三維數字化論文大全11篇

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2頂層工藝規劃與管理

在三維數字化裝配工藝設計與管理系統中進行頂層工藝規劃與管理的主要工作包括PBOM的構建、頂層MBOM的構建。（1）PBOM的構建。PBOM是在EBOM的基礎上，根據產品的特征和企業的制造能力，對產品的結構進行重組，使之符合企業的生產能力，為生產組織、布局、車間分工提供依據，保證生產的可行性、均衡性和經濟性。飛機裝配頂層工藝規劃過程首先是對產品設計產生的EBOM進行重新組織形成PBOM，主要完成新建工藝組合件和劃分工藝路線。PBOM在繼承EBOM所有屬性（產品結構、三維模型屬性信息、3D鏈接路徑信息）的基礎上，增加了工藝路線、工藝組合件及備注等屬性。首先利用制造資源庫中每個單位所屬的設備了解單位的生產能力，并在三維環境中查看企業生產單元布局，綜合工藝專業類型和制造經濟性構建工藝組合件；然后根據零部件類型，確定裝配流程，結合各車間的業務分工和現有的任務量確定零部件需要流轉的車間，進行工藝路線的劃分。（2）頂層MBOM的構建。頂層MBOM由多層次的裝配單元和AO編號構成。裝配單元是裝配件的總稱，指在飛機裝配過程中，可以獨立組裝達到工程設計尺寸與技術要求，并作為進一步裝配的獨立組件、部件或最終整機的一組構件。頂層MBOM構建的主要任務是根據產品的裝配約束關系進行裝配單元的劃分，采用從大部件劃分到小組件劃分的順序，將產品劃分為若干個裝配單元。裝配單元是工序劃分的基礎。在PBOM的基礎上，利用三維交互方式查看設計模型，分析裝配約束關系，劃分工藝分離面，將產品劃分為幾個大的裝配單元，即大部件劃分；再對大部件進行裝配約束關系分析，在每個裝配單元下確定并建立子裝配單元；劃分子裝配體，完成頂層MBOM的構建。

3三維裝配工藝設計與仿真

三維裝配工藝設計與仿真主要包括底層MBOM構建、裝配順序規劃、工裝關聯以及裝配路徑規劃，并對工藝設計結果進行仿真和優化，將工藝設計結果形成的工藝數據（XML/Excel格式）和仿真文件等發送到工程數據集成管理平臺進行統一管理。（1）裝配工藝設計。利用數字化裝配工藝設計與管理系統的三維可視化環境，針對具體裝配單元包含的工序中零組件之間的裝配約束關系，進行裝配順序調整，并對裝配順序規劃的結果進行爆炸圖仿真，及時發現不正確或不合理的工藝過程，進而進行裝配順序調整和優化，圖2為某部件的裝配工藝設計實例。然后以裝配單元為基礎建立AO件，并根據工位數量建立多個AO，定義AO代號和名稱，確定AO對應裝配單元在裝配過程中所需要的裝配工序，完善裝配工序的基本信息，形成裝配工藝，并關聯各個裝配工序的配套零組件、實現的裝配約束、配套裝配資源等信息。（2）裝配工藝優化。飛機零部件尺寸大，精度要求高，裝配過程需要協調的部位多，返工困難，為了避免在裝配過程中因重點部位的誤差疊加而導致裝配精度問題的出現，需要在裝配工藝準備階段對裝配精度進行預測，并對導致裝配精度超差的工藝過程進行優化。直接影響產品裝配精度的主要因素包括零件加工誤差和產品裝配工藝，現有飛機裝配精度保證一般是通過測量和協調實現，不能在產品裝配生產前實現對產品精度的控制。在MBD技術和數字化裝配技術日趨成熟的情況下，為了縮短飛機研制周期，需要將精度控制技術融入裝配工藝準備過程，實現基于精度控制的飛機裝配工藝優化，確保裝配工藝的可靠性。在裝配工藝正式前，對產品進行整體裝配精度預測（見圖3），提前評估各關鍵特性的工藝能力。由于整體裝配精度預測是在零件還未加工的情況下進行的，所以用位置公差（將尺寸公差轉化為參考某基準的位置公差）作為輸入。基于產品精度MBD模型，利用多維方向偏差搜索算法得出偏差傳遞路徑，用蒙特卡洛算法將輸入的位置公差轉化為相應的偏差值（偏差值呈正態分布），利用上述的偏差值、傳遞路徑、敏感度等信息來預測關鍵特性是否超差。在裝配精度預測的基礎上，通過分析預測結果，確定并優化導致精度超差的工藝因素，最終滿足整體裝配精度要求。如果預測出關鍵特性出現超差的情況，可以結合全要素的偏差貢獻度分析和實際生產能力評估，確定工藝優化方案。如果該方案需要改變裝配順序、定位基準等工藝內容，則需要再進行裝配工藝仿真。通過裝配工藝仿真后的工藝優化方案為有效方案。為了避免飛機裝配生產線生產瓶頸的出現，在裝配工藝設計與仿真階段，通過工序生產力平衡仿真，可以提前預測生產瓶頸和影響因素。通過對裝配工序進行優化，可以在飛機裝配生產前實現裝配工序生產力平衡。對每個工序進行生產時間估算，評估每條工序任務鏈的生產時間，并進行生產力平衡，防止因部分工序任務鏈過長或過短導致生產瓶頸的出現，從而避免生產延誤或等待的情況發生。

