具有十分重要的意義。

3.4 水文泥沙信息系統(tǒng)

水文泥沙是影響航道利用的關(guān)鍵問題。反映航道泥沙淤積變化歷程，準(zhǔn)確判定水深變化，實時總結(jié)航道泥沙淤積和演變規(guī)律，是航道利用和航運調(diào)度正確決策的需要。建立一套能對航道水文泥沙的觀測數(shù)據(jù)和科研資料進行科學(xué)分類管理和分析使用的系統(tǒng)，便于管理人員及時了解航道泥沙運動變化規(guī)律，為航道維護、合理運用提供依據(jù)，從而更加充分地發(fā)揮航道效益。

水文泥沙系統(tǒng)包括以下幾個功能模塊。水位實時采集、存儲、分析、預(yù)報系統(tǒng);風(fēng)況實時采集、存儲、分析系統(tǒng);自動及報告系統(tǒng)，自動匯總系統(tǒng)監(jiān)控結(jié)論;依據(jù)當(dāng)前和歷史上航道及相關(guān)水域的地形、水文、氣象資料，分析航道沖淤演變的影響動力因素，根據(jù)分析結(jié)果制定航道規(guī)劃及維護建議。

系統(tǒng)的功能和特點有幾個方面：一是采用了GIS技術(shù);二是采用了數(shù)據(jù)庫ORACLE管理技術(shù);三是實現(xiàn)了GIS平臺和數(shù)據(jù)庫平臺的無縫集成;四是數(shù)學(xué)模型和物理模型互為補充，能正確反映航道淤積情況;五是采用三維可視化技術(shù)提高了管理效率;六是該系統(tǒng)的應(yīng)用將大大提高管理水平。

3.5 航保設(shè)施管理系統(tǒng)

航標(biāo)作為重要的航行保障設(shè)施，在港口和航道中扮演著重要角色，是水上運輸、海洋開發(fā)等必不可少的安全保障，傳統(tǒng)的依靠巡檢船定時巡檢和過往船只的義務(wù)報告等形式維護周期長，特別是由于自然或人為的突發(fā)因素，造成航標(biāo)損壞、漂離，電池老化或航標(biāo)燈器損壞情況時，往往不能及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)，給來往的船只造成危險，極大地影響航道安全和航道的使用率。為提高航道管理和航標(biāo)維護的水平，建設(shè)航保設(shè)施管理系統(tǒng)，實現(xiàn)航標(biāo)維護管理自動化、智能化。

航保設(shè)施管理系統(tǒng)是在電子地圖基礎(chǔ)上，利用航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)采集導(dǎo)標(biāo)、浮標(biāo)等設(shè)施基礎(chǔ)信息，進行航保設(shè)施的信息管理，監(jiān)控導(dǎo)標(biāo)、浮標(biāo)的工作狀態(tài)，監(jiān)控導(dǎo)標(biāo)、浮標(biāo)的位置狀態(tài)，并進行維護提醒和安全預(yù)警。

3.6 水上安全應(yīng)急系統(tǒng)

水上安全應(yīng)急系統(tǒng)旨在優(yōu)化現(xiàn)有水上交通安全監(jiān)管與應(yīng)急保障流程，解決現(xiàn)有紙質(zhì)安全應(yīng)急預(yù)案文件，信息不暢通，使用不方便的問題。在流程設(shè)計上，實現(xiàn)報警人員與接警員之間的多種媒體信息交互，將應(yīng)急預(yù)案文件進行分解和數(shù)字化，實現(xiàn)系統(tǒng)根據(jù)自身模型自動判定事故等級，并啟動相應(yīng)的處置預(yù)案。在應(yīng)急預(yù)案信息準(zhǔn)備與分發(fā)過程中擁有具體、迅速、準(zhǔn)確等特點。另一方面水上安全應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)不僅包括水域船舶航行安全管理，也包括水域自然環(huán)境條件的監(jiān)控預(yù)警預(yù)報。

