三維數(shù)字化論文匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇三維數(shù)字化論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

2基于MBD的三維數(shù)字化裝配工藝的設(shè)計過程

基于MBD的三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計不僅僅是指編制三維裝配指令，而是貫穿飛機(jī)設(shè)計的整個過程，在整個過程中不同階段有不同的側(cè)重點(diǎn)。這個過程主要包含以下三個階段：第一階段：工藝系統(tǒng)接收產(chǎn)品初步設(shè)計數(shù)據(jù)，分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，與設(shè)計人員協(xié)商初步確定工藝分離面并制定初步的裝配方案，然后在三維仿真軟件內(nèi)進(jìn)行裝配方案可行性的初步分析，制定總體裝配方案，分析可能的裝配難點(diǎn)和重點(diǎn)。第二階段：工藝系統(tǒng)接收產(chǎn)品較高成熟度的MBD設(shè)計數(shù)據(jù)，在三維仿真軟件內(nèi)對重點(diǎn)部位（必要時對全部）結(jié)構(gòu)件、管路、自動化裝配設(shè)備等進(jìn)行裝配過程和人機(jī)功效的詳細(xì)仿真分析，發(fā)現(xiàn)并解決產(chǎn)品、工裝以及工藝方面的問題并給出解決方案，如圖1～圖3所示；這個階段的工藝工作主要包括：裝配順序的創(chuàng)建和優(yōu)化；裝配路徑設(shè)計和優(yōu)化；裝配工藝過程仿真模擬、人機(jī)功效模擬、自動化定位及制孔設(shè)備等的工作仿真。利用三維數(shù)字化仿真軟件對產(chǎn)品的組件或部件進(jìn)行裝配過程規(guī)劃，確定組件或部件內(nèi)零組件的裝配順序；按照工廠現(xiàn)有裝配條件和裝配單元工作內(nèi)容，進(jìn)行裝配路徑的仿真和優(yōu)化；最后在數(shù)字化裝配仿真系統(tǒng)中進(jìn)行零組件或自動化設(shè)備的裝配過程及人機(jī)功效的仿真模擬，分析裝配工藝過程的可操作性和合理性，發(fā)現(xiàn)并解決數(shù)字化產(chǎn)品模型裝配過程中所遇到的產(chǎn)品、工裝以及工藝設(shè)計中的各類問題，同時也可以進(jìn)行工具等的選型工作[2]。第三階段：接收設(shè)計部門的最終三維MBD設(shè)計數(shù)據(jù)，創(chuàng)建頂層MBOM以及PBOM等工藝數(shù)據(jù)，在數(shù)字化工藝設(shè)計系統(tǒng)中進(jìn)行裝配工藝的詳細(xì)規(guī)劃和細(xì)節(jié)設(shè)計以及資源庫的創(chuàng)建，在三維可視化的環(huán)境下進(jìn)行零組件以及標(biāo)準(zhǔn)件的劃分，在全三維的環(huán)境下對裝配指令進(jìn)行工步級的細(xì)節(jié)編輯，最終生成現(xiàn)場使用的三維可視化工藝指令。

3三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)的架構(gòu)和工作模式

3.1三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)的架構(gòu)

本文所述的裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)是基于達(dá)索公司的DELMIA軟件平臺進(jìn)行開發(fā)的三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)，DELMIA軟件平臺分DPE和DPM兩個工作環(huán)境，DPE側(cè)重數(shù)據(jù)管理和工藝規(guī)劃，DPM則提供一個三維可視化的環(huán)境便于產(chǎn)品數(shù)據(jù)的劃分和裝配仿真等工作。由于DELMIA只是提供了一個平臺且目前MBD設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，故需要在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行客戶化定制和開發(fā)，本系開發(fā)了多種輔助工藝設(shè)計工具以便工藝設(shè)計人員只需極少的文字輸入即可完成工藝設(shè)計，所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)均直接繼承自產(chǎn)品MBD數(shù)模，保證了工藝信息的完整和準(zhǔn)確；此系統(tǒng)中最為復(fù)雜難度最大是MBD數(shù)模中標(biāo)準(zhǔn)件的處理和劃分，由于大型飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)量都在數(shù)十萬甚至上百萬件以上，采用實體建模將會產(chǎn)生天量的數(shù)據(jù)，因此目前飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計大都采用點(diǎn)線等元素進(jìn)行簡化表達(dá)，無法使用DELMIA中標(biāo)準(zhǔn)功能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)件的工藝規(guī)劃，因此系統(tǒng)開發(fā)了一套專門處理標(biāo)準(zhǔn)件模型的工具，本系統(tǒng)也是國內(nèi)目前唯一實現(xiàn)了對以點(diǎn)線表達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)件識別和劃分的系統(tǒng)，如圖9所示。本系統(tǒng)依托VPM協(xié)同設(shè)計平臺提供MBD產(chǎn)品數(shù)據(jù)，在DELMIA中完成PBOM的創(chuàng)建、頂層MBOM的劃分、三維裝配指令的設(shè)計并向協(xié)同平臺提供底層MBOM以及三維裝配指令等數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)平臺進(jìn)行管理和發(fā)放。三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)的流程及架構(gòu)如圖4所示，整個三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)始終保持設(shè)計數(shù)據(jù)的一致性，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及完整性，同時本系統(tǒng)可給生產(chǎn)管控系統(tǒng)（MES）以及ERP系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)接口[3]。

3.2三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)的工作流程

三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)主要由需要工藝管理部門和各車間工藝設(shè)計部門使用和管理，工藝管理部門和各車間工藝設(shè)計部門必須緊密協(xié)同才能順利開展三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計，同時工藝管理部門需要給予車間一級足夠的權(quán)限，畢竟車間一級工藝人員對產(chǎn)品設(shè)計特點(diǎn)有更深入的了解。工藝管理部門主要負(fù)責(zé)三維裝配設(shè)計系統(tǒng)數(shù)據(jù)的頂層設(shè)計，其利用DELMIA中的DPE環(huán)境下的數(shù)據(jù)接口進(jìn)行EBOM導(dǎo)入，通過對EBOM的重組增加工藝組件和路線定義等形成PBOM；在PBOM的基礎(chǔ)上構(gòu)建頂層MBOM；根據(jù)各廠際分工要求進(jìn)行大部件級的頂層工藝組件的劃分，如圖5所示。各車間工藝技術(shù)主管接收工藝管理部門下發(fā)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行各車間內(nèi)部工藝面的進(jìn)一步劃分并將之分派給具體每個工藝員；工藝員接收工藝主管分發(fā)的具體某個裝配單元的數(shù)據(jù)，進(jìn)行本裝配單元裝配工藝的層次劃分以及具體工步的分解，在DPM三維可視化的環(huán)境中中進(jìn)行零組件及標(biāo)準(zhǔn)件的劃分，然后在DPE環(huán)境下進(jìn)一步進(jìn)行裝配可視化修飾等細(xì)節(jié)編輯，但對于裝配工藝所需飛機(jī)裝配技術(shù)條件、材料、工藝規(guī)范文件等全部采用專門開發(fā)的工藝設(shè)計工具進(jìn)行創(chuàng)建以保證編制數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和完整。最后直接在DPE中輸出結(jié)構(gòu)化和標(biāo)準(zhǔn)化的三維裝配指令并提交審批，經(jīng)過審批的裝配指令發(fā)送到協(xié)同平臺進(jìn)行統(tǒng)一進(jìn)行發(fā)放及管理，以上過程見下圖6～圖14所示。三維裝配指令審批發(fā)送到系統(tǒng)平臺后由工藝管理部門統(tǒng)一管理，不屬于裝配工藝設(shè)計的范疇，本文不再贅述。

