设计技术论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇设计技术论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

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一、产品概念设计与市场

概念设计是工业设计领域中的一个重要方面。国外大公司的产品设计部门包括:1)(Conceptdesign)概念设计;2)(Detaildesign)详细设计;3)(Manufacturingdesign)制造设计。由此可见，产品的概念设计的主导地位和重要性。

1概念设计的内涵

概念的设想是创造性思维的一种体现，概念产品是一种理想化的物质形式。下面以概念设计教学实例之一来说明其涵义:给出一个概念“断药”，让学生进行座椅的开发设计。步骤是，首先向学生讲述心理学中的一个名词———暗示心理，并分别举出一个“安乐死”实验和一个“挽救少女生命”的文学名著故事，从正反两个方面说明暗示对人的健康的影响;然后运用一个“民间故事”阐述如何将“断药”的概念物化到具体的产品上。因为，在民间曾有这样一个说法，就是将一把断了的钥匙用红线穿上挂在小孩的脖子上，取“断钥”的谐音“断药”暗示常生病的孩子挂上“断钥”这挂项链之后，就断了药，从此不再吃药，这也意味着孩子走向健康。所以，将一把断了的钥匙(断药)的概念物化到具体的产品上来为健康做设计时，用折断了的钥匙做椅架为主题，由学生创意出现了形形的座椅开发设计方案(其草图、效果图、视图等技术说明从略)，于是就有了一种新型的专用座椅的概念设计。其应用场合为疗养院、医院、不能自理的老人家庭等。

这是传统的产品概念设计。当然，产品的类型不止是这种无障碍设计思想指导下的专用座椅。产品即人之观念的物化，设计是一种思维行为。在这种思维创造活动中，产品概念的构思是丰富的，人的创作智慧是无穷的。概念产品的类型更是多种多样。

2概念设计与产品市场

完成概念设计只是第一步，能不能进行第二步Detaildesign，第三步Manufacturingdesign，甚至投放市场为开发商或企业带来效益等，这是个风险问题。设计师的概念设计毕竟与难以预料市场变化有着许多差距。如何缩短这一差距，是以往概念设计者的难题。在开发设计的许许多多产品中，只要一百件产品中有几件能够投放市场见效益就是成功。在追求“百分之几”的见效益成功的过程中，如何减少做“分母”的被动，扩大见效益的百分比，仍是最关键的，是公司管理决策人士和设计师共同努力的方向。

3虚拟现实技术促使概念设计的市场化

为了更好地接近产品的市场需求，目前国际上流行的一种“故事版情景预言法”的概念设计，就是将所要开发的产品置于一定的人、时、地、事和物中进行观察、预测、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面设计表达展示给人们。于是，产品在设计的开始便多了一份生命和灵气。然而，设计表达在信息时代已是多元化的展示形式，计算机辅助工业设计的发展，尤其是虚拟现实技术在产品概念设计中的应用，已使设计师的设计思路和设计表达如虎添翼;可以想象面对一种虚拟的“故事版情景预言法”设计出的产品，让人更多了一种直观的、亲切的及交互的感受，这样开发设计的产品与传统相比，就大大减少了投放市场的风险性，也为企业决策人寻找商机、判断概念产品能否进一步开发生产，提供更好的依据。虚拟现实技术能模拟整个产品开发过程，保证产品开发一次性成功，加快开发进程，甚至使设计者和用户融为一体，设计出满足市场需要的产品。

二、虚拟现实技术与虚拟产品

1虚拟现实系统(VirtualReality，VR)

虚拟现实系统又称为虚拟现实环境，是指计算机生成的一个实时三维环境。使用者可以在这环境中“自由地”运动，观察周围的景物，还可通过各种专用的传感交互设备与虚拟物体进行交互操作。用户看到的是全彩色景象，听到的是虚拟环境中的音响，感觉(手、脚或皮肤等)到的是虚拟环境所反馈的作用力，从而让使用者产生一种身临其境的感觉。产生虚拟现实环境的方法有:

1)基于模型的方法(ModelbasedMethod，MM)这种方法产生虚拟环境的步骤为:

①用放置在不同地点的多个摄像机将某环境或事物记录下来;

②利用计算机的视频技术抽取出环境或事物的三维模型;

③从虚拟摄像头的视角展示获得模型。具体的做法是:获得数据标度摄像头分离对象建立模型嵌入颜色交互回放。

2)基于图像的方法(ImagebasedMethod，IM)一般做法是:

用摄像头连续扫描周围空间来获取某一区域完整的景物图像，将获取的景物图像，通过图像处理技术，按坐标映射到图形工作站的虚拟全景屏上，用户载上头盔显示器就可以看到所摄周围景物环境。

2虚拟现实系统的常用设备及要求

虚拟现实系统常用设备有:三维鼠标(也称鸟标)、数据手套、数据衣、头盔显示器、立体声耳机等。对虚拟现实系统的要求除了应具有高性能的计算机系统(包括软、硬件)外，还必须有下列关键技术提供强有力的支持:(1)能以实时的速度生成具有三维全色彩的、有明暗、有阴影、有纹理的、逼真感强的景物图像;(2)头盔显示器能产生高分辨率图像和较大的视角;(3)能高精度地实时跟踪用户的头和手;(4)能对用户的动作产生力学反馈。

3虚拟产品(VirtualProduct，VP)

虚拟产品是虚拟现实技术应用于产品设计的产物，是一个数字化的产品。它具有真实产品所必须具有的特征。通过对产品实时的仿真，设计人员或用户就能够像使用真实产品一样使用虚拟产品。由于产品的设计过程是数字化的，因此节省了传统方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、模拟实验模型、外观模型和生产模型等)的时间和物质。在计算机中由于对设计的产品进行反复设计、分析、干涉检查、模具设计等过程，使设计绘图的工作量比传统的绘图工作量大大减少。

三、虚拟现实技术在概念设计中应用前景

在概念设计中，如采用头脑风暴法进行方案创意时，可以将体验设计思想更好地融于其中，也就是更多地关注产品使用者的感受，而非产品本身。比如，针对不同用户及爱好者的要求，在不同的虚拟环境中，让他们亲自体验修改模型的感受;利用触摸屏来选择产品的造型、色彩、装饰风格等许多可选部件。在渲染和生成十分逼真的三维模型时，充分感受了自己所喜爱的产品在虚拟环境中的“真实”情况。甚至还可根据用户的建议，邀请部分用户直接与设计者一起对模型提出修改意见，观察设计和修改过程，直至大多数人满意为止。

为了适应激烈的市场竞争，设计厂家不能坐等用户找上门订购产品，而应该主动把自己厂家的产品推向市场。利用虚拟现实技术做出虚拟产品的动画广告，再与计算机网络技术结合起来，使用户能够通过网络来游览设计厂家的设计产品，并能直接在虚拟环境中对产品的功能、结构、外形、色彩等方面进行实时交互、了解、观察;同时，还可以通过Email对产品提出意见和建议，让厂家参照各方面的意见修改和完善所设计的产品。这样可提高设计厂家的竞争力，为设计厂家谋得更多的市场份额。

若用户对厂家设计的产品引起购买的欲望，通过网上游览，将信息反馈到各商家，商家则会主动争先与厂家联系，网上定货，使厂家的产品提前占领市场。由于激烈的全球市场竞争，各国都投入了大量的资金对虚拟现实技术及其在工业设计领域中的应用进行深入地研究。将研究的成果及时转化为生产力，这是产品迅速占领市场的关键。

参考文献

1陈军等虚拟现实中虚拟景象产生的技术初探计算机应用研究，1999，6

篇（2）

在教学实践中我利用传感技术仪器进行实验能够得到很好的实验效果。分析教材、根据教学目标及学生的年龄特点合理选择利用数字化传感器材能够有效提高课堂实验效果。课堂实验探究的高效，传感技术仪器的有效使用，不仅需要分析教材，合理选材，还需要精心设计实验方案。只有通过有效的实验设计和规范的实验操作，以学生为主体性，让学生配合教师来完成实验，学生便于理解，又可增加学习兴趣，才能使实验变得简单易行，达到教学目标。以下是四上年级《运动起来会怎样》一个有关于心率传感器的实验。首先，连接手握心率传感器、界面和计算机。其次，启动LoggerPro或LoggerLite软件，最后，程序将自动识别手握心率传感器，这样就可以准备采集数据了。测量一个人在激烈活动，例如做跳跃运动前、之间和之后的心率；测量一个人在运动后的心率返回平常心率要多久。让学生在探究实践的过程中，注重体验和感悟，又便于学生对知识的接受和理解，从而也激发学生的兴趣。

