時(shí)間：2023-03-21 17:12:28
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隨著我國的數(shù)字電子技術(shù)的深入發(fā)展，為了適應(yīng)動(dòng)畫市場(chǎng)的需求，在數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)上加強(qiáng)了三維動(dòng)畫技術(shù)的運(yùn)用。在三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)中，主要是靜與動(dòng)的結(jié)合，將動(dòng)畫生動(dòng)形象化，運(yùn)動(dòng)賦予動(dòng)畫更多的藝術(shù)感染力是動(dòng)畫設(shè)計(jì)的本質(zhì)，而動(dòng)畫是運(yùn)動(dòng)的一個(gè)基礎(chǔ)，是運(yùn)動(dòng)藝術(shù)表現(xiàn)的一種形式。動(dòng)畫設(shè)計(jì)的本質(zhì)就是將畫面以動(dòng)態(tài)的形式表現(xiàn)出來。簡而言之，動(dòng)畫設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面，動(dòng)態(tài)的畫面以及動(dòng)與靜相結(jié)合的畫面。隨著動(dòng)畫設(shè)計(jì)技術(shù)的提高，改變了傳統(tǒng)的動(dòng)畫設(shè)計(jì)形式，將每一副畫面以動(dòng)態(tài)的形式表現(xiàn)出來，真正意義上賦予畫面動(dòng)態(tài)感和形象感，提高動(dòng)畫的藝術(shù)表現(xiàn)力。隨著三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)技術(shù)的逐漸成熟，數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中的動(dòng)畫設(shè)計(jì)采用和傳統(tǒng)的動(dòng)畫設(shè)計(jì)相同的原理，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和相關(guān)的設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫的設(shè)計(jì)與制作，在基本原理相同的情況下，加強(qiáng)技術(shù)的改革與完善，從本質(zhì)上提高了動(dòng)畫設(shè)計(jì)的表現(xiàn)效果。數(shù)字藝術(shù)電子技術(shù)的利用為動(dòng)畫設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的發(fā)展方向和表現(xiàn)形式，滿足了設(shè)計(jì)者對(duì)動(dòng)畫的更多的主觀思想的表達(dá)，提高了動(dòng)畫設(shè)計(jì)的光影、畫面、紋理、運(yùn)動(dòng)等各個(gè)方面的表達(dá)效果，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫設(shè)計(jì)一個(gè)新的飛躍。在三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)的過程中，運(yùn)用數(shù)字電子技術(shù)建立一個(gè)真實(shí)的三維空間場(chǎng)景，使動(dòng)畫設(shè)計(jì)更加的形象化和生動(dòng)化。在數(shù)字電子技術(shù)日趨成熟的今天，很多先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)原理被引入了三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)軟件，這些設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)三維動(dòng)畫時(shí)，根本不需要設(shè)計(jì)每一幀畫面。只需要設(shè)計(jì)好動(dòng)畫之間的連接點(diǎn)，滿足動(dòng)畫的自動(dòng)轉(zhuǎn)化，從而形成動(dòng)態(tài)的畫面。這種技術(shù)方法有效的提高了設(shè)計(jì)效率，并且使畫面之間的銜接自然、流暢，形成一個(gè)整體動(dòng)態(tài)畫面的感覺。通過三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)軟件，將靜態(tài)的畫面先設(shè)計(jì)出來，然后運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)的理論，設(shè)計(jì)出關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)的畫面，最后從整體的畫面表達(dá)出發(fā)，達(dá)到三維動(dòng)畫效果。
二、數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析
1．廣告三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)最主要的一種類型就是廣告三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)，以商業(yè)化廣告為目的，利用多媒體技術(shù)，豐富廣告內(nèi)涵，提高廣告的表現(xiàn)力，從而吸引消費(fèi)者，引導(dǎo)購物。廣告三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的目的性，時(shí)間短，但是所要展示的內(nèi)容卻要有針對(duì)性，能夠吸引人、感染人，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化廣告效果。所以在廣告三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)中一般為了將廣告內(nèi)容更加的形象化、生動(dòng)化、具體化，往往采用多種特效技術(shù)，如:粒子效果、濾鏡效果等，將廣告動(dòng)畫美化，提高廣告動(dòng)畫的表現(xiàn)力和吸引力，達(dá)到引導(dǎo)消費(fèi)者消費(fèi)的目的。
2．影視三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)影視三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)主要是與影視相結(jié)合，將影視作品殊的鏡頭和畫面通過三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)合并成影片需要的特效。隨著影視制作技術(shù)和設(shè)備不斷提高和完善，人們對(duì)影視動(dòng)畫的要求也越來越高。在影視作品中為了能夠有效的提高特殊鏡頭的感染力，給人以更大的視覺沖擊和巨大的視覺震撼，提高影視作品的藝術(shù)性。在影視作品制作中采用三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)，結(jié)合多種多媒體軟件，使影片發(fā)揮最大的表現(xiàn)力，以達(dá)到特殊的影視效果。利用三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)，影視動(dòng)畫的展現(xiàn)將更加的真實(shí)，更能夠促動(dòng)觀眾的情感，為影視作品提供更多的展示平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)影視作品的真實(shí)化，給人以更廣闊的視覺享受空間。
3．游戲三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)游戲本身就是一個(gè)絢爛的，跳躍的，豐富的場(chǎng)景和畫面，游戲不同于一般的影視作品，具有真實(shí)存在的人，而是一個(gè)完全虛擬的平臺(tái)。三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)在游戲的開發(fā)設(shè)計(jì)中起著關(guān)鍵性的作用。游戲中的場(chǎng)景、人物、活動(dòng)等都是通過三維設(shè)計(jì)制作的。利用三維技術(shù)，將游戲中的人物、場(chǎng)景生動(dòng)形象化，利用環(huán)境效果，運(yùn)動(dòng)效果等特效，構(gòu)成一個(gè)虛擬卻真實(shí)的世界，從而使游戲更加的吸引人，使游戲者在游戲中感受到樂趣。
4．工業(yè)三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)三維設(shè)計(jì)運(yùn)用在每一個(gè)所需要的行業(yè)中都發(fā)揮著巨大的作用，在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，三維動(dòng)畫仍然起著十分重要的作用。利用三維動(dòng)畫技術(shù)將工業(yè)的設(shè)計(jì)以立體的、空間的形式表現(xiàn)出來，能夠完整的、真實(shí)的模擬工業(yè)設(shè)計(jì)的流程和布局，這樣就能更加簡單的觀察設(shè)計(jì)中存在的不合理的地方，能夠有效的調(diào)整方案規(guī)劃設(shè)計(jì)，使工業(yè)設(shè)計(jì)流程布局更加的合理化和科學(xué)化，這樣就有效的減少了工業(yè)施工過程中存在的問題，提高了工業(yè)的成功率，有效的節(jié)約了時(shí)間。
5．建筑三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)建筑三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)與上述工業(yè)三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)類似，都是利用三維動(dòng)畫技術(shù)，將建筑進(jìn)行全方位的展示，提高建筑設(shè)計(jì)的效果。三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)技術(shù)將想象變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，以有限的視覺設(shè)計(jì)效果展示無限的設(shè)計(jì)空間。在未來建筑設(shè)計(jì)要求不斷增加的前提下，為了節(jié)約建筑成本，減少建筑施工過程中存在的問題，就必須將三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)具體的應(yīng)用在建筑設(shè)計(jì)中，以三維動(dòng)畫技術(shù)展示建筑設(shè)計(jì)的空間效果圖，使人們能夠更加全面的、立體的感受整個(gè)建筑的整體效果，提高建筑價(jià)值。
