三维数字化论文篇（1）

2基于MBD的三维数字化装配工艺的设计过程

基于MBD的三维数字化装配工艺设计不仅仅是指编制三维装配指令，而是贯穿飞机设计的整个过程，在整个过程中不同阶段有不同的侧重点。这个过程主要包含以下三个阶段：第一阶段：工艺系统接收产品初步设计数据，分析产品结构特点，与设计人员协商初步确定工艺分离面并制定初步的装配方案，然后在三维仿真软件内进行装配方案可行性的初步分析，制定总体装配方案，分析可能的装配难点和重点。第二阶段：工艺系统接收产品较高成熟度的MBD设计数据，在三维仿真软件内对重点部位（必要时对全部）结构件、管路、自动化装配设备等进行装配过程和人机功效的详细仿真分析，发现并解决产品、工装以及工艺方面的问题并给出解决方案，如图1～图3所示；这个阶段的工艺工作主要包括：装配顺序的创建和优化；装配路径设计和优化；装配工艺过程仿真模拟、人机功效模拟、自动化定位及制孔设备等的工作仿真。利用三维数字化仿真软件对产品的组件或部件进行装配过程规划，确定组件或部件内零组件的装配顺序；按照工厂现有装配条件和装配单元工作内容，进行装配路径的仿真和优化；最后在数字化装配仿真系统中进行零组件或自动化设备的装配过程及人机功效的仿真模拟，分析装配工艺过程的可操作性和合理性，发现并解决数字化产品模型装配过程中所遇到的产品、工装以及工艺设计中的各类问题，同时也可以进行工具等的选型工作[2]。第三阶段：接收设计部门的最终三维MBD设计数据，创建顶层MBOM以及PBOM等工艺数据，在数字化工艺设计系统中进行装配工艺的详细规划和细节设计以及资源库的创建，在三维可视化的环境下进行零组件以及标准件的划分，在全三维的环境下对装配指令进行工步级的细节编辑，最终生成现场使用的三维可视化工艺指令。

3三维数字化装配工艺设计系统的架构和工作模式

3.1三维数字化装配工艺设计系统的架构

本文所述的装配工艺设计系统是基于达索公司的DELMIA软件平台进行开发的三维数字化装配工艺设计系统，DELMIA软件平台分DPE和DPM两个工作环境，DPE侧重数据管理和工艺规划，DPM则提供一个三维可视化的环境便于产品数据的划分和装配仿真等工作。由于DELMIA只是提供了一个平台且目前MBD设计标准不统一，故需要在原有基础上进行客户化定制和开发，本系开发了多种辅助工艺设计工具以便工艺设计人员只需极少的文字输入即可完成工艺设计，所有关键数据均直接继承自产品MBD数模，保证了工艺信息的完整和准确；此系统中最为复杂难度最大是MBD数模中标准件的处理和划分，由于大型飞机标准件数量都在数十万甚至上百万件以上，采用实体建模将会产生天量的数据，因此目前飞机标准件设计大都采用点线等元素进行简化表达，无法使用DELMIA中标准功能进行标准件的工艺规划，因此系统开发了一套专门处理标准件模型的工具，本系统也是国内目前唯一实现了对以点线表达的标准件识别和划分的系统，如图9所示。本系统依托VPM协同设计平台提供MBD产品数据，在DELMIA中完成PBOM的创建、顶层MBOM的划分、三维装配指令的设计并向协同平台提供底层MBOM以及三维装配指令等数据，由系统平台进行管理和发放。三维数字化装配工艺设计系统的流程及架构如图4所示，整个三维数字化装配工艺设计系统始终保持设计数据的一致性，保证数据的准确性及完整性，同时本系统可给生产管控系统（MES）以及ERP系统设置数据接口[3]。

3.2三维数字化装配工艺设计系统的工作流程

三维数字化装配工艺设计系统主要由需要工艺管理部门和各车间工艺设计部门使用和管理，工艺管理部门和各车间工艺设计部门必须紧密协同才能顺利开展三维数字化装配工艺设计，同时工艺管理部门需要给予车间一级足够的权限，毕竟车间一级工艺人员对产品设计特点有更深入的了解。工艺管理部门主要负责三维装配设计系统数据的顶层设计，其利用DELMIA中的DPE环境下的数据接口进行EBOM导入，通过对EBOM的重组增加工艺组件和路线定义等形成PBOM；在PBOM的基础上构建顶层MBOM；根据各厂际分工要求进行大部件级的顶层工艺组件的划分，如图5所示。各车间工艺技术主管接收工艺管理部门下发的数据，进行各车间内部工艺面的进一步划分并将之分派给具体每个工艺员；工艺员接收工艺主管分发的具体某个装配单元的数据，进行本装配单元装配工艺的层次划分以及具体工步的分解，在DPM三维可视化的环境中中进行零组件及标准件的划分，然后在DPE环境下进一步进行装配可视化修饰等细节编辑，但对于装配工艺所需飞机装配技术条件、材料、工艺规范文件等全部采用专门开发的工艺设计工具进行创建以保证编制数据的准确和完整。最后直接在DPE中输出结构化和标准化的三维装配指令并提交审批，经过审批的装配指令发送到协同平台进行统一进行发放及管理，以上过程见下图6～图14所示。三维装配指令审批发送到系统平台后由工艺管理部门统一管理，不属于装配工艺设计的范畴，本文不再赘述。

4基于MBD的三维数字化装配工艺设计的优势及要求

4.1基于MBD的三维数字化装配工艺设计的优势

1）采用基于MBD的三维数字化装配工艺设计，彻底解决了制约装配工艺设计过程中涉及的数据准确性、完整性的问题，整个装配工艺的设计完全基于设计的MBD数模，保证了与设计数据的一致性；2）工艺人员在三维可视化的环境下进行装配工艺的规划、仿真和设计，使得装配工艺设计更加直观更有操作性，通过装配路径仿真、人机功效仿真以及自动化设备工作仿真等可提前发现存在的设计、工装及工艺规划包含的问题并提前予以解决，大幅减少现场实际生产时的各类问题，提高生产效率并大幅降低生产成本；三维可视化装配指令设计系统使工艺人员完全从枯燥的文字编辑以及事后数据校对中解放出来，工艺人员只需关注装配工艺的可行性和合理性，无需花大量精力进行数据准确性和完整性的检查；3）在三维数字化装配工艺设计系统中输出的三维装配指令彻底颠覆了传统文字化的装配指令，工人只需在系统输出的三维可视化装配指令中进行简单操作即可，无需查找大量的图纸、设计技术文件以及其他工艺性文件，做到了可见即所得、所得即所需的效果，同时工人还可在装配指令的三维视图中对轻量化的设计数模进行各类尺寸的直观测量，便于工人现场操作的进一步了解；4）三维数字化装配工艺设计系统可输出装配部门准确完整的底层MBOM，有利于ERP以及MES系统的实施和管理；5）三维数字化装配工艺设计系统可以与装配知识库系统紧密集成，使得公司积累的知识在装配工艺设计时顺利地的共享和调用；6）工艺管理部门可利用DELMIA软件平台中DPE模块对整个装配数据进行有效的管理，保证下游数据的完整性和准确性，利于工艺设计部门编制完整准确的装配指令。

4.2基于MBD的三维数字化装配工艺设计的要求

1）基于MBD的三维数字化装配工艺设计要求有准确、完整及规范的且严格执行的MBD数模，产品设计数据是所有下游数据的源头，设计数据是否准确、完整及规范是决定三维装配工艺设计系统是否顺畅和准确最关键的要素。因此产品设计部门必须要有科学合理的与制造部门协商过的MBD设计标准和规范且必须严格执行，否则必定会导致整个下游其他系统的数据的混乱和实施困难[4]。2）工程制造部门也须有严格的与设计部门MBD设计标准和规范相协调的各类工艺规范且必须严格执行，用以支撑三维数字化装配工艺设计。本文所述的装配工艺设计系统在开发过程中发现产品设计标准很大程度上体现的是传统二维设计模式的思想，不能很好的适应当前基于MBD的三维数字化设计要求，而且设计人员没有严格执行现有标准化要求，特别是以点线表达的标准件模型存在大量的格式错误等不规范设计，导致系统开发比较缓慢，仅为了解决标准件数模处理和划分就占了近三分之一的时间。因此产品设计应开发专用的标准化设计工具和数据库用以支撑基于MBD的产品设计，同时需要借助专业化的软件工具对MBD产品数据进行标准化等项目的批量检查，最大限度地减少因人为因素导致的产品数据错误。3）工艺设计人员必须具备相当的工程经验，熟练理解并掌握三维数字化装配工艺设计系统所涉及的理念和软件使用要求，三维数字化装配工艺设计系统对工程技术人员来说只是工具，它本身无法识别工艺设计和规划的合理性和可行性，这些都必须由工艺设计人员依靠经验和知识确定。

三维数字化论文篇（2）

淮剧又名江淮戏，源于清代，是流行于江苏、上海和安徽部分区域的一种古老戏曲剧种。最初淮剧多为汉族人民的生活小戏，是由农民号子和田歌发展而成的一种说唱艺术，形式为一人单唱或二人对唱，并配合以竹板击节。后与苏北汉族区域流行的香火戏结合，再受到徽戏和京剧的影响，在唱腔、表演和剧目等方面逐渐丰富，最终形成了淮剧。近年由于淮剧文化因为受众市场下降，生存环境变得恶劣，这种传统文化艺术形式正面临着消亡的威胁，急需通过不同手段给予科学有效地保护与传承。