二、传感技术探究实验室的组建

为了提高实验探究效率，保证实验教学的有效开展，创建探究实验室，合理利用“数字化”仪器设备是非常重要的。数据采集器和传感器的配备，主要用于采集并储存实验数据并根据探究需测定的参数。通过政府采购，我们采购到探究实验室套材，主要有湿度、音高、音量、光强、pH值、溶解氧浓度、电流、电压、氧气含量、二氧化碳含量等传感器，还可以根据需求来自行选择；同时，这些仪器的轻巧与便携还为学生进行户外探究提供了可能。计算机软件的安装将传感器插入计算机时，传感器可以精确地测量实验中获取的各种数据，并通过数据采集器传到计算机中，计算机经由配套软件将数据以表格和图像的形式呈现，并进行分析处理。

篇（3）

（二）模具设计的步骤首先在设计之前为了确保设计图纸的正确性，通常要对所设计模具的产品进行全面的可行性分析，即工作中设计者所说的套图，确定重点部位的尺寸。其次在分析产品图纸之后，具体构思模具的内部结构、工作程序的编排、确定各个工序之间的冲工内容，以及采用何种软件。这样在绘制模具图中将节省很多时间。然后就是根据产品的展开图纸进行准备材料，然后就可以全面地进入模具图的绘制在工作，再制一份备料图纸出来，进行各组件的绘制。最后对模具的设计图纸进行仔细地校对，确保各模板与孔位是否一致性，以及折弯位置的上下模是否正确的间隙配合。

二、模具设计技术应用

（一）模具设计的造型特点与传统的机械设计不同,在专业化要求上，模具设计有它自身的特点,主要体现在三个方面:第一、从模具生产的范围上看，模具主要用于批量化的大规模生产，因此，模具主要用于加工一些形体复杂的零件。第二、从模具产品的要求上看，模具的几何设计必须符合零部件描述的的所有细节结构,甚至包括产品的浮雕等表面细节结构；第三、从模具的生产手段要求上看，3D模型的修复技术以及CAD系统必须有良好的数据结口的要求也越来越高，才能不断的满足模具型腔结构必须有的拔模模角及必要的圆弧过度。

（二）模具设计的应用范围根据模具的定义，从模具的适用范围上，我们可以把模具设计的应用范围分为两大类，一类是工业装备制造部门及使用部门，比如机械制造、汽车制造、轻工业、家电组装、石油化工、电力设施等；另一类是零件及模具，比如航空发动机关键耐磨件、汽车发动机凸轮轴热挤压模具、轧辊、温挤压膜具、轧钢滚动导卫、热锻摸等。

三、模具设计技术的发展趋势

（一）多集成趋势。现在社会的发展，现代化模具的制造应该打破传统的只重视信息的搜集的发展模式，更应该把技术使用、人力资源和管理技术的引用都囊括在内，多集成趋势越来越明显。多集成概念还表现在学科功能上，模具设计不仅仅要用到最基础的机械科学理论，而且还会用到电磁学、光学以及控制理论等。

（二）智能化趋势。产品从最初的设计要求，到中间的制造过程，再到最后的使用过程，每个环节都将走向智能化的道路。其中，在生产过程中，又包括诸多环节，比如计划、调控、管理等，也将走向智能化的道路。除此之外，模具设计者以及实际操作者，也将会在科学理论的指导下，实现人与工具系统的有机密切配合。

篇（4）

指的是通过使用低功耗蓝牙技术(BluetoothLowEnergy，也就是Bluetooth4.0或BluetoothSmart)，iBeacon基站可以自动创建一个信号区域，当设备进入该区域时，相应的应用程序便会提示用户是否需要接入这个信号网络(只有在蓝牙打开的条件下)。通过放置在物体(服装)中的小型无线传感器和低功耗蓝牙技术，用户便能使用智能设备来传输数据。

1.2功能性iBeacon

能够为用户提供他们所需要的信息，甚至和NFC技术一样，用户能够通过iBeacon来完成支付。除此之外，每个iBeacon基站内置有加速度计、闪存、ARM架构处理器以及蓝牙模块，而普通的纽扣电池就能为一个iBeacon基站提供长达2年的图1iBeacon技术的基本原理续航时间。

1.2.1低功耗低功耗是确保iBeacon元件作为安全性服装的安全因子的重要前提

以往的电子元件因为电源供给问题得不到解决，因此不得不设计成可拆卸模式，导致服装中结合电子元件的部分与服装不能形成系统。这一方面限制了服装的款式设计而影响到服装整体外观以及功能的实现，另一方面由于设计成拆卸模式导致电子元件与服装只是简单结合，不能产生附加价值而难以引起生产商以及销售者的兴趣，因此结合电子元件的安全性服装的研究一直局限于此。而iBeacon技术由于低功耗的特性，一小块纽扣电池可以供应其长达2年的续航时间，直接突破了以往的瓶颈，为安全性服装的设计提供了更多的可能。

1.2.2微定位微定位(micro-location)是指通过周边多个iBeacon收发器

用户的位置可以被精确定位至几英尺范围内的定位技术。GPS是目前人们较为熟悉的定位工具，它在过去很长一段时间内都发挥着重要的作用。随着人们对定位要求的提高，GPS在室内定位中远远不能满足所需要求，特别是矿井等特殊环境下，人们迫切希望另一种工具作为补偿。与GPS或WIFI信号测量法相比，iBeacon在降低电量消耗的同时提高了室内定位的精度，这在矿工服等对室内定位有较高要求的安全性服装中大有可为。倘使将矿工服、环卫服等其他服装中融入iBeacon基站，当人们处于危难状态下时，通过衣服中iBeacon基站信息的推送，将会在最短的时间内得到救援，从而为生命生还提供了更大的希望。

1.2.3无缝体验感iBeacon的技术特点是在后台实时对用户进行定位和数据传输

这为未来体验经济下销售终端的体验消费提供了更大的保障。当用户进入iBeacon设置的区域内，只需要从口袋中拿出手机就能够看到iBeacon基站发出的内容，这也是iBeacon相较NFC或者二维码技术的最大优势所在。因为在这个被电子工具充斥着的时代，人们基本随时随地携带手机，只要处在公共环境中，就能将自己推介出去，同时了解身边那些愿意交际的人们以及产品推荐和优惠信息推送等服务。比如将iBeacon技术运用于制服或机场制服中，可以提供给消费者极佳的体验感(如通过推送告知厕所位置，物品打折信息等)，同时提升品牌亲和力。在现实世界中，在不同设备中频繁输入密码已经成为了困扰人们的重要问题。而iBeacon提供了解决办法:用户可以利用低功耗蓝牙技术对AppleTV进行自动配置，设置之后只需要将运行iOS7的设备与新的苹果机顶盒触碰，该机顶盒就会自动设置WIFI网络、地区以及AppStore账户。这一技术配合苹果公司已经推出的TouchID指纹扫描后，用户的数字身份可以和其永久绑定在一起，摆脱使用诸如iCloud或者密码这些“旧时代”的产物带来的不便。在移动支付方面，iBeacon技术也具有强大的功能以及应用前景，并且比现在流行的NFC更加方便与安全。

2基于iBeacon技术的安全性

服装设计一直以来，“科技”和“时尚”似乎是2条完全平行的线，没有什么交集。科技产品那种“近未来”的设计风格，与高端时尚相比相差甚远。随着可穿戴设备理念的流行，一些可穿戴科技融入到时装的巧妙设计，比如一个由橡胶材质制成、内置TrackR生活GPS传感器的皮包，外观被处理为褶皱式，看上去像是珍稀动物皮革制成。除此之外，还有各种装配了传感器的夹克、连衣裤、PebbleSteel等。这些科技颠覆了传统时尚业，同时迫使时尚界开始接纳新技术。科技与时尚的结合成为目前服装设计的一大趋势，作为安全性服装更是如此。iBeacon技术在安全性服装设计中作为一类安全因子，在设计中必须针对其特殊性从材料、款式、色彩和工艺上加以辅助设计，从而实现iBeacon这一科学技术与时尚的完美融合。而这一切的设计必须在安全性理念的基础上完成，即确保服装本体的安全性。

