三维数字化论文范文
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第1篇
随着我国的数字电子技术的深入发展，为了适应动画市场的需求，在数字电子技术的基础上加强了三维动画技术的运用。在三维动画设计中，主要是静与动的结合，将动画生动形象化，运动赋予动画更多的艺术感染力是动画设计的本质，而动画是运动的一个基础，是运动艺术表现的一种形式。动画设计的本质就是将画面以动态的形式表现出来。简而言之，动画设计包括两个方面，动态的画面以及动与静相结合的画面。随着动画设计技术的提高，改变了传统的动画设计形式，将每一副画面以动态的形式表现出来，真正意义上赋予画面动态感和形象感，提高动画的艺术表现力。随着三维动画设计技术的逐渐成熟，数字艺术设计中的动画设计采用和传统的动画设计相同的原理，运用计算机技术和相关的设计技术，实现动画的设计与制作，在基本原理相同的情况下，加强技术的改革与完善，从本质上提高了动画设计的表现效果。数字艺术电子技术的利用为动画设计提供了一个新的发展方向和表现形式，满足了设计者对动画的更多的主观思想的表达，提高了动画设计的光影、画面、纹理、运动等各个方面的表达效果，实现动画设计一个新的飞跃。在三维动画设计的过程中，运用数字电子技术建立一个真实的三维空间场景，使动画设计更加的形象化和生动化。在数字电子技术日趋成熟的今天，很多先进的运动原理被引入了三维动画设计软件，这些设计者在设计三维动画时，根本不需要设计每一帧画面。只需要设计好动画之间的连接点，满足动画的自动转化，从而形成动态的画面。这种技术方法有效的提高了设计效率，并且使画面之间的衔接自然、流畅，形成一个整体动态画面的感觉。通过三维动画设计软件，将静态的画面先设计出来，然后运用运动学的理论，设计出关键转折点的画面，最后从整体的画面表达出发，达到三维动画效果。
二、数字艺术设计中三维动画设计的应用分析
1．广告三维动画设计三维动画设计最主要的一种类型就是广告三维动画设计，以商业化广告为目的，利用多媒体技术，丰富广告内涵，提高广告的表现力，从而吸引消费者，引导购物。广告三维动画设计具有很强的目的性，时间短，但是所要展示的内容却要有针对性，能够吸引人、感染人，实现商业化广告效果。所以在广告三维动画设计中一般为了将广告内容更加的形象化、生动化、具体化，往往采用多种特效技术，如:粒子效果、滤镜效果等，将广告动画美化，提高广告动画的表现力和吸引力，达到引导消费者消费的目的。
2．影视三维动画设计影视三维动画设计主要是与影视相结合，将影视作品殊的镜头和画面通过三维动画设计合并成影片需要的特效。随着影视制作技术和设备不断提高和完善，人们对影视动画的要求也越来越高。在影视作品中为了能够有效的提高特殊镜头的感染力，给人以更大的视觉冲击和巨大的视觉震撼，提高影视作品的艺术性。在影视作品制作中采用三维动画设计，结合多种多媒体软件，使影片发挥最大的表现力，以达到特殊的影视效果。利用三维动画设计，影视动画的展现将更加的真实，更能够促动观众的情感，为影视作品提供更多的展示平台，实现影视作品的真实化，给人以更广阔的视觉享受空间。
3．游戏三维动画设计游戏本身就是一个绚烂的，跳跃的，丰富的场景和画面，游戏不同于一般的影视作品，具有真实存在的人，而是一个完全虚拟的平台。三维动画设计在游戏的开发设计中起着关键性的作用。游戏中的场景、人物、活动等都是通过三维设计制作的。利用三维技术，将游戏中的人物、场景生动形象化，利用环境效果，运动效果等特效，构成一个虚拟却真实的世界，从而使游戏更加的吸引人，使游戏者在游戏中感受到乐趣。
4．工业三维动画设计三维设计运用在每一个所需要的行业中都发挥着巨大的作用，在工业设计领域，三维动画仍然起着十分重要的作用。利用三维动画技术将工业的设计以立体的、空间的形式表现出来，能够完整的、真实的模拟工业设计的流程和布局，这样就能更加简单的观察设计中存在的不合理的地方，能够有效的调整方案规划设计，使工业设计流程布局更加的合理化和科学化，这样就有效的减少了工业施工过程中存在的问题，提高了工业的成功率，有效的节约了时间。
5．建筑三维动画设计建筑三维动画设计与上述工业三维动画设计类似，都是利用三维动画技术，将建筑进行全方位的展示，提高建筑设计的效果。三维动画设计技术将想象变为现实，以有限的视觉设计效果展示无限的设计空间。在未来建筑设计要求不断增加的前提下，为了节约建筑成本，减少建筑施工过程中存在的问题，就必须将三维动画设计具体的应用在建筑设计中，以三维动画技术展示建筑设计的空间效果图，使人们能够更加全面的、立体的感受整个建筑的整体效果，提高建筑价值。
6．机械设计中的三维动画机械设计中的三维动画能够有效的将机械的各个部分以及各个零件的运动关系，通过电脑真实的、客观的表现出来，使其能够从整体上把握机械设计，还能较快发现机械在细微之处存在的不足，并加以更正，避免了生产出产品后再进行更正，节省了大量的原料和时间，提高了生产效率。在机械设计中运用的三维动画，要掌握相关的软件，电脑系统配置要高，要满足软件的运行。在机械设计中的三维动画的创造是有步骤，分过程进行的，一般而言主要分为三个部分:第一，动画编导。它是机械设计的一个前期的准备工作。首先，设计人员对产品进行大致的一个三维模拟，将回路中的线路设计成场景，展示产品流程原理。其次，最重要的，单个的装置可以按照准备好的路径运行，在电脑上面放大检测，观察其运行情况。最后，合理的配置相关的配件，掌握好它们之间的工作原理，使整个流程更加的快速、顺畅。动画编导需要掌握相应的知识和技术，能够灵活的运用软件设备，有效的减少机械设计中的错误和偏差，提高机械设计的合理性。第二，资料收集。资料收集的途径有很多种，如:网上查阅、图书馆等。主要收集的都是机械设计相关的内容和设备，如:收集路径、机械设备，基本流程、三维几何尺寸等。提高机械设计的效率。第三，建立模型。一般而言建立模型也分为设计水平不高的产品和设计难度系数大的产品。前者建立模型的方法有很多种，并且都简单易操作。但是对于后者模型的建立就必须贴近原产品，模型建立难度大、时间长。下面主要就设计难度大的产品模型建立提出集中方法:第一种方法:创建实体模型，通过微调相关的比例修改产品尺寸，准确的把握好尺寸大小，抓住关键点建立基础模型。第二种方法:通过函数程序在客户端应用程序中创建对象，然后再分别创建一些子对象，最后通过这些子对象来完成实体的构建和编辑。编辑完成后再保存结果与原模型进行对比。在创建子对象以及对于实体的构建和编辑都可以通过软件内部的宏功能轻松的实现。这种方法相对比较省时省力，适合创建一些结构单一、建模步骤较多的零部件。但是如果所需要创建的模型需要很多宏的时候，就比较容易出现差错。
三、数字艺术设计中三维动画设计过程
在数字艺术设计中设计三维动画，第一步要先确定动画脚本，建立模型;第二步要制定出三维动画的材质贴图，设定好光源和摄像机后，加入一些三维动画的特用效果，进行调试;第三步是输出三维动画设计，进行后期合成。数字艺术设计中的三维动画设计过程和传统的动画设计方法有着很大的区别，数字艺术设计中的三维动画设计主要以数字电子技术为基础，利用多种设计软件，实现三维动画设计的快捷化、科技化发展，极大地改变了我们的工作方式。随着数字电子技术的快速发展，三维动画设计在各个领域的作用显得越来越重要。三维动画设计主要利用数字电子技术，以多种设计软件为平台，让文字、图像、音频等艺术元素进行完美结合，为不同的行业提供或虚拟或真实的三维动画场景，衍生了数字艺术设计产业。
第2篇
随着CAD/CAM/CAE以及计算机信息和网络技术的发展，欧美各航空制造大国均已全面采用三维数字化设计和制造技术，全面采用三维数字化产品定义和仿真技术，从根本上改变了传统的飞机设计与制造方式，大幅度地提高了飞机设计制造技术水平。波音公司在波音777飞机的研制过程中，由于全面采用了该项新技术，使研制周期缩短50%，出错返工率减少75%，成本降低25%，其研制过程是数字化设计制造技术在飞机研制中应用的重大突破。近几年在美国波音787、F-35、欧洲A400M及A350的研制中，数字化设计及装配技术有了更为深入的应用[1]。近几年，国家加强了对航空业的扶持力度，我国的航空制造业迎来了高速发展时期。当前一些新型号的研制已全面采用了基于MBD的全三维产品设计，飞机产品设计已全面实现三维无纸化设计，取得了产品从二维模拟量到全三维数字量的革命性突破，也为进一步实施数字化制造打好了坚实的基础。目前零件制造部门使用MBD数据已较为顺利，大大减少了因工人对图纸理解偏差导致的质量问题；然而装配工艺设计部门依然按照传统方式进行装配工艺的规划和设计，导致三维数字化的产品数据在装配工艺设计阶段出现断层，使得三维数字化的产品设计数据无法准确顺利地往下一级流动，需要大量的人员手工参与，数据的准确性、连续性被破坏，装配指令（即AO）的编制完全采用文字或者插入少量图片的方式进行表达，工人现场使用时还需参照大量设计技术文件以及各类工艺性文件，可读性和操作性极差，一线操作者意见很大，普遍存在师傅干什么徒弟干什么的情况，无法起到指导现场操作的作用。因此装配工艺设计部门需要适应全三维数字化设计的新形势，采用基于MBD的三维数字化装配工艺设计系统进行装配工艺的设计和规划，利用设计部门在VPM协同设计系统中设计并发放的产品三维数模，通过数据接口将产品数据导入装配工艺设计系统中，并将产品三维数模的路径关联到每个零件上，在三维可视环境下进行产品的装配工艺规划及工艺设计，直观地反映装配状态，最后生成现场使用的三维可视化装配指令指导现场生产。
2基于MBD的三维数字化装配工艺的设计过程
基于MBD的三维数字化装配工艺设计不仅仅是指编制三维装配指令，而是贯穿飞机设计的整个过程，在整个过程中不同阶段有不同的侧重点。这个过程主要包含以下三个阶段：第一阶段：工艺系统接收产品初步设计数据，分析产品结构特点，与设计人员协商初步确定工艺分离面并制定初步的装配方案，然后在三维仿真软件内进行装配方案可行性的初步分析，制定总体装配方案，分析可能的装配难点和重点。第二阶段：工艺系统接收产品较高成熟度的MBD设计数据，在三维仿真软件内对重点部位（必要时对全部）结构件、管路、自动化装配设备等进行装配过程和人机功效的详细仿真分析，发现并解决产品、工装以及工艺方面的问题并给出解决方案，如图1～图3所示；这个阶段的工艺工作主要包括：装配顺序的创建和优化；装配路径设计和优化；装配工艺过程仿真模拟、人机功效模拟、自动化定位及制孔设备等的工作仿真。利用三维数字化仿真软件对产品的组件或部件进行装配过程规划，确定组件或部件内零组件的装配顺序；按照工厂现有装配条件和装配单元工作内容，进行装配路径的仿真和优化；最后在数字化装配仿真系统中进行零组件或自动化设备的装配过程及人机功效的仿真模拟，分析装配工艺过程的可操作性和合理性，发现并解决数字化产品模型装配过程中所遇到的产品、工装以及工艺设计中的各类问题，同时也可以进行工具等的选型工作[2]。第三阶段：接收设计部门的最终三维MBD设计数据，创建顶层MBOM以及PBOM等工艺数据，在数字化工艺设计系统中进行装配工艺的详细规划和细节设计以及资源库的创建，在三维可视化的环境下进行零组件以及标准件的划分，在全三维的环境下对装配指令进行工步级的细节编辑，最终生成现场使用的三维可视化工艺指令。
3三维数字化装配工艺设计系统的架构和工作模式
3.1三维数字化装配工艺设计系统的架构
本文所述的装配工艺设计系统是基于达索公司的DELMIA软件平台进行开发的三维数字化装配工艺设计系统，DELMIA软件平台分DPE和DPM两个工作环境，DPE侧重数据管理和工艺规划，DPM则提供一个三维可视化的环境便于产品数据的划分和装配仿真等工作。由于DELMIA只是提供了一个平台且目前MBD设计标准不统一，故需要在原有基础上进行客户化定制和开发，本系开发了多种辅助工艺设计工具以便工艺设计人员只需极少的文字输入即可完成工艺设计，所有关键数据均直接继承自产品MBD数模，保证了工艺信息的完整和准确；此系统中最为复杂难度最大是MBD数模中标准件的处理和划分，由于大型飞机标准件数量都在数十万甚至上百万件以上，采用实体建模将会产生天量的数据，因此目前飞机标准件设计大都采用点线等元素进行简化表达，无法使用DELMIA中标准功能进行标准件的工艺规划，因此系统开发了一套专门处理标准件模型的工具，本系统也是国内目前唯一实现了对以点线表达的标准件识别和划分的系统，如图9所示。本系统依托VPM协同设计平台提供MBD产品数据，在DELMIA中完成PBOM的创建、顶层MBOM的划分、三维装配指令的设计并向协同平台提供底层MBOM以及三维装配指令等数据，由系统平台进行管理和发放。三维数字化装配工艺设计系统的流程及架构如图4所示，整个三维数字化装配工艺设计系统始终保持设计数据的一致性，保证数据的准确性及完整性，同时本系统可给生产管控系统（MES）以及ERP系统设置数据接口[3]。
3.2三维数字化装配工艺设计系统的工作流程
三维数字化装配工艺设计系统主要由需要工艺管理部门和各车间工艺设计部门使用和管理，工艺管理部门和各车间工艺设计部门必须紧密协同才能顺利开展三维数字化装配工艺设计，同时工艺管理部门需要给予车间一级足够的权限，毕竟车间一级工艺人员对产品设计特点有更深入的了解。工艺管理部门主要负责三维装配设计系统数据的顶层设计，其利用DELMIA中的DPE环境下的数据接口进行EBOM导入，通过对EBOM的重组增加工艺组件和路线定义等形成PBOM；在PBOM的基础上构建顶层MBOM；根据各厂际分工要求进行大部件级的顶层工艺组件的划分，如图5所示。各车间工艺技术主管接收工艺管理部门下发的数据，进行各车间内部工艺面的进一步划分并将之分派给具体每个工艺员；工艺员接收工艺主管分发的具体某个装配单元的数据，进行本装配单元装配工艺的层次划分以及具体工步的分解，在DPM三维可视化的环境中中进行零组件及标准件的划分，然后在DPE环境下进一步进行装配可视化修饰等细节编辑，但对于装配工艺所需飞机装配技术条件、材料、工艺规范文件等全部采用专门开发的工艺设计工具进行创建以保证编制数据的准确和完整。最后直接在DPE中输出结构化和标准化的三维装配指令并提交审批，经过审批的装配指令发送到协同平台进行统一进行发放及管理，以上过程见下图6～图14所示。三维装配指令审批发送到系统平台后由工艺管理部门统一管理，不属于装配工艺设计的范畴，本文不再赘述。