4基于MBD的三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計的優(yōu)勢及要求

4.1基于MBD的三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計的優(yōu)勢

1）采用基于MBD的三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計，徹底解決了制約裝配工藝設(shè)計過程中涉及的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、完整性的問題，整個裝配工藝的設(shè)計完全基于設(shè)計的MBD數(shù)模，保證了與設(shè)計數(shù)據(jù)的一致性；2）工藝人員在三維可視化的環(huán)境下進(jìn)行裝配工藝的規(guī)劃、仿真和設(shè)計，使得裝配工藝設(shè)計更加直觀更有操作性，通過裝配路徑仿真、人機(jī)功效仿真以及自動化設(shè)備工作仿真等可提前發(fā)現(xiàn)存在的設(shè)計、工裝及工藝規(guī)劃包含的問題并提前予以解決，大幅減少現(xiàn)場實際生產(chǎn)時的各類問題，提高生產(chǎn)效率并大幅降低生產(chǎn)成本；三維可視化裝配指令設(shè)計系統(tǒng)使工藝人員完全從枯燥的文字編輯以及事后數(shù)據(jù)校對中解放出來，工藝人員只需關(guān)注裝配工藝的可行性和合理性，無需花大量精力進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和完整性的檢查；3）在三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)中輸出的三維裝配指令徹底顛覆了傳統(tǒng)文字化的裝配指令，工人只需在系統(tǒng)輸出的三維可視化裝配指令中進(jìn)行簡單操作即可，無需查找大量的圖紙、設(shè)計技術(shù)文件以及其他工藝性文件，做到了可見即所得、所得即所需的效果，同時工人還可在裝配指令的三維視圖中對輕量化的設(shè)計數(shù)模進(jìn)行各類尺寸的直觀測量，便于工人現(xiàn)場操作的進(jìn)一步了解；4）三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)可輸出裝配部門準(zhǔn)確完整的底層MBOM，有利于ERP以及MES系統(tǒng)的實施和管理；5）三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)可以與裝配知識庫系統(tǒng)緊密集成，使得公司積累的知識在裝配工藝設(shè)計時順利地的共享和調(diào)用；6）工藝管理部門可利用DELMIA軟件平臺中DPE模塊對整個裝配數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理，保證下游數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，利于工藝設(shè)計部門編制完整準(zhǔn)確的裝配指令。

4.2基于MBD的三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計的要求

1）基于MBD的三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計要求有準(zhǔn)確、完整及規(guī)范的且嚴(yán)格執(zhí)行的MBD數(shù)模，產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)是所有下游數(shù)據(jù)的源頭，設(shè)計數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確、完整及規(guī)范是決定三維裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)是否順暢和準(zhǔn)確最關(guān)鍵的要素。因此產(chǎn)品設(shè)計部門必須要有科學(xué)合理的與制造部門協(xié)商過的MBD設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范且必須嚴(yán)格執(zhí)行，否則必定會導(dǎo)致整個下游其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的混亂和實施困難[4]。2）工程制造部門也須有嚴(yán)格的與設(shè)計部門MBD設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范相協(xié)調(diào)的各類工藝規(guī)范且必須嚴(yán)格執(zhí)行，用以支撐三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計。本文所述的裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)在開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)很大程度上體現(xiàn)的是傳統(tǒng)二維設(shè)計模式的思想，不能很好的適應(yīng)當(dāng)前基于MBD的三維數(shù)字化設(shè)計要求，而且設(shè)計人員沒有嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化要求，特別是以點(diǎn)線表達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)件模型存在大量的格式錯誤等不規(guī)范設(shè)計，導(dǎo)致系統(tǒng)開發(fā)比較緩慢，僅為了解決標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)模處理和劃分就占了近三分之一的時間。因此產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)開發(fā)專用的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計工具和數(shù)據(jù)庫用以支撐基于MBD的產(chǎn)品設(shè)計，同時需要借助專業(yè)化的軟件工具對MBD產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化等項目的批量檢查，最大限度地減少因人為因素導(dǎo)致的產(chǎn)品數(shù)據(jù)錯誤。3）工藝設(shè)計人員必須具備相當(dāng)?shù)墓こ探?jīng)驗，熟練理解并掌握三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)所涉及的理念和軟件使用要求，三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)對工程技術(shù)人員來說只是工具，它本身無法識別工藝設(shè)計和規(guī)劃的合理性和可行性，這些都必須由工藝設(shè)計人員依靠經(jīng)驗和知識確定。

篇（2）

您的研究方向：管理

是否有數(shù)據(jù)處理要求：否

您的國家：北京

您的學(xué)校背景：北京理工大學(xué)

要求字?jǐn)?shù)：6000 (開題報告)

論文用途：碩士畢業(yè)論文

是否需要盲審(博士或碩士生有這個需要)：否

補(bǔ)充要求和說明：先要一個開題報告! 正式畢業(yè)論文的要求 學(xué)校還沒通知 開題報告要求 見 附件 題目方向是 三維制造工藝 對機(jī)加企業(yè)(車間) 的影響 或 數(shù)字化制造 對機(jī)加企業(yè)(車間)的影響 (最好是針對航天制造企業(yè))

北京理工大學(xué)研究生院工程碩士學(xué)位論文開題報告：基于三維模型的工藝對技術(shù)對航天制造企業(yè)生產(chǎn)效率的影響

一、學(xué)位論文選題的目的和意義

1.1 選題背景

進(jìn)入21世紀(jì),數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)在國際航空制造業(yè)新產(chǎn)品研制中發(fā)展迅猛,傳統(tǒng)的以模擬量傳遞為基礎(chǔ)的設(shè)計制造手段，已經(jīng)逐漸被以數(shù)字量傳遞為基礎(chǔ)的數(shù)字化手段所代替,通過全面采用數(shù)字化產(chǎn)品定義、數(shù)字化預(yù)裝配、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、并行工程和虛擬制造技術(shù),極大縮短了機(jī)型研制周期、提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

二、本選題研究領(lǐng)域歷史、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢分析

三、研究方案

四、研究計劃進(jìn)度表

五、經(jīng)費(fèi)預(yù)算

六、參考文獻(xiàn)

[1] masuzwa t, fujino m, kobaryashik. wire elctro-discharge grinding for micro-machining [j]. annals of the cirp, 1985, 34(1): 431-434.

[2] yan b h., chung tsai h, yuan huang f. the effect in edm of a dielectric of a urea solution in water on modifying the surface of titanium [j]. international journal of machine tools and manufacture, XX, 45(2): 194-200.

[3] assarzadeh s, ghoreishi m. neural-network-based modeling and optimization of the electro-discharge machining process[j]. XX, 39(5): 488-500.

[4] soni j s. micro-analysis of debris formed during rotary edm of titanium alloy(ti 6a1 4v) and die steel(t 215 cr12)[j]. wear, 1994, 177(1): 71-79.

[5] murti v s r, philip p k. an analysis of the debris in ultrasonic-assisted electrical discharge machining[j]. wear, 1987, 117(2): 241-250.

[6] 馮新明,張固.數(shù)字化技術(shù)在新支線項目研制中的應(yīng)用[j].航空制造技術(shù),XX(10):56-59

[7] 中航商用飛機(jī)有限公司.arj21數(shù)字化樣機(jī)實施規(guī)定[g].新型渦扇支線飛機(jī)項目,XX

[8] 楊璽.基于單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的飛機(jī)制造信息管理研究[d].北京航空航天大學(xué)博士學(xué)位論文,XX.

[9] 盧鵲.大型飛機(jī)的并行數(shù)字化定義技術(shù)研究[d].北京:北京航空航天大學(xué),XX.