数字化是以计算机信息处理技术为基础，以传播学理论和当代艺术理论为指导，以图、文、声、像为形式，对社会各个领域的信息进行的采集、存取、加工和应用的过程。淮剧文化的数字化保护研究，以研究淮剧这个传统文化为切入口，将极大地促进戏剧文化的保护与传承，并可以积极促进我国以非物质文化遗产为主题的文化创意产业及其相关产业的发展，促进文化原创产品的设计于应用。另一方面将促进数字化技术本身不断的发展和提高，在淮剧数字化文化保护上的实践与应用中取得的经验，让数字化影像技术、虚拟现实技术、多媒体交互技术得到更好的更快速的发展，促进数字化时代的发展。淮剧的数字化保存促进了文化和科技的深度融合，具有深远的意义。

我国的数字化技术经历了从静态摄影、无声影像、数字摄像、动作采集、虚拟现实等不同历史阶段。传统的数字化主要以图片和视频为手段文件进行保存，都是有限的二维角度的保护，如果需要对其进行修改，需要演员重新进行表演，具有很大局限性。近年来动作捕捉技术的完善，多种交互展示手段的开发，三维数字化淮剧文化产品，通过网络供人们学习研究，更进一步的发展了淮剧的数字化保存。为更好地进行淮剧数字化保护，必须克服现在非物质文化保护中存在的问题：

（1）数字化保护理论匮乏。现存的数字化体系研究还没有构建起文化保护传承的数字化体系支持。数字化信息技术相关理论支持不足，使得文化保护数字化变成无本之木、无源之水。数字化采集与保护的流程、规范等方面还要更深的理论研究。

（2）数字化技术手段有待提高。数字化技术的革新改变了传统的文化遗产数字化保护和开发方式。虽然三维技术得到了快速的发展，但是在实际应用上还存在设备昂贵、生产效率低下的问题，但是我国现阶段数字化层次还比较低。因此，需要积极完善技术的弊端，把多种多样的数字化保存技术和手段实践应用。

（3）文化内涵知识未体现。数字化文化保护主要是对非物质文化的数字化再现，运用图像、视频、三维等技术可以得知文化的表演形式及其内容，但是我国文化中很多知识是隐形、系统的。面对不同文化的不同区域特点、时间特点、无法完整地反映文化中深厚的知识联系，其应该具备的历史文化价值也得不到充分的挖掘。

面对我国文化遗产数字化中许多不完善的地方。淮剧的数字化技术和应用研究，需要根据淮剧的特点进行重点的保护，有些是以舞蹈动作为主，有些是需要耍道具配合、有些是需要耍乐器伴奏、有些是需要耍伴奏与音乐结合。这要求我们在数字化保护中提取角色、服饰、道具、动作、器乐等不同信息，以计算机能识别的格式分别进行编码。因此，在数字化过程中，可从模型、动作、声音、视频四方面进行研究：

（1）模型数字化技术。淮剧的数字化保护包括与其相关的人物角色、场景环境、道具等物质性资源。为了满足对淮剧形式真实的再现，需要通过数字化技术，对其形象进行三维虚拟还原再现。参考数字化技术队中模型数据的要求，建立模型数据的规范化采集和保存。三维建模包括模型建立，材质处理。模型是需要按照真实作品建立，材质需要通过图像处理技术把真实物品的颜色取下来了，最后贴图到三维模型上。

（2）动作数字化技术。戏剧演员动作语言在淮剧文化中有着重要的地位，对其进行数字化保护有利于非物质文化遗产的广泛传播和展示。尤其对于以舞为主的淮剧曲种等非物质文化遗产项目，对动作数据的采集不仅是必不可少的，而且是最重要部分。动作的保存主要通过运动捕捉技术来实现动作数字化的真实性。淮剧的运动作捕捉技术是通过在淮剧演员的关键部位放置跟踪器或者标记点，在运动的场地周边放置很多用于动作捕捉的摄像头，在演员进行淮剧动作表演的同时，摄像头捕捉标记点的空间位置和运动轨迹，电脑通过运动处理软件将数据记录，并在三维空间中对虚拟的淮剧演员角色模型进行关联，实现动作还原，最后完成淮剧等动作的数字化集。

（3）声音数字化技术。声音是戏剧文化中的重要组成部分，保持淮剧文化的一种重要途径。我国现在对戏剧文化的声音保护中，有一大批伴奏音乐和淮剧现场表演的音频包资料，这是一种成功的方式，但是存在着很多问题，如格式不统一、质量参差不齐。数字化声音保护应该更加注意音频资源采集规范和元数据规范。而且应该根据淮剧表演主要是在室内表演的特点，结合淮剧对乐器伴奏、唱词唱腔的表演需求，参考更标准的数字化音乐相关技术，指导淮剧音频资源的数字化保护。

（4）视频数字化技术。视频是现在戏剧文化数字化保护的最主要形式，但数字化视频技术仍然需要改进，其中存在着视频格式、清晰度、视频压缩、视频编码等方面的差异，阻碍了淮剧资源的保存和信息的共享。因此，如何在淮剧数字化视频采集上找到一条切实可行的高操作性技术规范十分重要。提出淮剧的视频数字化保存是应该坚持多机位多角度拍摄，从多方面还原淮剧文化的真实性原则。根据这个核心原则注意在实践中不断完善拍摄技巧，以满足淮剧文化数字化保存的需要。

我国文化遗产数字化技术不规范统一、不完善的问题，需要借鉴数字化技术的发展来不断提升，淮剧文化的保护更是要根据自身的特点，结合数字化采集技术和保存规范来实现。文章从四个方面，将研究指导完善淮剧文化数字化技术规范的建设，促进戏剧类非物质文化遗产数字化技术的发展及应用，提升淮剧保护的技术水平，促进淮剧文化知识的学习交流与传承创新。

参考文献：

三维数字化论文篇（3）

数字特技全称电子计算机数字控制技术,它是将数字用于电影的特殊技术。在信息技术快速发展的今天,数字特技的出现不仅改变着传统的影视制作方式,极大地提高了影视制作的效率,同时也以更新、更奇的艺术表现力,带给了观众更具震憾力的视觉冲击,也大大地丰富了影视制作设计手段。一般来说,数字特技制做画面可分两种。一种是量线形图形,即单线条几何图形画面;一种是扫描图形,即有色调的扫描影像图形。动画片中多用第一种,故事影片多用第二种。制做方法是:根据拍摄要求,计算机进行运算并编制程序;经自动检验校正后,按程序用录像机拍摄录制画面,然后再将磁带信号转录到胶片上使之形成光学影像。

在这里我想解释一下:数字特技和数字特效是不一样的。数字特效是将数字技术用于电影所产生的特殊视觉效果。数字特效偏重画面最后的效果,是“名词”。数字特技偏重于产生这种效果的技术,是“动词”。它包括计算机影像虚拟生成(二维或三维动画)即计算机数字创建和计算机数控影像技术(数字合成与处理,简称数码制作)即计算机数字控制。我们在进行数字处理的时候要遵循光线匹配原则,色彩匹配原则,透视匹配原则,时间匹配原则及运动匹配原则等“五项基本原则”。

数字化给视觉提供了全新的表现手段,从宏观上说,计算机参与电影特效的制作表现在以下两个方面:一种是创建作用,另一种是控制作用。计算机三维动画和虚拟技术属于创建作用,数字处理和数字合成属于控制作用。

1 三维动画特技主要用于在实拍中无法用其它方法实现的各种效果。当前用得最多的除了怪物与飞船,就是烟火与环境。在大型灾难片的烟火背景和本来就不存在的幻想空间中,使用三维技术就要比实拍模拟廉价而高效,三维技术大概包括:a.仿真角色(用于模拟不明生命体的造型和运动);b.变形对象(各种变形对象、随机变化的环境、柔软的类生命体、制作图像扭曲辅助通道);c.粒子特效(火焰发射器、星空背景、沙尘、群体动画、动态遮罩);d.仿真场景(异度空间的远景、类生命体的飞船、幻想的植物与建筑); e.灯光模拟(各种光效元素、体积光、闪光、三维镜头光斑)。

2 数字合成特技真正用于电影创作还是在20世纪八九十年代。所谓计算机数字影像技术是电子计算机编辑处理影像(仅用电子计算机制作合成状态与动作的技术)与数字影像合成程序(以影片等为素材在电子计算机中合成的技术)在电影制作上的概称,简称数字合成特技。数字合成特技在影片制作中通常被笼统地归纳成影视后期。需要合成特技来完成的镜头几乎包含了整个影片的所有特技部分。最常见的效果包括后期抠像、动态遮罩、各种光效和扭曲。合成技术大概包括:a.蓝(绿)幕抠像(用于特技摄影中各种人物和场景,删除论文联盟和增加配色素材中的对象);b.跟踪(匹配前期拍摄的镜头或对象运动,三维与实拍素材合成的位置参考、人物修饰的参考、光效的位置匹配等);c.调色(匹配所有实拍场景、抠像人物、三维对象在同一镜头里的色彩。弥补前期拍摄各种环境影响的色彩缺陷);d.扭曲特技(各种时空变化、人物变形);e.二维粒子(弥补三维粒子的不足,局部的图像修饰);f.光效和特技滤镜(提供了给素材添加特效和气氛的无限手段)。

