時間：2022-05-05 17:39:42
導(dǎo)語：在三維目標(biāo)論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
【Abstract】In the process of the construction of digital city， 3D spatial data has been widely used in overall planning of the city ，municipal construction and city traffic. Based on this， this paper firstly introduces construct methods commonly used of three-dimensional modeling， then taking a digital city construction project as an example ， studies the 3D modeling based on the digital photogrammetry.
【關(guān)鍵詞】數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)；三維建模；數(shù)字城市
【Keywords】digital photogrammetry； 3D modeling； digital city
【中圖分類號】P232 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0185-02
1 引言
城市化進(jìn)程的加快促進(jìn)了數(shù)字城市的建設(shè)與發(fā)展，人們逐漸加強(qiáng)對三維建模精確性與實效性的重視。三維建模為數(shù)字城市建設(shè)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，具有很強(qiáng)的直觀性。
2 三維建模的構(gòu)建方式
作為建設(shè)數(shù)字城市三維地理信息系統(tǒng)的關(guān)鍵，保證三維模型具有良好的精度，并且提高建模效率對于三維地理信息系統(tǒng)作用的發(fā)揮、保證建設(shè)周期具有重要意義。通常使用的建模方式包括如下幾種。
2.1 航空攝影測量
使用該技術(shù)，能夠創(chuàng)建立體環(huán)境，實現(xiàn)三維模型數(shù)據(jù)的位置、高度、形狀信息的快速與準(zhǔn)確獲取。然后結(jié)合外業(yè)紋理采集與正射影響屋頂信息能夠進(jìn)行精細(xì)三維模型的構(gòu)建。完善的DEM與DOM數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術(shù)路線能夠進(jìn)行三維場景中地形數(shù)據(jù)的快速與準(zhǔn)確重建，將城市風(fēng)貌展現(xiàn)出來。
2.2 機(jī)載激光雷達(dá)掃描
使用該方式能夠?qū)崿F(xiàn)城市建筑與地表模型的快速獲取，但是獲取到的數(shù)據(jù)量具有一定的規(guī)模性，提升了數(shù)據(jù)的處理難度，需要采取相對麻煩的人工措施才能將其中有益的信息提取出來。另外，該種方式的三維建模中不能將建筑物色彩與紋理呈現(xiàn)出來。[1]
2.3 使用二維資料
立足于建筑規(guī)劃的圖紙，提取其中的二維資料，使用合適的軟件如AutoCAD等進(jìn)行三維模型數(shù)據(jù)的建立。該種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)收集時需要進(jìn)行大量工作，并且不能保證數(shù)據(jù)具有時效性。另外，針對建筑物頂部存在的紋理盲區(qū)，也需要進(jìn)行大量工作才能獲取高程數(shù)據(jù)。與機(jī)載激光雷達(dá)掃描方式一樣，不能將建筑物色彩與紋理呈現(xiàn)出來。
3 基于數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)的三維建模
3.1 基于數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)的三維建模優(yōu)勢
獲取、處理與分發(fā)數(shù)據(jù)均為數(shù)字形式，并且能夠通過計算機(jī)實現(xiàn)攝影測量中全部流程；數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)能夠幫助設(shè)計人員進(jìn)行目標(biāo)建筑物的幾何空間與高程數(shù)據(jù)的快速構(gòu)建，并且精度高、快速成像；地面建筑能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)到cm級別的空間幾何精度，降低數(shù)據(jù)更新的難度，能夠在規(guī)模較大的工程項目中應(yīng)用，能夠為建設(shè)數(shù)字城市與地球建立基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)框架；相較于使用計算機(jī)制作動畫與景觀模擬，基于數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)的三維建模能夠在目標(biāo)建筑物具有的實際地理坐標(biāo)下進(jìn)行真實三維景觀模型的構(gòu)建[2]。在該種模型中，建筑物中各元素之間的空間相對位置與實際情況是一一對應(yīng)的，并且能夠?qū)ζ渲械娜我恻c測量三維坐標(biāo)，能夠達(dá)到測繪要求的精度級別。
3.2 基于數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)的三維建模方式
論文將某數(shù)字城市的三維建模方式作為實際進(jìn)行分析，該城市基于數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)的三維建模技術(shù)線路如圖1所示。
3.2.1 航空攝影測量
論文所舉的項目實例中使用DMC進(jìn)行航空攝影，能夠取得相關(guān)影像資料，與實地比例為1∶5000，地面的分辨率為0.06m。使用航天遠(yuǎn)景技術(shù)中的軟件對獲取的影像資料、外業(yè)像控資料進(jìn)行空三加密處理，從而獲取三維建模中需要的外方位元素c加密點的具體坐標(biāo)。
3.2.2 DEM的建立
DEM即為數(shù)字高程模型，是進(jìn)行數(shù)字城市建設(shè)中不可或缺的信息之一。在該項目中使用航天遠(yuǎn)景技術(shù)中的相關(guān)軟件在經(jīng)過空三加密的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行立體模型的自動生成，并對相對與絕對定向精度進(jìn)行檢查，生成5m格網(wǎng)的數(shù)字高程模型文件。按照作業(yè)指導(dǎo)手冊上相關(guān)規(guī)定在匹配窗口中編輯等視差曲線或者等高線，保證其中全部曲線與地面相貼緊，最后能夠生成數(shù)字高程模型，并檢查、處理其接邊。
3.2.3 DOM的生成
DOM即為數(shù)字正射影像圖。數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)能夠糾正、鑲嵌與裁切正射影像。將數(shù)字高程模型與數(shù)字正射影像圖進(jìn)行疊加，能夠得出數(shù)字三維景觀。在該項目中，先對數(shù)字高程模型進(jìn)行接邊處理，然后對其進(jìn)行糾正，再使用航天遠(yuǎn)景技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，再進(jìn)行裁切。
3.2.4 TDOM的生產(chǎn)
TDOM即為真正射影像圖，屬于DOM中的一種。相較于普通的數(shù)字正射影像產(chǎn)品，在三維建模中使用的全部背景圖糾正了所有建筑物的中心投影，避免出現(xiàn)投影差。使用數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)立體環(huán)境下幾何特征的收集。在進(jìn)行三維建模背景圖的制作中將攝影測量系統(tǒng)采集的關(guān)于建筑物的矢量數(shù)據(jù)作為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，通過該數(shù)據(jù)再次對正射影像的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正，能夠?qū)⒔ㄖ锿队安钕齕3]。
3.2.5城市真實三維景觀模型的構(gòu)建