篇（3）

中圖分類號：TP311.1文獻(xiàn)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(jī)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(jìn)的信息技術(shù)對檔案進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(hù)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(jìn)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(jìn)行獨(dú)特而全面的研究。

系統(tǒng)主要運(yùn)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(yùn)用USB接口控制技術(shù)控制數(shù)碼相機(jī)或高速掃描儀進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(jī)或高速掃描儀的錄入接口，支持遠(yuǎn)程服務(wù)應(yīng)用，能進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(kuò)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(kuò)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(xiàn)

[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（4）

1、論文研究背景及意義

近多年來，由于計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢就是數(shù)字化，數(shù)字城市也逐漸引起了人們的注意。那么怎樣應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)來構(gòu)建數(shù)字城市，近而實現(xiàn)城市的數(shù)字化已經(jīng)引起城市規(guī)劃及管理人員和城市居民的共同關(guān)注。城市仿真技術(shù)在構(gòu)造數(shù)字城市過程中發(fā)揮著非常重要的作用，因此成為當(dāng)前一個新的研究熱點(diǎn)。仿真(Simulation)技術(shù)是利用計算機(jī)軟件模擬實際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實驗的技術(shù)，以模擬的方式為使用者創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖形界面，使之在感知行為的逼真體驗中獲得直接參與和探索仿真技術(shù)對象在所處環(huán)境中的作用和變化。城市仿真(Urban Simulation)技術(shù)就是仿真技術(shù)在城市規(guī)劃、建筑設(shè)計等領(lǐng)域中的應(yīng)用，表現(xiàn)為人機(jī)交互、真實建筑空間感與大面積三維地形仿真，即交互式實時三維(Interactive Realtime 3D)。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)造出來的城市視景仿真系統(tǒng)是數(shù)字地球的重要組成部分和支撐手段，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在城市的規(guī)劃、建設(shè)以及管理當(dāng)中，對于城市發(fā)展規(guī)劃的各個方面都具有相當(dāng)重要的意義。

2、國內(nèi)、外的視景仿真工具

MultiGen-Paradigm公司的MultiGen Creator的各版本三維建模軟件是世界上流行的實時三維數(shù)據(jù)庫生成系統(tǒng)的軟件環(huán)境，在仿真系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司應(yīng)用于實時視景仿真、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域的世界領(lǐng)先的軟件環(huán)境。Urbansim是基于城市交通需求模擬分析和城市土地綜合分析的新型城市發(fā)展仿真軟件。MagicCity屬于WinTel架構(gòu)基礎(chǔ)上的虛擬現(xiàn)實和視景仿真系統(tǒng)。我國在視景仿真系統(tǒng)開發(fā)的同時，也在進(jìn)行仿真系統(tǒng)軟件平臺的開發(fā)。TrueSim v2.0 三維實時仿真軟件平臺是深圳市創(chuàng)想科技發(fā)展有限公司在綜合了國內(nèi)外多項最新三維仿真技術(shù)的研究成果以及多年來從事三維仿真研究所積累的多種經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上推出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的仿真平臺。神州視景信息技術(shù)有限公司自主研發(fā)了“基于普通PC和Internet的大規(guī)模場景實時漫游引擎系統(tǒng)――SCVR”。 Virtools是一個實時三維虛擬現(xiàn)實編輯軟件，可將多種常用文件格式（三維模型、二維圖表、聲音等）整合到一起，并具備交互功能，能夠開發(fā)出電腦游戲、建筑仿真、交互娛樂等多種3D產(chǎn)品。

3、本文的研究目的及重要內(nèi)容

本文通過研究虛擬現(xiàn)實視景仿真技術(shù)的相關(guān)知識，實現(xiàn)以我們學(xué)院校園為虛擬環(huán)境的視景漫游系統(tǒng)。通過對虛擬場景的構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)視景漫游中的自動漫游和交互漫游等效果。本系統(tǒng)應(yīng)用建筑草圖大師Sketchup和MultiGen Creator軟件工具來構(gòu)建虛擬場景中地形及建筑物的三維模型，并建立道路、樹木、路燈等虛擬景物，借助Vega Prime軟件平臺和工具集對校園虛擬場景進(jìn)行仿真，在VC++開發(fā)平臺下實現(xiàn)三維景觀及模型的交互式（以鼠標(biāo)、鍵盤等交互方式）控制，實現(xiàn)了虛擬校園景觀的視景仿真漫游系統(tǒng)。

本文主要研究內(nèi)容和所做工作總結(jié)如下：

(1)了解視景漫游技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實的發(fā)展，對國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研。

(2)對黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學(xué)院的視景環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和整理，包括地形數(shù)據(jù)的獲取、建筑物數(shù)據(jù)的獲取、紋理數(shù)據(jù)的獲取等等。

(3)研究用虛擬現(xiàn)實建模軟件Sketchup、Creator以及三維建模技術(shù)、模型真實感技術(shù)以及模型優(yōu)化技術(shù)等對地形、道路、教學(xué)樓和圖書館等建筑以及校園之中的花草樹木等進(jìn)行建模，構(gòu)建出虛擬場景模型庫，然后用視景漫游軟件Vega Prime和VC++對虛擬場景進(jìn)行漫游和交互控制。

(4)研究模型數(shù)據(jù)庫建模和優(yōu)化技術(shù)問題，模型數(shù)據(jù)庫的建構(gòu)、調(diào)整和優(yōu)化對提高實時仿真系統(tǒng)中運(yùn)行的速度和流暢性起著至關(guān)重要的作用，成為目前重要的研究課題。

(5)碰撞檢測技術(shù)。開發(fā)虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)有一個主要目標(biāo)就是能夠讓用戶以盡可能接近自然的方式與構(gòu)建的虛擬場景中的物體直接進(jìn)行交互。要實現(xiàn)自然的、精確的人機(jī)交互功能首先要解決的是碰撞檢測的問題。碰撞檢測是虛擬場景中動態(tài)物體與靜態(tài)物體之間或動態(tài)物體與動態(tài)物體之間進(jìn)行交互的基礎(chǔ)。在碰撞檢測中有兩個問題需要解決，一是檢測到碰撞的發(fā)生和碰撞的位置，二是計算碰撞后的反應(yīng)。而碰撞檢測是計算碰撞反應(yīng)的先決條件，因此，碰撞檢測是虛擬環(huán)境中一個必不可少的部分。

(6)為保證虛擬場景的真實性、生動性及其對用戶的感染力，對基于粒子系統(tǒng)的虛擬場景環(huán)境特效技術(shù)進(jìn)行研究。

校園視景仿真就是在計算機(jī)環(huán)境中對真實校園的景觀進(jìn)行虛擬再現(xiàn)，采用虛擬現(xiàn)實相關(guān)技術(shù)，生成一個實時的、能給用戶各種真實感受的三維虛擬環(huán)境。利用計算機(jī)軟硬件及其相關(guān)輸入輸出設(shè)備，使用戶可以在虛擬的校園場景中進(jìn)行瀏覽和交互漫游，感受校園中的風(fēng)景。利用這種方法可以讓更多的人來了解我們的學(xué)校，對本校園的環(huán)境及交通現(xiàn)狀等方面有更深刻的認(rèn)識。

篇（5）

1數(shù)字化教學(xué)課程體系

傳統(tǒng)的數(shù)字化技術(shù)教學(xué)全國大多數(shù)院校基本上是計算機(jī)輔助繪圖軟件的教學(xué),而且教學(xué)內(nèi)容也局限于繪圖命令的教學(xué),因而計算機(jī)輔助設(shè)計往往被認(rèn)為僅僅計算機(jī)輔助繪圖,只是一種可以提高工作效率的繪圖工具,也就是人們通常所說的“手的延長”。在教學(xué)改革上,我們的目標(biāo)是利用計算機(jī)的優(yōu)勢幫助設(shè)計者提高設(shè)計的創(chuàng)造性,真正地實現(xiàn)計算機(jī)輔助設(shè)計(ComputerAided Design, CAD),也就是所說的“腦的延長”。

