三维目标论文汇总十篇

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目标论文范例，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中职教学管理三维目标的设计与实施

2.1中职教学管理三维目标的设计

中职院校在教育过程中设置合理的三维目标，对于教育教学质量的提升具有十分重要的意义，在进行目标设计时，应该要根据三个方面的基础要素进行具体的设计，一般说来要根据中职院校人才培养目标、学校管理的总目标以及学校发展的现状为基础进行专业的目标设计。学校管理的总目标对教学管理目标的设计是一个整体的导向，加强学校管理总目标的合理制定，也是制定教学管理目标的前提和基础。而人才培养目标的设计则对教学管理三维目标的确定有更加详细的指导作用。在制定教学三维管理目标的过程中，需要对中职院校的实际情况进行详细的了解，根据学校的实际情况制定相应的管理目标，有更强的针对性。

2.2中职教学管理三维目标的实施途径

2.2.1加强课程设置的改革在课程的设置方面，应该要根据当前时代对人才的需求进行全新的构建，当前很多中职院校在教学过程中，由于具体的管理目标的设置出现了偏差，因此导致教学课程的设置上也出现了缺陷。加强中职院校管理三维目标的落实，需要提高学生的综合实践能力，比如学生的专业技能、人文精神面貌、科学知识等，都是学生在学习过程中应该要掌握的技能。对此，要对当前教育过程中的课程进行重新设置，加强人文课程、科学技术课程、专业课程、实践课程等方面的结合，使得学生掌握更多的技能。比如在人文社会课程的设置方面，可以加强语言课、思想政治课、体育美育课等方面的设置，使得学生可以不断提高自己的语言能力，可以在日后的工作中奠定坚实的语言基础。在专业技术课程的设置方面，应该要体现中职院校的办学特色，对学生进行专业技术能力的培训，尤其是一些动手操作技能的培训，更是学生在学习过程中必须要掌握的内容。专业技术课程的建设应该要充分利用校园和企业之间的合作，利用各种资源加强专业课程的实践教育，根据岗位的素质要求对学生的专业能力进行培训。最后加强综合实训课程的设置，是实现中职院校教学管理目标的重要步骤，由于中职院校教育的根本目的就是要提高学生的综合实践能力，因此在教学过程中要加强实训课程的设置，将学科内或学科间相近的几门课程相互交叉整合在一起而形成的综合新型课程，实现对学生的综合能力素养的全面培养，最终实现中职院校教学管理的三维目标。2.2.2加强教学评价的改革中职教育过程中，考核评价是一个十分重要的方面，科学的考核评价体系可以积极发现教育过程中的诸多问题，并且采取相应的措施进行解决，以提高职业教育质量。在当前的中职教育过程中应该要加强教学评价手段和方式的改革，利用一些全新的理念，对教学的目标的实现结果进行全新的评价和考核，使得教师能够及时掌握教学目标的实施状况，对当前的教学管理模式进行详细的了解，从而采取相应的措施进行教学手段的变革，最终促进教学效率的提升，同时促进教学目标的落实。在改革评价体系的过程中，可以借鉴国外职业教育的一些先进经验，在考核内容方面，要实现多元化，对考核的内容进行改革，强化对过程的考核，考核的内容不仅要涉及到学生所学的各种理论知识，更应该要注重对实践过程的考察。与此同时，还可以加强中职院校与企业之间的结合，构建企业本位技能考核评价体系，对教学管理目标的实施状况进行科学的评价。2.2.3加强教学资源的整合在教学过程中由于各种资源的整合力度不够，因此导致教学效率不高，为了提高教学过程中的三维管理目标的落实，需要对中职院校教育过程中的各种资源进行有效的整合，比如对教师资源、多媒体资源、教材资源等都进行相应的整合与管理，最终可以促进教学过程中各种实际问题的解决效率不断提升，积极落实三维管理目标。

篇（2）

新一轮课程改革，由于影响的是庞大的社会群体，加之刚性的政府行为推动，已经将我国的基础教育改革推向了新的，必将是一场对社会有限教育资源重新配置的过程。与之配套的是全国教育行政机关、教学研究机构、专家的强势能量导向，各学科的课程改革理念应当说已经渗透到了教师的教学行为之中，一种课程改革精神正影响着我们的教学。从教学行为主体定位到教学手段多样化，从互动关系到多元的评价体系，都给我们的课堂和教学带来了新的活力。对广大教师而言，这场改革也是教师与学生、与课程资源共度的生命历程和共创的人生体验。广大教师走下讲台，走进学生，互动交流，教学氛围浓厚，师生关系融洽。特别是在语文学科中，《标准》关于“知识与能力、过程与方法、情感态度价值观”的三维目标的论述，其根本的目的就是“全面提高学生的语文素养”。新的课堂强调注重学生的体验，因为没有学生自己去读书、感受、理解的过程，任何语文教学行为都是无效的。在与新课程共同成长中，在感受到课程改革取得初步成功的欢愉中，在对待语文这一带有浓厚民族文化的学科教育之中，教师应当多一些反思和自省。我们必须考虑我们深厚的历史文化背景。

一、语文教育在传统文化中的地位

语文到底是什么？向无定论，但是相当专家学者都强调语文教育有以下几个层面：①语言文字，主要是语言的实践和运用；②语言文学，这是比较高的形态，关注学生的精神、态度；③语言文化，是让学生对世界有独特的认识。不管是哪一种说法，还是几种说法的综合，都不可否认传统语文是一种中华民族在长期的历史长河中创造性想象的沉淀，语文教育不同于其他化学物理等自然学科，带有深深的历史和民族文化的烙印。作为中华民族文化的延续纽带，语文是我们生存生活的一种方式，是根植于我们血液之中的一种民族基因。而文化始终通过语文潜移默化维系着我们的民族文化、礼仪社交、文化教育价值等诸多方面。可是，现在一些学者认为要贯彻《标准》，就必须破除旧的传统理念；认为中国传统的教育思想和教学方式保守落后，阻碍了学生的个性发展，这是非常危险的。传统只是时间问题而不是落后的代名词，传统教育与现代教育并不矛盾，对现代教育有着基础性的重大意义。可以说，没有传统语文教育和语文教育的优秀传统，今天新课程理念就失去参照和基础，“忘记历史，就注定要犯历史的错误”，这是有教训的。而且，基础教育改革也不可能是一场彻头彻尾的革命，必然是对传统的继承和发展的过程，是取其精华、去其糟粕的过程。

二、新课程理念下，做好语文教育优秀传统的继承与发展

陶行知先生的生活即教育的理念已经深入人心，其实和现在常说的“大语文教育”的思想是不谋而合的。在实施新课程教学的过程中，任何轻视忽视语文教育传统这一中华民族母体文化传统、割裂历史传统与现实的血脉联系都是不可能的。我们必须在课程改革中彰显优秀教育传统，重视民族文化自觉性的回归。而《标准》的三维目标无不体现了语文教育的优秀传统的影响。

1.关于知识与能力。从总体上说，新课程标准实施以来，绝大部分教师改变了传统教育中只注重知识传授的不足，而将学生学习能力提到了一个崭新的高度，这是对传统语文教育的一大突破。确实，在千年的“学而优则仕”应试教育思想的束缚下，传统语文教育这一块出现了“繁、难、偏、旧”的局面，老师实施的是“题海战术”，有的是“头悬梁，锥刺骨”的精神，搞的是“口舌生疮”、“皓首穷经”的苦学。而且在训练的内容上，传统语文重读重写而轻视听说，甚至以“沉默是金”、“口讷不能言”为美德，强调灌输，这些当然已经和现在新的社会发展要求不相适应。但是，我们更应该注意到语文教育优秀传统的巨大影响意义。新课程三维目标之一就是“知识与能力”，反观我们的课堂，学生敢于质疑，大胆评议，整个课堂氛围浓烈，这的确有利于弥补传统语文教育死气沉沉的不足，给沉闷的语文教学注入了新的活力。但是，大部分课堂学生没有写字、没有练习，呈现出虚浮的热闹。试想：学生基本功没有了，还谈得上什么能力？华中师范大学教授杨再隋指出：这些语言训练不落实、不到位的课堂很“虚”。因此，在新课改理念下必须重视学生写字，加大对学生书写指导，写字习惯的培养。现在学生识字效率低，学生字也普遍不好，在家也没有练字习惯，如果老师在课堂上再不指导练习，结果就无法想像了。我国语文教育传统有一套训练认字识字方法，应该将基础知识重新放到应有的地位，否则能力就失去了基础。可喜的是，新课标理念下语文教育重现“书声琅琅”，比以往更加重视写字，要求“以读为本，以读为根”。而且从国家发行的教材来看，仍有许多我们祖先遗留的精华，比如在小学就增加了文言文，在课文后面就增加了“我会认”、“我会写”等项目，反映了新课程对语文优秀传统的吸收，这不能不是说一种自觉的对语文教育优秀传统的继承和发扬。