4基于MBD的三维数字化装配工艺设计的优势及要求
4.1基于MBD的三维数字化装配工艺设计的优势
1）采用基于MBD的三维数字化装配工艺设计，彻底解决了制约装配工艺设计过程中涉及的数据准确性、完整性的问题，整个装配工艺的设计完全基于设计的MBD数模，保证了与设计数据的一致性；2）工艺人员在三维可视化的环境下进行装配工艺的规划、仿真和设计，使得装配工艺设计更加直观更有操作性，通过装配路径仿真、人机功效仿真以及自动化设备工作仿真等可提前发现存在的设计、工装及工艺规划包含的问题并提前予以解决，大幅减少现场实际生产时的各类问题，提高生产效率并大幅降低生产成本；三维可视化装配指令设计系统使工艺人员完全从枯燥的文字编辑以及事后数据校对中解放出来，工艺人员只需关注装配工艺的可行性和合理性，无需花大量精力进行数据准确性和完整性的检查；3）在三维数字化装配工艺设计系统中输出的三维装配指令彻底颠覆了传统文字化的装配指令，工人只需在系统输出的三维可视化装配指令中进行简单操作即可，无需查找大量的图纸、设计技术文件以及其他工艺性文件，做到了可见即所得、所得即所需的效果，同时工人还可在装配指令的三维视图中对轻量化的设计数模进行各类尺寸的直观测量，便于工人现场操作的进一步了解；4）三维数字化装配工艺设计系统可输出装配部门准确完整的底层MBOM，有利于ERP以及MES系统的实施和管理；5）三维数字化装配工艺设计系统可以与装配知识库系统紧密集成，使得公司积累的知识在装配工艺设计时顺利地的共享和调用；6）工艺管理部门可利用DELMIA软件平台中DPE模块对整个装配数据进行有效的管理，保证下游数据的完整性和准确性，利于工艺设计部门编制完整准确的装配指令。
4.2基于MBD的三维数字化装配工艺设计的要求
1）基于MBD的三维数字化装配工艺设计要求有准确、完整及规范的且严格执行的MBD数模，产品设计数据是所有下游数据的源头，设计数据是否准确、完整及规范是决定三维装配工艺设计系统是否顺畅和准确最关键的要素。因此产品设计部门必须要有科学合理的与制造部门协商过的MBD设计标准和规范且必须严格执行，否则必定会导致整个下游其他系统的数据的混乱和实施困难[4]。2）工程制造部门也须有严格的与设计部门MBD设计标准和规范相协调的各类工艺规范且必须严格执行，用以支撑三维数字化装配工艺设计。本文所述的装配工艺设计系统在开发过程中发现产品设计标准很大程度上体现的是传统二维设计模式的思想，不能很好的适应当前基于MBD的三维数字化设计要求，而且设计人员没有严格执行现有标准化要求，特别是以点线表达的标准件模型存在大量的格式错误等不规范设计，导致系统开发比较缓慢，仅为了解决标准件数模处理和划分就占了近三分之一的时间。因此产品设计应开发专用的标准化设计工具和数据库用以支撑基于MBD的产品设计，同时需要借助专业化的软件工具对MBD产品数据进行标准化等项目的批量检查，最大限度地减少因人为因素导致的产品数据错误。3）工艺设计人员必须具备相当的工程经验，熟练理解并掌握三维数字化装配工艺设计系统所涉及的理念和软件使用要求，三维数字化装配工艺设计系统对工程技术人员来说只是工具，它本身无法识别工艺设计和规划的合理性和可行性，这些都必须由工艺设计人员依靠经验和知识确定。
5结束语
第3篇
工程数据的集成是通过业务流程驱动，实现飞机单架次EBOM、PBOM、MBOM、产品数模、工装数模、AO和仿真验证结果数据等信息在系统之间的传递，其主要实现方式如下所述。（1）EBOM、PBOM、产品数模、工装数模的集成。从工程数据集成管理平台导出整机或指定部件单架次的EBOM结构和产品数模及相应工装信息，数据格式包括zip包、Excel等。导出的EBOM和产品数模将导入数字化装配工艺设计与管理系统进行使用。（2）MBOM数据的集成。MBOM分为顶层MBOM和底层MBOM。三维数字化装配工艺设计与管理系统提供顶层MBOM结构导出功能，将三维工艺设计与管理系统完成的顶层MBOM结构文件以XML/Excel格式输出，并导入工程数据集成管理平台，在平台上生成顶层MBOM结构。在工程数据集成管理平台上对顶层MBOM结构进行管理，当发生更改后在工程数据集成管理平台的MBOM编辑器中进行维护。底层MBOM结构在AO中的零组件配套表完成审签后由系统自动解析生成。（3）AO和仿真验证结果数据的集成。通过三维数字化装配工艺设计与管理系统和工程数据集成管理平台的集成，使数字化装配工艺设计与管理系统新增三维AO输出功能。把通过工艺设计和仿真验证后的AO数据以zip包（包含工程数据集成管理平台现有AO编辑器定义XML格式文件、具有工艺指导性的视图及Process、SMG、AVI文件等）形式输出。
2顶层工艺规划与管理
在三维数字化装配工艺设计与管理系统中进行顶层工艺规划与管理的主要工作包括PBOM的构建、顶层MBOM的构建。（1）PBOM的构建。PBOM是在EBOM的基础上，根据产品的特征和企业的制造能力，对产品的结构进行重组，使之符合企业的生产能力，为生产组织、布局、车间分工提供依据，保证生产的可行性、均衡性和经济性。飞机装配顶层工艺规划过程首先是对产品设计产生的EBOM进行重新组织形成PBOM，主要完成新建工艺组合件和划分工艺路线。PBOM在继承EBOM所有属性（产品结构、三维模型属性信息、3D链接路径信息）的基础上，增加了工艺路线、工艺组合件及备注等属性。首先利用制造资源库中每个单位所属的设备了解单位的生产能力，并在三维环境中查看企业生产单元布局，综合工艺专业类型和制造经济性构建工艺组合件；然后根据零部件类型，确定装配流程，结合各车间的业务分工和现有的任务量确定零部件需要流转的车间，进行工艺路线的划分。（2）顶层MBOM的构建。顶层MBOM由多层次的装配单元和AO编号构成。装配单元是装配件的总称，指在飞机装配过程中，可以独立组装达到工程设计尺寸与技术要求，并作为进一步装配的独立组件、部件或最终整机的一组构件。顶层MBOM构建的主要任务是根据产品的装配约束关系进行装配单元的划分，采用从大部件划分到小组件划分的顺序，将产品划分为若干个装配单元。装配单元是工序划分的基础。在PBOM的基础上，利用三维交互方式查看设计模型，分析装配约束关系，划分工艺分离面，将产品划分为几个大的装配单元，即大部件划分；再对大部件进行装配约束关系分析，在每个装配单元下确定并建立子装配单元；划分子装配体，完成顶层MBOM的构建。
3三维装配工艺设计与仿真
三维装配工艺设计与仿真主要包括底层MBOM构建、装配顺序规划、工装关联以及装配路径规划，并对工艺设计结果进行仿真和优化，将工艺设计结果形成的工艺数据（XML/Excel格式）和仿真文件等发送到工程数据集成管理平台进行统一管理。（1）装配工艺设计。利用数字化装配工艺设计与管理系统的三维可视化环境，针对具体装配单元包含的工序中零组件之间的装配约束关系，进行装配顺序调整，并对装配顺序规划的结果进行爆炸图仿真，及时发现不正确或不合理的工艺过程，进而进行装配顺序调整和优化，图2为某部件的装配工艺设计实例。然后以装配单元为基础建立AO件，并根据工位数量建立多个AO，定义AO代号和名称，确定AO对应装配单元在装配过程中所需要的装配工序，完善装配工序的基本信息，形成装配工艺，并关联各个装配工序的配套零组件、实现的装配约束、配套装配资源等信息。（2）装配工艺优化。飞机零部件尺寸大，精度要求高，装配过程需要协调的部位多，返工困难，为了避免在装配过程中因重点部位的误差叠加而导致装配精度问题的出现，需要在装配工艺准备阶段对装配精度进行预测，并对导致装配精度超差的工艺过程进行优化。直接影响产品装配精度的主要因素包括零件加工误差和产品装配工艺，现有飞机装配精度保证一般是通过测量和协调实现，不能在产品装配生产前实现对产品精度的控制。在MBD技术和数字化装配技术日趋成熟的情况下，为了缩短飞机研制周期，需要将精度控制技术融入装配工艺准备过程，实现基于精度控制的飞机装配工艺优化，确保装配工艺的可靠性。在装配工艺正式前，对产品进行整体装配精度预测（见图3），提前评估各关键特性的工艺能力。由于整体装配精度预测是在零件还未加工的情况下进行的，所以用位置公差（将尺寸公差转化为参考某基准的位置公差）作为输入。基于产品精度MBD模型，利用多维方向偏差搜索算法得出偏差传递路径，用蒙特卡洛算法将输入的位置公差转化为相应的偏差值（偏差值呈正态分布），利用上述的偏差值、传递路径、敏感度等信息来预测关键特性是否超差。在装配精度预测的基础上，通过分析预测结果，确定并优化导致精度超差的工艺因素，最终满足整体装配精度要求。如果预测出关键特性出现超差的情况，可以结合全要素的偏差贡献度分析和实际生产能力评估，确定工艺优化方案。如果该方案需要改变装配顺序、定位基准等工艺内容，则需要再进行装配工艺仿真。通过装配工艺仿真后的工艺优化方案为有效方案。为了避免飞机装配生产线生产瓶颈的出现，在装配工艺设计与仿真阶段，通过工序生产力平衡仿真，可以提前预测生产瓶颈和影响因素。通过对装配工序进行优化，可以在飞机装配生产前实现装配工序生产力平衡。对每个工序进行生产时间估算，评估每条工序任务链的生产时间，并进行生产力平衡，防止因部分工序任务链过长或过短导致生产瓶颈的出现，从而避免生产延误或等待的情况发生。
4三维装配工艺指令的生成与管理
装配工艺指令（AO）是用于规定生产管理单元的完整工艺流程和流程各环节的控制要求及记载生产过程中质量数据的工艺文件。在工程数据集成管理平台中，可获取完整的AO信息以及工艺模板，并自动创建AO。当AO完成审签流程后，系统将自动提取AO中的零组件配套表，将其关联到顶层MBOM结构中形成底层MBOM结构。（1）装配工艺文件编制。每个AO对应一道工序，将工艺组件关联至AO。在AO节点下创建工步，并添加工步属性和描述信息。将工艺组件中的零组件划分至工步，并根据要求将标准件和资源划分至工步。（2）三维工艺信息标注。根据三维信息标注规则，将工艺信息标注在三维仿真动画中，形成具有指导意义的工艺仿真文件。这些工艺信息描述关键的装配尺寸与公差范围、工装和精度要求等生产必需的工艺约束信息，以及在装配动画中无法表达的指导信息。三维工艺信息标注的主要方式包括：颜色、可见性、文本、局部放大等。（3）工艺指令。通过数字化装配工艺设计与管理系统生成AO数据包（Process、SMG、AVI、图片、XML格式的工艺文件等），将AO数据包传到工程数据集成管理平台，利用工程数据集成管理平台的AO编辑器将XML格式的工艺文件生成为AO文件，其余数据作为附件关联到AO，AO实例如图4所示。
5装配工艺知识管理
飞机装配工艺准备所涉及的专业范围广，包含的信息量大，是一种经验性非常强的知识密集型工作。在装配工艺准备过程中，为了实现装配工艺知识的共享和重用，提高设计质量，缩短准备周期和避免设计资源的浪费，需要对装配工艺知识进行建模并构建知识库。飞机装配工艺知识是指在飞机装配工艺准备和实际装配生产过程中形成的，能够用于指导飞机装配工艺规划与仿真的抽象的数据表达。作为飞机三维工艺设计与管理系统的基础数据库，装配工艺知识库主要是存储和管理装配工艺实例、典型工艺模板和制造资源。首先构建3个库的分类结构，定义相应的属性，再将装配工艺实例、典型工艺模板和制造资源等分别放入对应的分类中。将装配工艺实例划分为典型工艺、典型工序和典型工步，并存入装配工艺实例库。典型工艺模版库存储已结构化、参数化的针对典型工艺特点的工艺知识，例如，根据工艺特点不同，将产品分为框类、壁板组件类、地板组件类、管路类和锻件类等，并按照不同类型的装配流程构建装配工艺模板，用于固化装配过程、组织典型装配模板数据。将飞机制造企业的生产资源以装配环境模型、虚拟人体模型、设备模型、工装模型、工具模型等形式进行三维建模，并赋予相应的参数信息，形成飞机制造资源知识。
6结束语
第4篇
论文摘要：本文探讨了数字城市空间管治动态监测模型，提出基于3S技术的数字城市空间管治动态信息采集和处理的技术体系，为数字城市空间管治信息数据采集与处理技术方案设计提供了依据。
1研究背景
随着信息时代的来临，城市正在敷设信息高速公路、建设空间数据基础设施、构筑现代化的数字城市。数字城市是指数字技术、信息技术和网络技术在城市生活、管理中的渗透。它是真实城市及其时空变化在虚拟四维时空中的数字化重现与认识，成为处理城市环境、灾害、资源和人口问题的有力武器。城市空间管治即是以空间资源分配为核心，将经济、社会、生态等可持续发展包融在内的最佳空间管理和控制理念。城市空间的大尺度无序发展已经成为普遍问题，城市盲目建设、违章建设导致了各级大量建设投资的重复浪费，水土等资源、生态环境的超负荷承载或恶化.因此，认真实施空间管治，对实现城市现代化协调发展的目标，实现城市区域空间的有序、集约使用具有重要的指导意义。
城市空间管治也是一种保证城市有序竞争、长远持续发展的第三方监理，既涉及政府、也涉及非政府组织等多元的权力协调。因此，数字城市空间管治决策支持，需要实时的城市空间动态信息。通过对城市空间结构变化进行动态信息采集，是反映城市空间变化最客观、最有效手段，也是城市空间结构变迁预报预测的科学依据。亦针对数字城市空间管治信息需求结构特征，研究全新的数字城市空间管治信息采集技术体系势在必行。
2数字城市空间管治的信息流程
数字城市空间管治的信息流通道依次分别为四个技术层，即:信息采集;信息处理;数字信息产品加工;信息管理服务。信息应用于土地管理、城市规划建设和资源与环境管理等政府职能部门和相关社会组织的城市空间管准人和管制决策支持环节上。信息流程如图1所示。
3数字城市空间管治动态信息采集与3S技术
数字城市的核心是城市信息化，即数字化、网络化、智能化和可视化的全过程。其中数字化是城市信息化基础。地理信息系统(GIS)、遥感(RS)及全球定位系统(GPS)代表着现代空间信息动态获取、存贮管理、分析和应用服务三大支撑技术。可将其作为数字城市空间管理数字化的基础支撑技术，其中，RS传感器探测城市空间自身变化及受外界环境影响，并把获取的信息传输给GIS ; GPS是一个精密的定位器，以确定各种信息发生的时空特征。依据G}空间信息管理与处理平台强大的信息管理和空间分析，可作出最佳的城市空间准人和空间管制决策，发送城市空间险情状态报告。因此，3S技术是构筑数字城市数字化的空间管治动态信息采集、处理和管理的现代化信息基础技术平台和手段。
4数字城市空间管治动态监测模型