6．機(jī)械設(shè)計(jì)中的三維動(dòng)畫機(jī)械設(shè)計(jì)中的三維動(dòng)畫能夠有效的將機(jī)械的各個(gè)部分以及各個(gè)零件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，通過電腦真實(shí)的、客觀的表現(xiàn)出來，使其能夠從整體上把握機(jī)械設(shè)計(jì)，還能較快發(fā)現(xiàn)機(jī)械在細(xì)微之處存在的不足，并加以更正，避免了生產(chǎn)出產(chǎn)品后再進(jìn)行更正，節(jié)省了大量的原料和時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。在機(jī)械設(shè)計(jì)中運(yùn)用的三維動(dòng)畫，要掌握相關(guān)的軟件，電腦系統(tǒng)配置要高，要滿足軟件的運(yùn)行。在機(jī)械設(shè)計(jì)中的三維動(dòng)畫的創(chuàng)造是有步驟，分過程進(jìn)行的，一般而言主要分為三個(gè)部分:第一，動(dòng)畫編導(dǎo)。它是機(jī)械設(shè)計(jì)的一個(gè)前期的準(zhǔn)備工作。首先，設(shè)計(jì)人員對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行大致的一個(gè)三維模擬，將回路中的線路設(shè)計(jì)成場(chǎng)景，展示產(chǎn)品流程原理。其次，最重要的，單個(gè)的裝置可以按照準(zhǔn)備好的路徑運(yùn)行，在電腦上面放大檢測(cè)，觀察其運(yùn)行情況。最后，合理的配置相關(guān)的配件，掌握好它們之間的工作原理，使整個(gè)流程更加的快速、順暢。動(dòng)畫編導(dǎo)需要掌握相應(yīng)的知識(shí)和技術(shù)，能夠靈活的運(yùn)用軟件設(shè)備，有效的減少機(jī)械設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤和偏差，提高機(jī)械設(shè)計(jì)的合理性。第二，資料收集。資料收集的途徑有很多種，如:網(wǎng)上查閱、圖書館等。主要收集的都是機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容和設(shè)備，如:收集路徑、機(jī)械設(shè)備，基本流程、三維幾何尺寸等。提高機(jī)械設(shè)計(jì)的效率。第三，建立模型。一般而言建立模型也分為設(shè)計(jì)水平不高的產(chǎn)品和設(shè)計(jì)難度系數(shù)大的產(chǎn)品。前者建立模型的方法有很多種，并且都簡單易操作。但是對(duì)于后者模型的建立就必須貼近原產(chǎn)品，模型建立難度大、時(shí)間長。下面主要就設(shè)計(jì)難度大的產(chǎn)品模型建立提出集中方法:第一種方法:創(chuàng)建實(shí)體模型，通過微調(diào)相關(guān)的比例修改產(chǎn)品尺寸，準(zhǔn)確的把握好尺寸大小，抓住關(guān)鍵點(diǎn)建立基礎(chǔ)模型。第二種方法:通過函數(shù)程序在客戶端應(yīng)用程序中創(chuàng)建對(duì)象，然后再分別創(chuàng)建一些子對(duì)象，最后通過這些子對(duì)象來完成實(shí)體的構(gòu)建和編輯。編輯完成后再保存結(jié)果與原模型進(jìn)行對(duì)比。在創(chuàng)建子對(duì)象以及對(duì)于實(shí)體的構(gòu)建和編輯都可以通過軟件內(nèi)部的宏功能輕松的實(shí)現(xiàn)。這種方法相對(duì)比較省時(shí)省力，適合創(chuàng)建一些結(jié)構(gòu)單一、建模步驟較多的零部件。但是如果所需要?jiǎng)?chuàng)建的模型需要很多宏的時(shí)候，就比較容易出現(xiàn)差錯(cuò)。
三、數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)過程
在數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)三維動(dòng)畫，第一步要先確定動(dòng)畫腳本，建立模型;第二步要制定出三維動(dòng)畫的材質(zhì)貼圖，設(shè)定好光源和攝像機(jī)后，加入一些三維動(dòng)畫的特用效果，進(jìn)行調(diào)試;第三步是輸出三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)，進(jìn)行后期合成。數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中的三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)過程和傳統(tǒng)的動(dòng)畫設(shè)計(jì)方法有著很大的區(qū)別，數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中的三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)主要以數(shù)字電子技術(shù)為基礎(chǔ)，利用多種設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)的快捷化、科技化發(fā)展，極大地改變了我們的工作方式。隨著數(shù)字電子技術(shù)的快速發(fā)展，三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)在各個(gè)領(lǐng)域的作用顯得越來越重要。三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)主要利用數(shù)字電子技術(shù)，以多種設(shè)計(jì)軟件為平臺(tái)，讓文字、圖像、音頻等藝術(shù)元素進(jìn)行完美結(jié)合，為不同的行業(yè)提供或虛擬或真實(shí)的三維動(dòng)畫場(chǎng)景，衍生了數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)。
論文語種：中文
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(bào)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(gè)需要)：否
補(bǔ)充要求和說明：先要一個(gè)開題報(bào)告! 正式畢業(yè)論文的要求 學(xué)校還沒通知 開題報(bào)告要求 見 附件 題目方向是 三維制造工藝 對(duì)機(jī)加企業(yè)(車間) 的影響 或 數(shù)字化制造 對(duì)機(jī)加企業(yè)(車間)的影響 (最好是針對(duì)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(bào)告：基于三維模型的工藝對(duì)技術(shù)對(duì)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(jì)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(jì)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(shì)分析
三、研究方案
四、研究計(jì)劃進(jìn)度表
五、經(jīng)費(fèi)預(yù)算
六、參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵字】數(shù)字化校史館；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；應(yīng)用研究
一、數(shù)字化校史館與虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)代學(xué)校面貌的場(chǎng)館；是學(xué)校傳統(tǒng)與校園文化的集中表現(xiàn)的舞臺(tái)；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(yù)室，是學(xué)校教育教學(xué)成果的榮譽(yù)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(shí)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(qiáng)的吸引力，尤其是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以把分布在不同地理位置的人整合在一個(gè)虛擬環(huán)境中，實(shí)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(shí)技術(shù)的運(yùn)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(dòng)、有趣，讓參與者體驗(yàn)校園的歷史變遷演繹，同時(shí)數(shù)字化校史館的建設(shè)，有利于促進(jìn)學(xué)校傳承和發(fā)揚(yáng)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(jì)
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(jìn)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(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)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(shí)現(xiàn)瀏覽者瀏覽、操作和視音頻傳輸。
1、三維數(shù)字場(chǎng)景的制作