2.关于过程与方法。在“过程与方法”这一块，可以说这是新课程在提法上不同于传统教育的最大特色。传统教育强调结果、轻视过程，教学方法单一。新课程理念下，教师更新了观念，提升了课程意识，学生“自主、合作、探究学习”，多媒体调动学生兴趣，不能不说这比传统的语文教育进步了些。但是，对照《标准》，我们发现在新课程理念下倡导的教学思想、教学过程、和教学方法对传统语文教育继承了更多，或者就是换了另外一种说法。因此，我们更加关注如何将这些优秀的教育传统渗透于现在的课堂。

（1）《标准》具有浓厚的关注全体思想，关注全体学生，而传统教育中早有“有教无类”思想。我们要在承认学生个体差异的前提下着重关注全体学生和学生的全面发展。

（2）关于个性发展。传统教育中的“因教施教”早已成为教师学生耳熟能详的词语了。古代私塾中更有利于因材施教，现在我们要做的是怎样将班级授课制和培优补差结合，怎样组织课外活动来满足不同学生发展的需求。新课程理念下要进一步大力倡导个性化学习和个性化评价。

（3）师生关系。新课程要求每一位教师进行民主教学，建立良好的师生关系，进而才有良好教学的氛围。孔子说：“三人行必有我师焉。”他提倡“不耻下问”、韩愈说：“弟子不必不如师，师不必贤于弟子”，这种传统的思想可以说对后代特别是现在具有深远的影响，也正是传统教育中“教学相长”思想的体现。在新课程理念下，教学一定要民主，师生要“对话”，特别是要激发学生参与教学的积极性，实现共生共创，师生互相促进，双向成才。

（4）学习方式和教学方法。本次课程改革，凸显了对学生学习方式的重视，提倡自主、合作、探究的学习方式，但是现在课堂出现了“虚、假、杂、闹、偏”的现象，这实际上是对我国优秀教育传统文化的认同和吸纳不够。在新课程理念下，一定将基础知识和基本技能落到实处和注意老师的引导。这也是与语文教育优秀的传统一脉相承的。①启发诱导。孔子说“不愤不启，不悱不发”，第一原则就是启发原则。因此，在新课程理念下要将语文课上得充满感情，充分激发学生兴趣，“兴趣是第一老师”，要用生活中的例子加上教师与学生的情感互动，真正将学生调动起来。②学而时习，温故知新。在新课程理念下，必须注重新旧知识之间的联系，根据认知规律，强调“反复学习”，强调知识再现。③重视文本，挖掘课程资源，扩大阅读量。随着课程改革的深入，一些教学手段多了起来，多媒体教学摆到了重要的地位。但是不可否认，作为课堂教学最重要的文本却被置于一旁，这种状况令人担忧。一些专家教师为此进行了呼吁。《标准》要求“九年课外阅读总量应在400万字以上”，相比《标准》出台前，这已经是提高了要求。尽管如此，与传统语文教育的阅读量相比，还是有很大的差距。传统语文教育强调“博闻强识”，朱熹强调“读书百遍，其义自现”就是这个道理。从现在的观点来看，也必须遵守从“积累”到“感悟”的学习规律。人的语文综合素养的提高必须是在一定的语言材料上积累起来的，如果斥之以“死记硬背”而加以指责甚至彻底抛弃，既是对传统的不尊重，也是对《标准》的误读。在新理念下，要将各种阅读方式结合起来，注重思考，提高学生语文能力。④接受学习与探究学习。这两种学习方式都是学习的重要方式，在知识获得方式、师生作用关系、知识结构水平、学生年龄等方面都有各自的优势和局限。发现性学习注重学生对获得知识的体验和获得知识过程中能力的形成，但是由于接受性学习的高效性以及发现性学习存在对学生基础的要求比较高的局限性，注定了教师要将二者整合，真正贯彻“以人为本”的过去和现在都奉行的思想。

3.关于情感、态度、价值观的问题。《标准》的核心理念“是全面提高学生的语文素养”，“其总目标是基于人的终身需要和谐发展所应具备的综合素养而提出来的，它的基本精神体现了人文性与工具性的统一思想，思想性与审美性的统一”。《标准》精神和传统教育的价值取向相比，二者是统一的。

（1）都非常重视德育教育。传统语文教育一个突出特点就是将思想道德放在首位，无论是《三字经》、《名贤集》还是《弟子规》等，相当多内容都是进行思想道德说教的。当然，以孔子《论语》为代表的教育典籍更是如此，其核心是“仁”的思想，他提出“君子务本，本立而生”，这里的“本”就是做人的根本，做一个能为人民大众谋福利的人。而《标准》对人的发展要求不正是从这一思想出发吗？可以说，现代教育与传统教育中，道德的基础是相同的，但可惜的是，在现在的课堂中，相当多的教师并没有根据文道统一的原则在课堂教学中感染渗透。因此，《标准》将“情感、态度、价值观”作为一个不可少目标，对语文教育优秀传统的传承，其用意是不言而喻的。

（2）重视教学情感磨砺志气作用。“情志作用”是非智力因素，传统语文教育对此是非常重视的，“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”，现在也有“兴趣是最好的老师”一说，说明兴趣和情感是推动学习的巨大动力。所以，《标准》特别注意对学生的激励性评价，保护学生学习积极性和学习兴趣。特别是现阶段，影响学生学习的不良因素很多，加之学习本身就是一项很苦的劳动，如果教师经常将 “天行健，君子当自强不息”（《尚书》）、“苦其心志，劳其筋骨”、“头悬梁，锥刺骨”（《孟子》）等身处逆境而奋发图强的故事用来激励学生，在教学过程中多以“知识改变命运，”激发学生刻苦学习的志向，以各种课程资源中的人文精神，融合新颖的教学方法，培养学生学习语文兴趣，“学以致用，身体力行”，加上教师的言传身教，一定可以为学生的不同发展提供更大的学习空间。

当然，“书中自有黄金屋，书中自有颜如玉”、“学而优则仕”、赚大钱、娶美女、做官是传统教育中过分注重功利性的表现，而且在传统语文教学过程当中，传授知识方法过于机械，传授手段过于陈旧，容易让人封闭保守、墨守成规而变得迂腐，这的确是与现在社会发展对人的多方面素质的要求是不适应的。但是不可否认，传统语文教育无论是道德文化传承上还是教育思想上的巨大作用，对今天的教育影响是深远的。它存在于人们的思想观念中，今天很多的教育思想和教学要求其实就是语文教育传统的另一说法或者是与传统交融后衍生新的意义。因此，在新课程理念下，我们不仅不能对传统语文教育理念全盘否定，还要时时刻刻将传统中优秀的思想和做法发扬。我们要做的就是找到新课程与语文教育传统的交融点并加以吸收和发扬，这样就会实现我国语文教育的优秀传统的自觉性回归。

参考文献：

[1]熊开明.小学语文新课程教学法[M].北京:首都师范大学出版社,2005.

[2]窦桂梅.玫瑰与教育[M].上海:华东师范大学出版社,2005.

[3]语文课程标准研制组.全日制义务教育语文课程标准（实验稿）解读[M].武汉:湖北教育出版社,2002.