以城市空间结构动态监测信息采集与处理为目的，面向现代化3S技术构建动态监测模型，充分体现高动态、智能化、数字化的模型特点。数字城市空间管治动态监测模型如图2所示。
4.1城市空间信息获取平台
主要以巳有历史信息数字化采集系统、现实的地面和空间技术信息采集系统为平台，多元化、多尺度、全方位对城市空间结构动态变化进行立体多维跟踪监测。特殊信息采集系统指地面光谱信息、环境信息采集系统。CCD数字摄影系统用于地面立体数字摄影和城市景观模型纹理信息采集等。
4.2城市空间信息处理平台
主要以3S技术信息加工处理平台和大比例尺地形图编辑成图平台为支撑。按城市空间基础信息和城市空间管治专题信息分类处理，建立城市空间管治专题信息模型库和方法库，依据城市空间管治信息标准化分类，加工面向城市空间管治决策支持系统的各类信息。4.3城市空间信息管理平台
主要将城市空间基础信息和城市空间管治专题信息集成在城市空间管治决策支持系统中，城市空间基础信息和城市空间管治专题信息库在数字通讯网络系统支持下动态更新，通过信息流程为城市空间管治提供实时或准实时服务。
5基于3S技术的数字城市空间管治动态信息采集体系
本文仅针对3S技术支持下的动态监测信息采集进行了研究。
5.1基于3S技术的动态信息采集总体技术框架
技术设计针对城市空间结构动态变化的几何物理特性，分别采用监控宏观变化的高分辨率RS影像传感器和高动态特点的DGPS一RTK数据采集系统与独立灵活的微观三维激光扫描空间信息采集系统相结合，构成多维(三维坐标、物理光谱、时间等)实时数字城市空间管治动态信息采集系统。(图3)
5 . 2 DGPS一RTK数据采集系统技术体系
高精度的(}PS实时差分动态定位技术是数字城市空间信息获取主要支撑平台，为了克服它的应用受到电离层和对流层影响以及数据链限制，提高DGPS - RTK作业的高效率和高可靠性。采用虚拟参考站(Virtual Reference Station)技术建立空间定位框架。
DGPS一RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，同时支持不受用户数量限制的空间信息三维采集。在此作业模式下，参考站接到拨号呼叫访问服务器，通过调制解调器，将其观测值及测站的精确坐
标信息用电磁波发送给流动监测站。流动站将自身采集的(}PS卫星信号观测数据与参考站数据组成差分观测值进行实时处理，几乎瞬时地给出精确的流动监测站三维空间坐标。技术体系如图3所不。
5.3高分辨率RS传感器数据采集系统技术体系
用于宏观城市空间结构变化监测的高分辨率RS，除充分利用以获取光谱信息为主的单台传感器和以立体观测为主的单传感器以外，以高光谱分辨率、多波段、多极化微波成象传感器(合成孔径雷达SAR)作为主要传感器，这样才能在更宽的电磁波域中寻找复杂多变的城市空间结构目标的光谱特征能量差异，并以很窄的波段宽度(5一lOnm )，大量的波段数(可达200个以上)，获取空间结构几乎连续的光谱曲线，从而使空间结构变化监测精度和可靠性有明显提高。技术体系如图4所示。
5 .4三维激光扫描空间信息数据采集技术体系
三维激光扫描空间信息数据采集系统主要用作为局部特殊空间结构高精度测量。是地面无接触传感器三维坐标量测的最新技术。系统可在150m范围内激光扫描，三维激光扫描仪精确定位后，按2}6~相对精度确定空间目标的三维坐标，并可对采集信息进行立三维建模，生成正射影像、CAI〕矢量图。调整图形比例尺与城市空间管治专题信息图层融合，实现空间管治信息的更新和空间分析。
第5篇
中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：1007-9416（2012）04-0000-00
1、论文研究背景及意义
近多年来，由于计算机及网络相关技术的迅猛发展，世界经济发展的必然趋势就是数字化，数字城市也逐渐引起了人们的注意。那么怎样应用计算机技术来构建数字城市，近而实现城市的数字化已经引起城市规划及管理人员和城市居民的共同关注。城市仿真技术在构造数字城市过程中发挥着非常重要的作用，因此成为当前一个新的研究热点。仿真(Simulation)技术是利用计算机软件模拟实际环境进行科学实验的技术，以模拟的方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图形界面，使之在感知行为的逼真体验中获得直接参与和探索仿真技术对象在所处环境中的作用和变化。城市仿真(Urban Simulation)技术就是仿真技术在城市规划、建筑设计等领域中的应用，表现为人机交互、真实建筑空间感与大面积三维地形仿真，即交互式实时三维(Interactive Realtime 3D)。采用虚拟现实技术构造出来的城市视景仿真系统是数字地球的重要组成部分和支撑手段，已经被广泛应用在城市的规划、建设以及管理当中，对于城市发展规划的各个方面都具有相当重要的意义。
2、国内、外的视景仿真工具
MultiGen-Paradigm公司的MultiGen Creator的各版本三维建模软件是世界上流行的实时三维数据库生成系统的软件环境，在仿真系统中得到广泛的应用。Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司应用于实时视景仿真、声音仿真和虚拟现实等领域的世界领先的软件环境。Urbansim是基于城市交通需求模拟分析和城市土地综合分析的新型城市发展仿真软件。MagicCity属于WinTel架构基础上的虚拟现实和视景仿真系统。我国在视景仿真系统开发的同时，也在进行仿真系统软件平台的开发。TrueSim v2.0 三维实时仿真软件平台是深圳市创想科技发展有限公司在综合了国内外多项最新三维仿真技术的研究成果以及多年来从事三维仿真研究所积累的多种经验的基础之上推出的具有自主知识产权的仿真平台。神州视景信息技术有限公司自主研发了“基于普通PC和Internet的大规模场景实时漫游引擎系统――SCVR”。 Virtools是一个实时三维虚拟现实编辑软件，可将多种常用文件格式（三维模型、二维图表、声音等）整合到一起，并具备交互功能，能够开发出电脑游戏、建筑仿真、交互娱乐等多种3D产品。
3、本文的研究目的及重要内容
本文通过研究虚拟现实视景仿真技术的相关知识，实现以我们学院校园为虚拟环境的视景漫游系统。通过对虚拟场景的构建，能够实现视景漫游中的自动漫游和交互漫游等效果。本系统应用建筑草图大师Sketchup和MultiGen Creator软件工具来构建虚拟场景中地形及建筑物的三维模型，并建立道路、树木、路灯等虚拟景物，借助Vega Prime软件平台和工具集对校园虚拟场景进行仿真，在VC++开发平台下实现三维景观及模型的交互式（以鼠标、键盘等交互方式）控制，实现了虚拟校园景观的视景仿真漫游系统。
本文主要研究内容和所做工作总结如下：
(1)了解视景漫游技术以及虚拟现实的发展，对国内外虚拟现实技术应用现状进行调研。
(2)对黑龙江农垦科技职业学院的视景环境数据进行搜集和整理，包括地形数据的获取、建筑物数据的获取、纹理数据的获取等等。
(3)研究用虚拟现实建模软件Sketchup、Creator以及三维建模技术、模型真实感技术以及模型优化技术等对地形、道路、教学楼和图书馆等建筑以及校园之中的花草树木等进行建模，构建出虚拟场景模型库，然后用视景漫游软件Vega Prime和VC++对虚拟场景进行漫游和交互控制。
(4)研究模型数据库建模和优化技术问题，模型数据库的建构、调整和优化对提高实时仿真系统中运行的速度和流畅性起着至关重要的作用，成为目前重要的研究课题。
(5)碰撞检测技术。开发虚拟现实仿真系统有一个主要目标就是能够让用户以尽可能接近自然的方式与构建的虚拟场景中的物体直接进行交互。要实现自然的、精确的人机交互功能首先要解决的是碰撞检测的问题。碰撞检测是虚拟场景中动态物体与静态物体之间或动态物体与动态物体之间进行交互的基础。在碰撞检测中有两个问题需要解决，一是检测到碰撞的发生和碰撞的位置，二是计算碰撞后的反应。而碰撞检测是计算碰撞反应的先决条件，因此，碰撞检测是虚拟环境中一个必不可少的部分。
(6)为保证虚拟场景的真实性、生动性及其对用户的感染力，对基于粒子系统的虚拟场景环境特效技术进行研究。
校园视景仿真就是在计算机环境中对真实校园的景观进行虚拟再现，采用虚拟现实相关技术，生成一个实时的、能给用户各种真实感受的三维虚拟环境。利用计算机软硬件及其相关输入输出设备，使用户可以在虚拟的校园场景中进行浏览和交互漫游，感受校园中的风景。利用这种方法可以让更多的人来了解我们的学校，对本校园的环境及交通现状等方面有更深刻的认识。
参考文献
第6篇
关键词:数字化表现室内效果图
中图分类号： TU238+.2 文献标识码： A 文章编号：
数字化表现所运用到的相关表现处理技术、相关软件运用技术、相关表现程式可称之为数字化表现技术，它是在全面掌握和处理项目的相关信息的基础上，通过制作真实感几乎与实景一般无二的图形、图像、动画，乃至配以解说和音乐，从不同角度将室内设计的气氛、意境、色调、光影和形态等环境要素表现出来，一览无余地展现项目设计方案和设计风格，让人们在项目施工之前就能直观地了解预期的室内环境效果，了解它的风格特征。室内设计数字化表现具有明显的时代特征，无论从制作的方法及手段，还是从取得的效果来看都比传统效果图制作有了很大的进步。
1 多专业的协同性
以上介绍的设计制图软件应用的领域很广，涉及的专业也很多，但是不管是哪种设计制图软件，用到各专业领域都是利用了其固有的操作系统和命令，只是表现出来的内容不一样，如Autcad应用到土木工程或电子器械或室内设计上，三个领域完全不一样，表现出来的图纸也千差万别，但是图形的画法、结构、用到的命令都是那些。
2 过程的综合性
在室内设计中，主要使用Autcad、3dsmax、V-ray、Phtoshop技术来制作各种规划图、平面设计图、立面图、透视图和效果图等。一个室内设计的各种图件的制作过程都是相互交叉、综合的。以一个室内设计为例，在设计过程中，首先是根据实地测量和调查的结果和对方提供的基础材料与要求，运用Autcad绘制平面图；然后将平面图导入3dsmax中，运用3dsmax建模，即建立效果图中所需的物体如建筑空间、家具、配饰、灯光等的三维模型；接着将3d max中所渲染的模型效果图导入Phtoshop中完成后期处理，即将所得的效果图与植物及人物等配景合成，得到最终效果图[15] 。
在这个过程中，每一步都要经过专业的设计、整合后方可制作，如果哪个步骤有问题或是需要修改方案，就得要返回上一级步骤修改，然后倒入下一级继续制作。Autcad、3d max、V-ray、Phtoshop之间也是可以相互交叉使用的，如Autcad制作的图纸可以倒入3d max中继续制作，也可以倒入Phtoshop里制作平面效果。
3 制作手段的准确与高效性
室内设计数字化的目标在于把室内设计与计算机多媒体结合起来，运用数字化手段更准确、更全面、更逼真地表现室内空间的状态、质感、色调、光影等构成元素，因此是一套全新的设计体系。在市场竞争中，室内效果图制作数字化意义深远。首先，数字化表现可以按照甲方或者设计师的要求修改，且全方位、仿真性都超越了传统的表现形式，修改起来轻松，以达到整个空间设计的最佳效果。其次，数字化手段让人们虚拟现实的能力大大增强，有时图形还变成了图像，其真实感、可视性使设计思想表达的酣畅淋漓，一目了然，达到了前所未有的效果。第三，数字化设计提高了设计表现的工作效率，从系统设定到修改相关参数轻松，方便，快捷，并具准确度高，降低了设计成本，缩短了制作周期，提高了工作的效率。
4 功能的可更改性
电脑比手绘图纸有了一个很大的差别和改进，就是电脑制图可以随时更改设计，这一点跟传统的手绘相比有了很大的进步，以前用手绘时，一个方案没过，再做方案表现都要重新画，这样非常的费时费力，有了电脑设计软件后，哪些地方需要修改的就修改那个部分就行了，这样就大大提高了工作时间和工作效率。另外如果在制作的过程中出现了问题，可以随时返回修改。但是另一方面也带来了一些问题，如改动太多，一个设计有可能被改的面目全非，全然失去了原有的设计初衷。或是甲方改变太多，使设计变得冗长而繁杂。但是无论如何，电脑软件的开发和革新，给设计带来了一场巨大的变革，设计的流程和具体操作都变得与以前大相径庭，无论是给设计端还是客户端都带来了根本性的颠覆，使得现有的设计工作完全不同于以往，除了使设计绘图人员从原有的绘图束缚中解脱出来，也使甲方能够更直观更快速的看到效果，减少设计绘图人员的工作量，提高其工作效率。
5 二维、三维技术的可结合性
传统设计制图的设计过程为：三维设计构思，二维工程图样表现，起始构思和最终结果都是三维实体，而将两者联系起来在一起的是二维图形，一般设计人员需要经过专门训练才能掌握这种表达和读图的方法。在室内设计项目中，在使用设计制图软件时，一般先是使用Autcad软件制作平面二维图形，平面设计图或立面图、剖面图等，再在Phtoshop软件中制作彩色平面图、立面图等，而三维模型的制作是先用Autcad软件制作平面图，再导入3d max软件中制作三维模型，制作完后将模型再在Phtoshop软件中打开制作效果图后期。这种二维、三维技术的结合制作，一起完成整个室内设计表现工作。
6 信息的可传输性
人们通过网络可以与世界任何一个角落的同类进行交流，文本、音频、视频等皆为所用。无论是公装还是家装，业主可以请本地的设计师设计，也可以请外地的设计师设计，还可以请外国的设计师设计，业主的选择范围无限扩张。同理，业界也可以打破地域的局限性，将所有的设计师视为同事，将所有的设计机构视为伙伴，合作对象轻而易举地就能够从一个地区、一个国家辐射到整个世界，业界合作无限扩张。
数字化表现是运用的数字化的手段和工具，将室内设计方案以静态的图像、动态的影像或可交互的虚拟现实的形式呈现出来，准确的传达方案的空间感、体量感、材质感光感和色彩感给受众的一种表现方式。数字化表现的运用具有传统室内效果图制作中所没有特点，室内设计的数字化表现使各个设计程序明显优化，数字化的应用将设计师从繁杂的劳作中解放出来，享受到数字化技术带来的好处。
参考文献
[1]张塔洪.数字化表现技术在室内设计中的创新与应用.山东:大学硕士论文,2009-10.
