三维数字化论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇三维数字化论文范例，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。

篇（1）

2顶层工艺规划与管理

在三维数字化装配工艺设计与管理系统中进行顶层工艺规划与管理的主要工作包括PBOM的构建、顶层MBOM的构建。（1）PBOM的构建。PBOM是在EBOM的基础上，根据产品的特征和企业的制造能力，对产品的结构进行重组，使之符合企业的生产能力，为生产组织、布局、车间分工提供依据，保证生产的可行性、均衡性和经济性。飞机装配顶层工艺规划过程首先是对产品设计产生的EBOM进行重新组织形成PBOM，主要完成新建工艺组合件和划分工艺路线。PBOM在继承EBOM所有属性（产品结构、三维模型属性信息、3D链接路径信息）的基础上，增加了工艺路线、工艺组合件及备注等属性。首先利用制造资源库中每个单位所属的设备了解单位的生产能力，并在三维环境中查看企业生产单元布局，综合工艺专业类型和制造经济性构建工艺组合件；然后根据零部件类型，确定装配流程，结合各车间的业务分工和现有的任务量确定零部件需要流转的车间，进行工艺路线的划分。（2）顶层MBOM的构建。顶层MBOM由多层次的装配单元和AO编号构成。装配单元是装配件的总称，指在飞机装配过程中，可以独立组装达到工程设计尺寸与技术要求，并作为进一步装配的独立组件、部件或最终整机的一组构件。顶层MBOM构建的主要任务是根据产品的装配约束关系进行装配单元的划分，采用从大部件划分到小组件划分的顺序，将产品划分为若干个装配单元。装配单元是工序划分的基础。在PBOM的基础上，利用三维交互方式查看设计模型，分析装配约束关系，划分工艺分离面，将产品划分为几个大的装配单元，即大部件划分；再对大部件进行装配约束关系分析，在每个装配单元下确定并建立子装配单元；划分子装配体，完成顶层MBOM的构建。

3三维装配工艺设计与仿真

三维装配工艺设计与仿真主要包括底层MBOM构建、装配顺序规划、工装关联以及装配路径规划，并对工艺设计结果进行仿真和优化，将工艺设计结果形成的工艺数据（XML/Excel格式）和仿真文件等发送到工程数据集成管理平台进行统一管理。（1）装配工艺设计。利用数字化装配工艺设计与管理系统的三维可视化环境，针对具体装配单元包含的工序中零组件之间的装配约束关系，进行装配顺序调整，并对装配顺序规划的结果进行爆炸图仿真，及时发现不正确或不合理的工艺过程，进而进行装配顺序调整和优化，图2为某部件的装配工艺设计实例。然后以装配单元为基础建立AO件，并根据工位数量建立多个AO，定义AO代号和名称，确定AO对应装配单元在装配过程中所需要的装配工序，完善装配工序的基本信息，形成装配工艺，并关联各个装配工序的配套零组件、实现的装配约束、配套装配资源等信息。（2）装配工艺优化。飞机零部件尺寸大，精度要求高，装配过程需要协调的部位多，返工困难，为了避免在装配过程中因重点部位的误差叠加而导致装配精度问题的出现，需要在装配工艺准备阶段对装配精度进行预测，并对导致装配精度超差的工艺过程进行优化。直接影响产品装配精度的主要因素包括零件加工误差和产品装配工艺，现有飞机装配精度保证一般是通过测量和协调实现，不能在产品装配生产前实现对产品精度的控制。在MBD技术和数字化装配技术日趋成熟的情况下，为了缩短飞机研制周期，需要将精度控制技术融入装配工艺准备过程，实现基于精度控制的飞机装配工艺优化，确保装配工艺的可靠性。在装配工艺正式前，对产品进行整体装配精度预测（见图3），提前评估各关键特性的工艺能力。由于整体装配精度预测是在零件还未加工的情况下进行的，所以用位置公差（将尺寸公差转化为参考某基准的位置公差）作为输入。基于产品精度MBD模型，利用多维方向偏差搜索算法得出偏差传递路径，用蒙特卡洛算法将输入的位置公差转化为相应的偏差值（偏差值呈正态分布），利用上述的偏差值、传递路径、敏感度等信息来预测关键特性是否超差。在装配精度预测的基础上，通过分析预测结果，确定并优化导致精度超差的工艺因素，最终满足整体装配精度要求。如果预测出关键特性出现超差的情况，可以结合全要素的偏差贡献度分析和实际生产能力评估，确定工艺优化方案。如果该方案需要改变装配顺序、定位基准等工艺内容，则需要再进行装配工艺仿真。通过装配工艺仿真后的工艺优化方案为有效方案。为了避免飞机装配生产线生产瓶颈的出现，在装配工艺设计与仿真阶段，通过工序生产力平衡仿真，可以提前预测生产瓶颈和影响因素。通过对装配工序进行优化，可以在飞机装配生产前实现装配工序生产力平衡。对每个工序进行生产时间估算，评估每条工序任务链的生产时间，并进行生产力平衡，防止因部分工序任务链过长或过短导致生产瓶颈的出现，从而避免生产延误或等待的情况发生。

4三维装配工艺指令的生成与管理

装配工艺指令（AO）是用于规定生产管理单元的完整工艺流程和流程各环节的控制要求及记载生产过程中质量数据的工艺文件。在工程数据集成管理平台中，可获取完整的AO信息以及工艺模板，并自动创建AO。当AO完成审签流程后，系统将自动提取AO中的零组件配套表，将其关联到顶层MBOM结构中形成底层MBOM结构。（1）装配工艺文件编制。每个AO对应一道工序，将工艺组件关联至AO。在AO节点下创建工步，并添加工步属性和描述信息。将工艺组件中的零组件划分至工步，并根据要求将标准件和资源划分至工步。（2）三维工艺信息标注。根据三维信息标注规则，将工艺信息标注在三维仿真动画中，形成具有指导意义的工艺仿真文件。这些工艺信息描述关键的装配尺寸与公差范围、工装和精度要求等生产必需的工艺约束信息，以及在装配动画中无法表达的指导信息。三维工艺信息标注的主要方式包括：颜色、可见性、文本、局部放大等。（3）工艺指令。通过数字化装配工艺设计与管理系统生成AO数据包（Process、SMG、AVI、图片、XML格式的工艺文件等），将AO数据包传到工程数据集成管理平台，利用工程数据集成管理平台的AO编辑器将XML格式的工艺文件生成为AO文件，其余数据作为附件关联到AO，AO实例如图4所示。

5装配工艺知识管理

飞机装配工艺准备所涉及的专业范围广，包含的信息量大，是一种经验性非常强的知识密集型工作。在装配工艺准备过程中，为了实现装配工艺知识的共享和重用，提高设计质量，缩短准备周期和避免设计资源的浪费，需要对装配工艺知识进行建模并构建知识库。飞机装配工艺知识是指在飞机装配工艺准备和实际装配生产过程中形成的，能够用于指导飞机装配工艺规划与仿真的抽象的数据表达。作为飞机三维工艺设计与管理系统的基础数据库，装配工艺知识库主要是存储和管理装配工艺实例、典型工艺模板和制造资源。首先构建3个库的分类结构，定义相应的属性，再将装配工艺实例、典型工艺模板和制造资源等分别放入对应的分类中。将装配工艺实例划分为典型工艺、典型工序和典型工步，并存入装配工艺实例库。典型工艺模版库存储已结构化、参数化的针对典型工艺特点的工艺知识，例如，根据工艺特点不同，将产品分为框类、壁板组件类、地板组件类、管路类和锻件类等，并按照不同类型的装配流程构建装配工艺模板，用于固化装配过程、组织典型装配模板数据。将飞机制造企业的生产资源以装配环境模型、虚拟人体模型、设备模型、工装模型、工具模型等形式进行三维建模，并赋予相应的参数信息，形成飞机制造资源知识。