根據(jù)全國高校建筑學(xué)學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員會的《促進(jìn)建筑數(shù)字技術(shù)教學(xué)發(fā)展綱要》,建筑數(shù)字技術(shù)課程改革的思路從三個方面考慮:改革教學(xué)重點(diǎn),以講授設(shè)計構(gòu)思方面的軟件為主;增加教學(xué)內(nèi)容,加強(qiáng)建筑數(shù)字技術(shù)發(fā)展概貌的介紹;改革教學(xué)方式,逐步將建筑數(shù)字技術(shù)課程與建筑設(shè)計教學(xué)結(jié)合起來[3]。結(jié)合專指委的精神和學(xué)院的教學(xué)改革情況,結(jié)合建筑設(shè)計的教學(xué)過程,以達(dá)到“腦的延長”作為教學(xué)改革目標(biāo),制定出如下數(shù)字化課程體系。

2數(shù)字化課程教學(xué)大綱與內(nèi)容

傳統(tǒng)的數(shù)字教學(xué)主要是以講授命令為主,現(xiàn)在的教學(xué)主要是以講授建筑設(shè)計構(gòu)思為主,基于此我們對各門課程的教學(xué)大綱與教學(xué)內(nèi)容的制定進(jìn)行了改革和調(diào)整。考慮在總學(xué)時總學(xué)分不變的前提下,如何盡可能詳盡地講授各個數(shù)字化軟件在建筑設(shè)計中的應(yīng)用也是一個難點(diǎn),為此我們主要集中講授每個軟件的基礎(chǔ)知識、建筑學(xué)專業(yè)需要用到的常用命令及它們的綜合應(yīng)用。

（1）數(shù)字化建筑設(shè)計概論

學(xué)時/學(xué)分: 16學(xué)時(1學(xué)分)

教學(xué)大綱:建筑學(xué)及相關(guān)專業(yè)學(xué)生的入門性指導(dǎo)課程;深入淺出地介紹建筑數(shù)字化設(shè)計的有關(guān)概念和相關(guān)知識、相關(guān)軟件、相關(guān)技術(shù)和相關(guān)方法;

教學(xué)內(nèi)容:數(shù)字化建筑設(shè)計基礎(chǔ);數(shù)字化建筑設(shè)計軟件;建筑性能分析;虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用;建筑設(shè)計信息集成;協(xié)同設(shè)計;數(shù)字化建筑設(shè)計智能化;建筑形式的數(shù)字化生成;計算機(jī)輔助建筑設(shè)計軟件開發(fā)技術(shù)簡介;

教學(xué)方法:以實例(動畫、圖像、視頻等)的方式來講解數(shù)字化建筑設(shè)計的方方面面,并以專題的方式進(jìn)行討論,引導(dǎo)學(xué)生深入了解數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用。

考核方法:期中作業(yè)論文+期末筆試。

表1數(shù)字化課程體系課程一覽表

注:某大學(xué)執(zhí)行三學(xué)期制(兩長一短),第三學(xué)期為短學(xué)期,共5周。

（2）計算機(jī)輔助設(shè)計

學(xué)時/學(xué)分: 28學(xué)時(2學(xué)分)

教學(xué)大綱:介紹AutoCAD繪圖軟件,掌握基本的繪圖命令,能綜合使用各種命令,完成建筑設(shè)計的平面、立面、剖面圖的繪制及建筑的三維建模。

教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法:結(jié)合建筑設(shè)計的專業(yè)要求,把整個教學(xué)過程分為四個階段:計算機(jī)輔助繪圖基本命令、建筑平面的繪制、建筑立面的繪制、建筑三維模型的繪制;同時在教學(xué)過程中把必須掌握的命令在教學(xué)過程中分步介紹,具體如下:

表2計算機(jī)輔助設(shè)計教學(xué)安排

考核方法:在規(guī)定的時間(2小時)內(nèi)完成一份平面圖的制作;

（3）建筑數(shù)字化表現(xiàn)

學(xué)時/學(xué)分: 16學(xué)時(1學(xué)分)

教學(xué)大綱:介紹3Dmax/Photoshop兩款軟件在建筑設(shè)計表現(xiàn)方面的基本應(yīng)用:三維建模、三維渲染及效果圖后期處理。

教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法:根據(jù)建筑設(shè)計的效果圖表現(xiàn)要求,結(jié)合AutoCAD的三維建模,教學(xué)內(nèi)容局限于建筑表現(xiàn)所需的命令與方法,具體內(nèi)容安排如下:

表3建筑數(shù)字化表現(xiàn)教學(xué)安排

考核方法:獨(dú)立完成兩份作業(yè):平面彩圖制作、建筑效果圖制作。

（4）草圖大師

學(xué)時/學(xué)分:隨設(shè)計課教學(xué)

教學(xué)大綱:了解SketchUp軟件的基本使用,能獨(dú)立地使用它完成建筑設(shè)計的方案構(gòu)思,并生成相應(yīng)的效果圖和漫游動畫。

教學(xué)方法:學(xué)生自學(xué),老師提供各種學(xué)習(xí)資料和相關(guān)的案例,并結(jié)合建筑設(shè)計課進(jìn)行輔導(dǎo)

（5）建筑信息模型

學(xué)時/學(xué)分: 32學(xué)時(2學(xué)分)

教學(xué)大綱:詳細(xì)介紹Revit的發(fā)展、特點(diǎn)、功能與使用,包括建筑設(shè)計信息技術(shù)發(fā)展概述、建筑信息模型與Revit概述、基于構(gòu)件的建筑設(shè)計、自定義簇類型、視圖與渲染、明細(xì)表等應(yīng)用;基于BIM的建筑節(jié)能分析(IES);

教學(xué)內(nèi)容:結(jié)合當(dāng)前的建筑設(shè)計競賽或建筑設(shè)計作業(yè),講授Revit軟件的使用,讓學(xué)生直接使用軟件來完成競賽或作業(yè),同時介紹Revit信息模型在建筑性能分析軟件( IES/Ecotect)的應(yīng)用。分六部分來講述:基礎(chǔ)知識;基于建筑構(gòu)件的各種建模命令的使用和技巧;基于視圖處理的各類平、立、剖、三維、詳圖等應(yīng)用;基于建筑表現(xiàn)的的燈光、渲染、漫游等應(yīng)用;基于體量、組、局部設(shè)計、多方案探討、工程階段、大項目協(xié)同設(shè)計等高級應(yīng)用;建筑信息模型的性能分析。

教學(xué)方法:以實例來教學(xué);

考核方法:獨(dú)立完成建筑設(shè)計作業(yè)或建筑設(shè)計競賽的作業(yè)。

（6）建筑技術(shù)分析

學(xué)時/學(xué)分: 16學(xué)時(1學(xué)分)

教學(xué)大綱:以Ecotect或IES軟件為軟件平臺,介紹計算機(jī)輔助工程CAE技術(shù)在建筑性能分析中的應(yīng)用,主要包括建筑聲環(huán)境分析、建筑光環(huán)境分析、建筑熱環(huán)境與能耗分析、建筑日照分析、建筑風(fēng)環(huán)境分析等。

教學(xué)方法:以實例(建筑學(xué)設(shè)計作業(yè))為例進(jìn)行教學(xué);

考核方法:能獨(dú)立完成一幢公建的各項建筑性能分析,并以此依據(jù)改進(jìn)建筑設(shè)計方案。

（7）虛擬建筑

學(xué)時/學(xué)分: 16學(xué)時(1學(xué)分)

教學(xué)大綱:介紹虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本原理與應(yīng)用;以Quest3D軟件為平臺,介紹虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用;

教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法:介紹Quest3D軟件的基礎(chǔ)知識和基本命令;結(jié)合建筑設(shè)計方案,建立三維模型,通過烘焙導(dǎo)入Quest3D;通過通道組為虛擬現(xiàn)實場景編輯環(huán)境、導(dǎo)游線路、菜單制作等,最后完成虛擬展示系統(tǒng)的。