水上交通安全應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)不只是片面的一個管理系統(tǒng)或地理信息系統(tǒng)，而是信息化技術(shù)與水上交通安全應(yīng)急預(yù)案的深度融合，是對水上應(yīng)急數(shù)據(jù)資源的重新規(guī)劃和應(yīng)急處置流程的優(yōu)化設(shè)計。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟效益

從推廣前景上看，建設(shè)航道信息化系統(tǒng)可以提高航運管理部門的服務(wù)水平，節(jié)省大量的人力物力，大大提高管理部門的管理效率，方便管理部門實時了解航道淤積情況，航道變化情況，為航道維護提供合理化建議。同時航道信息化系統(tǒng)的使用可以提高航道管理的應(yīng)急安全處理水平，減少了突發(fā)事故造成的直接和間接經(jīng)濟損失。

4.2 社會效益

航道信息化系統(tǒng)能夠強化航道動態(tài)管理。通過內(nèi)河航道信息化，可以使管理部門更加精確、全面、及時地掌控轄區(qū)內(nèi)航道動態(tài)、水情變化，通過和其他業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的有機結(jié)合，建立有效的水上安全風(fēng)險控制和預(yù)警機制，進而能更好地保障水上交通運輸安全。提高監(jiān)管能力，提高指揮調(diào)度的科學(xué)化程度，提高航道管理決策能力和航道養(yǎng)護監(jiān)管能力，并為加快建設(shè)水運的物流體系提供基礎(chǔ)性支持和有力保障。

5 結(jié)語

內(nèi)河航道數(shù)字化的建設(shè)目標(biāo)是為了在計算機中虛擬一個航道，實現(xiàn)航道的演變分析、應(yīng)用管理和維護服務(wù)現(xiàn)代化。本文通過對內(nèi)河數(shù)字航道系統(tǒng)框架和綜合平臺進行介紹，為其他內(nèi)河進行數(shù)字化航道建設(shè)提供一定的參考意義。

參考文獻

[1] 朱運利，厲彥峰.船舶智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].計算機測量與控制，2009，17（5）：893-916.

[2] 周劍敏，王捷.基于AIS的港口智能船舶動態(tài)視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].浙江國際海運職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2009，5（1）：1-3.

[3] 曲廣妍，朱昊.交通綜合信息平臺標(biāo)準(zhǔn)框架研究[C].2007第三屆中國智能交通年會論文集.

[4] 張兢，范軍.歐盟RIS對我國內(nèi)河航運信息化建設(shè)的啟示[J].航海工程，2010，39（5）：148-150.

篇（11）

中圖分類號 TP39 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2014）106-0217-03

0 引言

三維數(shù)字地形圖是三維GIS和虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR的技術(shù)與數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，是能夠?qū)崟r獲取三維空間數(shù)據(jù)的重要手段，由此可以進一步開展三維空間數(shù)據(jù)的可視化操作，或者讓三維影像地圖得以制作出來。較之于傳統(tǒng)的二維數(shù)字地形圖，三維數(shù)字地形圖是一種使用更加簡便，應(yīng)用更廣泛的矢量或線劃地形圖，它不受繪圖空間的局限，促使二維數(shù)字地形圖被三維的地理空間信息所取代，進而能夠從三維空間的角度對真實復(fù)雜的客觀世界進行理解和表達(dá)。

從現(xiàn)實層面來看，現(xiàn)實世界不僅有鱗次櫛比的地上高樓大廈，而且還有密如蛛網(wǎng)的低下管線，立體化呈現(xiàn)縱深發(fā)展趨勢，為了實現(xiàn)立體表達(dá)、精細(xì)管理和科學(xué)決策之目標(biāo)，就迫切需要三維地理空間對這些“上天入地下海”的現(xiàn)代人類活動進行支撐。三維數(shù)字地形圖能夠使計算機存儲、運算、處理信息的能力和屏幕可視化表達(dá)的優(yōu)勢得到進一步發(fā)展，在具體操作上， 能夠通過人機交互方式來便捷地應(yīng)用于查詢、瀏覽、分析立體地圖甚至動態(tài)地圖信息，并使操作者能夠更直觀、更豐富地對空間地理環(huán)境信息進行模擬再現(xiàn)，因此，在計算機三維可視化發(fā)展基礎(chǔ)上，用大比例尺針對小區(qū)域地理空間信息（例如：物體的空間立體結(jié)構(gòu)、形狀以及所處地形的高低起伏細(xì)節(jié)）進行形象、完整、直觀、精細(xì)地表達(dá)。可見，三維數(shù)字地形圖是實施獲取三維空間數(shù)據(jù)的一個有效方法。