2.1材料在安全性服装设计中

材料是实现安全功能的重要保证。一方面要确保材料本身的安全性，另一方面要运用材料的附加安全功能使安全性服装具有更好的安全性。安全服装材料不仅要求材料的来源是绿色无污染的，同时在材料的加工过程中要尽可能确保安全性，如天然彩棉等。这样不仅可以与当今的生态文明建设同步，同时使加工后附加在材料上面的不安全因素降低从而使服装安全舒适。但是这在很大程度上又会限制材料的美观功能性，因此有必要对材料进行二次设计，比如在材料加工过程中加入一些对人体有益的微量元素，用新的安全来补偿不安全的存在，从而维持人体健康，保证人身安全。同时可以对面料的肌理等进行设计，增加服装的视觉美感，给人一种视错觉安全性。科技为服装的材料提供了无限可能。比如能够实现防水、呼吸状态的纳米科技面料，通过混合印刷、3D打印制造图案和配饰等。ContinuumFashion公司在3D打印鞋领域具备领先的技术，打印的鞋子不仅拥有时尚的设计，同时其质量也足以应对日常穿戴。目前时装领域已经广泛运用3D打印技术，巴黎时装周上展示的一款完全3D打印服装。一些新兴材料正在为iBeacon技术安全性服装提供更佳的保障。

2.2款式款式设计是提高iBeacon技术安全性服装大众接受度的有效保证

为人们带来更具价值的穿戴技术体验是安全性服装设计的目的。尽管很多人已经意识到服装安全的重要性，但是其产业化道路异常艰辛。因此在安全性服装设计的过程中要重视款式设计，力求给人一种强烈的视觉冲击力，使人在确保美观舒适的基础上潜移默化地接受安全性服装给人带来的安全性，并成为一种需要，从而带动安全性服装的发展。在款式设计上，服装造型空间作为人体的第一层环境，首先要注重人体与空间的处理。要力求与人体结构很好的融合，符合人体工学，同时在外观上确保美感。iBeacon技术安全性服装作为一种区别于常规服装的特殊服装，其在款式设计的过程中要着重从iBeacon接发器出发进行局部设计，确保服用性能，在此基础上可以对服装整体进行再设计，从而设计出既美观舒适又安全的服装。

2.3色彩色彩对人产生从表面感觉到心理深层的影响力

在创造服装色彩环境时，不仅要注意它的色性配置的美感，而且还要有意识应用联想的魅力来加强效果，满足人的心理需求，加强服装的个性情感作用。色彩在一般服装设计中也具有重要的作用，特别是通过心理作用给人造成影响。iBeacon技术安全性服装的色彩运用要突出安全性，同时兼顾时尚性。在具体设计中，首先要确保其色彩来源的安全性，尽量避免甲醛等化学物质危害的存在，同时在此基础上要营造和传递出一种安全信号。如绿色象征着安全、健康、活力和生机，是在生态环境下极力推崇的颜色，被较多用在安全性服装的设计中。作为特殊服装的色彩设计，不仅要结合每年的流行色进行色彩选择，同时要考虑不同情景下色彩的安全作用，因此必须对流行色进行二次设计，使iBeacon技术安全性服装的色彩既时尚前卫又安全环保。

2.4工艺工艺直接影响iBeacon技术安全性服装的最终效果

服装最基本的性能是服用性能，如果不能从工艺上解决iBeacon技术的融合问题，那么再好的设计也会打折。针对iBeacon接发器来说，虽然其具有低功耗的优良性能，但是它毕竟是电子元件，在现阶段还不能解决防水问题，因此在加工过程中要特别注意。但是将其设计成可拆卸样式又难免会陷入之前的套路，而使iBeacon技术低功耗的优良特性不能发挥出来，通过在iBeacon基站外面加入防水面料并在面料上进行二次设计(如刺绣、印花等)，使之成为衣服当中的一部分，既保证了美感又实现了iBeacon技术在安全性服装设计中的运用。

3产业化可行性分析iBeacon技术的众多优良特性

使之能够被作为安全因子运用于安全性服装的设计中，但设计与产业化有很大的区别，因此需要对其产业化可行性进行分析。

3.1安全评价安全是安全性服装最重要的特征，而iBeacon作为电子元件被人们主观认为存在很大的不安全性，尽管原则上能产生安全作用的元素都可以作为安全因子被运用于安全性服装的设计中，但安全评价是确保安全性服装产业化的前提，因此需要对iBeacon安全性服装进行安全评价。目前国内外对智能服装进行评价时主要采用5级分析系统，而对于结合iBeacon元件的安全性服装的评价同样也可以采用分级式测评，分别从材料的生物物理性能测试(包括iBeacon元件和服装材料)、电子技术测试(局部和整体)、气候舱受控实验、服装安全系统有限的现场试验及服装安全系统现场试验5个方面进行全面的评价。

3.2技术角度iBeacon具有低功耗、微定位以及无缝体验感等优良特性

同时通过添加传感器可以实现更强大的功能。出了添加传感器的iBeacon元件。通过添加6轴运动传感器MPU6050和气压温度传感器BMP180，可以对人体某些生理体征进行检测。因此从技术角度来讲，iBeacon技术安全性服装在室内定位服(如矿工服、超市导购服、幼儿园服、精神病院服等)以及室外服装(环卫服、导游服等)上具有很大的运用前景。虽然目前与iBeacon类似的NFC在体积等方面具有更大的优势，但更广的信息传输范围是iBeacon相比于NFC最大的优势。而国外Estimote公司以及国内四月兄弟等iBeacon开发商也正在致力于对其实用性能的研究，服用性能不断改善，安全性能不断提升。

3.3价格成本从Estimote公司给出的价格来看

3个iBeacon基站的预购价格为99美元(约合人民币610元)，国内四月兄弟等厂商给出iBeacon基站的价格在50～100元不等。单从电子元件的价格来说还在人们能够承受的范围，但其与服装的结合势必会使服装成本上升，因此会影响服装的产业化。在未来的设计中，一方面要降低iBeacon元件的价格，一方面要注重提升iBeacon安全性服装的附加值。

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1引言

为了保护自己的软件的技术内核不被他人轻易盗用，软件开发人员使用了各种加密技术来保障软件的版权不被侵犯，壳便是我们常用的一种软件保护手段。对于Win32中软件加壳技术已经有非常成熟的商业产品，然而，对于.NET环境下软件，由于.NET程序的编译结果不是机器语言代码，而是一种MSIL中间代码，因此不能使用传统的加壳技术。目前，专门对.NET软件实施加壳的商业软件主要有MaxtoCode，另外，SafeNet公司也推出了其软件保护产品圣天狗最新的外壳工具，满足了软件开发商的一大愿望。圣天狗外壳加密工具可以自动完成对可执行文件的加密过程，从而让开发商快速方便地完成软件加密和授权管理的工作。

本文介绍了.NET环境下一种简单的软件加壳技术，该技术使用了数字签名、MSIL代码混淆、加密等技术，可达到高强度的软件保护。与MaxtoCode相比，这种技术的优点是：可以防止软件非法拷贝，针对计算机硬件“指纹”授权(指纹：即硬件信息中终身不变的识别号，如CPU和硬盘的序列号等，下同)，对于网络版，可以防止非本服务器的客户端访问服务。

2认识“壳”

壳是对加密软件的一个形象的比喻，顾名思义，壳是软件外部的一件“外衣”，是软件的保护屏障。有了它，恶意攻击者就无法在对软件反汇编后，直接找到软件的核心代码。

壳是一段程序，它先于程序运行，壳在运行后就获得了该软件控制权，利用其保护功能对软件进行安全保护。

壳的工作原理大致是：先运行壳程序，壳将加密的主程序(主程序即原来的待加壳的程序，下同)代码解密到内存中，运行其中相应功能，并将程序的控制权交还给主程序。

本文中研究的加壳技术正是基于这种原理，只是壳也是用.NET编写的，加密与解密密钥与用户的机器硬件指纹有关，而不是固定的密钥，所以可以防止软件非法拷贝，达到更高的保护强度。