篇（2）

您的研究方向：管理

是否有数据处理要求：否

您的国家：北京

您的学校背景：北京理工大学

要求字数：6000 (开题报告)

论文用途：硕士毕业论文

是否需要盲审(博士或硕士生有这个需要)：否

补充要求和说明：先要一个开题报告! 正式毕业论文的要求 学校还没通知 开题报告要求 见 附件 题目方向是 三维制造工艺 对机加企业(车间) 的影响 或 数字化制造 对机加企业(车间)的影响 (最好是针对航天制造企业)

北京理工大学研究生院工程硕士学位论文开题报告：基于三维模型的工艺对技术对航天制造企业生产效率的影响

一、学位论文选题的目的和意义

1.1 选题背景

进入21世纪,数字化设计制造技术在国际航空制造业新产品研制中发展迅猛,传统的以模拟量传递为基础的设计制造手段，已经逐渐被以数字量传递为基础的数字化手段所代替,通过全面采用数字化产品定义、数字化预装配、产品数据管理、并行工程和虚拟制造技术,极大缩短了机型研制周期、提高了产品质量。

二、本选题研究领域历史、现状、发展趋势分析

三、研究方案

四、研究计划进度表

五、经费预算

六、参考文献

[1] masuzwa t, fujino m, kobaryashik. wire elctro-discharge grinding for micro-machining [j]. annals of the cirp, 1985, 34(1): 431-434.

[2] yan b h., chung tsai h, yuan huang f. the effect in edm of a dielectric of a urea solution in water on modifying the surface of titanium [j]. international journal of machine tools and manufacture, XX, 45(2): 194-200.

[3] assarzadeh s, ghoreishi m. neural-network-based modeling and optimization of the electro-discharge machining process[j]. XX, 39(5): 488-500.

[4] soni j s. micro-analysis of debris formed during rotary edm of titanium alloy(ti 6a1 4v) and die steel(t 215 cr12)[j]. wear, 1994, 177(1): 71-79.

[5] murti v s r, philip p k. an analysis of the debris in ultrasonic-assisted electrical discharge machining[j]. wear, 1987, 117(2): 241-250.

[6] 冯新明,张固.数字化技术在新支线项目研制中的应用[j].航空制造技术,XX(10):56-59

[7] 中航商用飞机有限公司.arj21数字化样机实施规定[g].新型涡扇支线飞机项目,XX

[8] 杨玺.基于单一产品数据源的飞机制造信息管理研究[d].北京航空航天大学博士学位论文,XX.

[9] 卢鹊.大型飞机的并行数字化定义技术研究[d].北京:北京航空航天大学,XX.

篇（3）

中图分类号：TP311.1文献标识码：A 文章编号：

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

信息技术的快速发展与广泛应用给档案工作带来新的契机和新的研究课题。档案作为一种原生的信息资源，其重要性正日益凸显出来，采用先进的信息技术对档案进行管理，开展档案数字化系统建设势在必行。目前国外的档案数字化建设在档案管理信息系统的建设方面比较成熟，关于网络环境下的数据库、搜索引擎、检索服务、信息资源共享、三维虚拟等方面技术在档案管理中的应用研究比较活跃，已经达到新的。相比较，国内的档案数字化建设相对滞后，在档案管理信息系统的建设方面尚处在起步的阶段， WEB技术与虚拟现实技术方面在档案管理中的应用非常局限，虽有虚拟档案馆一词，但仅仅停留在展示方面，还未真正达到有效虚拟管理作用的目的，有关档案管理的三维虚拟现实方面的课题研究刚处在起步阶段。因此，建立档案管理的三维虚拟现实系统有重要的现实应用，将对档案管理模式产生深远的影响与变革。

目前中国许多档案部门着手进行挡案的数字化工作，档案整理工作量庞大，设计一套有效的档案数字化模型是非常必要及时的，对档案数字化工程的推进有着非常重要的意义，通过数字图象三维虚拟系统模型的建立，可保护实物档案形成电子档案，有助于电子查阅和网上浏览，降低办公成本，提高档案管理效率，而且使用直观方便，接近现实世界。

2 系统实现

2.1 主要内容介绍

系统深入研究档案数字化进程中的档案三维虚拟现实管理问题，包括纸质档案的拍摄或扫描采集录入系统与档案电子库房的三维虚拟管理如虚拟档案袋与档案架的创建、上架下架位置排列与虚拟档案袋的调阅等问题，充分利用理论、硬件、软件与技术应用相结合，对档案的三维虚拟现实管理方面进行独特而全面的研究。

系统主要运用Visual Studio 2005和.Net框架建立一套基于B/S模式的数字图象三维虚拟现实系统模型，主要分成两大块：电子档案数字图象的采集录入系统与三维档案虚拟现实系统。系统实现工作流程如图1所示。

图1 系统工作流程

电子档案数字图象的采集录入系统主要是通过录入系统程序客户端运用USB接口控制技术控制数码相机或高速扫描仪进行档案纸质材料的拍摄或扫描录入，以TIFF/JPEG等主要图象格式进行数字图象的分布式存储并上传到文件目录服务器与数据库服务器，为三维虚拟现实管理系统提供数据来源；三维虚拟现实系统主要建立三维虚拟档案袋与虚拟档案库，根据档案的空间位置信息与上架信息，通过虚拟档案袋载入数字图象信息，自动形成三维图形展示的档案库房密集架直观图，通过该图可以直接定位档案的具置，可以直接对该卷电子档案进行操作，如调阅、迁出、销毁、借阅登记等，实现三维电子档案的模拟实物查询与操作，以简化档案管理的业务工作环节。

2.2 关键技术

(1)USB接口控制数码相机技术：支持JPEG、GIF、PDF、BMP、DWG、DXF、TIFF等多种图象格式，支持黑白二值、灰度和彩色拍摄或扫描录入，支持多种数码相机或高速扫描仪的录入接口，支持远程服务应用，能进行拍摄或扫描模板及参数的设置。

（2）数字图象处理、图象存储安全与图象压缩技术：能对图象进行缩小放大、去噪去污等处理，以保证图象质量；鉴于档案种类繁多，数据量庞大，考虑到虚拟现实管理的实时性与快速性，本系统具有高效图象处理的功能，并采用LZW无损压缩算法对彩色数字图象进行高比例无损压缩存储，以满足数字图象访问速度的需要，具有良好的实时性、扩展性和伸缩性。

（3）虚拟电子档案袋建立技术：将文本数据与图象数据关联，存取在虚拟电子档案袋中，形成完整的电子档案；

（4）三维虚拟现实技术：能形象逼真地模拟档案的查询与调阅；三维虚拟现实提供电子库房虚拟管理和虚拟档案的调档查阅，具有生动逼真和模拟实物档案管理的效果。同时，具有虚拟档案位置信息大变动调整速度比实物档案位置信息大变动快的得多。。

（5）数据库存取与数字多媒体技术：能实现图象文件的分布式存储 ，能快速读取图象数据；支持声音，实现多媒体漫游；

3 结论

该系统针对数字化档案工程，提出了用三维虚拟现实技术、USB接口技术、图象处理技术和WEB技术相结合来解决电子档案数字图象采集、存储、三维虚拟调阅等问题的方案，给档案数字化管理提供了有力的应用工具，有利于信息共享，大大提高了数字化效率,图2为系统在宁波数字化档案管理使用过程中虚拟现实的图片。该作品具有较好的前瞻性和实用性，不仅局限于档案领域，可以扩展到多种行业多种领域，具有很好的使用价值、社会效益和市场前景。

图2 虚拟现实系统

参考文献

[1] 胡西伟.基于三维动画与虚拟现实技术的理论研究[D].武汉大学硕士论文,2005,4.