1 三維數(shù)字地形圖的主要特征

其一，三維數(shù)字地形圖不僅能夠準(zhǔn)確地將制圖區(qū)域內(nèi)地表中的微小的高低起伏狀態(tài)準(zhǔn)確定位，而且還能對其地上物的空間立體形狀和結(jié)構(gòu)給予準(zhǔn)確體現(xiàn)。

其二，三維數(shù)字地形圖的表達(dá)媒介將是電子形式或者數(shù)字形式取代傳統(tǒng)的紙質(zhì)形式的模式。

其三，三維數(shù)字地形圖較之于三維地理信息系統(tǒng)（3DGIS），兩者之間既有聯(lián)系，也有區(qū)別，具體而言，三維數(shù)字地形圖主要用于工程規(guī)劃和設(shè)計，主要關(guān)注的是實時獲取三維空間信息，并且涵蓋三維地形可視化以及地物的繪制等工作，從而使三維數(shù)字地形圖的可編輯、可操作功能得以實現(xiàn)，而三維地理信息系統(tǒng)則主要側(cè)重于實現(xiàn)三維地理信息的數(shù)據(jù)管理與分析的功能，側(cè)重于三維空間數(shù)據(jù)建模領(lǐng)域。

其四，三維數(shù)字地形圖通過對三維離散點采用矢量或者線劃地圖的形式來顯示地形以及其地上物的空間立體結(jié)構(gòu)，在反映地上物的平面位置以及垂直方向的高度時，比例尺一般為1：1。

其五，三維數(shù)字地形圖能夠?qū)臻g地理信息進行較為直觀、細(xì)致、精確、細(xì)致的反映。常用的三維數(shù)字地形圖比例尺為諸如 1：500、 1：1000和 1：2000的大比例尺。

2 三維空間數(shù)據(jù)的實時獲取技術(shù)

三維數(shù)字地形圖在對地形地物進行精細(xì)、直觀、形象、完整表現(xiàn)的同時，促使測繪技術(shù)面臨著更大的挑戰(zhàn)。因為三維空間數(shù)據(jù)對地理信息完整、精細(xì)的表達(dá)建立在大量和細(xì)致的數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)上，因此較之于二位數(shù)字地形圖，采樣點相對更加密集，這就決定了三維數(shù)字地形圖不但要對地物與地形的特征進行收集，而且還要涵蓋地物的高度。所以，下文將具體論述目前常用的三維數(shù)字地形圖空間數(shù)據(jù)。

2.1 基于點方式的數(shù)據(jù)獲取技術(shù)

