引論：我們為您整理了13篇三維數字化論文范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
1.3地理特征數據庫技術FDB的數據組織采用了標準的三級層次結構，分別為數據源（DataSource），數據集（Data－set），要素類（FeatureClass）三個層級。數據源是當前FDB的一個實例，包括了當前FDB實例的所有數據；數據集是數據源的一個邏輯分組，所有的數據使用同一個模型庫、貼圖庫和相同的坐標參考系；要素類是指在數據集中，負責具體組織管理不同的要素。
1.4CityMakerSDKCityMakerSDK采用標準的COM控件技術，提供了3DGIS應用所需的相機控制、三維漫游交互、空間分析、地形分析、特征要素繪制等功能接口，可滿足不同用戶的開發需要。
2總體技術思路
彬縣大佛寺石窟三維數字化檔案建設是利用CAD建模技術［7］、三維激光掃描技術、虛擬現實技術等手段完成彬縣大佛寺石窟博物館周邊的地理環境、內部各類地物以及各個洞窟的數字化工作，利用CityMaker軟件創建三維地理信息數據庫，借助CityMakerSDK組件進行三維數字化檔案系統研發，形成真實、客觀、準確的三維數字化檔案，為后期的日常管理、文物立體展示奠定技術基礎。包括彬縣大佛寺石窟博物館的三維數字化、數據整合入庫、系統研發。
2.1三維模型的創建彬縣大佛寺石窟三維數字化檔案建設中需要的三維模型數據包括石窟造像三維模型、大佛寺石窟遺址區域地勢模型、大佛寺石窟場景模型。石窟寺中含有較多的佛龕造像，并且大小不一，雕刻細致程度不同，為精確記錄石窟造像三維數據，采用三維激光掃描儀對其進行精細掃描，基于激光掃描建模方法構建石窟造像模型；為確保數據現勢性，采用無人機航空影像數據經加工獲取數字正射影像［8］，將其疊加到高精度的數字高程模型得到大佛寺石窟遺址區域地勢模型；根據三維激光掃描數據提取建筑物、路燈、廣告牌、石凳等場景內地表以上的各類地物立面三維幾何信息，結合基礎地理信息資料，制作大佛寺石窟場景模型。所有數據均是以已有的1∶500地形圖為參考，紋理照片應滿足CityMak－er三維模型制作要求。文物工作者對三維數字化的文物要求，主要有以下幾個方面：幾何精度高；造像神態與實物相符；場景內的各類地物，尤其是標志性建筑，要能表現出深厚的歷史文化氣息。為創建逼真文物三維模型，提升軟件運行效率，需引入貼圖烘焙技術，同時在場景中布置合理的燈光，增強模型的顯示效果。
2.2數據整合及入庫數據制作完成后，需要對數據進行入庫前檢查，檢查的主要內容是模型坐標軸是否置中、單個模型以及紋理文件的大小是否滿足要求、模型及紋理的命名、模型的制作效果、坐標是否統一等。地理特征數據庫技術采用面向對象的數據組織管理方法，能夠真正實現對三維地理特征數據、三維模型和貼圖數據的一體化管理［9］。由于數據來源豐富、種類繁多，因此，在三維數字化檔案建設過程中，采用地理特征數據庫（FDB）技術對各類地理信息數據進行組織管理，真正實現數據的二三維一體化管理（圖1）。最終入庫時用到的模型數據格式為osg，紋理數據格式為dds，矢量數據格式為shp，柵格數據格式為tif。
2.3入庫后數據檢查由于不同的軟件具備不同的渲染方式，因此，同一種數據在不同軟件中的顯示效果不同，為了保證三維模型數據在入庫前后效果的一致，逼真再現石窟寺原貌，需要對模型顯示效果進行對比分析。解決的方法是對建好的模型數據進行烘焙貼圖，批量導出為OSG格式的模型數據，然后在CityMakerBuilder中編輯光照信息，增強立體效果。
3系統設計與實現
3.1系統架構系統采用C／S架構，以三維模型數據和基礎地理信息數據為數據基礎，利用GIS組件提供的GIS應用服務和三維服務研發三維數字化檔案系統，實現三維場景漫游、信息查詢分析、精確量測和三維展示等功能。
3.2系統開發環境系統采用基于GIS組件的二次開發方法，GIS工具平臺采用CityMaker軟件，借助于City－MakerSDK組件進行三維數字化檔案系統開發，可視化開發平臺采用VisualStudio2008，開發語言選用C＃．net。
3.3系統功能彬縣大佛寺石窟三維數字化檔案系統實現對彬縣大佛寺石窟的真三維虛擬展示，為大佛寺石窟的管理和保護工作提供科學的手段，系統功能主要包括用戶管理、三維漫游、空間量測、屬性查詢、信息輸出等［10］。（1）用戶管理功能記錄用戶的基本信息及操作信息，對用戶的權限、帳號、密碼等進行維護記錄。（2）三維漫游功能實現在三維場景中不同方式的漫游，包括洞窟內、洞窟外、步行、飛行及設定特定漫游路線等。同時，可以對洞窟外場景數據和洞窟內模型數據進行全方位、多角度的精細查看。（3）空間量測功能對模型數據的幾何尺寸進行精確量測，包括長度、寬度、高度、投影面積、體積等。（4）屬性查詢功能三維數字化檔案系統中包含了大量的屬性信息，為實現快速查詢，系統中提供了根據不同的屬性字段對三維數據進行快速查詢檢索。（5）信息輸出功能用戶可根據需要，將石窟寺三維模型以圖表形式輸出，方便日后查詢和管理。
篇2
子曰：“父在，觀其志；父沒，觀其行。三年無改于父之道，可謂孝矣”[2]；而在另一處，孔子又重復和強調了這句話：“三年無改于父之道，可謂孝矣”[3]——這里之所謂的“三年”，若按清代學者汪中的意見，“三年者，言其久也”[4]；然而，其中的問題卻是，為什么“言其久也”就一定是“三年”？為什么不可以是五年、十年或三十年——要知道，《論語》中并不乏五、十、三十這樣的數字，而且這些個數字豈非較“三年”都更為久遠？由此看來，這里之所謂的“三年”，似乎并非什么“言其久也”的問題——依本文之見，其理解的關鍵胥在于，所謂 “三年”，乃是《論語》中的一個十分特殊的數量詞，而非僅僅只意味著“三”這樣一個單純的數字；同時，似亦在于，這里之所謂“三年”，為其所指稱著的，乃是所謂“三年無改于父之道”中的一個“道”字。換句話說，“三年無改”的，必是所謂“父之道”也——也就是說，“父之道”本是要求“無改”的而且這個“無改”還必須是“三年”——這一點，在孔子看來，是定不可疑、十分嚴格的，似乎沒有半點兒商量的余地。并且在他看來，有且只有這樣，才可以謂之曰“孝”、稱之為“孝”——而這一點，又正與其當年“適周問禮”之時，乃師老子送給他的那一句“為人子者毋以有己”[5]的話完全一致——其意思則是說，“為人子者”既然身為人子，那自然就要“行無專制，事無由己”[6]，就要“父在，觀其志；父沒，觀其行”了。但其中的問題卻依然是，為什么是“三年”？這無疑已涉及到原始儒家之所謂“孝道”、涉及到其所謂“居喪之禮”[7]以及涉及到孔子本人在與其弟子宰予之如下一段對話里所談到的那個儒學中著名的“三年之喪”理論：
宰我問：“三年之喪，期已久矣！君子三年不為禮，禮必壞；三年不為樂，樂必崩。舊谷既沒，新谷既升，鉆燧改火，期可已矣。”子曰：“食夫稻，衣夫錦，于女安乎？”曰：“安。”“女安則為之！夫君子之居喪，食旨不甘，聞樂不樂，居處不安，故不為也。今女安，則為之！”宰我出。子曰：“予之不仁也！子生三年，然后免于父母之懷。夫三年之喪，天下之通喪也。予也，有三年之愛于其父母乎？”[8]
在弟子宰予（子我）看來，子女要為死去的父母服喪守孝這當然沒有問題，但這一守就要三年，是不是太長了呢？而且若君子三年不為禮的話，則禮必壞；若三年不為樂，則樂必崩。換句話說，“三年之喪”，勢必將導致“禮壞樂崩”矣。舊谷業已用盡、新谷亦已登場，甚至那些用來取火的木頭更已被更換過了一遍。人生一世，草木一秋。至于守孝服喪之事，大概有一年左右的時間就可以了吧，何必非得要三年呢？而在孔子看來，如果父母死去還不到三年，你就吃那稻米飯、穿那錦緞衣，難道你會心安么？對此，宰予似乎不以為然，于是便一言以蔽之地回答道：“安”。這無疑激怒和惹惱了孔子：如果覺得心安，那么你就那樣去做吧！一般來說，君子在服喪期間都會感到食不甘味、夜不能寐，聞樂不樂、居處不安，而且他們也都不會那樣去做的。但現在的你卻感到心安，那你干脆就那樣做好了！非僅如此，甚至在宰予剛走出門去，孔子便破口大罵起來：這個宰予真不是人啊！在他看來，兒女們出生后要經過三年時間，才可能脫離開父母的懷抱；但反過來，為父母服喪三年，又有何不可？況且，“夫三年之喪”，乃是“天下之通喪也”，并不是他自己這一家一派的什么別出心裁，領異標新。這個宰予啊，難道你不曾享有過父母對你的那份“三年之愛”么？由此看來，孔子的確是真生氣了。
與此同時，當弟子子張向孔子請教《尚書》中之所謂“高宗諒陰，三年不言”（即殷高宗守孝，三年不問于政事）這句話到底是什么意思時，孔子曾不假思索地回答他說：“何必高宗，古之人皆然。君薨，百官總己以聽于冢宰，三年。”[9]為什么僅僅只是高宗，其實古時候的人也都是這樣做的。國君死了，繼之者從此便三年不問于政事而文武百官則聽命于宰相。由此可見，所謂“三年之喪”確實并不是孔子本人及所創立的儒家學派的什么獨樹一幟、獨出心裁，或者獨斷專行，而是中華民族古已有之的一種有源有流、源遠流長的基本倫理精神和重要道德傳統；或者說，它是一種“禮”，即所謂“喪禮”或者“居喪之禮”，亦即古之所謂“吉禮”、“兇禮”、“軍禮”、“賓禮”、“嘉禮”（即“五禮”）中的“兇禮”。