无论哪一种技术都离不开数字计算机,且都需要光学印片, 并且在各种不同题材的影片摄制过程中,常常会遇到一些成本很高、难度大、费时过多、危险性大的摄制任务或现实生活中并不存在的被摄对象和现象,常常要求摄制一些难于用一般摄制技术方法完成的电影画面,就需要用特技方法去拍摄。因此特技的作用表现在五个方面:1.完成巨大的、困难的甚至危险的摄制任务。2. 提高电影镜头的艺术质量,加强艺术效果。3. 创造全新的电影镜头。4.扩展银幕的调度空间。5.节约拍摄时间,降低影片成本。

数字特技技术从形态上观察,是一些借助计算机数字技术电影特技技术。从美学层面思考,是数字技术给特技技术带来的新手段。

面对数字特技电影,有的研究者是从电影观念和本体论层面来认识问题的,有的研究者已经提出了虚拟现实主义。更有甚者提出了“电影叙事的游戏假象说”。

与此对照,数字特技电影的叙事信念和叙事形态就和主导文化的文艺理论十分不符。我们在观看国外的绝大多数影片、尤其是使用数字特技技术的影片时是非中心化的,没有宏大叙事所要求的那种认识“历史发展的必然规律”的决定论信念。

在观赏的阶段,数字特技电影给我们带来的游戏心态,是对视听奇观的享受而不是对银幕现实的认同。因为很多数字电影虚拟的不是“现实”而是21世纪杀人网络中的数字杀手、恐龙复活的侏罗纪公元、彗星撞地球这样的“非现实”!

美国电影《阿甘正传》带给观众的是一种观赏,影片试图用轻松和玩笑的态度来稀释历史,在笑声中弥合社会心理的矛盾、交流各民族、各阶层的价值观。主旋律影片要的是理性创作、权威性观赏,它能否接受这种嬉笑态度,能否容纳那种由数字技术带来的历史场景的明显虚构和历史“再现”即历史阐释的不确定性?

面对数字特技和其它新技术,我看到的却是破除形式崇拜的必要性和可能性。今天,谈论“特技”这个词,如果不加限制词,我们指的就是技术。它只是制造影片真实感的手段而不是目的。我们无法再把数字特技当作一个物质性的手段,而放弃或逃避我们自己的思考和判断。数字影像,仅仅是一种手段,影片能否吸引人,能否让世界范围内的更多观众认同,还要看编导对基本的历史事实有无尊重、敢不敢尊重;对人性的认识是否深入、准确;还要看作品中的主题是否蕴涵了一种普世性的基本人道情感和当今商业社会的共同契约。从技术条件对美学形态的影响来看问题,数字电影也把某种革命性观念“逼”到了我们眼前。它打破了我们中国大陆学人和电影创作者理解的巴赞电影美学:完整现实的复原。数字电影给了我们一个存在主义的时空:形式体系没有什么先于其具体活动、具体显现的本质规定性,手段、技术的的自由带来的是创造的无限多向选择,也是理解上的非权威阐释。以存在主义的眼光看:形式系统语言不提供担保,数字技术给创作者带来自由,给观赏者提供一个非权威的叙事时空,它再次将选择的自由和思考判断的责任放在每个个体观众的肩头。

在我看来,数字特技和其它新技术影片对技术应该是一种对技术控制的平衡。影片的价值取决于数字技术和真实性叙事的结构平衡。暴力美学的血腥打斗、数字电影的虚拟现实表面上弱化或者摒弃了社会劝戒或道德审判,但就电影社会学和心理学来说其实是一种把责任和选择交回给观众的电影观。它是对爱森斯坦“杂耍”蒙太奇观念的彻底反驳。它的含义是:电影不再提供社会楷模和道德指南,电影也不承担对观众的教化责任,它认为电影提供的是一种纯粹审美判断。这就是把选择的责任还给每一个观众,它是一种存在主义的人道主义。当然,它所面对的,也是产生它所不可少的社会环境是:具备商业伦理和基本人道情感的观众、契约健全的商业社会、和由此产生的后现代境况、高度法制化社会、有自由竞争的文化空间、有自由的文化产品选择权。而在我们这里,大众呼唤和要求都是比较“传统”的写实性电影时空和权威的、有现实感的、认同的观赏接受心理。这些就是我们面对数字电影的悖论和错位,正是这些错位和悖论构成了数字电影可能给我们的启示和张力。数字化是一柄双刃剑。这把双刃剑给我们带来了启示:影视特技应该为电影而服务,高超的技巧是不露痕迹的。这也可以作为数字电影一个不能称得上标准的标准。

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谈到影视特技制作,在国内动画界中普遍存在一种概念上的误区,即“三维动画可以制作一切”。而讲到后期特技,则有很多初学者把它片面地理解成premiere之类的视频剪辑。其实,这些误解都是因为前期与后期、合成与剪辑的概念模糊不清造成的。

通常在数字影片加工过程的划分范围里,三维动画和摄影(摄像)类似,同属于前期制作的范围。因为在影视特技制作中,不管是三维动画制作的数字影像还是摄影(摄像)机拍摄的视频素材,一般都还要经过合成特技制作软件来加工成最终的特技镜头。最后再使用非线性剪辑软件对每个镜头和声音素材进行剪辑,直至输出成完整的影片。

三维数字化论文篇（4）

一、数字化学习资源与学科课程的整合——开发数字化学科课程

数字化学习资源是指经过数字化处理、可以在多媒体计算机或网络环境下运行的多媒体材料，包括数字视频、数字音频、多媒体软件、CD-ROM、网站、电子邮件和数据文件等。整合数字化学习资源与学科课程，可以有以下几个途径：

1.充分利用网络学习资源

即以现有的课程为基础，在教学过程中，充分、有效地利用因特网上丰富的学习资源。例如，在英语教学中，我们可以补充与课文相关的背景材料，这样既可以使学生更深刻地理解课文，还可以扩大学生的阅读量、提高学生的阅读能力。

2.开发多媒体教材

教材是课程的具体表现形式之一。目前我们所用的教材主要是“印刷品”，整合数字技术与学科课程有必要开发多媒体教材。与“印刷品”教材比较，多媒体教材有着显著的优势：首先，容量大。一张普通的光盘可以容得下1000多张图片、3张光盘就可以容得下一套自1768年第一版以来至今已有十五版、足以放满一间屋子的《大英百科全书》。而且，随着技术的更新，光盘的容量和运行速度还在不断地提高。其次，多媒体教材可以将不同媒体所记载和表达的信息融为一体，提供文本、图像、声音和视频等多种呈现方式的学习材料，满足学习者视觉、听觉等多种感官的需要。这些学习材料也很容易分解、组合、检索、提取与利用，为知识的获取和保存提供了极大的便利。

3.开发网络课程

网络是数字技术的核心。开发网络课程就是要利用网络技术，将学习的内容编成超文本结构的HTML或Java语言，存放在Web服务器上，学习者可以通过浏览器在网上进行学习。网络课程为教师和学生提供了一个跨越时间和空间的学习环境，有利于学生的自主学习和合作学习。网络课程也为生生之间、师生之间的交流提供了多种途径，如可以通过E-mail、聊天室、电子论坛和BBS等方式实现网上讨论、网上答疑和网上作业等学习形式。

二、数字化学习工具与学科课程的整合——掌握数字化学习方式

数字技术为学习者提供了全新的学习工具：获取信息的工具，如搜索引擎、专业网站等，利用这些工具，可以非常容易地获取各种信息资源；加工处理信息的工具，主要指各类软件，如用来编辑文档的 Word、开发多媒体课件的Authorware、处理数据的Excel和制作动画的Flash等；传递信息的工具，如E-mail等；保存信息的工具，如光盘、硬盘和软盘等；协作学习的工具，如BBS、聊天室、网上传真和论坛等；模拟情景的工具——虚拟技术。

将数字化学习工具整合到课程中，必将引起学习方式的革命，这种革命显著表现在被认为是人类文化之鼎的三足——阅读、写作和计算方式的革新上，从而产生了数字化时代人类文化的新三足：数字化阅读、数字化写作和数字化计算。

1.数字化阅读

数字化阅读从表面上看，只不过是阅读的载体发生了变化，由印刷文本走向了基于计算机和网络的超文本、超媒体。但透过现象究其本质，我们发现数字化阅读方式对读者产生了革命性的影响。吴伯凡在《从“死书”到“活书”——超文本技术及其文化意义》一文中，比较了印刷文本和超文本的差别：印刷媒体可以说是一种“只读媒体”，其文本是一种“只读文本”，或者说是一种线性的等级森严的文本。超文本的特征是“非线性、非等级、无疆界和面向对象”。他还指出，“作者”的阅读模式在这个过程中被瓦解，代之而起的是“读者”的阅读模式。作者再也无法强行划定“读者”的视野，再也无法高高在上地将单一的形式和固定的内容“推”向读者，相反，“读者”是从信息库中把自己感兴趣的信息“拖”出来，作者只是素材的提供者。可见，超文本的出现和使用，使读者由被动地、线性地“读”变成了主动地、互动地和反馈性地“读”。