篇（4）

1、论文研究背景及意义

近多年来，由于计算机及网络相关技术的迅猛发展，世界经济发展的必然趋势就是数字化，数字城市也逐渐引起了人们的注意。那么怎样应用计算机技术来构建数字城市，近而实现城市的数字化已经引起城市规划及管理人员和城市居民的共同关注。城市仿真技术在构造数字城市过程中发挥着非常重要的作用，因此成为当前一个新的研究热点。仿真(Simulation)技术是利用计算机软件模拟实际环境进行科学实验的技术，以模拟的方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图形界面，使之在感知行为的逼真体验中获得直接参与和探索仿真技术对象在所处环境中的作用和变化。城市仿真(Urban Simulation)技术就是仿真技术在城市规划、建筑设计等领域中的应用，表现为人机交互、真实建筑空间感与大面积三维地形仿真，即交互式实时三维(Interactive Realtime 3D)。采用虚拟现实技术构造出来的城市视景仿真系统是数字地球的重要组成部分和支撑手段，已经被广泛应用在城市的规划、建设以及管理当中，对于城市发展规划的各个方面都具有相当重要的意义。

2、国内、外的视景仿真工具

MultiGen-Paradigm公司的MultiGen Creator的各版本三维建模软件是世界上流行的实时三维数据库生成系统的软件环境，在仿真系统中得到广泛的应用。Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司应用于实时视景仿真、声音仿真和虚拟现实等领域的世界领先的软件环境。Urbansim是基于城市交通需求模拟分析和城市土地综合分析的新型城市发展仿真软件。MagicCity属于WinTel架构基础上的虚拟现实和视景仿真系统。我国在视景仿真系统开发的同时，也在进行仿真系统软件平台的开发。TrueSim v2.0 三维实时仿真软件平台是深圳市创想科技发展有限公司在综合了国内外多项最新三维仿真技术的研究成果以及多年来从事三维仿真研究所积累的多种经验的基础之上推出的具有自主知识产权的仿真平台。神州视景信息技术有限公司自主研发了“基于普通PC和Internet的大规模场景实时漫游引擎系统――SCVR”。 Virtools是一个实时三维虚拟现实编辑软件，可将多种常用文件格式（三维模型、二维图表、声音等）整合到一起，并具备交互功能，能够开发出电脑游戏、建筑仿真、交互娱乐等多种3D产品。

3、本文的研究目的及重要内容

本文通过研究虚拟现实视景仿真技术的相关知识，实现以我们学院校园为虚拟环境的视景漫游系统。通过对虚拟场景的构建，能够实现视景漫游中的自动漫游和交互漫游等效果。本系统应用建筑草图大师Sketchup和MultiGen Creator软件工具来构建虚拟场景中地形及建筑物的三维模型，并建立道路、树木、路灯等虚拟景物，借助Vega Prime软件平台和工具集对校园虚拟场景进行仿真，在VC++开发平台下实现三维景观及模型的交互式（以鼠标、键盘等交互方式）控制，实现了虚拟校园景观的视景仿真漫游系统。

本文主要研究内容和所做工作总结如下：

(1)了解视景漫游技术以及虚拟现实的发展，对国内外虚拟现实技术应用现状进行调研。

(2)对黑龙江农垦科技职业学院的视景环境数据进行搜集和整理，包括地形数据的获取、建筑物数据的获取、纹理数据的获取等等。

(3)研究用虚拟现实建模软件Sketchup、Creator以及三维建模技术、模型真实感技术以及模型优化技术等对地形、道路、教学楼和图书馆等建筑以及校园之中的花草树木等进行建模，构建出虚拟场景模型库，然后用视景漫游软件Vega Prime和VC++对虚拟场景进行漫游和交互控制。

(4)研究模型数据库建模和优化技术问题，模型数据库的建构、调整和优化对提高实时仿真系统中运行的速度和流畅性起着至关重要的作用，成为目前重要的研究课题。

(5)碰撞检测技术。开发虚拟现实仿真系统有一个主要目标就是能够让用户以尽可能接近自然的方式与构建的虚拟场景中的物体直接进行交互。要实现自然的、精确的人机交互功能首先要解决的是碰撞检测的问题。碰撞检测是虚拟场景中动态物体与静态物体之间或动态物体与动态物体之间进行交互的基础。在碰撞检测中有两个问题需要解决，一是检测到碰撞的发生和碰撞的位置，二是计算碰撞后的反应。而碰撞检测是计算碰撞反应的先决条件，因此，碰撞检测是虚拟环境中一个必不可少的部分。

(6)为保证虚拟场景的真实性、生动性及其对用户的感染力，对基于粒子系统的虚拟场景环境特效技术进行研究。

校园视景仿真就是在计算机环境中对真实校园的景观进行虚拟再现，采用虚拟现实相关技术，生成一个实时的、能给用户各种真实感受的三维虚拟环境。利用计算机软硬件及其相关输入输出设备，使用户可以在虚拟的校园场景中进行浏览和交互漫游，感受校园中的风景。利用这种方法可以让更多的人来了解我们的学校，对本校园的环境及交通现状等方面有更深刻的认识。

篇（5）

1数字化教学课程体系

传统的数字化技术教学全国大多数院校基本上是计算机辅助绘图软件的教学,而且教学内容也局限于绘图命令的教学,因而计算机辅助设计往往被认为仅仅计算机辅助绘图,只是一种可以提高工作效率的绘图工具,也就是人们通常所说的“手的延长”。在教学改革上,我们的目标是利用计算机的优势帮助设计者提高设计的创造性,真正地实现计算机辅助设计(ComputerAided Design, CAD),也就是所说的“脑的延长”。

根据全国高校建筑学学科专业指导委员会的《促进建筑数字技术教学发展纲要》,建筑数字技术课程改革的思路从三个方面考虑:改革教学重点,以讲授设计构思方面的软件为主;增加教学内容,加强建筑数字技术发展概貌的介绍;改革教学方式,逐步将建筑数字技术课程与建筑设计教学结合起来[3]。结合专指委的精神和学院的教学改革情况,结合建筑设计的教学过程,以达到“脑的延长”作为教学改革目标,制定出如下数字化课程体系。

2数字化课程教学大纲与内容

传统的数字教学主要是以讲授命令为主,现在的教学主要是以讲授建筑设计构思为主,基于此我们对各门课程的教学大纲与教学内容的制定进行了改革和调整。考虑在总学时总学分不变的前提下,如何尽可能详尽地讲授各个数字化软件在建筑设计中的应用也是一个难点,为此我们主要集中讲授每个软件的基础知识、建筑学专业需要用到的常用命令及它们的综合应用。

（1）数字化建筑设计概论

学时/学分: 16学时(1学分)

教学大纲:建筑学及相关专业学生的入门性指导课程;深入浅出地介绍建筑数字化设计的有关概念和相关知识、相关软件、相关技术和相关方法;

教学内容:数字化建筑设计基础;数字化建筑设计软件;建筑性能分析;虚拟现实技术在建筑设计中的应用;建筑设计信息集成;协同设计;数字化建筑设计智能化;建筑形式的数字化生成;计算机辅助建筑设计软件开发技术简介;