第7篇
关键字：工程测量技术 ；发展现状 ；发展趋势
Abstract: With the advancement of science and technology development and engineering construction, engineering measurement technology gradually developed, engineering measurement technology development is inseparable from the development of mapping technology, the development of more inseparable from the engineering construction, China's economic development engineering surveytechnology development opportunities, the current development of the Engineering Survey Technology major performance GPS technology, digitization surveying and mapping technology, the ground measuring instruments, photographic measurement technology, the use of these technologies makes the engineering survey technology development towards automation, digitization, intelligent direction. Engineering measurement technology for economic development and national defense construction services, and with the economic development and scientific and technological progress continue to reform and change, this paper summarizes the development status of the engineering survey, outlook engineering measurement technology trends.Keywords: engineering measurement techniques; development status; development trend
中图分类号：TB22 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
工程测量是指在工程建设的设计、管理、施工等各个阶段中，开展测量工作的理论、方法和技术，属于综合性应用测绘科学技术，工程测量的应用范围十分广泛，对经济的发展和国防建设也有重要的贡献。
一、工程测量技术的发展现状
（一）数字化测绘技术的应用
随着城市化的发展和工程测量技术的进步，大比例尺工程图和地形图的测绘技术也在朝着信息化、数字化的方向发展，这依赖于数字化测绘技术的应用。传统的成图方法十分复杂，需要工作人员进行艰苦的野外工作，脑力劳动和体力劳动要结合，还要处理很多数据，成图的周期比较长，产品也比较单一，随着GEOMAP系统和电子经纬仪的应用，工作人员可以把采集到的数据和微机、数控绘图仪结合起来，形成一个自动化的测图系统，系统可以提供纸图或者软盘，有利于基础地理信息系统的自动化发展。
（二）GPS技术的应用
GPS技术首先在美国出现，于1994年正式建成，是一种卫星导航和定位系统，能够对海陆空进行全方位的导航和定位，GPS技术的出现使科学技术发展的重大突破，为科技的发展做出了重大贡献，随着各国对GPS技术的应用及创新，GPS技术也在不断完善和发展，能够一次性确定三维坐标高精度、高速度、省费用、易操作的技术逐渐取代了传统使用测距、测角、测水进行常规定位的技术。我国GPS技术应用的比较广泛，国家大地网、工程控制网等普遍进行了改造，应用了GPS技术，因此GPS技术渗透于高速公路、石油勘探、地下铁路、大坝监测、山体滑坡、通信线路、地震、海域检测等领域中，GPS技术的发展也使得定位的精度不断提高。
（三）摄影测量技术的应用
随着工程测量技术的发展，摄影测量技术逐渐往高精度、高质量方向发展，摄影测量仪器与计算机技术结合起来，能够提供更为全面的三维信息，能够大大减少户外的工作量，提高了测量的精度、质量，增加了成果的品种，能够有效解决大比例尺地形测绘、建筑物变形测绘、医学异物定位、文物保护等难以解决的问题。全数字摄影测量站为摄影测量技术提供了新技术和新手段，该技术得到广泛运用，发挥了重要作用。航空摄影测量应用与我国一百多个城市和工程测量单位中，用来进行工程勘测。
（四）地面测量仪的应用
地面测量仪的大量出现使工程测量的程序由繁到简，也为工程测量提供了精密测距仪、数字水准仪、电子经纬仪、激光扫平仪、全站仪等先进的测量工具，地面测量仪的应用促进了工程测量技术的现代化，有效节约了成本开支，提高了工程测量效率，地面测量仪还具有自动跟踪的功能，施工放样测量可以使用连续函数测距仪，不再需要棱镜，提高了工作效率，电子速测仪的应用能够提高测量的精密性，能够提供详细的测量数据，传统计量基准被取而代之。
二、工程测量技术的发展趋势
（一）三维测量系统得到发展
传统的一维、二维数据收集方法已经不适应现代社会的发展，三维甚至是四维的测量系统将取代一维、二维测量系统，测量的形式也将由现场交互式变为远程测控式。测量平台也会由静态转为动态，从固定地面转为机载、车载、卫星控制，提高测量灵活性。随着工业生产现代化水平的提高、大型建筑物和设备的重建和质量的控制、工程生产的过程控制、产品的质量检测要求提高等，都需要三维测量技术的发展，促进了三维测量技术从三维工业测量、土木工程测量深入到人体科学测量。
（二）数据分析技术的进步
在过去，工程测量中的数据分析主要是利用坐标运算、几何计算、平差计算等方式进行分析，运算的方法过于单一，精确度无法保障，工程测量技术的发展会促进数据分析技术的进步与发展，传统的数据分析方法逐渐被空间点处理、可视化处理、点云数据分析、逆向工程等方式取代，通过三维空间坐标的设计与设计模型的对比，实现测绘数据与理论数据库完美结合。传统的工程测量需要把收集到的数据带回去处理，工程测量技术的发展解决了空间数据测量、收集、存储、管理、分类等方面的问题，能够在进行工程测量的同时对图像进行编辑，能够使信息得到及时更新。
（三）测量领域的延伸
以往的工程测量技术偏重与宏观领域的测量，随着工程测量技术的不断发展，测量领域将突破宏观的限制，逐渐往微观世界的方向发展，测量的精确度也越来越高，在进行微观领域测量的同时，宏观领域的测量也不断深入和发展。在进行宏观领域的测量时，工程建设的难度和规模都有所增加，要想满足工程建设测量的需要，就必须提高工程测量的精确度，在进行微观领域的测量时，要充分结合计算机技术，促进微型计量方向的发展，缩小测量的尺度和维度，发展与微型测量技术相适应的图像处理技术等。对于大型工程建设和变形观测数据的处理，要在发展信息系统的同时，促进地理、物理、大地测量、水文地质、土木建筑等学科的结合，解决工程建筑中出现的各种问题。
（四）工程测量往网络化方向发展
科学技术的发展促进了工业生产往一体化、网络化的方向发展，工程测量离不开对计算机技术、网络技术、数据交换技术的运用，这就为网络化发展的方向提供了可能。社会节奏的加快要求工程测量的工序也要由繁入简，工程测量的网络化可以使大型机电设备、工程质量在检测时直接利用先进的测量仪器进行作业，提高了工程测量效率。
总 结：
本文从GPS技术、数字化测绘技术、地面测量仪器、摄影测量技术四个方面总结了工程测量技术的发展现状，说明了工程测量技术渗透在经济建设中的各个行业，并对经济发展发挥着重要的作用，因此，我们应该总结工程测量技术发展的现状，对工程测量技术的发展趋势做出一定的预测，促进工程测量技术往网络化、服务化、法制化方向发展，为社会做出更大的贡献。
参考文献：
[1]郑凤刚.吴瑕.ZHENG Feng-gang.WU Xia 后方交会法在泗南江电站洞室工程施工测量中的应用[期刊论文]-云南水力发电2009,25(z1)
[2]徐国斌.朱国成.邱王军水利水电施工项目风险识别管理分析[期刊论文]-城市建设理论研究（电子版）2011(23)
[3]李维兵 浅谈地下管线工程测量放样方法[期刊论文]-城市建设理论研究（电子版）2011(17)
第8篇
关键词：非物质文化遗产；移动增强现实；龙泉青瓷；虚实交互
中图分类号：TP302. 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）03-0112-02
1 引言
随着非物质文化遗产（简称非遗）数字化研究不断创新和应用，不仅改变了非遗的存在形式，而且使人们对非遗有了更深入、更广泛的认识。龙泉青瓷历史悠久，其烧制工艺始于三国两晋，并于2009年入选了联合国教科文组织《人类非物质文化遗产代表作》名录，在世界享有很高的知名度。随着宽带移动通讯技术的不断发展和智能手机的广泛应用，移动增强现实技术的出现，将虚拟的增强现实信息应用到真实世界，结合移动智能手机轻小、可携带方便等特点，不仅改变了人们观察世界的方式，而且其交互功能给人们带来了身临其境的体验，方便了龙泉青瓷的数字化保护和传播。
2 移动增强现实技术
增强现实技术（简称AR 技术），也有人称为混合现实，基于虚拟现实发展的新技术。通过计算机系统提供的信息将虚拟的信息应用到真实世界，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实鼍爸校从而实现对现实的增强。增强现实技术应具有三个具体特征：三维注册、虚实融合以及实时交互。
移动增强技术就是将应用转移到移动计算设备上，从而扩展传统PC机上增强现实技术的应用范围。随着Android、ios等智能终端及宽带移动通信技术的成熟和商用，强现实技术开始走进人们的生活之中，以移动定位与状态感知、多媒体技术、3D渲染为基础的强现实应用开始出现。
3 三维注册
为实现虚拟模型跟真实环境的完美融合，需要实时跟踪摄像机与真实环境的位置信息，进而通过动态三维显示技术将虚拟模型叠加到真实场景中，实现三维注册。本文主要通过基于识别图的三维注册，也就是预先在真实场景中放置识别图，系统通过边缘检测算法、阈值分割等技术检测识别图的位置信息，最终在真实环境中叠加虚拟模型。
在选取识别图的时候要注意以下几点：
（1）识别图尽可能有菱角，且越多越好；
（2）识别图尽可能清晰；
（3）识别图尽量避免很有规则的图形图案；
（4）识别图尽量避免分布不均匀；
（5）识别图尽量去掉背景色。
图1中，识别图菱角不多，图片比较单一，特征点少，识别效果较差。图2中，识别图菱角很多，分布均匀，特征点较多，识别效果较好。
4 虚实融合
4.1 模型获取
本文以龙泉青瓷为例，根据青瓷实物，利用三维建模软件3dmax建立青瓷的三维模型，如图3所示，最后导出模型的FBX文件和纹理图。
4.2 虚实融合
本文基于unity3d游戏引擎开发平台和高通增强现实开发平台，打包移动应用APP，实现青瓷三维模型和真实场景的叠加。
4.2.1 开发环境搭建
在PC机上安装unity5.0以上版本，同时下载支持Unity的Vuforia SDK，配置Unity Android SDK。打开Unity软件，选择Assets-Import Package-Custom Package，导入.unitypackage插件。选择Edit-Preferences-External Tools配置Android SDK和JDK。
4.2.2 虚实叠加
在Unity Project视图下选择Vuforia-Prefabs文件夹，并将ARcamera和ImageTarget两个预制件拖入顶层视图Hierarchy中，同时将场景自带的Main Camera删除。
选择一张棱角分明、分布均匀的识别图导入Vuforia官网，查看其识别的特征点数量，本文选择一张二维码作为识别图，最后生成unity的插件包。
导入识别图插件包，导入青瓷三维模型和纹理图，在材质球中添加纹理图，在Scene中调整青瓷三维模型和识别图的位置关系使其处于合适位置，最后点击运行测试效果。如图4所示。
4.2.3 实时交互
在真实环境中与虚拟对象交互是整个增强现实内容的核心功能。通过指尖定位算法，精确检测出指尖的位置，得到指尖与虚拟对象的交互有效区域，通过判定是单点触摸还是多点触摸，然后做出相应的反馈。算法的实现过程如图5所示，实现的效果图如图6所示。
5 结语
移动增强现实技术的发展，不仅为非物质文化遗产数字化保护和研究提供了新思路，而且有利于非物质文化遗产的传播。随着移动终端的发展，拓宽了移动增强现实技术应用领域，包括教育行业、游戏行业、医疗行业、商业领域和军事领域等，不仅给人们带来视觉上带来冲击，同时改变了人们的生活方式。
参考文献
第9篇
（1）立体构成
在进行产品体量关系探索的立体构成方法中，主要有分割与积聚两种方法。分割主要有对体的立体分割及体面之间的空间分割；积聚的具体方式是有群化、重复、渐变、及结集等。例如积木就是利用体的积聚来产生多种形态的。在工业造型设计中，体的分割与积聚的运用，可以产生丰富的形态效果，在设计实践中尤为重要。
（2）语意差异法
语意差异法是一种测量消费者对产品印象的方法。语意差异法利用产品的形容词汇，通过调研的方法找出消费者的感性认知与对象的关系，并进行定量和定性的分析。通过语意差异法设计师就可了解：消费者在面对具体产品时会从哪些方面去解读产品，影响他们认知产品内涵性语意的因素是什么，进而了解构成具体语意意象的产品设计元素等，并以此作为产品设计开发时的参考。
2设计平台
（1）建模平台
逆向构思数字化工业设计方法的建模平台选用alias系统的StudioTools组件，alias的StudioTools可谓是当今工业设计软件平台的领导者，与众多的CAD,CA工D软件相比，StudioTools具有非常强大的数字化草图绘制技术、NURBS曲面建模系统、快速且高质量的物理渲染引擎、专门针对工业设计的模块化材质库和物理灯光库。
AliasStudioTools为可扩展软件解决方案，专门针对工业设计任务而开发。从概念设计一直到设计细化，它包括使用素描、图片、真实感渲染、动画及三维产品模型开发和交流设计概念的构思过程和概念设计功能，以及可快速创建、灵活修改和精确显示的曲面和细节设计的工具，可以有效控制整个工业设计流程。
（2）设计评审平台
在设计评审中，选用与StudioTools具有良好的无缝对接功能的PortfolioWall。PortfolioWall使得工业设计师及相关设计人员能够高效地组织、查看、注释和管理二维及三维的可视化数字设计资源，PortfolioWall也可用于产品三维模型的评估、演示和审查。
（3）数字化草图绘制平台
数字化草图绘制工具分两种：软件工具及硬件工具。要求具有如下功能：适应设计早期创意阶段，不仅能够在数字化环境中表达草图创意，更重要的是能够真正适应设计师的创意思维活动，能够自由快速地表达原始概念，通过工业设计师习惯的传统交互方式验证各种创意，并能在有新的创意时灵活地填充设计细节。
