發(fā)布時(shí)間：2023-04-01 10:11:46
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的三維數(shù)字化論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
【關(guān)鍵字】數(shù)字化校史館；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；應(yīng)用研究
一、數(shù)字化校史館與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
校史館是陳列學(xué)校發(fā)展歷史、展示學(xué)校辦學(xué)過程和不同時(shí)代學(xué)校面貌的場館；是學(xué)校傳統(tǒng)與校園文化的集中表現(xiàn)的舞臺；是學(xué)校博物館，能把學(xué)校的文博全景陳列；是學(xué)校的榮譽(yù)室，是學(xué)校教育教學(xué)成果的榮譽(yù)展覽室；是學(xué)生德育教育基地，即通過校史館的陳列與展示，成為學(xué)生德育教育和人文教育的基地。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有沉浸性、想象性和交互性的三大特征，與傳統(tǒng)的二維技術(shù)相比，在視覺、聽覺和觸覺方面具有更強(qiáng)的吸引力，尤其是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以把分布在不同地理位置的人整合在一個(gè)虛擬環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)共享資源、相互交流和協(xié)作，從而使虛擬環(huán)境變得更加有趣，更加具有沉浸性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用，給瀏覽者來視覺上的沖擊力，圖像、聲音等多媒體的加入，使得展出更加生動(dòng)、有趣，讓參與者體驗(yàn)校園的歷史變遷演繹，同時(shí)數(shù)字化校史館的建設(shè)，有利于促進(jìn)學(xué)校傳承和發(fā)揚(yáng)優(yōu)良的教育教學(xué)傳統(tǒng)，有利于學(xué)校不斷積淀校園文化、創(chuàng)新校園文化和形成辦學(xué)特色。
二、數(shù)字化校史館的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
數(shù)字?；佛^系統(tǒng)采用主流的瀏覽器/服務(wù)器（B/S）結(jié)構(gòu)，如圖1所示。
圖1數(shù)字化校史館的系統(tǒng)架構(gòu)
為了滿足瀏覽者利用IE瀏覽器就可以進(jìn)行靈活的瀏覽操作。服務(wù)器端需要配置Web服務(wù)和Java制作的Server服務(wù)應(yīng)用程序，客戶端需要在IE瀏覽器中安裝三維瀏覽插件（BS Contact Vrml-X3D或者Cortona）和安裝Java制作的Client客戶應(yīng)用程序。
三、數(shù)字化校史館功能模塊的制作
數(shù)字化校史館功能模塊具體制作中，主要用Autodesk3ds Max 2013建模技術(shù)來實(shí)現(xiàn)虛擬場景，用Avatar Studio軟件來制作虛擬替身，用Java 9.0語言編寫的服務(wù)器端和客戶端應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)瀏覽者瀏覽、操作和視音頻傳輸。
1、三維數(shù)字場景的制作
在數(shù)字化校史館中，各種三維場景均采用Autodesk3ds Max 2013軟件來構(gòu)建三維數(shù)字場景。三維場景中的對象及其屬性用節(jié)點(diǎn)(Node)描述，節(jié)點(diǎn)按照一定規(guī)則構(gòu)成場景圖(Scene Graph)。場景圖中的第一類節(jié)點(diǎn)用于從視覺和聽覺角度表現(xiàn)對象，按照層次體系組織起來，反映境界的空間結(jié)構(gòu)；第二類節(jié)點(diǎn)用于事件產(chǎn)生和路由機(jī)制，形成路由圖(Route Graph)，確定三維場景隨時(shí)間的推移如何動(dòng)態(tài)變化。
2、虛擬替身人物的制作
虛擬替身人物代表著三維場景中的瀏覽者，是瀏覽者能夠以沉浸方式進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)的一個(gè)主要因素?，F(xiàn)有的虛擬替身均采用Blaxxun公司的Avatar機(jī)制標(biāo)準(zhǔn)，可以使用Avatar Studio軟件來進(jìn)行制作。在Avatar Studio軟件中，每一個(gè)虛擬替身的關(guān)節(jié)點(diǎn)模型(Joint Model)簡化為頭、手、手臂、腳、腿、身體上部和身體下部等七個(gè)部分。在制作過程中，利用軟件提供的相應(yīng)工具可以設(shè)置虛擬替身以上身體部位的動(dòng)作動(dòng)畫。
3、視音頻傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)
Java編寫的服務(wù)器組播程序可以使得瀏覽者之間進(jìn)行視音頻數(shù)據(jù)交互，并且通過 SAI 接口將這些操作寫入虛擬場景文件中，從而實(shí)現(xiàn)多用戶的虛擬替身分布式實(shí)時(shí)同步，其中視頻線程接收視頻數(shù)據(jù)包進(jìn)行解壓縮及回放；音頻線程接收音頻數(shù)據(jù)包進(jìn)行解壓縮及播放。
·發(fā)送端：在主線程中，啟動(dòng)視音頻兩個(gè)線程分別對視音頻進(jìn)行采集，放入視音頻緩沖區(qū)，同時(shí)監(jiān)聽客戶端的連接請求，收到連接請求，建立信令通道（TCP連接），通過信令通道，向服務(wù)器分控中心發(fā)送播送地址及端口號，同時(shí)對應(yīng)視音頻兩個(gè)線程，利用建立的視音頻數(shù)據(jù)通道（UDP），對視/音頻進(jìn)行壓縮編碼、組播發(fā)送，實(shí)現(xiàn)視音頻的雙向傳輸。
·接收端：在主線程中，向發(fā)送端主機(jī)發(fā)出連接請求（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(dòng)視/音頻兩個(gè)線程，完成建立視音頻數(shù)據(jù)通道（UDP），加入視音頻播組，接收壓縮視音頻包并解碼顯示和播放，從而實(shí)現(xiàn)視音頻的雙向傳輸。
三、數(shù)字化校史館功能的實(shí)現(xiàn)
瀏覽者利用IE瀏覽器進(jìn)入數(shù)字化校史館時(shí)需要安裝Vrml插件。Vrml插件既是瀏覽器，還是獨(dú)立運(yùn)行的應(yīng)用程序，也是實(shí)時(shí)3D著色引擎，支持Nurbs曲線，粒子效果，霧化效果，支持多人的交互環(huán)境。同時(shí)要使用視頻語音功能還需要安裝視音頻客戶端應(yīng)用程序以及麥克風(fēng)和視頻攝像頭等硬件設(shè)備。
圖2數(shù)字化校史館的運(yùn)行界面
數(shù)字化校史館瀏覽器的運(yùn)行界面如圖2所表示，其中圖中1部分是虛擬場景和虛擬替身顯示頁面；圖中2部分是用戶視頻畫面顯示窗口；圖中3部分是用戶列表顯示頁面；圖中4部分是語音控制面板；圖中5部分是綜合控制面板。
四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字化校史館應(yīng)用的意義
在數(shù)字化校史館中，學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字漫游，看到和現(xiàn)實(shí)一樣的景象，比空洞的實(shí)物更有說服力。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬環(huán)境有望實(shí)現(xiàn)教育界理想的“寓教于樂”的學(xué)習(xí)效果。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建面向人文教育的數(shù)字化校史館，以三維空間向量形式表示各人文教學(xué)模型體和位置相對關(guān)系，有效地節(jié)約了現(xiàn)實(shí)人文資源建設(shè)的成本，同時(shí)為瀏覽者提供了一個(gè)高度沉浸的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境，對歷史文化遺產(chǎn)的保護(hù)和與人文精神在中小學(xué)的傳承和發(fā)展具有重要的意義。
五、結(jié)束語