制作基礎(chǔ)模型。將建筑物的分類標(biāo)準(zhǔn)作為標(biāo)準(zhǔn)，采集平面幾何與高程數(shù)據(jù)，精度要求為平面幾何位置小于50cm，高程精度小于80cm。然后使用合適的軟件進(jìn)行三維模型的生成；提取屋頂紋理。按照相關(guān)要求處理原始影像后，在功能合適的軟件幫助下匹配影像與基礎(chǔ)模型，保證精度的合格，然后軟件能夠?qū)ξ蓓數(shù)募y理進(jìn)行自動提取；采集外業(yè)紋理。按照相關(guān)規(guī)范要求，對一定范圍中全部的外業(yè)紋理進(jìn)行采集。使用相機(jī)對所有建筑物的外部輪廓進(jìn)行記錄；制作三維模型。在該項目的信息系統(tǒng)中，將三維模型分為地形、建筑、道路、植被、市政基礎(chǔ)設(shè)施等模型類型，從精度上分為精細(xì)與標(biāo)準(zhǔn)兩種級別的模型。在該項目中三維建模規(guī)模很大，要求建模具有較高的效率與質(zhì)量較好的數(shù)據(jù)；整合城市的三維場景。使用相關(guān)工具軟件，優(yōu)化與DOM、DEM與精細(xì)場景，能夠進(jìn)行城市三維場景的整合[4]。
4 結(jié)語
論文通過使用項目實例對基于數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)的三維建模進(jìn)行研究，證明該種建模方式具有很強(qiáng)的優(yōu)勢。在使用該種技術(shù)的過程中，仍然存在很多亟待解決的問題，需要行業(yè)中人員進(jìn)行持續(xù)探索。
【參考文獻(xiàn)】
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【關(guān)鍵詞】多信息源；三維地圖；探究
前言：
三維電子地圖研究的核心問題包括地圖數(shù)據(jù)獲取、地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、地圖三維可視化及三維地圖空間分析。其中，三維電子地圖數(shù)據(jù)的獲取方式是地圖研究的前提，主要有人工采集、機(jī)載或航拍等獲取方式，并利用三維建模軟件對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工建模，將各個孤立的三維模型集成到一個三維地圖系統(tǒng)中。此類方法花費人工量大、制作周期長且地圖信息不易更新，不同獲取方式得到的數(shù)據(jù)格式多種多樣，使三維地圖的數(shù)據(jù)融合、存儲、表達(dá)及對三維對象間宏大的拓?fù)潢P(guān)系的描寫困難重重。
1.三維電子地圖的發(fā)展歷史
傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖包含的信息量有限，購買新地圖是數(shù)據(jù)唯一的更新方式。電子地圖是利用計算機(jī)技術(shù)，以數(shù)字方式存儲和查閱地理信息的媒介。利用電子地圖，不但可以對普通地圖的內(nèi)容要素進(jìn)行任意形式的組合、拼接，形成新的地圖，還可以按照任意比例尺和范圍輸出電子地圖信息。電子地圖不但明顯縮短了成圖時間，還可以很方便地與衛(wèi)星影像、航空照片等其他信息源結(jié)合，生成新的圖種。三維地形建模是計算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域三維可視化技術(shù)的重要研究內(nèi)容。已經(jīng)歷了線劃三維地形圖、實體型三維地形圖和高度真實感地形圖三個發(fā)展階段。三維地形數(shù)據(jù)的五種獲取方式分別為：由地形圖等高線及高程數(shù)據(jù)生成、直接使用地圖數(shù)據(jù)庫中的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)生成、通過處理航拍攝影像生成、由機(jī)載激光掃描儀直接掃描并經(jīng)后續(xù)處理得到、用干涉合成孔徑雷達(dá)獲取等?；趫D像的建模方法主要是地形圖像的疊加，通過對多幅圖像進(jìn)行處理，以消除重復(fù)的部分產(chǎn)生三維的特征。這種建模技術(shù)出現(xiàn)的較晚，由于是基于真實的圖像，所以具有極強(qiáng)的真實感。但同時，這種技術(shù)具有離散及計算和存貯量大的特性，對硬件的性能要求極高，生成的三維環(huán)境不便于實時動態(tài)的漫游，立體感也不夠強(qiáng)，所以目前地形的實時繪制主要采用基于圖形的建模方法。
2.建筑物數(shù)據(jù)獲取方法
按建筑物樓層數(shù)目粗略求算建筑物高度。這種方式主要用在使用二維地圖數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)來生成三維地圖信息方面，這種方法可以利用已有的 2D GIS 數(shù)據(jù)，是對已有數(shù)據(jù)的二次利用，避免繁瑣的人工信息采集，但是依賴建筑物樓層數(shù)據(jù)估計高度，精度極低，不適于三維地圖的長遠(yuǎn)發(fā)展。從遙感影像中直接提取建筑物高度。這種方法主要有兩個研究方向：利用立體像對進(jìn)行立體量測、通過單幅影像獲取高度信息。立體像對量測方法，可以使用成熟的商品化數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，這些數(shù)字測量系統(tǒng)已具備自動空中三角測量、DEM 的自動采集及正射影像的快速制作等功能。通過單幅影像獲取方法，以算法推導(dǎo)為主，研究地物陰影和高度的關(guān)系，或者研究單幅影像成像姿態(tài)與地面高程信息的幾何關(guān)系。
3.基于遙感圖像的建筑物提取方法
從遙感影像中提取建筑物信息并對這些信息進(jìn)行三維重建，不僅是遙感領(lǐng)域所關(guān)心的課題，也是計算機(jī)視覺領(lǐng)域的一個重要研究方向。建筑物提取主要有自動提取和半自動提取兩類方法。近年來，研究者提出了一些新方法用于建筑物的自動三維重建。前期，陰影分析主要從單張相片檢測建筑物，后來逐漸被基于多張具有重疊度的影像獲取方法所取代?；诙嘀丿B度影像的建筑物獲取方法，是從多張具有重疊度的影像上提取三維線索，以及包括顏色、現(xiàn)有的 GIS 數(shù)據(jù)、數(shù)字表面模型等多種線索，屋頂三維重建出來后直接投影到 DTM 上，并加上垂直的墻面，得到建筑物的三維模型。此外，有人嘗試從雷達(dá)數(shù)據(jù)和高分辨率的遙感影像自動提取和重建建筑物。
4.基于高分辨率遙感圖像的建筑物提取
遙感圖像是三維城市地圖中建筑物的重要數(shù)據(jù)來源，基于遙感圖像的建筑物輪廓提取是近年來三維城市地圖研究的熱點。有效的圖像分割是建筑物輪廓提取的重要前提，遙感圖像具有多灰度級、信息量大、目標(biāo)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特征，至今沒有一種算法能夠有效分割獲取途徑不同的遙感圖像。分水嶺算法能夠?qū)D像進(jìn)行完整分割，尤其在目標(biāo)區(qū)域分辨率低且具有弱邊緣時仍能夠提供閉合的輪廓線，但在存在大量噪聲時會產(chǎn)生嚴(yán)重過分割。
5.三維地形景觀
5.1地形數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換
DEM 是數(shù)字高程模型的簡稱，它是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型，是數(shù)字地形模型的一個分支。數(shù)字地形模型是描述包括高程在內(nèi)的各種地貌因子如坡度、坡向、坡度變化率等在內(nèi)的線性和非線性組合的空間分布，其中 DEM 是零階單純的單項數(shù)字地貌模型，其他如坡度、坡向、坡度變化率等地貌特征可在 DEM 基礎(chǔ)上派生。
5.2地形場景實現(xiàn)
Ogre 的場景管理器提供了兩種不同（卻類似）的場景讀取方式直接從磁盤文件載入數(shù)據(jù)以及從任意的數(shù)據(jù)流載入數(shù)據(jù)。其中使用數(shù)據(jù)流的方式允許你在程序中把網(wǎng)格模型包裝構(gòu)造成通用或者私有的地圖格式，并直接發(fā)送到場景管理器中。但是大多數(shù)情況還是使用從磁盤中讀取地圖的方法，在這種方法里世界地圖文件通常是能直接打開和載入的磁盤上的獨立文件。
結(jié)語：
在圖像處理技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合遙感技術(shù)，進(jìn)行圖像分割，邊緣提取，三維重建，目前是一個很有潛力的研究方向。當(dāng)前已有的遙感數(shù)據(jù)獲取技術(shù)往往受自然和人為等各種因素的限制，存在著不足和缺陷，還有很多值得研究的課題等待人們?nèi)ソ鉀Q?？梢灶A(yù)見的是，未來的三維地圖，將會朝著多元信息化、數(shù)據(jù)獲取自動化、數(shù)據(jù)更新及地圖漫游實時化的方向發(fā)展，而對于遙感數(shù)據(jù)的處理將是這一趨勢不可或缺的重要環(huán)節(jié)。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞 花紋；模糊數(shù)學(xué)矩陣；數(shù)學(xué)規(guī)劃；三維建模；蒙特卡羅算法
中圖分類號O29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2014）120-0164-03
0 引言