软件草图绘制工具采用Alias公司的SketchBook软件，SketchBook是一种使用方便的高品质绘图程序，专为随数字化手绘板一起使用而设计。该软件以友好和基于手势的用户界面为特色，用户界面构建在Alias的MarkingMenu专利技术之上，绘画过程无需使用任何菜单。只需轻点画笔，即可访问该软件的高级绘画工具：高效的压感性铅笔、马克笔和笔刷；钢笔图层；背景模板；随意更花的笔尖形状及大小。
草图绘制的硬件工具采用日本WACOM公司的数字手绘板与压感笔。WACOM压感笔是为设计师所设计的完美的数字化草图绘制工具。压感笔可以提供的6个维度的控制：左右方向、上下方向、压感、倾斜角度、倾斜方向、旋转。结合支持此功能的SketchBook软件，一支压感笔就可以制造几乎所有类型的笔刷效果或笔触，设计师只要移动手腕并且旋转笔就可以产生平滑优美的线条。SketchBook及手绘板系统将纸上手绘草图和数字化设计工具支持的设计两种模式相结合，优势互补，提供一种数字化设计工具支持的真正适应草图绘制特征的智能化概念设计平台，让工业设计师可以在直接进行自由手绘的数字化设计环境下进行创意工作，并能自动平稳地过渡到进一步的详细设计，对于发挥设计创意和提高设计效率具有重要意义。
（4）真实感数字渲染平台
高效的产品真实感渲染工具应具有的功能包括：①体积光，工业设计的效果图对照明要求准确无误，但传统的数字渲染工具中都只能构建点光源或线光源，不能很好地表达产品的真实感。真正能构建物理体光源的只有Cinema4D设计平台；②智能GI，全局照明主要是解决间接光照、“染色”等真实感问题；③模块化的材质预制功能及实时交互式的渲染方式等。④快速并且准确的算法。
结束语[HT]
基于逆向设计思维与正向设计的数字化工业设计方法是处于产品设计开发过程上游的一种系统化工业设计方法，基于逆向构思的数字化工业设计方法是根据工业设计实践，在对数字化设计工具的特点及数字化工业设计方法进行深入分析的基础上，提出的实践性强并且切实有效的数字化工业设计方法。其从三维形体构思开始设计、细节与整体并行设计等设计方式，提高了设计师设计产品时的创意能力。此方法在提高工业设计师的创意质量、增强产品的美感等方面，具有较强的可行性。
参考文献：
［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.逆向思维创造奇迹.师道［J］，2008，4：2-9.
［4］张婷婷．工业设计史微探［J］．沈阳大学学报，2008，3（15）：101~105.
［5］何人可．信息时代的工业设计［M］．北京：北京理工大学出版社，2008.
第10篇
关键词航拍地理信息三维可视化地铁线路设计展示
中图分类号U231+.2 文献标志码 A
1引言
随着21世纪科学技术的迅速发展，出现了许多高新技术，如高清影像航拍技术、地理信息技术、三维可视化技术、多媒体技术等。这些技术能处理并提供丰富的数字化信息，具备生动形象的表现力及可视化效果，应用优势越来越明显，需求也日益增大，已逐步应用于军事、医学、城市规划、能源、工程等各个领域[1]。因此，对这些高新技术的研究并应用于地铁线路设计展示领域，将具有开拓创新，与时俱进的重要意义。
2研究现状
目前国内地铁线路设计的展示主要基于二维效果的应用，如应用cad进行线路设计绘图，然后打印成图纸或图片，再应用word或ppt进行表达说明等，虽然比20世纪传统的依赖绘图工具， 手工绘图的设计表达方式迈进了一大步，但是仍然是停留在二维效果的展示，可视化效果不强烈，表现力不够生动形象。
Skyline系列软件是目前一套优秀的三维数字地球平台软件，凭借其国际领先的三维数字化显示技术，它可以利用海量的遥感航测影像数据、数字高程数据以及其他二三维数据搭建出一个对真实世界进行模拟的三维场景。目前在国内，它是制作大型真实三维数字场景的首选软件，已经在城市规划、房产、能源、勘探、环保等领域得到广泛应用，但国内尚未看到相关论文对其在地铁线路设计中的应用研究，因此将该技术研究并应用于地铁线路设计展示领域，开发出一套地铁线路设计展示系统，将填补该领域的研究空白，创新丰富地铁线路设计展示的表达手法。
3系统组成与功能
3.1总体设计
系统应用高清航拍技术获取高清影像数据，结合地理信息技术构建数字高程数据，运用图形处理技术将地铁线路设计文件及沿线规划资料处理成二维GIS数据，再借助三维可视化技术，以Skyline系列软件为平台，开发了地铁线路设计展示系统，该系统能实现全线场景漫游、沿线站位展示、节点定位切换、地理信息查询等功能，如图2所示。
3.2场景构建
本系统基于Skyline系列软件构建地铁线路全线三维地理信息场景。Skyline软件包括TerraBuilder，TerraExplorer Pro等主要软件，其中TerraBuilder用于建立地铁线路全线三维地形数据库平台，TerraExplorer Pro[2]用于添加或者导入地铁线路设计及沿线规划信息，构建地铁线路全线场景模型。
TerraBuilder 是用于融合海量的影像、高程数据，能迅速创建精确三维地形模型，编辑和维护三维地形数据库的3D平台构造器。在TerraBuilder下建立地铁线路全线三维地形数据库的步骤如下：①通过航拍技术获取地铁线路全线范围的高清影像数据；②通过地理信息技术获取地铁线路全线范围的数字高程数据；③将高清影像数据和数字高程数据添加到TerraBuilder中，裁剪、调色等处理后，进行融合，最后生成地铁线路全线三维地形数据库（*.mpt）。
构建地铁线路全线三维地形数据（*mpt）成功后，应用TerraExplorer Pro加载，并融入地铁线路全线的三维景观数据及二维GIS数据，创建*.fly文件，打包后形成地铁线路全线三维场景图。至此，基于TerraExplorer Pro的地铁线路全线三维场景就搭建完成了，接下来利用TerraExplorer Pro提供的工具进行二次开发，在实现基本功能（如显示控制，空间量算）的基础上加入高级分析功能，从而最终实现地铁线路设计展示系统的开发。
3.3功能实现
本系统采用VSNET2012作为基础开发平台，结合TerraExplorer Pro提供的com组件完成了对系统所有功能的定制，展示效果如图3所示。
3.3.1全线场景漫游
借助TerraExplorer Pro 软件提供的三维场景漫游工具，该功能以地铁线路为漫游路径，可以实现在三维场景中从线路小里程往大里程方向，或者大里程往小里程方向飞行漫游，并能设置漫游速度，从不同角度展示地铁线路沿线的现状道路、规划道路、建构筑物、车站站位及出入口设置、区间走向及联络通道位置等情况，给人一种身临其境的感觉。
3.3.2沿线站位展示
借助TerraExplorer Pro 软件提供的三维场景旋转、缩放及空间量算等工具，该功能实现对三维场景中所需站位或区间的360度全方位展示、缩放及距离测量等，通过场景中的高清影像并结合车站站位或区间的分布情况，从而详细了解车站或区间周边环境，以及车站出入口或联络通道设置的具置，为车站或区间布置方案的讨论和汇报提供了生动、形象、逼真的可视化效果。
3.3.3节点定位切换
借助TerraExplorer Pro 软件提供的三维场景自动定位工具，该功能实现在三维场景中对地铁线路全线重要节点的快速定位切换，例如，将地铁线路全线的所有车站及沿线重要控制点作为重要节点，做成信息树的枝点，每个枝点对应一个ID号，每个ID号绑定一个三维场景的空间位置。信息树将以树形结构显示在系统操作栏中供用户进行交互式操作，用户如果需要定位某个节点，只需要鼠标点击信息树中相应的枝点，系统便能马上遍历到相应的ID号，在三维场景中切换到对应的空间位置，从而实现了与用户的交互式操作，再应用沿线站位展示功能，可实现对该节点的详细了解，如想查看下一节点，只需重复上一步操作即可实时切换到下一节点的三维场景位置。
4 结束语
目前该系统已成功应用于福州市轨道交通2号线总体设计及初步设计专家审查汇报会议中，生动形象的展示介绍了福州市轨道交通2号线地铁线路设计的工程概况，取得了专家及市各单位领导的一致好评。但是，该系统并未真正的达到三维可视化的效果，尚未加载数字城市三维模型[8]，而且高新技术的发展是非常迅速的，因此仍然需要研究并引入更多更好的高新技术，创新、丰富和完善地铁线路设计展示的表达手法，展望未来地铁线路设计的展示也许将会加载基于数字城市三维模型的应用，从而实现真正的三维可视化效果。
参考文献
第11篇
关键词：解剖学 ； 数字化 ； 教学系统； 教学方法
中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：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
随着计算机技术的广泛应用，以计算机技术为支撑的数字智能控制已经渗透到现代医疗的各个领域，发展成为新的数字医疗，促使医疗技术向专业化、精准化、微创化和远程化方面快速发展[1-2]，导致传统教学模式与数字医疗现实脱节，在校医学生与当前应用实际脱轨。基于此，如何在实物标本不足[3]的情况下，通过探索其他途径和方法来改善传统教学模式，满足医学院校培养医学生的相应需求，即已成为时下的焦点研究课题。为此，采用数字化技术对解剖学的传统教学方式进行改革，也就是通过数字化教学为学生提供实时、交互、多维的解剖学学习环境，医学生不再受任何时间、地点所限地开展学习和实践训练，这就势将使得解剖学传统教学模式中的问题现状获得圆满解决，同时强势促进理想教学目标的全面达成。下面即对这一研究实现展开全面论述。
1 解剖学传统教学模式存在的问题
一直以来解剖学都是采用传统的教学方法，教学方法停留在“看”与“摸”的层面上。医学生往往是被动地接受专业老师的“填注式”[4]教学方式教授，即通过教师讲授和“看”教学模具的方式学习知识。由于教学进度安排所致，每个章节要指定学时来完成讲授，在这个过程中，讲课形式单一、学生参与度低，都是老师用教学模具实施讲解，学生只能努力“看”和“听”而未能将实践操作与理论密切联系，致使所讲内容对学生来说是抽象、晦涩又枯燥的文字堆叠。而在实践操作时却又由于理论讲授时有些内容本来疏于理解，或因即时记忆而涉及遗忘，因此就很难使“看”、“听”的与“摸”实物标本建立生动、统一联系，从而在一定程度上影响了教学实践效果。
随着多媒体技术在教学中的应用，解剖学也概莫能外，既可将多媒体技术用于理论教学，也可以用于实践操作教学。在整个教学周期中都可以进行多媒体标本示教，利用二维的画面直观展示出组织器官解剖结构，同时附以传统的讲解。这一联合模式实现了优势互补，取长补短，从而提升了教与学的活跃性。但是，仍需看到，通过多媒体可将标本的组织器官结构真实、清晰地显示出来，教师再利用标本讲解，却只是丰富了“看”的内容，学生依然无法在讲解的同时进行实践操作，实现无缝连接，强化学生所学。另外一点则是采用实物标本进行实践教学，现阶段实物标本却仍处于紧缺状态，难以满足医学生的实践教学需求。
2 数字化实验室建设
针对解剖学传统教学中的如上情境问题，研究分析可知，即需利用数字化技术改进教学方法，建立一个解剖学的数字化教学环境。这样的一个数字化教学环境主要依托数字化实验室的出现和形成。数字化实验室创建包括用于理论教学的讲授环境、实践操作的训练环境及辅助管理环境，需要将已有的解剖实验室和计算机实验室改造成数字化综合实验室。通过购买大数据、高负载服务器处置学生计算机端发送的请求，并升级学生计算机，使其具有高性能运行速度、数据处理能力和专业级图形图像处理显卡等，由服务器和计算机构成离散的图形图像数据处理场地，为数字化教学提供硬件环境；数字人体[5]和仿真手术刀[6]已有高校和公司构建完成，在其基础上进一步开发有数字化教学系统软件，为数字化教学提供基础环境，同时更要在系统中设计教学管理工具对医学生操作训练进行管理，保证教学的效果；建立虚拟标本考核模块，依据教学进度安排虚拟标本考试，及时考察学生所学内容。
数字化教学系统如图1所示，包括数字人体、虚拟手术刀、三维重建系统、虚拟标本考核系统、教学管理工具五大部分和扩展功能。其中，数字人体包含了人体所有的组织器官结构，医学生可以全面地了解人体结构，在其上模拟人体生命循环，而且这一部分也是数字化教学系统的核心部件；虚拟手术刀由带力反馈装置的仿真手术刀和数字化的手术刀组成，用仿真手术刀控制数字手术刀进行组织器官解剖，产生碰撞、变形等数据信息，其后将由三维重建系统进行重建、并获得解剖结果；三维重建系统主要采用绘制算法对虚拟手术刀产生的碰撞、变形等数据信息进行三维重建，也可以对医疗设备产生的图形图像数据进行立体重建，旨在实现多维度、多层次观察；虚拟标本考核系统主要通过三维重建系统生成虚拟标本，用虚拟手术刀进行实践操作，为医学生提供训练和考核所用；教学管理工具主要是对教学进度、解剖训练、阶段考核、教学资源、数字化实验室开放情况等执行和实施管理。综上所述，整个系统的核心是数字人体、虚拟手术刀和三维重建，可为医学生构建了数字化、可视化的解剖标本，而医学生则可以充分利用系统达到学习解剖课程和锻炼技能的目的。
系统软件在Windows操作环境下采用C#、OpenGL、 VTK和Openhaptic开发实现，并为使用者设计了B/S模式的用户界面，使其与日常用计算机习惯相一致。该系统软件界面是标准式的菜单操作选项，一般包括“文件”、“数字人体”、“虚拟手术刀”、“三维重建”、“教学管理工具”、“扩展”和“帮助”等。
3 数字化教学模式
在此基础上，首先可以通过数字化教学环境改善传统教学模式。传统教学一般包括教学用具、多媒体、实物标本等，用“看”、“听”和“摸”的手段教授解剖学知识。但教学用具、实物标本和多媒体展现的都是单独、分立的，不能揭示人体的多维层次结构，另外也没有充分的实物标本来保障实践操作训练，理论指导对技能训练仍未臻至一体或满意。数字化教学系统可以建立实时、交互、多维的数字人或虚拟标本，医学生可以反复观察人体结构及其解剖关系，并通过仿真手术刀对感兴趣的组织器官进行解剖。这就突破了传统教学条件的限制，完成了理论知识与实践操作的实时连接，强化了知识理解程度，使难学、难懂的科目也充满了系列美图，充分调动了学生的学习乐趣。
其次，将数字化实验室和数字化教学系统开放。医学生可以自由选择时间到数字化实验室，又或者通过个人计算机登录WEB进入数字化教学系统进行自主学习，医学生还可通过管理工具中的微信、QQ语音、留言、电子邮件等多种方式给老师发送信息，老师通过教师端回复问题，方便了学生与老师沟通。用上述方式达到了以学生为中心的教学目标，学生成了教学的核心，所有教学资源都是学生以其学习目的为轴心发生的特征选择性配置，这样就为学生提供一个广阔、自主的学习空间。
最后，依据教学进度通过虚拟标本考核系统安排标本考试。标本考试是检验学生学习成效的主要手段。由于实物标本的紧缺，缩减标本考核内容，严重阻碍了教学的推进。在数字化教学系统中，医学生可以反复使用数字人体或三维重建的组织器官，也可以反复使用虚拟手术刀解剖，进而依据需求安排虚拟标本考核，及时考核学生所学知识，使学生的学习更加有目的性和针对性。
4 结束语
数字化教学改善了传统解剖教学，紧跟当前医疗节奏，缓解实验教学用具的紧缺，用多样的数字化的教学方法拉近与解剖学的距离，促进教学手段的改革，提高医学院校的教学质量、教学效果，尤其是对提高医学生的实践操作能力具有深远意义。
参考文献
[1] 唐 雷，刘 谦，钟世镇.数字解剖学额-数字医学的基础[J].科学（上海），2009，61（2）：27-31.