既然“三年之喪”是一種“禮”，那么它自然就要涉及到祭祀；而當是時也，正是一個所謂“國之大事，在祀與戎”[10]的時代——其中的這個“祀”/“祭祀”，又是當時社會正常生活中最重要的事情，其次才是“戎”，才是征戰攻伐的問題。據《史記》載，“孔子為兒嬉戲，常陳俎豆，設禮容。”[11]也就是說，孔子小時候經常做的就是這個，長大后所學及所從事著的也是這個；甚至其整個一生，即其所謂“吾十有五而志于學，三十而立，四十而不惑，五十而知天命，六十而耳順，七十而從心所欲，不逾矩”[12]，似亦不過如此，概莫能外。對此，即使孔子本人后來也并不回避。當衛靈公問他“軍陳行列之法”時，孔子曾十分明確地回答說：“俎豆之事則嘗聞之，軍旅之事未之學也。”[13]——這大概并不是其什么謙虛或客套的問題。因此若從這個角度上說，“儒家者流”蓋源于祭祀，似亦未為不可。同時，眾所周知，孔子本人一向是主張“述而不作，信而好古”[14]、“祖述堯舜，文武”[15]的——也就是說，所謂“三年之喪”，作為一種“禮”，同樣只是他的一個“發現”而非“發明”；當然，更不是他的什么天縱其智、突發奇想了。
《論語》中曾載有這樣一段生活場景。子貢欲去告朔之餼羊。子曰：“賜也，爾愛其羊，我愛其禮。”[16]弟子子貢（端木賜）欲將每月初一祭祀祖廟用的那只活羊棄之不用。孔子在得知此事之后，對他說道，端木賜呀，你愛惜的是那只羊，而我愛的卻是那其中的“禮”啊。一只羊，對于一場一月一度的例行祭祀而言，不過只是一個“儀”、一種形式罷了，而“禮”則是其中最重要也最關鍵的東西——是其中的內容。辯證唯物主義告訴我們，沒有形式的內容與沒有內容的形式，同樣是不可想象的。因而孔子在此，才要明確表示，他既“愛其禮”，又“愛其羊”——既在意其中的內容（禮），又在意其中的形式（羊/儀）。與此同時，盡管祭祀中包含著“形式/儀”與“內容/禮”這兩個部分，而且盡管前者十分重要，但其根本用意，卻在于“禮”。正如孔子所言“爾愛其羊，我愛其禮”；并且，也許正惟如此，女叔齊才明確對此作出嚴格的區分：“是儀也，不可謂禮”。也就是說，孔子之所以如此重視所謂“三年之喪”，那是因為它是“禮”而非“儀”；換句話說，也正是因為“三年之喪”乃是“禮”，孔子才會如此重視和強調著它、十分固執地堅守著它，從而也才會在此極其明確而公開地表示說：“我愛其禮”。
孔子的確是十分“愛禮”的，而且當弟子“顏淵問仁”并“請問其目”之時，他還曾作如是說：“非禮勿視，非禮勿聽，非禮勿言，非禮勿動”[17]。但問題是，他又何以要如此“愛禮”呢？而且《禮記禮器》中不是說“禮時為大，順次之，體次之，宜次之，稱次之。堯授舜、舜授禹、湯放桀、武王伐紂，時也”么——要知道，這個“禮”原本就是一個與時俱進、變動為居的變量而非常量。既如此，那么宰予要變“三年之喪”、子貢欲去告朔之餼羊又有何不可？問題的答案大概并不在于“禮時為大”本身而在于“禮”的本質與核心；而孔子之所以如此愛“禮”，也并不在于那個時代的某一具體、特定的“禮”本身，而是在于其本身所固有的共同的本質與核心——這一點，在我們深入考察“禮”的時候，當須臾不可忘記。
那么什么是禮的本質與核心呢？《禮記》中有云“中正無邪，禮之質也”[18]，“行修言道，禮之質也”[19]——由此可見，禮的本質與核心就在于一個“中”字——不偏不倚、中正無邪的“中”，不多不少、恰如其分的“中”或者不長不短、恰到好處的“中”以及“過猶不及”[20]、無過不及的“中”。而其本身，則不過只是一個表面上的東西而已，正如《荀子天論》之所云：“禮者，表也。”此外，龐樸先生在其所著《儒家辯證法研究》一書之中，則更說得明白：“禮就是中的化身。”也就是說，禮的價值與意義并不僅僅在于它是“禮”本身，而是在于它的本質與核心是“中”；或者說，是“中道”、“中庸”與“中和”。老子嘗有言曰“三生萬物”，而《中庸》則亦有云“致中和，天地位焉，萬物育焉”；換句話說，只有“三”，或只有“中和”，才能使“生萬物”，才能使“萬物育焉”——其中，“三”與“中和”，在這兩句不同的話里，卻處于同一邏輯位置；而且在結果上，也是等效的——即“生萬物”，或“萬物育”。在此，也許我們還可以更干脆說，“中和”就是“三”，而“三”也就是“中和”——這應當說是基本符合邏輯的。
那么，何以才能“致中和”而使“天地位焉，萬物育焉”？一言以蔽之曰：“中庸”。這一點，正有如《逸周書度訓》之所謂：“和非中不立。”而其意思，則不過是說，“和”若不是“中”、離開了“中”的話，則勢必將“立”不起來的；換句話說，若沒有“中”，則所謂“和”是無法實現的。由此看來，欲至于“和”，必當首先致力于“中”。
然而，在“中”與“和”或“中庸”與“中和”之間，到底又有什么分別呢？在朱熹看來，“變和言庸者”，“以性情言之則曰中和，以德行言之則曰中庸是也。然中庸之中，實兼中和之義”[21]——按照他的意見，“中庸”這一理念，是完全可以包蘊和涵攝著“中和”的；而在《中庸》看來，“中也者，天下之大本也；和也者，天下之達道也”——也就是說，在“中”與“和”之間還是有所不同的。對此，朱熹是這樣解釋的：“大本者，天命之性，天下之理皆由此出，道之體也；達道者，循性之謂，天下古今之所共由，道之用也”[22]——其意思是說，“中”乃是“道之體也”而且“天下之理皆由此出”；而“和”，則不過只是“道之用也”，同時又是“天下古今之所共由”。由此亦可見，所謂“和”者，無疑乃是“中”之為“用”也，是“用中”——連續不停地“用中”、持續不斷地“用中”；或者可以更直接地說，它就是所謂“中庸”。
此外，還是要屬董仲舒說過的這樣一句話來得切中肯綮、最為到位：“中者，天下之所終始也；而和者，天地之所生成也。夫德莫大于和，而道莫正于中。”[23]在這段話中，董子竟將“中”與“和”，分別提升到了“天下”、“天地”這樣一個登峰造極、無以復加的高度，可以說是說到家了。那么什么是“中”？董子在此說得甚為明白：“中者，天下之所終始也”；至于什么是“和”？董子則同樣亦交待得十分清楚：“和者，天地之所生成也”。于是乎，所謂“中”與“和”，便由此而最終被提升到了一個最終極的本體論的高度；于是乎，在此，董子則更將“中”與“和”分別與所謂“道”與“德”二者有機結合、完美統一在一起。并且認為，“夫德莫大于和，而道莫正于中”；換言之，所謂“和”，就是“德”而且是其中最“大”的“德”；而所謂“中”，也就是“道”而且是其中最“正”的“道”——他的這一說法，應當說是極為精辟的。至此，何以“致中和”這個問題，便完全可以概而言之曰“中庸”——其實，這也正是先秦儒學本身所固有的本質、核心及其“致廣大”、“極高明”的關鍵之所在[24]。
同時，這個“三”又是如何來的呢？老子說，“道生一，一生二，二生三”；而且，他又說，“人法地，地法天，天法道，道法自然”[25]。也就是說，這個“三”乃是由“自然”/“道”這個“一”，一分為二，派生出諸如天地、乾坤、君臣、父母、夫婦、男女、神明、陰陽、剛柔、冷熱、燥濕、盈缺、內外、上下、遠近、高低、強弱……等等等等、諸如此類所有的兩兩既相對立、又相反對的“二”，然后再由這個“二”，合二為一，化生出“三”，進而化生出煌煌宇宙間所有一切、萬事萬物。同時，孔子亦云：“吾有知乎哉？無知也。有鄙夫問于我，空空如也，我叩其兩端而竭焉”[26]。在孔子看來，他本人是“無知”的，只不過是叩兩執中、執兩用中、處處守中、時時用中或者說是“允執厥中”而已。按照老子的意見是“二生三”，而“兩”、“貳”或“二”，從來都是孔子等原始儒家的重要數理概念。這正如唐代學者李觀之所言，“二為儒之臂”[27]；甚至可以說，無“二”便無儒——而且即使說有，那恐怕也只能是一個缺失雙臂的“儒”、維納斯雕像式的“儒”——但不知這樣的“儒”，是不是也會像那尊絕無僅有的曠世極品那樣卓而不群、艷而不妖，靜謐而又美麗？須知，即使斷臂的維納斯也是唯一的，儒家者流亦然。
由此可見，不必說“三年”這個極具特殊意味的數量詞，即使是“三”這個單純的數詞，便足已叫人語說不盡了——據本文統計，它在一部《論語》之中，舉凡18篇、60見，竟占有了其中所有數字份額（189）的近32%，堪稱其中出現次數最高的一個——據此以觀，這無疑乃是中國古典文獻學中的一個極為罕見的文本現象，而且也應當說是中國古代文學史上的一個十分引人注目的話語問題。也許正因為“中和”與“三”此二者間存在著上述那種極為特殊的邏輯關系吧，于是乎，在《論語》中，孔子和他的弟子們才總是要將帶有“中和”之意的話語數字化為“三”；于是乎，我們才總是要一不小心就會在那里碰到這個俯拾即是的太多的數字——當然這并不奇怪，誰教孔子曾是那位主張“三生萬物”的老子的弟子呢？至于其上述有關于“三年之喪”的一番入情入理的解釋，尤其充滿了一種十分濃郁的人世、人間、人生、人心、人道、人情和人性之味道——正所謂人同此心、人同此理，而且在這個意義上，一部孔學的確還可以稱之為“人學”。