1）傳統(tǒng)測量技術(shù)。

即使在測繪技術(shù)快速發(fā)展的今天，作為空間定位的基本手段之一的傳統(tǒng)測量技術(shù)仍然無法被其它手段取代。傳統(tǒng)測量技術(shù)主要包括全站儀測量技術(shù)、數(shù)字化水準(zhǔn)儀技術(shù)、電子經(jīng)緯儀技術(shù)以及被稱之為“測量機器人”的全自動電子全站儀測量系統(tǒng)，特別是針對全站儀測量技術(shù)來說，它是比較理想的方式，在采集三維數(shù)字地形地圖方面，不僅可以直接獲取2D坐標(biāo)數(shù)據(jù)（x，y），還能夠直接在自然表面上測量和獲得被測點的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)（x，y，z）。此外，全站儀測量技術(shù)能夠針對高程數(shù)據(jù)z坐標(biāo)值獲取高精度數(shù)據(jù)，因此適用于大比例尺、小范圍的要求高精度的三維數(shù)字地形圖。因此，全站儀定位測量技術(shù)至少包括如下優(yōu)勢：一是效率高，不同于傳統(tǒng)的人工數(shù)據(jù)采集方法，該項技術(shù)所采集的全部測量數(shù)據(jù)能夠自動傳輸?shù)接嬎銠C上，并自動成圖；二具有很好的經(jīng)濟效益，這項技術(shù)能夠自動化的實時的對3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)進行測量，所以在提高工作效率之時有效降低資源耗費；三具有較高的可靠性，因為要觀測每一條邊長，所以抵抗粗差的能力得到了明顯提高；四有較高的精度，全站儀適合用于大比例尺、小范圍的精度高的空間數(shù)據(jù)更新，因為它比同等級的三角鎖/網(wǎng)的點位精度提高；五是具有靈活的布點，這項技術(shù)區(qū)別于三角鎖/網(wǎng)要求具備有利的幾何圖形，所以在礦井、林區(qū)等復(fù)雜的情況下都能進行定位測量。

2）衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)

衛(wèi)星定位與全站儀集成的技術(shù)會成為未來測量技術(shù)發(fā)展的重要趨勢之一， GPS（Global Positioning System）最初是由美國國防部研制開發(fā)的，能夠進行授時與導(dǎo)航定位功能，等距分布在6個軌道面上的高度約20200km的24顆衛(wèi)星構(gòu)成了它。現(xiàn)今，正在運行的全球定位系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）有俄羅斯的全球定位系統(tǒng)（GLONASS）和美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS），前者因為經(jīng)濟上存在問題，所以沒有連續(xù)性的進行實時定位。此外，我國在2001-2002年期間成功研制了” 中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航廣域增強系統(tǒng)”，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)中國及周邊海域的區(qū)域定位導(dǎo)航功能。

在具體工作的實踐運行過程中，傳統(tǒng)控制測量工作的工作量和工作強度都很大，尤其是在地標(biāo)不明顯以及不具備地面測量控制點的情況下，測量工作面臨著極大的困難， GPS定位的優(yōu)勢也就由此得到了體現(xiàn)，在沒有遮蔽的條件下實時定位速度快，抗干擾性能好，幾乎不受地形、地物、天氣的限制，能夠在不依靠地面控制點的狀態(tài)下開展工作，因此大大提高了傳統(tǒng)測量工作的效率。

GPS目前在我國已成為控制測量的主要手段，自GPS技術(shù)出現(xiàn)之時至今，國內(nèi)科研人員研制成功了差分GPS 技術(shù)，使GPS的定位精度得到進一步提高，應(yīng)用領(lǐng)域也進一步被拓寬，同時也大大提高了原有GPS的精度。隨后又產(chǎn)生了實時動態(tài)測量技術(shù)（Real Time Kinematic，RTK），但由于該項技術(shù)受制于城市中衛(wèi)星信號接受不足以及高程異常等不利條件的限制，因此在獲取地物的高度值h時，還存在一些障礙，這也是今后需要進一步研究的地方。

3）激光測量技術(shù)