[2] 黎健伟. 数字化组织瓣的虚拟解剖学测量及其临床初步应用[D].广州：南方医科大学，2009.
[3] 司道文，张廷才，张宇新，人体解剖学实验教学模式改革的探索与实践[J]. 中国现代医学杂志，2009，9（19）：1426-1427.
[4] 杨卫生，人体解剖学教学方法改革初探[J]. 中国医药导报，2010，28（7）：115-116.
第12篇
关键词：航道数字化 信息化综合平台 电子航道图 安全应急
中图分类号：U697 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0225-02
杨传堂部长在2014年的交通运输工作会上，明确提出，要实施交通运输创新驱动发展战略，深化行业科技体制改革，加快推进科技创新，不断提升交通运输信息化智能化水平，为加快综合交通、智慧交通、绿色交通和平安交通建设提供坚实支撑。并特别强调要着力推动包括智能航道在内的多个关键领域取得技术新的突破。
航道作为航运的三要素之一，是水运发展的重要基础，对航运经济起着关键的支撑保障作用。由于历史的原因，目前国内航道普遍存在着建设资金投入不足，基础设施薄弱，与国家大力发展航运经济，并实现航运与国家战略及流域经济可持续发展相协调的总体趋势不相适应。
为了提高内河航道管理的能效，实现航道的管理和服务水平的大幅度提升，推动由传统服务型向主动服务型转变，养护方式由劳动密集型向技术管理型转变，管理手段由单纯行政管理向依法综合管理转变，尽早开展内河航道信息化的研究、规划和建设，具有十分重要的意义。
1 国内外现状
1.1 国内现状
我国长江南京至浏阳河段建立了数字航道系统，实现了“电子航道图数字化”、“航标监测自动化”、“信息服务网络话”;长江部分大型航运企业实现了基于GPS定位的船舶监控系统、综合物流系统和财务管理系统等，部分航运企业还实现了与通航管理部门信息的互联。重庆港建设了以朝天门港口中心区局域网为主节点，覆盖全港七大生产经营公司的计算机网络;长江航务管理局下属单位完成了“DGPS手持机在航标定位上的应用”、“长江下游航道电子海图自动测绘和生成系统”、“航道站船实时动态管理系统”、“计算机过坝优化调度辅助决策系统”和“长江三峡工程船闸引航道河床信息系统”等课题。
1.2 国外现状
目前，欧洲国家运行的内河航运信息系统，代表性的有荷兰的船舶报关信息系统（IVS90系统），比利时的船舶报关信息系统（IBIS/GINA系统），法国的内河航运信息网络系统（VNF2000系统），德国的航程及货运（尤其是危险品运输）报关的航运信息系统（MIB/MOVES系统），奥地利的航运信息系统（DoRIS系统），匈牙利的航运信息服务及紧急呼救系统（DISR系统），欧盟提出的内河航运综合信息服务系统（River Information Services Sysem）。
从国内外现状可以看出，数字航道信息系统在国外建设比较成熟，国内航道数字化建设仅在长江流域比较成熟，因此加强对内河航道信息化综合平台的建设研究，对国内其他流域航道的建设具有指导意义。
2 内河航道信息化系统建设框架
内河航道信息化系统是以航道基础数据以及交通航运信息为核心，在信息互通互享的基础上，通过网络互连，建立航道信息化综合平台，通过对各系统的建设，对航道以及航道水情实现全区域、全过程、全方位的及时、动态、准确的监测、管理和服务。其总体框架如图1所示。
3 航道信息化综合平台
航道信息化综合平台主要是向电子台账系统、航道三维显示、水上应急指挥中心、电子航道图系统、航保设施管理系统等提供所需的一切静态及动态信息服务，实现一体化应用，从而实现航运业务管理的信息化智能化。
它依托于网络平台，利用网络的数字、语音、图像信息的通信功能，集信息采集系统提供的基础数据、动态数据以及分析功能于一体，以电子航道图为人机交互界面，成为全方位的信息中心。在这里，可以通过电子航道图直接了解航道全线的水情变化，航槽变化、航标移动、航道尺度、通航状况以及各种应急预案的实施情况，并可以通过语音、文字等形式实现航道维护与管理的电子化调度。
3.1 电子航道图系统
电子航道图系统是以GIS平台为系统框架基础，以大比例尺地形测绘、水深测量数据和高分辨率卫星遥感影像数据图形为基础，提供图层管理、属性管理、定位查询服务。
它包括电子航道图生成系统，电子航道图系统，电子航道图分析系统，电子航道图二维显示系统等功能模块，可用于航道冲淤演变分析、水上应急救助指挥。
电子航道图生成系统包括电子航道图数据库系统、测量数据处理系统、电子航道图编辑系统、电子航道图出版系统。可完成对测量数据进行输入、编辑、输出等操作;可以对岸线、航标、水位、水深等进行二维矢量化显示。
电子航道图分析系统研究用于航道边界变化分析、航道淤积分析、水上应急救助指挥等专用电子航道图应用系统。
电子航道图二维显示系统为岸线、航标、水位、水深等进行二维矢量化显示; 可为洪水预警系统、水文泥沙信息系统、航保设施管理系统、水上安全应急系统提供直观的显示管理窗口。
3.2 电子台账系统
为解决传统管理工作中所遇到的材料杂而多、纸质文档传递困难、无法快速数据查询、手工数据统计工作繁重、统计数据准确率低、数据无法共享的问题，同时也为了构建长效、科学管理机制，满足实现精细化管理的要求，确保科学有序高效推进，需要建立电子台账系统。
电子台账系统充分依托现代化信息网络技术对航道项目实施动态管理。通过互联网把在不同地区项目的信息实时、动态地连接起来，在统一的信息平台上进行处理。
通过电子台账系统，可对航道、岸线、航标、码头等港口设施测量、维修、维护资料及日常档案进行电子化管理。并具有查询、分析和统计等功能，可按时间轴进行统计，生成报表。
3.3 航道三维动态显示系统
航道三维动态显示系统能在计算机中再现真实的三维世界，在这种三维世界中，不仅能够真实再现航道的三维景观，同时可在对各种数据进行有效管理和开发基础上，对数据进行多种分析和应用。
航道三维动态显示系统通过三维场景的实时可视化实现交互式操作与动态浏览。它既利用三维引擎提供的场景渲染功能使得三维效果尽可能逼真，又充分利用多种技术，加快场景的绘制速度，使得其图形刷新速率在场景极其复杂时仍保持在每秒25帧以上，保证用户能进行实时操作和动态浏览。
另外航道三维动态显示系统能够在利用历史数据的基础上为航道岸线、岛屿岸线演变，水下近岸回淤提供三维显示窗口系统。对航运管理、航道疏浚与整治、工程设计规划、水情分析及决策分析等具有十分重要的意义。
3.4 水文泥沙信息系统
水文泥沙是影响航道利用的关键问题。反映航道泥沙淤积变化历程，准确判定水深变化，实时总结航道泥沙淤积和演变规律，是航道利用和航运调度正确决策的需要。建立一套能对航道水文泥沙的观测数据和科研资料进行科学分类管理和分析使用的系统，便于管理人员及时了解航道泥沙运动变化规律，为航道维护、合理运用提供依据，从而更加充分地发挥航道效益。
水文泥沙系统包括以下几个功能模块。水位实时采集、存储、分析、预报系统;风况实时采集、存储、分析系统;自动及报告系统，自动汇总系统监控结论;依据当前和历史上航道及相关水域的地形、水文、气象资料，分析航道冲淤演变的影响动力因素，根据分析结果制定航道规划及维护建议。
系统的功能和特点有几个方面：一是采用了GIS技术;二是采用了数据库ORACLE管理技术;三是实现了GIS平台和数据库平台的无缝集成;四是数学模型和物理模型互为补充，能正确反映航道淤积情况;五是采用三维可视化技术提高了管理效率;六是该系统的应用将大大提高管理水平。
3.5 航保设施管理系统
航标作为重要的航行保障设施，在港口和航道中扮演着重要角色，是水上运输、海洋开发等必不可少的安全保障，传统的依靠巡检船定时巡检和过往船只的义务报告等形式维护周期长，特别是由于自然或人为的突发因素，造成航标损坏、漂离，电池老化或航标灯器损坏情况时，往往不能及时发现并修复，给来往的船只造成危险，极大地影响航道安全和航道的使用率。为提高航道管理和航标维护的水平，建设航保设施管理系统，实现航标维护管理自动化、智能化。
航保设施管理系统是在电子地图基础上，利用航标遥测遥控系统采集导标、浮标等设施基础信息，进行航保设施的信息管理，监控导标、浮标的工作状态，监控导标、浮标的位置状态，并进行维护提醒和安全预警。
3.6 水上安全应急系统
水上安全应急系统旨在优化现有水上交通安全监管与应急保障流程，解决现有纸质安全应急预案文件，信息不畅通，使用不方便的问题。在流程设计上，实现报警人员与接警员之间的多种媒体信息交互，将应急预案文件进行分解和数字化，实现系统根据自身模型自动判定事故等级，并启动相应的处置预案。在应急预案信息准备与分发过程中拥有具体、迅速、准确等特点。另一方面水上安全应急预案系统不仅包括水域船舶航行安全管理，也包括水域自然环境条件的监控预警预报。
水上交通安全应急预案系统不只是片面的一个管理系统或地理信息系统，而是信息化技术与水上交通安全应急预案的深度融合，是对水上应急数据资源的重新规划和应急处置流程的优化设计。
4 效益分析
4.1 经济效益
从推广前景上看，建设航道信息化系统可以提高航运管理部门的服务水平，节省大量的人力物力，大大提高管理部门的管理效率，方便管理部门实时了解航道淤积情况，航道变化情况，为航道维护提供合理化建议。同时航道信息化系统的使用可以提高航道管理的应急安全处理水平，减少了突发事故造成的直接和间接经济损失。
4.2 社会效益
航道信息化系统能够强化航道动态管理。通过内河航道信息化，可以使管理部门更加精确、全面、及时地掌控辖区内航道动态、水情变化，通过和其他业务管理系统的有机结合，建立有效的水上安全风险控制和预警机制，进而能更好地保障水上交通运输安全。提高监管能力，提高指挥调度的科学化程度，提高航道管理决策能力和航道养护监管能力，并为加快建设水运的物流体系提供基础性支持和有力保障。
5 结语
内河航道数字化的建设目标是为了在计算机中虚拟一个航道，实现航道的演变分析、应用管理和维护服务现代化。本文通过对内河数字航道系统框架和综合平台进行介绍，为其他内河进行数字化航道建设提供一定的参考意义。
参考文献
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[2] 周剑敏，王捷.基于AIS的港口智能船舶动态视频监控系统研究[J].浙江国际海运职业技术学院学报，2009，5（1）：1-3.