3本加壳技术的原理

先将原来的主程序编译成DLL，再编写一个壳程序，编译成EXE，并将程序的运行入口(即main函数)移到壳中来，由壳开始执行整个程序。首先，可以用自编的加密工具，在软件前将所有DLL文件分别进行加密(输入特定的密钥)，在壳加载DLL时临时将其解密到内存中，并加载运行。由于解密DLL的结果只存在于内存，所以攻击者无法获得解密后的DLL，除非他能找到DLL的解密密钥。同时，为了避免攻击者分析外壳程序的逻辑，从中寻找解密密钥，还可以将壳编译成EXE文件后，再用第三方软件进行混淆(如：XenoCode)或加密(如：MaxtoCode)，这样攻击者将无法了解DLL加密的算法及处理逻辑。从而，更有效地保护主程序DLL。加壳与脱壳的原理如图1所示。

图1NET软件加密型加壳的原理

4软件与用户注册流程

为了推广软件，开发商一般会将软件的试用版放在网上，让用户自由下载试用，用户基本满意后再注册正式版。

软件与用户注册的流程如图2所示。

5软件与用户注册的实现

5.1注册申请

为了达到软件防拷贝的功能，开发商必须为不同的用户制作不同的安装文件，一套程序只能在一台机器上运行。为此，开发商在制作安装文件时，必须取得软件将要运行的目标机器的指纹和用户的单位名称，对于有应用程序服务器的网络版软件，只需要取得应用服务器的指纹。指纹数据可以由用户使用特定的程序取得，并通过短信或邮件的方式告知开发商。

指纹的提取有两种方法：其一，通过软件的试用版。试用版中设计申请注册的模块，用户通过此模块提取本机的指纹数据。软件的试用版文件的制作不是针对目标机器的指纹制作的，可以在任何机器上运行。为了防止Cracker找到DLL的解密密钥后，将试用版破解。通常可以对试用版软件设置功能限制(如：去掉部分关键代码)，这样即使试用版被破解，也无法投入正式的应用。

方法二：使用专用于注册申请的程序。对于网络版的应用服务程序，如果没有用户界面，或无须试用的用户，只能使用由开发商提供的专用注册程序来提取机器指纹。

5.2计算注册码

这种加壳技术本来可以省去输入注册码手工注册这个过程，因为每一个的版本只能在指定的机器上运行，但为了定制用户单位信息以及对用户数进行限制，还是要有注册过程的。注册码是由用户单位、机器指纹及用户数限制等信息经过加密处理后得到的，处理可以用自制的注册码计算工具来实现。

5.3加密DLL文件

本加壳技术的核心之一是加密DLL文件，加密过程可以用自制的加密工具完成。加密算法可以选择.NET框架中提供任何加密算法或者自行设计加密算法。算法可以不用公开的算法，因为加密解密都是在自己的程序中进行。因此，此方案的安全性完全可以由开发商自己保证，而不依赖于第三方。

5.4制作安装盘

制作之前，只需用专为此用户加密的DLL文件及授权文件等替换安装工程中相应的文件，再生成安装盘。安装盘中可以单独存放一份加密DLL文件和授权文件，以备客户升级正式版时用户直接拷贝。

一般而言，安装文件中不能直接包含注册码或授权文件的，但在这种技术下，可以将授权文件打包到安装盘中，因为，即使安装文件被复制，也无法在非授权的机器上运行。

5.5正式版安装

对于没有安装过试用版的机器，可以直接使用安装盘安装正式版。对安装过试用版的机器，可以用安装盘中的正式版文件替换相应文件即可变成正式版。

5.6用户注册

调用正式版中“帮助”à“关于”à“注册”功能，输入注册码或选择授权文件进行注册。由于安装文件中包含授权文件，也可以在正式版首次运行时，通过授权文件自动注册，免去了手工注册的过程。

6程序运行时脱壳的实现

脱壳实际上是将加密的程序代码解密并加载到内存程序区，脱壳需要特定的解密密钥或特定的解密算法。对于较简单的程序，如果只有一两个DLL，可以由壳程序进行一次性脱壳，全部放在内存中，这没有什么技术上的难度，只是内存消耗较多。对于有多个DLL的程序，DLL不一定都要使用，有时可能只用其中部分，所以没有必要一次脱壳，全部占据在内存中，可以根据需要来脱壳。脱壳涉及到DLL解密、DLL调用请求的捕获等技术。

6.1DLL的解密

一般的加壳技术使用与用户无关的密钥，密钥是固定中壳代码中的，所以脱壳可以在任何一台机器上实现，无法实现软件防拷贝。而在本方案中，DLL加密密钥与用户计算机硬件指纹相关，当然解密密钥也不是壳代码中固定的，而需要临时从目标计算机上提取指纹生成密钥，才能解密，所以脱壳只能在授权的计算机上进行，从而可以很好地防止软件的非法拷贝。

解密密钥的是由硬件指纹生成的，指纹的提取与申请注册时提取指纹的算法相同，并且，指纹通过相同的保密算法转换后生成加密解密密钥。因此，指纹的提取算法存在于壳和专用的注册申请程序以软件的试用版中，为了防止这些算法的破解，需要使用第三方工具(如：XenoCode，MaxtoCode)对这些程序的MSIL代码进行混淆或加密。对于网络版软件，解密密钥最好是由壳临时从应用程序服务器获取；但为了简单起见，也可以将解密密钥存入授权文件中，授权文件经加密后随客户端软件一起安装，脱壳时从授权文件中提取解密密钥。

DLL的解密只能在内存中进行，不能生成临时文件，避免Cracker截获解密后的DLL。这就要用到文件流与加密流的技术，脱壳的部分代码如下：

publicstaticAssemblyasmload(stringasmName)

{Assemblyasmsvr=null；

FileStreamfsr=null；

byte[]byVec=newbyte[16]，byKey=newbyte[32]；

//asmName待加载的程序集名，由参数带入

stringtoLoad=AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory+asmName+"e.dll"；

if(!File.Exists(toLoad))returnnull；

fsr=newFileStream(toLoad，FileMode.Open，FileAccess.Read)；

byte[]rawAssembly=newbyte[fsr.Length]；

//提取机器指纹并生成DES加密密钥与初向量

createDesKeyVec(refbyVec，refbyKey)；

SymmetricAlgorithmdes=SymmetricAlgorithm.Create()；

CryptoStreamencStream=newCryptoStream(fsr，des.CreateDecryptor(byKey，byVec)，CryptoStreamMode.Read)；

//读取并解密到到缓冲区

encStream.Read(rawAssembly，0，(int)fsr.Length)；

encStream.Close()；

fsr.Close()；

asmsvr=AppDomain.CurrentDomain.Load(rawAssembly)；

}

6.2DLL调用请求的捕获

根据需要来脱壳也就是当程序集被调用时，临时脱壳并加载，程序集一旦加载，以后需要调用其中的功能时就可以直接从内存中运行，这就既避免了内存的浪费又不会影响程序运行速度。关键是程序集的调用不一定从壳中调用，可以从任何一个已经运行的程序集中调用，怎么才能截获程序集的调用请求呢？

首先要了解应用程序域，它由AppDomain对象来表示，为执行托管代码提供隔离、卸载和安全边界。多个应用程序域可以在一个进程中运行；但是，在应用程序域和线程之间没有一对一的关联。多个线程可以属于一个应用程序域，尽管给定的线程并不局限于一个应用程序域，但在任何给定时间，线程都在一个应用程序域中执行。每当程序运行时，便会自动创建应用程序域。AppDomain实例用于加载和执行程序集(Assembly)，AppDomain类实现一组事件，这些事件使应用程序可以在加载程序集、卸载应用程序域或引发未处理的异常时进行响应。本方案中就是通过事件AssemblyResolve来捕获程序集调用请求的。

实现方法是：首先，在壳的main()函数中注册事件AssemblyResolve的响应代码，形如：

AppDomain.CurrentDomain.AssemblyResolve+=new

ResolveEventHandler(CurrentDomain_AssemblyResolve)；

然后，再编写一段事件响应代码，来实现程序集脱壳与加载。这样，在调用任何程序集时，就可以直接调用了，因为程序集的脱壳会自动进行。下面是事件响应的部分代码：

///<returns>返回找到的或临时加载的程序集</returns>

privatestaticAssemblyCurrentDomain_AssemblyResolve(objectsender，ResolveEventArgsargs)