激光和電子技術(shù)的不斷進步，讓激光測量技術(shù)朝著動態(tài)性的實時跟蹤測量的方向邁進，并且逐步出現(xiàn)了三維立體量的測量。早在20世紀(jì)末，法國的MENSI公司和美國的CYRA公司將激光技術(shù)運用在了3D測量領(lǐng)域中。借助于高速激光掃描測量的手段，激光測量技術(shù)高分辨率、大面積地被測空間對象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)（x ，y，z）進行迅速獲取，從而促使物體的三維模型能夠迅速構(gòu)成。由此可見，激光測量技術(shù)具有以下優(yōu)勢：一是實時性：激光測量技術(shù)不用考慮空間與時間的因素，借助于自身發(fā)射的光對相關(guān)的空間信息進行真實的獲取；二是穿透性：激光掃描技術(shù)能夠在一瞬間在某區(qū)域內(nèi)能夠獲取大量的、能夠反映目標(biāo)地物不同層面采樣信息的采樣點；三是高密集性，借助于對地物目標(biāo)進行直接掃描的手段，激光掃描技術(shù)能夠得到空間信息的基本特征，能夠得到點距很小的采樣點，因此密集程度高；四是不需接觸：激光測量技術(shù)可以在不用接觸被測量的對象的情況下，獲取所需要的空間數(shù)據(jù)信息，因此可以為具有危險性的測量區(qū)域的數(shù)據(jù)采集工作提供了方便；五是迅速性：激光測量技術(shù)可以在更大的程度上采集目標(biāo)空間的數(shù)據(jù)，然后迅速獲取地物目標(biāo)空間的立體結(jié)構(gòu)。

從實際應(yīng)用層面來看，機載激光測量技術(shù)在目前是一項新興的應(yīng)用技術(shù)，具體而言，這項技術(shù)是繼航空攝影測量之后又一項新的先進的對地觀測技術(shù)，廣泛地應(yīng)用于地球科學(xué)領(lǐng)域。從構(gòu)成要件的角度來看，該技術(shù)有三大核心系統(tǒng)，一是GPS全球定位系統(tǒng)，二是激光測距儀，三是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS），這就決定了該項技術(shù)在獲取地面及附屬物的數(shù)字影像數(shù)據(jù)以及三維坐標(biāo)方面能體現(xiàn)出可準(zhǔn)確、快速、高效的優(yōu)勢，尤其是在測量地形復(fù)雜多樣，或地面被被森林大面積覆蓋、或因地理條件惡劣二導(dǎo)致人力不能及的特殊地區(qū)，技術(shù)優(yōu)勢能夠體現(xiàn)得更加明顯。

2.2 面狀方式獲取技術(shù)

1）遙感技術(shù)

作為一門現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，遙感（Remote Sensing）利用紅外、可見光、微波以及干涉雷達(dá)等電磁波探測儀器，從外層空間和遠(yuǎn)距離高空的多種平臺上借助于掃描、信息傳輸、攝影以及信息處理等各項工作流程，對地面物體的形狀、所處環(huán)境、位置和大小等信息進行獲取，并由此進行后續(xù)研究。

遙感技術(shù)一致被得到廣泛應(yīng)用。從實際層面來看，例如，土地荒漠化的不斷演進是全球共同面對的一個重大環(huán)境問題，這一生態(tài)換進的不斷惡化趨勢同樣也對我國造成了很大的威脅，因此，土地荒漠化檢測的重要性也就不言而喻。對土地荒漠化的發(fā)生和發(fā)展情況予以及時和準(zhǔn)確地掌握無疑是有效防止和治理土地荒漠化的首要條件，在這一領(lǐng)域，遙感技術(shù)的眾多優(yōu)點也就得到了充分的體現(xiàn)，一是信息監(jiān)測覆蓋面廣，二是能夠?qū)Ρ粰z測目標(biāo)快速獲取有效信息，三是信息獲取量大，并且，遙感技術(shù)能夠在具體工作過程中環(huán)節(jié)人力物力不足等限制因素，因此，在過去的很長一段時間內(nèi)，遙感技術(shù)一直被視為監(jiān)測土地荒漠化動態(tài)演變的重要甚至不可替代的技術(shù)手段。

從發(fā)展現(xiàn)狀分析來看，多分辨率、多波段、多時相以及多種傳感器相融合成為遙感技術(shù)發(fā)展的方向，例如，遙感技術(shù)能夠和GIS、GPS集成，并由此形成多信息量、高精度的對地觀測系統(tǒng)。值得注意的是，因為受到分辨率和精度等的影響，在三維模型的構(gòu)建之時，遙感技術(shù)對大地測量的數(shù)據(jù)信息具有恒強的依賴性，這就決定了遙感技術(shù)適用于對較大場景、較大區(qū)域以及精度要求相對不高的地區(qū)開展測量工作。