2.数字化写作

数字化写作的特点首先表现在书写工具上。用笔书写的方式演变为用键盘输入、扫描输入或语音输入等。书写工具的变化不仅提高了书写的速度，而且使书写具有极大的灵活性，作者可以随意修改、复制、增补、删除和打印等，这就将作者从大量的抄写劳动中解放了出来。其次，数字化写作的思维方式有了变化。以前作者是以线性的文本结构来构思的，而在超文本环境中，作者必须用网络化的思维方式来构思，如制作脚本、制作课件和制作网页等就是用这种思维方式来进行写作的。再次，在数字化写作过程中，作者不只是用文字，还可以用符号、图像、声音、动画和视频等来表达思想。另外，作者也不再是单向地表达，同时也是在与读者进行沟通、交流和相互理解、相互探讨。

3.数字化计算

数字化计算的特点首先表现在计算工具上。传统的通过心、笔、算盘或计算器来进行的计算转向了功能强大的计算机，从而把人从繁琐的计算劳动中解放了出来。其次是表现在计算的概念上。在传统的观念中，计算是和数字或数学学习联系在一起的；而在数字化环境中，计算越来越与社会生活的各个方面联系在一起，并使社会生活越来越“数字化”，从而大大拓宽了计算的概念。再次是表现在计算思维过程中。在传统的计算过程中，思维的重点在于计算的准确性和速度，即计算本身；而数字化计算的思维重点不再在于计算准确

性和速度，因为它们可以由计算机代劳，它的思维重点在于思考“怎么算”，数学思维的重点发生了转移。

三、数字化学习环境与学科课程的整合——构建数字化学习模式

1.数字化学习环境

数字化学习环境应当包括硬环境和软环境两个方面。硬环境指数字化学习的技术基础，包括：⑴ 设施，如多媒体计算机网络教室、校园网和因特网等；⑵ 资源，如多媒体教材、网络课程和应用软件等；⑶ 平台，向学习者展现的学习界面，实现网上教与学活动的软件系统；⑷ 通信，实现远程协商讨论的保障；⑸ 工具，学习者进行知识构建、创造实践和解决问题的学习工具。硬环境为知识显示多媒体化、传输网络化、信息处理智能化和教学环境虚拟化提供了技术基础。

数字化学习的软环境是数字化学习的理论基础。建构主义在现代学习理论中独树一帜，它的创立被认为是当代教育心理学的一场革命。建构主义学习理论认为，学习不应是被动地接受外部刺激和被灌输知识，而应当是信息的主动加工和知识意义的主动建构，而且知识的建构应当在更接近、更符合实际情况的学习活动、学习情境中。由于多媒体和网络技术能够提供图文声像并茂的情境，能提供有利于协作学习的交互式学习环境，还能够提供有利于激发学生主动发现、主动探索的大量资源，所以，“多媒体和网络技术的普及，实际上为实现建构主义的学习环境提供了最理想的条件”（何克抗，《网络教学结构与网络教学模式探讨》，2001.8）。同时，建构主义学习理论也为多媒体和网络技术在教育领域的应用提供了强有力的理论支持。

数字化学习环境和学科课程的整合就是将学科课程学习的内容置于数字化学习的技术环境和理论环境之中，进行学科课程学习的一种新型学习模式。

2.对数字化学习模式的探索

数字化的学习模式主要有以下三类：

⑴ 基于多媒体学习工具的“创设情景—自主学习”的意义建构模式。这种模式是把多媒体计算机作为认知学习的辅助工具，强调教师的引导和学生的自主学习两个方面。这种学习模式有利于知识的吸收和掌握。具体操作步骤如下：

① 教师利用多媒体技术，在充分研究学生的认知特点和知识结构的基础上，制作图文声像并茂的课件，创设学习情境。

② 学生利用多媒体学习工具，结合情境和教材，进行思考、讨论、实践和探索。

③ 教师参与学生的学习过程，给予必要的引导和帮助，力促学生对已有的知识和新知识进行重组，实现意义构建。

⑵ 基于数字化学习资源的“问题发现—资源利用”的开放性学习模式。这种学习模式强调对网络资源的利用，其目的在于使学生的视野从“死抠”教材转向广阔的网络信息背景，锻炼学生在具有海量信息的网络资源中搜索、发现、分析、整理、加工和利用信息的能力，从而提高学生的信息素养，培养学生自主、自立和自强的品质。具体操作步骤如下：

① 教师指导学生在更广阔的知识背景中去发现问题，确定“感兴趣”的对象。

② 学生利用网络资源进行收集、探索，从中辨别出对自己有用的东西，获取自己需要的资料。

③ 利用数字化学习工具，对所获取的资料进行整理、加工、重组和分析，提出解决问题的假说。

④ 验证假说。

⑶ 基于网络学习环境的“主题探究—小组协作”的研究性学习模式。这种学习模式是协作组成员围绕同一个主题，在平等、自由和民主的氛围里进行讨论、交流，它强调学生的参与、体验、想像和探究。这种学习模式有利于培养钻研精神、协作精神，有利于锻炼辩证思维、发散思维和求异思维等。具体操作步骤如下：

① 进入问题情境阶段。通过开设讲座、组织参观访问和上网浏览等，创设一定的问题情境，做好背景知识的铺垫，调动学生原有的知识和经验。

② 具体解决问题阶段。搜集、整理、分析和提取信息资料，根据设计的研究方案和确定的研究方法，进行调查研究，获取结果，利用网络工具进行初步的交流。

③ 成果的交流和表达阶段。归纳、整理、总结和提炼，形成书面成果。表达成果的方式可以是实验报告、调查报告，还可以是在辩论会、研讨会上发言，在展板、墙报、刊物和网站发表。

以上探讨了数字技术与学科课程整合的三种途径。如果说将数字化学习资源、数字化学习工具与学科课程进行整合还属于单方面的、局部的整合的话，那么数字化学习环境与学科课程的整合则属于全方位的、全过程的整合，它不仅要求将信息资源、信息技术整合到学科课程中，更要求学科课程的教学建立在现代学习理论基础之上，从而建构数字化学习模式。所以，数字化学习模式是现代信息技术与课程整合的核心。

参考文献

1.李克东：《数字化学习（上、下）——信息技术与课程整合的核心》，载《电化教育研究》，2001. 8、9。

2.何克抗：《网络教学结构与网络教学模式探讨》，/articledigest10/net-instruction.htm。

3.吴伯凡：《从“死书”到“活书”——超文本技术及其文化》，载《微电脑世界》，1998.4。

三维数字化论文篇（5）

二、数字印刷的发展现状

（一）国外数字印刷发展现状

据中国产业信息量的统计，在2012年数字印刷产值占比全球印刷总值的12%。其中数字印刷总产值为800亿美元，应用数字印刷技术最广泛的是户外广告业，占比约为25%；截至2014年12月，数字印刷占印刷行业的产值比例翻番，由2004年的12%上升到30%左右。换句话说，全球印品的三分之一均适合由数字印刷技术来完成。国外发达国家的数字印刷技术在市场中纷纷找寻着合适于其国情并且附带有足够进步空间的发展方向。到2014年6月为止，澳大利亚印刷业产值为79.69亿澳元，比上年同期下降了2.7%，行业年增长率预计为-4.3%。在未来5年内，预测降幅会缩小至2.6%。日本的数字印刷市场在不断增长，2014年日本数字印刷产值达到2940.58亿日元，占整个印刷市场的6.5%。数字印刷的需求增长，说明在不断的技术革新下越来越多的印刷品被数字印刷市场所兼容。

（二）国内数字印刷发展现状

在中国，根据国家印刷总局2014年印刷企业年度核验的统计，截至2013年年底，中国印刷业总产值达10398.5亿元，整体规模位居全球第二位。全行业资产总额10624.7亿元，利润总额796.2亿元，对外加工贸易额837.5亿元。2013年全国2488家主营与兼营数字印刷的企业年印刷总量为103亿元。目前国内印刷业主要集中在三大沿海地带：以广东为中心的珠三角印刷产业带、以上海和苏浙为中心的长三角印刷产业带、以京津为中心的环渤海印刷产业带。而中国的西北则为印刷技术产业相对薄弱的地带，以新疆为例，新疆作为中国的多语种印刷大省，根据中国产业信息网的统计，50年来新疆累计用维、哈、蒙、柯、锡伯、汉等多种文字出版各类图书3.82万种，其中少数民族文字图书2.67万种，占出版总数的70%，新疆少数民族出版物占到全国少数民族出版物总数的一半，但数字印刷设备资产却不及发达片区的1%。截至2014年新疆，市场上目前较为主流的几大品牌（惠普、柯达、富士施乐）的大型数字印刷设备覆盖量勉强破百台，远不及国内其他省市的平均水平。

（三）新疆数字印刷发展滞后的原因分析

造成滞后问题的原因是多方面的：首先，新疆经济的起点较低是影响数字印刷工业发展的因素之一，经济基础差造成地方社会贫富差距明显；其次，工业发展依赖于经济增长和科技技术的革新，然而在新疆这历史悠久的农牧片区，实现起来无疑是缓慢的；另外，在国家政策的鼓励下和市场需求的刺激下，除了国企和大型的民营企业也出现了一批又一批的印刷业厂商加盟和投资，从发展的角度讲是好事，同时也带来了问题，实力强的企业能立足于市场形成垄断，造成小型企业让利求存，使得市场上产生价格乱像；最后，人才的紧缺也是制约企业、行业发展的关键瓶颈，新疆带有印刷专业的技校、中专、高等院校较少，人才培养量严重不足，具有一定理论水平、掌握较高专业技能的生产一线人才成为了行业内中坚力量。按照目前教育的培养速度比较行业发展速度，专业人才缺口将愈发明显。