{

Assemblyret=null；

try{

AppDomaindm=(AppDomain)sender；

stringdllName=args.Name.Split(''''，'''')[0]；

//用xx开头的文件表示加密过和DLL，区别于其它的DLL

if(dllName.StartsWith("xx")&&!dllName.EndsWith("resources"))

ret=asmload(dllName)；

}

catch(Exceptionae)

{MessageBox.Show("加载数据集"+args.Name+"时出错")；}

returnret；

}

7总结

以上软件保护方案的安全性能由DES算法(若采用)和机器指纹的安全性决定。DES算法的安全主要决定于对密钥保护。另外，由于密钥来自于机器指纹，而指纹数据来自于机器硬件信息，虽然，取指纹的算法要随软件外壳程序一起，但从指纹到密钥要经过自己设计的保密算法来转换，且保密算法不公开，所以算法本身是安全的。因此，密钥的安全还取决于指纹提取算法的安全性和指纹转密钥的算法安全性，而它们的安全性又取决于第三方加密或混淆的强度了，这是本方案所无法控制的，这也许就是此方案安全性最薄弱的环节。

对于用商业加壳软件的攻击较多，所以一旦商业加壳技术被破解，用它加密过的软件便没有安全了。但对于自编的加壳技术，加密技术可以自行设计(保密)，并且可以随时调整，而且，用户数不多，因此，攻击者比较少，用这种技术加密的软件安全性也就相对更好。使用本文中的加壳技术，可以更有效地抵抗拷贝、反编译、分发序列号、注册机各种常用的软件破解方法。然而，这种自编加壳技术虽然安全，但软件分发起来却十分复杂，这也是此方案的美中不足之处。

参考文献

[1]&WindowsApplicationDebug[M].Beijing：TsinghuaUniversityPress，2004.6：50

[2]彭明柳．彻底研究[M]．北京：中国铁道出版社，2003.2：13

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（2）综合性。Java技术的综合性体现于很多方面，如Java的面向对象技术与不同应用技术的综合、Java课程中多个教学内容的综合、Java课程与其他课程的综合、基于Java的综合课程设计等。

2基于Java的综合性课程设计实践

2.1Java课程综合性实验

2.1.1Java教学过程中遇到的问题

以前在完成每一个单元理论教学内容的同时，学生也上机完成相应的程序设计实验内容，当所有的教学内容讲完了，课时也用完了，但总感觉意犹未尽。首先从教师的角度讲，认为可以完成的实验项目还有很多，学生应用Java的潜力还可以再“挖一挖”；其次从学生的角度讲，对Java的兴趣刚上来，但是应用Java的羽翼还不太丰满，如果就此打住，过一些时间，Java知识可能会淡了，也许就扼杀了他们应用Java的能力和机会。教学计划中的课时是不能随便调整的，只有合理利用有限的实验课时，才能进一步有效地提高学生对Java的综合应用能力。

2.1.2Java课程综合性实验的设计

从2007年开始，我们在Java程序设计实验课程大纲的实验项目中增加了综合实验教学环节，利用有限的实验课时，使学生应用已经掌握到和即将学习到的Java知识，有兴趣和有能力去探索完成一个比较大的实验项目，培养了学生对Java技术的应用能力。这样的综合实验时间发生于学习完面向对象特性、数组枚举及字符串应用、异常处理、图形用户界面设计后，在Java程序设计的理论课程讲授其他教学内容的同时，Java程序设计实验课程布置给学生一些综合实验的题目，让学生选择完成一个项目的设计和实现。后续教学内容的单元实验取消，学生只需完成选定的综合实验项目即可。在综合实验中需要用到的还未来得及讲授的Java知识或技术，大部分学生在已掌握了前面讲过的基础知识后，有能力先去预习或者自学。以下列举一些开设过的综合实验项目。①ISBN书号校验程序的设计和实现；②名片记录本程序的设计与实现；③文本编辑器的设计与实现；④水中倒影；⑤音乐日历；⑥网上聊天程序的设计实现；⑦多客户简单网络应用程序的设计实现；⑧基本数据库操作应用程序的设计实现。综合效果非常好，学生在做综合课程设计的过程中，进一步巩固和验证前面所学技术，激发出探索兴趣，先行求索后续知识。更重要的是学会了应用，学会了设计，学会了调试，应用Java技术的能力提高了，专业素质也提升了。

2.2软件核心课程做基于Java的综合性实验，可进一步提高学生的能力和素养

在开设Java课程之后，相继开设了计算机网络和数据库原理等课程，这些课程也在做综合实验项目。因为Java是网络编程语言，可以尝试用Java做开发工具来完成计算机网络课程的综合实验。再者，全球85%以上的企业在使用Java完成信息管理系统，那么也可以使用Java做工具来为数据库原理课程设计一些综合实验项目。如果课时有限，做一个小型管理信息系统即可，多出一些题目，3~4人一组，每组选做一个题目。因为每门课的综合实验课时都紧张，可以把两门课合起来做综合课程设计。从2008年开始，我们研究探索为计算机科学与技术专业开设的主干课程数据库系统原理实验的综合实验教学项目提供开发工具。在数据库系统原理实验课程的综合实验中，学生开发的积极性很高，虽然实验课时非常有限，但每一个课题小组都认真讨论数据库的设计、系统的Java实现方法，最后按时交上较为满意的作品。自2007年以来，Java课程为计算机网络实验课程开设过的综合实验项目如下：①基于TCP协议的网络应用程序设计与Java实现；②基于UDP协议的网络应用程序设计与Java实现。自2008年以来，Java课程为数据库系统原理实验课程开设过的综合实验项目（2010年为Java程序设计实验与数据库系统原理实验两门课合作开设的综合实验项目）如下：小型管理信息系统的设计与实现（3~4人一组，每组会针对不同类型的企业或部门完成一个具体的系统）。将Java课程与其他课程结合起来，进行综合课程设计，分别围绕一些小型管理信息系统、TCP或UDP协议之上的网络应用程序、较为复杂的数据结构应用程序出题目。Java和计算机网络、Java和数据库原理、Java和数据结构、Java和编译原理、Java和软件工程等课程，均可以完成综合课程设计。为研究生开设的课程也大量地应用了Java技术，如机器学习、数据挖掘的算法实现多是使用了Java程序。此外各种工程优化算法，都可以用Java做开发工具。

2.3基于Java的综合课程设计课程的开设

2.3.1在综合课程设计中遇到的问题

（1）各门课程的教学计划中没有为综合课程设计安排专门的课时，需占用常规的课程单元实验课时，这样会影响到课程的单元练习。（2）因为时间太短，学生虽然兴趣盎然，但设计出的软件粗糙，无法保证质量。（3）各门课程单独安排的综合实验项目中，互相之间难免有些重复，学生虽有兴趣，但每门课都须完成综合实验，负担重。为减轻学生期末负担，近5年来，我们尝试将两门课结合起来，完成综合课程设计，如将Java课程与计算机网络课程结合起来，完成一个基于TCP或UDP协议的应用程序；将Java课程与数据库原理课程结合起来，完成一个小型管理信息系统。

2.3.2开设基于Java的综合课程设计课程

以上问题的终极解决方案是基于Java的综合课程设计能作为一门课程，设计于信息技术类专业的教学计划中。这样，有效利用给予综合课程设计的课时，在教师的指导下，学生就可以集中精力设计和实现一款基于Java的功能完善的质量较高的软件。基于Java的综合课程设计课程的实施方案如下：（1）在和学生讨论的基础上，教师给出以上所述不同方面的多个题目，让学生选择自己感兴趣的题目去做。在设计和实现的过程中，学生及时向教师汇报阶段性成果并得到启发性指导以便于改进。（2）教师针对各种类型题目做出比较典型的实例，或选择合适教材以便于学生参考。当然学生自己也可以选择感兴趣的实战编程教程作为综合课程设计的参考书目。在这方面，我们做了一定工作：申请编写了清华大学出版社的教材——《基于Java的综合课程设计》，已经正式出版。

篇（7）

摄影技术通过照片进行信息记录，可以使信息具有一定的直观性。平面设计需要提高观赏者的认可度和接受度，摄影作品可以很好地利用视觉性冲击，有助于人们对设计者所表达的信息的理解程度。