至于孔子之所謂“三年學，不至于谷，不易得也”[28]一句話的字面意思是說，到我這里來付了學費[29]、學習了三年卻不想去當官的人，恐怕是不容易找到的；而其潛臺詞、話外音或言外之意則不過是說，為政治哲人孔子所創立的私學本是一所政治家學園。既如此，入了孔門、學習了三年還不想去做官，則所來何為呢？此外，縱觀《論語》，尤其是其中弟子們“千萬次地問”，又哪一句不關乎于政治？難怪乎宋宰相趙普當著太宗皇帝的面兒竟會如此底氣十足：“臣有《論語》一部，以半部佐太祖定天下，以半部佐陛下致太平”。至于孔子另外一句“茍有用我者，期月而已可也，三年有成”[30]——不知他這么說到底有何把握和勝算，但有一點卻可以肯定，至少其絕非虛言。至于在孔子與其弟子子路、曾晰、冉有、公西華之間那段經典對話中流露出的兩個“比及三年”[31]，尤其充分地展示了孔門弟子偉大的政治理想和遠大的政治抱負；而且即使是這樣的理想和抱負，在他們那里，同樣有著與乃師一樣的自信，只需假以時日，“比及三年”，僅此而已，毋須再多——不多不少、不長不短，就是“三年”，既十分明確（definition）而又十分確定（determination），甚至是毋庸置疑、不容置辯；或者說，是定不可疑的。
為什么是“三年”？這在一部《論語》之中，的確是語說不盡的；但在其中，它無疑又是一個確數或定數——不多不少、不長不短，十分干脆，只是“三年”。盡管其中還有如子曰“加我數年，五十以學易，可以無大過矣”[32]之所謂“數年”、子曰“善人為邦百年，亦可以勝殘去殺矣。誠哉！是言也” [33]之所謂“百年”以及子曰“善人教民七年，亦可以即戎矣”[34]之所謂“七年”這樣三個有關于“年”的數量詞，但從內涵和包蘊著這些數量詞的整個語句上看，則無一不明顯帶有著一種假想、猜測或推斷的語氣；究其實，則不過是他的一種對未來的想象，既不明確（indefinition）、也不確定（indetermination），似乎是指向彼岸（the other shore）的——然而，終其一生，孔子似乎卻又很少去作這種無謂的想象；而且即使曾有過，他也總是會有意通過一種時間上的特別暗示或者意向——通過一種既不明確又不確定的象征性的長時段概念，明確而又確定地告訴他的弟子：此時此刻的他，其實正在想象。那么，在此，在這種語氣之下的“數年”、“百年”和“七年”這樣的時段，大概便可以援引前面清人汪中的話說，“言其久也”吧？誰知道呢——這一點，至少在孔子那里，并不確知；而且總的來說，對“三年”以外的那些屬于未來的事情，他似乎已不再知道些什么。盡管當弟子子張詢問起“十世可知也”時，孔子回答說：“殷因于夏禮，所損益，可知也；周因于殷禮，所損益，可知也。其或繼周者，雖百世可知也。”[35]——但眾所周知，這里子張之所問及孔子之所答的，乃是歷史而非未來。而且依本文之見，甚至在孔子那里，未來或者明天的事情，似乎還是難以逆料、不可捉摸的，甚至大有一種只管耕耘、不計收獲之意。如季路問事鬼神。子曰：“未能事人，焉能事鬼？”敢問死。曰：“未知生，焉知死？”[36]——相對于“鬼”和“死”而言，“人”與“生”，無疑乃是更生動、更具體也更“此在”（being）的東西——其言外之意，在本文看來，則不過是說，從我做起、從現在做起，最重要的，首先是做好自己眼前的事情、手頭上的事情；或者可以一言以蔽之曰：活著，然后才是如何活或怎樣活、不活（死）以及“鬼”的問題；若直接用孔子的話說，那就是：先“事人”后“事鬼”，先“知生”后“知死”——“人”之“未能事”，“焉能事鬼”；“生”且不可“知”，“焉知”乎“死”？于是乎，我們注意到，在《論語》之中，有弟子曾通過追憶，明確而簡短地記下了這樣一行清晰可辨的文字：“子不語：怪，力，亂，神。”[37]
英國大文豪莎士比亞（Shakespeare）最著名的經典中的那個最著名的角色哈姆萊特，曾作如是說：“活還是不活，這是一個問題。”此之謂也。對人而言，這的確是一個問題；但這一問題，似乎卻不僅屬于哈姆萊特（毋寧說莎士比亞）、屬于蘇格拉底[38]，而且還屬于中國的孔子（Chinese Confucians）。
“活還是不活”，為其所根本揭示的乃是人之成為人、成為其所是的最基本的囚徒困境與二難選擇——正如魯迅先生的那篇奇文《死火》中所深刻展露出的“是凍滅還是燒完”這個進亦憂退亦憂的生命本原現象，對人而言，真是太難了。而且其難就難在：任何人——不管他是誰，也不管他是男是女、是老是少，他都必須在“活還是不活”或者“是凍滅還是燒完”間作出一種選擇，二者必居其一；除此以外，他們便不再有其他任何第三條道路可走了——而這豈不是太難了么？好在自古以來，這種困境與選擇，便僅僅屬于哲學，僅僅只是屬于哲人的問題；而且古今中外，也僅僅只有像蘇格拉底、莎士比亞、孔子和魯迅這樣的詩性哲人，才會將這樣的問題納入到自己的哲學視閾，才會去思考這樣的問題，從而也才會明確提出“三年之喪”、“三年之愛”等等等等……諸如此類根本牽絆著個體生命的重大問題——不管怎么說，哲學總歸是一門個人性的學問。而人則既是個體的生命，同時又是群體的生命——但在哲學的諸多分類當中，只有“政治哲學”，才關涉于后者——既關涉于人的個體生命，又關涉于人的群體生命。而蘇格拉底、莎士比亞和孔子，究其實，也正是這樣的政治哲人。他們的“哲學”不僅為自己，而且也為別人，乃至于為整個人類這一共同的群體。既如此，我們大概可以理解，為什么孔夫子當年面對弟子宰予的一番質疑，竟會如此的大動肝火、大發雷霆，甚至于破口大罵了。但其中的問題是，為什么同為弟子，質疑問難的宰予偏偏要遭此責罵，而那位欲訴諸行動、“欲去告朔之餼羊”的子貢卻可以得到那般禮遇？可別忘了，子貢其人，乃是孔門中的“受業身通之徒”，“言語異能之士”[39]——聰明得很。也許正惟如此，那位“學而不厭”、“誨人不倦”[40]以及“因材施教”的孔老夫子，當是時也，才不能不考慮：自己多少得給這位弟子留點兒面子吧？
然而孔子如此待人卻是不平等的、不公平的，或至少說是存在著一定過失的。對此，即使他本人，后來也曾公開承認說，“吾以言取人，失之宰予；以貌取人，失之子羽。”[41]——這大概就是“圣人”，一位敢于面對和坦陳自我過失的圣人。當然，這其中也有宰予個人方面的問題：“宰予之辭，雅而文也，仲尼幾而取之，與處久而智不充其辯”[42]。盡管孔子之辭也有“雅而文”的時候，但那也只是在他頌習《詩》《書》、演繹禮儀之時；至于平時，大概是不常用的[43]。因而對宰予“雅而文”之辭，他自然要“幾而取之”了。而“與處久而智不充其辯”一句話，則告訴我們，宰予這個人之所以說起話來“雅而文”，很可能是因為他還有點兒食古不化、不知而言[44]的毛病——若如此，則長此以往，便很可能會給乃師留下一種學藝不精、無所取用的印象；既如此，則孔子自然也便不會喜歡同其論辯了。但事實卻又證明，“以言取人，失之宰予”——在這一點上，孔子顯然是搞錯了。也許正惟如此，《論語》中的孔子才要作如是說：“君子欲訥于言，而敏于行”[45]、“巧言令色，鮮矣仁”[46]的吧？如此看來，盡管宰予一度曾遭遇過乃師孔子對他的不公平對待，但是他最終還是得到了老人家的刮目相看。而這正應了一句俗語，“路遙知馬力，日久常人心”。既如此，又怎見得這對宰予/孔子不是一件好事？
總之，“為什么是三年”這個問題，在某種程度上說，似乎與“活還是不活”以及“是凍滅還是燒完”的問題，是同質的；而且從根本上說，它也是雖“有根”，但卻又“無解”的。正如莊子之所謂“天下有大戒二：其一，命也；其一，義也。子之愛親，命也，不可解于心；臣之事君，義也，無適而非君也。無所逃于天地之間，是之謂大戒。”[47]——在此，莊子竟將“子之愛親”稱為“不可解于心”的“命也”、將“臣之事君”視作“無適而非君也”的“義也”并視之為“生（于）天地之間”、“處于天地之間”[48]、亦“無所逃于天地之間”的人的兩條“大戒”，可謂看透了人之成為人、成為其所是的那種相對于完美、全面和永久的不完美性、欠缺性和偶在性。于是乎，一種最黑暗、最冷酷也最恐怖的絕望感便油然而生。然而從另一個角度上說，絕望不也證成著一種最深切的體認和感悟？有鑒于此，或許可以用佛家的話說，絕望原是一種本己或屬人的（personal）“大徹大悟”。而且這種“絕望/大徹大悟”并不是什么自怨自艾、自暴自棄，當然也不是什么“知其不可為而不為”（周作人先生語）。它是一個覺醒的開頭、一個得救的開始，是一種俯視或鳥瞰（而非仰視或平視）的目光，更是一種“知其不可為而為之”的反抗絕望、積極進取的人生態度——“海到天邊天作岸，山登絕頂我為峰”；“山窮水盡疑無路，柳暗花明又一村”。