三、新疆的民族文化对数字印刷业的影响

新疆的民族文化比较具有代表性，其内容丰富，类型多样。对于具有代表性的民族文化作品在印刷工作时也具有特殊性。正是这份特殊性给新疆的印刷业带来了新的“色彩”——不同种类的民族文化作品在给数字印刷工艺提出新的要求的同时也带给人们对数字印刷新的体验，直接影响着数字印刷未来的发展方向；民族文化精神间接影响了一代代印刷专业人仕的创业热情，在保持着严谨的印刷素质基础上创新出新的工作方式，横向扩大市场，让产业在祖国的西部稳步发展。

（一）民族文化的特殊性

以新疆为例，生活在新疆这片土地上的维吾尔、哈萨克、回、蒙古、柯尔克孜、锡伯、塔吉克、乌孜别克等47个少数民族，各有自己特殊的历史发展经济生活和，因此，他们的文学艺术也各具自己的特色。以维吾尔族为例，维吾尔族的民族特点丰富多样，与生俱来的热情好客，在浓郁的西北边塞风情渲染下，让维吾尔族人民普遍带有豪爽的性格。

（二）民族文化作品突出实现数字印刷技术色彩管理功能

维吾尔族所独有的艺术审美观是奔放的，创作素材中偏好浓烈艳丽的颜色，对视觉有强烈的冲击感。特别是绘画作品和带有民族特色的图书类作品中暖色调的颜色成为主流，带着西域的奔放风格，画风也彰显热情，画面更加饱和。在完成此类作品的印刷工作时往往出现不同的数字印刷设备所生产出的同类作品具有明显色差的问题。此类问题引起了数字印刷企业越来越多的关注，原因在于不同的设备对于原稿色彩的辨识度不同，计算机所遵照的颜域不同，针对每一种设备颜色的算法也不同，为了追求原汁原味的民族化作品，把作品色彩更加准确的呈现出来，对不同的印刷设备中的色域做标准化的统一就产生了一项新的功能——色彩管理。色彩管理的意义在于将作品原始的颜色由数字印刷设备中的CMS色彩管理模块来进行解析，将解析的结果与ICCProfile进行找寻匹配，将结果与设备特性文件（设备所能识别的色域文件）进行对应的转换；这一功能对于不同的颜色，数字印刷设备用统一化的标准，将颜色原有的Lab数值转化为CMYK数值来定义，同时用Lch的数据来对应颜色约束，就像给每一种颜色标记了“身份证号”，在统一标准下定义每一种颜色的数值，无论怎样的数字印刷设备都能准确的解析识别出作品中原汁原味的颜色。色彩管理功能将颜色数值化，不同品牌的数字印刷设备在印刷同一种颜色时，都能将原稿颜色准确无色差地输出，真正做到数字印刷设备不会出现色差。

（三）开发优化的民文信息处理软件

与汉字不同的有各类民族文字，以维吾尔语言文字为例；维吾尔语是主要分布于中国新疆维吾尔自治区的维吾尔族使用的语言，使用人口约有1,200万；维吾尔人信奉伊斯兰教之后，逐渐改用以阿拉伯字母为基础的文字。这种文字经过不断改进和补充，迄今已成为维吾尔族全民通用的文字。维吾尔文在维吾尔族的文化发展上起了很大作用，并由它保存了丰富的文化遗产。在民文信息处理领域，民文文字区别与汉语的是文字书写和排版顺序，以维吾尔文字为例，其书写特点突出行笔的流畅，字体缜密隽秀。维吾尔文字在书写时，相邻字母在同一水平线上有连接时均可连笔书写；而维文文字宽度和高度亦没有统一的标准约束，比较随意，甚至同一个字符的不同书写形式也会造成宽、高不相等的情况；另外，印刷品通常是文字与插图相结合的呈现形式，因此，这对印刷维文图文资料时排版工序带来了不便，要把此类文字呈现出印刷体的整齐统一是不易的。在现有微软Word软件中相连接的字符之间利用插入水平线的方式调整字符宽度，虽然能解决文字输入时水平线上的整齐问题，但相对图文结合的部分仍是会产生一定的难度；印刷体的维文文字既要表现出印刷体的严整、统一，又要有独特的风格，洋洋洒洒。为解决此类问题，数字印刷的业内人士针对不同民族的文字开发出各语言文字的输入法。截至目前主流的维文输入法有：Alkatip、Hiyal、Alpida等软件。这类软件中维哈柯文字符支持Unicode5.1、ISO10646、GB18030及新疆维吾尔自治区信息交换用维吾尔文、哈萨克文及柯尔克孜文标准；维哈柯文键盘标准符合国家标准，同时满足完全与计算机windows系统兼容。另外，维文不同于中文的读写顺序在排版方面也有不同的要求。在文章中，维文的读写顺序是由右至左的，那么排版时也就要按照相应的顺序进行。由于微软的Word软件在处理此类问题时单纯追求维文的按词断行，在版式整齐的条件约束下只能使用两端对齐，这就导致了词与词之间的空格宽度不一致，行间距不统一，缩进量不同，致使文章版式错乱无章，为阅读者带来视觉的干扰和烦躁情绪。为能更好地解决此类问题，更具兼容性的各类维文排版软件广泛的应用于新疆的数字印刷市场，针对断行要求，衍生出按音节断行的设定功能，使得维文字符在断行时自动拉长、连音符控制行格撑满等功能，排版时文字与文字间缜密相连，行间距统一，更好的满足维文排版视图饱满、行间整齐的要求。目前市场广泛应用的维文排版软件有：方正飞腾、超捷等。

（四）民族审美观推动创意类印刷包装的发展

各类极具民族特色的外包装制品广泛流通在市场，以维吾尔族特色为例，从民族特色的审美观得到灵感，维吾尔族特色的四方帽，美丽丝绸上印制的艾德莱斯条纹都被应用在了数字印刷的行业。各类市场货品的包装盒，被数字化十字折页机做成四方帽的造型，美观大方；各类民族商家的广告牌、商品、装潢建材等被艾德莱斯元素的美丽条纹渲染，符合少数民族的审美标准；民族文化的审美思想与数字化的设备碰撞，打开了新的包装业市场，为印刷包装品注入了新的血液。

四、将印刷专业的知识民族化

（一）改变传统的观念意识，推动行业发展

数字印刷要实现稳步发展，针对西部地区要做的有很多。在政策的鼓励下，要让少数民族的精神文化继续流传，同时也要弘扬少数民族人民的勤劳务实的劳动精神，参与印刷行业，让印刷成为提升经济和致富家庭的一份稳定保障；在政府的支持和帮助下开设试点工程，在地州市、县级单位开展建设数字印刷企业的活动，面向中亚、东欧的国家，加强民族文化合作交流，共同提升行业产品质量。

三维数字化论文篇（6）

中图分类号：F767.7 文献标识码：A 文章编号：

1摄影测量的基本概念与特点

摄影测量学有着较为悠久的历史，19世纪中叶，摄影技术一经问世便应用于测量。它从模拟摄影测量开始，经过解析摄影测量阶段，目前已进入数字摄影测量阶段。摄影测量按照成像距离的远近不同，摄影测量可分为航天摄影测量、航空摄影测量、近景摄影测量和显微摄影测量等。

2摄影测量学的发展

摄影测量一共经历了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量几个阶段它们所使用的方法和仪器差别很大。模拟摄影测量所使用的是各种不同类型的模拟测图仪；解析摄影测量所使用的是解析测图仪；而数字摄影测量使用的是计算机工作站。学科的内容也发生了很大的变化。模拟摄影测量是研究摄影测量的基本原理，各种模拟仪器的结构、操作方法与过程等；解析摄影测量是侧重于研究摄影测量的严密解算方法和理论，应用平差和粗差检测的理论和算法，提高结果的精度和可靠性，各种解析仪器的理论和方法；数字摄影测量可视为解析摄影测量的继续和扩展。在解析摄影测量中所研究的严密解算理论均被继承，而数字摄影测量的研究重点是怎样将计算机学科中模式识别的理论用于摄影测量，实现自动或半自动识别，最终实现摄影测量的自动化。

3当前数字摄影测量的应用

随着计算机技术及其应用的发展和数字图像处理、模式识别、人工智能、专家系统以及计算机视觉等学科的不断发展，数字摄影测量的内涵己远远超过了传统摄影测量的范围。现已被公认为摄影测量发展的第三个发展阶段——数字摄影测量阶段，这对整个摄影测量的教学、科研、生产都产生了极其深远的影响。

3.1 自动化空中三角测量

在数字摄影测量中，自动化空中三角测量被认为是最有成效的功能模块之一。相对于原有的解析法空中三角测量而言，它具有自动化程度高、工效提高十分明显的特点。它将选点、观测、量测全部实现了自动化。GPS与自动化空中三角测量相结合，它不仅仅可以减少野外控制点，而且可以自动的建立区域，可以大大地减少人工输入；可以提高自动转点的成功率；可以自动驱动到其他的地面控制点上。