（二）纪实性

摄影作品是将真实场景记录下来，具有一定的说服力。摄影作品中包含了摄影人的情感和艺术表达，因此，摄影作品反映了平面设计者和摄影人的情感共鸣，其中的心理暗示作用是十分强烈的。

（三）永恒性

摄影是一种将瞬间变为永恒的技术手段，它可以将变化的空间状态通过摄像头记录下来，将其精确的保留下来，这种技术手段使信息超越了时间和空间的限制，能够真实完整的再现。

（四）塑造性

平面设计是将摄影产品进行包装，使其满足设计者的要设计求，因此，摄影产品的塑造性有着重要作用。随着科技水平的不断提高，相关的软件也应运而生。Photoshop软件是最常见的图像处理软件，辅助设计人员完成相片的艺术处理。如：通过对照片进行光影调节可以增加照片的年代感和沧桑感，这种艺术处理可以更直接的表达出设计者的设计想法，有利于观者明确对相关产品的印象定位。

二、摄影技术在平面设计中的应用

（一）巧妙取景

平面设计中的对摄影作品的取景有两种常见方式。一种是将摄影作品全视角取景，要求对摄影作品精准解读，把握好艺术设计角度，实现摄影作品与设计要求的有机结合。第二种是对摄影作品进行局部取景，选取摄影作品中的某一视角，从复杂的摄影作品中进行删繁取简，寻找到适合的设计元素，巧妙的表达设计主题。

（二）色彩处理

色彩是平面设计最具影响力的因素，不同的色彩赋予了图片不同的内涵。关于色彩处理的技术有很多，把握好色彩对人心理情感的不同影响，进行合理的色彩设置，有利于平面设计的表达效果。以Photoshop为例对图片进行色彩调整，首先通过滤镜对图片上的细小杂质进行清理，提高图片的质量。其次，对照片进行锐化处理，突出照片的视觉效果，紧接着处理照片的饱和度和图片整体透明度，将图片调整为低调图像。然后，根据所需要的颜色需要进行色彩调整，从根本上改变图片的风格，调整光照效果到合适位置，突出照片的中心内容。最后，将色阶进行调整，增加画面的层次感，使图片的内容感鲜明，赋予图片生动性。

（三）结构重建，营造情境

平面设计的结构布局是经过缜密的分析和艺术设计，选择符合大众审美的切割方式对画面进行切割，将图片的视觉元素进行重构，创造符合设计观念的情境。在这个结构重造的过程中，需要将照片进行选择、切割、转化、重组等多个步骤，对平面设计中的设计元素之间的情感艺术进行转换以及意境构建，实现审美观念、文化内涵的转化。运用抠像、重构、调光等技术对摄影作品调节艺术氛围，将摄影艺术的理性美和感性美科学融合，更好的为平面设计服务。

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1)(Conceptdesign)概念设计;2)(Detaildesign)详细设计;3)(Manufacturingdesign)制造设计。由此可见，产品的概念设计的主导地位和重要性。

1概念设计的内涵

概念的设想是创造性思维的一种体现，概念产品是一种理想化的物质形式。下面以概念设计教学实例之一来说明其涵义:给出一个概念“断药”，让学生进行座椅的开发设计。步骤是，首先向学生讲述心理学中的一个名词———暗示心理，并分别举出一个“安乐死”实验和一个“挽救少女生命”的文学名著故事，从正反两个方面说明暗示对人的健康的影响;然后运用一个“民间故事”阐述如何将“断药”的概念物化到具体的产品上。因为，在民间曾有这样一个说法，就是将一把断了的钥匙用红线穿上挂在小孩的脖子上，取“断钥”的谐音“断药”暗示常生病的孩子挂上“断钥”这挂项链之后，就断了药，从此不再吃药，这也意味着孩子走向健康。所以，将一把断了的钥匙(断药)的概念物化到具体的产品上来为健康做设计时，用折断了的钥匙做椅架为主题，由学生创意出现了形形的座椅开发设计方案(其草图、效果图、视图等技术说明从略)，于是就有了一种新型的专用座椅的概念设计。其应用场合为疗养院、医院、不能自理的老人家庭等。

这是传统的产品概念设计。当然，产品的类型不止是这种无障碍设计思想指导下的专用座椅。产品即人之观念的物化，设计是一种思维行为。在这种思维创造活动中，产品概念的构思是丰富的，人的创作智慧是无穷的。概念产品的类型更是多种多样。

2概念设计与产品市场

概念设计只是第一步，能不能进行第二步Detaildesign，第三步Manufacturingdesign，甚至投放市场为开发商或企业带来效益等，这是个风险问题。设计师的概念设计毕竟与难以预料市场变化有着许多差距。如何缩短这一差距，是以往概念设计者的难题。在开发设计的许许多多产品中，只要一百件产品中有几件能够投放市场见效益就是成功。在追求“百分之几”的见效益成功的过程中，如何减少做“分母”的被动，扩大见效益的百分比，仍是最关键的，是公司管理决策人士和设计师共同努力的方向。

3虚拟现实技术促使概念设计的市场化

为了更好地接近产品的市场需求，目前国际上流行的一种“故事版情景预言法”的概念设计，就是将所要开发的产品置于一定的人、时、地、事和物中进行观察、预测、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面设计表达展示给人们。于是，产品在设计的开始便多了一份生命和灵气。然而，设计表达在信息时代已是多元化的展示形式，计算机辅助工业设计的发展，尤其是虚拟现实技术在产品概念设计中的应用，已使设计师的设计思路和设计表达如虎添翼;可以想象面对一种虚拟的“故事版情景预言法”设计出的产品，让人更多了一种直观的、亲切的及交互的感受，这样开发设计的产品与传统相比，就大大减少了投放市场的风险性，也为企业决策人寻找商机、判断概念产品能否进一步开发生产，提供更好的依据。虚拟现实技术能模拟整个产品开发过程，保证产品开发一次性成功，加快开发进程，甚至使设计者和用户融为一体，设计出满足市场需要的产品。

二、虚拟现实技术与虚拟产品

1虚拟现实系统(VirtualReality，VR)

虚拟现实系统又称为虚拟现实环境，是指计算机生成的一个实时三维环境。使用者可以在这环境中“自由地”运动，观察周围的景物，还可通过各种专用的传感交互设备与虚拟物体进行交互操作。用户看到的是全彩色景象，听到的是虚拟环境中的音响，感觉(手、脚或皮肤等)到的是虚拟环境所反馈的作用力，从而让使用者产生一种身临其境的感觉。产生虚拟现实环境的方法有:

1)基于模型的方法(ModelbasedMethod，MM)这种方法产生虚拟环境的步骤为:

①用放置在不同地点的多个摄像机将某环境或事物记录下来;

②利用计算机的视频技术抽取出环境或事物的三维模型;

③从虚拟摄像头的视角展示获得模型。具体的做法是:获得数据标度摄像头分离对象建立模型嵌入颜色交互回放。

2)基于图像的方法(ImagebasedMethod，IM)一般做法是:

用摄像头连续扫描周围空间来获取某一区域完整的景物图像，将获取的景物图像，通过图像处理技术，按坐标映射到图形工作站的虚拟全景屏上，用户载上头盔显示器就可以看到所摄周围景物环境。

2虚拟现实系统的常用设备及要求

虚拟现实系统常用设备有:三维鼠标(也称鸟标)、数据手套、数据衣、头盔显示器、立体声耳机等。对虚拟现实系统的要求除了应具有高性能的计算机系统(包括软、硬件)外，还必须有下列关键技术提供强有力的支持:(1)能以实时的速度生成具有三维全色彩的、有明暗、有阴影、有纹理的、逼真感强的景物图像;(2)头盔显示器能产生高分辨率图像和较大的视角;(3)能高精度地实时跟踪用户的头和手;(4)能对用户的动作产生力学反馈。

3虚拟产品(VirtualProduct，VP)

虚拟产品是虚拟现实技术应用于产品设计的产物，是一个数字化的产品。它具有真实产品所必须具有的特征。通过对产品实时的仿真，设计人员或用户就能够像使用真实产品一样使用虚拟产品。由于产品的设计过程是数字化的，因此节省了传统方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、模拟实验模型、外观模型和生产模型等)的时间和物质。在计算机中由于对设计的产品进行反复设计、分析、干涉检查、模具设计等过程，使设计绘图的工作量比传统的绘图工作量大大减少。