4三維裝配工藝指令的生成與管理

裝配工藝指令（AO）是用于規定生產管理單元的完整工藝流程和流程各環節的控制要求及記載生產過程中質量數據的工藝文件。在工程數據集成管理平臺中，可獲取完整的AO信息以及工藝模板，并自動創建AO。當AO完成審簽流程后，系統將自動提取AO中的零組件配套表，將其關聯到頂層MBOM結構中形成底層MBOM結構。（1）裝配工藝文件編制。每個AO對應一道工序，將工藝組件關聯至AO。在AO節點下創建工步，并添加工步屬性和描述信息。將工藝組件中的零組件劃分至工步，并根據要求將標準件和資源劃分至工步。（2）三維工藝信息標注。根據三維信息標注規則，將工藝信息標注在三維仿真動畫中，形成具有指導意義的工藝仿真文件。這些工藝信息描述關鍵的裝配尺寸與公差范圍、工裝和精度要求等生產必需的工藝約束信息，以及在裝配動畫中無法表達的指導信息。三維工藝信息標注的主要方式包括：顏色、可見性、文本、局部放大等。（3）工藝指令。通過數字化裝配工藝設計與管理系統生成AO數據包（Process、SMG、AVI、圖片、XML格式的工藝文件等），將AO數據包傳到工程數據集成管理平臺，利用工程數據集成管理平臺的AO編輯器將XML格式的工藝文件生成為AO文件，其余數據作為附件關聯到AO，AO實例如圖4所示。

5裝配工藝知識管理

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

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中圖分類號：TP311.1文獻標識碼：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

信息技術的快速發展與廣泛應用給檔案工作帶來新的契機和新的研究課題。檔案作為一種原生的信息資源，其重要性正日益凸顯出來，采用先進的信息技術對檔案進行管理，開展檔案數字化系統建設勢在必行。目前國外的檔案數字化建設在檔案管理信息系統的建設方面比較成熟，關于網絡環境下的數據庫、搜索引擎、檢索服務、信息資源共享、三維虛擬等方面技術在檔案管理中的應用研究比較活躍，已經達到新的。相比較，國內的檔案數字化建設相對滯后，在檔案管理信息系統的建設方面尚處在起步的階段， WEB技術與虛擬現實技術方面在檔案管理中的應用非常局限，雖有虛擬檔案館一詞，但僅僅停留在展示方面，還未真正達到有效虛擬管理作用的目的，有關檔案管理的三維虛擬現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實系統有重要的現實應用，將對檔案管理模式產生深遠的影響與變革。

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

2 系統實現

2.1 主要內容介紹

系統深入研究檔案數字化進程中的檔案三維虛擬現實管理問題，包括紙質檔案的拍攝或掃描采集錄入系統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建、上架下架位置排列與虛擬檔案袋的調閱等問題，充分利用理論、硬件、軟件與技術應用相結合，對檔案的三維虛擬現實管理方面進行獨特而全面的研究。

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

圖1 系統工作流程

電子檔案數字圖象的采集錄入系統主要是通過錄入系統程序客戶端運用USB接口控制技術控制數碼相機或高速掃描儀進行檔案紙質材料的拍攝或掃描錄入，以TIFF/JPEG等主要圖象格式進行數字圖象的分布式存儲并上傳到文件目錄服務器與數據庫服務器，為三維虛擬現實管理系統提供數據來源；三維虛擬現實系統主要建立三維虛擬檔案袋與虛擬檔案庫，根據檔案的空間位置信息與上架信息，通過虛擬檔案袋載入數字圖象信息，自動形成三維圖形展示的檔案庫房密集架直觀圖，通過該圖可以直接定位檔案的具置，可以直接對該卷電子檔案進行操作，如調閱、遷出、銷毀、借閱登記等，實現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務工作環節。

2.2 關鍵技術

(1)USB接口控制數碼相機技術：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，支持多種數碼相機或高速掃描儀的錄入接口，支持遠程服務應用，能進行拍攝或掃描模板及參數的設置。

（2）數字圖象處理、圖象存儲安全與圖象壓縮技術：能對圖象進行縮小放大、去噪去污等處理，以保證圖象質量；鑒于檔案種類繁多，數據量龐大，考慮到虛擬現實管理的實時性與快速性，本系統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字圖象進行高比例無損壓縮存儲，以滿足數字圖象訪問速度的需要，具有良好的實時性、擴展性和伸縮性。

（3）虛擬電子檔案袋建立技術：將文本數據與圖象數據關聯，存取在虛擬電子檔案袋中，形成完整的電子檔案；

（4）三維虛擬現實技術：能形象逼真地模擬檔案的查詢與調閱；三維虛擬現實提供電子庫房虛擬管理和虛擬檔案的調檔查閱，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整速度比實物檔案位置信息大變動快的得多。。

（5）數據庫存取與數字多媒體技術：能實現圖象文件的分布式存儲 ，能快速讀取圖象數據；支持聲音，實現多媒體漫游；

3 結論

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

圖2 虛擬現實系統

參考文獻

[1] 胡西偉.基于三維動畫與虛擬現實技術的理論研究[D].武漢大學碩士論文,2005,4.