[3] 曲广妍，朱昊.交通综合信息平台标准框架研究[C].2007第三届中国智能交通年会论文集.
[4] 张兢，范军.欧盟RIS对我国内河航运信息化建设的启示[J].航海工程，2010，39（5）：148-150.
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第13篇
【关键词】房产测量测量技术房产测量技术 测量意义地产测量
中图分类号：O329文献标识码： A 文章编号：
一．引言
随着我国经济建设的加快，城市建设规模也越来越大，商品房市场发展的如火如荼。房产交易中房产建筑面积、分摊面积、共用面积等核心参数成为房产购买者用于衡量房产的主要因素，而房产测量通过房产调查、房产平面控制测量以及房产要素测量，绘制房产图，测算房产面积，为购房者提供了参考依据。
二.房产测量的内容、目的和意义。
房产测量的内容包括：房产调查、房产平面控制测量、房产要素测量、房产面积测算、变更测量、房产图绘制以及测量成果检查及验收等。
房产测量是采集和表述房屋以及房屋用地有关的信息，为房产产权、房地产开发和利用、房产交易、产籍管理、征收房产税费提供依据，同时为城镇规划建设提供数据和资料支持。
在房屋面积测算中，房产测量是具体形式，房产测量的结果通过房产管理部门的严格审核和批准，具有法律效力，房产测量结果减少了房产产权纠纷的发生率，为房产产权人提供了产权法律保护依据。同时，房产测量在测量过程中，采用了科学的测量技术，实现对房屋面积的计算，能提供较高精度的测量结果，这为房产产籍管理部门提供了处理和协调房产产权纠纷。另外，房产测量根据国家有关测量测绘标准和技术规范，对房屋信息进行采集和测量，对房屋建筑面积、使用面积、占地位置、周边状况等信息提供专业性数据，形成了房地产档案的原始资料，为规范城市发展、管理城市建设提供了可靠依据。房产测量形成的房产簿册、房产图集和房产数据，为房产购买者提供了检测房屋买卖面积是否存在缩水、缩水比例大小等有所顾虑问题的解决手段。同时，在房地产行业快速发展，商品房屋价格居高不下的市场情况下，房产测量在某种程度上能监督房地产开发商的交易诚信，避免部分开发商因为房产利益趋势而在房产面积上动手脚，由此，加强房产测量管理和监督，有利于保证房产买卖双方的正常利益，同时也有利于维护正常的房地产交易市场秩序。
房产测量就是表述房屋以及房屋用地等相关信息的测量技术，通过采取科学的测绘手段和方法，根据房地产管理的需要和要求，对房屋及房屋用地的相关信息进行调查和测量，并提供测量结果，用于表述房屋相关信息。房产测量的结果，构成了建筑产权面积的基础，同时也成为了购房者需要掌握的信息。由于房产测量结果涉及到房屋产权人的利益，做好房产测量，减少测量偏差，避免给房地产企业带来不必要的麻烦。同时，提高房产测量水平，对提高建筑质量效果具有积极意义。
三.房产测量技术。
1.房产数字化测图技术。
数字化测图是通过收集房产相关信息，采用计算机数字化数据处理软件，经过图形生成、编辑、处理，形成数字化房产图，利用数控绘图仪和其他图形输出设备，最终获得房产图的技术。
数字化测图技术是通过收集房产信息资料，踏勘拟定设计方案，对测量进行基本控制，根据测量界址点进行测量，在完成房产调查后，采用光学经纬仪、电子经纬仪等光电测距仪和全站型电子测速仪，开展野外数据采集，将采集和测量数据输入计算机图形处理、测量软件和相关应用软件内，计算机进行图形编辑，通过数控绘图仪绘制线划图，最终完成房产图的绘制。
2.GPS-RTK技术在房产测量中的应用。
RTK测量技术，即实时动态差分法（Real-time kinematic）是常用的GPS测量方法，其在野外测量定位精度达到了厘米级别，采用了载波相位动态实时差分方法，极大的提高了测量的作业效率，同时也提高了测量的精度。RTK定位技术是建立在载波相位观测值的实施动态定位技术之上的，由于定位精度达到厘米级，能实时的提供测量站点在测量指定坐标系中的三维定位结果。在RTK作业的模式中，基准站将观测值和测量站的具体坐标信息，通过数据链传送给流动站，而流动站在通过数据链接收基准站的数据的同时，也同步采集GPS的观测数据，并在极短时间内将差分观测值进行实时处理，实现精确定位。通过RTK技术的应用，很大程度上提高了房产测量的作业效率和测量精度，同时RTK采集的数据全部是数字化，经过软件的简单处理，可直接输出电子地图，非常适用房产测量要求。
RTK测量系统通常包括：数据传输设备、数据处理软件系统和GPS接收设备。通过在基准站上设置GPS信号接收设备，连续观测所有可见GPS卫星，并通过无线电传输其观测数据，及时的将数据传输给观测站，基准站根据观测数据，依据相对定位的原理，及时对整周模糊度未知数进行解算，并显示用户站的测量精度及三维坐标情况，根据计算的实时定位结果，监测用户站和基准站的观测质量和结算结果。RTK能实施判定解算结果是否成功，在一定程度上减少了观测冗余量，大大缩短了测量观测时间。
3.GIS测量技术。
地理信息系统GIS系统，利用计算机存贮、处理地理信息的一种技术与工具,是一种在计算机软、硬件支持下，把各种资源信息和环境参数按空间分布或地理坐标，以一定格式和分类编码输入、处理、存贮、输出，以满足应用需要的人-机交互信息系统。它通过对多要素数据的操作和综合分析,方便快速地把所需要的信息以图形、图像、数字等多种形式输出。房产测量中，GIS系统将信息以数字化、直观化和可视化，将复杂的施工过程采用动画图像描绘出来，为房产信息提供信息支持和可视化支持。
四．结束语。
房产测量结果是房屋买卖交易以及业主办理房屋产权的依据和基础，同时也是房屋产权的法律保障和依据。随着商品房市场的火爆走向，房产所有权更需要详细、明确，因此，加强房产测量研究，对于引导房产交易、提升建筑服务水平、提高建筑水平都具有重要意义。
参考文献
[1] 汪善根GPS定位在房产测量中的应用[期刊论文] 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 ISTIC PKU2001年5期
[2] 李旭阳 浅议房产测量与质量检查[期刊论文] 《华章》2011年17期
[3] 龙明皓 浅谈GPS-RTK 技术在房产测量中的应用[期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》2012年23期
[4] 周日圣 房产测量中预测与实测面积差异的分析 [期刊论文] 《中国房地产》2012年12期
[5] 罗小春 小议房产测量意义及其常见测量技术[期刊论文] 《黑龙江科技信息》2010年36期
第14篇
【摘要】 数字化虚拟人体结合了医学和计算机科学的最新成果，运用信息技术建立数字化的人体各个层次的计算机模型，实现了人体的数字化描述，为医学研究、教学与临床提供了形象而真实的模型，可提高医学教学和科研水平，指导临床诊断和治疗。数字化虚拟人体的研究将通过对基因、蛋白质、组织和器官形态及功能的数字化描述，最终达到对人体信息的整体精确模拟。数字化虚拟人体研究是一项巨大的系统工程，集成了最新的科技成就，它的研究在医学与计算机的结合上、在涉及人体模拟的许多方面开辟了新的研究领域，将促进一系列相关学科研究的深入，具有广泛的应用前景。
【关键词】 数字化虚拟人体；医学应用；计算机模型；力反馈
人体是由100多万亿个细胞组成的复杂整体。目前人类对自身的认识和了解还远远不够，对疾病病因、诊断、治疗方法的研究及人体与环境相互关系的研究由于缺少精确量化的计算模型而受到限制。应运而生的数字虚拟人体是利用来源于真人的人体数据集，通过计算机模拟而构造出来的一个与人类数据完全相同的虚拟人，它使计算机的定量分析计算和精确模拟成为可能，从而为研究人体在各种环境下的生理病理反应提供一个新的平台。在现有基础上，我们对数字虚拟人体的解剖及功能方面的完善及延伸进行了思索及探讨。
1 数字虚拟人体在医学领域的应用前景
1.1 提高医学教学和科研水平
数字化虚拟人体结合了医学和计算机科学的最新成果，运用信息技术建立数字化的人体各个层次的计算机模型，为医学研究与教学提供形象而真实的模型［1~3］。如在外科教学上，以往培训一位合格的外科医生，要在上级医生带领下，长期在病人身上积累开刀的经验。这种“练手艺”的过程，通过数字化虚拟人体的程序设定，可在电脑上反复进行演练。又如在医学科学技术或新药研制方面，以往必须先通过动物实验、小样本临床验证才能用于临床实践，数字化虚拟人体的研究为这一过程提供模型以进行预演，从而降低医疗风险，提高科研质量，加速医学教育和医学研究的现代化。
1.2 提供临床影像诊断的依据
临床断层影像诊断的形态学基础是正常人体断面解剖学。已有的断面解剖学所提供的图像和数据资料，采用的断面标本最薄也有5 mm以上，无法完全满足当前临床影像诊断的需要。数字化虚拟人体数据集采集的连续断面的图像，其断层间距离的精确度可达0.2 mm，甚至0.1 mm，从而为临床断层影像诊断提供与之匹配的断面图像和数据。
1.3 指导临床治疗
传统的医学诊断治疗主要是靠医生的经验积累对病人进行直接治疗，一旦误诊误治，错误将无法挽回。数字人体的出现将能够解决这个问题。由于其所有信息来源于真人，因而可以在数字人体上进行在真人身上无法进行的诊断和治疗。用药之前先将药物信息赋予数字人体，来预测人体对治疗的反应，以便更好地对症下药。手术之前，先在数字人体身上进行模拟，以制定详细的手术计划。目前虽然还不足以达到这一步，但是随着虚拟现实、模拟技术、虚拟内窥镜等技术的发展，数字人体已经开始广泛应用于临床各科。
1.4 为中医药学与针灸经络研究开拓新领域
祖国医学的理论体系的两大特点是整体观和辨证论治，数字化虚拟人体将从宏观和微观方面多指标、全方位地为科学阐述这一理论奠定基础。针灸经络学说是几千年来国人对人体结构研究的智慧结晶，融入针灸穴位数据的数字化虚拟人体，可从多层次、任意角度观察穴位的解剖结构、毗邻结构和针刺要点，为探讨针灸经络实质提供数字化平台，从而为中医药学与针灸经络的深入研究开拓新领域［4~8］。
2 数字化、可视化虚拟人体的研究
“数字化、可视化虚拟人体”是指通过先进的信息技术和生物技术相结合的方式，把人体形态学、物理学和生物学等信息与高级计算法整合成一个研究环境、研究人体对各种刺激的反应、实现人体的数字化描述，为医学及多学科的研究和应用提供一个基础技术的研究平台。
数字化虚拟人体的研究目标是通过将人体的结构和机能数字化、可视化，进而完整地描述基因、蛋白质、细胞、组织以及器官的形态与功能，最终达到人体信息的整体精确模拟［9~11］。其可经历“虚拟可视人”、“虚拟物理人”、“虚拟生理人”和“虚拟智能人”4个发展阶段。“虚拟可视人”是从几何学角度定量描绘人体的解剖结构，属于“解剖人”；如果考虑人体组织的力学特性和形变等物理特性，就是第二代的“虚拟物理人”；包括生理特性的数字化人体被列为第三代的“虚拟生理人”；研究人体微观结构及生化特性的则属于更高级的“虚拟智能人”［12］。
数字化虚拟人体研究是一项巨大的系统工程，集成了最新的科技成就，代表了当代最高的科技发展水平。它的研究在医学与计算机的结合上、在涉及人体模拟的许多方面开辟了新的研究领域，将促进一系列相关学科研究的深入。
2.1 国际相关研究
数字化虚拟人体研究的起源要追溯到美国国立医学图书馆（NLM）发起的可视人体计划。1989年美国国立医学图书馆开始酝酿建立一个医学图像库，以提供生物医学文献的图像检索系统，这需采集人体横断面、CT、MRI和组织学数据集，目的是为利用计算机图像重构技术建造虚拟人体做准备，此项目名称为“Visible Human Project（VHP）”，即“可视化人体计划”。VHP的人体断面数据获取工作由科罗拉多大学健康科学中心承担实施，第一套男性、女性VHP数据集分别于1994年、1995年完成并向世界公布。美国“VHP计划”的实施在全世界引起了巨大反响，不少研究机构或大学利用VHP数据集开发新的计算机人体模拟系统和实用产品，如华盛顿大学开发的数字化解剖学系统、汉堡大学开发的Voxel-Man系统、斯坦福大学开发的虚拟内窥镜系统等。
VHP数据集的出现改变了医学可视化的模式，为计算机图像处理和虚拟现实技术进入医学领域敞开了大门，使三维重构图像处理技术以空前的速度得以普及，VHP项目是信息技术和医学结合的重大创新工程［13~16］。其他国家也相应展开了本国的VHP计划，如日本、韩国等，但也都存在一定的问题，如美国可视人计划获得的数据由于受到当时技术水平的限制，无法提供重要的血管和神经内容。虚拟人体的神经显示目前仍属世界性难题，我国国内学者在该研究方面有初步尝试。
2.2 中国数字化虚拟人体研究动态
2001年在北京香山召开了主题为“中国数字化虚拟人体科技问题”的第174次香山科学会议，香山会议启动了中国数字化虚拟人体的研究［17］。会议后，我国的解剖学专家们加强协作，目前提供了虚拟中国人体（Virtual Chinese Human， VCH）数据集、中国数字化可视人体（Chinese Digitized Visible Human，CDVH）数据集和中国穴位三维人体（Chinese Acupoint Visible Human，CAVH）数据集参与国际科研大协作。