篇（3）

一、三维激光扫描技术的特点

三维激光扫描技术与传统测量技术相比具有如下一些特点：

（1）非接触测量

三维激光扫描技术采用非接触扫描目标的方式进行测量，无需反射棱镜，对扫描目标物体不需进行任何表面处理，直接采集物体表面的三维数据，所采集的数据完全真实可靠。可以用于解决危险目标、环境（或柔性目标）及人员难以企及的情况，具有传统测量方式难以完成的技术优势。

（2）数据采样率高

目前，采用脉冲激光或时间激光的三维激光扫描仪采样点速率可达到数千点，秒.而采用相位激光方法测量的三维激光扫描仪甚至可以达到数十万点/秒。可见采样速率是传统测量方式难以比拟的。

（3）主动发射扫描光源

三维激光扫描技术采用主动发射扫描光源（激光），通过探测自身发射的激光回波信号来获取目标物体的数据信息，因此在扫描过程中，可以实现不受扫描环境的时间和空间的约束。

（4）高分辨率、高精度

三维激光扫描技术可以快速、高精度获取海量点云数据，可以对扫描目标进行高密度的三维数据采集，从而达到高分辨率的目的。

（5）数字化采集，兼容性好

三维激光扫描技术所采集的数据是直接获取的数字信号，具有全数字特征，易于后期处理及输出。用户界面友好的后处理软件能够与其它常用软件进行数据交换及共享。

（6）可与外置数码相机、GPs系统配合使用

这些功能大大扩展了三维激光扫描技术的使用范围，对信息的获取更加全面、准确。外置数码相机的使用，增强色彩色信息的采集，使扫描获取的目标信息更加全面。GPS定位系统的应用，使得三维激光扫描技术的应用范围更加广泛，与工程的结合更加紧密。近一步提高测量数据的准确性。

（7）结构紧凑、防护能力强适合野外使用

日前常用的扫描设备一般具有体积小、重量轻、防水、防潮，对使用条件要求不高，环境适应能力强，适于野外使用。

二、扫描技术于金属矿中的应用

1、设计扫描方案和获取数据

基于黑色露天炭的反射率只有10～15%，其最大的测距只有450m，所以要分多站架设仪器。经考察，确定在视野比较开阔的6个地方架立仪器对矿区进行激光扫描，每个测站分别采用近距离标准测量和远距离精密测量两种模式，标准模式一周用时4min，精密测量模式一周用时12.5min。把整个矿区测完大约只要2.5h，若是两台全站仪则至少需要两天的时间才能测完，可见3D扫描仪的速度有多快。

2、处理数据和建立三维模型

（1）平滑扫描数据。均匀化点与点之间的距离，使得测量距离的误差变小；平滑分为连续和不连续表面平滑两种，不连续的表面是在较远的距离上有前景的数据和对象，而连续的表面是指其所有的点都处于其上面的平面；因此，树和灯柱等适合用不连续平滑，而墙则更适合是连续平滑。

（2）过滤数据。用孤点过滤，其中过滤点的间隔菜单会有提示，在通常情况下我们都是选取2m，也就是，假如在一个点的方圆2m之内不存在其他的点，则将会被过滤掉；接着，进行最小间隔的过滤，在实际中，考虑到金属矿上所要求的精度，20cm，则意味着两点的距离最小要求在20cm。在软件的过滤选项中，其实还有很多的内容，我们在操作的时候，可以根据实际的情况和自己的需要进行选择。其后，再进行数据的修剪，把那些没用的点全都删除掉，最后进行孤点的过滤，形成彩色的点阵图。

（3）平面三角化点云。在进行三角化的时候，要注意确定三角网的最小角和最大边，控制TTN 的精度和结构。在进行建立表面模型的时候，有球面三角化和平面三角化两种形式，平面三角化就是于X—Y平面中创建三角网，就是用于创建激光扫描点的二维三角网；然而，对于带有复杂结构的单个扫描数据，则采用球面三角化比较适合。上述就是一个站上模型的建立过程，多站激光扫描数据需要经过坐标登记和坐标纠正后，才能建立多测站的整个测区的统一模型。

3、坐标的登记以及坐标的纠正

基于当次激光扫描的是指测站不是在已知点上进行的，所以，被扫描出来的一幅扫描点云图的坐标系是任意的，利用它不能够直接的建立整个露天矿测区的模型，精确的将多幅点云图纳入到统一的坐标系，这样一种方法我们将它称之为坐标的匹配。

坐标的纠正，是把点云纳入至地面测量坐标系统的方法。其的操作过程是，与扫描区域附近或扫描区域之中的控制点设置标靶，进而使得相邻的激光扫描点云图上有3个以上的控制点标靶，通过对控制点进行的强制符合，就可以将相邻的扫描点云图统一至相同的一个特定坐标系之中，这被称之为全局方式的坐标纠正，这样可以有效的防止在进行坐标转换时的坐标转换误差的积累。而球形标靶，则是利用反射率比较高的材料做成的圆球，将其置于控制点之上，其球心可以通过矿山测量的坐标得到，在进行测量时，每个激光扫描站至少要扫描到两个以上的标靶球，在计算出标靶球的扫描坐标之后，按照三维坐标转换对其进行纠正。

4、挖矿体积的测量原理

对矿体的体积量的计算，其原理非常简单。举个比较简单的例子，有一个碗壁很薄的碗，我们想知道它的容量，我们先给碗盛满水，则碗身与水面所围成的体积就是该碗的容量。这是，一个人喝了一部分的水，问这人喝了多少水？其实就会喝水的前后碗体本身和水面围成的体积。而矿的每月挖方量的原理也是如此，就是本月与前个月矿体表面围成的体积。

5、金属矿开采量的计算的应用

为了方便，将修剪、过滤和平滑统为修剪，而且每一次的测量全都进行了6站激光扫描。经过2种处理方法形成总点云，可以先坐标纠正后修剪，也可以先修剪后坐标纠正。每一个模型都可以计算“表面围成的体积”，被计算处理的体积是相对于基准面矿体范围内的体积。

三、结语

综上所述，应用全数字三维激光扫描技术来开展露天矿山测量工作，明显优于传统的矿山测量技术，为我们提供了可靠、快捷、方便、安全的技术解决方案，是目前露天矿山地质测量中最有效、最快捷、最经济、最安全的技术手段，它必将在露天矿山测量中得到广泛的应用。

参考文献：

篇（4）

外业数据采集：

中图分类号：C37 文献标识码：A

1、首先对场景周边信息进行仔细的现场踏勘，确定待测范围，选择最佳设站位置，初步制定施测线路。

2、选择通视效果较佳的位置摆放标靶并将标靶进行固定，然后使用RTK进行标靶真坐标的采集。

3、架设三维激光扫描仪按照初定施测线路进行场景点云数据的多站采集及全景拍照。在仪器作业过程中我们尽可能的避免人为因素干扰仪器视野而影响扫描数据质量。

4、现场绘制测量过程草图。对于范围大或地形复杂的场景，绘制架站点及标靶位置的草图可以保证内业数据拼接处理时不发生错误。

5、对场景拍摄连续可拼接的照片，便于配合扫描草图了解场景概况。

图1 场景照片

点云数据处理：

1、多站数据的拼接及坐标转换

在外业进行的数据采集的多站数据是每站独立的坐标系统，内业数据处理的时候通过外业采集的各站之间标靶信息及标靶的真坐标在Cyclone软件中进行自由坐标与真坐标之间的拼接转换。拼接完成后对点云数据进行抽稀及障碍地形数据的剔除。

2、Truview制作

在Cyclone软件中利用采集的点云数据及架站点信息及扫描仪拍摄的全景照片制作可在IE中浏览的Truview数据。

图2 Truview浏览

3、场景DEM制作

在MicroStation V8中使用Terra scan工具对导出的点云数据进行最优化的坐标分类建立地面模型并进行点云数据筛选处理。

图3 模型的建立

4、场景三维点云和大场景DEM融合

利用三维激光扫描仪可以迅速获取场景TIN模型及等高线数据，将生成的TIN模型或者等高线数据和已有的大场景DEM进行融合，从而获取场景最新现状数据。

图4 融合到大场景里(效果图)

经验总结：

1. 做好现场注释，规划图和扫描日志。详细的现场注释，规划图和扫描日志对于所有的扫描操作都是非常重要的。现场注释或规划图应该包含扫描区域的一个计划草图，显示扫描仪和标靶的位置，以及包含每站中标靶位置的标靶信息列表。另外，应该画出具有透视关系的规划图，显示从扫描仪的位置看到的扫描的景象，以及扫描出的对象和标靶。现场注释，规划图和扫描日志能让你有序地记录所有的扫描和扫描中生成的标靶，这些信息也非常有助于后期的拼接和建模。

2. 在有些环境条件不允许的情况下，无法进行RTK测量标靶坐标的时候，可以利用扫描仪进行标靶信息的传递，建立测站之间联系。

篇（5）

一、关于莫比乌斯圈

1莫比乌斯圈的形成

莫比乌斯圈是由［德国］数学家莫比乌斯先生在150年前公布于世的.

随后，科学家就把莫比乌斯圈定位在数学领域的拓扑学分支里，其数学定义：单侧的、闭路的、反转定向的曲面.这样的莫比乌斯圈最终只剩下一个“表面”和一条“边缘”了.（见图1下部和图2）

2莫比乌斯圈与普通环圈不同

经过观察不难发现：普通环圈和莫比乌斯圈除了在制作方法和制作过程上完全不同以外，还表现在――如果在普通环圈和莫比乌斯圈的表面划线并沿线进行裁剪，其裁剪结果竟会完全不同.