本文根據(jù)車輛情況、路面情況以及使用需求的不同，首先在對汽車輪胎花紋形式固定，忽略天氣等外界因素，對專業(yè)的參數(shù)信息進(jìn)行檢索收集。其次以物理知識為基礎(chǔ)利用變量控制法和修正系數(shù)的思想求得各性能的近似表達(dá)公式，用模糊數(shù)學(xué)的思想建立各種性能指標(biāo)的權(quán)值聯(lián)系，然后將各性能構(gòu)建為統(tǒng)一的性能指標(biāo)，并以此作為規(guī)劃模型的目標(biāo)函數(shù)。在求解時，為避免各相關(guān)性能量綱之間的誤差以及減少非花紋結(jié)構(gòu)對性能的影響，引進(jìn)性能量綱系數(shù)并定義為1，性能參數(shù)的大小即為各性能的絕對大小。由于車輛、路面情況參數(shù)較為客觀，將其計入目標(biāo)函數(shù)，而使用需求柔性較大，故把它歸入規(guī)劃模型的限制條件中。從而建立輪胎花紋的設(shè)計模型。然后我們用以普通轎車為例對模型進(jìn)行求解驗證，利用蒙特卡羅算法對模型的最優(yōu)解進(jìn)行計算，并用SOLIDWORKS軟件進(jìn)行參數(shù)化三維建模，結(jié)果表明：
對于過程中設(shè)計的計算公式與算法的誤差研究，我們對模糊矩陣評價法得到的權(quán)重，我們將用模糊序列法得到相同的結(jié)論，在一定程度上來說，權(quán)重是可信的，對于性能參數(shù)的數(shù)值與相關(guān)論文研究中的定性描述做了對應(yīng)，基本契合，但是性能的絕對量是本文模型的最大問題，但是在某種程度上能反應(yīng)實際情況。
2 模型建立
本文主要研究普通輪胎花紋形式下的設(shè)計要素對汽車性能的影響，以花紋溝的深度、寬度、角度及密集度等要素為規(guī)劃模型的決策變量，花紋的總體性能參數(shù)為目標(biāo)函數(shù)，以工藝設(shè)計限制以及使用需求為約束條件，從而建立數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，并用Solidworks軟件進(jìn)行三維建模。
本模型的大體的架構(gòu)如同計算機(jī)程序般，設(shè)置模型的輸入端、主體程序、輸出端三部分，在輸入端，我們考慮到將車輛的情況和路面的情況參數(shù)化，其值剛度大主觀性小，我們將其建立在目標(biāo)函數(shù)主體，而使用需求參數(shù)化，其值剛度小主觀性大，故將此建立在規(guī)劃模型的約束條件部分，為減少模型誤差對結(jié)果帶來的巨大影響，我們對設(shè)計要素進(jìn)行工藝技術(shù)限制。我們將花紋的設(shè)計要素作為決策變量，并將規(guī)劃模型的最優(yōu)解作為模型的輸出端，而規(guī)劃模型即是主題的程序，程序化模型架構(gòu)讓花紋設(shè)計更加清晰方便，模型的輸出端后我們與建立了程序與應(yīng)用軟件Solidworks的連接，依據(jù)結(jié)果進(jìn)行輪胎花紋的三維建模，從而建立花紋設(shè)計優(yōu)化的全過程。
3 模糊數(shù)學(xué)的權(quán)比模型構(gòu)建
3.1 模糊矩陣評價法計算花紋性能比重
現(xiàn)在用模糊矩陣評價法評估輪胎花紋對汽車輪胎各個性能的影響程度。
輪胎的花紋主要影響汽車牽引性能、防側(cè)滑性能、耐磨性能和排水性能?；y的影響汽車性能集為U={牽引性能、防側(cè)滑性能、耐磨性能、排水性能}，依次對應(yīng)可記為U=（u1，u2，u3，u4）。
現(xiàn)在來確定兩兩影響程度的比較fuj（ui）。由前面的評價方法可知輪胎花紋對汽車牽引性能、防側(cè)滑性能、耐磨性能、排水性能影響程度，我們記為：
由此可知，花紋對輪胎各個性能的影響程度可以近似計算得到，牽引性能a0=64.3%、防側(cè)滑性能a1=20.9%、耐磨性能a2=9.6%、排水性能a3=5.2%。所占比的餅狀圖如下。
4 約束條件確定
4.1 目標(biāo)函數(shù)花紋總體性能的確定
Max f=Pj×a0+Rj×a1+Rj×a2+Wj×a3
4.2 使用需求
噪聲需求
噪聲的影響因素主要是與溝深有關(guān)，研究表明當(dāng)溝深在一定的范圍內(nèi)噪音較小，并且其值大小能反應(yīng)噪聲減小的效果，故可用其值來近似描述用戶在噪聲方面的需求。
舒適需求
汽車的舒適度主要體現(xiàn)在汽車的防側(cè)滑性能，其值的大小能說明輪胎花紋對舒適性的需求。
4.3 技術(shù)限制
5.2最優(yōu)化求解
普通轎車輪胎花紋設(shè)計規(guī)劃模型：
決策變量：花紋溝深度a，花紋溝寬度b、橫花紋與水平夾角θ、橫向花紋塊面積占行駛面積的比c、縱向花紋花紋塊面積占形式面積的比d
6 模型評價
6.1 優(yōu)點
1）本文所用模型通過對輪胎的牽引力性能、防滑性能、耐磨性能、排水性能四個性能進(jìn)行分析研究，較為全面和具有代表性；
2）采用修正系數(shù)的思想，將四個性能的標(biāo)準(zhǔn)定義為一個理想最大值的修正值，可以避免其值的多因素研究，為研究帶來便利，但是又不失其正確性；
3）本文將復(fù)雜的輪胎花紋進(jìn)行抽象簡化，突出主要的影響要素，利用簡單的力學(xué)和幾何學(xué)數(shù)量關(guān)系，從而減少研究的無用功；
4）本文采用模糊數(shù)學(xué)分析的方法，將本來影響因素眾多的幾種性能指標(biāo)，建立較為明確的比重關(guān)系，將原本獨立的量構(gòu)建成一個較為成熟的變量來描述輪胎整體的特性，并通過公路對性能的需求參數(shù)建立個種類輪胎和各類公路間的契合度，從而得出輪胎適用范圍的結(jié)論。
6.2 缺點
1）性能參數(shù)的計算不是太具體的絕對值，而僅僅是利用1的相對修正；
2）模糊數(shù)學(xué)方法得出的比重有一定的主觀性，不能較客觀的反應(yīng)真正地問題。
參考文獻(xiàn)
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[10]趙文杰.輪胎花紋變形特性數(shù)值模擬分析，西華大學(xué)碩士論文，2012（5）.
[11]王野平.論輪胎的磨損，汽車技術(shù)，1999（6）：19-22.
[12]魯軍.基于自定義特征的輪胎花紋參數(shù)化設(shè)計的研究，碩士論文，2013（4）.
黃石市廣場路小學(xué)推行的“三維四段”課堂教學(xué)模式，正是這種思想的產(chǎn)物。這種模式之所以能在短時間內(nèi)取得實效并加以推廣，原因有二：一是教研基礎(chǔ)實。“三維”是根據(jù)校本教研成果提出的指導(dǎo)思想；“四段”是對以前的教學(xué)環(huán)節(jié)的梳理與提煉。二者均從實踐中來，所以老師們?nèi)菀捉邮?、理解與運用。二是模式運用活。學(xué)校沒有用僵化的模式束縛教師的手腳，而是鼓勵各教研組在模式的整體構(gòu)架下，因?qū)W科而異，因課型而異，探究可行的操作方法，這讓教師有了廣闊的創(chuàng)新空間。創(chuàng)新是課改成功的不竭源泉。
一、模式概述
“三維”指導(dǎo)思想，即教學(xué)目標(biāo)“實”，教學(xué)內(nèi)容“真”，教學(xué)過程“活”。“教學(xué)目標(biāo)實”包括解讀教材，確定能力目標(biāo)和知識目標(biāo)；目標(biāo)深度和廣度適合本班學(xué)生實際，可檢測。“教學(xué)內(nèi)容真”包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源的二次加工要提供真情境、真材料；注重學(xué)法指導(dǎo)，注重思維能力的培養(yǎng)和技能的提升。“教學(xué)過程活”指通過“活動串編”“合作探究”“巧妙設(shè)問”等策略，讓學(xué)生開口講、動腦想、用手做，使課堂“活”起來。
“四段”指主要教學(xué)環(huán)節(jié)，即“導(dǎo)學(xué)質(zhì)疑——探究精講——展示檢測——遷移拓展”。
導(dǎo)學(xué)質(zhì)疑。這個環(huán)節(jié)的主要任務(wù)有，讓學(xué)生了解探究學(xué)習(xí)的目標(biāo)，整體感知學(xué)習(xí)內(nèi)容，建立知識關(guān)聯(lián)，并提問質(zhì)疑，可采取情境導(dǎo)學(xué)、復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)、直入主題等方式進(jìn)行。
探究精講。通過提供學(xué)習(xí)任務(wù)單、兩人對學(xué)、多人合作等方式，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合具體學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，教師要注重歸納提煉、精講梳理，使生生、師生間互動分享信息，交流碰撞思維。
展示檢測。“展示”指學(xué)生通過操作、講解等方式展現(xiàn)對知識點（或質(zhì)疑點）的學(xué)習(xí)過程和理解程度。展示過程中，教師要根據(jù)學(xué)習(xí)情況適時點撥疏通，展示者、其他學(xué)生、教師之間要及時進(jìn)行思想碰撞。“檢測”是知識內(nèi)化[專業(yè)提供論文寫作的服務(wù)，歡迎光臨 dylw.NET第一論文 網(wǎng)]的過程，教師要運用典型的習(xí)題檢查學(xué)習(xí)效果，使學(xué)生鞏固、理解知識點。