由于可视人体研究在与人体形态结构有关的众多研究领域具有重要的理论意义及广阔的应用前景，国内不少学者一直关注着这一研究领域的进展，并利用美国的VHP数据集进行了卓有成效的研究。如清华大学利用VHP数据集，在基于虚拟人体的计算机医学研究方面，对人体多个器官的结构与功能进行了可视化显示；中国科学院自动化研究所构建了开放的虚拟人体试验平台，对于数据压缩、图像分割、配准与融合、三维重建与绘制等算法进行了研究［18］。
中国数字化虚拟人体研究工作的特点是起步晚、进展快，把切入点放在解决国际上尚未解决的科学疑难问题上，创新尸体标本整体立式包埋和磨削的科学方法，进行血管灌注新配方的研究，取得血管标识的成功应用。中国数字化虚拟人体研究工作在取得断层解剖数据、获取关键技术成果之后，又进入到后期图形图像处理（包括图像配准、分割、3D重建、浏览及网络）、科学数据共享、神经与微小器官信息获取以及在医学和相关领域的应用等相应的研究［19］。
3 有关问题的思索及探讨
3.1 数字虚拟人体的血管、神经解剖结构的建模
血管和神经系统是正常人体解剖结构的重要组成部分，但血管与神经系统的模拟仍是目前面临的最大挑战。由于原始数据采集先天缺失，我们不得不承认开发的软件在血管和神经显示上不尽如意。血管和神经由于具有管状结构细而长的特征，包含的切片层次较多，涵盖的颜色层次也很丰富并具有渐变性，且神经组织与周围脂肪组织的颜色对比度较小，故利用分割肌肉、骨骼的RGB色度空间的双色度椭球的多步分割方法［20］所得的边界较为模糊，显示效果不甚理想。因此采用图形建模的方法，利用管状图形编辑器构建重要的血管和神经模型［21］。其步骤为：① 把血管、神经在每个解剖断面切片上的形状标注出来；② 根据标注组成不同直径的球体标记；③ 通过专用程序将标记自动连接形成管状结构；④ 将通过面成像方法的多面形表面模型转化为基于体素的体数据模型。在德国汉堡大学开发的VOXEL-MAN开发平台上运用此方法较好地显示了血管及神经结构。第一军医大学80岁的钟世镇院士花了几十年的时间掌握了人体血管铸型技术，能将血管标本分离出来，做出三维立体的管道模型，若这项技术与计算机技术相结合，可能也会弥补血管显示不充分的缺陷。
3.2 力反馈构想
目前大部分的虚拟人研究仍集中在第一代虚拟人即“虚拟可视人”阶段。“虚拟可视人”是从几何角度定量描绘人体的解剖结构，把实体变成切片数据，然后在计算机中重建成三维人体，没有生理变化，是人体断层解剖学意义上的数字化的解剖人。如果在此基础上我们能将其更进一步，即在“虚拟可视人”的基础上加入人体组织的力学特性和形变等物理特性，在质感、质地、软硬度及温度等方面达到和人体一样的指标，如皮肤有弹性、肌肉可以收缩、骨骼遭到打击时会断裂、血管受到损伤后会出血等，那么将进一步扩大数字虚拟人的应用范围。如与相应的具有精确力反馈的触摸装置相连接，操作者就可以手持虚拟针灸针在虚拟人体上针刺，从而获得如同真实环境下针刺穴位的感觉。
数字化虚拟人体研究是一项巨大的系统工程，在其现有的基础上加入血管、神经信息以完善虚拟人的解剖结构，同时开发虚拟人的力反馈研究领域以扩大其应用范围，将会为进一步的医学研究开辟更新的领域及促进一系列相关医学研究的深入，具有广泛的应用前景。
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第15篇
【关键词】图案纹样设计 数字包装 信息数字化
引言
甘肃是一个多民族的省份。全省现有54个少数民族，世居甘肃的少数民族有回、藏、东乡、土、裕固、保安、蒙古、萨拉、哈萨克、满等16个少数民族。其中， 东乡族、裕固族、保安族为甘肃地域环境下独有少数民族，有着甘肃地域文化的特点。近些年国内学者对于甘肃独有少数民族文化做了大量基础研究工作，如《裕固族服饰文化》（作者：周尚娟）、《裕固族美术史略》（作者：安肃然）、《裕固族妇女服饰中的头面艺术》（作者：刘海燕）、《东乡族服饰变迁研究》（作者：陈其斌）、《保安族服饰研究》（作者：时佳）等文献都对甘肃独有少数民族传统物质文化做了大量基础研究。
同时，近些年传统少数民族文化传承在新兴的数字媒体技术方面也有相关的研究，将传统的艺术与最新的技术相结合，如《蒙古族传统图案的数字化技术研究》（作者：吴珊丹），该论文对蒙古族传统图案进行了分类整理，并建设图案数据库及图案辅助系统，从而推动了蒙古族传统图案的理论研究和推广应用；《新疆民间艺术图案数字化技术》（作者：赵海英）作者以新疆民族民间织物图案的数字化设计为例，提出一套研究织物图案的计算辅助设计方案；又如文献《图案数字化交互应用研究》（作者： 黄媛）作者以敦煌经典装饰图案数字化交互设计为落脚点，针对敦煌经典装饰图案进行大的图案分类再从图案本身的构图、色彩、造型等类别进行横向解析，将分析总结好的资料运用在敦煌图案数字化网页设计与《穿越敦煌》图案数字化交互游戏中。
随着文化传承数字化进程的发展，改变着传统的资料传阅与共享方式。甘肃独有少数民族的图案与纹样都是手工绘制形成，未能与数字化工具结合。这些因素制约着甘肃独有少数民族传统文化资源的传播与传承，更影响着少数民族传统文化的广泛应用。这就使得建立甘肃独有少数民族传统图案及纹样信息数据库和甘肃独有少数民族文化资源数字化的工作显得格外迫切及重要。因此，引发我从技术与艺术方面同时着手，研究如何将数字媒体技术与甘肃独有少数民族传统图案及纹样等文化资源相互融合，这样一来，可以更加有效地保护与传承甘肃独有少数民族文化。
1 甘肃独有少数民族文化保护数字化
1.1 研究内容及意义
甘肃独有少数民族传统图案、纹样与相关文化物品信息数字化保护将就传统文化与数字媒体技术相结合进行研究。少数民族的传统图案、纹样及相关文物都具有不同民族的特色，反映了少数民族各个历史时期的人文情怀，是最能体现出少数民族文化精神的艺术代表之一，将传统图案、纹样及相关文物物品数字化是民族文化传承新的出发点。
（1）目前对于甘肃独有少数民族的文化研究都针对单一少数民族进行研究，缺少横向联系系统化的研究。因此，将甘肃独有少数民族中各民族图案、纹样及与之相关的各类文物进行采集、整合、汇总、分类，将传统的艺术与数字媒体技术相结合，建设甘肃独有少数民族传统图案及纹样信息数据库，从而将甘肃独有的各少数民族文化资源进行整合，推动甘肃独有少数民族特色传统文化的研究和应用走向更加体系化、系统化的道路。
（2）在甘肃独有少数民族中存在的大量的图案、纹样、服饰及器皿等文化物品。因此，对于平面类图案、纹样采用二维矢量数据处理方式进行数字化生成；对于三维类物品，如服装饰品、少数民族特色器皿乃至建筑局部结构采用三维扫描、三维仿真建模及虚拟现实交互等技术进行数字化生成。这样可以更好对甘肃独有少数民族文化物品进行数字化保护。
（3）建设甘肃独有少数民族传统图案及纹样信息数据库系统。首先，系统采用基于图案及纹样构架的信息系统数据字典，克服了传统方式冗余度高的难题。 其次该系统的图案及纹样检索方式采用基于压缩域的海量图案及纹样检索技术，大大提高了检索的实时性与有效性，降低了数据的运算量。通过检索使得使用者快速方便地找到与图案及纹样相关的文物物品，并提取与之相关的图案、纹样、文物物品及相关文献资料等内容。
（4）研究的目的在于传承和发扬，因此如何更好地将研究结果进行传播并使每一位少数民族传统文化爱好者可以快速有效地获取相关信息显得尤为重要。采用基于Web虚拟交互方式建立的网络交互数字化保护平台对甘肃独有少数民族物质文化遗产资源起到整合、保护、传播与传承的作用。
1.2 研究的方法与思路
1.2.1 基本思路
本项目研究针对甘肃独有少数民族传统图案、纹样及相关文物信息数字化的研究。
首先，对甘肃独有少数民族传统图案、纹样及相关文物展开理论上的研究，利用网络和图书馆资源收集甘肃独有少数民族传统图案、纹样及相关文物艺术图片及理论资料；其次，对肃南裕固族自治县、甘肃省临夏回族自治州的东乡族自治县、甘肃省积石山保安族、东乡族、撒拉族自治县等地进行实地考察，收集甘肃独有少数民族传统图案、纹样及相关文物信息，如服饰、器皿等；将收集到的传统图案、纹样及相关文物信息进行数字化生成，通过数字手段对资源整合形成甘肃独有少数民族传统图案、纹样及相关文物的数字信息库。最后，进行数字媒体交互设计方面的研究，熟练掌握相关数字化交互设计技术表达方式，采用将传统图案、纹样及相关文物信息与交互设计实践应用相结合等一系列方法进行研究。
1.2.2 具体研究方法
（1）资源整合法。主要应用于甘肃独有少数民族传统图案、纹样及相关文物物品的资源整合，包括图案、纹样及相关文物物品的整理、分类、修缮、汇总、数字化处理。数字化处理包括数字化采集与数字化生成等方式。
（2）数据分析法。本项目的研究中很重要的一个环节是对甘肃独有少数民族传统图案、纹样及相关文物物品进行数据分析，分析不同题材的图案使用情况及在不同领域相关文物物品的应用情况，为民族传统图案及纹样研究者及使用者提供精确、可靠的数字化数据资料。
（3）图像数字生成方法。使用Unity3d虚拟交互、三维扫描与三维图像仿真数据处理、CORELDAW与Illustrator二维矢量图像数据处理等方法对民族文物物品及图案、纹样进行数字化数据的生成，建立甘肃独有少数民族传统图案、纹样信息数据库系统。
（4）数理模型方法。数据字典以图案、纹样为基本元素的数据项的形成及对应于图案、纹样的应用文物物品之间的映射；引入基于压缩域的海量图案浓缩关键技术，通过图案、纹样特征快速有效提取相关文物及文献资料信息。
（5）系统资源应用方法。基于Web虚拟交互的甘肃独有少数民族文化传承平台建设，将所收集整理的少数民族文物物品及图案、纹样数字化数据资源应用其中，方便民族传统文化研究者、使用者及设计师等受众群体快捷，准确地对相关资源信息进行查找、阅读、观赏及应用。
1.3 研究策略与关键技术
（1）涉及少数民族居住地多，调研范围及数据采集量大。研究中所涉及甘肃独有少数民族多，其中包括裕固族、东乡族和保安族。同时，少数民族居住地相对分散，少数民族传统图案、纹样及相关文物物品数量较多，因此在走访调研及数据采集量方面都增加了难度。
（2）图案、纹样及文物物品数字化生成存在难度。图案、纹样及文物物品数字化就是对二维图案、纹样及三维文物物品进行数字图像生成的过程，在这个数字化的过程中要求对二维和三维图像数据具有较高的“保真度”，即数字化后的物品与原始素材之间保持形态、纹理、大小等各类数据的一致性。因为不同少数民族图案、纹样及文物物品都具有不同民族的特征，所以要求最终生成的数字化图像特征必须与现实图案、纹样及文物物品保持较高的一致性。
（3）信息数据库系统中数据字典的构造。数据字典是指对数据的数据项、数据结构、数据流、数据存储、处理逻辑、外部实体等进行定义和描述，其目的是对数据流程图中的各个元素做出详细的说明。因此本次研究的另一个难点在于如何将少数民族传统图案、纹样进行分类，通过对传统图案、纹样的特征进行提取分级，实现图案、纹样分类与计算机逻辑映射，依据对少数民族传统图案、纹样的抽象和编码，设计相关数据库模型。
（4）基于压缩域的海量图案特征提取及检索技术。在本研究中所形成的系统平台，其检索的快捷也是检验本系统的一个重要指标。系统检索方式采用基于压缩域的海量图案特征提取及检索技术，在实现的过程中对于静态和动态影像文献资料中所涉及传统图案、纹样的应用情况的分析归纳，对图案、纹样图像特征的提取方式，图案、纹样在应用过程中出现的频率分析等存在难度。
2 研究的特色和创新
2.1 学术思想方面
提出了将甘肃独有少数民族传统图案、纹样及相关文物物品信息数字化，为传承和发扬甘肃特有少数民族传统图案、纹样提供了更多的数字化理论与参考。
2.2 学术观点方面
以总结归纳的方法对甘肃独有少数民族传统图案及纹样进行了横向性的解析，使得甘肃独有少数民族文化研究更加体系化、系统化、特色化。为以甘肃地域文化为背景的少数民族文化研究提供准确、可靠的数字化资料，为甘肃独有少数民族文化研究者、设计师或爱好者们提供一个有力的参考；建立一个以数字网页为媒介，保护、传承与发扬甘肃独有少数民族的综合型数字化平台，对于以后图案数字化交互设计的研究具有较大的探索性经验参考价值。
2.3 研究方法方面
将少数民族传统文化与虚拟交互、三维仿真建模、二维矢量图像数据处理、数据库系统开发技术、基于压缩域的海量图案特征提取与检索技术和网页编程等技术相结合。增加观众的视觉感官真实感及沉浸感的同时，也利用数字手段对甘肃独有少数民族文化进行有效的整合、保护、传播与传承，使得各方学者可以快速有效地对甘肃独有少数民族传统图案、纹样及相关文物物品进行检索，让甘肃独有少数民族文化信息可以更加真实有效地在全国乃至全世界范围内进行传承。
结语
当今，信息技术发展异常迅速，对于文化遗产的数字化保护已经不能仅仅停留在以数据库为平台的媒介上，未来还可以与互联网、移动互联网以及云计算等新型信息技术与媒介结合起来，以更有效地保护、展示、修复、复原文化遗产，使更多的观众能足不出户、方便快捷、身临其境地切实感受古建筑的全貌与艺术展品，更好地欣赏、感受古建筑文化遗产的艺术魅力，也在很大程度上为文化遗产保护事业的推广和传播起到了积极的作用。
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