当对普通环圈的表面划线并沿线裁剪时，能得到也只能得到――若干个与原圈等周长的“窄”普通环圈，而不会得到其他种类的环圈.

当对莫比乌斯圈的表面划线并沿线裁剪时，其裁剪结果却有两种：

（1）在莫比乌斯圈表面划一条中线并沿线将该圈剪开，会得到一个比原圈周长长一倍、比原圈宽度窄一半的普通环圈（见图3）.

（2）在莫比乌斯圈表面划2条平均分布的等距离线条并沿线条将该圈剪开，则不仅能得到一个比原圈周长长一倍、比原圈宽度窄23的普通环圈，同时还能在其中心部位再得到一个单独的、比原圈宽度窄23，且周长与原圈等长的“窄”莫比乌斯圈（见图4）.

（以上关于莫比乌斯圈的裁剪结果已经成为所有中外数学书籍里，对莫比乌斯圈进行介绍的一部分）唯此，从莫比乌斯圈和普通环圈的制作方法与裁剪结果的不同可以说明，它们并不是同类物体！

二、莫比乌斯圈不是三维物体

为了证明普通环圈与莫比乌斯圈不是同类物体，下面通过两种不同的制作和生成该两种环圈的方法来比较并进一步证明.

1第一种制作和生成方法

制作普通环圈的方法如前文（1以及图1）中描述的步骤进行.

而制作和生成莫比乌斯圈则需要通过两个相互关联的三维坐标系统（下文称双重三维坐标体系）来共同完成的.

首先，看第一个三维坐标系（xOy）（下文称主导三维坐标系）（见图5）.其原点位置为O，该主导三维坐标系x-y平面上有一个以O为圆心的“正圆”.该“正圆”就是莫比乌斯圈表面中心位置的基本轨迹线.

其次，看第二个三维坐标系（x′O′y′）（下称从属三维坐标系）（见图6）.该从属三维坐标系的原点位置为O′，处在主导三维坐标系内的“正圆”与x轴的交点上，从属三维坐标系内x′―y′平面上的设定目标可以绕O′进行有规则运动.但该设定目标的有规则运动必须按照主导、从属两个三维坐标系之间相互依存，对应旋转、位移、扭转的特殊函数关系进行.

必须明确的是：主导和从属三维坐标系在立体空间具体的相对位置关系上是相互平行或垂直的（见图5，6），其中（xOy）的三个参数（xn，yn，zn）为自变量，（x′O′y′）的三个参数（x′n，y′n，z′n）为因变量，且主体和从属三维坐标系之间应服从（x′，y′）=F（x，y）的对应关系.

这就建立了具有相互依存关系的双重三维坐标系统.在该系统里，整个从属三维坐标系是主导三维坐标系里的一个整体运动单元，随主体三维坐标系做有规律的运动――公转；而从属三维坐标系里运动单元自身的运动，则与主导运动有着严格的对应受控运动关系――自转.因此，处在该系统内设定目标的最终运动形式为合成运动.（既有公转，又有自转）

图7是从属三维坐标系整体在（xOy）x―y平面上，沿“正圆”轨迹移动的示意图.（图中未画出0°~45°等处对应图形）

在图8里有一个左边带小圆圈的“”形符号，该符号中的竖直线是一条起始于O′点，且垂直于x′轴，同时，它又是一条既平行于（xOy）z轴，也平行于（x′O′y′）y′轴的直线.另外，该符号中左边带小圆圈的横线是一条既平行于（xOy）x轴，也平行于（x′O′y′）x′轴，且属于该x′轴的一条直线，并且该直线的中点过（x′O′y′）原点坐标O′，且垂直y′轴的直线.

下面就以图8中“”形符号作为基本单元来描述生成莫比乌斯圈的过程：当从属三维坐标系整体在（xOy）x―y平面内绕O旋转2°（或1°）的同时，（x′O′y′）内x′―y′平面上过O′的直线也对应旋转1°（或0.5°）.当从属三维坐标系整体沿（xOy）x―y平面上的基圆旋转、位移一周（360°）回到起始点O时，左边带小圆圈的“”形符号也在x′―y′平面上绕O′旋转半周（180°）回到起始位置O′，此时该符号却正好被颠倒过来（见图8）.如果将双重三维坐标体系中被逐渐位移、旋转的“”形符号的空间中各点依次顺序连接起来，就可以生成标准的莫比乌斯圈.（用“”形符号的目的是使读者易于观察）

由此看出：生成莫比乌斯圈必须由相互依存的双重三维坐标体系共同完成，单独的三维坐标系无法生成莫比乌斯圈.（理由一）

2第二种制作和生成方法

制作和生成普通环圈可以用下面的方式：先在主导三维坐标系的x―y平面内生成以原点O为圆心的“正圆”，然后在z轴的“正、负”方向上对“正圆”进行拉伸，就可以制作和生成普通环圈（见图9）.

制作和生成莫比乌斯圈可以这样完成：以x轴和“正圆”的交点为（x′O′y′）的原点O′，将已生成的外表面是蓝颜色的、内表面是红颜色的普通环圈剪开.

在（x′O′y′）的x′―y′平面内，以原点O′为扭转中心，对普通环圈的一个端头进行有规律的对应扭转，其对应扭转规律为：（x′O′y′）沿（xOy）在X―Y平面内连续旋转的同时，将（x′O′y′）内x′―y′平面上的普通环圈肌体的对应段进行对应扭转；当（x′O′y′）整体沿（xOy）基圆在x―y平面上旋转、位移一周（360°）回到起始点O时，普通环圈的肌体也在x′―y′平面上绕O′扭转半周（180°）回到起始位置O′，该环圈的肌体表面正好被翻转过来，也就生成了莫比乌斯圈.（图10是电脑用此法生成的莫比乌斯圈）

从图10中可以看到：设定目标的运动结果是由双重三维坐标体系中各坐标轴参数之间相互影响、连续变化的结果.正是这个相互影响和连续变化，才使得莫比乌斯圈的肌体上根本无法找到二维、三维线段或曲线.唯此足可以证明：莫比乌斯圈不是三维物体！（理由二）

三、莫比乌斯圈是“非三维”产物

下面用图5，6，7，8，9，10来进一步证明莫比乌斯圈不是三维产物.

（1）在图5的双重三维坐标体系中（xOy）的三个平面与（x′O′y′）的三个平面之间有着一一对应的关系.

（2）当图6里（x′O′y′）的x′―y′平面上y′轴的数值发生变化时，必然会影响并导致（xOy）的x―z平面上z轴的数值产生变化（其余轴类推），最终导致整个双重三维坐标体系内所有数轴上的数值发生变化.

（3）当图7中（xOy）的x―y平面上，以原点O为圆心旋转，则（x′O′y′）里z′轴上的数值就会发生变化，这就必然导致（xOy）里各个数轴上的各数值直接或间接参与了、或发生了变化！

（4）当图8中的“”形符号整体沿x―y平面上绕O旋转360°的同时，还在x′―y′平面内绕O′对应扭转180°，如果连接该符号在空间相互对应的各个点，就会产生一种空间弧线.（该空间弧线不能产生于单独的三维坐标体系.因为在单独的三维坐标体系产生的空间弧线一定是某种对称旋转体表面的对称母线，而该空间弧线则需经受六个维度上的扭曲变形.）（理由三）

（5）这里假设图9所生成的普通环圈外表面是蓝颜色的，内表面是红颜色的.按照图10的方式对其进行剪断（假设剪断处位于从属三维坐标系的原点O′），将该环圈的各对应部分在双重三维坐标系统内进行有规律的绕O旋转360°和绕O′扭转180°，并最终回到O′.此时，该普通环圈已经被变化成莫比乌斯圈.唯此可以证明：“非三维”物体可以由三维物体演变而来，条件是双重三维坐标系统内各个维度上的具体参数必须全部相互影响并参与变化.这是任何一个三维物体所无法具备的.（理由四）

由于莫比乌斯圈是在双重坐标体系内生成的，当在三维环境里对莫比乌斯圈进行裁剪时，其被裁剪下来的部分就解除了该坐标体系对它的“非三维”约束，其表现为被裁剪下来的是“窄”普通环圈；而剩余部分仍保留原“非三维”物体的基本形态，其表现为“窄”莫比乌斯圈.或者说：在莫比乌斯圈的肌体内将同时存在两种状态――普通环圈（三维状态）和莫比乌斯圈（“非三维”状态），这种状态会永久存在，且无法用人为干预的方式将其改变！（相关内容请查阅论文《莫比乌斯圈的反常现象》）（理由五）