教学方法:以实例(动画、图像、视频等)的方式来讲解数字化建筑设计的方方面面,并以专题的方式进行讨论,引导学生深入了解数字化设计技术在建筑设计中的应用。

考核方法:期中作业论文+期末笔试。

表1数字化课程体系课程一览表

注:某大学执行三学期制(两长一短),第三学期为短学期,共5周。

（2）计算机辅助设计

学时/学分: 28学时(2学分)

教学大纲:介绍AutoCAD绘图软件,掌握基本的绘图命令,能综合使用各种命令,完成建筑设计的平面、立面、剖面图的绘制及建筑的三维建模。

教学内容与教学方法:结合建筑设计的专业要求,把整个教学过程分为四个阶段:计算机辅助绘图基本命令、建筑平面的绘制、建筑立面的绘制、建筑三维模型的绘制;同时在教学过程中把必须掌握的命令在教学过程中分步介绍,具体如下:

表2计算机辅助设计教学安排

考核方法:在规定的时间(2小时)内完成一份平面图的制作;

（3）建筑数字化表现

学时/学分: 16学时(1学分)

教学大纲:介绍3Dmax/Photoshop两款软件在建筑设计表现方面的基本应用:三维建模、三维渲染及效果图后期处理。

教学内容与教学方法:根据建筑设计的效果图表现要求,结合AutoCAD的三维建模,教学内容局限于建筑表现所需的命令与方法,具体内容安排如下:

表3建筑数字化表现教学安排

考核方法:独立完成两份作业:平面彩图制作、建筑效果图制作。

（4）草图大师

学时/学分:随设计课教学

教学大纲:了解SketchUp软件的基本使用,能独立地使用它完成建筑设计的方案构思,并生成相应的效果图和漫游动画。

教学方法:学生自学,老师提供各种学习资料和相关的案例,并结合建筑设计课进行辅导

（5）建筑信息模型

学时/学分: 32学时(2学分)

教学大纲:详细介绍Revit的发展、特点、功能与使用,包括建筑设计信息技术发展概述、建筑信息模型与Revit概述、基于构件的建筑设计、自定义簇类型、视图与渲染、明细表等应用;基于BIM的建筑节能分析(IES);

教学内容:结合当前的建筑设计竞赛或建筑设计作业,讲授Revit软件的使用,让学生直接使用软件来完成竞赛或作业,同时介绍Revit信息模型在建筑性能分析软件( IES/Ecotect)的应用。分六部分来讲述:基础知识;基于建筑构件的各种建模命令的使用和技巧;基于视图处理的各类平、立、剖、三维、详图等应用;基于建筑表现的的灯光、渲染、漫游等应用;基于体量、组、局部设计、多方案探讨、工程阶段、大项目协同设计等高级应用;建筑信息模型的性能分析。

教学方法:以实例来教学;

考核方法:独立完成建筑设计作业或建筑设计竞赛的作业。

（6）建筑技术分析

学时/学分: 16学时(1学分)

教学大纲:以Ecotect或IES软件为软件平台,介绍计算机辅助工程CAE技术在建筑性能分析中的应用,主要包括建筑声环境分析、建筑光环境分析、建筑热环境与能耗分析、建筑日照分析、建筑风环境分析等。

教学方法:以实例(建筑学设计作业)为例进行教学;

考核方法:能独立完成一幢公建的各项建筑性能分析,并以此依据改进建筑设计方案。

（7）虚拟建筑

学时/学分: 16学时(1学分)

教学大纲:介绍虚拟现实技术的基本原理与应用;以Quest3D软件为平台,介绍虚拟现实技术在建筑设计中的应用;

教学内容与教学方法:介绍Quest3D软件的基础知识和基本命令;结合建筑设计方案,建立三维模型,通过烘焙导入Quest3D;通过通道组为虚拟现实场景编辑环境、导游线路、菜单制作等,最后完成虚拟展示系统的。

考核方法:独立完成一份虚拟现实展示系统的制作。

（8）多媒体制作

学时/学分:随设计课教学

教学大纲:讲授常用的多媒体制作软件,如Flash、Authorware、Dreamweaver等设计软件,对学生设计的作品进行多媒体展示,图、文、声并茂,完美地表达建筑设计思想和建筑设计作品。

教学方法:选修全校公共课程;举行专题讲座,以实例介绍软件的使用。

3数字化课程教学方法探讨

数字化教学课程体系的建设目的明确,一方面是以建筑设计教学为主线,另一方面是以实现“脑的延长”为目标,因而在整个教学过程中要始终围绕这两个方面展开,教学过程中采用“四结合”:命令讲解与实例演示相结合、课堂作业与设计作业相结合、数字化课堂与专业课堂相结合、课堂教学与网络教学相结合,通过实践和总结,有如下的教学指导思想。

（1）理论与实践相结合

建筑设计是一门实践性很强的学科,建筑数字化技术课程也是一门实践性非常强的课程,对数字化技术软件的掌握程度关键看实践,即在设计课中应用数字化技术的实践。建筑数字化技术课程的教学效果最终通过学生在建筑设计课中体现出来,否则,也就失去本课程存在的意义,其中最主要的实践就是学生对建筑方案的构思如何通过数字技术进行表现,并通过计算机对方案进行推敲、评价,实现真正意义上的计算机辅助设计,即“脑的延长”。

（2）走近设计

在教学过程中“走近设计”,结合建筑学课程的教学实例及不同风格、不同特点的建筑设计方案来讲解软件的具体综合应用。在CAD软件教学时,我们的教学实例尽可能就来自于学生学习或设计中的的建筑平面、立面、剖面,并结合学生手工绘制建筑平面的过程来讲授相关的CAD命令,这样学生能快速地掌握计算机辅助绘图。在教学SketchUp时,直接让学生对他们在建筑课程作业的建筑设计草图进行绘制学习,同时把最后的成果在建筑数字化表现课程中作为案例来练习,也可以作为建筑设计的课程作业来上交,达到双赢的效果。

（3）课程之间即交叉又延续

我们的改革是基于建筑学专业的教学过程来展开的,因此在教学上可以通过把某个建筑设计实践的不同发展阶段作为主线,把所有的课程教学形成一个体系,课程之间既有交叉又有延续。建筑方案草图阶段通过SketchUp来绘制,成果可以在3Dmax中渲染使用,同时3Dmax成品既可以由PS加工成建筑效果图,又可以导出为VRML文件作为虚拟现实的实例。建筑方案构思完后,根据草图模型通过CAD软件来绘制平立剖等图形,并作为辅助线导入RevitBuilding信息模型软件中建成BIM模型,最后可以通过BIM模型生成各类施工图,并进行各种建筑性能分析。

4总结

建筑设计是一门富有艺术创造性的综合性应用学科,建筑设计的作品丰富多彩,从而决定了建筑数字化技术教学也必须是灵活多变的.当然目前的课程体系还有许多不足之处,如在建筑技术性能软件方面,涉及不多,除目前软件的选择不多外,作为数字化设计教学的专业老师,在建筑技术方面的知识掌握也有一定的欠缺,有待提高。本文通过结合学院的教学条件、师资情况,我们提出的数字化技术教学课程体系只是一个尝试,希望在未来实践中不断地完善和提高。

参考文献

[1]项秉仁.面对数字化时代的建筑学思考,新建筑, 2001年第6期

篇（6）

论文摘要:文章根据工作中的一些实践,简要介绍了数字化技术在原图处理和摄影测量中的应用特点和一些要注意的方面,希望能给同行们作一些经验参考。

传统工程测量技术的服务领域主要包括水利、交通、建筑等行业,随着计算机、网络技术的发展、测量仪器的智能化,数字化测绘技术得到了广泛的应用,而全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、摄影测量与遥感(RS)以及数字化测绘和地面测量先进技术的发展,测量数据采集和处理的逐渐自动化、实时化和数字化,工程测量的服务领域也应进一步延伸,以满足不断提高的社会需要。