在數(shù)字化校史館中，各種三維場(chǎng)景均采用Autodesk3ds Max 2013軟件來構(gòu)建三維數(shù)字場(chǎng)景。三維場(chǎng)景中的對(duì)象及其屬性用節(jié)點(diǎn)(Node)描述，節(jié)點(diǎn)按照一定規(guī)則構(gòu)成場(chǎng)景圖(Scene Graph)。場(chǎng)景圖中的第一類節(jié)點(diǎn)用于從視覺和聽覺角度表現(xiàn)對(duì)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(diǎn)用于事件產(chǎn)生和路由機(jī)制，形成路由圖(Route Graph)，確定三維場(chǎng)景隨時(shí)間的推移如何動(dòng)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(chǎng)景中的瀏覽者，是瀏覽者能夠以沉浸方式進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)的一個(gè)主要因素?，F(xiàn)有的虛擬替身均采用Blaxxun公司的Avatar機(jī)制標(biāo)準(zhǔn)，可以使用Avatar Studio軟件來進(jìn)行制作。在Avatar Studio軟件中，每一個(gè)虛擬替身的關(guān)節(jié)點(diǎn)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(gè)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(dòng)作動(dòng)畫。
3、視音頻傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)
Java編寫的服務(wù)器組播程序可以使得瀏覽者之間進(jìn)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(chǎng)景文件中，從而實(shí)現(xiàn)多用戶的虛擬替身分布式實(shí)時(shí)同步，其中視頻線程接收視頻數(shù)據(jù)包進(jìn)行解壓縮及回放；音頻線程接收音頻數(shù)據(jù)包進(jìn)行解壓縮及播放。
·發(fā)送端：在主線程中，啟動(dòng)視音頻兩個(gè)線程分別對(duì)視音頻進(jìn)行采集，放入視音頻緩沖區(qū)，同時(shí)監(jiān)聽客戶端的連接請(qǐng)求，收到連接請(qǐng)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(hào)，同時(shí)對(duì)應(yīng)視音頻兩個(gè)線程，利用建立的視音頻數(shù)據(jù)通道（UDP），對(duì)視/音頻進(jìn)行壓縮編碼、組播發(fā)送，實(shí)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(jī)發(fā)出連接請(qǐng)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(hào)后啟動(dòng)視/音頻兩個(gè)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(shí)現(xiàn)視音頻的雙向傳輸。
三、數(shù)字化校史館功能的實(shí)現(xiàn)
瀏覽者利用IE瀏覽器進(jìn)入數(shù)字化校史館時(shí)需要安裝Vrml插件。Vrml插件既是瀏覽器，還是獨(dú)立運(yùn)行的應(yīng)用程序，也是實(shí)時(shí)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(shí)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(yùn)行界面
數(shù)字化校史館瀏覽器的運(yùn)行界面如圖2所表示，其中圖中1部分是虛擬場(chǎng)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(shí)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(shí)現(xiàn)數(shù)字漫游，看到和現(xiàn)實(shí)一樣的景象，比空洞的實(shí)物更有說服力。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬環(huán)境有望實(shí)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(shí)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(duì)關(guān)系，有效地節(jié)約了現(xiàn)實(shí)人文資源建設(shè)的成本，同時(shí)為瀏覽者提供了一個(gè)高度沉浸的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境，對(duì)歷史文化遺產(chǎn)的保護(hù)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(shí)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(duì)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(shí)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(jìn)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。
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論文摘要：本文探討了數(shù)字城市空間管治動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模型，提出基于3S技術(shù)的數(shù)字城市空間管治動(dòng)態(tài)信息采集和處理的技術(shù)體系，為數(shù)字城市空間管治信息數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)方案設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
1研究背景
隨著信息時(shí)代的來臨，城市正在敷設(shè)信息高速公路、建設(shè)空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、構(gòu)筑現(xiàn)代化的數(shù)字城市。數(shù)字城市是指數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在城市生活、管理中的滲透。它是真實(shí)城市及其時(shí)空變化在虛擬四維時(shí)空中的數(shù)字化重現(xiàn)與認(rèn)識(shí)，成為處理城市環(huán)境、災(zāi)害、資源和人口問題的有力武器。城市空間管治即是以空間資源分配為核心，將經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)等可持續(xù)發(fā)展包融在內(nèi)的最佳空間管理和控制理念。城市空間的大尺度無序發(fā)展已經(jīng)成為普遍問題，城市盲目建設(shè)、違章建設(shè)導(dǎo)致了各級(jí)大量建設(shè)投資的重復(fù)浪費(fèi)，水土等資源、生態(tài)環(huán)境的超負(fù)荷承載或惡化.因此，認(rèn)真實(shí)施空間管治，對(duì)實(shí)現(xiàn)城市現(xiàn)代化協(xié)調(diào)發(fā)展的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)城市區(qū)域空間的有序、集約使用具有重要的指導(dǎo)意義。
城市空間管治也是一種保證城市有序競(jìng)爭(zhēng)、長遠(yuǎn)持續(xù)發(fā)展的第三方監(jiān)理，既涉及政府、也涉及非政府組織等多元的權(quán)力協(xié)調(diào)。因此，數(shù)字城市空間管治決策支持，需要實(shí)時(shí)的城市空間動(dòng)態(tài)信息。通過對(duì)城市空間結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)信息采集，是反映城市空間變化最客觀、最有效手段，也是城市空間結(jié)構(gòu)變遷預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)的科學(xué)依據(jù)。亦針對(duì)數(shù)字城市空間管治信息需求結(jié)構(gòu)特征，研究全新的數(shù)字城市空間管治信息采集技術(shù)體系勢(shì)在必行。
2數(shù)字城市空間管治的信息流程
數(shù)字城市空間管治的信息流通道依次分別為四個(gè)技術(shù)層，即:信息采集;信息處理;數(shù)字信息產(chǎn)品加工;信息管理服務(wù)。信息應(yīng)用于土地管理、城市規(guī)劃建設(shè)和資源與環(huán)境管理等政府職能部門和相關(guān)社會(huì)組織的城市空間管準(zhǔn)人和管制決策支持環(huán)節(jié)上。信息流程如圖1所示。
3數(shù)字城市空間管治動(dòng)態(tài)信息采集與3S技術(shù)
數(shù)字城市的核心是城市信息化，即數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化的全過程。其中數(shù)字化是城市信息化基礎(chǔ)。地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)及全球定位系統(tǒng)(GPS)代表著現(xiàn)代空間信息動(dòng)態(tài)獲取、存貯管理、分析和應(yīng)用服務(wù)三大支撐技術(shù)。可將其作為數(shù)字城市空間管理數(shù)字化的基礎(chǔ)支撐技術(shù)，其中，RS傳感器探測(cè)城市空間自身變化及受外界環(huán)境影響，并把獲取的信息傳輸給GIS ; GPS是一個(gè)精密的定位器，以確定各種信息發(fā)生的時(shí)空特征。依據(jù)G}空間信息管理與處理平臺(tái)強(qiáng)大的信息管理和空間分析，可作出最佳的城市空間準(zhǔn)人和空間管制決策，發(fā)送城市空間險(xiǎn)情狀態(tài)報(bào)告。因此，3S技術(shù)是構(gòu)筑數(shù)字城市數(shù)字化的空間管治動(dòng)態(tài)信息采集、處理和管理的現(xiàn)代化信息基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)和手段。
4數(shù)字城市空間管治動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模型
以城市空間結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息采集與處理為目的，面向現(xiàn)代化3S技術(shù)構(gòu)建動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模型，充分體現(xiàn)高動(dòng)態(tài)、智能化、數(shù)字化的模型特點(diǎn)。數(shù)字城市空間管治動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模型如圖2所示。