最后引述数学泰斗谈祥柏先生的判断来证明莫比乌斯圈不是三维物体.谈老曾在《数学广角镜》P118中明确指出：在现实世界中克莱因瓶是无法被制造出来的！（其实该论点的本质是：克莱因瓶不是三维物体）数学家已证明：每个克莱因瓶是由两个莫比乌斯圈组合而成的.而莫比乌斯圈通体圆润，浑身都是空间曲线，没有一条二维直线、曲线以及三维直线、曲线.因此，莫比乌斯圈不是三维物体，而是“非三维”物体！（理由六）

四、结论

莫比乌斯圈不是三维物体，而是人类没有完全认知的“非三维”物体！

五、莫比乌斯圈里仍有未解之谜

是的，莫比乌斯圈里仍然存有许多鲜为人知的奥秘，莫比乌斯圈、莫比乌斯现象及其莫比乌斯原理也没有得到学术界的认可，但并不影响我发表一孔之见，我将在专题论文《莫比乌斯圈的反常现象》和《重新认识莫比乌斯圈》里进一步阐述和探讨莫比乌斯圈的相关问题.

当然，提交本文的真实目的是渴望能得到您对莫比乌斯圈、现象和原理作出更权威的准确诠释和更睿智的思想升华！

【参考文献】

［1］［德］莫比乌斯（1790―1868），数学家、天文学家，1858年公布莫比乌斯圈.

［2］［苏联］伏・巴尔佳斯基.拓扑学奇趣.长沙：湖南教育出版社，1999：43.

篇（6）

中图分类号： R814 文献标识码： A 文章编号：

引言

三维激光扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫描技术。又称为“实景复制技术”，主要面向高精度逆向工程的三维建模与重构。它可以高效地采集大量的三维点。少则几万个，多则几百万个。它可以深入到复杂的现场环境中进行扫描，将各种大型的、复杂的、不规则的实景三维数据完整地采集到电脑中，从而快速重构出目标的三维点云模型。此外，它所采集的三维激光点云数据还可进行各种后处理工作，如测绘、计量、分析、仿真、模拟、展示、监测、虚拟现实等。这对于有限元分析、工程力学分析、流体动力分析等是非常重要的。这种逆向工程的数据获取方式目前在我国还是个薄弱的领域。

一、三维激光扫描仪的概念

三维激光扫描技术是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。三维激光扫描仪通过高速激光发射器运用激光测距原理，瞬时测得空间三维坐标值的测量仪器。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。

二、地面型三维激光扫描系统工作原理

三维激光扫描仪运用了激光的方向性、单色性、高亮性、相干性等特点，实现了测量速度快，操作简单，测量精确度高等目的。对地面三维激光扫描仪来说，采用的是仪器坐标系统，即所采集到的物体表面点的空间信息是以其自身的坐标系统为准的。系统以激光束发射处为坐标原点；Z轴位于仪器的竖向扫描面内，向上为正；X轴位于仪器的横向扫描面内；Y轴位于仪器的横向扫描面内且与X轴垂直，如图1-1，由此可得点坐标的计算公式：

图1采用脉冲测距法的三维激光点坐标 图2 目标物体倾斜引起测距偏差

二、点云数据的误差来源及分析

从误差理论来分析，径向扫描系统测量误差可分为系统误差和偶然误差。系统误差引起三维激光扫描点的坐标偏差。可通过公式改正或修正系统予以消除或减小。测量系统的偶然性误差是一些随机性误差的综合体现。

三维激光脚点测量误差的影响因素较多。大致可分为三类：仪器误差、与目标物体反射面有关的误差、外界环境条件。仪器误差是仪器本身性能缺陷造成的测量误差，包括激光测距的误差、扫描角度测量的误差；与目标物体反射面有关的误差主要包括目标物体反射面倾斜的影响和表面粗糙度的影响；外界环境条件主要包括温度、气压等因素。

2.1激光测距的影响

激光测距信号处理的各个环节都会带来一定的误差，特别是光学电子电路中光脉冲回波信号处理时引起的误差，主要包括扫描仪计时的系统误差和测距技术中不确定间隔的缺陷引起的误差。脉冲计的系统误差造成循环、混淆现象与测距的凸角误差相类似，测距技术中不确定间隔更可能造成数据突变，目前，可运用一些较好的技术（如频率倍乘、微调作用）处理这些突变的误差。激光测距误差综合体现为测距的固定误差和比例误差，可以通过仪器检定确定测距误差的大小。

2.2扫描角的影响

扫描角的影响包括水平扫描角度和竖直扫描角度测量的影响。扫描角度引起的误差是扫描镜的镜面平面角误差、扫描镜转动的微笑震动、扫描电机的非均匀转动控制误差等因素的综合影响。目前扫描角测量可达到很高的精度，如徕卡的HDS2500三维激光扫描仪的扫描角精度达到±0.5″。

2.3目标物体反射面倾斜的影响

激光扫描测距系统中激光测距单元由激光发射头和激光接收器两部分组成。用于加工发射和接受窗口的孔径直径有一定的大小。由于激光发射哈接受共用一条光路，且激光光束具有一定的发散角，扫描到目标物体表面形成激光角点光斑。激光角点光斑的大小d、激光发散孔径D和激光光束发散角y存在如下关系：

（2）

式中，S为激光发散点到物体表面上激光角点中心之间的距离。

当扫描目标物体倾斜时，则出现扫描目标物体表面法线与激光光束方向不重合。当表面切平面法线与激光光束方向的夹角为α，根据图2，存在如下几何关系：

（3）

则引起激光角点的位置的最大偏差ds

（4）

由于y/2很小，则siny/2=y/2，所以

（5）

2.4目标物体反射表面粗糙程度的影响

三维激光扫描点云的精度与物体表面的粗糙程度有密切关系。由于三维激光回波信号有多值性特点，有些三维激光扫描系统只能处理首次反射回来的回波信号，有些三维激光扫描系统只能处理最后反射回来的回波信号，也有一些三维激光扫描系统能够综合处理首次和最后反射回来的回波信号。以处理首次反射回来激光回波信号为例（如图3所示），目标物体表面粗糙程度引起激光角点位置的偏差ds，接近于物体表面粗糙极值的1/2.

2.5温度、气压等外界环境条件的影响

温度、气压等外界环境条件对激光扫描的影响主要表现为温度变化对精密机械结构关系的细微影响、扫描过程中风的震动、激光在空气中传播的方向等。较差的外界环境条件对三维激光扫描数据的影响也较大。

径向三维激光扫描仪测量的主要误差来源于测距误差或扫描角误差。由于测距误差包含固定误差和比例误差两部分，其影响具有一定是规律性。如HDS2500仪器的测距误差在50m以内为6mm，超过50m后仪器测距误差随距离线性增加，在200m时达到42mm.扫描角的误差是一种与距离有关的误差，扫描角对扫描点的影响随距离增大而增大。

目前，基于TOF测距技术的三维激光扫描仪已经成为测绘领域的一个新的研究热点，但是，对三维激光扫描仪的仪器设备及测量误差的研究还很少。本文在对三维激光扫描仪的分类基础之上，对径向三维激光扫描仪器的测量误差影响因素进行了较为全面地理论分析，并指出了测距误差和扫描角误差是三维激光扫描误差的主要误差源之一。

结束语

现今，人类社会已经进入了高度文明的时代，各行各业都在寻求更好的发展途径，三维激光测量技术的应用越来越广泛，在今后的发展中，我国必定会不断完善测量技术，为相关领域的稳定收益保驾护航。三维激光扫描仪目前广泛应用于各个领域，是研究的热点。本文主要研究了三维激光测量误差来源――仪器误差、与目标物体反射面有关的误差和外界条件影响。通过实验得知了仪器Trimble GX200的测距精度和扫描精度。

参考文献

[1] 马立广. 地面三维激光扫描测量技术研究[D]武汉:武汉大学硕士论文.2005.

[2] 杨伟,刘春,刘大杰.激光扫描数据三维坐标转换的精度分析[J].工程勘察,2004.