一、数字化技术在原图处理中的应用

(一)原图数字化处理

在建立各种GIS系统时,需要对原有地图进行数字化处理,对于原始地图,若其现势性、精度和比例尺能满足要求,就可以利用数字化仪对其进行数字化处理工作。当前主要有手扶跟踪数字化和扫描矢量化、GPS数据输入三种方法,手扶跟踪数字化需要的仪器为计算机,数字化仪及相关软件,是较早的一种数字化输入方法,输入速度较慢,劳动强度也较大。扫描矢量化是通过扫描仪输入扫描图像,然后通过矢量跟踪,确定实体的空间位置。随着扫描仪的普及和矢量化软件的不断升级,其作业方法越来越趋于自动化,它是一种省时,高效的数据输入方法。GPS输入是依据GPS工具能确定地球表面图形精确位置,由于它测定的是三维空间位置的数字,因此不需作任何转换,可直接输入数据库,目前主要是应用RTK(RealTimeKinematics-实时动态)技术,它是在GPS基础上发展起来的、能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位结果,并在一定范围内达到厘米级精度的一种新的GPS定位测量方式,通过将1台GPS接收机安装在已知点上对GPS卫星进行观测,将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上,再通过基准站电台发射出去;流动站在对GPS卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时,也接收由基准站电台发射的信号,经解调得到基准站的载波相位观测量,流动站的GPS接收机再利用0TF(运动中求解整周模糊度)技术由基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量来求解整周模糊度,最后求出厘米级精度流动站的位置。应用这种测量方法测量可以不布设各级控制点,仅依据一定数量的基准控制点,便可以高精度快速地测定图根控制点、界址点、地形点、地物点的坐标,利用测图软件可以在野外一次生成电子地图。同时,也可以根据已有的数据成果快速地进行施工放样。而实际应用得较多的主要是数字扫描矢量化软件,针对大比例尺地形图,大多数扫描矢量化软件能自动提取多边形信息,高效、便捷、保真的对地图进行数字化处理。下面简单介绍MAPCAD软件的原图数字化处理作业流程。

(二)数字化原图作业流程

由于MAPCAD软件扫描矢量化输入方法具有图像清晰、编辑方便、易于转换等特点一般外设精度都能满足,所以地形图的精度主要取决于人工跟踪精度和输出设备精度,而人工跟踪精度主要取决于作业人员的技能掌握熟练程度和工作态度,所以必须在加强作业人员基本技能培训上下工夫,要求工作人员严格按矢量化方案作业,确保图件的精度和质量高于国家现行数字化测图规范所规定的数字化精度和质量。在工程测量实践中,要做好地形图外业测点与数字化图缩放相结合、符号图层的划分子图、线型符号库的设计等工作保证满足工程进度的同时又节约项目经费,设计出的数字地图简单易用、美观整洁、易于使用地形图的工作人员判读。

二、数字化绘图

(一)数字化绘图的特点

大比例尺地形图和工程图的测绘是传统工程测量的重要内容,数字化绘图克服了手工绘图存在的许多弊端,如工作量大,作业艰苦,作业程序复杂,烦琐的内业数据处理和绘图工作,成图周期长,产品单一等缺点,符合现代飞速发展的工程需要。目前,数字化成图技术主要有内外业一体化和电子平板两种模式。内外业一体化是一种外业数据采集方法,主要设备是全站仪、电子手簿等,其特点是精度高、内外业分工明确、便于人员分配,从而具有较高的成图效率。具有以下的特点:

1.一测多用:如在一些综合性较强的工程中需要对同一地形图绘制不同比例尺的地形图,过去的平板测图方法则需要重复工作,而数字化测图则可以同时根据完成的地形图绘制不同比例尺的多个地形图,因为往往小比例尺包含了大比例尺地形图测图范围。仅需先测大比例尺图范围,再补充小比例尺测图范围即可满足各不同专业人员对不同比例尺的地形图的需要。

2.精度高:数字化成图系统在外业采集数据时,利用全站仪现场自动采集地形地物点的三维坐标,并自动存储,在内业数据处理时,完全保持了外业测量的精度,消除了人为的错误及误差来源,而且外业工作省略了读数、计算、展点绘图等外业工序,减少了作业人员,外业工效大大提高,时间缩短,直接生产成本大幅度下降。

3.劳动强度:小数字化成图的过程,减轻了作业人员的劳动强度,使生产周期大大缩短,能及时满足用户的要求。

4.便于保存管理及更新方便:数字化产品既可以存储在软盘上,也可以通过绘图仪绘在所需的图纸上,线条、线划粗细均匀,注记、字体工整,图面整齐、美观。且便于修改,能更好地保证图形的现势性和不变形性,避免重复测绘造成的浪费,增加地形图的实用性和用户的广泛性。

(二)外业数据的采集

在采集数据时,数据采集人员要准确应用地物代码,以免在内业成图时出现错误;在观测开始时,相关工作人员需严格按照要求应对测站点进行检查,跑尺人员应严格按照自动成图的要求作业,确保能完整地描述地形地貌的特征点,必须通过绘制草图来表明各个地物碎部点的属性及相互关系,测量坎子时,要量取坎子比高,坎下也要进行地形点采集。当一个测区完成后,如果有必要可把数据备份。

(三)绘制内业数据处理

无论是工程进程各阶段的测量工作,还是不同工程的测量工作,都需要根据误差分析和测量平差理论选择适当的测量手段,并对测量成果进行处理和分析。

三、工程测量中的数字摄影测量技术

数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理,应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法。就摄影测量本身而言,从测绘的角度上来看数字摄影测量还是利用影像来进行测绘的科学与技术;而从信息科学和计算机视觉科学的角度来看,它是利用影像来重建三维表面模型的科学与技术,也就是在“室内”重建地形的三维表面模型,然后在模型上进行测绘,从本质上来说,它与原来的摄影测量没有区别。因而,在数字摄影测量系统中,整个的生产流程与作业方式,和传统的摄影测量差别似乎不大,但是它给传统的摄影测量带来了重大的变革。

篇（7）

中图分类号：TP302. 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）03-0112-02

1 引言

随着非物质文化遗产（简称非遗）数字化研究不断创新和应用，不仅改变了非遗的存在形式，而且使人们对非遗有了更深入、更广泛的认识。龙泉青瓷历史悠久，其烧制工艺始于三国两晋，并于2009年入选了联合国教科文组织《人类非物质文化遗产代表作》名录，在世界享有很高的知名度。随着宽带移动通讯技术的不断发展和智能手机的广泛应用，移动增强现实技术的出现，将虚拟的增强现实信息应用到真实世界，结合移动智能手机轻小、可携带方便等特点，不仅改变了人们观察世界的方式，而且其交互功能给人们带来了身临其境的体验，方便了龙泉青瓷的数字化保护和传播。

2 移动增强现实技术

增强现实技术（简称AR 技术），也有人称为混合现实，基于虚拟现实发展的新技术。通过计算机系统提供的信息将虚拟的信息应用到真实世界，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实鼍爸校从而实现对现实的增强。增强现实技术应具有三个具体特征：三维注册、虚实融合以及实时交互。

移动增强技术就是将应用转移到移动计算设备上，从而扩展传统PC机上增强现实技术的应用范围。随着Android、ios等智能终端及宽带移动通信技术的成熟和商用，强现实技术开始走进人们的生活之中，以移动定位与状态感知、多媒体技术、3D渲染为基础的强现实应用开始出现。