至此，“活還是不活”、“是凍滅還是燒完”——或者說是“坐以待斃”還是“垂死掙扎”？已不再成為囚徒困境和二難選擇。一句話：只管耕耘，不計收獲，生如夏花之爛漫，死如秋夜之靜美——這是因為，一顆生命的價值，并不在于其最終結果而是在于它曾經活過、曾經燒過或曾經掙扎過，甚至就在于它曾經活過、燒過或掙扎過的那短短的一瞬。或許在此我們還可以進一步或退一步地用哲學的話說，它既“一分為二”過，又“合二為一”過——而這大概也就是老子之所謂“二生三”的“三”或者說是“三生萬物”的“三”以及孔子之所謂“三年之愛”、“三年之喪”的“三”吧？
其實，出世入世，總歸一世；或出或入，理固已然。儒道同源，密不可分。而中國傳統文化原本就是以儒、道兩家的思想為主流的。因而斷不可蔽于一端、流于一曲，不可顧此而失彼；否則，很可能如莊子之所謂“不幸不見天地之純，古人之大體”甚至還可能將導致“道術將為天下裂”[49]矣。若如此，則豈不悲夫！這個世界并非什么“沒有真理，只有解釋”，但“惟有明白真理的人才最會看出真理的類似”，就像古人說的，“觀其所以微見其意者，皆圣賢相與警戒之義”[50]。否則，大概就要算作是“庸俗”——而有關于“庸俗”，古希臘人卻有這樣一個叫做“apeirokalia”的絕妙詞匯，并以之來“形容缺乏對美好事物的經歷”[51]。
按照《漢書》作者班固的意見，“《論語》者，孔子應答弟子、時人，及弟子相與言而接聞于夫子之語也。當時弟子各有所記。夫子既卒，門人相與輯而論纂，故謂之《論語》。”[52]也就是說，所謂“《論語》者”，本是一部對話集或問答錄。因此只有通過子夏之所謂“博學而篤志，切問而近思，仁在其中矣”[53]一句話中的“博學”、“篤志”、“切問”與“近思”，通過細讀、玩味、體認和感悟，并且通過設身處地地切實進入到當時的對話語境和話語情境之中，才能得其道德宏旨與微言大義。否則，很可能不是五花八門、不著邊際，便是語焉不詳，不知所云。子張有曰：“執德不弘，信道不篤，焉能為有？焉能為亡？”[54]——他的這番話，應當說是對的。
注 釋：
[1]《老子四十二章》。
[2][46]《論語學而》。
[3][43]《論語里仁》。
[4]《論語正義學而第一》，
[5][11][13]《史記孔子世家》。
[6]《韓詩外傳》卷七。
[7]有關于此，《禮記曲禮（上、下）》之中，多有記述，十分龐雜，而且其中更多的卻又是女叔齊之所謂“是儀也，不可謂禮”（《左傳昭公五年》）。因與本文無涉，故茲不贅述。
[8][45]《論語陽貨》。
[9]《論語憲問》。
[10]《左傳成公十三年》。
[12][35]《論語為政》。
[14][32][37][40]《論語述而》。
[15]《中庸》。
[16]《論語八佾》。
[17]《論語顏淵》。
[18]《禮記樂記》。
[19]《禮記曲禮上》。
[20][31][36]《論語先進》。
[21][22]《中庸章句》。
[23]《春秋繁露循天之道》。
[24]參見米繼軍，《“和合學”辨正——與張立文先生商榷》，《學術前沿》（香港）2005（7）。
[25]《老子三十五章》。
[26]《論語子罕》。
[27]李觀，《通儒道說》，《全唐文》卷五百三十五，中華書局1983年影印本。
[28]《論語泰伯》。
[29]據《論語述而》中之所謂“自行束修（即十條干肉）以上，吾未嘗無誨焉。”
[30][33][34]《論語子路》。
[38]據說蘇格拉底臨終之前嘗作如是說，“我去死而你們去活，到底誰會更好，只有天知道”。
[39][41]《史記仲尼弟子列傳》。
[42]《韓非子顯學》。
[43]據《論語述而》，“子所雅言，《詩》、《書》、執禮，皆雅言也。”
[44]《韓非子初見秦》，“臣聞不知而言不智”。此句正可解釋其中“智不充其辯”一語。
[47]《莊子人間世》。
[48]《莊子知北游》。
[49]《莊子天下》。
[50]蘇軾，《留侯論》。
篇3
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.
篇4
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；水利水電工程施工測量技術的面貌日新月異。
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。帶馬達驅動和程序控制的全站儀可以結合激光、通訊及CCD技術，能實現測量的完全自動化，被稱作自動化測量器械。為工程測量向現代化、自動化、數字化方向發展創造了有利的條件。
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．建立三維數字地形模型，提高測量數據利用率，減少重復勞動，以便于檢索、分析、分發和利用。實現管理和服務的科學化、現代化。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，產品單一．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
科學技術的新成就，電子計算機技術、微電子技術、激光技術、空間技術等新技術的發展與應用，以及測繪科技本身的進步，為工程測量技術進步提供了新的方法和手段；水利水電工程施工測量技術的面貌也發生了深刻的變化。施工測量的速度與準確度得到了空前的提高。
參考文獻
1. 陳向平 淺議水利工程施工的幾種施工測量技術[期刊論文]-輕工設計2011(3)
2. 王立業 淺談水利水電工程中的測量技術[期刊論文]-中華民居2011(10)
篇5
三維激光掃描技術與傳統測量技術相比具有如下一些特點：
（1）非接觸測量
三維激光掃描技術采用非接觸掃描目標的方式進行測量，無需反射棱鏡，對掃描目標物體不需進行任何表面處理，直接采集物體表面的三維數據，所采集的數據完全真實可靠。可以用于解決危險目標、環境（或柔性目標）及人員難以企及的情況，具有傳統測量方式難以完成的技術優勢。
（2）數據采樣率高
目前，采用脈沖激光或時間激光的三維激光掃描儀采樣點速率可達到數千點，秒.而采用相位激光方法測量的三維激光掃描儀甚至可以達到數十萬點/秒。可見采樣速率是傳統測量方式難以比擬的。
（3）主動發射掃描光源
三維激光掃描技術采用主動發射掃描光源（激光），通過探測自身發射的激光回波信號來獲取目標物體的數據信息，因此在掃描過程中，可以實現不受掃描環境的時間和空間的約束。
（4）高分辨率、高精度
三維激光掃描技術可以快速、高精度獲取海量點云數據，可以對掃描目標進行高密度的三維數據采集，從而達到高分辨率的目的。
（5）數字化采集，兼容性好
三維激光掃描技術所采集的數據是直接獲取的數字信號，具有全數字特征，易于后期處理及輸出。用戶界面友好的后處理軟件能夠與其它常用軟件進行數據交換及共享。
（6）可與外置數碼相機、GPs系統配合使用
這些功能大大擴展了三維激光掃描技術的使用范圍，對信息的獲取更加全面、準確。外置數碼相機的使用，增強色彩色信息的采集，使掃描獲取的目標信息更加全面。GPS定位系統的應用，使得三維激光掃描技術的應用范圍更加廣泛，與工程的結合更加緊密。近一步提高測量數據的準確性。
（7）結構緊湊、防護能力強適合野外使用
日前常用的掃描設備一般具有體積小、重量輕、防水、防潮，對使用條件要求不高，環境適應能力強，適于野外使用。
二、掃描技術于金屬礦中的應用
1、設計掃描方案和獲取數據
基于黑色露天炭的反射率只有10～15%，其最大的測距只有450m，所以要分多站架設儀器。經考察，確定在視野比較開闊的6個地方架立儀器對礦區進行激光掃描，每個測站分別采用近距離標準測量和遠距離精密測量兩種模式，標準模式一周用時4min，精密測量模式一周用時12.5min。把整個礦區測完大約只要2.5h，若是兩臺全站儀則至少需要兩天的時間才能測完，可見3D掃描儀的速度有多快。
2、處理數據和建立三維模型
（1）平滑掃描數據。均勻化點與點之間的距離，使得測量距離的誤差變小；平滑分為連續和不連續表面平滑兩種，不連續的表面是在較遠的距離上有前景的數據和對象，而連續的表面是指其所有的點都處于其上面的平面；因此，樹和燈柱等適合用不連續平滑，而墻則更適合是連續平滑。
（2）過濾數據。用孤點過濾，其中過濾點的間隔菜單會有提示，在通常情況下我們都是選取2m，也就是，假如在一個點的方圓2m之內不存在其他的點，則將會被過濾掉；接著，進行最小間隔的過濾，在實際中，考慮到金屬礦上所要求的精度，20cm，則意味著兩點的距離最小要求在20cm。在軟件的過濾選項中，其實還有很多的內容，我們在操作的時候，可以根據實際的情況和自己的需要進行選擇。其后，再進行數據的修剪，把那些沒用的點全都刪除掉，最后進行孤點的過濾，形成彩色的點陣圖。