考核方法:獨(dú)立完成一份虛擬現(xiàn)實展示系統(tǒng)的制作。

（8）多媒體制作

學(xué)時/學(xué)分:隨設(shè)計課教學(xué)

教學(xué)大綱:講授常用的多媒體制作軟件,如Flash、Authorware、Dreamweaver等設(shè)計軟件,對學(xué)生設(shè)計的作品進(jìn)行多媒體展示,圖、文、聲并茂,完美地表達(dá)建筑設(shè)計思想和建筑設(shè)計作品。

教學(xué)方法:選修全校公共課程;舉行專題講座,以實例介紹軟件的使用。

3數(shù)字化課程教學(xué)方法探討

數(shù)字化教學(xué)課程體系的建設(shè)目的明確,一方面是以建筑設(shè)計教學(xué)為主線,另一方面是以實現(xiàn)“腦的延長”為目標(biāo),因而在整個教學(xué)過程中要始終圍繞這兩個方面展開,教學(xué)過程中采用“四結(jié)合”:命令講解與實例演示相結(jié)合、課堂作業(yè)與設(shè)計作業(yè)相結(jié)合、數(shù)字化課堂與專業(yè)課堂相結(jié)合、課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合,通過實踐和總結(jié),有如下的教學(xué)指導(dǎo)思想。

（1）理論與實踐相結(jié)合

建筑設(shè)計是一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科,建筑數(shù)字化技術(shù)課程也是一門實踐性非常強(qiáng)的課程,對數(shù)字化技術(shù)軟件的掌握程度關(guān)鍵看實踐,即在設(shè)計課中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)的實踐。建筑數(shù)字化技術(shù)課程的教學(xué)效果最終通過學(xué)生在建筑設(shè)計課中體現(xiàn)出來,否則,也就失去本課程存在的意義,其中最主要的實踐就是學(xué)生對建筑方案的構(gòu)思如何通過數(shù)字技術(shù)進(jìn)行表現(xiàn),并通過計算機(jī)對方案進(jìn)行推敲、評價,實現(xiàn)真正意義上的計算機(jī)輔助設(shè)計,即“腦的延長”。

（2）走近設(shè)計

在教學(xué)過程中“走近設(shè)計”,結(jié)合建筑學(xué)課程的教學(xué)實例及不同風(fēng)格、不同特點(diǎn)的建筑設(shè)計方案來講解軟件的具體綜合應(yīng)用。在CAD軟件教學(xué)時,我們的教學(xué)實例盡可能就來自于學(xué)生學(xué)習(xí)或設(shè)計中的的建筑平面、立面、剖面,并結(jié)合學(xué)生手工繪制建筑平面的過程來講授相關(guān)的CAD命令,這樣學(xué)生能快速地掌握計算機(jī)輔助繪圖。在教學(xué)SketchUp時,直接讓學(xué)生對他們在建筑課程作業(yè)的建筑設(shè)計草圖進(jìn)行繪制學(xué)習(xí),同時把最后的成果在建筑數(shù)字化表現(xiàn)課程中作為案例來練習(xí),也可以作為建筑設(shè)計的課程作業(yè)來上交,達(dá)到雙贏的效果。

（3）課程之間即交叉又延續(xù)

我們的改革是基于建筑學(xué)專業(yè)的教學(xué)過程來展開的,因此在教學(xué)上可以通過把某個建筑設(shè)計實踐的不同發(fā)展階段作為主線,把所有的課程教學(xué)形成一個體系,課程之間既有交叉又有延續(xù)。建筑方案草圖階段通過SketchUp來繪制,成果可以在3Dmax中渲染使用,同時3Dmax成品既可以由PS加工成建筑效果圖,又可以導(dǎo)出為VRML文件作為虛擬現(xiàn)實的實例。建筑方案構(gòu)思完后,根據(jù)草圖模型通過CAD軟件來繪制平立剖等圖形,并作為輔助線導(dǎo)入RevitBuilding信息模型軟件中建成BIM模型,最后可以通過BIM模型生成各類施工圖,并進(jìn)行各種建筑性能分析。

4總結(jié)

建筑設(shè)計是一門富有藝術(shù)創(chuàng)造性的綜合性應(yīng)用學(xué)科,建筑設(shè)計的作品豐富多彩,從而決定了建筑數(shù)字化技術(shù)教學(xué)也必須是靈活多變的.當(dāng)然目前的課程體系還有許多不足之處,如在建筑技術(shù)性能軟件方面,涉及不多,除目前軟件的選擇不多外,作為數(shù)字化設(shè)計教學(xué)的專業(yè)老師,在建筑技術(shù)方面的知識掌握也有一定的欠缺,有待提高。本文通過結(jié)合學(xué)院的教學(xué)條件、師資情況,我們提出的數(shù)字化技術(shù)教學(xué)課程體系只是一個嘗試,希望在未來實踐中不斷地完善和提高。

參考文獻(xiàn)

[1]項秉仁.面對數(shù)字化時代的建筑學(xué)思考,新建筑, 2001年第6期

篇（6）

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(diǎn)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(jī)、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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jī),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(qiáng)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(jī)安裝在已知點(diǎn)上對GPS衛(wèi)星進(jìn)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(jìn)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(jī)再利用0TF(運(yùn)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(diǎn),僅依據(jù)一定數(shù)量的基準(zhǔn)控制點(diǎn),便可以高精度快速地測定圖根控制點(diǎn)、界址點(diǎn)、地形點(diǎn)、地物點(diǎn)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(jìn)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(jìn)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(diǎn)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(qiáng)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(diǎn)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(jìn)度的同時又節(jié)約項目經(jīng)費(fèi),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(diǎn)

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(diǎn),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(diǎn)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(diǎn):

1.一測多用:如在一些綜合性較強(qiáng)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(bǔ)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(diǎn)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(diǎn)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(qiáng)度:小數(shù)字化成圖的過程,減輕了作業(yè)人員的勞動強(qiáng)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(fèi),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(diǎn)進(jìn)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(diǎn),必須通過繪制草圖來表明各個地物碎部點(diǎn)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(jìn)行地形點(diǎn)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(jìn)行測繪的科學(xué)與技術(shù);而從信息科學(xué)和計算機(jī)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(jìn)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（7）

中圖分類號：TP302. 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）03-0112-02

1 引言

隨著非物質(zhì)文化遺產(chǎn)（簡稱非遺）數(shù)字化研究不斷創(chuàng)新和應(yīng)用，不僅改變了非遺的存在形式，而且使人們對非遺有了更深入、更廣泛的認(rèn)識。龍泉青瓷歷史悠久，其燒制工藝始于三國兩晉，并于2009年入選了聯(lián)合國教科文組織《人類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)代表作》名錄，在世界享有很高的知名度。隨著寬帶移動通訊技術(shù)的不斷發(fā)展和智能手機(jī)的廣泛應(yīng)用，移動增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)，將虛擬的增強(qiáng)現(xiàn)實信息應(yīng)用到真實世界，結(jié)合移動智能手機(jī)輕小、可攜帶方便等特點(diǎn)，不僅改變了人們觀察世界的方式，而且其交互功能給人們帶來了身臨其境的體驗，方便了龍泉青瓷的數(shù)字化保護(hù)和傳播。

2 移動增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)（簡稱AR 技術(shù)），也有人稱為混合現(xiàn)實，基于虛擬現(xiàn)實發(fā)展的新技術(shù)。通過計算機(jī)系統(tǒng)提供的信息將虛擬的信息應(yīng)用到真實世界，并將計算機(jī)生成的虛擬物體、場景或系統(tǒng)提示信息疊加到真實鼉爸校從而實現(xiàn)對現(xiàn)實的增強(qiáng)。增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)具有三個具體特征：三維注冊、虛實融合以及實時交互。