3.2 不依赖地面控制的定位技术

在原有已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上，利用DGPS和INS惯性导航系统的组合，可形成航空航天影像传感器的位置与姿态自动测量和稳定装置(POS)，从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影条件下精度可达到分米级，在卫星遥感条件下，精度可达到5-10 m。该技术的推广应用，将改变目前摄影测量和遥感的作业流程，从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成，可实现实时三维测量。

3.3数字地面模型(DTM)的自动生成与匹配理论

随着数字摄影测量时代的到来，DTM的自动生成被认为是数字摄影测量中另一个最有成效的功能模块，其速度可达每秒几百到一千多个点。这实现了自动化和快速生成数字高程模型DEM、数字正射影像DOM，并从DOM上自动或人机交互式提取各种专题信息，然后将这些结果直接送入GIS数据库中，以实现GIS数据库的自动建立和更新。所以数字摄影测量不仅仅是测绘地形图，重要的应用是在于为各种地理信息系统建立或更新提供基础数据。

3.4 特征提取(地物测绘)

到目前为止的数字摄影测量工作站，地物多数还是人工测绘，少数系统有一些半自动化功能。由此，地物测绘(在学术界都称它为特征提取)是当代数字摄影测量研究和发展的重点。房屋和道路的自动或半自动提取对提高数字摄影测量工作站的作业效率是非常重要的。因此，半自动化、实用化的地物测绘和GIS更新系统，是当前数字摄影测量发展的重点课题之一。

4数字摄影测量的发展趋势

由于数字摄影测量学的发展，最终形成的是由影像扫描仪、计算机、数字摄影测量软件以及数字图像的输出设备构成的一个完整的数字摄影测量系统DPS。因此，它给摄影测量的教学、科研和生产，带来了一场深刻的革命。同时，它的应用范围，也要比原来的范围宽得多。

4.1 数字摄影测量系统(DPS)与“3S”集成

从总的方面来说，进入了数字摄影测量时代，用于摄影测量、遥感、GPS和GIS的数据处理平台都是计算机。特别是，对于一般的操作而言，DPS要比传统的摄影测量的过程要简单，更易于推广。因此，它们之间的集成是完全可能的。

例如，国外研制的“测量汽车”，将GPS/INS和CCD立体相机一同安装在汽车上；也有的将它们安装在无人驾驶飞机上，组成低空摄影测量系统，这些都是GPS与DPS集成的明显例子。由地图数字化所获得的GIS数据和航空影像如何自动地获取房屋的高度，以获取城市的三维信息，便是GIS与DPS集成的一个明显的例子。

4.2 DPS与计算机视觉

正如前面所述，DPS本身就是摄影测量与计算机视觉的交叉学科，两者的研究领域和内容是一致的，它们之间的学科交流也越来越频繁。虽然，计算机视觉更侧重于工业，而摄影测量偏重于地学。但是，随着数字摄影机的广泛应用和数字近景摄影测量的发展，两者的距离将越来越靠近。

4.3 DPS、可视化与虚拟现实

摄影测量本身就是重建三维物体的科学。随着计算机三维可视化技术的迅速发展，由摄影测量重建的三维物体模型，完全可以在计算机上三维逼真地再现。它也必将成为虚拟现实的重要组成部分。再加上三维动画技术，将CAD的结果迭置在由DPS所获得的三维现实空间上，就能显示三维虚拟现实空间。它在建筑设计、城市规划、管理、各种工程设计均有非常诱人的应用前景。

参考文献：

[1]中国测绘学会摄影测量与遥感专业委员会数字摄影测量学的发展及应用测绘通报 1997年 第6期

[2]李德仁摄影测量与遥感的现状及发展趋势武汉测绘科技大学学报 2000年2月第25卷第l期

三维数字化论文篇（7）

multiple data fusion and mining technologies

yang li-li

（shihezi city， town and country planning service center （survey measuring stations） shihezi xinjiang 832000）

【abstract】multiple data fusion and mining is a very attractive technology development and applications. the effective application of true three-dimensional multivariate data will likely provide new technical tools for planning and design industries. the potential ability of multivariate data mining applications in many fields of real estate management， real estate mapping， architectural design， also have similar.

【key words】multivariate data set body；multivariate data fusion；multivariate data mining

多元数据融合与挖掘是一个十分诱人的技术发展和应用领域。多元数据简单的叠加，有限的关联已经将地理信息从符号化、抽象化、专业化的枯燥表达方式中解脱出来，凸显出可视化、人性化、自然化的新特征。

1. 多元数据的集中体现——数字地图

（1）电子地图可理解为数字地图。数字地图是存储在计算机的硬盘、软盘、光盘或磁带等介质上的数字化地图，地图的内容是通过数字来表示的，它需要通过专用的计算机软件对这些数字进行显示、读取、检索、分析、修改、喷绘等。在数字地图上可以表示的内容和信息量远远大于普通的常规地图。

（2）数字地图是一种“活”的地图。数字地图可以非常方便地将各种或一种普通地图或专业（专题）地图的内容进行任意形式的要素分层组合、拼接、增加、删减等，形成新的实用地图。可以对数字地图进行任意比例尺、任意范围的放大、缩小、裁切和绘图输出等。数字地图绘制图时间较常规制图方法可以大规模缩短。数字地图可以十分方便地与卫星遥感影像、航空像片、其他电子地图和其他信息数据库进行整合、拟合、挂接显示等，生成各种类别的新型地图。

（3）数字地图种类很多，如数字线划地图（dlg）、数字栅格地图（drg）、数字建筑模型图（dbm）等。到目前为止，这些数字化的图形信息构成空间地理信息多元数据的主体，未来可能还会有很大的发展和变化。

2. 多元数据融合

（1）目前比较普及的简单融合方式有：数字线划地图、数字栅格地图、数字遥感正射影像图（dom）、数字地面高程模型图（dem）和数字纹理图（ds）之间两种或两种以上的数据融合。简单融合的标志是，各种数字地图之间只做简单的叠加和显示，除了在图形坐标配准方面存在简单关系之外，各种数字地图间不必存在或不注重其他的关系，简单融合的主要目的是浏览。

（2）当前已经出现的多元数据复杂融合方式有：数字线划地图、数字栅格地图、数字遥感正射影像图、数字地面高程模型图、数字建筑模型图、数字管线题图（dpm）、数字纹理图和数字专题地图（dmo）之间多种数据的融合。复杂融合的标志是，除了在地图坐标配准方面各种数字地图建立关系外，部分相关数字地图之间建立了拓扑关系、位置关系和属性关系。复杂融合不仅满足人们对地理信息的视觉要求，而且借助前述关系，为实现某些传统gis系统的管理和分析功能奠定了三维或多维数据基础。

3. 多元数据挖掘

3.1 地理信息是空间化的信息，面向空间信息的数据挖掘是一个正在探讨和研究的新的技术和理论研究领域。本文仅提出一些应用的可能的潜在前景供探讨。

3.2 符号化、专业化、非可视化、三维方式表达地理信息，是到目前为止城市空间地理信息存在的主流方式。但多元数据除了已知的简单融合、复杂融合，还有更多、更深、更高、更广的应用前景，尤其是复杂融合存在巨大的应用潜力，亟待挖掘。

3.2.1 规划管理与多兀数据。

以多元数据表达的真三维数字地图，如果能够突破地理信息二维表现方式的局限，现存的城乡规划管理信息系统，将会发生革命性的变革。

三维的地理信息表现方式，对规划管理行业的管理方式和行为方式带来根本性的冲击。城乡规划管理信息系统的报建、勘察、审核、批复、监察、存档、公告等一系列的作业流程都将受到深刻影响。在报建阶段将要求所有的报建单位提供真三维的地图信息，至少要求报建单位具备三维数字地图的浏览能力，甚至引发施工单位对三维地图的浏览和转化为施工图的能力；在现场勘察阶段将为现场的规管人员提供真三维的数字地图，现场勘察人员以真三维地理信息与报建单位交流方便快捷准确易理解，并且杜绝歧义；在审核和批复阶段规划局内将共享真三维的地理信息，规划审核和批复工作面对真三维的地理信息对象，可以节省大量的设计意图理解交流、复杂计算对比和会议讨论等繁复环节；在规划监察和存档阶段将为规划监察人员提供真三维的数字地图，依托真三维的数字地图规划监察和监察目标跟踪的效率、准确性和时效性都将有较大提高；真三维数字地图将在规划方案公告和宣传方面发挥不可比拟的作用，广大市民可以直观、真实地理解基于多元地理信息的规划成果和方案，提出中肯的建议和意见。真三维多元数据表现的数字地理信息介入城乡规划管理信息系统的最终结果可能是，精简管理流程、改变内部管理权力结构、业务处理工程更加透明、民众参与可能性空间提高、报建和规划方案执行单位技术手段同步改善等。

3.2.2 规划设计与多元数据。

（1）现存的规划设计提供的城乡规划设计方案，以不同的技术手段满足不同的设计目标。以cad辅助设计技术制作平面图，满足规划审查的项目平面布置规划要求。以photoshop等三维建模和渲染技术手段，制作三维渲染图，满足规划审查项目可视化的要求。在这种作业模式下，产生两个方面的弊端：一是数据不一致；二是数据不能融合。

（2）真三维多元数据的有效应用将可能为规划设计行业提供崭新的技术手段。假定规划设计的cad数据、三维建模数据与规划管理信息系统的二维gis数据、影像数据、属性数据有机融合，将给我们带来广阔的应用想象空间。例如，规划设计方案的二维修改可以实时地转化为三维景观表现；对三维景观的修改可以实时地转化为二维设计方案；规划设计方案的数据基于二维gis、数字影像等真实、现势的多元数据背景，会提高规划设计的效率和准确性；在多元数据的支撑下，规划设计方案的设计和修改可以在空间立体的数据环境中进行，这意味着新方案或修改方案的道路环境、管线环境、绿地环境、地形环境匹配，甚至添挖方试算等都可以一体化处理，规划结果达到三维景观一目了然，最终使规划设计从多元数据分离、背景数据匮乏、方案量算复杂、表现形式单调的限制中解脱出来，以一种三维、快捷、动态的全新方式替代二维、复杂、静态的传统方式。

总之，多元数据在规划设计领域的挖掘意义十分巨大。不仅如此，多元数据挖掘的潜在能力在房产管理、房产测绘、建筑设计等多个应用领域也有异曲同工之处。

参考文献

[1] 刘菊 2002 试论城市地理信息系统建设，科技情报，35（3）：46～47.