遷移拓展。找出原有知識和新授知識的最佳聯(lián)系點，以及新授知識與后續(xù)知識的拓展關(guān)系，并結(jié)合實際，設(shè)計較為綜合性的問題要求學(xué)生解答，訓(xùn)練學(xué)生的實際運用能力。
二、模式的構(gòu)建
1.以校本教研為基，初步構(gòu)建模式
廣場路小學(xué)堅持開展“學(xué)、研、訓(xùn)、評”一體化的校本教研，取得了良好的效果。近年來，學(xué)校圍繞健康課堂研究，細(xì)化、深化校本教研內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上初步構(gòu)建出“三維四段”教學(xué)模式。
學(xué)。教師人手一本《教育：一切從孩子出發(fā)》，要求邊閱讀邊記，全面反思自己的教學(xué)行為。同時，學(xué)校邀請湖北師范學(xué)院的教授到校做健康課堂專題講座，強(qiáng)化教師對健康課堂的認(rèn)識與理解。
研。發(fā)揮集體智慧，在反思、總結(jié)學(xué)校成功教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合健康課堂研究成果，預(yù)設(shè)了“三維四段”課堂教學(xué)模式，并對其理論性、可行性進(jìn)行充分論證，形成了初步的方案與實施計劃。
訓(xùn)、評。在全員參與理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)校推出引路課供教師學(xué)習(xí)借鑒，然后以教研組為單位，要求人人上研討課，最后各組推出展示課。在此基礎(chǔ)上，研制了《“三維四段”課堂教學(xué)模式研究診斷量表》。
2.開展對比實驗，完善實施方法
學(xué)校在三、四年級各設(shè)一個實驗班和對照班。實驗之初，對實驗班和對照班進(jìn)行《小學(xué)生學(xué)習(xí)行為習(xí)慣》問卷調(diào)查，以及《課堂教學(xué)滿意度》測評，并對比、分析實驗班和對照班前兩年的學(xué)習(xí)成績。實驗過程主要采用行為干預(yù)實驗法：一是每周一次“尚真德育”，對實驗學(xué)生的日常行為習(xí)慣進(jìn)行干預(yù)；二是要求教師每節(jié)課落實“三維四段”的理念與方法，對“教”與“學(xué)”的行為進(jìn)行干預(yù)。
為了保證實驗效果，學(xué)校運用了骨干教師與專家組跟班指導(dǎo)策略。具體操作方法是：實驗班除了平時按照既定實驗要求與計劃教學(xué)外，每兩周還要上一次展示課。上課前一周由骨干教師指導(dǎo)其研讀教材，目的是對實驗教師研讀教材、確定目標(biāo)、設(shè)計教學(xué)活動、評價教學(xué)效果等情況進(jìn)行干預(yù)，確保實驗教師吃透、理解、落實“三維四段”模式的理念。課題組隨時跟進(jìn)，通過實驗課提煉可操作、可模仿的教學(xué)方法，供后階段推廣實施。
經(jīng)過一個學(xué)期的實踐研究，收獲如下。
教師方面：其一，課前研讀教材是明確“三維”的基礎(chǔ)。此環(huán)節(jié)可以采用骨干教師指導(dǎo)或教研組集體備課的方式保證實施的有效性。其二，設(shè)計有針對性與有效性的課堂教學(xué)活動是模式的靈魂。學(xué)校建議教師設(shè)計分層遞進(jìn)的探究活動，將問題細(xì)化，分層推進(jìn)。其三，教師要扮演好導(dǎo)演的角色，保證學(xué)生每節(jié)課探究與練習(xí)的時間不少于20分鐘。
學(xué)生方面：其一，課堂活動時間和探究經(jīng)歷的增加，扭轉(zhuǎn)了學(xué)生被動學(xué)習(xí)的局面；其二，由于教師更多關(guān)注學(xué)生的分析、綜合、應(yīng)用、評價的能力，促進(jìn)了學(xué)生思維能力的提高；其三，課堂練習(xí)、作業(yè)展示與當(dāng)堂反饋明顯提高了學(xué)習(xí)效果。
三、模式的推進(jìn)
經(jīng)過一年的實驗，學(xué)生對教師、課堂學(xué)習(xí)的喜愛程度明顯提高，學(xué)習(xí)興趣大為提升，并養(yǎng)成了合作、探究、分享的學(xué)習(xí)習(xí)慣。此外，支撐模式的理論日漸成熟，實踐層面的內(nèi)容也日趨豐富。學(xué)校經(jīng)過審慎論證，決定推廣模式。
1.全員學(xué)習(xí)，反思內(nèi)化
推廣實施采用“干預(yù)+反思+分析”的方式進(jìn)行：學(xué)校每周圍繞實際課堂教學(xué)對教師運用模式的情況進(jìn)行觀測、診斷與分析；每兩周舉辦一次由全體學(xué)科教師參與的研討課，引導(dǎo)大家對照以往的教學(xué)開展研討與反思，讓教師逐步了解、內(nèi)化和運用實驗成果；每月針對課題實施現(xiàn)狀與存在的問題進(jìn)行梳理與調(diào)整。
2. 分段研究，團(tuán)隊公關(guān)
為了讓全體教師參與實驗，課題組將研究中的問題分解成若干小課題，以教研組為單位進(jìn)行研究。比如，將課堂模式研究細(xì)分為研讀教材研制“導(dǎo)教案”，“導(dǎo)學(xué)質(zhì)疑”研究“情境設(shè)置”，“探究精講”研究“活動設(shè)計”，“展示測評”研究“反饋策略”，“拓展延伸”研究“能力測評”等。
在具體實施中，課題組先研制各個子課題的樣式與模板，供各教研組學(xué)習(xí)借鑒；教研組利用每周集中學(xué)習(xí)時間開展學(xué)習(xí)、討論，并在自己的課堂中進(jìn)行實踐；學(xué)校定期舉行各項專題交流與競賽，并匯編專項研究的優(yōu)秀成果。
3.三級師訓(xùn)，主動參與
課改啟動后，學(xué)校結(jié)合課題研究的實際及前期研究成果，創(chuàng)造性地開展了“三級動態(tài)師訓(xùn)”，整體提高教師的業(yè)務(wù)水平和研究能力。
“三級”指根據(jù)專業(yè)素養(yǎng)的差異，把教師的專業(yè)成長分為熟練型、骨干型、專家型三個階段。三級標(biāo)準(zhǔn)不同，實行動態(tài)管理。初期，全體教師根據(jù)自己的實際情況，確定自己的位置及發(fā)展方向；學(xué)校根據(jù)提前制定的標(biāo)準(zhǔn)，逐一確認(rèn)。接著，學(xué)校骨干教師分組分學(xué)科組成若干指導(dǎo)小組，分別對相應(yīng)的教師進(jìn)行業(yè)務(wù)、技能、教學(xué)、[專業(yè)提供論文寫作的服務(wù)，歡迎光臨 dylw.NET第一論文 網(wǎng)]研究等方面的指導(dǎo)；教師平時加強(qiáng)與指導(dǎo)教師的溝通，學(xué)期末邀請指導(dǎo)教師對自己進(jìn)行考核，考核結(jié)果歸入個人業(yè)務(wù)檔案。專家型教師負(fù)責(zé)進(jìn)行課題的整體策劃與指導(dǎo)，并負(fù)責(zé)對全體教師，尤其是骨干教師進(jìn)行培訓(xùn)。
理論培訓(xùn)方面，學(xué)校注重“土專家”和“洋專家”結(jié)合。一方面，針對日常教學(xué)、研究中的問題，學(xué)校每月開展一期“大家講堂”，邀請“土專家”開展專題講座。另一方面，針對課堂模式研究中的問題，學(xué)校每學(xué)期聘請跟蹤研究的湖北師范學(xué)院的專家舉行沙龍。今年7月，學(xué)校在黃梅縣舉行了為期三天的封閉式研討，對前階段的研究情況進(jìn)行了大討論、大會診。
【關(guān)鍵詞】語文教學(xué) 三維目標(biāo) 整合 實效
就目前教育而言，學(xué)校教育在語文學(xué)科教學(xué)上花費的功夫不少，在總課時數(shù)中語文課占了很大的比重，教師教得非常辛苦，但學(xué)生語文學(xué)習(xí)效果不理想，語文課的時間效率不高。調(diào)查表明：學(xué)生對語文學(xué)習(xí)興趣普遍不濃，缺乏對語文學(xué)科廣泛性、深刻性的認(rèn)識，缺少審美情趣。這究竟是怎么回事呢？除了教師教學(xué)行為、教學(xué)方法與技巧簡單以外，我認(rèn)為更主要的原因是很多語文課的課程目標(biāo)設(shè)計生硬，簡單割裂、肢解三維目標(biāo)，偏離整合統(tǒng)一。下面我以一則教學(xué)片段為例加以說明。
有位教師在講授的《談骨氣》一課分析課文時，針對課文中三個故事作用對學(xué)生進(jìn)行了這樣的提問。“文中三個故事從不同角度聚焦在一點上，這一點是什么？”學(xué)生回答：“說明人要有骨氣”。接著老師又問“這骨氣的含義是什么？”學(xué)生回答：“就是文中孟子所說的三句話：‘富貴不能，貧賤不能移，威武不能屈’”。不難看出這個教學(xué)片段體現(xiàn)的是該教師表面化、形式化地設(shè)計和開展交流互動，給學(xué)生以結(jié)論式的簡單思維，沒有從具體語言材料積累入手，進(jìn)行咀嚼、品味、感悟、探索文本的意蘊，沒有達(dá)到拓展學(xué)生開放性、創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)和幫助學(xué)生認(rèn)識語文運用規(guī)律的掌握，沒有體現(xiàn)過程與方法，更談不上情感、態(tài)度和價值觀，實際上就是沒有達(dá)成課程目標(biāo)的整合統(tǒng)一。