隨著Web3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展和在人文教育中應(yīng)用的深入，人文教育虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境必將朝著三維虛擬社區(qū)化方向發(fā)展，對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣，有著積極的作用。數(shù)字化校史館通過模仿現(xiàn)實(shí)的人文環(huán)境來構(gòu)建高度沉浸性三維虛擬環(huán)境，將分布在不同地域的瀏覽者合成在3D虛擬環(huán)境中來進(jìn)行交流和協(xié)作，增加了學(xué)習(xí)的趣味性，改善學(xué)習(xí)效果，提高學(xué)習(xí)效率。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞：水利水電工程；工程測量數(shù)據(jù)處理技術(shù)；數(shù)字測量；GPS定位
中圖分類號： TV 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
0.引言：科學(xué)技術(shù)的新成就，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，以及測繪技術(shù)和科技的不斷發(fā)展，工程測量技術(shù)近年來發(fā)生了很大的變化。
1．全站儀測量放樣技術(shù)
全站儀替代光學(xué)經(jīng)緯儀和電磁波測距儀的應(yīng)用．足地面測量技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志之一。全站儀具有測量精度高，儀器的集成化、自動(dòng)化和智能化程度高等優(yōu)點(diǎn)，為施工測量提供了極大的方便。已大量應(yīng)用于各類工程的施工測量中。電子全站儀自動(dòng)改正儀器軸系統(tǒng)差、自動(dòng)歸化計(jì)算、角度測量自動(dòng)掃描、消除度盤分劃誤差和偏心差，自動(dòng)記錄存儲、實(shí)時(shí)測量三維坐標(biāo)、與雙向數(shù)據(jù)通訊功能，為測圖和工程放樣向數(shù)字化發(fā)展開辟了道路。目前全能型和智能化方向發(fā)展的電腦型全站儀都帶有豐富的軟件，可以直接進(jìn)行坐標(biāo)放樣、導(dǎo)線測量、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(yè)。
2．?dāng)?shù)據(jù)庫技術(shù)與GIS技術(shù)
測量工作者如何更好更好地為工程建設(shè)服務(wù)，其最有效的方法是利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)或GIS技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫或信息系統(tǒng)。其同的是把大量的測量數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行科學(xué)的存儲。將GIS應(yīng)用于水利水電工程建設(shè)，虛擬顯示施工總布置三維全景，直觀反映各組成部分空間上和時(shí)間上的相互關(guān)系并實(shí)現(xiàn)各種信息可視化查詢、分析、統(tǒng)計(jì)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)建筑物施工全過程動(dòng)態(tài)仿真演示。以信息的數(shù)字化、直觀化、可視化為出發(fā)點(diǎn)，直觀清晰地描述復(fù)雜工程建設(shè)的施工動(dòng)態(tài)過程，為全面、準(zhǔn)確．快速地分析掌握工程施工全過程提供有力的分析工具，實(shí)現(xiàn)工程信息的高效應(yīng)用與科學(xué)管理。
3．GPS定位技術(shù)
隨著GPS的出現(xiàn)和不斷發(fā)展完善，測繪定位技術(shù)發(fā)生了革命性的變革。長期以來用測角、測距、測水準(zhǔn)為主體的常規(guī)地面定位技術(shù)，正在逐步被以一次性確定三維坐標(biāo)的、高速度、高效率、高精度、大范圍的GPS技術(shù)所代替，同時(shí)定位范圍已從陸地和近海擴(kuò)展到海洋和宇宙空間；定位方法已從靜態(tài)擴(kuò)展到動(dòng)態(tài)；定位服務(wù)領(lǐng)域已從導(dǎo)航和測繪領(lǐng)域擴(kuò)展到國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的廣闊領(lǐng)域。碎部點(diǎn)的測繪與放樣等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用前景。GPS接收機(jī)已逐漸成為一種通用的定位儀器在工程測量中得到廣泛應(yīng)用。將GPS接收機(jī)與電子全站儀或測量機(jī)器人連接在一起，稱超全站儀或超測量機(jī)器人。它將GPS的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)與全站儀靈活的三維極坐標(biāo)測量技術(shù)完美結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)無控制網(wǎng)的各種工程測量。水電工程施工區(qū)域大，控制點(diǎn)傳算工作量大，精度衰減快；高山峽谷之中，山脈蜿蜒曲折，造成上點(diǎn)和通視困難；河流阻隔，致使交通不便，前后視須迂同前進(jìn)。利用GPSRTK技術(shù)進(jìn)行碎部點(diǎn)測繪與放樣不需要與基站保持通視，也無需進(jìn)行后視作業(yè)，誤差不累加，精度分布均勻，精度衰減每公里只有l(wèi)mm。10--15km的作業(yè)半徑不需要設(shè)置過渡控制點(diǎn)，更長距離的測繪可通過設(shè)置中繼電臺轉(zhuǎn)發(fā)電測波解決。大幅度地提高工作效率。
4．程序型計(jì)算器輔助計(jì)算技術(shù)
程序型計(jì)算器（如CASIO fx-4800P/fx-4500PA）以其功能強(qiáng)大、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、方便攜帶的特性受到了各行各業(yè)工程技術(shù)人員的歡迎，尤其是測繪方面的技術(shù)人員進(jìn)行工程放樣計(jì)算的有力工具。水利水電工程龐大而復(fù)雜。工程細(xì)部的放樣往往牽涉到幾十個(gè)公式的數(shù)學(xué)計(jì)算，尤其是在施工現(xiàn)場，嚴(yán)寒、酷暑、噪音、灰塵很難讓人時(shí)刻保持清醒的頭腦，計(jì)算的速度和結(jié)果的正確性大打折扣，嚴(yán)重影響放樣的質(zhì)量和效率。利用編程計(jì)算器事先編制好所需放樣部位的計(jì)算程序，在施工現(xiàn)場最多只需輸入測點(diǎn)三維坐標(biāo)X，Y，Z的數(shù)據(jù)即可迅速計(jì)算出所需要的放樣數(shù)據(jù)，結(jié)果準(zhǔn)確率大大提高。全站儀實(shí)現(xiàn)了測點(diǎn)坐標(biāo)的隨測隨得，編程計(jì)算器實(shí)現(xiàn)了放樣數(shù)據(jù)的即輸即得，大大加快了工程放樣的速度。
5．?dāng)?shù)字化測繪技術(shù)
大比例尺地形圖和工程圖的測繪，是工程測量的重要內(nèi)容和任務(wù)。常規(guī)的成圖方法是一項(xiàng)腦力勞動(dòng)和體力勞動(dòng)結(jié)合的艱苦的野外工作，同時(shí)還有大量的室內(nèi)數(shù)據(jù)處理和繪圖工作，成圖周期長，難以適應(yīng)飛速發(fā)展的現(xiàn)代化工程建設(shè)的需要。把野外數(shù)據(jù)采集的先進(jìn)設(shè)備與微機(jī)及數(shù)控繪圖儀三者結(jié)合起來，形成—個(gè)從野外或室內(nèi)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、圖形編輯和繪圖的自動(dòng)測圖系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)大比例尺基本圖、工程地形圖、帶狀地形圖、縱橫斷面圖、地籍圖、地下管線圖等各類圖件的自動(dòng)繪制。系統(tǒng)可直接提供圖紙，也可提供電子數(shù)據(jù)，為專業(yè)設(shè)計(jì)自動(dòng)化建立專業(yè)數(shù)據(jù)庫和基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。數(shù)字化成圖技術(shù)住現(xiàn)代工程中的應(yīng)用不僅提高了工作效率，并保質(zhì)保量提交成果。僅內(nèi)業(yè)制圖部分可節(jié)約經(jīng)費(fèi)50%，節(jié)約時(shí)間60％。
6． AtuoCAD輔助設(shè)計(jì)技術(shù)