篇（7）

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2012）-11-0262-2

课程体系是实现高校人才培养目标的基础，是促进教学系统整体优化的过程。课程体系是否科学合理，各个环节能否有效配合、协同作用，直接关系着高校人才培养质量，因此研究和探索课程体系的建设与改革意义重大。2008年3～4月我校联合中国农业大学、河北农业大学组织开展了农业院校课程体系及其运行状况的调查工作，调查结果显示我校课程体系存在以下几个突出问题：一是学生上课门数多、课程结构化程度低，理论学时偏多、实践学时偏少，课内学时偏多、课外学时偏少，必修学时偏多、选修学时偏少，课程对人才培养目标的支撑程度不够；二是课堂教学中学生主体作用发挥不充分，教学方法手段相对单一，学生对此满意率不高；三是考核评价过于强调统一、弹性不足，监控过于倾向检查、引导功能没有充分发挥，过于注重外在评价，被评价者对评价结果缺乏认同等。学校对上述问题及存在的原因进行了深入分析，提出了一系列解决措施和办法，取得了显著效果。

1　启动全校本科专业人才培养方案修订工作，构建“三维目标”为导向的课程体系及其运行机制

课程体系是否科学合理、各门课程之间衔接是否紧密，取决于课程结构是否合理。课程结构主要分为两种类型：一是学科课程为中心的课程结构，强调课程纵向性、条理分明、功能稳定和便于执行。　二是综合化的课程结构，强调课程横向性、富有包容性和弹性且满足多元化需要[1]。为提升课程结构的综合化程度，使课程体系更适应社会需求的变化和人才培养需要，学校自2009年起利用一年的时间，对2006版人才培养方案进行了全面修订。制定了《本科专业人才培养方案修订工作实施方案》和《吉林农业大学本科专业人才培养方案修订的指导意见》，完成了全校56个本科专业人才培养方案修订工作，进一步优化了课程结构体系，充分满足了大众化阶段农业院校学生多样化和个性化需求。

以知识和技能，过程和方法，情感、态度和价值观，此“三维目标”为导向，全面构建课程体系，形成了以“三维目标”为导向的课程体系及运行机制。该体系共分为目标体系、实施体系、评价体系和保障体系四个子体系，其中以目标体系为统领和核心，以实施体系为主体，以评价体系为导向，以保障体系为基础和条件，四个子体系相互支撑、相互作用，共同构成课程体系动态生成与调整机制。

1.1　目标体系

主要包括三个层面：一是，宏观的课程目标确定层面，根据专业培养目标将课程目标分解为上述三个维度的目标；二是中观的课程设置层面，课程框架中基础课程、专业课程和素质拓展课程三个平台分别以上述三个维度的目标来设计，每个平台、每门课程均承担实现三维目标的任务，只是不同课程承担的任务量和相互组合的比重不同；三是微观的课程实施层面，通过问题解决、批判性思维、创新思维等方式将三个维度的目标以问题或案例、实践的形式进行整合，使三个维度的目标形成科学、稳定的立体结构，相互交融，相辅相成。

1.2　实施体系

即课程教学体系，包括理论教学体系和实践教学体系。理论教学体系由基础课程、专业课程、素质拓展课程三个平台课程构成，实践教学体系由实验课程、实习、毕业论文或设计、学生创新实践活动等环节构成。我校新修订的培养方案在理论和实践教学体系方面具有以下几个特点：

1.2.1　突出基础+个性化的课程设计　突出强调了对学生构建合理的专业知识结构起关键和支撑作用的核心课程，选修课比例在25%～35%之间，其中素质拓展课程最低选修学分为15学分。课程总学时得到有效控制为突出个性选择提供了可能。全校绝大多数专业控制在2400～2500学时之间。各专业毕业所修总学时平均压缩107学时，压缩基础课程学时总量194学时，压缩课内学时总量258学时。

1.2.2　体现纵向延伸与横向融合相统一　一方面，在课程设置中，将反映农业科技发展和生命体成长过程的纵向链条向前后延伸，拓展课程内容的历史跨度，清晰体现课程内容脉络；另一方面，在课程内容、方法、手段及课程与课程之间关系的横向链条上，将相互联系紧密、能够支撑相同目标的内容进行有机整合，减少交叉重复，寻求课程之间的无缝对接与各种方法手段的融合变通。

篇（8）

中图分类号：TV85文献标识码：A 文章编号：

1激光扫描测量技术简介

LIDAR是LIGHT DETECTION AND RANGING的首字母组合，即激光探测及测距系统，它是采用单个激光脉冲量测从激光源到目标，再回到激光接收器的时间，同时结合飞机上传感器定位、定向数据，精确量测出被测物体（目标）的三维坐标。

LIDAR数据采集系统由安装于同一个飞行器上的以下几个部分组成：

1）机载GPS，为飞机提供精确的三维坐标。

2） 惯性测量系统，为激光束提供准确方向。

3） 激光发射、接收装置。

4） 反射镜，用于将发射的激光束反射到地面。

LIDAR数据采集系统收集到的点云数据，经过误差改正、求参数等，处理后可以得到高精度的数字高程模型、三维模型。采集流程如图1.

2 激光扫描测量技术发展现状

随着LiDAR硬件设备的提高，DGPS高精度差分系统、高精度三维姿态感应等技术的发展，LiDAR的产品体积、重量都在不断减小，工作成本也继续下降，使得此项技术真正步入实用阶段。经过数多年的研究发展，LiDAR的测量精度也达到了一个相当高的水平，其水平测量精度达到15cm，垂直精度达到10cm。现在全世界范围，已经有三十多种系列产品投入使用。

2l世纪是3s技术时代，国家大力投入、发展“数字海洋”、“数字地球”、”数字城市”，同时也对测绘工作提出了更高的要求。而激光扫描测量技术，更具有高效率、高精度、全时空测量的特点。

目前，激光测量做为一门新兴技术在测量行业正逐渐被广泛应用。与传统的三维空间信息采集手段相比，LiDAR技术除了较高的精度之外，它还不受天气，太阳光照射的影响，所采集到的数据，可以很轻松的进行分类提取，等等这些都是普通航测无可比拟的。因此，利用LiDAR系统，快速获取大面积三维地物和地形数据，继而生成数字高程地形模型已经成为应用广泛的测量手段。

3在河道测量方面的应用

由于激光扫描测量技术可以在大的测量区域提供高密度、高精度的测量数据且能够识别重要地物，使得它在河道测量中得到广泛应用。

河道地形测量，长期以来由于江河两岸地形复杂，条件艰苦，现有的陆地、船载测量仪器难以有效使用，特别是在植被茂盛的山区，GPS接收机卫星信号差，无线电传输距离有限，使得现在的GPS-RTK难以得到固定解，测量技术效率不高，若采用全站仪，通视情况又不佳，劳动强度大，危险性高，工作效率、测量精度也难以保障，迫切需要新的测量手段和技术设备来改变这一现状。

激光扫描测量技术能够获得高精度、高密度的高程数据，在高精度的可连续运行参考站技术和三维姿态技术的支持下，无需大量地面控制点，就可生成高精度的数字高程模型（DEM）和DTM。

水深测量部分，在激光测量技术之前，船载声波测深系统是最为有效和常用的手段。LiDAR水深测量系统，依靠蓝绿激光发射和接受设备，可以分别获得水面和水底的高程数据。 与传统的船载声波测深系统相比，LiDAR测深系统具有很多的优势：首先，它不受浅水区域和陆地的影响；测深精度和几何分辨率高，由于激光脉冲可以压缩到很窄的时间宽度内，向水中以纳秒级脉宽发射，因此测深点密度高，精度高，水下地形图质量好；而且节约时间，它可以快速的对大面积水域进行测量。对于一些山区性河流，船只无法航行的水域，LiDAR测深技术将提供高效的服务。研究人员指出，LiDAR测深技术是一种极具诱惑力的测深技术，必将开创一个崭新的局面。

4建议

激光测量系统的研究在我国引来了众多学者的重点关注，相信不久的将来，现在已经很成熟的硬件设备还会得到进一步发展，LiDAR系统数据后处理软件的研发将是又一个关键。随着技术的进一步发展，将越来越多的应用到测量行业中。我们应该时刻关注此项技术的新发展，积极主动的学习，勇敢的创新，为推动河道测量事业的新发展做出应有贡献。

5参考文献：

[1] 肖雁峰机载激光雷达技术(LiDAR)在航测中的应用实践 2010

[2]李树楷.刘彤.尤红建机载三维成像系统[期刊论文]-地球信息科学2000(1)

[3]王健. 移动激光扫描数据处理与应用研究2006

[4]刘经南.张小红激光扫描测高技术的发展与现状[期刊论文]-武汉大学学报(信息科学版)2003(2)