4.1城市空間信息獲取平臺(tái)
主要以巳有歷史信息數(shù)字化采集系統(tǒng)、現(xiàn)實(shí)的地面和空間技術(shù)信息采集系統(tǒng)為平臺(tái)，多元化、多尺度、全方位對(duì)城市空間結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行立體多維跟蹤監(jiān)測(cè)。特殊信息采集系統(tǒng)指地面光譜信息、環(huán)境信息采集系統(tǒng)。CCD數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng)用于地面立體數(shù)字?jǐn)z影和城市景觀模型紋理信息采集等。
4.2城市空間信息處理平臺(tái)
主要以3S技術(shù)信息加工處理平臺(tái)和大比例尺地形圖編輯成圖平臺(tái)為支撐。按城市空間基礎(chǔ)信息和城市空間管治專題信息分類處理，建立城市空間管治專題信息模型庫和方法庫，依據(jù)城市空間管治信息標(biāo)準(zhǔn)化分類，加工面向城市空間管治決策支持系統(tǒng)的各類信息。4.3城市空間信息管理平臺(tái)
主要將城市空間基礎(chǔ)信息和城市空間管治專題信息集成在城市空間管治決策支持系統(tǒng)中，城市空間基礎(chǔ)信息和城市空間管治專題信息庫在數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持下動(dòng)態(tài)更新，通過信息流程為城市空間管治提供實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)服務(wù)。
5基于3S技術(shù)的數(shù)字城市空間管治動(dòng)態(tài)信息采集體系
本文僅針對(duì)3S技術(shù)支持下的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息采集進(jìn)行了研究。
5.1基于3S技術(shù)的動(dòng)態(tài)信息采集總體技術(shù)框架
技術(shù)設(shè)計(jì)針對(duì)城市空間結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化的幾何物理特性，分別采用監(jiān)控宏觀變化的高分辨率RS影像傳感器和高動(dòng)態(tài)特點(diǎn)的DGPS一RTK數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與獨(dú)立靈活的微觀三維激光掃描空間信息采集系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)成多維(三維坐標(biāo)、物理光譜、時(shí)間等)實(shí)時(shí)數(shù)字城市空間管治動(dòng)態(tài)信息采集系統(tǒng)。(圖3)
5 . 2 DGPS一RTK數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)體系
高精度的(}PS實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位技術(shù)是數(shù)字城市空間信息獲取主要支撐平臺(tái)，為了克服它的應(yīng)用受到電離層和對(duì)流層影響以及數(shù)據(jù)鏈限制，提高DGPS - RTK作業(yè)的高效率和高可靠性。采用虛擬參考站(Virtual Reference Station)技術(shù)建立空間定位框架。
DGPS一RTK是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，同時(shí)支持不受用戶數(shù)量限制的空間信息三維采集。在此作業(yè)模式下，參考站接到撥號(hào)呼叫訪問服務(wù)器，通過調(diào)制解調(diào)器，將其觀測(cè)值及測(cè)站的精確坐
標(biāo)信息用電磁波發(fā)送給流動(dòng)監(jiān)測(cè)站。流動(dòng)站將自身采集的(}PS衛(wèi)星信號(hào)觀測(cè)數(shù)據(jù)與參考站數(shù)據(jù)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，幾乎瞬時(shí)地給出精確的流動(dòng)監(jiān)測(cè)站三維空間坐標(biāo)。技術(shù)體系如圖3所不。
5.3高分辨率RS傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)體系
用于宏觀城市空間結(jié)構(gòu)變化監(jiān)測(cè)的高分辨率RS，除充分利用以獲取光譜信息為主的單臺(tái)傳感器和以立體觀測(cè)為主的單傳感器以外，以高光譜分辨率、多波段、多極化微波成象傳感器(合成孔徑雷達(dá)SAR)作為主要傳感器，這樣才能在更寬的電磁波域中尋找復(fù)雜多變的城市空間結(jié)構(gòu)目標(biāo)的光譜特征能量差異，并以很窄的波段寬度(5一lOnm )，大量的波段數(shù)(可達(dá)200個(gè)以上)，獲取空間結(jié)構(gòu)幾乎連續(xù)的光譜曲線，從而使空間結(jié)構(gòu)變化監(jiān)測(cè)精度和可靠性有明顯提高。技術(shù)體系如圖4所示。
5 .4三維激光掃描空間信息數(shù)據(jù)采集技術(shù)體系
三維激光掃描空間信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要用作為局部特殊空間結(jié)構(gòu)高精度測(cè)量。是地面無接觸傳感器三維坐標(biāo)量測(cè)的最新技術(shù)。系統(tǒng)可在150m范圍內(nèi)激光掃描，三維激光掃描儀精確定位后，按2}6~相對(duì)精度確定空間目標(biāo)的三維坐標(biāo)，并可對(duì)采集信息進(jìn)行立三維建模，生成正射影像、CAI〕矢量圖。調(diào)整圖形比例尺與城市空間管治專題信息圖層融合，實(shí)現(xiàn)空間管治信息的更新和空間分析。
【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計(jì)；數(shù)字化教學(xué)；腦的延長
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?；旧鲜怯?jì)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)往往被認(rèn)為僅僅計(jì)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(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)幫助設(shè)計(jì)者提高設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性,真正地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(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(huì)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(gè)方面考慮:改革教學(xué)重點(diǎn),以講授設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)構(gòu)思為主,基于此我們對(duì)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?？紤]在總學(xué)時(shí)總學(xué)分不變的前提下,如何盡可能詳盡地講授各個(gè)數(shù)字化軟件在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也是一個(gè)難點(diǎn),為此我們主要集中講授每個(gè)軟件的基礎(chǔ)知識(shí)、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(jì)概論
學(xué)時(shí)/學(xué)分: 16學(xué)時(shí)(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(jì)的有關(guān)概念和相關(guān)知識(shí)、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(jì)基礎(chǔ);數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)軟件;建筑性能分析;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用;建筑設(shè)計(jì)信息集成;協(xié)同設(shè)計(jì);數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)智能化;建筑形式的數(shù)字化生成;計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)軟件開發(fā)技術(shù)簡介;
教學(xué)方法:以實(shí)例(動(dòng)畫、圖像、視頻等)的方式來講解數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)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(jì)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
學(xué)時(shí)/學(xué)分: 28學(xué)時(shí)(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(jì)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(jì)的專業(yè)要求,把整個(gè)教學(xué)過程分為四個(gè)階段:計(jì)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(shí)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)安排
考核方法:在規(guī)定的時(shí)間(2小時(shí))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(shí)/學(xué)分: 16學(xué)時(shí)(1學(xué)分)
教學(xué)大綱:介紹3Dmax/Photoshop兩款軟件在建筑設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)/學(xué)分:隨設(shè)計(jì)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(jì)的方案構(gòu)思,并生成相應(yīng)的效果圖和漫游動(dòng)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(jì)課進(jìn)行輔導(dǎo)