計(jì)算機(jī)輔助沒計(jì)(Computer Aid Design簡寫CAD)足20世紀(jì)80年代初發(fā)展起來的一門新興技術(shù)型應(yīng)用軟件。如今在各個(gè)領(lǐng)域均得到了普遍的應(yīng)用。它大大提高了工程技術(shù)人員的工作效率。利用AutoCAD配合AutoLisp語言，可以編制一些常用的計(jì)算程序，得到定制的計(jì)算結(jié)果。在水利水電工程上有許多體形復(fù)雜的計(jì)算，尤其是各種不同體形銜接處的相交線，需要用空間解析幾何的方法解算。單靠計(jì)算器手工計(jì)算，非常繁瑣，工作量大，準(zhǔn)確性也不好保證，用AutoCAD建立數(shù)字化模型，執(zhí)行點(diǎn)坐標(biāo)查詢功能就可以了。也可以對所編寫的程序的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行正確性驗(yàn)證。AutoCAD的特性提供了測量內(nèi)業(yè)資料計(jì)算的另外一種全新直觀明了的圖形計(jì)算方法。另一方面是各種工程橫斷面、縱斷面網(wǎng)的繪制，以及斷面面積的計(jì)算和其它一些需要的圖紙的繪制。從而大大減輕我們內(nèi)業(yè)的工作強(qiáng)度和工作量。．
7．?dāng)?shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)
攝影測量技術(shù)由于可以提供實(shí)時(shí)的三維空間信息，無需接觸被測物體，以及野外工作量少、效率高和成果品種多等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的應(yīng)用，攝影測量的產(chǎn)品將從影像圖、線劃圖向數(shù)字化系列產(chǎn)品——4D產(chǎn)品轉(zhuǎn)化。產(chǎn)品應(yīng)用與服務(wù)領(lǐng)域更廣，并為建立各類專業(yè)信息系統(tǒng)和基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)保障。在水利水電工程。利用數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)可以迅速獲取制作大比例尺影像圖、地形圖、立面圖、等值線圖和斷面圖圖庫，建立DTM(數(shù)字地面模型)和DEM(數(shù)字高程模型)模型數(shù)據(jù)庫，建立并永久保存高分辨率建基面三維影像數(shù)字地面模型數(shù)據(jù)庫。檢查陡坡地段的開挖質(zhì)量和工程竣工部位的形體資料，記錄工程在施工過程中各個(gè)項(xiàng)目地理地貌信息，形成各種數(shù)字信息產(chǎn)品，并可通過網(wǎng)絡(luò)方便快捷、及時(shí)地提供給各個(gè)部門使用。
8．工程測量數(shù)據(jù)處理技術(shù)
隨著傳統(tǒng)測繪技術(shù)向數(shù)字化測繪技術(shù)轉(zhuǎn)化，工程測量領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展趨勢和方向是：測量數(shù)據(jù)采集和處理的自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化、數(shù)字化；測量數(shù)據(jù)管理的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化；測量數(shù)據(jù)傳播與應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化、多樣化、社會化。GPS技術(shù)、RS技術(shù)、GIS技術(shù)、數(shù)字化測繪技術(shù)以及先進(jìn)地面測量儀器等將廣泛應(yīng)用于工程測量中，并發(fā)揮其主導(dǎo)作用。
9．結(jié)束語
GPS技術(shù)和其他數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用和推廣已經(jīng)在我國的水利工程測量工作中發(fā)揮了很大的作用，表現(xiàn)出極強(qiáng)的生命力。對于數(shù)字化測量技術(shù)的研究和討論對于水利工程測量工作意義非凡，我們在結(jié)合工程實(shí)際的前提下，應(yīng)當(dāng)多學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)技術(shù)和理論，使我國的測量技術(shù)發(fā)展為世界的尖端。
參考文獻(xiàn)
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7400片大腦切片
一個(gè)多世紀(jì)以來，神經(jīng)科學(xué)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(jìn)行研究工作。本篇論文的第一作者、德國于利希研究中心的神經(jīng)解剖學(xué)家卡特倫·阿穆茲說，雖然原來的一些數(shù)字化的三維模型可以派點(diǎn)用場，但是如果要在神經(jīng)水平上顯示腦組織，它們就顯得無能為力了。在美國馬里蘭州的貝塞斯達(dá)國家衛(wèi)生研究院工作的神經(jīng)影像學(xué)專家約瑟·馬斯德烏則認(rèn)為，在以前的圖書館幾乎沒有可用的器官圖集，因?yàn)樗趯ふ矣嘘P(guān)資料的時(shí)候，常常得到這樣的回答：“你需要的書是不存在的?！?/p>
解剖大腦，然后用數(shù)字化重新構(gòu)建人類大腦是一個(gè)長期而艱巨的過程。在最近的幾十年里，神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家的興趣已經(jīng)從經(jīng)典解剖轉(zhuǎn)移到生理學(xué)的研究上來了。阿穆茲說，只有少數(shù)實(shí)驗(yàn)室有專業(yè)技術(shù)和工具，可以用掃描和數(shù)字化的方法制作細(xì)如發(fā)絲的、在細(xì)胞水平上顯示細(xì)部的大腦切片組織。粗糙的厚片意味著相對于真實(shí)的組織來說，缺少細(xì)節(jié)并存在更多的空白。
因此，早在2003年，阿穆茲和他的同事們就開始了人體大腦器官三維圖集的準(zhǔn)備工作。研究人員選擇了一位65歲女性捐贈者的大腦作為器官圖集的基礎(chǔ)，因?yàn)檫@位女性沒有任何明顯的退行性疾病或其他損害。研究人員把大腦置放在福爾馬林——一種化學(xué)防腐劑里保存起來，再把它用蠟封起來幾個(gè)月。然后，研究人員開始用一種叫做“超薄切片機(jī)”的刀片來切割腦組織，就好像用熟食切片機(jī)切火胸一樣。他們必須非常小心，在整個(gè)過程中大腦薄片不能從傳輸帶上掉落。
接下來，研究人員把每個(gè)薄片放在顯微鏡下觀察，再把細(xì)胞染色，使它們的神經(jīng)元細(xì)胞清晰可見，然后進(jìn)行掃描?？偟膩碚f，這項(xiàng)工作花了近1000小時(shí)的連續(xù)勞動(dòng)，用于準(zhǔn)備和掃描每個(gè)腦切片。研究人員總共獲得超過7400片腦切片。在科學(xué)節(jié)目里，他們在線發(fā)表這些成果，甚至午休時(shí)間都不中斷。
在處理脆弱的薄片時(shí)，研究人員表現(xiàn)了最大限度的耐心，避免使其發(fā)生扭曲，特別是當(dāng)大腦組織切片在保存和切割的時(shí)候，要避免發(fā)生撕裂。盡管如此小心，該論文作者、加拿大蒙特利爾麥吉爾大學(xué)的神經(jīng)影像學(xué)專家艾倫·埃文斯說，仍有部分薄片產(chǎn)生了扭曲。他還說，自己的工作就是把大腦重新構(gòu)建成一個(gè)連貫的整體。他認(rèn)為要改變錯(cuò)位的掃描，使它回到正確的位置上，應(yīng)該使用糾正軟件，而不是用手工操作。對儲存的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，需要使用分布在加拿大的高性能計(jì)算網(wǎng)格。
高出50倍的分辨率
人體大腦三維圖集以比原先的方法高出50倍的空間分辨率，顯示單個(gè)神經(jīng)元和它們之間的聯(lián)系，并且以前所未有的精度顯示了一個(gè)完整的大腦模型?！癇igBrain所起的作用，是讓我們知道了分布在某個(gè)空間里的幾乎所有的神經(jīng)元?！?馬斯德烏說，這可以看作歐洲的人類大腦計(jì)劃的一項(xiàng)重要成果。歐洲的人類大腦計(jì)劃計(jì)劃擬耗資10億歐元，要在下一個(gè)十年內(nèi)完成人類大腦功能的計(jì)算機(jī)模型。這個(gè)項(xiàng)目完成后，用戶可以免費(fèi)通過稱為CBRAIN的web門戶進(jìn)入。研究人員只要通過簡單的鼠標(biāo)點(diǎn)擊，便可以獲取鮮活的大腦綜合數(shù)據(jù)，例如大腦活動(dòng)掃描，達(dá)到細(xì)胞分子水平的精細(xì)的解剖信息。
當(dāng)然，人體大腦三維圖集的方法并不是完美的，除了切片過程會導(dǎo)入錯(cuò)誤，它不能顯示出個(gè)體之間存在的差異。加州大學(xué)洛杉磯分校的神經(jīng)學(xué)家約翰·馬茲奧塔指出，有一個(gè)解決方案，就是把人體大腦三維圖集與來源于大量的分辨率較低的腦部掃描顯示的數(shù)據(jù)結(jié)合起來，以顯示不同的大腦結(jié)構(gòu)在哪里存在差異。
有一個(gè)使腦組織透明的新方法叫做“CLARITY”，是將來腦成像研究的突破口。采用這種方法，研究人員就無須切割大腦組織了。不過馬茲奧塔說，目前這種方法僅能應(yīng)用于體積較小的生體組織，如小鼠的大腦。