三维数字化论文篇（8）

中图书分类号：TP309 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）32-7736-02

Abstract：With the rapid development of computer media technology，Network technology has been widely applied ，Each field hope to get giant screen disply；They hope rech colors、high resolution and a huge picture，The development trend of kind of product is better .This paper is mainly to the the application of giant screen digital image processing technology elaborate， and presents the analysis data.

Key words： digital image； giant screen disply； media technology

近几年来较为流行的一个基于计算机数字图像处理技术的图形学制作技术是新技术领域，此技术与传统的拍摄制作方式相比，其表现力极强，能够制作出从前无法达到的过去世界、未来世界、微观世界、外太空世界等一切人类未知或无法拍摄到的世界。IMAX影片共分为三种，矩形巨幕、IMAX 3D巨幕以及球型巨幕。其中矩形银幕可高达七八层楼，宽20米。球形银幕直径可长达30米，图像逼真、震撼力巨大。

据了解近年我国已建成和正在筹建的巨屏影院约有三十余家，北京的IMAX发展在国内相当迅速，短短几年已经发展到6家专业影院，包括：中国科技馆、电影博物馆、万达影城等。随着影片形式的丰富和影片题材的扩展，基于计算机数字图像处理技术的图形学制作技术应运而生且发展迅速。

1 巨屏显示技术的研究现状

DMR技术由加拿大IMAX 公司研发；即数字再作技术DMR（Digital Re-mastering Technology），此技术使用对基本影片扫描、存储、差值、放大、去噪、增强等方法进行处理，将普通35mm 胶片转换成IMAX 格式的70mm 胶片，可以将三维数字制作的影片转为IMAX 巨幕显示格式。IMAX 公司DMR核心技术保密，且需要近三百万美元的昂贵的费用；而对于将三维数字制作的影片转换成OmniMAX 球幕电影，目前尚且没有提供解决方案。

2 数字图像技术在巨屏显示中的应用

数字化的显示结果需要精准的描述物体原始形态，如文玩，要求符合科学性、历史性、文化性，如古生物，应该以生物化石和考古研究数据为依据。这样才能保证三维数字化的真实度，需要数字化图像处理的纹理的精度、色彩的精度。无论数字化的对象在现实中是否存在原型，都必须满足客观性的要求。因此我们需要通过研究数据采集、三维数字化以及实时三维绘制的架构和方法，提高输出分辨率，

巨屏显示的清晰度取决于影片的输出分辨率和设备、场地等因素；物体的几何精度、三维物体的纹理分辨率、三维物体与镜头距离决定了输出分辨率的高低，投影机设备分辨率和投影机的个数即通道数是输出分辨率设备因素，而屏幕尺寸、观众与屏幕的距离是场地因素，以上几项技术指标决定着输出分辨率。

数字制作过程中必须面临三维数字化的周期，即从三维数字绘制图形图像到后期特效制作过程。

3 结论

综上所述巨屏显示技术目前达到屏幕最大、声音画面效果最好的显示形式，利用DMR和DLP技术可以展现清晰、稳定、真实的画面带给观众，同时伴随多路逼真数字立体声，给予观众超强烈的临场效果。从第一部巨屏影片首映至今，全世界已建立了240多家IMAX影院。数字图像处理技术在巨屏显示中的应用研究是在承担教学验证性课题过程中提出的，面对各种教学题材。此项技术的研究在职业教育教学中上、在大型影视娱乐应用前景上都具有非凡的价值。

参考文献：

三维数字化论文篇（9）

一、前言

伴随着科学技术的不断向前发展，当今社会的各个行业都处于一个信息爆炸时代，很多工作者在浩如烟海的数据面前一时难以掌握，而据研究表明人们对于外界的信息大多数是来源于视觉的，所以说视觉还是人类最便捷的认知方式。所以对于可视化技术来说，它的就是建立在这种基础之上的，首先，它就是通过低纬度生活进行是机关擦，通过对数据的直观和准确的了解并且为人们提供了信对事物的认知能力的提高。因此可视化的信息技术具有非常重要的显示意义和重要的意义。

二、三维可视化线路建模

线路工程的可视化施工是一个三维的空间体，需要描述三维以完成对三维空间数据的传输。这种数据具有空间性、不确定性和时间性等空间属性。所谓的空间属性是空间位置上有着识别的联系，具有一定的区域性，并且根据实际设计的空间位置，这个设计可能涉及了拓扑、空间位置和集合大小等特征之间的管线。然而在三维数据空间中比较复杂。就导致了不能采用原来的尺度进行测量，但是各个数据之间仍然存在着一定的内在规定，三维空间模型数据的确定和表述空间对象就是三维可视化模型建模。由此可见，研究三维模型的来说路线图是做出可视化理论图像的基础。数字模块主要进行工作的导航，工地测量以及测行或者其他还没有通过系统的手段进行获取信息。如航测和地面测量以及数字化地图获得的离散原始地形数据的模型都是平面设计图通过可视化线路设计的实际工作结果，这些结果主要从平面和断面等多个方面进行了设计数据的模型的建立。在实际的工作中，通常为了简化可以将三维可视化作为建模而简单地表示为各种简单事物之间的匹配和组合。在二维的纵横基础上设计线路和地面整体的三维模型是全面实现三维可视化的重要内容和关键点。

早在上世纪的五六十年代，美国的麻省理工摄影测量主任米勒教授就在解决涉及路线问题的时候提出了数字地面可视化线路这一概念，这个概念所指的含义就是通过数字模拟技术奖现存的所有信息之和通过地理空间数值描述的方法将众多数据放在地表上的一种可视化的多信息数字表示。数字模型被定义为是数字形式物体储存的高程集合，其中表现在地形上的三维向量一般都是有限的序列，如{（X，Y，Z），i=l，2，…，n），其中（（X，Y）∈D）是平面坐标，Z是（X，Y）对应的高程。特别要注意的问题是，DEM通常是由DTM生成的，所以很多学者对这两个名词的使用都不加以详细的区别，而本文通常使用的是数字地面虚拟模型这一名称。数字地面模型主要从点、规格网、不规则的三角网以及等高线的数字模型为主要显示的模型。

规则的规格网一般是正方形或者是矩形和三角形等比较规则的图像网格，这种网格的构造可以直接通过离散采样的数据点进行插值取得也可以通过不规则的三角网规格数据内插得到。规则的网格将区域空间划分为很多规则的单元网格，而每一个规则的单元网格也都对应着一个数值，数学上将这种表示描述为一个矩阵表示，在计算机中的实现方式则是一个二维数组，每个数组或者单元网格都对应着各自的高程Z。因此各个点的平面坐标可根据该点在DTM中的行列号j、i及存放在该DTM文件头部的基本信息推算出来。这些基本信息应包括DTM起始点（一般为左下角）坐标X、Y，DTM网格在X方向与Y方向的间隔D。

对于每个规则或者不规则的网格来说Zi的数值有着各自不同的解释方法和解释内容，第一种观点是将这种数值解释为是一种网络栅格的观点，认为这个网格中的数值最大值是当中所有点的高程，因此他们也认为整个单元网格对应的所有变量都是同一个高度。第二种观点将这种数值解释为网络单元格的中心点高程或者单元格内部的高程平均值，这就需要一种利用插值的方法来计算而不是直接取得高程指数的方法，至少就要使用四个点的高程指数，同时采用线性的插值和多项插值、距离加权的平均方法 以及样条函数计算法和克里金均等插值计算的方法。

三、实时动态三维可视化施工测量系统的研制

实现线路工程的三维可视化和动态工程测量是基于数字高程的模型和涉及面的模型线路以及空间几何体的关系以球接触图形显示。同时在建立好的三维可视化环境当中需要进行动态的查询和及时的操作，使得三维可视化技术融入整个控制过程，使得测量的工作人员的实际工作水平和管理水平都得到较高水平的提高。在系统理论的指导下，应用技术和先进的方法，开发了线路工程可视化同时进行三维动态化可视化施工检测系统。

三维可视化技术的开发和应用通常是以某种图形软件和信息技术作为技术支撑，利用支撑软件和信息技术提供封装好的图形操作函数的接口进行实用性的二次开发。通过选择合适的图形应用接口来实现数据的对接，其中最关键的因素是数据的交换能力，这直接影响到了数据传输和使用的效率，因而应以公用的图形和数据格式完成了存储和交换，AutoCAD应用软件的及时投入使用正是满足了这个要求。

四、结束语

本文通过对施工线路测量的可视化发展现状，通过结合具体的三维数据以实现，通过三维空间模型和数据的建模算法以及数据自动生成理论开发出一套可以用于多种线路工程测量多样化的测量系统，全面提高道路系统在施工过程中水平的提高。

参考文献：

[1] 肖东升. 匝道中线一点高程CASIO编程解算[J]. 测绘通报.2008，（3）：46.