（5）建筑信息模型
學(xué)時(shí)/學(xué)分: 32學(xué)時(shí)(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(jì)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(jì)、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(jì)競(jìng)賽或建筑設(shè)計(jì)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(jìng)賽或作業(yè),同時(shí)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(shí);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(jì)、多方案探討、工程階段、大項(xiàng)目協(xié)同設(shè)計(jì)等高級(jí)應(yīng)用;建筑信息模型的性能分析。
教學(xué)方法:以實(shí)例來教學(xué);
考核方法:獨(dú)立完成建筑設(shè)計(jì)作業(yè)或建筑設(shè)計(jì)競(jìng)賽的作業(yè)。
（6）建筑技術(shù)分析
學(xué)時(shí)/學(xué)分: 16學(xué)時(shí)(1學(xué)分)
教學(xué)大綱:以Ecotect或IES軟件為軟件平臺(tái),介紹計(jì)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(shí)例(建筑學(xué)設(shè)計(jì)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(xiàng)建筑性能分析,并以此依據(jù)改進(jìn)建筑設(shè)計(jì)方案。
（7）虛擬建筑
學(xué)時(shí)/學(xué)分: 16學(xué)時(shí)(1學(xué)分)
教學(xué)大綱:介紹虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本原理與應(yīng)用;以Quest3D軟件為平臺(tái),介紹虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)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(shí)和基本命令;結(jié)合建筑設(shè)計(jì)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(shí)場(chǎng)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(shí)展示系統(tǒng)的制作。
（8）多媒體制作
學(xué)時(shí)/學(xué)分:隨設(shè)計(jì)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(jì)軟件,對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)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(jì)思想和建筑設(shè)計(jì)作品。
教學(xué)方法:選修全校公共課程;舉行專題講座,以實(shí)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(jì)教學(xué)為主線,另一方面是以實(shí)現(xiàn)“腦的延長”為目標(biāo),因而在整個(gè)教學(xué)過程中要始終圍繞這兩個(gè)方面展開,教學(xué)過程中采用“四結(jié)合”:命令講解與實(shí)例演示相結(jié)合、課堂作業(yè)與設(shè)計(jì)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(shí)踐和總結(jié),有如下的教學(xué)指導(dǎo)思想。
（1）理論與實(shí)踐相結(jié)合
建筑設(shè)計(jì)是一門實(shí)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(shí)踐性非常強(qiáng)的課程,對(duì)數(shù)字化技術(shù)軟件的掌握程度關(guān)鍵看實(shí)踐,即在設(shè)計(jì)課中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)的實(shí)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(jì)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(shí)踐就是學(xué)生對(duì)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(jì)算機(jī)對(duì)方案進(jìn)行推敲、評(píng)價(jià),實(shí)現(xiàn)真正意義上的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),即“腦的延長”。
（2）走近設(shè)計(jì)
在教學(xué)過程中“走近設(shè)計(jì)”,結(jié)合建筑學(xué)課程的教學(xué)實(shí)例及不同風(fēng)格、不同特點(diǎn)的建筑設(shè)計(jì)方案來講解軟件的具體綜合應(yīng)用。在CAD軟件教學(xué)時(shí),我們的教學(xué)實(shí)例盡可能就來自于學(xué)生學(xué)習(xí)或設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)輔助繪圖。在教學(xué)SketchUp時(shí),直接讓學(xué)生對(duì)他們?cè)诮ㄖn程作業(yè)的建筑設(shè)計(jì)草圖進(jìn)行繪制學(xué)習(xí),同時(shí)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(jì)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(gè)建筑設(shè)計(jì)實(shí)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(gè)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(shí)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(shí)的實(shí)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(jì)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(jì)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(jì)教學(xué)的專業(yè)老師,在建筑技術(shù)方面的知識(shí)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(gè)嘗試,希望在未來實(shí)踐中不斷地完善和提高。
參考文獻(xiàn)
[1]項(xiàng)秉仁.面對(duì)數(shù)字化時(shí)代的建筑學(xué)思考,新建筑, 2001年第6期
[2]饒金通,張燕來,李立新.基于“腦的延長”的建筑數(shù)字化技術(shù)教學(xué)改革,廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(哲社版), 2008年教學(xué)研究增刊: 53~57
關(guān)鍵詞：水利水電工程；工程測(cè)量數(shù)據(jù)處理技術(shù)；數(shù)字測(cè)量；GPS定位
中圖分類號(hào)： TV 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
0.引言：科學(xué)技術(shù)的新成就，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，以及測(cè)繪技術(shù)和科技的不斷發(fā)展，工程測(cè)量技術(shù)近年來發(fā)生了很大的變化。
1．全站儀測(cè)量放樣技術(shù)
全站儀替代光學(xué)經(jīng)緯儀和電磁波測(cè)距儀的應(yīng)用．足地面測(cè)量技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志之一。全站儀具有測(cè)量精度高，儀器的集成化、自動(dòng)化和智能化程度高等優(yōu)點(diǎn)，為施工測(cè)量提供了極大的方便。已大量應(yīng)用于各類工程的施工測(cè)量中。電子全站儀自動(dòng)改正儀器軸系統(tǒng)差、自動(dòng)歸化計(jì)算、角度測(cè)量自動(dòng)掃描、消除度盤分劃誤差和偏心差，自動(dòng)記錄存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)測(cè)量三維坐標(biāo)、與雙向數(shù)據(jù)通訊功能，為測(cè)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(jìn)行坐標(biāo)放樣、導(dǎo)線測(cè)量、程序測(cè)量、懸高測(cè)量、道路放樣、對(duì)邊測(cè)量、面積測(cè)量、高程傳遞、參考線放樣，故能提供高速高精度的觀測(cè)成果，又能高效地完成多種測(cè)量作業(yè)。
2．?dāng)?shù)據(jù)庫技術(shù)與GIS技術(shù)