在接下來的工作中，阿穆茲想創(chuàng)建一個(gè)男性和一個(gè)年輕人大腦的BigBrain器官圖，以便捕捉潛在的性別和發(fā)育差異。
關(guān)鍵詞：文物博物館;三維數(shù)字技術(shù);應(yīng)用分析
0.引言
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止到2014年5月，我國博物館數(shù)量達(dá)到4165家，全年接待觀眾數(shù)量超過6億人次。在充分肯定我國博物館建設(shè)取得巨大成績的同時(shí)，也必須認(rèn)清目前存在的巨大問題，例如：藏品保護(hù)問題、展品同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重等。三維數(shù)字技術(shù)集合光學(xué)、電學(xué)、計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)于一體，可以對文物遺址及相關(guān)場景通過虛擬技術(shù)很直觀的展現(xiàn)在觀眾眼前。三維數(shù)字技術(shù)可以充分彌補(bǔ)博物館對傳統(tǒng)文物保護(hù)手段的不足，還可以使博物館的作用得到充分發(fā)揮。
1.三維數(shù)字化技術(shù)原理介紹
三維數(shù)字技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，其原理是將一些相關(guān)數(shù)據(jù)以一定方式記錄下來，一般是通過光學(xué)或激光掃描采集對象等手段，采集光信號通過反射被接收器接收，之后對其進(jìn)行整理，轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識別的三維數(shù)字信息。然后由計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)中的幾何信息恢復(fù)成圖形或圖像顯示出來。通過視覺展示，人們可以更加快速、準(zhǔn)確的對該對象進(jìn)行分析。目前，三維數(shù)字技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于建筑工程、流體力學(xué)、醫(yī)療事業(yè)、文物研究、影視作品等相關(guān)領(lǐng)域中。
在文物博物館管理工作中，三維數(shù)字化技術(shù)與二維技術(shù)相比有著以下幾個(gè)明顯優(yōu)勢：
（1）采集數(shù)據(jù)信息方式為非接觸式，避免了文物遭到接觸破壞，而且保證工作人員的安全，而且搜集速度快，不受時(shí)間限制等;
（2）真實(shí)性強(qiáng)。目前的三維數(shù)字技術(shù)都是基于人體生理特征開發(fā)的，觀眾通過特制的3D眼鏡、頭盔和手套等可以和虛擬環(huán)境接觸，擁有真實(shí)的感覺，這對提高參觀者的興趣是有很大促進(jìn)作用的[1]。
2.文物博物館管理中三維數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用分析
文物是人類歷史發(fā)展的文化遺產(chǎn)，是博物館得以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)。博物館一方面需要將文物展示給參觀者，這也是博物館的主要任務(wù)之一;另一方面需要對文物進(jìn)行妥善保管和維護(hù)。但過多的展示必將不利于文物的保護(hù)。這看似矛盾的兩個(gè)任務(wù)可以借助三維數(shù)字技術(shù)得以有效調(diào)和。
2.1文物的保護(hù)和修復(fù)
博物館中文物種類頗多，而各類文物的保護(hù)和收藏手段必然不同。結(jié)合大量實(shí)例，導(dǎo)致文物損毀的因素主要為兩類：1.自然因素。包括光線強(qiáng)度、空氣濕度等;2.人為因素。在對文物進(jìn)行陳列、移動(dòng)、修復(fù)時(shí)的接觸破壞[2]。
三維數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)和修復(fù)中可以發(fā)揮明顯優(yōu)勢，例如通過資料調(diào)查和數(shù)據(jù)收集，模擬復(fù)原文物面貌，以及進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)等。其具體方法是利用計(jì)算機(jī)對文物破損部分建立模型，在虛擬環(huán)境下進(jìn)行修復(fù)試驗(yàn)，而計(jì)算機(jī)會根據(jù)修復(fù)手段的不同顯示出不同的修復(fù)效果，最終找到最佳修復(fù)路徑。這樣就有效避免了修復(fù)的一次性問題。三維數(shù)字技術(shù)可以快速而無破壞的獲取有用信息，通過立體掃面可以將文物的凹凸部分完美感應(yīng)，這給以后的復(fù)制文物工作帶來巨大便利[3]。
2.2收藏管理
目前，博物館主要是將文物的種類、遺址、年代作為收藏管理的標(biāo)準(zhǔn)，而且作為靜態(tài)資料展示給參觀者。而通過利用三維數(shù)字技術(shù)建立起的數(shù)據(jù)庫對提高文物的收藏管理水平有著巨大的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾方面。
（1）檢索信息更簡單和全面。
根據(jù)統(tǒng)計(jì)，超過80%的參觀者屬于業(yè)余愛好者，繁瑣的檢索信息和流程會大大降低他們的參觀熱情，所以檢索信息應(yīng)該盡可能的直觀明了，能用圖畫說明的就不用文字。例如在我國內(nèi)蒙古博物館中將三維數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)庫融入到檢索系統(tǒng)中，參觀者可以點(diǎn)擊鼠標(biāo)進(jìn)入界面，會出現(xiàn)想要查詢的文物名字和年代，如果沒有可以直接跳過，接著進(jìn)入本博物館所收藏的所有文物目錄，包括名稱和年代。點(diǎn)擊之后便可以進(jìn)入立體觀看文物面貌，旁邊配以簡單的文字說明。
（2）數(shù)據(jù)采集高效準(zhǔn)確。
圖像的立體展示需要數(shù)據(jù)采集為技術(shù)支持的。三維數(shù)字技術(shù)在信息采集上具有高效準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。激光掃面具有時(shí)間和空間上的連貫性，而且精度可達(dá)到微米級別，掃描速度也非?？?，對于較為復(fù)雜的文物，掃描工作也就需要30分鐘左右。之后的文物顏色可利用專業(yè)的涂色軟件進(jìn)行處理[4]。
2.3應(yīng)用于陳列展覽
目前，利用三維數(shù)字技術(shù)的“虛擬展覽”已經(jīng)成為博物館陳列展覽的發(fā)展趨勢。該類技術(shù)可以極大的豐富博物館的展品
類型，例如可以將其他博物館的珍貴文物掃描信息拷貝后在本博物館展出，使很多參觀者可以足不出戶便能看到真實(shí)的文物面貌。這對提高博物館的吸引力，更好發(fā)揮其作用有著極大的促進(jìn)作用。
隨著三維數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的普及，其應(yīng)用成本必將大幅降低，這對文物博物館來說無疑是一次提升管理水平，擴(kuò)大影響力的絕佳機(jī)遇。現(xiàn)代博物館已經(jīng)不僅僅是珍貴文物的收藏、展示和研究場所，而且是面向全社會的教育和資料存儲機(jī)構(gòu)。三維數(shù)字技術(shù)可以促進(jìn)文物博物館之間的交流，提高博物館在社會中所扮演的角色地位，使公眾在驚喜和歡樂中學(xué)到知識。在博物館的陳列展覽中，三維數(shù)字技術(shù)已經(jīng)是必然的發(fā)展趨勢。
3.結(jié)語
三維數(shù)字技術(shù)作為一種虛擬技術(shù)，在文物保護(hù)和修復(fù)、博物館的收藏管理及陳列展覽中有著明顯的優(yōu)勢，從近幾年的3D電影熱潮便知道該技術(shù)的巨大影響力。隨著科技的發(fā)展，文物博物館也應(yīng)積極將新的技術(shù)成果應(yīng)用到日常管理中。相關(guān)管理部門也應(yīng)對相關(guān)技術(shù)人才的引進(jìn)給予足夠認(rèn)識。
[參考文獻(xiàn)]
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關(guān)鍵詞：三維數(shù)字；地形圖；測繪技術(shù)
1. 引言
隨著數(shù)字地形圖的廣泛應(yīng)用，為了便于進(jìn)行空間方面的量測和分析，人們對它表示地物和地貌高程的方法和精度提出了更高的要求，為此，在借鑒二維數(shù)字地形圖和數(shù)字地面（或高程）模型優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，克服二維數(shù)字地形圖在空間表示和應(yīng)用方面的不足，提出了測繪三維數(shù)字地形圖的想法。
為此，本論文主要對三維數(shù)字地形圖的測繪技術(shù)展開分析探討，以期從中找到可靠有效可行的數(shù)字地圖測繪技術(shù)，并以此和廣大同行分享。