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一、數字化校史館與虛擬現實技術

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

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

二、數字化校史館的系統架構設計

數字校化史館系統采用主流的瀏覽器/服務器（B/S）結構，如圖1所示。

圖1數字化校史館的系統架構

為了滿足瀏覽者利用IE瀏覽器就可以進行靈活的瀏覽操作。服務器端需要配置Web服務和Java制作的Server服務應用程序，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客戶應用程序。

三、數字化校史館功能模塊的制作

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

1、三維數字場景的制作

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

2、虛擬替身人物的制作

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

3、視音頻傳輸的實現

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

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

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

三、數字化校史館功能的實現

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

圖2數字化校史館的運行界面

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

四、虛擬現實技術在數字化校史館應用的意義

在數字化校史館中，學生可以實現數字漫游，看到和現實一樣的景象，比空洞的實物更有說服力。利用虛擬現實技術構建虛擬環境有望實現教育界理想的“寓教于樂”的學習效果。利用虛擬現實技術構建面向人文教育的數字化校史館，以三維空間向量形式表示各人文教學模型體和位置相對關系，有效地節約了現實人文資源建設的成本，同時為瀏覽者提供了一個高度沉浸的網絡學習環境，對歷史文化遺產的保護和與人文精神在中小學的傳承和發展具有重要的意義。

五、結束語

隨著Web3D虛擬現實技術的發展和在人文教育中應用的深入，人文教育虛擬學習環境必將朝著三維虛擬社區化方向發展，對于提高學生的學習積極性和學習興趣，有著積極的作用。數字化校史館通過模仿現實的人文環境來構建高度沉浸性三維虛擬環境，將分布在不同地域的瀏覽者合成在3D虛擬環境中來進行交流和協作，增加了學習的趣味性，改善學習效果，提高學習效率。

參考文獻:

[1]張著,張天馳.陳懷友.《虛擬現實技術與應用》[M].清華大學出版社,2011年.

[2]胡小強.《虛擬現實技術》[M],北京郵電大學出版社.2010年.

[3]馮銳.圖書館網絡化進程與虛擬學習環境探討[J].圖書館信息技術.2004(9)

[4]瞿煒娜.基于虛擬現實技術的虛擬實驗室的研究與實現[D].大慶:大慶石油學院，2003

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中圖分類號： TU238+.2 文獻標識碼： A 文章編號：

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

1 多專業的協同性

以上介紹的設計制圖軟件應用的領域很廣，涉及的專業也很多，但是不管是哪種設計制圖軟件，用到各專業領域都是利用了其固有的操作系統和命令，只是表現出來的內容不一樣，如Autcad應用到土木工程或電子器械或室內設計上，三個領域完全不一樣，表現出來的圖紙也千差萬別，但是圖形的畫法、結構、用到的命令都是那些。

2 過程的綜合性

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

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

3 制作手段的準確與高效性

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

4 功能的可更改性

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

5 二維、三維技術的可結合性

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

6 信息的可傳輸性

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

數字化表現是運用的數字化的手段和工具，將室內設計方案以靜態的圖像、動態的影像或可交互的虛擬現實的形式呈現出來，準確的傳達方案的空間感、體量感、材質感光感和色彩感給受眾的一種表現方式。數字化表現的運用具有傳統室內效果圖制作中所沒有特點，室內設計的數字化表現使各個設計程序明顯優化，數字化的應用將設計師從繁雜的勞作中解放出來，享受到數字化技術帶來的好處。

參考文獻

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

傳統工程測量技術的服務領域主要包括水利、交通、建筑等行業,隨著計算機、網絡技術的發展、測量儀器的智能化,數字化測繪技術得到了廣泛的應用,而全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)、攝影測量與遙感(RS)以及數字化測繪和地面測量先進技術的發展,測量數據采集和處理的逐漸自動化、實時化和數字化,工程測量的服務領域也應進一步延伸,以滿足不斷提高的社會需要。

一、數字化技術在原圖處理中的應用

(一)原圖數字化處理

在建立各種GIS系統時,需要對原有地圖進行數字化處理,對于原始地圖,若其現勢性、精度和比例尺能滿足要求,就可以利用數字化儀對其進行數字化處理工作。當前主要有手扶跟蹤數字化和掃描矢量化、GPS數據輸入三種方法,手扶跟蹤數字化需要的儀器為計算機,數字化儀及相關軟件,是較早的一種數字化輸入方法,輸入速度較慢,勞動強度也較大。掃描矢量化是通過掃描儀輸入掃描圖像,然后通過矢量跟蹤,確定實體的空間位置。隨著掃描儀的普及和矢量化軟件的不斷升級,其作業方法越來越趨于自動化,它是一種省時,高效的數據輸入方法。GPS輸入是依據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字,因此不需作任何轉換,可直接輸入數據庫,目前主要是應用RTK(RealTimeKinematics-實時動態)技術,它是在GPS基礎上發展起來的、能夠實時提供流動站在指定坐標系中的三維定位結果,并在一定范圍內達到厘米級精度的一種新的GPS定位測量方式,通過將1臺GPS接收機安裝在已知點上對GPS衛星進行觀測,將采集的載波相位觀測量調制到基準站電臺的載波上,再通過基準站電臺發射出去;流動站在對GPS衛星進行觀測并采集載波相位觀測量的同時,也接收由基準站電臺發射的信號,經解調得到基準站的載波相位觀測量,流動站的GPS接收機再利用0TF(運動中求解整周模糊度)技術由基準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。應用這種測量方法測量可以不布設各級控制點,僅依據一定數量的基準控制點,便可以高精度快速地測定圖根控制點、界址點、地形點、地物點的坐標,利用測圖軟件可以在野外一次生成電子地圖。同時,也可以根據已有的數據成果快速地進行施工放樣。而實際應用得較多的主要是數字掃描矢量化軟件,針對大比例尺地形圖,大多數掃描矢量化軟件能自動提取多邊形信息,高效、便捷、保真的對地圖進行數字化處理。下面簡單介紹MAPCAD軟件的原圖數字化處理作業流程。