（3）平面三角化點云。在進行三角化的時候，要注意確定三角網的最小角和最大邊，控制TTN 的精度和結構。在進行建立表面模型的時候，有球面三角化和平面三角化兩種形式，平面三角化就是于X—Y平面中創建三角網，就是用于創建激光掃描點的二維三角網；然而，對于帶有復雜結構的單個掃描數據，則采用球面三角化比較適合。上述就是一個站上模型的建立過程，多站激光掃描數據需要經過坐標登記和坐標糾正后，才能建立多測站的整個測區的統一模型。
3、坐標的登記以及坐標的糾正
基于當次激光掃描的是指測站不是在已知點上進行的，所以，被掃描出來的一幅掃描點云圖的坐標系是任意的，利用它不能夠直接的建立整個露天礦測區的模型，精確的將多幅點云圖納入到統一的坐標系，這樣一種方法我們將它稱之為坐標的匹配。
坐標的糾正，是把點云納入至地面測量坐標系統的方法。其的操作過程是，與掃描區域附近或掃描區域之中的控制點設置標靶，進而使得相鄰的激光掃描點云圖上有3個以上的控制點標靶，通過對控制點進行的強制符合，就可以將相鄰的掃描點云圖統一至相同的一個特定坐標系之中，這被稱之為全局方式的坐標糾正，這樣可以有效的防止在進行坐標轉換時的坐標轉換誤差的積累。而球形標靶，則是利用反射率比較高的材料做成的圓球，將其置于控制點之上，其球心可以通過礦山測量的坐標得到，在進行測量時，每個激光掃描站至少要掃描到兩個以上的標靶球，在計算出標靶球的掃描坐標之后，按照三維坐標轉換對其進行糾正。
4、挖礦體積的測量原理
對礦體的體積量的計算，其原理非常簡單。舉個比較簡單的例子，有一個碗壁很薄的碗，我們想知道它的容量，我們先給碗盛滿水，則碗身與水面所圍成的體積就是該碗的容量。這是，一個人喝了一部分的水，問這人喝了多少水？其實就會喝水的前后碗體本身和水面圍成的體積。而礦的每月挖方量的原理也是如此，就是本月與前個月礦體表面圍成的體積。
5、金屬礦開采量的計算的應用
為了方便，將修剪、過濾和平滑統為修剪，而且每一次的測量全都進行了6站激光掃描。經過2種處理方法形成總點云，可以先坐標糾正后修剪，也可以先修剪后坐標糾正。每一個模型都可以計算“表面圍成的體積”，被計算處理的體積是相對于基準面礦體范圍內的體積。
三、結語
綜上所述，應用全數字三維激光掃描技術來開展露天礦山測量工作，明顯優于傳統的礦山測量技術，為我們提供了可靠、快捷、方便、安全的技術解決方案，是目前露天礦山地質測量中最有效、最快捷、最經濟、最安全的技術手段，它必將在露天礦山測量中得到廣泛的應用。
參考文獻：
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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。
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1 設計方法
（1）立體構成
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Studio Tools組件，alias的Studio Tools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，Studio Tools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。
Alias Studio Tools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Studio Tools具有良好的無縫對接功能的Portfolio Wall。Portfolio Wall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，Portfolio Wall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Sketch Book軟件，Sketch Book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Marking Menu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Sketch Book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。Sketch Book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Cinema 4D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］David g. Ullman， Stephen Wood， Mechanical Design Process［J］.David Craig. The Importance of Drawing in the Computer & Graphics，2008，2(12):263-274.
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1．2數字化技術應用的優勢在園林設計中，數字化技術的應用使得設計師減少了重復勞動，提高了工作效率，最大限度地減少錯誤的發生以及降低設計成本，最實際的就是設計的圖紙更利于保留和存檔。例如，在園林綠化裝飾的過程中，經常會出現由于道路景觀亭、消防設備的安裝等導致空間高度與現場情況不符的現象，設計師就要根據實際情況去修改和調整設計方案。遇到此類問題，如果沿用傳統的手繪效果圖，設計師需要重新繪制設計圖，無形中增加了設計的工作量，并且耽擱了大量的勞動時間［12］。而運用數字化表現技術繪制效果圖，就可以避免以上情形的發生。設計師只需要回溯到建模流程中對空間高度數據進行修改和調整，讓計算機自動重新進行一次渲染計算就可以出圖，不僅節省了大量的人力物力，而且能夠方便快捷地完成所要修改的設計圖紙。大多數的客戶并非專業人士，面對傳統的手繪設計效果圖，可能大多數客戶看不明白，在交流過程中難免會出現分歧。但是使用數字化的表現技術，就可以幫助客戶和施工方更直觀地理解設計師的設計意圖，當雙方產生矛盾的時候也便于雙方及時的溝通和解決。這樣不僅能夠在有效的時間內將設計方案最直接的表達，而且避免了各個工種之間由于溝通不暢而導致工作銜接出錯的情況。數字化技術表現方式的應用，使得設計師和客戶、施工方之間的溝通交流更為有效和便捷，不僅如此，數字化技術還能為園林綠化裝飾工程項目的預算、造價及實施提供高度可靠、集成、實時的信息。
1．3數字化技術應用于設計領域的發展趨勢城市綠化建設已經越來越受到各省市的廣泛重視。“進一步加強環境保護和綠化建設，改善城市生態環境，堅持污染防治和生態建設并重，走可持續發展之路”已成為許多城市建設的目標。隨著城市建設和綠化建設的推進，城市環境和綠地資源分布情況不斷地發生變化［13］。如何實時了解城市現有的綠地資源總量和分布情況，如何制定適合城市市情的綠地規劃，如何進行城市綠化的科學化管理等，這些都對數字化園林技術設計提出了更高的要求。數字化軟件經過近20a的發展，已經延伸出越來越多的功能，并且表現形式和語言也日趨多樣化，數字化表現技術出現了從靜態圖像向動態和交互的三維場景發展的趨勢。如2008年奧運會場館工程和上海世博會場館工程，其設計方案的展現所運用的就是三維虛擬表現技術。伴隨計算機軟硬件技術限制的突破，三維虛擬表現技術很可能會全面覆蓋園林設計表現領域［14］。
2數字化技術應用于園林設計的意義
2．1有利于國家重要文化資源的保存與利用將園林設計的各種規劃圖紙進行數字化，然后分專題、分層次建立相應的數據庫，便于園林部門保存設計方案，同時便于工作人員查詢和檢索。將年代已久、瀕臨破損的園林規劃設計舊圖紙數字化，取代和保存了原件，從而防止國家重要文化遺產的流失。
2．2便于用戶和網民游覽和欣賞園林實景將園林實景進行三維仿真模擬，制成網頁，建立網站，用戶和網友只需點擊網址，便可全方位、多層面地在線游覽園內各景點，使整個園林景觀盡收眼底。
2．3有利于園林部門對園林信息實現數字化管理園林部門可通過數字化園林虛擬變現形式，能夠比較容易地探究和獲取管理園林的大量信息，研究與建立全國風景名勝和公園、動物園、植物園、游樂園等信息系統，并根據動、植物園信息建立生物多樣性研究中心，可對園林信息實現數字化管理，例如英國皇家植物公園、美國密蘇里植物園等。
2．4實現資源共享通過把已建有的不同類型的風景名勝、森林公園、自然保護區、動物園、小游園、專用綠地、城市道路廣場綠化、主題公園等實際項目的有關園林規劃設計案例上傳到網絡數據庫，實現資源共享，可使園林專業的學生及園林系統廣大同仁從一些優秀的園林規劃設計案例中得到借鑒和啟發，以便相互學習，取長補短，從而創造出更新、更富有特色的園林規劃設計作品。
3數字化技術在上海市陸家嘴花園洋房園林綠化項目設計中的具體運用