那么，在語文學(xué)科教學(xué)中，如何整合和落實課程目標(biāo)，提高教學(xué)實效呢？筆者在此談?wù)勛约旱恼J(rèn)識以就教于同仁。
1.從深刻理解語文內(nèi)涵和學(xué)科功能入手來整合三維目標(biāo)
語文課程是一門學(xué)習(xí)語言文字運用的綜合性課程，它是既具有工具性，又具有人文性和教育性雙重功能的學(xué)科，是兩門學(xué)科的合成，即語言學(xué)和文學(xué)的合成。“語”代表的是語言學(xué)，“文”代表的是文學(xué)，大學(xué)對“語文”的完整表述為漢語言文學(xué)。語言學(xué)和文學(xué)這兩門學(xué)科在語文教育兩大能力培養(yǎng)序上面的要求是不一樣的，正如葉圣陶先生所說：“語言是科學(xué)，文學(xué)是藝術(shù)”。我們語文教師都知道語文課的兩大能力培養(yǎng)，不外乎一種是閱讀能力，另一種是表達(dá)或者是寫作能力。就閱讀而言，從語言學(xué)角度要求的閱讀是認(rèn)知性閱讀，就是通過讓學(xué)生讀文字，從文字當(dāng)中找出自己知道了什么；而從文學(xué)角度講的閱讀，不是認(rèn)知性閱讀，是賞析性閱讀，就是通過讀一段文學(xué)作品，讓學(xué)生感悟作者在這段文學(xué)作品中帶給我們的思想和感情，沒有思想感情就沒有文學(xué)。同樣在寫作上，從語言學(xué)角度要求的寫作是敘述性表達(dá)，就是看能不能用有限的文字把講的東西講清楚、講明白；而從文學(xué)角度要求的寫作是情感性表達(dá)，也就是看能不能用語文激情把思想感情用一段文字反映出來。正由于語言學(xué)和文學(xué)對學(xué)生語文能力培養(yǎng)的要求的側(cè)重不一樣，我們各個層次的語文教師就應(yīng)該思考如何處理和協(xié)調(diào)語言學(xué)教學(xué)的要求和文學(xué)教學(xué)的要求，是對半處理，還是各有側(cè)重，是過度追求單一目標(biāo)，還是注重目標(biāo)的綜合。我認(rèn)為在教學(xué)實踐中，既要考慮對學(xué)生能力的培養(yǎng)，又要重視學(xué)科內(nèi)容的綜合，注重知識的傳授、能力的培養(yǎng)和素養(yǎng)的養(yǎng)成；既要重視人文精神，又要加強(qiáng)綜合學(xué)習(xí)。
2.努力調(diào)整教學(xué)行為以達(dá)到三維目標(biāo)的整合
2.1 樹立良好的語文教學(xué)觀。新課程改革的實施和深入，新課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂，催促我們語文教師必須認(rèn)真總結(jié)和研究新課程實施中的一些誤區(qū)，必須認(rèn)真學(xué)習(xí)和鉆研修訂后的語文課標(biāo)，從本質(zhì)上深入探究語文的學(xué)科功能，深刻理解“語文”的內(nèi)涵。努力克服目前語文教學(xué)中存在的過分重視文本解讀，而忽視學(xué)生語言、閱讀、表達(dá)、寫作等方面的能力訓(xùn)練的現(xiàn)象，真正落實新課程理念的知識與能力、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀的“三維目標(biāo)”。在我們的教學(xué)實踐中既要考慮學(xué)生認(rèn)知方面的發(fā)展，又要考慮學(xué)生情感需求和個性的發(fā)展，要以“知識與能力”為主線，滲透情感、態(tài)度和價值觀，并充分體現(xiàn)在過程與方法中，做好三維目標(biāo)的整合，并不是簡單的疊加，而是三個方面相互滲透，融為一體，從而促進(jìn)學(xué)生語文素養(yǎng)的提升。
2.2 深入理解教材，巧妙設(shè)計和落實三維目標(biāo)。教師要抓住教材這個“點”，深入細(xì)致地領(lǐng)會教材，挖掘教材中的知識、技能、情感、態(tài)度、價值觀等目標(biāo)因素，并使其明確化。這樣，教師在設(shè)計教學(xué)目標(biāo)時，就能從整體上去把握，便不會出現(xiàn)疏漏或考慮不全的問題。正如課改具體目標(biāo)中的功能目標(biāo)所言：“使獲得基礎(chǔ)知識與基本技能的過程同時成為學(xué)會學(xué)習(xí)和形成正確價值觀的過程”?！扒楦?、態(tài)度、價值觀”是各科教學(xué)的重要內(nèi)容，但不應(yīng)該把它當(dāng)作外在的附加任務(wù)，應(yīng)該注重熏陶感染、潛移默化，把這些內(nèi)容貫穿于日常教學(xué)過程中。有的教師一味地追求情感、態(tài)度、價值觀的落實，在教學(xué)中形式化地設(shè)計交流活動，而忽視了知識與技能的形成和鞏固；有的教師則是傾心于知識的傳授，不大關(guān)注在教學(xué)中成為必要的體驗和感悟，對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中需要的方法缺乏必要的指導(dǎo)。
我以前文中列舉的《談骨氣》教學(xué)片段為例加以說明。若分析課文時，這樣設(shè)計，效果就截然不同。請同學(xué)們思考這篇課文講了幾個故事？這幾個故事的排列順序怎樣？課文中幾個故事的順序是否可以顛倒？這幾個故事與孟子所說的話有何關(guān)聯(lián)？這幾個故事的聚焦點是人要有骨氣，你是怎樣理解骨氣的？文中作者又是怎樣理解骨氣的？這樣第一、二問題學(xué)生很快會回答出來，回答后面幾個問題時，就需要學(xué)生動腦筋，重新閱讀課文并認(rèn)真思考。同時教師也應(yīng)適當(dāng)?shù)亟o學(xué)生一些提示和點撥，通過教師的提示、點撥，學(xué)生的思考，同學(xué)們就明白文中的故事與論點是一一對應(yīng)的，若顛倒順序就會出現(xiàn)論點與事例的錯位；并且通過學(xué)生結(jié)合現(xiàn)實生活理解的骨氣與作者理解的骨氣之比較，進(jìn)一步明確“骨氣”的現(xiàn)實意義，從而體現(xiàn)學(xué)生開放性、創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。在此基礎(chǔ)上教師再介紹一些有關(guān)議論文的知識點。這樣的設(shè)計是以“過程與方法”為抓手，來實現(xiàn)“知識與技能、情感態(tài)度與價值觀”，從而達(dá)成課程目標(biāo)的。
語文教師在設(shè)計教學(xué)目標(biāo)時要實在，要能夠體現(xiàn)“下要保底，上不封頂”的原則，做到既要保證基礎(chǔ)知識和基本能力得以落實的主線，又要考慮在落實“雙基”的過程促進(jìn)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)和發(fā)展學(xué)生人文素養(yǎng)的長線。既要關(guān)注全體，又要關(guān)注個別，讓目標(biāo)能夠切近學(xué)生實際，使每個學(xué)生通過學(xué)習(xí)有所收獲，有所發(fā)展。在具體的教學(xué)中，應(yīng)根據(jù)課文的特點和教學(xué)實際，對三維目標(biāo)的處理不能硬性“一刀切”、平均分，但那僅僅是策略上的調(diào)整，“相互滲透、融為一體、整體把握”才是根本的貫穿始終的。
【關(guān)鍵詞】WebGIS； 校園； MicrosoftVisual Studio
0 引言
WebGIS是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在地理信息系統(tǒng)開發(fā)上的一種產(chǎn)品，它以Web頁面為地理信息系統(tǒng)的界面， WebGIS是地理信息系統(tǒng)技術(shù)重要發(fā)展方向及趨勢，它利用客戶機(jī)/服務(wù)器的方式來執(zhí)行地理信息系統(tǒng)的任務(wù)，其包括服務(wù)器端、客戶端兩個部分的任務(wù)，用戶可以從服務(wù)器上請求數(shù)據(jù)、工具和模塊等，服務(wù)器會執(zhí)行用戶的請求，并且會把執(zhí)行結(jié)果通過互聯(lián)網(wǎng)返回給用戶，也可將數(shù)據(jù)和分析工具等發(fā)送到用戶端供用戶使用。
校園WebGIS系統(tǒng)作為WebGIS的一個應(yīng)用，越來越多的受到校園管理者的重視。本論文以蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，介紹了該校園WebGIS系統(tǒng)的總體設(shè)計、系統(tǒng)的功能設(shè)計、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計等。
1 平臺總體框架設(shè)計
本文主要任務(wù)是建立一個能在互聯(lián)網(wǎng)上瀏覽三維數(shù)字校園及校園平面圖的系統(tǒng)?；谌S模型的數(shù)字校園給人產(chǎn)生身臨其境的感覺，另外，該平臺還提供了查詢和分析等功能。