(二)數字化原圖作業流程

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

二、數字化繪圖

(一)數字化繪圖的特點

大比例尺地形圖和工程圖的測繪是傳統工程測量的重要內容,數字化繪圖克服了手工繪圖存在的許多弊端,如工作量大,作業艱苦,作業程序復雜,煩瑣的內業數據處理和繪圖工作,成圖周期長,產品單一等缺點,符合現代飛速發展的工程需要。目前,數字化成圖技術主要有內外業一體化和電子平板兩種模式。內外業一體化是一種外業數據采集方法,主要設備是全站儀、電子手簿等,其特點是精度高、內外業分工明確、便于人員分配,從而具有較高的成圖效率。具有以下的特點:

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

2.精度高:數字化成圖系統在外業采集數據時,利用全站儀現場自動采集地形地物點的三維坐標,并自動存儲,在內業數據處理時,完全保持了外業測量的精度,消除了人為的錯誤及誤差來源,而且外業工作省略了讀數、計算、展點繪圖等外業工序,減少了作業人員,外業工效大大提高,時間縮短,直接生產成本大幅度下降。

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

4.便于保存管理及更新方便:數字化產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勢性和不變形性,避免重復測繪造成的浪費,增加地形圖的實用性和用戶的廣泛性。

(二)外業數據的采集

在采集數據時,數據采集人員要準確應用地物代碼,以免在內業成圖時出現錯誤;在觀測開始時,相關工作人員需嚴格按照要求應對測站點進行檢查,跑尺人員應嚴格按照自動成圖的要求作業,確保能完整地描述地形地貌的特征點,必須通過繪制草圖來表明各個地物碎部點的屬性及相互關系,測量坎子時,要量取坎子比高,坎下也要進行地形點采集。當一個測區完成后,如果有必要可把數據備份。

(三)繪制內業數據處理

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

三、工程測量中的數字攝影測量技術

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

篇（6）

中圖分類號： TV 文獻標識碼： A 文章編號：

0.引言：科學技術的新成就，電子計算機技術等新技術的發展與應用，以及測繪技術和科技的不斷發展，工程測量技術近年來發生了很大的變化。

1．全站儀測量放樣技術

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

2．數據庫技術與GIS技術

測量工作者如何更好更好地為工程建設服務，其最有效的方法是利用數據庫技術或GIS技術建立數據庫或信息系統。其同的是把大量的測量數據或信息進行科學的存儲。將GIS應用于水利水電工程建設，虛擬顯示施工總布置三維全景，直觀反映各組成部分空間上和時間上的相互關系并實現各種信息可視化查詢、分析、統計計算，實現建筑物施工全過程動態仿真演示。以信息的數字化、直觀化、可視化為出發點，直觀清晰地描述復雜工程建設的施工動態過程，為全面、準確．快速地分析掌握工程施工全過程提供有力的分析工具，實現工程信息的高效應用與科學管理。

3．GPS定位技術

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

4．程序型計算器輔助計算技術

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

5．數字化測繪技術

大比例尺地形圖和工程圖的測繪，是工程測量的重要內容和任務。常規的成圖方法是一項腦力勞動和體力勞動結合的艱苦的野外工作，同時還有大量的室內數據處理和繪圖工作，成圖周期長，難以適應飛速發展的現代化工程建設的需要。把野外數據采集的先進設備與微機及數控繪圖儀三者結合起來，形成—個從野外或室內數據采集、數據處理、圖形編輯和繪圖的自動測圖系統。實現大比例尺基本圖、工程地形圖、帶狀地形圖、縱橫斷面圖、地籍圖、地下管線圖等各類圖件的自動繪制。系統可直接提供圖紙，也可提供電子數據，為專業設計自動化建立專業數據庫和基礎地理信息系統打下基礎。數字化成圖技術住現代工程中的應用不僅提高了工作效率，并保質保量提交成果。僅內業制圖部分可節約經費50%，節約時間60％。

6． AtuoCAD輔助設計技術

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

7．數字攝影測量技術

攝影測量技術由于可以提供實時的三維空間信息，無需接觸被測物體，以及野外工作量少、效率高和成果品種多等優點，具有廣泛的應用前景。隨著全數字攝影測量系統的應用，攝影測量的產品將從影像圖、線劃圖向數字化系列產品——4D產品轉化。產品應用與服務領域更廣，并為建立各類專業信息系統和基礎地理信息系統提供可靠的數據保障。在水利水電工程。利用數字攝影測量技術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(數字地面模型)和DEM(數字高程模型)模型數據庫，建立并永久保存高分辨率建基面三維影像數字地面模型數據庫。檢查陡坡地段的開挖質量和工程竣工部位的形體資料，記錄工程在施工過程中各個項目地理地貌信息，形成各種數字信息產品，并可通過網絡方便快捷、及時地提供給各個部門使用。