篇（9）

【关键词】区域分析 指尖检测 增强现实 交互应用

1 基于区域分析的指尖检测算法

1.1 改进的图像差分算法

在传统的邻帧差法主要是通过前后两帧的灰度值来检测图像中变化的区域，这种算法在目标运动并且背景静止的情况下是很有效果的，但是当目标停止运动时邻帧差法就会失效。而背景消减法主要是通过把当前帧和参考图像相消减来获取静止的目标物体。所以能否准确分割的关键取决于如何选择与更新参考图像。

1.2 指尖的检测识别

1.2.1 指尖模型

指尖模型包括二维模型和空间三维模型。空间三维手指模型可以通过提供详尽的建模使得后面的手势识别有很高的精确度。但是手指动作随时都在变化，手指的空间三维模型还是很复杂而且实时计算代价很高，所以我们通过利用指尖二维平面位置检测法来解决以上问题。

通过对手指在二维平面上各种动作的观察，我们发现在手指运动并且变换各种动作时其指尖形变部位相对较小，所以我们可以把指尖的状态看做是一个圆和一组平行线的组合。基于这种情况，我们设计一个模型作为指尖模板，如图1所示。在图中，d表示的时手指的宽度，这个宽度由摄像头和手指之间的距离来确定。

如果在二值化后，前景图像中的目标是1，背景是0的话，我们可以看到在指尖区域有两个特点：

（1）在指尖的中心被一个圆包围，这个圆是由一圈圈像素填充所绕成的，其半径可以定义成手指的宽度；

（2）如图1所示，在圆外的特定搜索区域内，指尖部分是被0像素和连续的1像素所包围。

根据形状匹配思想，主要是通过按一个度量标准来对比匹配的物体间的相似程度来进行形状匹配。根据这个思想，如果要想对某一模式进行识别，那么就要先准备好与之相对应的模板。因为考虑到要识别的模式其大小、方向等外部特征会发生改变的可能，所以需要对于每一种变化后的模式都要有对应的模板，这样才能保证真确识别。因为指尖会有各自动作变化或者会有部分被遮挡，而且不同人的手指也存在大大小小的不同，所以我们采用的指尖模板要能够伸缩、平移以及保证旋转时不变。

1.2.2 指尖检测

因为摄像头和人手之间的距离一般都是相对固定了，所以我们将手指宽度设定为5和15之间，通过一些实验，结果表明这个值的设定对于大多手指都是适用的。在搜索区域中，其边长相比于手指直径，一般都要大两到三个像素。如果这个边长的值设置的比较大，那么计算代价就会比较大，这样就会导致检测的精度不够高。公式1.4中的Max和Min是对前景像素在搜索区域方向上个数的限制，一般来说Min的值等同于手指宽度d，Max为Min的两倍。

结合上述内容，一个像素点只有同时满足三个条件，才可以被判断为指尖。这三个条件如下：

（1）在这个像素点得周围区域里的前景像素一定要达到一定数量。

（2）在以这个像素点为中心的搜索区域边界上的前景像素和背景像素各自的比例一定要合适。

（3）在搜索区域边界上的前景像素一定要能够直接连通。

1.2.3 指尖检测实验结果与分析

在实验中，我们通过手指在投影墙壁上移动来测试以上算法能否准备检测出指尖位置。在开始的时候，我们将背景设置为蓝色，手指进入背景后缓缓移动，我们可以检测到指尖位置，用黑色的十字叉将其表示出来。

当我们将背景从蓝色变换成白色时，这时因为起始设置的蓝色背景图没有来得及迅速更新，这时就会导致前景分割出现错误，当白色的背景稳定后，设置的背景图片进行更换后，就可以检测出之间的位置，如图3所示。

2 增强现实中的人机交互判定与反馈

与虚拟对象交互的判定以及虚拟对象对用户的反馈是交互模块中主要实现的功能，也是系统中手指虚实交互的最后一个环节。

当过以上指尖定位算法，我们能够比较精确地检测出指尖的位置，可以得到指尖与虚拟对象交互的有效区域，这个交互区域也就是指尖和虚拟对象相交的区域。再通过坐标转换，将交互区域的二维坐标转换为空间三维坐标。我们通过设定一个处理动作触发的时间来对指尖动作进行判定，一般这个触发时间是在0.5秒到一秒之间。当指尖的触发时间在设定的时间之内并且指尖位置没有很大变化的时候，就判定指尖对虚拟对象进行了触发动作，通过程序处理，虚拟对象会根据指尖的动作做出相应地反馈。

3 基于区域分析的指尖检测算法在AR系统中的应用

通过实验验证，利用基于区域分析的指尖检测算法在大多情况下能够准确地检测出指尖的位置，从而有效的判断了手指与虚拟对象的交互区域。实验运行结果如下：图4所示为系统识别标识物呈现出来的虚拟对象，人手指点击虚拟对象的边角并且拖动后，图5为手指点击并拖动后的交互效果。

4 结束语

手势作为一种直观的动作表示，在人机交互中有着无可比拟的优势，目前也是模式识别、计算机视觉等组多领域的研究热点。但是目前的算法还是有诸多不足，包括本文介绍的基于区域分析的指尖检测算法，也会出现一些误检情况。随着人们研究的深入，一定会有更加高效的算法。通过高效的指尖检测算法，未来的AR系统的交互将更加的实时、准确，也会促进AR技术的高速发展。

参考文献

[1]周国众.移动增强现实关键技术及应用[J].测绘与空间地理信息，2012，35（9）：140-144.

[2]唐笑.增强现实技术在移动互联网中的应用[J].华章，2013（2）：330-331.

[3]罗颖.基于增强现实的交互界面设计研究[D].华中科技大学硕士学位论文，2012（5）.

[4]周俊威.手机增强现实虚实注册关键技术研究[D].华中科技大学硕士学位论文，2011.3.

[5]程志，金义富.智能手机增强现实系统的架构及教育应用研究[J].技术与运用，2012.8：134-138.

[6]李可歆.手持设备上基于增强现实的虚实交互技术的研究与应用，青岛大学硕士学位论文[D]，2010（6）.

[7]梅萍华.基于手势的人机交互和指尖检测算法的研究[D].中国科技大学硕士学位论文，2010.

[8]颜浩.增强现实系统的人机交互技术研究与应用[D].青岛大学硕士学位论文，2011.

作者简介

篇（10）

【中图分类号】 R-33 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-8231（2011） 08-0644-02

引言

护士长是护理系统的基层领导干部，是科室护理工作的具体领导者和指挥者。如何提高护士长领导效能也放在了重要的位置。目前的研究成果表明，提高护士长管理效能的各因素大多与转换型领导行为的子行为有很高的契合度。本文从系统的角度出发，把影响护士长领导效能较高的各因素归纳整合在一个系统里面来思考，构建了转换型领导行为下护士长领导效能的三维模型结构。本模型便于直观地分析领导效能，加入目标函数也可进行量化的数值分析。

1基本构念的内涵、特征

1.1转换型领导理论

转换型领导理论源自Dowmton (1973)的研究，领导者对部属的影响方式是基于交易或部属承诺等不同层次上，二者分别是交易型和转换型领导理论的源头。Burns认为交易型领导者是以交换权利换取部属的服从；而转换型领导者是以自身魅力，给部属愿景并给以激励、人本关怀，让部属自愿跟随，建立相互信任的氛围促使部属完成目标。Bass[16]（1985）在Burns的基础上，提出了转换型领导理论，认为转换型领导包括四个重要成分：魅力领导、精神激励、个体化关怀、智力激发。

1.2领导效能的内涵与特征

对于领导效能的定义，因研究者所关注的不同而有很大的差异。台湾学者邱胜滨(2000)侧重于组织目标完成的程度及成员的满意程度，郑智文(2002)指出领导效能是指客观的评量组织的表现、组织成员对领导者的知觉与态度，以及组织成员在组织中的认同及满足感为评估的层面。夏明（2001）认为领导效能就是一个群体执行其基本分配任务所取得成功的程度。因此，研究领导效能就是研究寻求一种有效的领导。[10]秦梦群(2000)指出领导效能是领导行为最终的结果，应包含组织气候、生产成果、目标达成率与部属满意度。台湾学者苏国祯(2000)定义领导效能为在其责任范围内，透过其领导行为，影响部属和组织所有活动，达成目标的程度。也有学者仅以领导结果或成效为领导效能的标准。Reddin (1970 )就将领导效能界定为完成任务的成功程度。[11]但归结起来其最终目的还是在评估其组织目标完成的程度与成员的满意程度。