3 三维注册

为实现虚拟模型跟真实环境的完美融合，需要实时跟踪摄像机与真实环境的位置信息，进而通过动态三维显示技术将虚拟模型叠加到真实场景中，实现三维注册。本文主要通过基于识别图的三维注册，也就是预先在真实场景中放置识别图，系统通过边缘检测算法、阈值分割等技术检测识别图的位置信息，最终在真实环境中叠加虚拟模型。

在选取识别图的时候要注意以下几点：

（1）识别图尽可能有菱角，且越多越好；

（2）识别图尽可能清晰；

（3）识别图尽量避免很有规则的图形图案；

（4）识别图尽量避免分布不均匀；

（5）识别图尽量去掉背景色。

图1中，识别图菱角不多，图片比较单一，特征点少，识别效果较差。图2中，识别图菱角很多，分布均匀，特征点较多，识别效果较好。

4 虚实融合

4.1 模型获取

本文以龙泉青瓷为例，根据青瓷实物，利用三维建模软件3dmax建立青瓷的三维模型，如图3所示，最后导出模型的FBX文件和纹理图。

4.2 虚实融合

本文基于unity3d游戏引擎开发平台和高通增强现实开发平台，打包移动应用APP，实现青瓷三维模型和真实场景的叠加。

4.2.1 开发环境搭建

在PC机上安装unity5.0以上版本，同时下载支持Unity的Vuforia SDK，配置Unity Android SDK。打开Unity软件，选择Assets-Import Package-Custom Package，导入.unitypackage插件。选择Edit-Preferences-External Tools配置Android SDK和JDK。

4.2.2 虚实叠加

在Unity Project视图下选择Vuforia-Prefabs文件夹，并将ARcamera和ImageTarget两个预制件拖入顶层视图Hierarchy中，同时将场景自带的Main Camera删除。

选择一张棱角分明、分布均匀的识别图导入Vuforia官网，查看其识别的特征点数量，本文选择一张二维码作为识别图，最后生成unity的插件包。

导入识别图插件包，导入青瓷三维模型和纹理图，在材质球中添加纹理图，在Scene中调整青瓷三维模型和识别图的位置关系使其处于合适位置，最后点击运行测试效果。如图4所示。

4.2.3 实时交互

在真实环境中与虚拟对象交互是整个增强现实内容的核心功能。通过指尖定位算法，精确检测出指尖的位置，得到指尖与虚拟对象的交互有效区域，通过判定是单点触摸还是多点触摸，然后做出相应的反馈。算法的实现过程如图5所示，实现的效果图如图6所示。

5 结语

移动增强现实技术的发展，不仅为非物质文化遗产数字化保护和研究提供了新思路，而且有利于非物质文化遗产的传播。随着移动终端的发展，拓宽了移动增强现实技术应用领域，包括教育行业、游戏行业、医疗行业、商业领域和军事领域等，不仅给人们带来视觉上带来冲击，同时改变了人们的生活方式。

篇（8）

正文

一、数字化测量方法分类

数字化测量方法主要有接触式和非接触式两大类。

1、接触式测量方法

接触式数据采集方法是通过机械探头接触被测表面，由机械臂关节处的传感器确定相对坐标位置。该方法稳定，即伪劣点少、精度高、重复精度高，缺点是测量速度慢。接触式数据采集方法包括基于力触发原理的触发式采集和连续扫描数据采集。

（1）触发式数据测量

触发式数据测量原理为采样测头的探针刚接触到样件表面时，探针尖端因受力而产生微小变形，触发采样开关，使得数据采集系统记下探针尖的坐标值，逐点移动到所需测量的点，便可以采集到样件表面轮廓的坐标数据。在采集过程中，由于探针需要偏移某个固定数值才会触发开关，而且一旦接触到样件表面后，探针需要法向退出以免过量而折断，因此数据采集速度较低。

（2）连续式数据测量方法

连续式数据测量采用模拟量开关采样头。原理是利用悬挂在三维弹簧系统中的探针的位置偏移所产生的电感或者电容的变化，进行机-电模拟量转换。当采样头的探针沿着样件表面以某一切向速度移动时，就发出对应各坐标位置偏移量的电流或电压信号。最常见的接触式数据采集方法是三坐标测量机。

2、非接触式测量方法

依据光学原理发展起来的非接触式数据采集方法主要有激光三角测量法、光干涉法、结构光学法、超声波、图像分析法以及工业计算机断层扫描成像法等。

（1）超声波法

超声波法原理是当超声波脉冲到达被测物体时，在被测物体的两种介质边界表面会发生回波反射，通过测量回波与零点脉冲的时间间隔计算出各面到零点的距离。这种方法结构简单，但测速较慢，测量精度不稳定，目前主要用于物体的无损检测和壁厚测量。

（2）全息干涉法

利用光的相干性原理，测量分辨率可达光波长的几百分之一。但需要干涉性好的激光光源和精确的干涉光路，测量范围较小，在以内。

（3）立体视觉法

是一种仿效人眼观察物体的方法。通常情况下，测量精度不高，分辨率在毫米数量级。优点是能快速获取被测物信息，并可实现动态测量。主要应用于地形地貌测量、机器人视觉、物体特征识别以及三维物象分析等场合。

（4）工业层析法

最早应用于医学领域，目前工业领域已可对工件内部形状、结构、壁厚等进行测量，是目前极具发展前景的一种非接触式断层测量方法，可用于工业产品的无损检测和探伤。缺点是空间分辨率较低、获得数据需要较长的积分时间、重建图像计算量大、造价高，只能获得一定厚度截面的平均轮廓。

（5）核磁共振图像法

核磁共振断层成像法是世纪年代末发展起来的一种新式医疗诊断影像技术。具有深入物体内部且不破坏被测物的优点，对生物体无损害，在医学领域具有广泛的前景。不足之处是不适用非生物材料的工业产品，空间分辨率不及层析法，且测量时间长，设备昂贵。

（6）结构光法

结构光法是基于三角测量原理的非接触三维物体测量方法，又称为投影光栅法，是将具有一定模式的光源，如栅状光条投射到被测样件表面，用两个镜头从不同角度获取表面反射的图像，通过图像处理的方法得到整幅图像上像素的三维坐标，即对图像进行分析以确定表面上数据点的坐标。这种方法具有非接触、测量速度快、精度高、算法相对简单、系统实现方便、造价相对较低等优点，己成为逆向工程三维数字化领域的最重要的三维形貌测量手段。

（7）激光三角法

激光三角法的原理是采用激光作为光源，照射到被测物体上，利用CCD（ChargeCoup1edDevice）接受漫射光成像点，根据光源物体表面反射点、成像点之间的三角关系计算出表面反射点的三维坐标。这种方法已经相当成熟，并已广泛使用。

表1接触式与非接触式测量系统比较

优点

缺点

接触式测量系统

1、 因为机电技术的成熟，有较高的准确性和可靠性

2、 与工件表面反射特性无关，与颜色曲率关系不大

3、 适合基本几何形状的测量

1、 有时需要特殊夹具，使测量成本增加

2、 需要经常校正探头直径

3、 操作不当容易损伤表面精度和探头

4、 逐点进出方式测量，速度较慢

5、 需要对探头进行半径补偿，会导致修正误差的问题

非接触式测量系统

1、 不必作探头半径补偿

2、 测量速度快

3、 软、薄、不可接触的工件可以直接测量

篇（9）

 

1.引言“数字校园”是继“数字地球”、“数字城市”后提出的概念，它是一种集数字化、信息化、可视化等多种技术为一体的计算机管理应用系统，而数字虚拟校园是其中最重要的部分。