三维数字化论文篇（10）

数字特技全称电子计算机数字控制技术,它是将数字用于电影的特殊技术。在信息技术快速发展的今天,数字特技的出现不仅改变着传统的影视制作方式,极大地提高了影视制作的效率,同时也以更新、更奇的艺术表现力,带给了观众更具震憾力的视觉冲击,也大大地丰富了影视制作设计手段。一般来说,数字特技制做画面可分两种。一种是量线形图形,即单线条几何图形画面;一种是扫描图形,即有色调的扫描影像图形。动画片中多用第一种,故事影片多用第二种。制做方法是:根据拍摄要求,计算机进行运算并编制程序;经自动检验校正后,按程序用录像机拍摄录制画面,然后再将磁带信号转录到胶片上使之形成光学影像。

在这里我想解释一下:数字特技和数字特效是不一样的。数字特效是将数字技术用于电影所产生的特殊视觉效果。数字特效偏重画面最后的效果,是“名词”。数字特技偏重于产生这种效果的技术,是“动词”。WwW.133229.CoM它包括计算机影像虚拟生成(二维或三维动画)即计算机数字创建和计算机数控影像技术(数字合成与处理,简称数码制作)即计算机数字控制。我们在进行数字处理的时候要遵循光线匹配原则,色彩匹配原则,透视匹配原则,时间匹配原则及运动匹配原则等“五项基本原则”。

数字化给视觉提供了全新的表现手段,从宏观上说,计算机参与电影特效的制作表现在以下两个方面:一种是创建作用,另一种是控制作用。计算机三维动画和虚拟技术属于创建作用,数字处理和数字合成属于控制作用。

1 三维动画特技主要用于在实拍中无法用其它方法实现的各种效果。当前用得最多的除了怪物与飞船,就是烟火与环境。在大型灾难片的烟火背景和本来就不存在的幻想空间中,使用三维技术就要比实拍模拟廉价而高效,三维技术大概包括:a.仿真角色(用于模拟不明生命体的造型和运动);b.变形对象(各种变形对象、随机变化的环境、柔软的类生命体、制作图像扭曲辅助通道);c.粒子特效(火焰发射器、星空背景、沙尘、群体动画、动态遮罩);d.仿真场景(异度空间的远景、类生命体的飞船、幻想的植物与建筑); e.灯光模拟(各种光效元素、体积光、闪光、三维镜头光斑)。

2 数字合成特技真正用于电影创作还是在20世纪八九十年代。所谓计算机数字影像技术是电子计算机编辑处理影像(仅用电子计算机制作合成状态与动作的技术)与数字影像合成程序(以影片等为素材在电子计算机中合成的技术)在电影制作上的概称,简称数字合成特技。数字合成特技在影片制作中通常被笼统地归纳成影视后期。需要合成特技来完成的镜头几乎包含了整个影片的所有特技部分。最常见的效果包括后期抠像、动态遮罩、各种光效和扭曲。合成技术大概包括:a.蓝(绿)幕抠像(用于特技摄影中各种人物和场景,删除http://和增加配色素材中的对象);b.跟踪(匹配前期拍摄的镜头或对象运动,三维与实拍素材合成的位置参考、人物修饰的参考、光效的位置匹配等);c.调色(匹配所有实拍场景、抠像人物、三维对象在同一镜头里的色彩。弥补前期拍摄各种环境影响的色彩缺陷);d.扭曲特技(各种时空变化、人物变形);e.二维粒子(弥补三维粒子的不足,局部的图像修饰);f.光效和特技滤镜(提供了给素材添加特效和气氛的无限手段)。

无论哪一种技术都离不开数字计算机,且都需要光学印片, 并且在各种不同题材的影片摄制过程中,常常会遇到一些成本很高、难度大、费时过多、危险性大的摄制任务或现实生活中并不存在的被摄对象和现象,常常要求摄制一些难于用一般摄制技术方法完成的电影画面,就需要用特技方法去拍摄。因此特技的作用表现在五个方面:1.完成巨大的、困难的甚至危险的摄制任务。2. 提高电影镜头的艺术质量,加强艺术效果。3. 创造全新的电影镜头。4.扩展银幕的调度空间。5.节约拍摄时间,降低影片成本。

数字特技技术从形态上观察,是一些借助计算机数字技术电影特技技术。从美学层面思考,是数字技术给特技技术带来的新手段。

面对数字特技电影,有的研究者是从电影观念和本体论层面来认识问题的,有的研究者已经提出了虚拟现实主义。更有甚者提出了“电影叙事的游戏假象说”。

与此对照,数字特技电影的叙事信念和叙事形态就和主导文化的文艺理论十分不符。我们在观看国外的绝大多数影片、尤其是使用数字特技技术的影片时是非中心化的,没有宏大叙事所要求的那种认识“历史发展的必然规律”的决定论信念。

在观赏的阶段,数字特技电影给我们带来的游戏心态,是对视听奇观的享受而不是对银幕现实的认同。因为很多数字电影虚拟的不是“现实”而是21世纪杀人网络中的数字杀手、恐龙复活的侏罗纪公元、彗星撞地球这样的“非现实”!

美国电影《阿甘正传》带给观众的是一种快感观赏,影片试图用轻松和玩笑的态度来稀释历史,在笑声中弥合社会心理的矛盾、交流各民族、各阶层的价值观。主旋律影片要的是理性创作、权威性观赏,它能否接受这种嬉笑态度,能否容纳那种由数字技术带来的历史场景的明显虚构和历史“再现”即历史阐释的不确定性?

面对数字特技和其它新技术,我看到的却是破除形式崇拜的必要性和可能性。今天,谈论“特技”这个词,如果不加限制词,我们指的就是技术。它只是制造影片真实感的手段而不是目的。我们无法再把数字特技当作一个物质性的手段,而放弃或逃避我们自己的思考和判断。数字影像,仅仅是一种手段,影片能否吸引人,能否让世界范围内的更多观众认同,还要看编导对基本的历史事实有无尊重、敢不敢尊重;对人性的认识是否深入、准确;还要看作品中的主题是否蕴涵了一种普世性的基本人道情感和当今商业社会的共同契约。从技术条件对美学形态的影响来看问题,数字电影也把某种革命性观念“逼”到了我们眼前。它打破了我们中国大陆学人和电影创作者理解的巴赞电影美学:完整现实的复原。数字电影给了我们一个存在主义的时空:形式体系没有什么先于其具体活动、具体显现的本质规定性,手段、技术的的自由带来的是创造的无限多向选择,也是理解上的非权威阐释。以存在主义的眼光看:形式系统语言不提供担保,数字技术给创作者带来自由,给观赏者提供一个非权威的叙事时空,它再次将选择的自由和思考判断的责任放在每个个体观众的肩头。

在我看来,数字特技和其它新技术影片对技术应该是一种对技术控制的平衡。影片的价值取决于数字技术和真实性叙事的结构平衡。暴力美学的血腥打斗、数字电影的虚拟现实表面上弱化或者摒弃了社会劝戒或道德审判,但就电影社会学和心理学来说其实是一种把责任和选择交回给观众的电影观。它是对爱森斯坦“杂耍”蒙太奇观念的彻底反驳。它的含义是:电影不再提供社会楷模和道德指南,电影也不承担对观众的教化责任,它认为电影提供的是一种纯粹审美判断。这就是把选择的责任还给每一个观众,它是一种存在主义的人道主义。当然,它所面对的,也是产生它所不可少的社会环境是:具备商业伦理和基本人道情感的观众、契约健全的商业社会、和由此产生的后现代境况、高度法制化社会、有自由竞争的文化空间、有自由的文化产品选择权。而在我们这里,大众呼唤和要求都是比较“传统”的写实性电影时空和权威的、有现实感的、认同的观赏接受心理。这些就是我们面对数字电影的悖论和错位,正是这些错位和悖论构成了数字电影可能给我们的启示和张力。数字化是一柄双刃剑。这把双刃剑给我们带来了启示:影视特技应该为电影而服务,高超的技巧是不露痕迹的。这也可以作为数字电影一个不能称得上标准的标准。

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谈到影视特技制作,在国内动画界中普遍存在一种概念上的误区,即“三维动画可以制作一切”。而讲到后期特技,则有很多初学者把它片面地理解成premiere之类的视频剪辑。其实,这些误解都是因为前期与后期、合成与剪辑的概念模糊不清造成的。

通常在数字影片加工过程的划分范围里,三维动画和摄影(摄像)类似,同属于前期制作的范围。因为在影视特技制作中,不管是三维动画制作的数字影像还是摄影(摄像)机拍摄的视频素材,一般都还要经过合成特技制作软件来加工成最终的特技镜头。最后再使用非线性剪辑软件对每个镜头和声音素材进行剪辑,直至输出成完整的影片。