本文选择这个定义，即领导效能是指领导者实施领导的行为能力、工作成绩及其工作与投入所取得的整体效率，即实现领导目标的领导能力和所获得的领导效率与领导效益的系统综合。[12]

2护士长转换型领导行为下领导效能三维模型的构建及分析

根据对转换型领导理论和领导效能两个构念的界定和阐述，回顾目前对护士长管理研究，发现研究者所涉及的范围多从属于领导效能的范畴，而综述结果也显示，护士长的有效管理中的领导行为和转换型领导行为有很高的契合度。笔者在此基础上建立护士长转换型领导行为下领导效能的三维模型（见下图），包含三个维度：护士长综合素质维、转换型领导行为维、领导效能评价维。下文将结合相关研究，详述各维度构念的内容及对护士长管理方面的意义。

护士长转换型领导行为下领导效能的三维结构示意图

2.1护士长综合素质维

护士长的角色在过去20年里随医疗保健体制的改革产生了很大的改变，护士长是医院护理系统中的管理者，具有信息沟通及协调科室内外关系的桥梁作用，担负着科室以及所属病房管理和专科护理业务技术的直接导任务。[1]因此，具有较高的政治素养、娴熟的业务知识技能、优秀的管理能力以及良好的人际关系，是护士长做好护理工作提高护理质量必备的综合素质。

1、思想政治素养

第42届南丁格尔奖获得者王文珍强调护士长要有高度的责任心与细腻的爱心，而二者对思想政治觉悟都有较高的要求，较高的政治素养是做好护理工作的前提，护士长应具有高度的政治觉悟，有热爱生命的情感和爱岗敬业无私奉献的精神，具有高尚的职业道德和科学的工作态度。[2]

2、职业素养

护士长职业素质是指护士长在其职业生活中，调节和处理与他人、社会、集体关系所应遵守的基本行为规范和行为准则。护士长职业素质主要由职业理想、职业责任、职业技能、职业作风、职业态度、职业纪律、职业荣誉和职业良心等因素构成。职业素养注重强调护士长的专业业务知识和职业技能，

3、人际关系

协调人际关系的艺术是护士长综合素质的重要内容。美国麻省理工学院的护理学者提出《面向2020年：未来护理管理者培训计划》，认为人际关系是护理管理者成功的关键。[13]李秋洁（2010）运用Delphi法分析护士长管理技能的研究表明，良好的人际沟通与协调能力对护士长很重要，专家对此意见一致性也很高。而人际关系的处理多需要有效沟通。

4、管理技能

李秋洁（2010）选取在哈尔滨、沈阳、武汉等地的三级甲等医院或护理学事护理管理工作5年及以上的护理管理专家，运用Delphi法总结分析了护士长应具备的管理技能，其中专家意见较一致的条目为人际沟通与协调能力、及时发现及解决问题能力、突发事件的应急处理能力、时间管理和安排工作重点、指导与监督、创建高效率工作团队和激励部属。[1]

2.2转换型领导行为维

涂海霞（2007）等调查表明，护士长采取交易型领导方式的频率高于采取转换型领导方式，转换型领导方式下魅力领导、精神激励、个体化关怀、智力激发与护士的工作满意度呈正相关，护士对护士长的满意度增加，对病房工作人员之间的沟通满意度增加。护理管理者的转换型领导方式是一种优秀的领导方式，不仅可增强护士的组织承诺、提高护士的工作满意度、降低护士的离职率，而且可预测护士的工作业绩。[4]护士长管理中，其转换型领导行为主要有以下四个子元素：魅力领导、精神激励、个体化关怀、智力激发。

1、魅力领导

Bass于1990年提出了魅力型领导的概念，魅力型领导行为主要体现在领导和追随者有共同的愿景，最近的一些研究中达成共识，认为魅力型领导和转换型领导间没有主要区别，将魅力型领导归于转换型领导中，作为转换型领导行为里面的一个维度。[6]转换型领导在领导部属时，会提出较高的伦理和道德标准来影响部属，与部属共同分担风险，更多地考虑部属的需求而不是个人需求。通过这些行为，转换型领导获得下属的钦佩、尊重与信任。[5]

2、精神激励

转换型领导善于鼓舞部属的工作动机，透过赋予有意义、挑战性的工作给某些下属团体，充分激起部属的工作积极性，培养团队精神。使小组的团队精神、工作热情、乐观工作的心态得以展现。胡雁等（1999）的调查研究表明，护士长主要领导方式是“榜样作用”和“焕发民心”，护士长的“激励作用”是提高护士的组织凝聚力、工作满意度的重要领导方式，护士长是否能够“挑战工作过程”是影响护士工作业绩的重要因素；[3]

3、个体化关怀

护士长应该扮演老师的角色、重视部属的个别需求，接受并且尊重部属个别差异，发挥各自的优势。如今以“疾病”为中心的功能制护理模式逐渐转变为以“人”为中心的整体护理模式，更强调护理中的人本理念、个体化关怀。徐文扬[14]实证研究表明，护士长对部属进行个体化的关怀，利于提高部属的服务质量和工作效率。

4、智力激发

转换型领导认为部属能力的发挥是组织发展的关键。护士长应该鼓励部属以创造性或者革新的方法去解决问题，不对犯错的部属提出公开批评，重视部属解决问题的过程与发现问题的能力，提倡一个有助于学习的组织气候与环境让部属学习、使之能力提升。

2.3领导效能评价维

1、转换型领导的测量

主要测量工具有MLQ和LPI。MLQ（Multifactors Leadership Questionnaire）于1992年由Bass和B.J.Avolio编制，是一种根据转换型领导理论测量领导行为的问卷测量工具，对转换型领导行为的4个维度，即魅力领导、精神激励、个体化关怀、智力激发得分按行为发生的频率，从未有过等于0，总是等于4，MLQ已被应用于多个领域的领导测量。LPI（The Leadership Practices Inventory）是James M. Kouzes和Barry Z. Posner (1987)编制的领导行为量表，LPI量表在国外已成为研究转换型领导行为的有效工具，以Likert尺度（等距法的尺度）5点计分法。量表共有五个维度，即挑战陈规、达成共识、调动成员、模范表率、激发热情，每个维度包括6个项目，共30个项目。LPI有很好的信度和效度。[4]

2、领导效能评价维度与指标

领导效能是实现领导目标的领导能力和所获得的领导效率与领导效益的系统综合。因此领导效能的评价维度十分复杂，其包含的范围非常广泛，有组织的工作绩效与成长、组织应付挑战或对危机的处理应变能力、部属对领导者的满意度、部属对组织目标的承诺、部属的发展及其心理健康、领导者在团体中高层职位上的任期以及领导者在组织中的晋升等。

3研究结果和意义。

本文从系统的角度出发，把影响护士长领导效能较高的各因素归纳整合在一个系统里面来思考，构建了转换型领导行为下护士长领导效能的三维模型结构。本模型便于直观地分析领导效能，给护士长管理实践者参考思路，给护士长管理研究者提供新的视角，对于护士长管理的研究和实践有指导作用。本文不足之处在于对护士长转换型领导行为下的领导效能的研究中，缺少较多的实证研究。

参考文献

[1] 李秋洁,护士长应具备的管理技能的研究.护理管理杂志[J],2010年3月10卷3期.

[2] 阚秀芬.浅谈护士长素质及护理管理技巧.中外医疗[J],2011 NO.13.

[3] 胡雁,杨英华,马敏芝,吕探云,王蓓玲,Donna McNeese.Smith.关于护士长领导方式与护士工作效率的研究.中华护理杂志[J],1999年第8期第34卷 护理研究.

[4] 涂海霞.病房护士长领导方式与护士工作满意度的相关研究.中国医科大学硕士研究生毕业论文.2008.

[5] 侯堂柱.转换型、交易型领导行为与领导效能关系之研究.中国科学技术大学博士学位论文.2006.

[6] 孟慧,赵娟,俞文钊.转换型领导、员工自我效能感私绩效的相关研究综述.人类工效学[J],2002年12月第8卷第4期.

[7] Bass, B. M. (1985), Leadership and performance beyond Expectations [M].New York: Free Press.

[8] Bass, B. M. (1990).From transactional to transformational leadership: Learning to share the vision. Organizational Dynamics, Winter.

[9] 涂海霞,王艳梅.护理领域转换型领导方式的研究进展.护理管理杂志[J],2007年10期.

[10] 夏明.领导效能理论.探讨理论学刊[J],1998年第4期.

[11] 田佳.高校中层管理者的领导行为与领导效能研究.华中师范大学学位论文硕士论文.2007.