3．1設計創意分析前文討論和分析了數字化技術在園林設計中的運用，現就上海市陸家嘴花園洋房園林綠化項目進行具體的探討和分析。在園林設計時，尤其注重讓入住者感受城市和諧這一主題，以打造“生態小區、科技小區、人文小區”為目標。設計的創意定位，是讓人們用心去探索生活中的藝術;是借助當代的藝術觀念和技術手段，從空間展示和視覺穿透力等方面，幫助客戶更直觀地去感悟小區的園林綠化項目。數字化的表現技術不再是說教式的被動展示，而是形成一個可以讓客戶身臨其境地去體驗園林設計精神和文化藝術品的空間藝術場。在園林設計的創意方面，主要考慮了將園林綠化裝修的檔次定位在中高層次上，小區的自然生態環境會更加注重以人為本理念的滲透;在選材和用料方面，更注重自然環保，多選用易于提升整體效果但價格不高、施工快捷的材料，如木材、石材及相應的施工材料等;在營造小區植被方面，多選用較為名貴的樹種和草皮;在空間布局定位上，充分利用園林綠化空間，并將其作為建筑空間的延續，讓客戶充分體驗到建筑與綠化的完美融合。
3．2小區燈光數字化小區燈光采用數字化技術。數字化燈光與傳統燈光的色溫理論是一致的，但數字燈光的色溫是無極可調的，可以在任何時間、場合保持恒定的色溫。如果需要，數字燈光又可設定為象霓虹燈一樣，隨著時間任意改變色溫，使小區場景變幻莫測。小水池周邊使用燈帶進行重點照明，更加突出空間光色引導的效果。小區數字化燈光照明的色彩組合更加注重人們的心理感受，主要采用和自然相協調的色彩組合方式，不僅給人以溫暖感，更使人對空間產生一種舒逸感，使得住戶在小區里也能感受到大自然的綠化氛圍。
3．3小區植物條碼化管理花園小區的園林數字化管理不僅體現在創意設計與鋪裝，而且還把小區里的植物都帶上了“身份證”，小區居民可在手機或其他聯網設備中安裝一個“QuickMark”軟件，對著“身份證”拍照便可進入網絡數據庫直接讀取其中的信息，真正實現了“生態小區、科技小區、人文小區”的目標，讓人們更多地了解小區里的綠化植物，增強了愛綠、護綠、共享綠色的意識［17］。小區植物條碼化管理系統有2種形式，一是一維條形碼，主要用于行道樹和道旁散樹的管理，記錄植株的品種、科屬、養護人員等基本信息，可以實現移栽、砍伐等數據的動態更新;二是二維條形碼，主要用于小區公共綠地的樹木管理，不僅包含樹木基本信息還有養護情況，實現精細化管理。
3．4小區實景數字化小區實景數字化就是小區實景三維模擬圖像，將小區園林實景以圖像化、圖形化的方式展現出來。利用小區的攝像頭結合定位系統、遙感技術將復雜的自然景觀圖形化。通過Internet、Web的集成，鏈接聲音、照片、遙感影像、視屏動畫等，使人們在三維虛擬的小區中看到多視角、全方位、多層面的小區景觀，具有身臨其境的感覺。另外，利用Photoshop等軟件支持多種Web使用文件格式及互聯網絡Homepage的功能，園林設計師可以通過互聯網，把設計完成的作品傳輸到世界各地進行交流，還可實現不受地域影響的異地合作設計，將園林綠化效果圖設計與數字技術更科學合理地交互運用［18－19］。
4數字化技術在園林設計中的發展方向
4．1數字化技術在園林設計中充分運用人們需要增加對設計效果的可預見性，需要大量的設計圖和信息化資料來表達園林設計的意圖。利用已有的各種規劃設計圖紙進行數字化，建立相應的數據庫;應用繪圖軟件進行園林設計，從而實現園林設計真正意義的數字化。在園林設計的同時制作三維模擬園林，以全面、詳細地描述園林整體的美學特征和環境氛圍。數字化技術可在園林規劃設計、建立數據庫、三維建模、顯示立體效果、設計反饋確定空間關系、材質設定、增強藝術感染力、以及最后處理，即應用PhotoShop軟件，進行圖像后期處理等方面得到充分的運用。
4．2有效利用數字化技術園林設計師如何能有效地利用數字化技術，成為今后廣泛關注的問題。在景觀園林設計的過程中，設計師不能只停留在設計制作的表層工作，單純地為了完成工作任務而制作［20］，更不能為了單個小區的美觀而破壞整體生態環境。現代園林設計師在設計過程中，需要實地考察小區周邊的環境和地形地貌，結合數字化技術選擇“天人合一”的設計立意。此外，還要不斷地去嘗試開發利用新技術、新產品，不要停留在舊有的思維定式中，充分發揮設計師的主觀能動性，創造科學合理、有效可行的數字化園林設計表現方式［21－22］。園林設計數字化要在設計實踐中，不斷充實和完善數據庫，以便在以后遇到相似的園林設計與建筑設計時，可作多方案比較，取其精華去其糟粕，優中選優，避免過去的不足在今后的設計中出現。
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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
[1]承繼成等.數字地球導論[M].北京:科學出版社;2000,224-229.
[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.
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隨著我國改革開放的不斷深入，我國經濟和科技都得到很快的發展，尤其是近年來，政府不斷加快城市化進程，使得相關部門不得不盡快完善城市交通建設，以便人們生活能便利出行。科技水平的提升為公路勘察工作提供保障。數字化測繪技術在高速公路勘察設計中得到很好的應用，其能提升勘察結果數據的高精準度，并且信息數據十分詳細，極大地提升了高速公路勘察工作的效率和質量。因此，數字化測繪技術在高速公路勘察設計中的應用具有重要的作用和意義。
1高速公路勘察設計中主要的工程測量工作
高速公路勘察設計施工工程測量工作的重要組成部分，在工程施工前必須要進行勘察工作，為公路路線的合理規劃提供精準的數據信息，并且能根據信息資源繪制帶狀地形圖，對公路縱橫面進行測量，然后繪制成施工設計圖紙。因此高速公路勘察設計工程測量工作十分重要，其具體的工程測量主要表現在以下幾個方面。 [1]
1.1勘察設計的準備階段測量工作
設計前工作人員要進行初步的測量，才能對公路段施工情況有一個具體的了解，才能勾勒出基本的路面地形圖，進而才能深入進行下一步勘察設計工作。初步階段設計工作人員要擬定修建原則，選定設計方案和計算主要工程數量，并且提出施工方案建議和編制工程預算等，這些工作要順利進行必須要對整個工程項目有初步的了解，通過勘察得知施工基本面積和施工難度，進而才能計算工程基本施工成本。初步設計具有不確定性，一般會根據工作特殊情況，設置兩套方案，方案一一般是在1：10000地形圖上做多個必選方案，紙上布線完成后，然后再按照1：2000的比例進行地形圖測量工作，在1：2000的地形圖上進行紙上定線，設置公路通道。在初步設計工作人員需要進行平面高程控制測量、地形圖測量以及必要的平縱橫測量等工作，這些方面是初步設計工作的主要內容。
1.2施工圖紙設計階段工程測量工作
在初步勘察完成后，工作人員會對施工地形各方面的情況有一個初步了解，在初步設計的基礎上，工作人員要確定施工圖紙，因此，工作人員要在1：2000比例圖上進行方案比選，確定最終施工路線方案。在這個部分工作中，工作人員需要對中線放樣進行測量、公路縱橫面測量、主要施工點地形圖測量以及主要控制地物高等控制測量等方面的工作。這些都是高速公路勘察設計中需要進行的測量工作，其對測量的精度有相當高的要求，而數字化測繪技術的普及和使用，恰好能滿足勘察設計測量的需求。[2]
2數字化測量技術在高速公路勘察設計中的應用
2.1控制測量
控制測量主要在高速公路工程地面地形的測量方面，通過測量在地面布設一系列的控制點，然后準確的確定這些點的位置，方便工作人員能順利進行放線和測量放樣等工作。首先要根據設計方案的比例圖，根據比例圖中初步設定的位置展開測量，工作人員要利用數字測繪工具，搜集相應的路基、構造物等資料，進而能更好的進行控制測量，并且確保測量工作效率和準確性。
2.2坐標系統測量
坐標系統測量主要是地面水準面、參考橢球以及坐標系等方面的測量和確定。地面水準面是接近地球自然表面的不規則橢球曲面，工作人員應該選擇比較相近的物體與之接近，然后用簡單數學表示的體形來代表，確定坐標位置。一般坐標測量要利用基礎的測繪儀器，對高斯平面直角坐標以及坐標分帶進行測量。 [3]
2.3獨立高等控制測量
獨立等高控制測量主要是利用GPS技術測距、定位以及建立三維坐標系統，這方面的工作需要利用GPS衛星高空掃面技術，為勘察設計工作人員提供信息數據。GPS技術操作簡單，其精準度非常高，因此，在勘察設計測量工作的運用具有積極的推廣意義。
2.4地形圖航空攝影測量
地形圖航空攝影測量主要是根據公路工程特點，長路線采集，在飛機上安裝攝影機，然后對觀測地區進行高空攝影，以獲得高清的視頻圖像，然后將攝影圖像與地形圖進行比對分析，最終能清楚的確定公路工程施工設計方案，避免對周圍路面基礎的影響。高空攝影獲取地形圖像后，工作人員還要處理高航攝影的圖像，根據控制點的布設，測定公路平面、高程三維坐標，并且糾正航攝中的誤差。其次，工作人員還要形成業內圖，讓勘察設計工作人員能更加清晰的觀察地形圖。