8．工程測量數據處理技術

隨著傳統測繪技術向數字化測繪技術轉化，工程測量領域技術的發展趨勢和方向是：測量數據采集和處理的自動化、實時化、數字化；測量數據管理的科學化、標準化、規格化；測量數據傳播與應用的網絡化、多樣化、社會化。GPS技術、RS技術、GIS技術、數字化測繪技術以及先進地面測量儀器等將廣泛應用于工程測量中，并發揮其主導作用。

9．結束語

GPS技術和其他數字化測量技術的應用和推廣已經在我國的水利工程測量工作中發揮了很大的作用，表現出極強的生命力。對于數字化測量技術的研究和討論對于水利工程測量工作意義非凡，我們在結合工程實際的前提下，應當多學習國外的先進技術和理論，使我國的測量技術發展為世界的尖端。

參考文獻

篇（7）

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

（2）語意差異法

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

2設計平臺

（1）建模平臺

逆向構思數字化工業設計方法的建模平臺選用alias系統的StudioTools組件，alias的StudioTools可謂是當今工業設計軟件平臺的領導者，與眾多的CAD,CA工D軟件相比，StudioTools具有非常強大的數字化草圖繪制技術、NURBS曲面建模系統、快速且高質量的物理渲染引擎、專門針對工業設計的模塊化材質庫和物理燈光庫。

AliasStudioTools為可擴展軟件解決方案，專門針對工業設計任務而開發。從概念設計一直到設計細化，它包括使用素描、圖片、真實感渲染、動畫及三維產品模型開發和交流設計概念的構思過程和概念設計功能，以及可快速創建、靈活修改和精確顯示的曲面和細節設計的工具，可以有效控制整個工業設計流程。

（2）設計評審平臺

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

（3）數字化草圖繪制平臺

數字化草圖繪制工具分兩種：軟件工具及硬件工具。要求具有如下功能：適應設計早期創意階段，不僅能夠在數字化環境中表達草圖創意，更重要的是能夠真正適應設計師的創意思維活動，能夠自由快速地表達原始概念，通過工業設計師習慣的傳統交互方式驗證各種創意，并能在有新的創意時靈活地填充設計細節。

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

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

（4）真實感數字渲染平臺

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

結束語[HT]

基于逆向設計思維與正向設計的數字化工業設計方法是處于產品設計開發過程上游的一種系統化工業設計方法，基于逆向構思的數字化工業設計方法是根據工業設計實踐，在對數字化設計工具的特點及數字化工業設計方法進行深入分析的基礎上，提出的實踐性強并且切實有效的數字化工業設計方法。其從三維形體構思開始設計、細節與整體并行設計等設計方式，提高了設計師設計產品時的創意能力。此方法在提高工業設計師的創意質量、增強產品的美感等方面，具有較強的可行性。

參考文獻：

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

［3］佚名.逆向思維創造奇跡.師道［J］，2008，4：2-9.

［4］張婷婷．工業設計史微探［J］．沈陽大學學報，2008，3（15）：101~105.

篇（8）

 

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

數字虛擬校園系統不僅能將空間信息和非空間信息集成在統一的信息平臺上進行管理和分析，而且，以地理空間數據為基礎，以地理信息系統中的空間分析方法為手段，還可以開發各種應用模塊，為學校的發展規劃、資源優化配置、突發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、系統的校園地理信息系統平臺就更加重要了。論文參考。

校園地理信息系統的建立，提高了數字校園的集成度，用戶不但可以隨時獲得所需的信息（其中包括基礎設施建設信息和應用系統信息等），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這一科學的工具來實現對高校的科學的、動態的管理規劃工作，使用虛擬校園系統管理后，將會方便、快捷的實現對校園的管理。利用WebGIS技術將校園信息到網上，方便了同學、老師及其校外人士對校園信息的查詢。

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

GIS技術同虛擬現實技術和科學計算可視化的結合，拓展了多維GIS、特別是三維GIS研究的內涵，提供了全新的空間數據分析模式和新的GIS應用模式。當前國際上把這種結合虛擬現實技術和科學計算可視化而設計的多維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，充分發揮人在圖形空間思維能力上的優勢，探索數據分析，解決地學問題。同時，虛擬GIS拓展了在時間維上的表達能力，結合地學分析模型，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，從而為發展高級的空間決策支持環境提供了可能。

與網絡相結合是當前虛擬GIS發展的方向。目前網絡虛擬GIS主要采用兩種架構方式：一種是以網絡GIS為基礎，將虛擬現實系統同GIS的Client端連接起來，在虛擬現實系統中提供簡單的空間分析功能或是將GIS的分析結果轉化為虛擬現實系統支持的數據格式，供虛擬現實系統觀察；另一種是基于分布式虛擬現實系統，在虛擬現實系統中擴展空間數據類型的支持能力，提供簡單的空間分析功能。