三、虚拟现实技术在概念设计中应用前景

在概念设计中，如采用头脑风暴法进行方案创意时，可以将体验设计思想更好地融于其中，也就是更多地关注产品使用者的感受，而非产品本身。比如，针对不同用户及爱好者的要求，在不同的虚拟环境中，让他们亲自体验修改模型的感受;利用触摸屏来选择产品的造型、色彩、装饰风格等许多可选部件。在渲染和生成十分逼真的三维模型时，充分感受了自己所喜爱的产品在虚拟环境中的“真实”情况。甚至还可根据用户的建议，邀请部分用户直接与设计者一起对模型提出修改意见，观察设计和修改过程，直至大多数人满意为止。

为了适应激烈的市场竞争，设计厂家不能坐等用户找上门订购产品，而应该主动把自己厂家的产品推向市场。利用虚拟现实技术做出虚拟产品的动画广告，再与计算机网络技术结合起来，使用户能够通过网络来游览设计厂家的设计产品，并能直接在虚拟环境中对产品的功能、结构、外形、色彩等方面进行实时交互、了解、观察;同时，还可以通过Email对产品提出意见和建议，让厂家参照各方面的意见修改和完善所设计的产品。这样可提高设计厂家的竞争力，为设计厂家谋得更多的市场份额。

若用户对厂家设计的产品引起购买的欲望，通过网上游览，将信息反馈到各商家，商家则会主动争先与厂家联系，网上定货，使厂家的产品提前占领市场。由于激烈的全球市场竞争，各国都投入了大量的资金对虚拟现实技术及其在工业设计领域中的应用进行深入地研究。将研究的成果及时转化为生产力，这是产品迅速占领市场的关键。

参考文献

1陈军等虚拟现实中虚拟景象产生的技术初探计算机应用研究，1999，6

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中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）06（b）-0000-00

*基金项目：华北水利水电学院2011年教育教学改革项目（47）

作者简介：胡青峰（1980-），男，河南省汝南县人，博士，讲师。

1引言

毕业论文或毕业设计是高等院校本科教育人才培养计划最重要的组成部分之一，是本科教育的最后一个综合性教学环节[1]，通过完成毕业论文，学生既能够很好的对自己四年来的学习与实践成果进行全面的总结，也能够培养自己的独立思考能力和科学工作方法，是一个学习深化和升华的重要过程。但不同的学科由于其学科性质不同，要想更好的体现以上观点，其毕业论文或设计模式也必然存在一定的差异。测绘工程是一门应用性较强的科学，在学习理论知识的基础上着重培养学生的实际动手能力。特别是在现阶段测绘新技术形势下，如何更好的使学生达到“厚基础、宽专业、强素质、重实践和有创新”的培养目标，探讨测绘新技术形势下本科毕业论文（设计）模式的研究是非常必要和意义重大的。

2测绘新技术特点分析

随着现代科技和信息化技术的发展，为了弥补传统测绘技术的不足和满足现代测绘的要求，测绘科学涌现出了新的测量技术，主要有GPS技术、GIS技术、RS技术、摄影测量技术以及三维激光扫描技术等。其测量呈现如下新特点：

（1）作业模式数字化

测绘部门传统的生产作业模式正被数字化技术所取代，如：地图数字化、数字摄影测量、扫描数字化等。计算机的智能化与自动化正逐步出现在测绘生产作业流程中的各个关键部分，传统测绘生产工序正被简化，新型测绘生产作业以及管理模式正逐步形成，这要求学生对计算机软件要有较好的运用。

（2）测绘技术一体化与复合化

随着计算机新技术的发展，测绘技术也出现了一体化发展的趋势，如内外业数据处理一体化、数字摄影测量系统一体化、“3S”技术集成等等，这种一体化与复合化的特点将有利于网络化观测体系的形成，必将会大大提高测量作业速度和测量数据处理效率，并提高测量数据的精度。测绘技术的一体化要求测绘工程专业学生具备一定的专业综合能力。

（3）测绘设备的两极化

新技术测绘设备的生产正向两极分化的趋势发展，一方面向小型化、微型化和可携带化的方向发展，另一方面其功能和性能也更可靠。这一变化对我们的启示是，在教授学生传统测绘仪器使用的同时，必须加以强调和落实学生掌握和运用新理论和新仪器的能力。

（4）测绘信息的网络共享化

随着信息技术的迅速发展，网络也飞速普及全球，这一工程不仅实现了资源共享和生产过程管理的网络化，而且促进了网络化由生产部门一直延伸到用户。这种发展导致了测绘生产组织结构必须加大信息服务能力，基础地理信息服务在生产组织结构中趋于专门化，这也就加强了学校和测绘单位和外界建立新的合作关系的必要性，以便空间数据资源的互补。

3建议

在测绘新技术不断发展的今天，针对如何利用测绘新技术开展测绘工程专业本科毕业论文（设计），以达到我校“厚基础、宽专业、强素质、重实践和有创新”的人才培养目标，结合前面分析本研究给出以下建议：

（1） 走“产、学、研”结合的道路，培养学生解决实际问题能力和创新能力

学生到企事业单位实习，将毕业论文（设计）与生产联系起来，一方面有助于学生了解相关行业特点、现状和发展前景，清楚社会对各种类型人才的需要，从而更加明确自己的努力方向和社会定位，进一步激发其刻苦学习与立志成才的积极性[2]，另一方面，在这个过程中可以利用一些测绘新技术解决生产实践中遇到的问题，培养其解决实际生产实践问题的能力。

将学生的毕业论文（设计）与导师的科研项目相结合，可以引导学生对测绘新技术理论的学习、探索、创新和应用，提高学生的科学研究与工程设计能力，为以后学生继续深造从事科研活动打下基础。

（2） 与学生兴趣爱好相结合，发挥其主观能动性

我校培养人才的目标是“厚基础、宽专业、强素质、重实践和有创新”。与其它专业相比，测绘工程专业所涉及的知识面专业性强、专业面较窄。因此，在开展毕业论文（设计）选题时考虑到教学大纲的同时，兼顾到学生的兴趣爱好也是非常有必要的。学生根据自己的兴趣爱好，利用所学到的各种基本理论和技术，选择与本专业相关的题目特别是与本专业相关的边缘学科，且难度达到毕业论文（设计）要求，应该是被允许和鼓励的。这样可以发挥学生的主观能动性，激发学生开展毕业论文（设计）的兴趣，有利于获取创新性的成果。

（3） 与学生就业方向相结合，为学生以后就业打基础

对于有意向到科研院所或高校工作或继续深造的学生，根据科研院所的具体情况，指导老师可以重点考虑为该类学生选择与测绘新理论相结合的论文形式的相关课题，对于有意向到生产性企事业单位工作的学生，指导老师可以重点考虑为其选择与测绘新技术或方法相结合的设计形式的相关课题。条件允许的话可以直接让学生到意向单位实习，结合意向单位课题完成毕业论文（设计），为学生快速转变角色、适应单位的工作模式打下基础。

（4） 注重交叉学科的选题，全面提高学生的专业素质

随着测绘新技术的不断进步和社会对复合型人才的需求，测绘工程专业学生在选题时，还应注重交叉学科的选题，具体包括两个方面：一是在测绘科学与技术大的学科框架下选题，即可以适当与新发展的相关专业相结合，这样有助于增强学生对整个测绘科学与技术知识的全面掌握和运用；二是与学校特色相结合[3]，多与相关水利专业相结合，一方面能够拓宽学生的知识面，增加了学生对学校办学强项的了解，另一方面，也为学校特色专业引进了新的先进的测绘技术，促进了学校特色专业学科发展。

4结束语

毕业论文（设计）是学生对所学知识的一个综合运用过程，是检验学生在实践的基础上运用所学专业理论知识去分析和解决实际问题能力的重要途径，是对毕业生基础知识、学习能力、自学专研能力以及各种综合能力的检验和提高，是学生毕业前最后一次重要的综合实践机会，是衡量高等学校教育质量的重要评价内容。针对测绘新技术迅速发展的今天，为真正把测绘工程专业学生培养成厚基础、宽口径、复合型的高素质创新型人才，其毕业论文（设计）模式仍有待于进一步深入研究。