移動增強(qiáng)技術(shù)就是將應(yīng)用轉(zhuǎn)移到移動計算設(shè)備上，從而擴(kuò)展傳統(tǒng)PC機(jī)上增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用范圍。隨著Android、ios等智能終端及寬帶移動通信技術(shù)的成熟和商用，強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)開始走進(jìn)人們的生活之中，以移動定位與狀態(tài)感知、多媒體技術(shù)、3D渲染為基礎(chǔ)的強(qiáng)現(xiàn)實應(yīng)用開始出現(xiàn)。

3 三維注冊

為實現(xiàn)虛擬模型跟真實環(huán)境的完美融合，需要實時跟蹤攝像機(jī)與真實環(huán)境的位置信息，進(jìn)而通過動態(tài)三維顯示技術(shù)將虛擬模型疊加到真實場景中，實現(xiàn)三維注冊。本文主要通過基于識別圖的三維注冊，也就是預(yù)先在真實場景中放置識別圖，系統(tǒng)通過邊緣檢測算法、閾值分割等技術(shù)檢測識別圖的位置信息，最終在真實環(huán)境中疊加虛擬模型。

在選取識別圖的時候要注意以下幾點(diǎn)：

（1）識別圖盡可能有菱角，且越多越好；

（2）識別圖盡可能清晰；

（3）識別圖盡量避免很有規(guī)則的圖形圖案；

（4）識別圖盡量避免分布不均勻；

（5）識別圖盡量去掉背景色。

圖1中，識別圖菱角不多，圖片比較單一，特征點(diǎn)少，識別效果較差。圖2中，識別圖菱角很多，分布均勻，特征點(diǎn)較多，識別效果較好。

4 虛實融合

4.1 模型獲取

本文以龍泉青瓷為例，根據(jù)青瓷實物，利用三維建模軟件3dmax建立青瓷的三維模型，如圖3所示，最后導(dǎo)出模型的FBX文件和紋理圖。

4.2 虛實融合

本文基于unity3d游戲引擎開發(fā)平臺和高通增強(qiáng)現(xiàn)實開發(fā)平臺，打包移動應(yīng)用APP，實現(xiàn)青瓷三維模型和真實場景的疊加。

4.2.1 開發(fā)環(huán)境搭建

在PC機(jī)上安裝unity5.0以上版本，同時下載支持Unity的Vuforia SDK，配置Unity Android SDK。打開Unity軟件，選擇Assets-Import Package-Custom Package，導(dǎo)入.unitypackage插件。選擇Edit-Preferences-External Tools配置Android SDK和JDK。

4.2.2 虛實疊加

在Unity Project視圖下選擇Vuforia-Prefabs文件夾，并將ARcamera和ImageTarget兩個預(yù)制件拖入頂層視圖Hierarchy中，同時將場景自帶的Main Camera刪除。

選擇一張棱角分明、分布均勻的識別圖導(dǎo)入Vuforia官網(wǎng)，查看其識別的特征點(diǎn)數(shù)量，本文選擇一張二維碼作為識別圖，最后生成unity的插件包。

導(dǎo)入識別圖插件包，導(dǎo)入青瓷三維模型和紋理圖，在材質(zhì)球中添加紋理圖，在Scene中調(diào)整青瓷三維模型和識別圖的位置關(guān)系使其處于合適位置，最后點(diǎn)擊運(yùn)行測試效果。如圖4所示。

4.2.3 實時交互

在真實環(huán)境中與虛擬對象交互是整個增強(qiáng)現(xiàn)實內(nèi)容的核心功能。通過指尖定位算法，精確檢測出指尖的位置，得到指尖與虛擬對象的交互有效區(qū)域，通過判定是單點(diǎn)觸摸還是多點(diǎn)觸摸，然后做出相應(yīng)的反饋。算法的實現(xiàn)過程如圖5所示，實現(xiàn)的效果圖如圖6所示。

5 結(jié)語

移動增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，不僅為非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)和研究提供了新思路，而且有利于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的傳播。隨著移動終端的發(fā)展，拓寬了移動增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，包括教育行業(yè)、游戲行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、商業(yè)領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域等，不僅給人們帶來視覺上帶來沖擊，同時改變了人們的生活方式。

篇（8）

正文

一、數(shù)字化測量方法分類

數(shù)字化測量方法主要有接觸式和非接觸式兩大類。

1、接觸式測量方法

接觸式數(shù)據(jù)采集方法是通過機(jī)械探頭接觸被測表面，由機(jī)械臂關(guān)節(jié)處的傳感器確定相對坐標(biāo)位置。該方法穩(wěn)定，即偽劣點(diǎn)少、精度高、重復(fù)精度高，缺點(diǎn)是測量速度慢。接觸式數(shù)據(jù)采集方法包括基于力觸發(fā)原理的觸發(fā)式采集和連續(xù)掃描數(shù)據(jù)采集。

（1）觸發(fā)式數(shù)據(jù)測量

觸發(fā)式數(shù)據(jù)測量原理為采樣測頭的探針剛接觸到樣件表面時，探針尖端因受力而產(chǎn)生微小變形，觸發(fā)采樣開關(guān)，使得數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記下探針尖的坐標(biāo)值，逐點(diǎn)移動到所需測量的點(diǎn)，便可以采集到樣件表面輪廓的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。在采集過程中，由于探針需要偏移某個固定數(shù)值才會觸發(fā)開關(guān)，而且一旦接觸到樣件表面后，探針需要法向退出以免過量而折斷，因此數(shù)據(jù)采集速度較低。

（2）連續(xù)式數(shù)據(jù)測量方法

連續(xù)式數(shù)據(jù)測量采用模擬量開關(guān)采樣頭。原理是利用懸掛在三維彈簧系統(tǒng)中的探針的位置偏移所產(chǎn)生的電感或者電容的變化，進(jìn)行機(jī)-電模擬量轉(zhuǎn)換。當(dāng)采樣頭的探針沿著樣件表面以某一切向速度移動時，就發(fā)出對應(yīng)各坐標(biāo)位置偏移量的電流或電壓信號。最常見的接觸式數(shù)據(jù)采集方法是三坐標(biāo)測量機(jī)。

2、非接觸式測量方法

依據(jù)光學(xué)原理發(fā)展起來的非接觸式數(shù)據(jù)采集方法主要有激光三角測量法、光干涉法、結(jié)構(gòu)光學(xué)法、超聲波、圖像分析法以及工業(yè)計算機(jī)斷層掃描成像法等。

（1）超聲波法

超聲波法原理是當(dāng)超聲波脈沖到達(dá)被測物體時，在被測物體的兩種介質(zhì)邊界表面會發(fā)生回波反射，通過測量回波與零點(diǎn)脈沖的時間間隔計算出各面到零點(diǎn)的距離。這種方法結(jié)構(gòu)簡單，但測速較慢，測量精度不穩(wěn)定，目前主要用于物體的無損檢測和壁厚測量。

（2）全息干涉法

利用光的相干性原理，測量分辨率可達(dá)光波長的幾百分之一。但需要干涉性好的激光光源和精確的干涉光路，測量范圍較小，在以內(nèi)。

（3）立體視覺法

是一種仿效人眼觀察物體的方法。通常情況下，測量精度不高，分辨率在毫米數(shù)量級。優(yōu)點(diǎn)是能快速獲取被測物信息，并可實現(xiàn)動態(tài)測量。主要應(yīng)用于地形地貌測量、機(jī)器人視覺、物體特征識別以及三維物象分析等場合。

（4）工業(yè)層析法

最早應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，目前工業(yè)領(lǐng)域已可對工件內(nèi)部形狀、結(jié)構(gòu)、壁厚等進(jìn)行測量，是目前極具發(fā)展前景的一種非接觸式斷層測量方法，可用于工業(yè)產(chǎn)品的無損檢測和探傷。缺點(diǎn)是空間分辨率較低、獲得數(shù)據(jù)需要較長的積分時間、重建圖像計算量大、造價高，只能獲得一定厚度截面的平均輪廓。