該系統(tǒng)是基于B/S多層結(jié)構(gòu)模式的，所有用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送不同的信息服務(wù)請求，經(jīng)過服務(wù)端的Web服務(wù)層、應(yīng)用服務(wù)層和數(shù)據(jù)層進(jìn)行交互操作并且返回請求的結(jié)果，用戶終端最終獲取服務(wù)內(nèi)容[5]。
2 平臺功能設(shè)計及實現(xiàn)
本文所建立的系統(tǒng)是以MicrosoftVisual Studio 2008作為其開發(fā)平臺的， MicrosoftVisual Studio 2008開發(fā)效率高，開發(fā)者可高效的開發(fā)一些Web應(yīng)用。圖2為本系統(tǒng)在MicrosoftVisual Studio中的設(shè)計界面。
該系統(tǒng)的主要功能實現(xiàn)：
（1）地圖顯示、量算功能： 對三維地圖可以放大、縮小、平移、全視圖等操作。該系統(tǒng)還可自動量算指定的長度和面積。
（2）查詢功能：該系統(tǒng)可查詢目標(biāo)要素的屬性及位置信息。
（3）鷹眼功能： 實現(xiàn)鷹眼功能，同時用戶可以在客戶端對蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院校園平面圖或者三維數(shù)字校園模型進(jìn)行瀏覽，同時，用戶可以隨時查看校園建筑的相關(guān)信息。其關(guān)鍵代碼如下：
關(guān)鍵詞：陸地聲納；三分量；WebGL
中文分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.03.028
The Research of Three-component Data Visualization Applied to Landsonar
CAO Shu-Bin, LI Jing, HAN Liang-Liang, ZHOU Wen-Jun
(China Univ. of Mining and Techn. ,Beijing 100083)
【Abstract】At present,The display technology of Land sonar field is the single component display technology. The image displayed through the single component display technology can not be visually reveal the data collected. In order to constitute a complete data image, staff must be graphical analysis, integration in the brain. So brought a lot of trouble to the staff. The three-component technology can complete show into a picture, which visually displays the data. The goal of this article is to achieve three-dimensional display based on threecomponent data,which requires the displayed image has the angle of rotation, scaling and graphics colors depicting functions.
【Key words】Landsonar, three-component, webGL
0 引 言
陸地聲納法是一種適應(yīng)于淺層地震勘探的新方法，是“陸上極小偏移距高保真彈性波反射連續(xù)剖面法”的簡稱。地震勘探方法種類很多，有反射法、折射法和地震測井法等。而陸地聲納法由地震反射法變化而來，是地震勘探、水聲法、聲波法、探地雷達(dá)的結(jié)合體。陸地聲納三分量是指垂直地面的垂直分量，平行地面又與炮檢線平行的水平分量，及平行地面又與炮檢線垂直的水平分量。
陸地聲納顯示技術(shù)由最初的波形顯示、波形加變面積顯示逐漸發(fā)展到波形加變密度和彩色顯示，以及正在開展的三維顯示和三分量顯示技術(shù)，三維顯示技術(shù)相對于二維顯示有以下優(yōu)勢:
(1) 三維顯示有更高的地層構(gòu)造成像精度
(2) 三維顯示可以準(zhǔn)確地確定反射界面的空間位置
(3) 三維顯示可以將分散二維圖象，綜合起來進(jìn)行聯(lián)想，直觀地觀察地下地質(zhì)形態(tài)，而且可以從三維的角度去分析和判斷地質(zhì)體的空間形態(tài)。
1 可視化軟件WebGL
WebGL是一項在網(wǎng)頁瀏覽器呈現(xiàn)3D畫面的技術(shù)，有別于過往需加裝瀏覽器插件，透過WebGL的技術(shù)，只需要編寫網(wǎng)頁代碼即可實現(xiàn)3D圖像的展示。WebGL基于OpenGL ES 2.0，提供了3D圖像的程序接口。它使用HTML5 Canvas并允許利用文檔對象模型接口。可利用部分Javascript實現(xiàn)自動內(nèi)存管理。目前，WebGL被大多數(shù)處于測試階段的瀏覽器所支持。目前，支持此技術(shù)的有Mozill Firefox、Google Chrome、Opera 12（目前的正式版11.52不支持）、Safari。另外，它也受Nokia N900 PR1.2支持。
WebGL是通過Web頁面調(diào)用OpenGL，WebGL直接以O(shè)penGL接口實現(xiàn)HTML5的canvas標(biāo)簽調(diào)用，以統(tǒng)一的OpenGL標(biāo)準(zhǔn)，從Web腳本生成利用硬件加速功能的Web交互式3D動畫的圖形渲染。WebGL完美地解決了現(xiàn)有的Web交互式三維動畫的兩個問題：第一：它通過HTML腳本本身實現(xiàn)Web交互式三維動畫的制作，無需任何瀏覽器插件支持;第二：它利用底層的圖形硬件加速功能進(jìn)行的圖形渲染，是通過統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的、跨平臺的OpenGL接口實現(xiàn)的。這就意味著，僅僅用HTML和Javascript，就可以制作出性能絲毫不亞于現(xiàn)在用Flash、Silverlight等做出來的Web交互式三維動畫，而且在任何平臺上都能以同樣的方式運作。WegGL這種方式是直接在頁面本身顯示圖片，比使用插件顯示方式性能和效率上
陸地聲納法三分量三維顯示要求是實現(xiàn)三維的十字剖面圖形，實現(xiàn)過程如下：
（1）首先從地震數(shù)據(jù)文件中讀取N道的采集數(shù)據(jù)。每道數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)信息是坐標(biāo)值和時間值。
（2）然后每三道數(shù)據(jù)為一組，進(jìn)行組合，提取出每道數(shù)據(jù)的坐標(biāo)值和時間值，這樣就構(gòu)成了（x,y,z,t）四維坐標(biāo)的采集點。
(3)構(gòu)造直角坐標(biāo)系（圖3）。首先建立垂直向下的時間軸，然后以每個采集時間點為基點構(gòu)造直角坐標(biāo)系。為了實現(xiàn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)功能，需構(gòu)造兩種直角坐標(biāo)系，①Z軸與時間軸平行。②Y軸與時間軸平行。即實現(xiàn)了坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)功能，防止因采集點與時間軸重合而觀察不到數(shù)據(jù)。根據(jù)坐標(biāo)系，畫出每個采集點的坐標(biāo)位置，然后使用WebGL將采集點用平滑的曲線進(jìn)行連接，形成一條三維的平滑曲線圖。
（4）利用WebGL將三維曲線圖和時間軸之間的空間進(jìn)行曲面填充，并將填充部分進(jìn)行上色，形成三維的旋轉(zhuǎn)曲面。由
4 總結(jié)
本文提出了一種實現(xiàn)陸地聲納三分量數(shù)據(jù)顯示的方法，該方法通過對陸地聲納數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，形成三分量采集點，然后建立三維坐標(biāo)系，利用繪圖工具WebGL對三分量數(shù)據(jù)進(jìn)行渲染，實現(xiàn)三分量數(shù)據(jù)的十字剖面圖顯示，由于剖面圖顯示的三分量的三維數(shù)據(jù)，所以要求剖面圖具有旋轉(zhuǎn)功能。本文還實現(xiàn)了剖面圖的縮放功能，從而有利于工作人員對數(shù)據(jù)的進(jìn)一步解釋和分析，提高了工作效率。
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[關(guān)鍵詞]三維CAD 機(jī)械制圖 教學(xué)方法
一、前言