測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行科學(xué)的存儲(chǔ)。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(shí)間上的相互關(guān)系并實(shí)現(xiàn)各種信息可視化查詢、分析、統(tǒng)計(jì)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)建筑物施工全過程動(dòng)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(diǎn)，直觀清晰地描述復(fù)雜工程建設(shè)的施工動(dòng)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(shí)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(cè)繪定位技術(shù)發(fā)生了革命性的變革。長期以來用測(cè)角、測(cè)距、測(cè)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(shí)定位范圍已從陸地和近海擴(kuò)展到海洋和宇宙空間；定位方法已從靜態(tài)擴(kuò)展到動(dòng)態(tài)；定位服務(wù)領(lǐng)域已從導(dǎo)航和測(cè)繪領(lǐng)域擴(kuò)展到國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的廣闊領(lǐng)域。碎部點(diǎn)的測(cè)繪與放樣等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用前景。GPS接收機(jī)已逐漸成為一種通用的定位儀器在工程測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用。將GPS接收機(jī)與電子全站儀或測(cè)量機(jī)器人連接在一起，稱超全站儀或超測(cè)量機(jī)器人。它將GPS的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)與全站儀靈活的三維極坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)完美結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)無控制網(wǎng)的各種工程測(cè)量。水電工程施工區(qū)域大，控制點(diǎn)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(diǎn)和通視困難；河流阻隔，致使交通不便，前后視須迂同前進(jìn)。利用GPSRTK技術(shù)進(jìn)行碎部點(diǎn)測(cè)繪與放樣不需要與基站保持通視，也無需進(jìn)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(diǎn)，更長距離的測(cè)繪可通過設(shè)置中繼電臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)電測(cè)波解決。大幅度地提高工作效率。
4．程序型計(jì)算器輔助計(jì)算技術(shù)
程序型計(jì)算器（如CASIO fx-4800P/fx-4500PA）以其功能強(qiáng)大、經(jīng)濟(jì)實(shí)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(cè)繪方面的技術(shù)人員進(jìn)行工程放樣計(jì)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(gè)公式的數(shù)學(xué)計(jì)算，尤其是在施工現(xiàn)場(chǎng)，嚴(yán)寒、酷暑、噪音、灰塵很難讓人時(shí)刻保持清醒的頭腦，計(jì)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(jì)算器事先編制好所需放樣部位的計(jì)算程序，在施工現(xiàn)場(chǎng)最多只需輸入測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)X，Y，Z的數(shù)據(jù)即可迅速計(jì)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(shí)現(xiàn)了測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)的隨測(cè)隨得，編程計(jì)算器實(shí)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(cè)繪技術(shù)
大比例尺地形圖和工程圖的測(cè)繪，是工程測(cè)量的重要內(nèi)容和任務(wù)。常規(guī)的成圖方法是一項(xiàng)腦力勞動(dòng)和體力勞動(dòng)結(jié)合的艱苦的野外工作，同時(shí)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(jìn)設(shè)備與微機(jī)及數(shù)控繪圖儀三者結(jié)合起來，形成—個(gè)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(dòng)測(cè)圖系統(tǒng)。實(shí)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(dòng)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(jì)自動(dòng)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(fèi)50%，節(jié)約時(shí)間60％。
6． AtuoCAD輔助設(shè)計(jì)技術(shù)
計(jì)算機(jī)輔助沒計(jì)(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(gè)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(jì)算程序，得到定制的計(jì)算結(jié)果。在水利水電工程上有許多體形復(fù)雜的計(jì)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(jì)算器手工計(jì)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(diǎn)坐標(biāo)查詢功能就可以了。也可以對(duì)所編寫的程序的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行正確性驗(yàn)證。AutoCAD的特性提供了測(cè)量內(nèi)業(yè)資料計(jì)算的另外一種全新直觀明了的圖形計(jì)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(jì)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(qiáng)度和工作量。．
7．?dāng)?shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)
攝影測(cè)量技術(shù)由于可以提供實(shí)時(shí)的三維空間信息，無需接觸被測(cè)物體，以及野外工作量少、效率高和成果品種多等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用，攝影測(cè)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(cè)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(gè)項(xiàng)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(shí)地提供給各個(gè)部門使用。
8．工程測(cè)量數(shù)據(jù)處理技術(shù)
隨著傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)向數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)轉(zhuǎn)化，工程測(cè)量領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和方向是：測(cè)量數(shù)據(jù)采集和處理的自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化、數(shù)字化；測(cè)量數(shù)據(jù)管理的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化；測(cè)量數(shù)據(jù)傳播與應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化、多樣化、社會(huì)化。GPS技術(shù)、RS技術(shù)、GIS技術(shù)、數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)以及先進(jìn)地面測(cè)量儀器等將廣泛應(yīng)用于工程測(cè)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(cè)量技術(shù)的應(yīng)用和推廣已經(jīng)在我國的水利工程測(cè)量工作中發(fā)揮了很大的作用，表現(xiàn)出極強(qiáng)的生命力。對(duì)于數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的研究和討論對(duì)于水利工程測(cè)量工作意義非凡，我們?cè)诮Y(jié)合工程實(shí)際的前提下，應(yīng)當(dāng)多學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)技術(shù)和理論，使我國的測(cè)量技術(shù)發(fā)展為世界的尖端。
參考文獻(xiàn)
1. 陳向平 淺議水利工程施工的幾種施工測(cè)量技術(shù)[期刊論文]-輕工設(shè)計(jì)2011(3)
關(guān)鍵字：工程測(cè)量技術(shù) ；發(fā)展現(xiàn)狀 ；發(fā)展趨勢(shì)
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
中圖分類號(hào)：TB22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2012）
工程測(cè)量是指在工程建設(shè)的設(shè)計(jì)、管理、施工等各個(gè)階段中，開展測(cè)量工作的理論、方法和技術(shù)，屬于綜合性應(yīng)用測(cè)繪科學(xué)技術(shù)，工程測(cè)量的應(yīng)用范圍十分廣泛，對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國防建設(shè)也有重要的貢獻(xiàn)。
一、工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
（一）數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用