2. 三維數(shù)字地形圖的地形數(shù)據(jù)及表達(dá)方法分析
地形數(shù)據(jù)即為表現(xiàn)地勢走向的地貌數(shù)據(jù)，包括平面位置和高程數(shù)據(jù)兩種信息，這兩種信息目前主要通過野外測量、航空航天遙感影像和現(xiàn)有地形圖數(shù)字化三種方式獲得。航空攝影測量一直是地形圖測繪和更新的有效手段，其所獲取的影像數(shù)據(jù)是高精度大范圍的DEM生產(chǎn)最有價(jià)值的數(shù)據(jù)源。另外，近年來出現(xiàn)的干涉雷達(dá)、激光掃描儀等新型傳感器數(shù)據(jù)被認(rèn)為是快速獲取高精度、高分辨率的DEM最有希望的數(shù)據(jù)來源。通過全站儀、全球定位系統(tǒng)(GPS)等手段可獲取較小范圍、大比例尺、高精度的地形建模數(shù)據(jù)，同時(shí)也是對航空攝影測量和地形圖數(shù)字化的一種補(bǔ)充。實(shí)際工作中，具體采用何種數(shù)據(jù)源和相應(yīng)得生產(chǎn)工藝，一方面取決于數(shù)據(jù)的可獲取性，另一方面也取決于應(yīng)用的目的和對數(shù)據(jù)的要求，包括DEM的分辨率、數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)量大小和技術(shù)條件等。
三維數(shù)字地形圖是用規(guī)則格網(wǎng)和高程注記點(diǎn)來表達(dá)地形地貌的。為了不影響地圖符號表達(dá)地物和地形，采用分布規(guī)則的格網(wǎng)式DEM較為妥當(dāng)。格網(wǎng)的大小一方面取決于相應(yīng)地形圖的分辨率，一般說來，地形圖的比例尺越大，對地物和地形表達(dá)的精度就越高即越精細(xì)，則格網(wǎng)就越??；另一方面取決于制圖區(qū)域地形的復(fù)雜程度，一般說來地形越復(fù)雜或越破碎，為了表達(dá)地形時(shí)不失真，格網(wǎng)就應(yīng)越小。在一幅地形圖上，考慮到在實(shí)際中，有的地方地形比較復(fù)雜，而另一些地方則比較簡單，可用四叉樹結(jié)構(gòu)來表達(dá)格網(wǎng)，即用大格網(wǎng)來表達(dá)簡單的地形，而用小格網(wǎng)表達(dá)復(fù)雜的地形，即采用橫向的多分辨率技術(shù)表達(dá)地形。構(gòu)建三維數(shù)字地形圖時(shí)，必須確保DEM與線劃地形圖是同一個(gè)空間參考框架下的；編制地形圖時(shí)，可將DEM格網(wǎng)點(diǎn)放在一個(gè)單獨(dú)的圖層上，這樣可根據(jù)需要打開或關(guān)閉它。高程注記點(diǎn)反映地面上坡度變化處的高程。
3. 三維數(shù)字地形圖測繪技術(shù)應(yīng)用探討
3.1 三維地形數(shù)據(jù)的采集
三維地形數(shù)據(jù)采集包括兩個(gè)階段，一是：外業(yè)采集，主要是利用全站儀采集地形點(diǎn)的三維空間數(shù)據(jù)（包括平面坐標(biāo)及高程）。由于受通視條件、勞動(dòng)強(qiáng)度等因素的影響，只能采集地形特征點(diǎn)的三維空間數(shù)據(jù)，地形特征點(diǎn)一般是指山谷點(diǎn)、山脊點(diǎn)、洼地、山腳點(diǎn)、山頂?shù)鹊?。由于這些特征點(diǎn)的密度不夠和分布不均勻。這樣在對有些地區(qū)的地表高低起伏就很難精確的表示。二是：內(nèi)業(yè)加密，就是將外業(yè)采集的數(shù)據(jù)，通過內(nèi)插的方法對特征點(diǎn)的密度和分布進(jìn)行有效處理，獲得分布均勻，密度適當(dāng)?shù)牡匦吸c(diǎn)及高程，使其更能詳細(xì)的反映地勢的走向。
在利用全站儀野外獲取三維地物數(shù)據(jù)測量時(shí)，地物底部特征點(diǎn)數(shù)據(jù)的獲取是比較容易的，難點(diǎn)在于怎樣獲取地物頂部特征點(diǎn)數(shù)據(jù)。以建筑物為例進(jìn)行說明，其頂部特征點(diǎn)的數(shù)據(jù)可以通過測量其相應(yīng)的底部特征點(diǎn)的平面位置和高程，然后量測其高度的方法獲取，也可以放置棱鏡到頂部特征點(diǎn)上直接測量的方法獲取，還可以用無棱鏡測量進(jìn)行建筑物頂部特征點(diǎn)的方法獲取。其中，無棱鏡測量對于沒有反射的物體不能進(jìn)行測量，因此在建筑物比較密集的城鎮(zhèn)地區(qū)，用無棱鏡測量會嚴(yán)重受到通視條件和反射條件的制約，使的測繪工作量大，效率低，有些建筑物的頂部特征點(diǎn)甚至是采集不到的，對深巷的建筑物底部特征點(diǎn)也很難采集到。當(dāng)然，還可以在建筑物頂部進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，此方法也存在通視條件的限制，還有很高的危險(xiǎn)性，因此對于大區(qū)域測繪是不現(xiàn)實(shí)的。
3.2 三維數(shù)字地形圖的測繪
實(shí)際地面通常不是光滑和均勻變化的，因此在采集的時(shí)候會產(chǎn)生斷裂線問。對于植被茂密、樹林覆蓋地區(qū)，數(shù)字?jǐn)z影測量采集時(shí)無法切到地面，這樣就不能準(zhǔn)確的反映植被覆蓋區(qū)的實(shí)際地面趨勢，為了使其精度能夠滿足要求，可以在這些地區(qū)采集散點(diǎn)方式進(jìn)行測量，以便能真正的切到地面的地方進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在必要的時(shí)候還需要進(jìn)行野外測量的方式進(jìn)行補(bǔ)測才能達(dá)到精度的要求。具體面向三維地形數(shù)據(jù)的采集測繪，可以按照如下步驟進(jìn)行：
(1) 定向建模
定向建模之精度是影響整個(gè)產(chǎn)品精度的關(guān)鍵。定向建模的工作流程：用黑白影像建立立體像對進(jìn)行手工或自動(dòng)內(nèi)定向、相對定向核線重采樣絕對定向裁切核線影像立體模型建成。
(2) 數(shù)字高程模型DEM
DEM、DOM可由單模型獲取，也可由批處理直接生成。創(chuàng)建DEM及鑲嵌工作流程：先進(jìn)行影像相關(guān)創(chuàng)建像方DEM像方DEM編輯創(chuàng)建物方DEM物方DEM檢查編輯建立新圖幅物方DEM接邊物方DEM鑲嵌DEM成果。
創(chuàng)建像方DEM前，要先對每個(gè)像對中的特征點(diǎn)（峰頂、谷底、鞍部及地形突變點(diǎn)）和特征線（山脊線、山谷線、地區(qū)突變區(qū)線、面狀地物的范圍線等）進(jìn)行量測。量測特征點(diǎn)和線的目的是獲取像方DEM相關(guān)的初值，對像方DEM進(jìn)行編輯。
(3) 數(shù)字正射影像DOM
每個(gè)像對的物方DEM編輯后即可創(chuàng)建正射影像，并進(jìn)行DOM的鑲嵌。正射影像分為黑白正射影像和彩色正射影像。先創(chuàng)建每個(gè)像對的左、右黑白正射影像，合并左右黑白正射影像后，選擇鑲嵌線對黑白正射影像進(jìn)行鑲嵌即生成黑白DOM產(chǎn)品。
(4) 數(shù)字線劃測圖
在定向建模完成之后，如不需要生成DEM、DOM產(chǎn)品，可直接進(jìn)入向量測圖模塊進(jìn)行測圖。在向量測圖模塊中，圖廓及內(nèi)外整飾自動(dòng)生成，已測向量能夠?qū)崟r(shí)顯示（放大、縮小、編輯等）和映射至立體，具有聯(lián)機(jī)編輯、實(shí)時(shí)符號化功能，利用測圖模塊提供的這些工具可以很方便地進(jìn)行測圖和編輯，實(shí)現(xiàn)測圖、編輯一體化。
3.3 三維數(shù)字地形圖測繪的誤差分析
(1) 全數(shù)字?jǐn)z影測量的精度和模擬攝影測量、解析攝影測量相比一定有所不同，如:光束法區(qū)域網(wǎng)加密與獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)加密的精度差異，全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)沒有機(jī)械傳動(dòng)誤差、圖紙?zhí)缀吓c清繪誤差、展點(diǎn)誤差、主距安置誤差、讀數(shù)誤差等等，出現(xiàn)了影像匹配誤差等。
(2) 圖上的地物點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差主要來源于：像控點(diǎn)點(diǎn)位中誤差、房檐改正誤差、加密點(diǎn)點(diǎn)位中誤差、影像掃描中誤差、影像匹配中誤差和定向中誤差等。
(3) 航測成圖高程中誤差的主要來源于：控點(diǎn)高程中誤差、加密點(diǎn)點(diǎn)位中誤差、相對校正中誤差、定向中誤差和測繪動(dòng)態(tài)中誤差等。
4. 結(jié)語