2.5數字地面模型設計
數字地面模型信息采集施工構建地面模型的重要前提和依據，工作人員要利用數字測繪技術，大量采集地形點三維坐標，按照一定的數學模型分析和聯網，最終通過空間點的連接，構建施工設計所需要的地形起伏數字模型。這種模型的建立和使用能提升 施工設計方案的科學性和可行性，進而順利完成公路工程。數字測繪技術在高速公路勘察設計工程測量工作中的應用范圍十分廣泛，工作人員要充分利用現代化數字化技術，提升勘察測量結果的精確度，確保設計方案的可行性。 [4]
3結束語
綜上所述，數字化測繪技術在高速公路勘察設計中的應用具有重要的作用和意義，并且實踐證明數字化測繪技術在高速公路勘察設計中的應用具有很好的效果。數字化測繪技術的高精準度、操作簡單以及其能節約大量的勞動力資源等，這些方面的優勢使得高速公路勘察工作效率和質量都得到提升。因此，未來我國技術研究工作人員還需要進一步開發新工藝和新技術，不斷的完善公路勘察設計工作的基礎設備，進一步提升勘察工作的水平和質量。
參考文獻：
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早期的采礦系下設采礦教研室、地質教研室、鑿巖與破碎教研室、通風與安全教研室、巖石力學教研室、井巷教研室和系統工程教研室等。1993年東北工學院復名為東北大學后，1995年在原采礦系及礦物加工系基礎上成立資源與土木工程學院，原采礦教研室、鑿巖與破碎教研室、系統工程教研室等合并成為現在的采礦工程研究所。
采礦工程主要專業課程分為：金屬礦床地下開采、金屬礦床露天開采、礦山機械、鑿巖爆破、井巷掘進、礦井通風與安全、礦山企業設計基礎（選修）等。這些課程的教學以各自的內容體系獨立進行，相互之間缺乏有機的聯系，學生在每門課中學習了較詳細的知識和技術，卻不掌握如何運用。例如，在鑿巖爆破課上，學習了爆轟理論、炸藥性能、雷管構造、起爆方式、爆破網絡等詳細內容，卻不掌握這些知識和技術如何運用在采礦過程；在地下開采課上，只講采準、切割、回采等工藝過程及其功能，不講各采礦工藝需要什么炸藥、雷管、爆破網絡形式等。這樣，學生雖然在兩方面都學了不少內容，卻缺乏實際運用能力。其他方面也類似。這種分散式教學嚴重影響學生對采礦專業知識的系統性掌握及其應用。
采礦專業課的教學重點是采礦過程的工藝、技術，培養的人才是能把礦石采出來的單一型技術人才。
1.2 教學方法與手段
教學方法基本上是“滿堂灌”，課上老師講、學生記，課下學生背概念、做習題，老師判作業、考前答疑，教學模式與中學沒有多大區別。
在教學手段上，大量的平面、剖面圖使學生難以建立采礦方法中各種工程的三維空間概念，無法有效掌握各種工程在空間和功能上的相互關系；手工設計不能適應現代采礦的數字化、優化設計的需要。
教學方法與手段落后不僅教學效果不好，而且使學生對專業課學習失去了興趣。
2.采礦工程專業創新型人才培養教學體系改革與建設
2.1 課程改革與建設目標
以硬巖礦床的采礦方法、工藝為主線，把相關知識和技術融會貫通，形成系統的采礦專業知識體系；更新教學內容，增加國際上在理論、方法和應用上成熟的科技成果，使教學內容與現代采礦科技對知識結構的需求相適應，達到課程內容體系化、時代化。
實施參與式、互動式教學，以課堂研討（Seminar）和課程論文為主要形式，實現教師講授與學生參與的有機結合、課本知識與實際問題的有機結合；研發應用三維動畫、數字化設計系統、現場影像等，實現教學內容形象化、時空化，拉近課堂與實踐的距離；實現教學方法與手段現代化。
通過新的教學內容體系和現代教學方法與手段，配合課外創新實踐，實現采礦專業知識傳授的同時，培養學生的動手能力、科學思維能力、創新能力、科技論文寫作能力、口頭表達能力等，使知識傳授與能力培養一體化。
2.2 課程體系改革與建設內容及主要措施
圍繞上述目標，在充分論證的基礎上，2000年正式啟動采礦專業課教學改革和課程建設項目。
2.2.1 課程內容體系改革與教材建設
原來的金屬礦床地下開采、金屬礦床露天開采、鑿巖爆破、井巷掘進、礦山企業設計基礎等課程，都為采礦服務，都是采礦專業課的組成部分。但幾門課程獨立設置、分散講授，造成各部分知識之間聯系不緊密，甚至脫節。學生對各部分知識不能形成體系性掌握，知識運用能力差。
針對這一問題，實施課程內容的體系化改革。以采礦方法、工藝為主線，把涉及的礦巖性質、儲量評價方法等基礎知識和鑿巖爆破、井巷掘進等專業技術融會貫通，建立各方面知識的有機聯系，形成系統的采礦專業知識體系。
例如，在講到運輸巷道時，結合其功能、布置和規格，講授這類巷道的掘進和支護方法、工藝過程、常用設備，掘進中的炮孔規格和布局形式、鑿巖機具、炸藥性能選擇、藥量、爆破參數等，這樣就把井巷掘進與支護、鑿巖爆破技術置于具體的采礦工藝環節之中，學生一方面掌握了運輸巷道掘進需要應用那些掘進、支護和爆破技術，另一方面掌握了具體掘進、支護和爆破技術在運輸巷道掘進中如何應用。對于不同采礦方法的采準、切割、回采時，也是如此，結合每一工藝的功能、工程布置、結構參數，講授相關的知識、技術和設備。
這樣，就形成了以采礦方法、工藝為主線，有機融會相關知識和技術的采礦專業知識體系一采礦學，使學生既掌握各種技術用在采礦的什么環節、如何應用，又掌握各采礦工藝需要那些技術，有效提高學生知識的系統性和運用能力。
同時，設置科研創新教學環節，積極鼓勵學生們參加“大學生創新行動計劃”及“大學生科研實踐活動計劃”，開展創新實驗以及各項專利發明等，全面培養和提高學生的科研能力及創新能力。
內容更新是課程內容體系改革的另一重要任務。針對現代采礦科技對采礦人才知識結構的新需求，增加了地質統計學、數字化設計、采礦優化方法、市場經濟條件下的礦山技術決策、礦山生態等新內容。這樣，學生的知識結構不僅滿足把礦石采出來的需要，而且滿足技術決策和管理、宏觀思維以及數字化、生態化、優化開采的需要。
課程內容體系的重要載體是教材。依據上述課程內容體系設置，編著了針對硬巖采礦的《采礦學》教材，該教材第一版被列為國家“九五”規劃教材，再版被列為國家“十一五”規劃教材。
2.2.2 教學方法改革與手段建設
針對采礦學需要很強的三維空間想象力和實踐性強等教學難點，大力推行教學方法改革，開展教學手段建設。
課堂教學采用學生參與、師生互動式教學。以專題研討（Seminar）和課程論文為主要形式，選擇適當的采礦實踐問題，讓學生自己查閱資料，進行課堂研討，撰寫小論文，上講臺闡述自己的“研究成果”。這一方法有效調動了學生的學習能動性，并培養其研究、解決問題的能力。互動方式可多樣化，如針對已講授的某些內容，布置學生發揮想象力，用形象的幻燈片加以表達，以此加深學生對教學內容的理解，達到牢固掌握的目的。這種看似平常的方法，實現了教師講授與學生參與的結合、課本知識與實際問題的結合。
教學手段建設的重點之一是課件建設。采礦專業的一大特點是圖紙多，各種采礦結構、工程布置都用圖紙表述。空間思維能力是采礦人才必備的專業素質。過去用大量的平面、剖面圖教學，學生難以建立采礦方法中各種工程的三維空間概念，無法有效掌握其空間和功能上的相互關系，既費學時又效果不佳。計算機虛擬技術為解決這一難題提供了手段。教學團隊把單個采礦工藝環節和過程制作成三維動畫課件，原來需要一小時講解的內容，幾分鐘內學生就看得明明白白，而且影響深刻。課件還包括現場影像短片。
教學手段建設的另一個重要內容是數字化設計方法和手段的應用。發達國家的礦山全部采用專業化設計軟件進行設計、計劃和管理，計算機輔助優化設計是現代采礦人才必須掌握的重要技能。為此，教學組研發了具有完全自主知識產權的數字化、優化設計軟件平臺SmartMiner，用于課堂教學和設計實踐。例如，對于露天礦采剝計劃編制，過去只能講述概念性的方法和步驟，離實際計劃編制相差甚遠。利用SmartMiner，一節課就可實際完成一個計劃的全過程，看到計劃結果，看到按計劃開采后采場臺階推進位置的圖紙形態和三維實體形態，使學生對計劃步驟、相關因素的考慮等有一個全面掌握和深刻理解。再如露天礦最終境界設計，應用該軟件不僅很快做出方案，而且可針對不同市場價格、成本等參數進行分析對比，還可使講授的優化方法得到應用，由于用到的數據全是現場實際數據，大大拉近了教學和實際的距離。
2.2.3 能力培養建設
知識傳授不等同于能力培養，知識是能力的基礎，但能力培養還需要有效的實踐環節。
上述參與式、互動式教學是課內能力培養的重要措施。Seminar培養了學生的查資料能力、科學思維與創新能力、分析解決問題能力、科技寫作和口頭表達能力，可謂一舉多得；數字化設計平臺的應用培養了學生的數字化設計手段和方法應用能力。