隨著城市化的發(fā)展和工程測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步，大比例尺工程圖和地形圖的測(cè)繪技術(shù)也在朝著信息化、數(shù)字化的方向發(fā)展，這依賴于數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用。傳統(tǒng)的成圖方法十分復(fù)雜，需要工作人員進(jìn)行艱苦的野外工作，腦力勞動(dòng)和體力勞動(dòng)要結(jié)合，還要處理很多數(shù)據(jù)，成圖的周期比較長，產(chǎn)品也比較單一，隨著GEOMAP系統(tǒng)和電子經(jīng)緯儀的應(yīng)用，工作人員可以把采集到的數(shù)據(jù)和微機(jī)、數(shù)控繪圖儀結(jié)合起來，形成一個(gè)自動(dòng)化的測(cè)圖系統(tǒng)，系統(tǒng)可以提供紙圖或者軟盤，有利于基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展。
（二）GPS技術(shù)的應(yīng)用
GPS技術(shù)首先在美國出現(xiàn)，于1994年正式建成，是一種衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)，能夠?qū)ｊ懣者M(jìn)行全方位的導(dǎo)航和定位，GPS技術(shù)的出現(xiàn)使科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重大突破，為科技的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，隨著各國對(duì)GPS技術(shù)的應(yīng)用及創(chuàng)新，GPS技術(shù)也在不斷完善和發(fā)展，能夠一次性確定三維坐標(biāo)高精度、高速度、省費(fèi)用、易操作的技術(shù)逐漸取代了傳統(tǒng)使用測(cè)距、測(cè)角、測(cè)水進(jìn)行常規(guī)定位的技術(shù)。我國GPS技術(shù)應(yīng)用的比較廣泛，國家大地網(wǎng)、工程控制網(wǎng)等普遍進(jìn)行了改造，應(yīng)用了GPS技術(shù)，因此GPS技術(shù)滲透于高速公路、石油勘探、地下鐵路、大壩監(jiān)測(cè)、山體滑坡、通信線路、地震、海域檢測(cè)等領(lǐng)域中，GPS技術(shù)的發(fā)展也使得定位的精度不斷提高。
（三）攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用
隨著工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，攝影測(cè)量技術(shù)逐漸往高精度、高質(zhì)量方向發(fā)展，攝影測(cè)量儀器與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來，能夠提供更為全面的三維信息，能夠大大減少戶外的工作量，提高了測(cè)量的精度、質(zhì)量，增加了成果的品種，能夠有效解決大比例尺地形測(cè)繪、建筑物變形測(cè)繪、醫(yī)學(xué)異物定位、文物保護(hù)等難以解決的問題。全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量站為攝影測(cè)量技術(shù)提供了新技術(shù)和新手段，該技術(shù)得到廣泛運(yùn)用，發(fā)揮了重要作用。航空攝影測(cè)量應(yīng)用與我國一百多個(gè)城市和工程測(cè)量單位中，用來進(jìn)行工程勘測(cè)。
（四）地面測(cè)量儀的應(yīng)用
地面測(cè)量儀的大量出現(xiàn)使工程測(cè)量的程序由繁到簡，也為工程測(cè)量提供了精密測(cè)距儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀、電子經(jīng)緯儀、激光掃平儀、全站儀等先進(jìn)的測(cè)量工具，地面測(cè)量儀的應(yīng)用促進(jìn)了工程測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)代化，有效節(jié)約了成本開支，提高了工程測(cè)量效率，地面測(cè)量儀還具有自動(dòng)跟蹤的功能，施工放樣測(cè)量可以使用連續(xù)函數(shù)測(cè)距儀，不再需要棱鏡，提高了工作效率，電子速測(cè)儀的應(yīng)用能夠提高測(cè)量的精密性，能夠提供詳細(xì)的測(cè)量數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)計(jì)量基準(zhǔn)被取而代之。
二、工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
（一）三維測(cè)量系統(tǒng)得到發(fā)展
傳統(tǒng)的一維、二維數(shù)據(jù)收集方法已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，三維甚至是四維的測(cè)量系統(tǒng)將取代一維、二維測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量的形式也將由現(xiàn)場(chǎng)交互式變?yōu)檫h(yuǎn)程測(cè)控式。測(cè)量平臺(tái)也會(huì)由靜態(tài)轉(zhuǎn)為動(dòng)態(tài)，從固定地面轉(zhuǎn)為機(jī)載、車載、衛(wèi)星控制，提高測(cè)量靈活性。隨著工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化水平的提高、大型建筑物和設(shè)備的重建和質(zhì)量的控制、工程生產(chǎn)的過程控制、產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)要求提高等，都需要三維測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了三維測(cè)量技術(shù)從三維工業(yè)測(cè)量、土木工程測(cè)量深入到人體科學(xué)測(cè)量。
（二）數(shù)據(jù)分析技術(shù)的進(jìn)步
在過去，工程測(cè)量中的數(shù)據(jù)分析主要是利用坐標(biāo)運(yùn)算、幾何計(jì)算、平差計(jì)算等方式進(jìn)行分析，運(yùn)算的方法過于單一，精確度無法保障，工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展會(huì)促進(jìn)數(shù)據(jù)分析技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法逐漸被空間點(diǎn)處理、可視化處理、點(diǎn)云數(shù)據(jù)分析、逆向工程等方式取代，通過三維空間坐標(biāo)的設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)模型的對(duì)比，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)庫完美結(jié)合。傳統(tǒng)的工程測(cè)量需要把收集到的數(shù)據(jù)帶回去處理，工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展解決了空間數(shù)據(jù)測(cè)量、收集、存儲(chǔ)、管理、分類等方面的問題，能夠在進(jìn)行工程測(cè)量的同時(shí)對(duì)圖像進(jìn)行編輯，能夠使信息得到及時(shí)更新。
（三）測(cè)量領(lǐng)域的延伸
以往的工程測(cè)量技術(shù)偏重與宏觀領(lǐng)域的測(cè)量，隨著工程測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，測(cè)量領(lǐng)域?qū)⑼黄坪暧^的限制，逐漸往微觀世界的方向發(fā)展，測(cè)量的精確度也越來越高，在進(jìn)行微觀領(lǐng)域測(cè)量的同時(shí)，宏觀領(lǐng)域的測(cè)量也不斷深入和發(fā)展。在進(jìn)行宏觀領(lǐng)域的測(cè)量時(shí)，工程建設(shè)的難度和規(guī)模都有所增加，要想滿足工程建設(shè)測(cè)量的需要，就必須提高工程測(cè)量的精確度，在進(jìn)行微觀領(lǐng)域的測(cè)量時(shí)，要充分結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，促進(jìn)微型計(jì)量方向的發(fā)展，縮小測(cè)量的尺度和維度，發(fā)展與微型測(cè)量技術(shù)相適應(yīng)的圖像處理技術(shù)等。對(duì)于大型工程建設(shè)和變形觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理，要在發(fā)展信息系統(tǒng)的同時(shí)，促進(jìn)地理、物理、大地測(cè)量、水文地質(zhì)、土木建筑等學(xué)科的結(jié)合，解決工程建筑中出現(xiàn)的各種問題。
（四）工程測(cè)量往網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)往一體化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，工程測(cè)量離不開對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)的運(yùn)用，這就為網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向提供了可能。社會(huì)節(jié)奏的加快要求工程測(cè)量的工序也要由繁入簡，工程測(cè)量的網(wǎng)絡(luò)化可以使大型機(jī)電設(shè)備、工程質(zhì)量在檢測(cè)時(shí)直接利用先進(jìn)的測(cè)量儀器進(jìn)行作業(yè)，提高了工程測(cè)量效率。
總 結(jié)：
本文從GPS技術(shù)、數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)、地面測(cè)量儀器、攝影測(cè)量技術(shù)四個(gè)方面總結(jié)了工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，說明了工程測(cè)量技術(shù)滲透在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的各個(gè)行業(yè)，并對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮著重要的作用，因此，我們應(yīng)該總結(jié)工程測(cè)量技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，對(duì)工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)做出一定的預(yù)測(cè)，促進(jìn)工程測(cè)量技術(shù)往網(wǎng)絡(luò)化、服務(wù)化、法制化方向發(fā)展，為社會(huì)做出更大的貢獻(xiàn)。