隨著工業(yè)社會向信息社會的轉(zhuǎn)型，圍繞提高產(chǎn)品設(shè)計制造的創(chuàng)新能力，三維CAD/CAE/CAM等現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)迅速得到推廣和應(yīng)用，制造業(yè)信息化的發(fā)展成為必然趨勢。制造業(yè)信息化將信息技術(shù)、自動化技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)與制造技術(shù)相結(jié)合，改善產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)制造和管理等環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)效率、提升創(chuàng)新能力，帶動產(chǎn)品設(shè)計方法、設(shè)計工具、制造技術(shù)的創(chuàng)新和企業(yè)間協(xié)作關(guān)系的創(chuàng)新，從而實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計制造和企業(yè)管理的信息化、生產(chǎn)過程控制的智能化、制造裝備的數(shù)控化，全面提升我國制造業(yè)的競爭力。
二、機(jī)械制圖的現(xiàn)狀
受計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的制約，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計、制造都是依據(jù)二維投影視圖開展。然而設(shè)計構(gòu)思開始于三維構(gòu)形，制造的結(jié)果又是設(shè)計構(gòu)思的三維實體再現(xiàn)。在設(shè)計的“開始”和制造的“結(jié)果”之間，卻依靠二維投影視圖特定的工程語言來傳遞信息、表達(dá)思想、指導(dǎo) “三維”實體的制造，二維圖的表達(dá)信息極不完整，而且繪圖、讀圖要經(jīng)過專門訓(xùn)練的人來進(jìn)行，這實在是一種迫不得已的“翻譯”。在這樣的信息傳遞與轉(zhuǎn)換過程中，表達(dá)內(nèi)容抽象不具體、非專業(yè)技術(shù)人員看不懂，傳遞信息不準(zhǔn)確，可能會導(dǎo)致信息傳遞的多義性、欠缺性等差錯。
三維CAD技術(shù)符合人的設(shè)計思維習(xí)慣，整個設(shè)計過程完全可以在三維模型上討論，能夠讓我們在平面顯示器上構(gòu)造出三維立體的設(shè)計模型，直觀形象。而且三維CAD技術(shù)可以保留設(shè)計過程的中間結(jié)果，便于開展優(yōu)化設(shè)計，進(jìn)行應(yīng)力/應(yīng)變分析、質(zhì)量屬性分析、空間運動分析、裝配干涉分析、NC編程及可加工性分析、二維工程圖的自動生成、外觀造型效果評價等工作。因而三維CAD技術(shù)才是真正意義上的計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)。
三、三維CAD教學(xué)方法
《高等教育法》第五條規(guī)定人才的培養(yǎng)目標(biāo)是：……培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才。為此，在《機(jī)械制圖》教學(xué)過程中引入了三維CAD技術(shù)，以“設(shè)計為指導(dǎo)、能力為目標(biāo)”開展教學(xué)活動，不再以二維平面繪圖為核心，增加特征技術(shù)、尺寸約束、參數(shù)化、變量化等三維建模的教學(xué)內(nèi)容，重點培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力和創(chuàng)新實踐能力，利于學(xué)生盡快掌握三維CAD技術(shù)。
如何將CAD技術(shù)思想和方法融入到傳統(tǒng)機(jī)械制圖的教學(xué)中，將計算機(jī)輔助設(shè)計的工具與課程教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，為培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力、創(chuàng)新能力和工程素質(zhì)奠定基礎(chǔ)，需要教師在授課過程之中，對傳統(tǒng)機(jī)械制圖教學(xué)的內(nèi)容與三維CAD技術(shù)之間在名詞術(shù)語、理論方法、空間思維過程等方面存在差異等問題進(jìn)行聯(lián)接和整合。為此，筆者在教學(xué)中進(jìn)行了如下三個方面的探討與實踐：
（一）實體的二維投影平面與三維CAD坐標(biāo)面的不一致
實體的二維投影視圖，是根據(jù)投影規(guī)則形成的實體輪廓的平面視圖。一個實體根據(jù)不同的投影方向有不同的二維視圖，這些視圖與實體模型的建立，并沒有必然的聯(lián)系。而在三維CAD技術(shù)中，將前、俯、右視面的三個投影面與X-Y-Z坐標(biāo)面建立了直接的聯(lián)系，該技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是以這三個坐標(biāo)面之一為基準(zhǔn)面，按照實體在該面上的投影視圖作為特征操作的基準(zhǔn)輪廓，開展造型設(shè)計。因此應(yīng)以坐標(biāo)面引出投影面，使學(xué)生正確選擇能夠反映出實體特征的投影面，掌握特征建模的技術(shù)，加深對投影面的理解。
（二）傳統(tǒng)尺寸的定義與三維尺寸約束的不一致
機(jī)械制圖中的二維圖形是通過確定基準(zhǔn)、定形尺寸和定位尺寸來定義圖形的，可是在三維建模的二維草圖中，利用尺寸約束的概念進(jìn)行尺寸標(biāo)注，尺寸約束具有驅(qū)動幾何圖形改變的功能。
將形狀和尺寸結(jié)合起來，通過變量化技術(shù)，改變尺寸約束實現(xiàn)對幾何模型的形狀控制，這是三維CAD技術(shù)的特征之一，是平面繪圖工具所不具有的。但是在導(dǎo)出二維工程圖的時候，必須按照制圖規(guī)則，依據(jù)加工工藝的要求，準(zhǔn)確定義基準(zhǔn)尺寸、定形和定位尺寸，避免與尺寸標(biāo)注的標(biāo)準(zhǔn)不一致，導(dǎo)致繪制的尺寸違背加工工藝的要求。
（三）形體分析與特征草圖的不一致
機(jī)械制圖的形體分析，是將復(fù)雜實體模型視為基本立體的疊加和挖切，而在三維建模的形體構(gòu)成分析中，復(fù)雜實體模型基于特征操作完成的，比如通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、放樣等特征操作，再經(jīng)過布爾運算完成模型的建立。特征草圖必須以完整的尺寸參數(shù)為出發(fā)點（全約束），不能漏標(biāo)尺寸（欠約束），不能多標(biāo)尺寸（過約束）。
四、總結(jié)
三維CAD 技術(shù)主要包括二維計算機(jī)繪圖和三維建模技術(shù)。計算機(jī)繪圖不僅僅只是利用繪圖軟件臨摹、繪制出二維工程圖紙的“甩圖版”的工具，還要讓學(xué)生通過三維軟件的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，掌握計算機(jī)三維造型設(shè)計原理和方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。
關(guān)鍵詞：三維激光掃描；變形監(jiān)測；建筑；應(yīng)用
中圖分類號： O434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
一、三維激光掃描技術(shù)的原理
三維激光掃描技術(shù)是通過內(nèi)部的激光脈沖發(fā)射器向目標(biāo)物發(fā)射激光脈沖，反光鏡旋轉(zhuǎn)，發(fā)射出的激光脈沖掃過被測目標(biāo)信號接收器接收來自目標(biāo)體反射回來的激光脈沖，通過每個激光脈沖從發(fā)出到被測物表面返回儀器所經(jīng)過的時間可以獲得被掃描物體到掃描中心的距離，同時掃描控制模塊控制和測量每個激光脈沖的水平掃描角和豎向掃描角，后處理軟件自動解算得出被測點的相對三維坐標(biāo)(云點)，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成絕對坐標(biāo)系中的三維空間位置坐標(biāo)或三維模型。
二、三維激光掃描技術(shù)的特點
1、高數(shù)據(jù)采樣率
能高速獲取大面積目標(biāo)實體的空間信息。應(yīng)用激光掃描測量技術(shù)進(jìn)行目標(biāo)實體空間三維信息的獲取速度非?？?，可以實時測定實體表面三維信息，進(jìn)而可以應(yīng)用于形變監(jiān)測等領(lǐng)域。
2、非接觸性
三維激光掃描系統(tǒng)是通過發(fā)射脈沖信號和接收被測物體反射回來的脈沖信號對目標(biāo)表面的形態(tài)信息進(jìn)行獲取和量測的。因而此過程中不需要人為的接觸到被測量的物體，這使得該技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于危險領(lǐng)域和測繪人員不可達(dá)到位置的測量等。