本文從三維數(shù)字地形圖的相關(guān)概念、數(shù)據(jù)采集的方法和三維數(shù)字地形圖的繪制三個(gè)方面進(jìn)行了研究，對于三維數(shù)字地形圖測繪技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義，因而是值得推廣的，另一方面，三維數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)的采集與測繪，還有很多的技術(shù)細(xì)節(jié)問題需要深入探討，這有待于廣大技術(shù)工作人員的共同努力，才能夠最終實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字地形圖的測繪與普及應(yīng)用。
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學(xué)術(shù)研究
(1)建立新國家地理格網(wǎng)服務(wù)地理國情監(jiān)測初探 狄琳
(3)遠(yuǎn)離大陸海島的高程傳遞 柯寶貴 章傳銀 張利明
(5)玉樹地震對周圍衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行站的影響分析 李凱鋒 歐陽永忠 陸秀平 任來平
(9)基于eros-b影像更新礦區(qū)大比例尺地形圖的方法與精度評價(jià) 陳國良 汪云甲 田豐
(12)基于lidar和航空影像的三維建模方法探討 馮梅
(15)基于無人機(jī)低空遙感系統(tǒng)的快速處理技術(shù)研究 尹杰 楊魁
(18)等效法收斂計(jì)變形監(jiān)測 楊浩
(22)基于橢球面大尺度表達(dá)地表對象方法研究 楊永崇 競霞
(26)gis軟件自動(dòng)化測試方法的研究與實(shí)踐 曾波
無
(28)拓普康全站儀車模亮相首屆全國測繪地理信息技術(shù)裝備展覽會 無
技術(shù)交流
(29)基于jscors層析連云港沿海水汽的三維特征分析 董春來 王香蘭 蔣廷臣 周立
(33)基于橢球膨脹法實(shí)現(xiàn)獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)的建立 于亞杰 趙英志 張?jiān)氯A
(37)困難復(fù)雜地區(qū)輸電防雷線塔數(shù)據(jù)機(jī)載lidar三維掃描獲取 阮羚 周平 姚堯
(40)基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的文物精細(xì)建模 孟志義 錢林
(44)利用改進(jìn)的fcm方法分割高分辨率遙感影像 田慧 周紹光
(47)無砟軌道cp ⅲ平面控制網(wǎng)測量精度影響因素分析 譙生有 聞道榮
(50)gis與模型技術(shù)在城市排水管線承載力評價(jià)中的應(yīng)用 解智強(qiáng) 杜清運(yùn) 高忠 王貴武 黃俊
(54)基于arcgis engine的矢柵基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)空間轉(zhuǎn)換方法研究 劉佰瓊 周衛(wèi) 戴相喜
(58)mapinfo二次開發(fā)在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用 李東 毛之琳
(61)國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)字產(chǎn)品——數(shù)字線劃地圖概述 武文忠 郭新成
無
(63)“則泰杯”全國第四屆大學(xué)生測繪科技論文競賽評選揭曉 無
技術(shù)交流
(64)基于webgis的復(fù)雜城市交通網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù) 薛明 劉春 肖學(xué)年
(69)武漢市1∶2000房產(chǎn)管理圖數(shù)字化測繪與建庫工程及成果應(yīng)用 鄭舉漢 張鵬 徐磊 陳鎮(zhèn)
(72)一種改進(jìn)的折線轉(zhuǎn)分段bezier曲線的擬合方法 張超 王文靜
(75)測繪資料信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 趙力彬 張新利 呂志勇 施建輝 李發(fā)紅
無
(78)愛普生大幅面專業(yè)繪圖儀助力遙感產(chǎn)業(yè)化發(fā)展 無
徠卡測量新技術(shù)應(yīng)用專欄
(79)徠卡hds 8800三維激光掃描儀在露天礦中的應(yīng)用 段奇三
則泰三維技術(shù)應(yīng)用專欄
&nb
sp; (81)三維激光掃描系統(tǒng)在舟曲重點(diǎn)地質(zhì)災(zāi)害治理工程中的應(yīng)用 周學(xué)林 魏文濤 劉麗惠 王占超
測繪教學(xué)
(83)空間大地測量學(xué)課程建設(shè)及教學(xué)方法研究 魏二虎 張奇 李征航 王甫紅
(86)gis應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探微 舒娛琴
無
關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)，校園導(dǎo)航，三維導(dǎo)航模塊，SuperMapObjects
人類80%的信息與地理信息有關(guān)，而地理信息系統(tǒng)（簡稱GIS）是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件、地理空間數(shù)據(jù)和管理人員共同組成的，利用電子計(jì)算機(jī)以及其外部設(shè)備，采集、存儲、分析和描述整個(gè)或部分地球表面與空間和地球有關(guān)的空間信息系統(tǒng)[1,2]。GIS在各個(gè)信息服務(wù)領(lǐng)域的深入廣泛應(yīng)用將是不可阻擋的趨勢，GIS校園導(dǎo)航系統(tǒng)是GIS在校園信息服務(wù)中的典型應(yīng)用。校園導(dǎo)航系統(tǒng)中三維導(dǎo)航模塊能為用戶提供信息量豐富的、情景逼真的三維校園場景，使用戶足不出戶就可以瀏覽校園，這將是校園導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展難點(diǎn)與方向[3]。
1SuperMapObjects控件概述[4]
SuperMap Objects是一個(gè)開放的組件式地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件開發(fā)平臺,是由中國科學(xué)院地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心和北京超圖地理信息技術(shù)有限公司自主研發(fā)的大型GIS開發(fā)平臺，是全組件式地理信息系統(tǒng)軟件，共有8個(gè)ActiveX控件。這些控件中封裝了地理信息系統(tǒng)全方位的功能,以控件的接口方式提供，可以通過VB、VC++、Delphi、C++等開發(fā)語言進(jìn)行二次開發(fā)。SuperMap Objects功能強(qiáng)大，對象和接口數(shù)量多，可以滿足各種GIS應(yīng)用需求。
2三維導(dǎo)航模塊設(shè)計(jì)
本文所提三維導(dǎo)航模塊為中國礦業(yè)大學(xué)校園導(dǎo)航系統(tǒng)的三維模塊，其實(shí)現(xiàn)了中國礦業(yè)大學(xué)校園的三維導(dǎo)航功能。
2.1 模塊開發(fā)環(huán)境與開發(fā)平臺
該三維導(dǎo)航模塊的開發(fā)是利用SuperMap公司的SuperMap Objects 6.0組件在Visual Studio 2008開發(fā)平臺上應(yīng)用Visual Basic.NET語言進(jìn)行開發(fā)的。
2.2 數(shù)據(jù)需求與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
本模塊中涉及到的數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和紋理貼圖數(shù)據(jù)。
空間數(shù)據(jù)是將已有的校園電子地圖在SuperMap Deskpro 6.0中進(jìn)行數(shù)字化處理，并存儲為圖層數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)是對各地理對象的實(shí)體屬性數(shù)據(jù)，主要包括教學(xué)樓、宿舍樓、辦公樓以及其他公共設(shè)施等。特別提及的是，根據(jù)在SuperMap Deskpro 6.0中進(jìn)行校園三維建模過程中的數(shù)據(jù)需求，屬性數(shù)據(jù)還應(yīng)包括各建筑物及設(shè)施的基本面高度（Base）數(shù)據(jù)和其相對基本面的高程（Top）數(shù)據(jù)。紋理貼圖數(shù)據(jù)通過數(shù)碼相機(jī)對建筑物和設(shè)施進(jìn)行拍照，并在圖像處理軟件（如Photoshop）中進(jìn)行必要的處理，使貼圖效果更加逼真。科技論文。同時(shí)，將紋理圖片的文件名作為屬性數(shù)據(jù)存儲到與之對應(yīng)的建筑物或設(shè)施的屬性數(shù)據(jù)集中，以便后續(xù)的三維紋理貼圖。
2.3 三維導(dǎo)航模塊的功能設(shè)計(jì)