3網絡虛擬校園GIS的系統設計網絡虛擬校園GIS的構建涉及用戶、應用程序和數據三個方面。根據上述三者之間的相互關系，可設計系統結構；考慮用戶需求，在客戶端，可設計用戶界面和系統功能；根據系統功能和特征，在服務器端，可設計數據庫服務器和應用程序服務器；根據許昌學院網絡虛擬校園GIS的數據維數、類型、大小和特點，可設計基于VRML的三維地理對象模型和數據流，同時還應考慮到系統的維護和網絡的安全性問題。

3.1 系統結構網絡虛擬校園GIS應采用Client/Server結構。在服務器端，包括數據庫服務器和應用程序服務器；在客戶端，包括HTML瀏覽器、VRML瀏覽器和應用程序，其中應用程序包括用戶對話交流管理模塊、數據量測模塊、二維圖形顯示管理模塊等。

用戶的任務處理，有的在服務器端執行，有的在客戶機端執行。如果在服務器端，服務器接受請求后，運行服務器端應用程序，待處理完成后，就把結果傳回到客戶端。在客戶機端由應用程序執行。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。它們均可從因特網上免費下載，從而可以把工作重點放在負責地學數據的準備、建模，以及數據查詢、分析的應用程序設計上。論文參考。客戶端的VRML瀏覽器與客戶端的應用程序的相互通信與交互，可采用VRML　EAI(ExternalAuthoring Interface) 方式實現。

3.2 數據庫服務器和應用程序服務器網絡虛擬校園GIS的服務器端包括數據庫服務器和應用程序服務器。而應用程序服務器是網絡虛擬校園GIS的核心部分，包括VRML世界生成服務器、數據處理和分析服務器與多用戶管理服務器等。

網絡虛擬校園服務器在接到用戶的請求后，根據顯示范圍大小，要求的空間分辨率、屬性分辨率，顯示范圍內地理目標的選擇等參數，動態地與數據庫服務器連接，把相應的地理對象數據取出并轉換成VRML世界模型，供用戶瀏覽與交互。數據處理和分析服務器是執行地理對象的查詢、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 數據流網絡虛擬校園GIS的建立，從數據流角度，包括三維源數據、三維地理對象和VRML世界三個方面。三維地理數據的采集，可以通過野外測量、地形圖數字化和數字攝影測量等方法獲取。一般應用CAD和GIS等技術獲取，但用這些系統表達三維源數據時，由于主要考慮表達地理景觀的完備性，而對數據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換應用于VRML世界的構建。對于三維地理對象，我們應用面向對象模型的方法，根據三維源數據，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，一般要應用多層次法表達。

3.4系統維護和安全性問題網絡虛擬校園GIS運行在Internet-Web上，可能會出現安全問題，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院網絡虛擬校園GIS系統管理中心統一嚴格管理，屬強制性控制。同時可以建立服務器端的用戶日志記錄，跟蹤用戶對系統的訪問情況；還可以運用信息加密/解密、身份驗證等現代密碼技術，來保障網絡和系統的安全。

4總結與展望

虛擬GIS是在傳統多維GIS系統基礎上發展起來的新型的GIS系統，虛擬GIS在擴展GIS應用領域的同時，也給GIS設計帶來了新的問題，特別是網絡虛擬校園GIS的設計更需要研究。本文旨在建立一個網絡虛擬校園GIS的設計方案，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

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

篇（9）

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

解剖大腦，然后用數字化重新構建人類大腦是一個長期而艱巨的過程。在最近的幾十年里，神經系統科學家的興趣已經從經典解剖轉移到生理學的研究上來了。阿穆茲說，只有少數實驗室有專業技術和工具，可以用掃描和數字化的方法制作細如發絲的、在細胞水平上顯示細部的大腦切片組織。粗糙的厚片意味著相對于真實的組織來說，缺少細節并存在更多的空白。

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

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

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

高出50倍的分辨率

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

當然，人體大腦三維圖集的方法并不是完美的，除了切片過程會導入錯誤，它不能顯示出個體之間存在的差異。加州大學洛杉磯分校的神經學家約翰·馬茲奧塔指出，有一個解決方案，就是把人體大腦三維圖集與來源于大量的分辨率較低的腦部掃描顯示的數據結合起來，以顯示不同的大腦結構在哪里存在差異。

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

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

楊傳堂部長在2014年的交通運輸工作會上，明確提出，要實施交通運輸創新驅動發展戰略，深化行業科技體制改革，加快推進科技創新，不斷提升交通運輸信息化智能化水平，為加快綜合交通、智慧交通、綠色交通和平安交通建設提供堅實支撐。并特別強調要著力推動包括智能航道在內的多個關鍵領域取得技術新的突破。

航道作為航運的三要素之一，是水運發展的重要基礎，對航運經濟起著關鍵的支撐保障作用。由于歷史的原因，目前國內航道普遍存在著建設資金投入不足，基礎設施薄弱，與國家大力發展航運經濟，并實現航運與國家戰略及流域經濟可持續發展相協調的總體趨勢不相適應。

為了提高內河航道管理的能效，實現航道的管理和服務水平的大幅度提升，推動由傳統服務型向主動服務型轉變，養護方式由勞動密集型向技術管理型轉變，管理手段由單純行政管理向依法綜合管理轉變，盡早開展內河航道信息化的研究、規劃和建設，具有十分重要的意義。