3、具有精度高、密度大的特點
激光掃描測量技術(shù)能快速獲取大面積的目標(biāo)空間信息，通過對目標(biāo)的直接掃描來描述目標(biāo)特征，使用龐大的點陣和濃密的格網(wǎng)來獲取目標(biāo)信息，采樣點之間的間距很小。
4、實時性、動態(tài)性、主動性
地面三維激光掃描系統(tǒng)通過主動發(fā)射激光信號，經(jīng)反射棱鏡發(fā)射和接收發(fā)射回來的激光信號來獲得目標(biāo)信息，不受外部光照、氣壓等條件的限制，能夠全天進(jìn)行實時觀測。
5、穿透性
激光具有一定的穿透性，能穿透不太濃密的植被等到達(dá)目標(biāo)實體的表面，瞬間獲取目標(biāo)實體的表面大量點云信息，這些點云信息能描述目標(biāo)表面的不同層面的幾何信息。
三、變形監(jiān)測實施步驟
1、布設(shè)測站
針對建筑物的結(jié)構(gòu)特點及實地環(huán)境，布設(shè)合適的測站。為減少工作量，在保證單獨測站間有點云重疊，并且全部測站掃描能涵蓋目標(biāo)物的同時，選擇盡量少的測站，并將儀器架設(shè)在已知的控制點上二代。
2、粘貼標(biāo)靶
在建筑物周身粘貼合適的反射標(biāo)靶，通過3個或以上的標(biāo)靶中心確定的平面作為橫截面提取的基準(zhǔn)面。該標(biāo)靶也是內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理過程中的點云配準(zhǔn)的重要信息。
3、采集數(shù)據(jù)
根據(jù)精度和環(huán)境要求，選擇合適的三維激光掃描儀對建筑物進(jìn)行掃描采集數(shù)據(jù)。為減少內(nèi)業(yè)工作量，提高精度，在前后兩期掃描過程中，可選擇相同的測站，并將儀器架設(shè)在相同的控制點上。
4、數(shù)據(jù)處理
在經(jīng)過點云的裁剪、去噪等預(yù)處理，并匹配聯(lián)接后,以合適的間距、厚度對掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行截面處理提取切片點云，并對切片點云進(jìn)行重心擬合，得到該橫截面點云的中心坐標(biāo)，即為中軸線該處節(jié)點的坐標(biāo)。
5、變形分析
將前后兩期掃描得到的中軸線節(jié)點坐標(biāo)進(jìn)行比較，提取變形信息。同時，為進(jìn)行對比驗證，可擬合得到兩期掃描中標(biāo)靶中心確定的基準(zhǔn)面的中心坐標(biāo)，并將兩期坐標(biāo)進(jìn)行比較分析。
四、三維激光掃描技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用
本次被監(jiān)測建筑物為某學(xué)校校園內(nèi)一幢教學(xué)樓，磚混砌體結(jié)構(gòu)，地面樓層數(shù)為四層，樓高約15.1米，工程竣工期為1991年。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，掃描需在學(xué)生上課期間完成，以避免人員行走頻繁對點云數(shù)據(jù)完整性的影像。教學(xué)樓東側(cè)為密集房屋，無法進(jìn)行架設(shè)儀器，故本次只針對教學(xué)樓的南、西、北三個立面進(jìn)行掃描，分別在南、西、北三個方向布設(shè)3個變形監(jiān)測點，并保證無掃描盲區(qū)，最大限度的保證立面的數(shù)據(jù)完整性。
1、數(shù)據(jù)采集
本次掃描設(shè)備采用LeicaScanStationC10三維激光掃描儀，C10三維激光掃描儀是一款高速激光掃描，擁有內(nèi)置400萬像素高清晰相機(jī)，300m的遠(yuǎn)距離掃描范圍，360°*270°(水平*垂直)的超大視場角，50000點/秒的超高速掃描速度，全中文觸摸式彩色操作界面，讓外業(yè)的數(shù)據(jù)采集過程既簡便高效又可獲得項目需要的數(shù)據(jù)。
C10可以采用四種設(shè)站方式：已知測站點和定向點坐標(biāo)方式；已知測站點坐標(biāo)和定向方位角方式；后方交會方式；任意設(shè)站方式。本項目首次掃描采用第二種方式，假設(shè)1號觀測點為已知測站點，2號觀測點方向為定向方位，將掃描儀架設(shè)在1號觀測點上，2號觀測點為定向點，測得2號、3號觀測點坐標(biāo)并保存記錄已備第二次進(jìn)行掃描。2號、3號測站點的掃描就可以采用第一種設(shè)站方式，這樣3站掃描獲得的數(shù)據(jù)就在一個獨立的坐標(biāo)系中，避免了內(nèi)業(yè)點云拼接的步驟，提高了工作效率。掃描采用中等密度采集方式進(jìn)行全景掃描(100米處每隔0.1米采集一點)，滿足了變形監(jiān)測的需要。
2、數(shù)據(jù)處理
2.1點云去噪
在數(shù)據(jù)采集中，由于車輛、行人、樹木等因素的影響，我們采集到了很多無用的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)稱作噪聲數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)的剔除過程叫做數(shù)據(jù)濾波。噪聲數(shù)據(jù)與有用數(shù)據(jù)點云的區(qū)別在于噪聲數(shù)據(jù)是不連續(xù)的、無規(guī)律的、比較稀疏而雜亂，利用這一特點可以將噪聲數(shù)據(jù)剔除。例如教學(xué)樓南面的幾棵大樹，外墻上的空調(diào)等。這些數(shù)據(jù)都會影響到最后的分析成果，所以必須去除。
2.2點云切割
本項目為方便數(shù)據(jù)分析以及后期成果輸出的效果，以教學(xué)樓單個外立面為單位進(jìn)行分析比對，所以需對去噪后的點云進(jìn)行切割，獲得單面的點云數(shù)據(jù)。
3、數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)分析是利用檢測軟件GeomagicQualify對前后兩期掃描獲得的點云數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，兩期同一掃描面中相同位置之間點云的位移，即可視為兩個時期的變形量，并創(chuàng)建出三維彩色偏差圖來量化兩者之間的結(jié)果偏差。
4、結(jié)論
在變形監(jiān)測中，常規(guī)觀測方法是基于點的測量，得到的變形點的變形了起伏較大；而三維激光掃描方法是基于面的測量，測量出的平均變形量起伏較為平緩，更能反映出目標(biāo)建筑整體的變形情況。采用三維激光掃描技術(shù)對建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測，在保證一定掃描距離和點云密度的條件下，數(shù)據(jù)處理結(jié)果能夠滿足變形監(jiān)測的要求。其主要優(yōu)點是可以一次快速、完整全方位采集建筑物的表面數(shù)據(jù)，加快了數(shù)據(jù)采集速度，但也存在著一些問題。
(1)由于現(xiàn)場情況比較復(fù)雜，利用三維激光掃描儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，不可避免地存在測量“死角”，例如在教學(xué)樓北面有樹木遮擋，未能獲得教學(xué)樓北面墻完整的點云數(shù)據(jù)，對點云數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生一定的影響。
(2)在點云去噪時，采用的是人工去噪的方式，有可能會把正確的點云刪除。尤其是在墻面上的電線和門窗等，這些點云數(shù)據(jù)緊貼著墻面，很難根據(jù)噪點數(shù)據(jù)的非連續(xù)性、離散性等特性刪除，增加了去噪的難度和工作的效率，使數(shù)據(jù)分析精度受到影像。將三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于建筑物變形監(jiān)測領(lǐng)域，具有良好的應(yīng)用前景和可行性。
結(jié)束語
三維激光掃描是利用激光進(jìn)行高速、實時、自動獲取給定區(qū)域目標(biāo)表面三維坐標(biāo)的測量技術(shù)，是一種大面積高密度的非接觸式主動測量技術(shù)。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)的單點測量，通過掃描可以獲得高精度的海量點云數(shù)據(jù)，其掃描速度可達(dá)數(shù)萬點每秒，且數(shù)據(jù)采集不受天氣條件影響。不同于常規(guī)變形監(jiān)測中離散點的探測，基于三維激光掃描點云的變形探測，往往是面探測。在變形信息提取時，往往采用法向量變形提取、曲面擬合變形提取等方法，在建筑物的變形監(jiān)測應(yīng)用中存在工作量大，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜等不足。
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