以課外創新性實踐活動進一步培養學生的綜合能力。措施主要有：在教師的指導下，由學生自己在課外制作礦體及采礦工藝過程的計算機三維動畫模型，就某些方法制作幻燈片進行形象化表述，自選實驗，參與科研項目等。這些活動可以充分發揮學生的想象力、創造力和動手能力，同時極大地提高了學生的專業課學習興趣，豐富了課外生活。
3.改革與建設成效
3.1 教學效果成效
教學內容的體系化提高了學生的知識系統性和運用能力。教學內容的體系化使相關的采礦專業知識和技術實現有機融合，每一項技術都置于采礦工程的整體構架之中，學生既掌握各種相關知識和技術用在采礦的什么環節、如何應用，又掌握各采礦方法、工藝需要那些具體技術，有效提高了知識傳授效果和學生的知識關聯性、整體性和運用能力。例如，在畢業設計中，過去學生拿到設計任務后不知如何下手，對學過的知識不知道如何應用，需要指導教師再次“講課”，每一環節都需要具體的指導。改革后，由于掌握了所學知識的關聯性，大部分學生知道先做什么、后做什么，掌握每一步需要考慮的主要因素和應用的技術，對結構參數的確定也熟練得多，稍加指導就可完成設計任務。畢業后在較短的時間內就可獨立承擔重要技術工作。
教學內容的時代化更新了學生的專業知識結構。教學內容的更新，使采礦專業課教學緊跟世界采礦科技的發展步伐，體現信息化、生態化、優化開采和決策需要的知識。學生的專業知識結構和理念得到更新，為在實踐中推行新科技的應用奠定了知識基礎。這是促進我國礦業向信息化、生態化、優化開采發展并走向國際化的重要條件。
教學方法和手段的現代化使知識傳授效果和效率大幅提升。參與式、互動式教學調動了學生思考問題、獲取知識的積極性，大大加深了對課程內容的理解和掌握程度；計算機三維動畫課件、現場影像、專業優化設計軟件等現代手段的應用，不僅使教學內容空間化、形象化，而且大大縮短了課堂與實踐的距離。一方面使教學效率大幅提升，過去需要1小時的內容幾分鐘即可講明白，現在150多學時教授了過去六門課240多學時的內容；另一方面提升了學生的空間想象力和所學知識與實踐的結合度，教學效果顯著提高。
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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。
參考文獻
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篇13
1.1標本選擇一經CT、MRI檢查無器質性病變,無頭部外傷及手術史,發育良好,身材、頭圍等參數符合中國人體特征的中年男子新鮮尸體一具,要求頭部無扭曲及擠壓變形。
1.2方法①用紅色乳膠行股動脈灌注,待乳膠完全凝固后,平甲狀軟骨上緣在保持頭部自然的情況下呈水平位離斷顱腦,獲得完整的顱腦。②將頭顱置于特制的大小適中的立方體小盒內,其內徑為25cm×25cm×25cm,盒的外側有本論文由整理提供標準的坐標系統。將顱腦放入盒中央,使顱腦下斷面與盒底面緊貼,向盒內注入少許清水,排空斷面與盒底間氣泡后,置于戶外(氣溫低于-20℃)冷凍。待完全凍透后(冷凍1周)觀察可見冰層透明、無氣泡,頭部無位置變化及變形,斷面與盒底緊貼,冰塊與小盒凍成一體。然后注入清水,放置對位標志,加防塵蓋,排空氣泡,于戶外安全處冷凍。③于冬季室外(氣溫-20℃以下)用自制刨削機按預先設置的切割線自下而上切制,獲得連續斷層標本切片圖像240張(層厚1mm,用1~240分別編號)。為了防止因摩擦生熱而帶來的負面影響,采用噴純酒精的方法進行物理降溫,既防止了融化又有效去除了冰晶,提高了圖像的清晰度。
1.3實驗計算機三維重建系統配置硬件:CPUPentuimⅡ350,內存128M,硬盤30GB,顯示器Philips107G,IntelliTouch表面聲波觸摸屏,掃描儀MicroTekSlimScanC6最大光學分辨率600×1200DPI(dotperinch),數碼相機DC-260最高分辨率1536×1024。軟件:圖片對位軟件,邊界處理軟件,三維重建軟件。
2結果
2.1圖像輸入通過DC—260型數碼相機、理光5型光學相機于斷端實時拍攝,通過MicrotekSlimscanC6掃描儀按600dpi光學分辨率掃描標本實物,然后統一輸入計算機。
2.2圖像矯正對個別圖片的明暗度、對比度、色彩飽和度等人為造成的差異進行統一處理和修補。矯正后的圖片各種組織結構分界清晰,色彩真實,較大血管、晶狀體、視交叉、基底核、腦干一些灰質團塊及腦室系統各個部分清晰可見,見圖1(封2左上)。
2.3對位運用自行研制的圖形對位軟件在計算機上首先確定4個基準點,4個點排布于正方形的4個頂點,相鄰兩頂點間距為1000個像素。將輸入圖像四周的4個標志點分別與4個基準點對齊,由于在實際標本上相鄰兩點的距離為25cm,這樣每4個像素的寬度就相當于1mm,為后來的測量提供了便利,同時解決了圖像的平移和旋轉問題,使240張圖片在大小、位置上相一致,為提取邊界并重建提供了必要的前提條件。
2.4建立數據庫把顱腦所有組織結構按一定的順序建立數據庫,數據庫的名稱以相應的組織結構名稱命名。
2.5邊界提取本文作者采取表面重建法和體素重建法,在重建前將擬重建的器官的邊界信息提取并儲存在相應的數據庫內。由于不同器官或組織之間(特別是顱內組織器官)邊界輪廓不是規則的幾何圖形,很難用1個單一的數學公式進行表達;而且各器官或組織之間的色彩互相含蓋,通過色彩和灰度也很難將不同組織器官加以區分,所以通過人工辨認和部分自動標識的方法來識別和提取邊界。在邊界提取過程中,運用自行設計的邊界處理軟件,完成了對頭部表皮、顱骨、大腦皮質、髓質、腦室、基底核、腦干、小腦等主要結構邊界的提取并將信息存入數據庫。
2.6三維重建的計算將相鄰斷面結構邊緣輪廓線采用“蓋瓦片”方法連接,即用三角面片連接起來構成物體表面,兩個層面間距離為1mm,然后經RGB彩色賦值、光照計算、消隱計算,即可進行重建結構的顯示。采用體素重建法是把帶有一定厚度的斷面圖像變為無數個小矩形,每個小矩形保留原始圖像的所有信息,然后堆積重建顱腦各結構。本論文由整理提供
2.7重建圖像經過矯正對位、描邊處理、三維重建3個步驟后,在微機顯示器上成功地在二維屏幕上顯示出顱腦各結構的三維立體形態,結構真實,立體感強,包括虛擬色彩的表面輪廓重建和真實色彩的體素重建,見圖2和3(封2中上、右上)。
3討論
三維重建的方法主要包括兩大類:基于輪廓的表面重建法和基于體素的重建法[3]。兩種方法相輔相承,各具優缺點,各有其相關的應用領域。重建軟件的性能直接影響三維重建的質量和速度。表面顯示算法是應用圖像分割技術,將原始圖像分割成代表不同組織和器官的若干區域,然后構造這些區域邊界的表面,從而完成表面重建,可見表面顯示算法的前提就是邊界的提取。目前圖像分割及提取邊界的方法主要包括:①人工識別,在斷面圖片上,各種器官組織分界不明顯(如大腦基底核),只能靠人工界定。②計算機灰度識別,即基于CT或MRI掃描圖像的三維重建,此種識別方式目前應用較多,其優點是無需人工切片,對位及提取邊界都由計算機完成,消除了人為主觀因素的影響,提高了重建的精確度。但對于復雜的結構來說,目前的CT、MRI還不能僅僅依靠灰度值的不同進行區分。此外,目前CT、MRI掃描層厚最薄只能達到1mm左右,這也在一定程度上限制其在未來三維重建中的應用。本文作者認為灰度識別對于某些組織(如骨組織等)邊界的識別效果明顯,而對于整體重建效果不明顯。③計算機RGB識別,即依靠斷層標中不同組織之間RGB值的差異將各結構加以區分。但由于人體結構(特別是顱腦內的結構)極其復雜,如骨松質、肌纖維、大腦皮質、神經核等結構,在圖片顯示上都為紅棕色,以目前的技術尚無法通過計算機進行區分。而對經過特殊處理(如血管灌注帶色乳膠等)的組織,識別效果明顯,改善了工作中的勞動強度和精度,但對細小血管仍無法達到滿意的識別效果。所以,對于大部分組織來說,人工識別提取邊界依然是一種重要手段,目前計算機尚無法取代人工識別組織邊界。本實驗采用的是在人工識別提取邊界基礎上的表面重建和體素重建。為了提高計算機的運算速度和邊界的平滑度,采用先確定關鍵點,然后在關鍵點間用平滑曲線相連的方法。體素重建法是以二維切片圖像數據及切片厚度組成三維矩形多面體,利用數據體內的密度變化進本論文由整理提供行物質分離,使密度變化的梯度作為曲面法向,來計算畫面的顏色與明暗,用光線投射法直接顯示數據場。此顯示法的特點是能顯示實體的內部結構。在此基礎上,可以沿任意角度進行切割,這對于解剖學教學、科研及臨床上模擬手術入路等領域具有重要意義。此種顯示法的缺陷在于其無法完成整體內部各種器官、組織的拆分顯示,要完成此功能必須與表面重建方法相結合。而且數據運算量大,對計算機硬件設備要求很高,很難做到實時顯示,所以目前難以普及。隨著計算機技術的飛速發展,此種顯示法在計算機三維重建中必將得到進一步發展和完善。超級秘書網
[參考文獻]