2）攝影測量技術(shù)

攝影測量技術(shù)是借助于其他傳感器或者光學(xué)攝影機，采集被測物體的數(shù)據(jù)信息，并且對所采集的數(shù)據(jù)進行分析和處理，以獲得被攝物體的形狀、空間位置、各因素之間的相互關(guān)系以及大小等合理的信息。攝影測量技術(shù)可按照如下指標(biāo)進行分類：一是距離指標(biāo)，包括地面攝影測量技術(shù)、近景攝影測量技術(shù)，顯微攝影測量技術(shù)、航天攝影測量技術(shù)以及航空攝影測量技術(shù)；二是技術(shù)方法指標(biāo)，包括采用光學(xué)和機械方法的模擬攝影測量技術(shù)、根據(jù)被測物像點與相應(yīng)地面點之間的數(shù)學(xué)關(guān)系的剖解數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)、攝影測量技術(shù)。特別是數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)，能夠基于計算機對被攝對象的形狀、大小、空間位置及其之間相互關(guān)系進行高效率、高質(zhì)量地測量。從目前來看，數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)能夠開展空中三角測量、自動正射影像圖制、自動定向以及自動數(shù)字地面模型生成（輔以交互式編輯）等一系列工作，因此是目前應(yīng)用較為廣泛的一種舌音測量技術(shù)。

從實際應(yīng)用層面來看，水下攝影測量技術(shù)是舌音測量技術(shù)在空間范圍維度的進一步拓展，該技術(shù)是近景攝影測量中一種特殊的測量技術(shù)，即被測量物體存在于水中、也能夠像該物體存在于空氣中一樣，通過相對便捷地拍攝到所需的圖像來精確定位水下被攝目標(biāo)的幾何特性，從而以此對被測物展開進一步研究。因此，海洋工程、水生物研究、水深測量以及海底測圖等相關(guān)測量工作中，都能夠發(fā)揮水下攝影測量技術(shù)的重要功能。、

3）多傳感器集成技術(shù)

前文所述的攝影測量技術(shù)以及遙感技術(shù)有很多的優(yōu)勢，但在三維空間數(shù)據(jù)的更新與采集方面仍然有很多亟待解決的問題。詳細(xì)一點來講，比如，遙感技術(shù)盡管可以獲取所提供的目標(biāo)物的空間數(shù)據(jù)，但缺少空間立體信息，側(cè)重于對目標(biāo)物頂面信息的采集；再如，盡管激光掃描儀LRS可以運用三維手段描述得到的數(shù)據(jù)，可是在拓?fù)潢P(guān)系以及目標(biāo)物的空間信息方面存在一定難度；又如，地面攝影測量僅僅側(cè)重于提供目標(biāo)地物的立體造型。可見，如果把上述不同的方法進行整合，將會在更大的程度上提高技術(shù)水平，所以，在采集多元數(shù)據(jù)之時，可以運用多傳感器集成技術(shù)，并且運用融合手段，建立三維模型，這可以成為現(xiàn)在乃至未來研究的重要課題。

既然多傳感器集成技術(shù)在采集三維空間數(shù)據(jù)時，可以借助于多種傳感器，這就表明不同的傳感器可以組合成多樣的多傳感器集成空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。基于此，本文對多傳感器集成體統(tǒng)進行如下三個層面的分類：一是機載激光掃描系統(tǒng)：這項系統(tǒng)借助于激光測量技術(shù)，對目標(biāo)物的三維坐標(biāo)（x，y，z）以及數(shù)字地面模型DTM進行高分辨率和高精度的測量，結(jié)合目標(biāo)地物的光學(xué)成像結(jié)構(gòu)，并進一步獲取地表目標(biāo)物的垂直結(jié)構(gòu)形態(tài)，從而顯著提高對目標(biāo)物的識別水平；二是地面車載測量系統(tǒng)：該系統(tǒng)一般由車輛等移動載體、車載計算機、多傳感器以及數(shù)據(jù)采集軟件構(gòu)成，是一種多傳感器集成的數(shù)字成圖系統(tǒng)；三是星載測圖系統(tǒng)：星載多傳感器集成具有大范圍、大比例、高效率優(yōu)勢，該系統(tǒng)由此已成為研究焦點。