数字虚拟校园系统不仅能将空间信息和非空间信息集成在统一的信息平台上进行管理和分析，而且，以地理空间数据为基础，以地理信息系统中的空间分析方法为手段，还可以开发各种应用模块，为学校的发展规划、资源优化配置、突发事件的处理等提供决策分析方面的支持。因此，建立一个完整的、系统的校园地理信息系统平台就更加重要了。论文参考。

校园地理信息系统的建立，提高了数字校园的集成度，用户不但可以随时获得所需的信息（其中包括基础设施建设信息和应用系统信息等），而且有效地提高了高校的管理水平，这是手工分散管理所无法比拟的。我们正是充分利用GIS这一科学的工具来实现对高校的科学的、动态的管理规划工作，使用虚拟校园系统管理后，将会方便、快捷的实现对校园的管理。利用WebGIS技术将校园信息到网上，方便了同学、老师及其校外人士对校园信息的查询。

2.虚拟现实技术地理信息系统（GIS）是用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达的地理空间数据的计算机信息系统。随着信息技术的发展和人们对GIS需求的不断增加，基于Internet技术的GIS—WebGIS应用而生。WebGIS实际上是在Web上实现GIS的功能，也就是将GIS综合进Web以进行信息。论文参考。从互联网络的任意一个用户上使用浏览器就可以浏览WebGIS站上的空间数据、制作专题地图，进行地理信息的空间分析和空间查询，从而给Web的信息加上了GIS这一直观工具，使人们通过Web浏览查询信息更方便，也使GIS通过Web得到了普及。

GIS技术同虚拟现实技术和科学计算可视化的结合，拓展了多维GIS、特别是三维GIS研究的内涵，提供了全新的空间数据分析模式和新的GIS应用模式。当前国际上把这种结合虚拟现实技术和科学计算可视化而设计的多维GIS称为虚拟GIS（VirtualGIS，简称VGIS）。人们可以充分利用虚拟GIS提供的“逼真”图形显示和高级的交互分析手段，充分发挥人在图形空间思维能力上的优势，探索数据分析，解决地学问题。同时，虚拟GIS拓展了在时间维上的表达能力，结合地学分析模型，虚拟GIS为过去和未来的某一地理场景提供了更为便利的手段，从而为发展高级的空间决策支持环境提供了可能。

与网络相结合是当前虚拟GIS发展的方向。目前网络虚拟GIS主要采用两种架构方式：一种是以网络GIS为基础，将虚拟现实系统同GIS的Client端连接起来，在虚拟现实系统中提供简单的空间分析功能或是将GIS的分析结果转化为虚拟现实系统支持的数据格式，供虚拟现实系统观察；另一种是基于分布式虚拟现实系统，在虚拟现实系统中扩展空间数据类型的支持能力，提供简单的空间分析功能。

3网络虚拟校园GIS的系统设计网络虚拟校园GIS的构建涉及用户、应用程序和数据三个方面。根据上述三者之间的相互关系，可设计系统结构；考虑用户需求，在客户端，可设计用户界面和系统功能；根据系统功能和特征，在服务器端，可设计数据库服务器和应用程序服务器；根据许昌学院网络虚拟校园GIS的数据维数、类型、大小和特点，可设计基于VRML的三维地理对象模型和数据流，同时还应考虑到系统的维护和网络的安全性问题。

3.1 系统结构网络虚拟校园GIS应采用Client/Server结构。在服务器端，包括数据库服务器和应用程序服务器；在客户端，包括HTML浏览器、VRML浏览器和应用程序，其中应用程序包括用户对话交流管理模块、数据量测模块、二维图形显示管理模块等。

用户的任务处理，有的在服务器端执行，有的在客户机端执行。如果在服务器端，服务器接受请求后，运行服务器端应用程序，待处理完成后，就把结果传回到客户端。在客户机端由应用程序执行。用户对话交流管理模块用于管理用户的对话输入、谈话对象实时选择、三维化身表情动作选择等。客户端的HTML浏览器，可以采用InternetExplorer；VRML浏览器可以采用Cosmo Player。它们均可从因特网上免费下载，从而可以把工作重点放在负责地学数据的准备、建模，以及数据查询、分析的应用程序设计上。论文参考。客户端的VRML浏览器与客户端的应用程序的相互通信与交互，可采用VRML　EAI(ExternalAuthoring Interface) 方式实现。

3.2 数据库服务器和应用程序服务器网络虚拟校园GIS的服务器端包括数据库服务器和应用程序服务器。而应用程序服务器是网络虚拟校园GIS的核心部分，包括VRML世界生成服务器、数据处理和分析服务器与多用户管理服务器等。

网络虚拟校园服务器在接到用户的请求后，根据显示范围大小，要求的空间分辨率、属性分辨率，显示范围内地理目标的选择等参数，动态地与数据库服务器连接，把相应的地理对象数据取出并转换成VRML世界模型，供用户浏览与交互。数据处理和分析服务器是执行地理对象的查询、增加/删除/编辑后的地理对象管理和地理空间计算与分析（如最佳路径分析）等。

3.3 数据流网络虚拟校园GIS的建立，从数据流角度，包括三维源数据、三维地理对象和VRML世界三个方面。三维地理数据的采集，可以通过野外测量、地形图数字化和数字摄影测量等方法获取。一般应用CAD和GIS等技术获取，但用这些系统表达三维源数据时，由于主要考虑表达地理景观的完备性，而对数据三维显示与处理的效果与效率考虑较少，所以较难通过直接转换应用于VRML世界的构建。对于三维地理对象，我们应用面向对象模型的方法，根据三维源数据，建立三维地理对象模型。三维地理对象的建立，必须考虑VRML世界的实时可视与分析，即需考虑观察者的存在与实时感觉，一般要应用多层次法表达。

3.4系统维护和安全性问题网络虚拟校园GIS运行在Internet-Web上，可能会出现安全问题，所以必须采取一定的安全措施。防火墙作为对系统的访问的控制是十分重要的有效方法，访问控制是由许昌学院网络虚拟校园GIS系统管理中心统一严格管理，属强制性控制。同时可以建立服务器端的用户日志记录，跟踪用户对系统的访问情况；还可以运用信息加密/解密、身份验证等现代密码技术，来保障网络和系统的安全。

4总结与展望

虚拟GIS是在传统多维GIS系统基础上发展起来的新型的GIS系统，虚拟GIS在扩展GIS应用领域的同时，也给GIS设计带来了新的问题，特别是网络虚拟校园GIS的设计更需要研究。本文旨在建立一个网络虚拟校园GIS的设计方案，所做的工作还是比较初步的，还有许多尚待解决的问题。

参考文献

[1]承继成等.数字地球导论[M].北京:科学出版社;2000,224-229.

[2]刘勇奎等.虚拟现实技术和科学计算可视化[J].中国图像图形学报,2000,5(9):794-798.

篇（10）

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：2095-2163（2015）05-

The Innovation on Digital Teaching Method of Anatomy

HU Hengwu LI Songtao

（School of Information Engineering， Guangdong Medical college ， Dongguan Guangdong 523808 ， China）

Abstract： Anatomy is a compulsory course for medical students. According to the analysis of the existing problems in traditional teaching and the shortage of experimental teaching equipment， the paper establishes an digital teaching environment of anatomy by computer technology， which could provide for students the experiments real-timely， multi-dimensionally and interactively through the combination of digital teaching and traditional teaching method. The given fruits could easily train the skills.