1 國內外現狀

1.1 國內現狀

我國長江南京至瀏陽河段建立了數字航道系統，實現了“電子航道圖數字化”、“航標監測自動化”、“信息服務網絡話”;長江部分大型航運企業實現了基于GPS定位的船舶監控系統、綜合物流系統和財務管理系統等，部分航運企業還實現了與通航管理部門信息的互聯。重慶港建設了以朝天門港口中心區局域網為主節點，覆蓋全港七大生產經營公司的計算機網絡;長江航務管理局下屬單位完成了“DGPS手持機在航標定位上的應用”、“長江下游航道電子海圖自動測繪和生成系統”、“航道站船實時動態管理系統”、“計算機過壩優化調度輔助決策系統”和“長江三峽工程船閘引航道河床信息系統”等課題。

1.2 國外現狀

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

從國內外現狀可以看出，數字航道信息系統在國外建設比較成熟，國內航道數字化建設僅在長江流域比較成熟，因此加強對內河航道信息化綜合平臺的建設研究，對國內其他流域航道的建設具有指導意義。

2 內河航道信息化系統建設框架

內河航道信息化系統是以航道基礎數據以及交通航運信息為核心，在信息互通互享的基礎上，通過網絡互連，建立航道信息化綜合平臺，通過對各系統的建設，對航道以及航道水情實現全區域、全過程、全方位的及時、動態、準確的監測、管理和服務。其總體框架如圖1所示。

3 航道信息化綜合平臺

航道信息化綜合平臺主要是向電子臺賬系統、航道三維顯示、水上應急指揮中心、電子航道圖系統、航保設施管理系統等提供所需的一切靜態及動態信息服務，實現一體化應用，從而實現航運業務管理的信息化智能化。

它依托于網絡平臺，利用網絡的數字、語音、圖像信息的通信功能，集信息采集系統提供的基礎數據、動態數據以及分析功能于一體，以電子航道圖為人機交互界面，成為全方位的信息中心。在這里，可以通過電子航道圖直接了解航道全線的水情變化，航槽變化、航標移動、航道尺度、通航狀況以及各種應急預案的實施情況，并可以通過語音、文字等形式實現航道維護與管理的電子化調度。

3.1 電子航道圖系統

電子航道圖系統是以GIS平臺為系統框架基礎，以大比例尺地形測繪、水深測量數據和高分辨率衛星遙感影像數據圖形為基礎，提供圖層管理、屬性管理、定位查詢服務。

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

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

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

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

3.2 電子臺賬系統

為解決傳統管理工作中所遇到的材料雜而多、紙質文檔傳遞困難、無法快速數據查詢、手工數據統計工作繁重、統計數據準確率低、數據無法共享的問題，同時也為了構建長效、科學管理機制，滿足實現精細化管理的要求，確保科學有序高效推進，需要建立電子臺賬系統。

電子臺賬系統充分依托現代化信息網絡技術對航道項目實施動態管理。通過互聯網把在不同地區項目的信息實時、動態地連接起來，在統一的信息平臺上進行處理。

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

3.3 航道三維動態顯示系統

航道三維動態顯示系統能在計算機中再現真實的三維世界，在這種三維世界中，不僅能夠真實再現航道的三維景觀，同時可在對各種數據進行有效管理和開發基礎上，對數據進行多種分析和應用。

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

另外航道三維動態顯示系統能夠在利用歷史數據的基礎上為航道岸線、島嶼岸線演變，水下近岸回淤提供三維顯示窗口系統。對航運管理、航道疏浚與整治、工程設計規劃、水情分析及決策分析等具有十分重要的意義。

3.4 水文泥沙信息系統

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

水文泥沙系統包括以下幾個功能模塊。水位實時采集、存儲、分析、預報系統;風況實時采集、存儲、分析系統;自動及報告系統，自動匯總系統監控結論;依據當前和歷史上航道及相關水域的地形、水文、氣象資料，分析航道沖淤演變的影響動力因素，根據分析結果制定航道規劃及維護建議。

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

3.5 航保設施管理系統

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

航保設施管理系統是在電子地圖基礎上，利用航標遙測遙控系統采集導標、浮標等設施基礎信息，進行航保設施的信息管理，監控導標、浮標的工作狀態，監控導標、浮標的位置狀態，并進行維護提醒和安全預警。

3.6 水上安全應急系統

水上安全應急系統旨在優化現有水上交通安全監管與應急保障流程，解決現有紙質安全應急預案文件，信息不暢通，使用不方便的問題。在流程設計上，實現報警人員與接警員之間的多種媒體信息交互，將應急預案文件進行分解和數字化，實現系統根據自身模型自動判定事故等級，并啟動相應的處置預案。在應急預案信息準備與分發過程中擁有具體、迅速、準確等特點。另一方面水上安全應急預案系統不僅包括水域船舶航行安全管理，也包括水域自然環境條件的監控預警預報。

水上交通安全應急預案系統不只是片面的一個管理系統或地理信息系統，而是信息化技術與水上交通安全應急預案的深度融合，是對水上應急數據資源的重新規劃和應急處置流程的優化設計。