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論文關(guān)鍵詞：曲面,測(cè)量,規(guī)劃
正文
一、數(shù)字化測(cè)量方法分類
數(shù)字化測(cè)量方法主要有接觸式和非接觸式兩大類。
1、接觸式測(cè)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(cè)表面，由機(jī)械臂關(guān)節(jié)處的傳感器確定相對(duì)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(cè)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(cè)量
觸發(fā)式數(shù)據(jù)測(cè)量原理為采樣測(cè)頭的探針剛接觸到樣件表面時(shí)，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(dòng)到所需測(cè)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(gè)固定數(shù)值才會(huì)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(cè)量方法
連續(xù)式數(shù)據(jù)測(cè)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(dòng)時(shí)，就發(fā)出對(duì)應(yīng)各坐標(biāo)位置偏移量的電流或電壓信號(hào)。最常見的接觸式數(shù)據(jù)采集方法是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。
2、非接觸式測(cè)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(cè)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(jì)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(cè)物體時(shí)，在被測(cè)物體的兩種介質(zhì)邊界表面會(huì)發(fā)生回波反射，通過測(cè)量回波與零點(diǎn)脈沖的時(shí)間間隔計(jì)算出各面到零點(diǎn)的距離。這種方法結(jié)構(gòu)簡單，但測(cè)速較慢，測(cè)量精度不穩(wěn)定，目前主要用于物體的無損檢測(cè)和壁厚測(cè)量。
（2）全息干涉法
利用光的相干性原理，測(cè)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(cè)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(cè)量精度不高，分辨率在毫米數(shù)量級(jí)。優(yōu)點(diǎn)是能快速獲取被測(cè)物信息，并可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量。主要應(yīng)用于地形地貌測(cè)量、機(jī)器人視覺、物體特征識(shí)別以及三維物象分析等場(chǎng)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(duì)工件內(nèi)部形狀、結(jié)構(gòu)、壁厚等進(jìn)行測(cè)量，是目前極具發(fā)展前景的一種非接觸式斷層測(cè)量方法，可用于工業(yè)產(chǎn)品的無損檢測(cè)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(shí)間、重建圖像計(jì)算量大、造價(jià)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(cè)物的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)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(cè)量時(shí)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(cè)量原理的非接觸三維物體測(cè)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(cè)樣件表面，用兩個(gè)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(duì)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(cè)量速度快、精度高、算法相對(duì)簡單、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方便、造價(jià)相對(duì)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(cè)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(cè)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(jì)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(cè)量系統(tǒng)比較
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn)
接觸式測(cè)量系統(tǒng)
1、 因?yàn)闄C(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(cè)量
1、 有時(shí)需要特殊夾具，使測(cè)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(cè)量，速度較慢
5、 需要對(duì)探頭進(jìn)行半徑補(bǔ)償，會(huì)導(dǎo)致修正誤差的問題
非接觸式測(cè)量系統(tǒng)
1、 不必作探頭半徑補(bǔ)償
2、 測(cè)量速度快
3、 軟、薄、不可接觸的工件可以直接測(cè)量
1、 測(cè)量精度較差
7400片大腦切片
一個(gè)多世紀(jì)以來，神經(jīng)科學(xué)家們?cè)缫言诤艽蟪潭壬弦蕾囉谠?900年代早期完成的二維的大腦解剖圖來進(jìn)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(diǎn)用場(chǎng)，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?yàn)樗趯ふ矣嘘P(guān)資料的時(shí)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(gè)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(shí)驗(yàn)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(duì)于真實(shí)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(zèng)者的大腦作為器官圖集的基礎(chǔ)，因?yàn)檫@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(gè)月。然后，研究人員開始用一種叫做“超薄切片機(jī)”的刀片來切割腦組織，就好像用熟食切片機(jī)切火胸一樣。他們必須非常小心，在整個(gè)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(gè)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(jìn)行掃描。總的來說，這項(xiàng)工作花了近1000小時(shí)的連續(xù)勞動(dòng)，用于準(zhǔn)備和掃描每個(gè)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?cè)诰€發(fā)表這些成果，甚至午休時(shí)間都不中斷。
在處理脆弱的薄片時(shí)，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(shí)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(gè)連貫的整體。他認(rèn)為要改變錯(cuò)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(duì)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，需要使用分布在加拿大的高性能計(jì)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(gè)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(gè)完整的大腦模型?！癇igBrain所起的作用，是讓我們知道了分布在某個(gè)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(jì)劃的一項(xiàng)重要成果。歐洲的人類大腦計(jì)劃計(jì)劃擬耗資10億歐元，要在下一個(gè)十年內(nèi)完成人類大腦功能的計(jì)算機(jī)模型。這個(gè)項(xiàng)目完成后，用戶可以免費(fèi)通過稱為CBRAIN的web門戶進(jìn)入。研究人員只要通過簡單的鼠標(biāo)點(diǎn)擊，便可以獲取鮮活的大腦綜合數(shù)據(jù)，例如大腦活動(dòng)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(huì)導(dǎo)入錯(cuò)誤，它不能顯示出個(gè)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(gè)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(gè)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。
在接下來的工作中，阿穆茲想創(chuàng)建一個(gè)男性和一個(gè)年輕人大腦的BigBrain器官圖，以便捕捉潛在的性別和發(fā)育差異。