（5）核磁共振圖像法

核磁共振斷層成像法是世紀(jì)年代末發(fā)展起來的一種新式醫(yī)療診斷影像技術(shù)。具有深入物體內(nèi)部且不破壞被測物的優(yōu)點(diǎn)，對生物體無損害，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的前景。不足之處是不適用非生物材料的工業(yè)產(chǎn)品，空間分辨率不及層析法，且測量時間長，設(shè)備昂貴。

（6）結(jié)構(gòu)光法

結(jié)構(gòu)光法是基于三角測量原理的非接觸三維物體測量方法，又稱為投影光柵法，是將具有一定模式的光源，如柵狀光條投射到被測樣件表面，用兩個鏡頭從不同角度獲取表面反射的圖像，通過圖像處理的方法得到整幅圖像上像素的三維坐標(biāo)，即對圖像進(jìn)行分析以確定表面上數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)。這種方法具有非接觸、測量速度快、精度高、算法相對簡單、系統(tǒng)實現(xiàn)方便、造價相對較低等優(yōu)點(diǎn)，己成為逆向工程三維數(shù)字化領(lǐng)域的最重要的三維形貌測量手段。

（7）激光三角法

激光三角法的原理是采用激光作為光源，照射到被測物體上，利用CCD（ChargeCoup1edDevice）接受漫射光成像點(diǎn)，根據(jù)光源物體表面反射點(diǎn)、成像點(diǎn)之間的三角關(guān)系計算出表面反射點(diǎn)的三維坐標(biāo)。這種方法已經(jīng)相當(dāng)成熟，并已廣泛使用。

表1接觸式與非接觸式測量系統(tǒng)比較

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)

接觸式測量系統(tǒng)

1、 因為機(jī)電技術(shù)的成熟，有較高的準(zhǔn)確性和可靠性

2、 與工件表面反射特性無關(guān)，與顏色曲率關(guān)系不大

3、 適合基本幾何形狀的測量

1、 有時需要特殊夾具，使測量成本增加

2、 需要經(jīng)常校正探頭直徑

3、 操作不當(dāng)容易損傷表面精度和探頭

4、 逐點(diǎn)進(jìn)出方式測量，速度較慢

5、 需要對探頭進(jìn)行半徑補(bǔ)償，會導(dǎo)致修正誤差的問題

非接觸式測量系統(tǒng)

1、 不必作探頭半徑補(bǔ)償

2、 測量速度快

3、 軟、薄、不可接觸的工件可以直接測量

篇（9）

 

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(jī)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(jìn)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(jī)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(jìn)Web以進(jìn)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(jìn)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(kuò)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(diǎn)，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(hù)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(jī)端執(zhí)行。如果在服務(wù)器端，服務(wù)器接受請求后，運(yùn)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(jī)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(fèi)下載，從而可以把工作重點(diǎn)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(hù)和安全性問題網(wǎng)絡(luò)虛擬校園GIS運(yùn)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(qiáng)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(yùn)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(kuò)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(xiàn)

[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（10）

中圖分類號：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2163（2015）05-

The Innovation on Digital Teaching Method of Anatomy

HU Hengwu LI Songtao

（School of Information Engineering， Guangdong Medical college ， Dongguan Guangdong 523808 ， China）

Abstract： Anatomy is a compulsory course for medical students. According to the analysis of the existing problems in traditional teaching and the shortage of experimental teaching equipment， the paper establishes an digital teaching environment of anatomy by computer technology， which could provide for students the experiments real-timely， multi-dimensionally and interactively through the combination of digital teaching and traditional teaching method. The given fruits could easily train the skills.

Keywords：Anatomy ； Digitalization ； Teaching System ； Teaching Method

0 引言

隨著計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以計算機(jī)技術(shù)為支撐的數(shù)字智能控制已經(jīng)滲透到現(xiàn)代醫(yī)療的各個領(lǐng)域，發(fā)展成為新的數(shù)字醫(yī)療，促使醫(yī)療技術(shù)向?qū)I(yè)化、精準(zhǔn)化、微創(chuàng)化和遠(yuǎn)程化方面快速發(fā)展[1-2]，導(dǎo)致傳統(tǒng)教學(xué)模式與數(shù)字醫(yī)療現(xiàn)實脫節(jié)，在校醫(yī)學(xué)生與當(dāng)前應(yīng)用實際脫軌。基于此，如何在實物標(biāo)本不足[3]的情況下，通過探索其他途徑和方法來改善傳統(tǒng)教學(xué)模式，滿足醫(yī)學(xué)院校培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的相應(yīng)需求，即已成為時下的焦點(diǎn)研究課題。為此，采用數(shù)字化技術(shù)對解剖學(xué)的傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行改革，也就是通過數(shù)字化教學(xué)為學(xué)生提供實時、交互、多維的解剖學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境，醫(yī)學(xué)生不再受任何時間、地點(diǎn)所限地開展學(xué)習(xí)和實踐訓(xùn)練，這就勢將使得解剖學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)模式中的問題現(xiàn)狀獲得圓滿解決，同時強(qiáng)勢促進(jìn)理想教學(xué)目標(biāo)的全面達(dá)成。下面即對這一研究實現(xiàn)展開全面論述。

1 解剖學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題

一直以來解剖學(xué)都是采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教學(xué)方法停留在“看”與“摸”的層面上。醫(yī)學(xué)生往往是被動地接受專業(yè)老師的“填注式”[4]教學(xué)方式教授，即通過教師講授和“看”教學(xué)模具的方式學(xué)習(xí)知識。由于教學(xué)進(jìn)度安排所致，每個章節(jié)要指定學(xué)時來完成講授，在這個過程中，講課形式單一、學(xué)生參與度低，都是老師用教學(xué)模具實施講解，學(xué)生只能努力“看”和“聽”而未能將實踐操作與理論密切聯(lián)系，致使所講內(nèi)容對學(xué)生來說是抽象、晦澀又枯燥的文字堆疊。而在實踐操作時卻又由于理論講授時有些內(nèi)容本來疏于理解，或因即時記憶而涉及遺忘，因此就很難使“看”、“聽”的與“摸”實物標(biāo)本建立生動、統(tǒng)一聯(lián)系，從而在一定程度上影響了教學(xué)實踐效果。

隨著多媒體技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，解剖學(xué)也概莫能外，既可將多媒體技術(shù)用于理論教學(xué)，也可以用于實踐操作教學(xué)。在整個教學(xué)周期中都可以進(jìn)行多媒體標(biāo)本示教，利用二維的畫面直觀展示出組織器官解剖結(jié)構(gòu)，同時附以傳統(tǒng)的講解。這一聯(lián)合模式實現(xiàn)了優(yōu)勢互補(bǔ)，取長補(bǔ)短，從而提升了教與學(xué)的活躍性。但是，仍需看到，通過多媒體可將標(biāo)本的組織器官結(jié)構(gòu)真實、清晰地顯示出來，教師再利用標(biāo)本講解，卻只是豐富了“看”的內(nèi)容，學(xué)生依然無法在講解的同時進(jìn)行實踐操作，實現(xiàn)無縫連接，強(qiáng)化學(xué)生所學(xué)。另外一點(diǎn)則是采用實物標(biāo)本進(jìn)行實踐教學(xué)，現(xiàn)階段實物標(biāo)本卻仍處于緊缺狀態(tài)，難以滿足醫(yī)學(xué)生的實踐教學(xué)需求。

2 數(shù)字化實驗室建設(shè)