2.3圖像掃描數(shù)字化技術(shù)

由于現(xiàn)有的紙質(zhì)地圖對地形表達(dá)的手段是圖解形式，因此無法被計算機接受和解析，而將現(xiàn)有地形圖用數(shù)字化儀表達(dá)，則其負(fù)載的大量信息能夠被轉(zhuǎn)換成能夠被計算機處理和接受的數(shù)字信息。在這一技術(shù)前提下，能夠檢測出地形圖中包含的非常重要的數(shù)據(jù)信息，其一，含有諸如高程點、等高線等3D空間數(shù)據(jù)所需要的幾何信息，二是含有地理目標(biāo)的平面、高度或?qū)訑?shù)等不同緯度的坐標(biāo)數(shù)值，三是含有被測物目標(biāo)的名稱、用途、結(jié)構(gòu)等屬性信息。

對地圖數(shù)字化的坐標(biāo)數(shù)據(jù)精度的影響，主要來自于三個層面，一是掃描儀的分辨率高低，二是掃描過程的規(guī)范性程度，三是地圖中數(shù)據(jù)源本身的精度以及控制點的精度，上述三個因素自然成為了圖像掃描數(shù)字化技術(shù)的約束條件，因此，該盡管能夠?qū)Ρ粶y物的高度獲得概略性信息，但在高度準(zhǔn)確測量方面卻有著較大的困難，因此借助于這種手段無法對三維數(shù)字地形圖獲得較高的精度。所以，測繪機構(gòu)常用的手段就是運用AutCAD 軟件對地形圖數(shù)據(jù)開發(fā)和管理，這也是值得在今后繼續(xù)深入研究之處。

3 結(jié)論

較之于側(cè)重于三維空間數(shù)據(jù)建模的三維地理信息系統(tǒng)（3DGIS），三維數(shù)字地形圖側(cè)重于對三維空間信息的實時獲取以及對三維地形的繪制和可視化表達(dá)，由于這項技術(shù)還比較新穎，現(xiàn)在還在研究的初期階段。本文對三維數(shù)字地形圖獲得三維空間數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)進行了探討，實際上，今后還有必要針對集成匹配優(yōu)化技術(shù)和地物地形的繪制技術(shù)等方面，對三維數(shù)字地形圖進行更加全面的研究。

參考文獻

[1]Kadobayashi，R.，Kochi，N. Obtain，H. Comparison and evaluation of laser scanning And photogrammetric and their combined use for digital recording of cultural heritage[J]，Remote Sensing and Spatial Information Science，2004，35（5）： 401-406.

[2]Kraus，K.PrinciPles of airborne laser scanning，Journal of the Swedish Society For Photogrammetric and remote sensing，2002：1，2002： 53-56.

[3]李清泉，楊必勝，史文中.三維空間數(shù)據(jù)的實時獲取、建模與可視化.武漢：武漢大學(xué)出版社，2003.

[4]朱軍輝.三維城市建模與基本作戰(zhàn)能力分析[D].鄭州：信息工程大學(xué)，2006年碩士畢業(yè)論文.

[5]李成名，王繼周，馬照亭.數(shù)字城市三維地理空間框架原理與方法[M].北京：科學(xué)出版社，2008.

[6]周愛華.基于大比例尺地形圖的三維地理場景快速構(gòu)建方法研究[D].南京：南京師范大學(xué)，2008年碩士畢業(yè)論文.

[7]梁鵬帥，馮冬敬.三維可視化的研究現(xiàn)狀和前景[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2009（19）：134-135.