根據(jù)以上對三維導(dǎo)航模塊的需求分析，用戶使用該三維導(dǎo)航模塊主要是為了對校園環(huán)境有個(gè)更為直觀和真實(shí)的了解，并期望得到一定的導(dǎo)航服務(wù)。據(jù)此，三維發(fā)導(dǎo)航模塊除了提供基本的三維地圖操作外，主要的功能就是較真實(shí)的構(gòu)造和顯示校園三維模型，以及提供相關(guān)導(dǎo)航服務(wù)。具體功能設(shè)計(jì)如圖1所示?？萍颊撐摹?/p>
圖1 三維導(dǎo)航模塊的功能設(shè)計(jì)
3三維導(dǎo)航模塊的實(shí)現(xiàn)[5]
3.1 三維模型的建立
三維模型的建立在SuperMap Deskpro 6.0中進(jìn)行?？萍颊撐?。三維模型的建立是利用SuperMap Deskpro 6.0提供的“三維建模”功能，通過選擇圖層并設(shè)置圖層的三維基本面（Base）數(shù)據(jù)字段和高程（Top）數(shù)據(jù)字段來實(shí)現(xiàn)的。將建立好的三維模型存儲為三維場景。
3.2 三維模型的紋理貼圖與顯示
根據(jù)已準(zhǔn)備的紋理數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)集中的貼圖字段，通過將Super3D控件的Texture屬性設(shè)為該字段來進(jìn)行三維紋理貼圖。
通過Super3D.Connect()方法將Super3D控件和工作空間控件SuperWorkspace進(jìn)行連接，讀取工作空間中已打開的三維場景，并通過調(diào)用Super3D.Refresh()方法來顯示校園三維場景。
3.3 基本三維地圖操作
三維地圖基本操作通過設(shè)置Super3D.Action屬性來完成。例如，放大和漫游的關(guān)鍵代碼為：
axSuper3D1.Action = sca3DZoomIn '放大
axSuper3D1.Action = sca3DPan '漫游
其他操作與之相類似。
3.4 三維導(dǎo)航功能
本三維導(dǎo)航模塊提供了二維與三維之間的互動(dòng)導(dǎo)航功能，即二維校園平面圖與三維校園場景同步導(dǎo)航顯示。
用戶可以在二維平面圖上進(jìn)行兩點(diǎn)或多點(diǎn)間的最佳路徑分析，通過二維和三維的實(shí)時(shí)互動(dòng)顯示進(jìn)行路徑導(dǎo)航。二維和三維的互動(dòng)顯示實(shí)現(xiàn)如下：1.獲取路徑分析得到的最佳路徑并作為飛行路徑賦值給Super3D.RouteFly()方法；2.在每個(gè)飛行幀處獲取當(dāng)前視點(diǎn)（Camera）的三維坐標(biāo)并將其轉(zhuǎn)換成平面坐標(biāo)，通過SuperMap控件的TrackingLayer.AddEvent()方法繪制在二維平面圖上。這樣就實(shí)現(xiàn)了二維和三維的互動(dòng)顯示。圖2為三維導(dǎo)航效果。
圖2 三維路徑導(dǎo)航
4結(jié)束語
將GIS技術(shù)應(yīng)用與校園導(dǎo)航系統(tǒng)，是高校管理自動(dòng)化、信息化、科學(xué)化的一種趨勢[6],同時(shí)，三維化的校園導(dǎo)航系統(tǒng)將是今后一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展動(dòng)向和熱點(diǎn)。本文所提三維導(dǎo)航模塊只是三維化的校園導(dǎo)航系統(tǒng)的初步嘗試，設(shè)計(jì)思想和功能實(shí)現(xiàn)還不完善。若能加入對建筑物內(nèi)部的建模和顯示，并利用網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)平臺（WebGIS）構(gòu)建B/S結(jié)構(gòu)，將實(shí)現(xiàn)校園導(dǎo)航系統(tǒng)更廣范圍的影響和應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
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［5］ 北京超圖.SuperMapObjects 6聯(lián)機(jī)幫助［R］.北京:北京超圖地理信息技術(shù)有限公司，2006.
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[關(guān)鍵詞]數(shù)字化時(shí)代；數(shù)字影像技術(shù)；影視藝術(shù)設(shè)計(jì)；人才水準(zhǔn)
電影和電視藝術(shù)都屬于動(dòng)態(tài)媒體藝術(shù)。電影和電視藝術(shù)作品在拍攝、編輯、合成、三維特技等方面，使用數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)和制作的手段上來說是可以相提并論。所不同的是：在國內(nèi)上世紀(jì)90年代以前，電影藝術(shù)作品是在電影院通過電影放影機(jī)在銀幕上進(jìn)行播放，電視藝術(shù)作品是通過有線網(wǎng)絡(luò)在電視機(jī)屏幕上進(jìn)行播放，各自傳媒載體的形式不一樣。由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)不斷成熟，電影藝術(shù)作品能夠在電子錄放設(shè)備和計(jì)算機(jī)上運(yùn)用數(shù)字影像技術(shù)轉(zhuǎn)換成電視網(wǎng)絡(luò)、Inter網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等載體上進(jìn)行播放的數(shù)字影視格式，其通過有線或無線綱絡(luò)傳輸?shù)诫娨暀C(jī)、計(jì)算機(jī)、手機(jī)等屏幕上進(jìn)行播放，這是數(shù)字化時(shí)代使電影和電視在傳媒載體上共享兼容的偉大創(chuàng)舉。如今電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、手機(jī)屏幕上播放影視藝術(shù)作品的現(xiàn)象，已經(jīng)是人們習(xí)以為常的一種視覺享受。這種電影與電視共享傳媒載體現(xiàn)象的基本原理也是具有一定數(shù)碼知識人士的常識了。
影視藝術(shù)發(fā)展到今天，如此燦爛輝煌的業(yè)績是依賴科學(xué)技術(shù)與影視不斷交融匯聚的成果。隨著計(jì)算機(jī)視頻合成制作設(shè)計(jì)、非線性編輯系統(tǒng)、MD音頻制作系統(tǒng)、數(shù)字三維特技設(shè)計(jì)、數(shù)字化智能化攝像機(jī)、編輯機(jī)、電腦燈控系統(tǒng)等先進(jìn)的數(shù)字影視制作設(shè)備和數(shù)字影像藝術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)的問世，改變了影視藝術(shù)傳統(tǒng)的制作模式,形成影視藝術(shù)與數(shù)字技術(shù)相結(jié)合的數(shù)字影視藝術(shù)。數(shù)字影視藝術(shù)所依賴的技術(shù)主要是計(jì)算機(jī)圖像生成技術(shù)，即CGI技術(shù)(Computer-Generated Images)，計(jì)算機(jī)成圖像技術(shù)可以用來創(chuàng)造在實(shí)際拍攝中無法創(chuàng)造或難以實(shí)現(xiàn)的影像。比如：數(shù)字影視藝術(shù)發(fā)展史上記載，盧卡斯創(chuàng)立的美國光幻公司在世界上最早運(yùn)用了數(shù)字影視技術(shù)，1991年推出的《終結(jié)者2》是具有早期數(shù)字影視藝術(shù)意義的一部作品。針對數(shù)字影視技術(shù)的效果問題，美國數(shù)字影視技術(shù)專家科林?布朗指出：“有兩種特技效果存在，一種是展現(xiàn)在你面前的，可見的特技效果，產(chǎn)生震撼驚叫的效果，這就是《侏羅紀(jì)公園》的恐龍和《異形》的外星人等等?！逼鋵?shí)這一類可見的電影特技效果屬于純數(shù)字電影，是通過計(jì)算機(jī)生成影視三維動(dòng)畫，對影片的內(nèi)容進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，創(chuàng)造出一種“虛擬現(xiàn)實(shí)”。這種亦真亦幻的三維空間，更多適用于科幻、魔幻、神話、動(dòng)物等題材。這樣的三維動(dòng)畫影視，“拍電影”的說法已不能成立，確切的說，是通過計(jì)算機(jī)工作站“做電影”。 科林?布朗又指出：“還有一種是不可見的、隱性的特技效果，為影片增加許多敘事成分”。那么，這一類看不見的電影特技效果適用面更廣，在各種常規(guī)題材中都有用武之地。比如：在《阿甘正傳》中，由1000名群眾演員出演的反越戰(zhàn)示威場面，被復(fù)制成有5萬人參加的浩大規(guī)模。又如：1997年獲得美國奧斯卡11項(xiàng)大獎(jiǎng)的史詩巨片《泰坦尼克號》，以令人難以置信的電影數(shù)字特技再現(xiàn)了70年前的海上災(zāi)難，標(biāo)志著數(shù)字電影時(shí)代的來臨。雖然該電影仍然借助了膠片實(shí)拍、縮微模型制作和傳統(tǒng)電影特技等手段，但《泰坦尼克號》以其令人震撼的數(shù)字視覺特技再塑了冰海沉船的歷史鏡頭，堪稱數(shù)字電影的里程碑。這種產(chǎn)生震撼的數(shù)字視覺特技效果歸功于計(jì)算機(jī)圖形圖像學(xué)的仿真造型技術(shù)和數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)秀人才。