4 效益分析

4.1 經濟效益

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

4.2 社會效益

航道信息化系統能夠強化航道動態管理。通過內河航道信息化，可以使管理部門更加精確、全面、及時地掌控轄區內航道動態、水情變化，通過和其他業務管理系統的有機結合，建立有效的水上安全風險控制和預警機制，進而能更好地保障水上交通運輸安全。提高監管能力，提高指揮調度的科學化程度，提高航道管理決策能力和航道養護監管能力，并為加快建設水運的物流體系提供基礎性支持和有力保障。

5 結語

內河航道數字化的建設目標是為了在計算機中虛擬一個航道，實現航道的演變分析、應用管理和維護服務現代化。本文通過對內河數字航道系統框架和綜合平臺進行介紹，為其他內河進行數字化航道建設提供一定的參考意義。

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篇（11）

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

0 引言

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

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

1 三維數字地形圖的主要特征

其一，三維數字地形圖不僅能夠準確地將制圖區域內地表中的微小的高低起伏狀態準確定位，而且還能對其地上物的空間立體形狀和結構給予準確體現。

其二，三維數字地形圖的表達媒介將是電子形式或者數字形式取代傳統的紙質形式的模式。

其三，三維數字地形圖較之于三維地理信息系統（3DGIS），兩者之間既有聯系，也有區別，具體而言，三維數字地形圖主要用于工程規劃和設計，主要關注的是實時獲取三維空間信息，并且涵蓋三維地形可視化以及地物的繪制等工作，從而使三維數字地形圖的可編輯、可操作功能得以實現，而三維地理信息系統則主要側重于實現三維地理信息的數據管理與分析的功能，側重于三維空間數據建模領域。

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

其五，三維數字地形圖能夠對空間地理信息進行較為直觀、細致、精確、細致的反映。常用的三維數字地形圖比例尺為諸如 1：500、 1：1000和 1：2000的大比例尺。

2 三維空間數據的實時獲取技術

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

2.1 基于點方式的數據獲取技術

1）傳統測量技術。

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

2）衛星導航定位技術

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

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

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

3）激光測量技術

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

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

2.2 面狀方式獲取技術

1）遙感技術

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

遙感技術一致被得到廣泛應用。從實際層面來看，例如，土地荒漠化的不斷演進是全球共同面對的一個重大環境問題，這一生態換進的不斷惡化趨勢同樣也對我國造成了很大的威脅，因此，土地荒漠化檢測的重要性也就不言而喻。對土地荒漠化的發生和發展情況予以及時和準確地掌握無疑是有效防止和治理土地荒漠化的首要條件，在這一領域，遙感技術的眾多優點也就得到了充分的體現，一是信息監測覆蓋面廣，二是能夠對被檢測目標快速獲取有效信息，三是信息獲取量大，并且，遙感技術能夠在具體工作過程中環節人力物力不足等限制因素，因此，在過去的很長一段時間內，遙感技術一直被視為監測土地荒漠化動態演變的重要甚至不可替代的技術手段。

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

2）攝影測量技術

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

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

3）多傳感器集成技術

前文所述的攝影測量技術以及遙感技術有很多的優勢，但在三維空間數據的更新與采集方面仍然有很多亟待解決的問題。詳細一點來講，比如，遙感技術盡管可以獲取所提供的目標物的空間數據，但缺少空間立體信息，側重于對目標物頂面信息的采集；再如，盡管激光掃描儀LRS可以運用三維手段描述得到的數據，可是在拓撲關系以及目標物的空間信息方面存在一定難度；又如，地面攝影測量僅僅側重于提供目標地物的立體造型。可見，如果把上述不同的方法進行整合，將會在更大的程度上提高技術水平，所以，在采集多元數據之時，可以運用多傳感器集成技術，并且運用融合手段，建立三維模型，這可以成為現在乃至未來研究的重要課題。

既然多傳感器集成技術在采集三維空間數據時，可以借助于多種傳感器，這就表明不同的傳感器可以組合成多樣的多傳感器集成空間數據采集系統。基于此，本文對多傳感器集成體統進行如下三個層面的分類：一是機載激光掃描系統：這項系統借助于激光測量技術，對目標物的三維坐標（x，y，z）以及數字地面模型DTM進行高分辨率和高精度的測量，結合目標地物的光學成像結構，并進一步獲取地表目標物的垂直結構形態，從而顯著提高對目標物的識別水平；二是地面車載測量系統：該系統一般由車輛等移動載體、車載計算機、多傳感器以及數據采集軟件構成，是一種多傳感器集成的數字成圖系統；三是星載測圖系統：星載多傳感器集成具有大范圍、大比例、高效率優勢，該系統由此已成為研究焦點。

2.3圖像掃描數字化技術

由于現有的紙質地圖對地形表達的手段是圖解形式，因此無法被計算機接受和解析，而將現有地形圖用數字化儀表達，則其負載的大量信息能夠被轉換成能夠被計算機處理和接受的數字信息。在這一技術前提下，能夠檢測出地形圖中包含的非常重要的數據信息，其一，含有諸如高程點、等高線等3D空間數據所需要的幾何信息，二是含有地理目標的平面、高度或層數等不同緯度的坐標數值，三是含有被測物目標的名稱、用途、結構等屬性信息。

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

3 結論

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

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