参考文献

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城市设计简要地说就是为人们设计聚居地的一种艺术，它是城市规划的重要组成部分。城市设计所关心的是建筑实体的视觉效果；人与场所的连接性；活动空间与舒适环境的创造；整个城市景观改善的进程。城市设计要为建筑物实体及其空间布局，为建筑形式构图及其与周围空间的三维关系，为获得美学与社会质量成就进行视景布置建立整体框架。

1.1城市设计内容的层次性。城市设计的基本内容分为宏观、中观、微观三个层次。

宏观层次：城镇分布与城市形象。城市设计的宏观层次包括在一定区域内的城镇分布；城乡一体化规划与景观设计；城市的格局与形态、功能组团、环境保护、基础设施、分区特色与舒适的环境、城市出入口、土地利用与活动场所等。城市设计的宏观层次内容与城镇体系规划相辅相成，不过城市设计更注重于城市的关键性特征与自然景观的构成；注重城市开发建设对自然景观、文化或社会经济资源的物质的和视觉质量的直接和间接影响。在对宏观层次的城市设计进行评价时，创造高质量的城市环境和优美的城乡视野成为重要准则。包括对自然山水景观的组织与利用，视觉特征物的适宜性和可视性，整体高度轮廓和体量的协调性，与传统景观的协调性等等。为应用ArcGIS对炎陵县的自然地理、人口分布、交通条件等进行综合分析作出的城镇布局。为应用ArcGIS对炎陵县重点发展地区的用地空间发展所作的规划。规划在宏观上充分考虑了炎陵县作为人文与生态旅游县的自然环境特色。

中观层次：建筑物与空间。中观层次城市设计内容包括用地布局、建筑设计、交叉口与广场、街道和路网格局、视线走廊、连接度与整体性、体量与高度、地标物、开敞空间和公园、人行道与步行系统的连接等等内容。中观层次城市设计内容与城市总体或分区规划相辅相成，不过城市设计主要关注开发建设对自然景观的物质和视觉质量的直接和间接影响；人工建造物的适宜性和视角的关系；对光和空气的穿透性影响；与步行道格局的协调性；与城市整体立面轮廓和体量的协调性；与地方传统的协调和对周围环境的影响等等。图3为应用ArcGIS对炎陵县城现状所作的全景鸟瞰。

微观层次：使用者环境。微观层次的城市设计内容包括建筑物的人的尺度、街道陈设、材质颜色和纹理、过渡的处理、广告和标志、街道景观等。微观层次的城市设计与详细规划设计相辅相成。在对微观层次城市设计进行评价时，自然方面主要关注功能上的适宜性。人造方面关注街道结构和功能的适宜性，创造好的步行环境，人的尺度和生活质量的提高，空间的创造等。图4为某中学新校园的大门，通过三维建模贴图生成。

1.2城市设计对信息技术的要求

从城市设计各层次的内容及评价原则来看，人与自然环境的协调，恰当的空间组织，悦目的视觉效果均是共同的追求。以往城市规划和建筑设计由于受到技术手段的限制，规划师和建筑师主要是通过二维图形加空间想象来构思和评价设计方案，仅在进行建筑单体设计或很小的群体设计中才应用三维效果图，或固定路径的动画来模拟建成后的空间关系和视觉效果。众所周知，传统的效果渲染需要耗费大量时间和占用大量计算机内存。因此多方案的交互式设计和实时动画根本不可能进行。

城市设计计算机视景仿真需要解决几个方面的问题。其一，处理数字高程模型，生成并修改三维地形，进行坡度、坡向、高程、填挖、淹没、视线视域分析。

其二，进行建筑密度、容积率、可达性、缓冲、选址可行性分析，用以评价社会经济与环境效果。以上两项是GIS的典型功能。其三，大面积多单体的快速三维建模，包括建筑物、构筑物、城市家俱、广告牌、树木、车辆、人物等。一般GIS只有二维拉伸功能，称为2.5维，不是真三维。而流行的3Dmax三维建模不胜任大量对象建模与实时浏览任务。其四，实时虚拟。要能快速地重绘画面，包括对场景对象、天光背景、动画路径、视点视角等的改变均能立即作出反应。从理论上说，以上四大问题可以在一个GIS平台或统一的VR系统中得到解决，不过目前这种平台还处在研发之中，但是我们可以借助GIS与VR综合集成来解决问题。

2、一种基于GIS与VR的城市设计技术方案

2．1虚拟现实系统集成。无论是GIS还是VR，当前国内外均有多种商业软件可供选用。美国ESRI的ArcGIS是世界上最先进的地理信息系统，不过它的三维建模功能不强，且没有实时虚拟动画的功能。美国Multigen-Paradigm公司的Multigen-Vega是当前虚拟现实的旗舰软件，其强大的三维建模工具Creator和虚拟仿真引擎Vega有机结合能很好地满足虚拟城市实时动画要求，不过它不具备空间分析的功能。其它的GIS与VR软件大体也是如此。所幸的是，我们已经有了一个综合两个方面的优势来解决城市设计技术问题的方案。这就是ESRI公司委托Multigen-Paradigm公司开发了一个ArcGIS扩展模块SiteBiulder，该模块使得ArcGIS具备了实时动画功能并且能接受Multigen的三维模型。于是我们就有了一个基于GIS与VR的应用于城市设计的虚拟现实系统．

2.2系统应用步骤。该系统的完整的应用包括场景的规划设计、单体的建筑设计、三维建模并贴图、实时虚拟动画几部分内容

2.2.1城市规划设计。无论是新城区的开发还是老城区的改建均要先确定规划设计目标，提出社会、经济、环境方面的要求。根据要求，进行自然条件、建设条件等一系列的基础分析。在分析基础上完成土地利用、道路交通、建筑布局、竖向规划、工程设施等规划设计方案。值得注意的是，以往规划设计仅用CAD进行辅助设计。本系统强调应用ArcGIS技术辅助规划设计，原因有两个方面。其一，CAD不具备所要求的空间分析功能；其二，只有ArcGIS主题及主题中的特征（对象）才能被引入到SiteBiulder中进行实时动画。图5为应用ArcGIS制作的湖南城市学院新校区地势图，图6为新校园的一个规划模型。

2.2.2建筑设计。在规划布局的基础上，进行建筑设计方案。各单体设计成果仍以平、立、剖面图为主。为配合下阶段的Creator三维建模和纹理贴图，建筑师绘制的单体立面效果图很有用处。整幅有阴影的彩色立面图可以代替多块片的烦琐贴图，在三维场景中具有相当的立体效果。如有必要，某些单体可设计出多个，供虚拟替代方案优化所用。

2.2.3组织ArcGIS主题。在SiteBiulder三维场景中，各虚拟对象是以ArcGIS主题来组织并引入的。进入三维场景的主要是三维地形、道路、建筑、树木、铺地和草地。主题中的特征并不要表现对象的具体几何形状，而只要确定各对象的具置。例如用点主题表示建筑布局，每栋建筑物仅需要一个点来表示，每个点代表的建筑物的模型被存放在数据库中，完全相同的建筑物如住宅只须保存一个实例就行了。只要建立起点对象与建筑实例的关联，则不同的建筑物模型都会被引入场景中。

2.2.4创建三维模型。本虚拟系统采用MultiGen公司的Creator作为三维场景建模工具，它的Open－Flight采用树状层次结构来组织管理场景数据。

城市设计所涉及的场地中的模型包括天空、地面、单体建筑、构造物、树木、街道陈设物、广告牌等等，建模工作量巨大。因此在建立模型之前，应根据场景中每个实体的几何空间位置以及模型内部与模型之间的相互关系，确定虚拟场景中所有单体模型的层次归属，以有利于模型的修改、调用。三维模型并非越细越好。我们要在几何真实与纹理真实之间取得某种协调。适当地划分几何面和准备适当分辨率的图片是建筑虚拟的关键。

2.3.5创建虚拟动画场景。起动ArcGIS及其扩展模块SiteBiulder，将模型库中的各模型实例与主题中的各特征建立起联系，各虚拟对象将依各自的空间位置呈现在三维场景中。SiteBiul－der有一套自己的菜单和工具，完成实时动画。