數(shù)字影視藝術(shù)是屬于典型的交叉學(xué)科，這就要求數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)人才必需具備計(jì)算機(jī)科學(xué)知識和人文社會科學(xué)知識。影視藝術(shù)在影片制作中使用數(shù)字設(shè)備、數(shù)字圖象造型技術(shù)和工業(yè)設(shè)計(jì)、數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)、信息設(shè)計(jì)有著密切的關(guān)系。再說，數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)是基于數(shù)字影視媒體，是視覺藝術(shù)、設(shè)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形圖像學(xué)和數(shù)字媒體技術(shù)相互交叉的一門藝術(shù)。數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)的核心是影視藝術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合，所以培養(yǎng)數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)人才的重點(diǎn)是如何掌握數(shù)字影視藝術(shù)的創(chuàng)作工具，比如：Combustion、Adobe Premiere、Adobe After Effect、Macromedia Flash、Discreet、3ds max、Alias Maya、Avid Softimage xsi、Animo、Toonz、Axa、USAnimation、Lightwave等影視、動(dòng)畫、三維設(shè)計(jì)和編輯軟件。數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)人才的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，應(yīng)該根據(jù)人們的需求和藝術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)律來創(chuàng)作和表現(xiàn)具有視覺美感的數(shù)字影視藝術(shù)作品和數(shù)字影視商業(yè)服務(wù)類的創(chuàng)意產(chǎn)品，并基于數(shù)字影視藝術(shù)的發(fā)展來延伸和發(fā)展人類的藝術(shù)創(chuàng)造力和想像力。
我國數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)業(yè)發(fā)展的歷史已有20年之久，早期數(shù)字影視特技制作軟件主要應(yīng)用于電視廣告、MTV、電視片頭等方面。在上世紀(jì)90年代初三維動(dòng)畫制作開始成為數(shù)字影視廣告制作的新手段，可是數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)的設(shè)備性能較低，許多數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)公司的制作水平一般，技術(shù)水平和設(shè)備都比較落后，再說數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)人員在英語和計(jì)算機(jī)水平方面存在不足，阻礙了數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)業(yè)的發(fā)展，當(dāng)時(shí)數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)業(yè)舉步艱難。那時(shí)一些電影和美術(shù)學(xué)院也開設(shè)了計(jì)算機(jī)課程和多媒體制作中心,但與三維動(dòng)畫和影視制作對軟件水平的要求還有很大的距離，人才培養(yǎng)系統(tǒng)與數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)業(yè)的人才需求有脫節(jié)的現(xiàn)象。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，如今計(jì)算機(jī)等數(shù)字影視設(shè)備性能迅速提高，數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)人才不斷涌出，數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)業(yè)的發(fā)展日新月異。
數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)人才是隨著數(shù)字化時(shí)代影視藝術(shù)的發(fā)展而不斷涌現(xiàn)。目前，數(shù)字影視藝術(shù)作品劃分為四個(gè)類型：含有“數(shù)轉(zhuǎn)膠”計(jì)算機(jī)特效的影視大片、純數(shù)字影視作品（包括3D動(dòng)畫片）、數(shù)字化制作的Inter網(wǎng)影視作品、個(gè)人化制作的DV和手機(jī)攝像作品?？梢哉f這四類影視藝術(shù)作品在編輯和制作過程中進(jìn)行數(shù)字特技效果的設(shè)計(jì)和加工是不可缺少手段，數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)人才顯得特別重要。現(xiàn)在個(gè)人計(jì)算機(jī)的處理器、內(nèi)存、顯示器等性能越來越強(qiáng)。數(shù)字?jǐn)z影機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、個(gè)人DV機(jī)的性能和質(zhì)量在不斷的提高，這三種影視攝錄設(shè)備之間的功能越來越接近，影像分辨率的差距在縮小。個(gè)人數(shù)字音樂MID系統(tǒng)等這些數(shù)字影視設(shè)備價(jià)格越來越便宜。這三種數(shù)字影視制作硬件條件成熟的情況下，如果個(gè)人具有一定的文學(xué)藝術(shù)水平，有獨(dú)特的影視藝術(shù)的創(chuàng)意題材，掌握了數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)的技能，都可以在自己的PC機(jī)上制作數(shù)字視頻和數(shù)字音樂，所以個(gè)人數(shù)字影視創(chuàng)作作品的不斷問世已經(jīng)不足為奇了。這樣一來，就突破了制作影視節(jié)目企業(yè)化、集體化的陳規(guī)，從前拍攝到剪輯合成的過程，現(xiàn)在全部可以由創(chuàng)作者一個(gè)人獨(dú)立完成，揭開了DIY影像文化的新紀(jì)元。一小批從高校數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)的人才和社會自學(xué)成才的敬業(yè)人士，他們已經(jīng)具備數(shù)字影視藝術(shù)的創(chuàng)作素質(zhì)，這一批新型人才只需添加些數(shù)字影視的制作設(shè)備就可以開展各種為社會服務(wù)的數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)的經(jīng)營活動(dòng)。比如：影視后期合成設(shè)計(jì)、影視廣告?zhèn)髅皆O(shè)計(jì)、影樓MTV制作設(shè)計(jì)、影視動(dòng)漫制作設(shè)計(jì)、電視節(jié)目包裝設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字影視制作設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)游戲制作設(shè)計(jì)等影視藝術(shù)設(shè)計(jì)業(yè)。這些社會文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)和數(shù)字藝術(shù)產(chǎn)業(yè)的繁榮和發(fā)展，今后必然成為我國經(jīng)濟(jì)增長的熱點(diǎn)。社會需要數(shù)字影視藝術(shù)設(shè)計(jì)人才，這一點(diǎn)已經(jīng)引起我國高校藝術(shù)設(shè)計(jì)教育的高度重視。
[參考文獻(xiàn)]