Keywords：Anatomy ； Digitalization ； Teaching System ； Teaching Method

0 引言

随着计算机技术的广泛应用，以计算机技术为支撑的数字智能控制已经渗透到现代医疗的各个领域，发展成为新的数字医疗，促使医疗技术向专业化、精准化、微创化和远程化方面快速发展[1-2]，导致传统教学模式与数字医疗现实脱节，在校医学生与当前应用实际脱轨。基于此，如何在实物标本不足[3]的情况下，通过探索其他途径和方法来改善传统教学模式，满足医学院校培养医学生的相应需求，即已成为时下的焦点研究课题。为此，采用数字化技术对解剖学的传统教学方式进行改革，也就是通过数字化教学为学生提供实时、交互、多维的解剖学学习环境，医学生不再受任何时间、地点所限地开展学习和实践训练，这就势将使得解剖学传统教学模式中的问题现状获得圆满解决，同时强势促进理想教学目标的全面达成。下面即对这一研究实现展开全面论述。

1 解剖学传统教学模式存在的问题

一直以来解剖学都是采用传统的教学方法，教学方法停留在“看”与“摸”的层面上。医学生往往是被动地接受专业老师的“填注式”[4]教学方式教授，即通过教师讲授和“看”教学模具的方式学习知识。由于教学进度安排所致，每个章节要指定学时来完成讲授，在这个过程中，讲课形式单一、学生参与度低，都是老师用教学模具实施讲解，学生只能努力“看”和“听”而未能将实践操作与理论密切联系，致使所讲内容对学生来说是抽象、晦涩又枯燥的文字堆叠。而在实践操作时却又由于理论讲授时有些内容本来疏于理解，或因即时记忆而涉及遗忘，因此就很难使“看”、“听”的与“摸”实物标本建立生动、统一联系，从而在一定程度上影响了教学实践效果。

随着多媒体技术在教学中的应用，解剖学也概莫能外，既可将多媒体技术用于理论教学，也可以用于实践操作教学。在整个教学周期中都可以进行多媒体标本示教，利用二维的画面直观展示出组织器官解剖结构，同时附以传统的讲解。这一联合模式实现了优势互补，取长补短，从而提升了教与学的活跃性。但是，仍需看到，通过多媒体可将标本的组织器官结构真实、清晰地显示出来，教师再利用标本讲解，却只是丰富了“看”的内容，学生依然无法在讲解的同时进行实践操作，实现无缝连接，强化学生所学。另外一点则是采用实物标本进行实践教学，现阶段实物标本却仍处于紧缺状态，难以满足医学生的实践教学需求。

2 数字化实验室建设

针对解剖学传统教学中的如上情境问题，研究分析可知，即需利用数字化技术改进教学方法，建立一个解剖学的数字化教学环境。这样的一个数字化教学环境主要依托数字化实验室的出现和形成。数字化实验室创建包括用于理论教学的讲授环境、实践操作的训练环境及辅助管理环境，需要将已有的解剖实验室和计算机实验室改造成数字化综合实验室。通过购买大数据、高负载服务器处置学生计算机端发送的请求，并升级学生计算机，使其具有高性能运行速度、数据处理能力和专业级图形图像处理显卡等，由服务器和计算机构成离散的图形图像数据处理场地，为数字化教学提供硬件环境；数字人体[5]和仿真手术刀[6]已有高校和公司构建完成，在其基础上进一步开发有数字化教学系统软件，为数字化教学提供基础环境，同时更要在系统中设计教学管理工具对医学生操作训练进行管理，保证教学的效果；建立虚拟标本考核模块，依据教学进度安排虚拟标本考试，及时考察学生所学内容。

数字化教学系统如图1所示，包括数字人体、虚拟手术刀、三维重建系统、虚拟标本考核系统、教学管理工具五大部分和扩展功能。其中，数字人体包含了人体所有的组织器官结构，医学生可以全面地了解人体结构，在其上模拟人体生命循环，而且这一部分也是数字化教学系统的核心部件；虚拟手术刀由带力反馈装置的仿真手术刀和数字化的手术刀组成，用仿真手术刀控制数字手术刀进行组织器官解剖，产生碰撞、变形等数据信息，其后将由三维重建系统进行重建、并获得解剖结果；三维重建系统主要采用绘制算法对虚拟手术刀产生的碰撞、变形等数据信息进行三维重建，也可以对医疗设备产生的图形图像数据进行立体重建，旨在实现多维度、多层次观察；虚拟标本考核系统主要通过三维重建系统生成虚拟标本，用虚拟手术刀进行实践操作，为医学生提供训练和考核所用；教学管理工具主要是对教学进度、解剖训练、阶段考核、教学资源、数字化实验室开放情况等执行和实施管理。综上所述，整个系统的核心是数字人体、虚拟手术刀和三维重建，可为医学生构建了数字化、可视化的解剖标本，而医学生则可以充分利用系统达到学习解剖课程和锻炼技能的目的。

系统软件在Windows操作环境下采用C#、OpenGL、 VTK和Openhaptic开发实现，并为使用者设计了B/S模式的用户界面，使其与日常用计算机习惯相一致。该系统软件界面是标准式的菜单操作选项，一般包括“文件”、“数字人体”、“虚拟手术刀”、“三维重建”、“教学管理工具”、“扩展”和“帮助”等。

3 数字化教学模式

在此基础上，首先可以通过数字化教学环境改善传统教学模式。传统教学一般包括教学用具、多媒体、实物标本等，用“看”、“听”和“摸”的手段教授解剖学知识。但教学用具、实物标本和多媒体展现的都是单独、分立的，不能揭示人体的多维层次结构，另外也没有充分的实物标本来保障实践操作训练，理论指导对技能训练仍未臻至一体或满意。数字化教学系统可以建立实时、交互、多维的数字人或虚拟标本，医学生可以反复观察人体结构及其解剖关系，并通过仿真手术刀对感兴趣的组织器官进行解剖。这就突破了传统教学条件的限制，完成了理论知识与实践操作的实时连接，强化了知识理解程度，使难学、难懂的科目也充满了系列美图，充分调动了学生的学习乐趣。

其次，将数字化实验室和数字化教学系统开放。医学生可以自由选择时间到数字化实验室，又或者通过个人计算机登录WEB进入数字化教学系统进行自主学习，医学生还可通过管理工具中的微信、QQ语音、留言、电子邮件等多种方式给老师发送信息，老师通过教师端回复问题，方便了学生与老师沟通。用上述方式达到了以学生为中心的教学目标，学生成了教学的核心，所有教学资源都是学生以其学习目的为轴心发生的特征选择性配置，这样就为学生提供一个广阔、自主的学习空间。

最后，依据教学进度通过虚拟标本考核系统安排标本考试。标本考试是检验学生学习成效的主要手段。由于实物标本的紧缺，缩减标本考核内容，严重阻碍了教学的推进。在数字化教学系统中，医学生可以反复使用数字人体或三维重建的组织器官，也可以反复使用虚拟手术刀解剖，进而依据需求安排虚拟标本考核，及时考核学生所学知识，使学生的学习更加有目的性和针对性。

4 结束语

数字化教学改善了传统解剖教学，紧跟当前医疗节奏，缓解实验教学用具的紧缺，用多样的数字化的教学方法拉近与解剖学的距离，促进教学手段的改革，提高医学院校的教学质量、教学效果，尤其是对提高医学生的实践操作能力具有深远意义。

参考文献

[1] 唐 雷，刘 谦，钟世镇.数字解剖学额-数字医学的基础[J].科学（上海），2009，61（2）：27-31.

[2] 黎健伟. 数字化组织瓣的虚拟解剖学测量及其临床初步应用[D].广州：南方医科大学，2009.

[3] 司道文，张廷才，张宇新，人体解剖学实验教学模式改革的探索与实践[J]. 中国现代医学杂志，2009，9（19）：1426-1427.