針對解剖學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)中的如上情境問題，研究分析可知，即需利用數(shù)字化技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方法，建立一個解剖學(xué)的數(shù)字化教學(xué)環(huán)境。這樣的一個數(shù)字化教學(xué)環(huán)境主要依托數(shù)字化實驗室的出現(xiàn)和形成。數(shù)字化實驗室創(chuàng)建包括用于理論教學(xué)的講授環(huán)境、實踐操作的訓(xùn)練環(huán)境及輔助管理環(huán)境，需要將已有的解剖實驗室和計算機(jī)實驗室改造成數(shù)字化綜合實驗室。通過購買大數(shù)據(jù)、高負(fù)載服務(wù)器處置學(xué)生計算機(jī)端發(fā)送的請求，并升級學(xué)生計算機(jī)，使其具有高性能運(yùn)行速度、數(shù)據(jù)處理能力和專業(yè)級圖形圖像處理顯卡等，由服務(wù)器和計算機(jī)構(gòu)成離散的圖形圖像數(shù)據(jù)處理場地，為數(shù)字化教學(xué)提供硬件環(huán)境；數(shù)字人體[5]和仿真手術(shù)刀[6]已有高校和公司構(gòu)建完成，在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)有數(shù)字化教學(xué)系統(tǒng)軟件，為數(shù)字化教學(xué)提供基礎(chǔ)環(huán)境，同時更要在系統(tǒng)中設(shè)計教學(xué)管理工具對醫(yī)學(xué)生操作訓(xùn)練進(jìn)行管理，保證教學(xué)的效果；建立虛擬標(biāo)本考核模塊，依據(jù)教學(xué)進(jìn)度安排虛擬標(biāo)本考試，及時考察學(xué)生所學(xué)內(nèi)容。

數(shù)字化教學(xué)系統(tǒng)如圖1所示，包括數(shù)字人體、虛擬手術(shù)刀、三維重建系統(tǒng)、虛擬標(biāo)本考核系統(tǒng)、教學(xué)管理工具五大部分和擴(kuò)展功能。其中，數(shù)字人體包含了人體所有的組織器官結(jié)構(gòu)，醫(yī)學(xué)生可以全面地了解人體結(jié)構(gòu)，在其上模擬人體生命循環(huán)，而且這一部分也是數(shù)字化教學(xué)系統(tǒng)的核心部件；虛擬手術(shù)刀由帶力反饋裝置的仿真手術(shù)刀和數(shù)字化的手術(shù)刀組成，用仿真手術(shù)刀控制數(shù)字手術(shù)刀進(jìn)行組織器官解剖，產(chǎn)生碰撞、變形等數(shù)據(jù)信息，其后將由三維重建系統(tǒng)進(jìn)行重建、并獲得解剖結(jié)果；三維重建系統(tǒng)主要采用繪制算法對虛擬手術(shù)刀產(chǎn)生的碰撞、變形等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行三維重建，也可以對醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生的圖形圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行立體重建，旨在實現(xiàn)多維度、多層次觀察；虛擬標(biāo)本考核系統(tǒng)主要通過三維重建系統(tǒng)生成虛擬標(biāo)本，用虛擬手術(shù)刀進(jìn)行實踐操作，為醫(yī)學(xué)生提供訓(xùn)練和考核所用；教學(xué)管理工具主要是對教學(xué)進(jìn)度、解剖訓(xùn)練、階段考核、教學(xué)資源、數(shù)字化實驗室開放情況等執(zhí)行和實施管理。綜上所述，整個系統(tǒng)的核心是數(shù)字人體、虛擬手術(shù)刀和三維重建，可為醫(yī)學(xué)生構(gòu)建了數(shù)字化、可視化的解剖標(biāo)本，而醫(yī)學(xué)生則可以充分利用系統(tǒng)達(dá)到學(xué)習(xí)解剖課程和鍛煉技能的目的。

系統(tǒng)軟件在Windows操作環(huán)境下采用C#、OpenGL、 VTK和Openhaptic開發(fā)實現(xiàn)，并為使用者設(shè)計了B/S模式的用戶界面，使其與日常用計算機(jī)習(xí)慣相一致。該系統(tǒng)軟件界面是標(biāo)準(zhǔn)式的菜單操作選項，一般包括“文件”、“數(shù)字人體”、“虛擬手術(shù)刀”、“三維重建”、“教學(xué)管理工具”、“擴(kuò)展”和“幫助”等。

3 數(shù)字化教學(xué)模式

在此基礎(chǔ)上，首先可以通過數(shù)字化教學(xué)環(huán)境改善傳統(tǒng)教學(xué)模式。傳統(tǒng)教學(xué)一般包括教學(xué)用具、多媒體、實物標(biāo)本等，用“看”、“聽”和“摸”的手段教授解剖學(xué)知識。但教學(xué)用具、實物標(biāo)本和多媒體展現(xiàn)的都是單獨(dú)、分立的，不能揭示人體的多維層次結(jié)構(gòu)，另外也沒有充分的實物標(biāo)本來保障實踐操作訓(xùn)練，理論指導(dǎo)對技能訓(xùn)練仍未臻至一體或滿意。數(shù)字化教學(xué)系統(tǒng)可以建立實時、交互、多維的數(shù)字人或虛擬標(biāo)本，醫(yī)學(xué)生可以反復(fù)觀察人體結(jié)構(gòu)及其解剖關(guān)系，并通過仿真手術(shù)刀對感興趣的組織器官進(jìn)行解剖。這就突破了傳統(tǒng)教學(xué)條件的限制，完成了理論知識與實踐操作的實時連接，強(qiáng)化了知識理解程度，使難學(xué)、難懂的科目也充滿了系列美圖，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣。

其次，將數(shù)字化實驗室和數(shù)字化教學(xué)系統(tǒng)開放。醫(yī)學(xué)生可以自由選擇時間到數(shù)字化實驗室，又或者通過個人計算機(jī)登錄WEB進(jìn)入數(shù)字化教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，醫(yī)學(xué)生還可通過管理工具中的微信、QQ語音、留言、電子郵件等多種方式給老師發(fā)送信息，老師通過教師端回復(fù)問題，方便了學(xué)生與老師溝通。用上述方式達(dá)到了以學(xué)生為中心的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生成了教學(xué)的核心，所有教學(xué)資源都是學(xué)生以其學(xué)習(xí)目的為軸心發(fā)生的特征選擇性配置，這樣就為學(xué)生提供一個廣闊、自主的學(xué)習(xí)空間。

最后，依據(jù)教學(xué)進(jìn)度通過虛擬標(biāo)本考核系統(tǒng)安排標(biāo)本考試。標(biāo)本考試是檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)成效的主要手段。由于實物標(biāo)本的緊缺，縮減標(biāo)本考核內(nèi)容，嚴(yán)重阻礙了教學(xué)的推進(jìn)。在數(shù)字化教學(xué)系統(tǒng)中，醫(yī)學(xué)生可以反復(fù)使用數(shù)字人體或三維重建的組織器官，也可以反復(fù)使用虛擬手術(shù)刀解剖，進(jìn)而依據(jù)需求安排虛擬標(biāo)本考核，及時考核學(xué)生所學(xué)知識，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更加有目的性和針對性。

4 結(jié)束語

數(shù)字化教學(xué)改善了傳統(tǒng)解剖教學(xué)，緊跟當(dāng)前醫(yī)療節(jié)奏，緩解實驗教學(xué)用具的緊缺，用多樣的數(shù)字化的教學(xué)方法拉近與解剖學(xué)的距離，促進(jìn)教學(xué)手段的改革，提高醫(yī)學(xué)院校的教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效果，尤其是對提高醫(yī)學(xué)生的實踐操作能力具有深遠(yuǎn)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐 雷，劉 謙，鐘世鎮(zhèn).數(shù)字解剖學(xué)額-數(shù)字醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)[J].科學(xué)（上海），2009，61（2）：27-31.

[2] 黎健偉. 數(shù)字化組織瓣的虛擬解剖學(xué)測量及其臨床初步應(yīng)用[D].廣州：南方醫(yī)科大學(xué)，2009.

[3] 司道文，張廷才，張宇新，人體解剖學(xué)實驗教學(xué)模式改革的探索與實踐[J]. 中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2009，9（19）：1426-1427.