時(shí)間：2023-08-12 09:15:21
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【關(guān)鍵詞】房產(chǎn)測(cè)繪信息;三維可視技術(shù);Web環(huán)境;房產(chǎn)測(cè)繪; 三維技術(shù)
中圖分類號(hào)： P2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
一．引言
房產(chǎn)測(cè)繪是運(yùn)用測(cè)繪儀器、測(cè)繪技術(shù)、測(cè)繪手段對(duì)測(cè)定房屋、土地及其周圍的自然狀態(tài)、位置、數(shù)量、質(zhì)量和利用狀況進(jìn)行專業(yè)繪制。三維可視化技術(shù)是對(duì)房產(chǎn)測(cè)繪的表達(dá)工具，是通過(guò)模型的建立和三維空間的組合，顯示和描述房產(chǎn)狀況的一種工具。Web環(huán)境的引入是對(duì)三維可視化技術(shù)的延伸，是通過(guò)瀏覽器對(duì)房產(chǎn)測(cè)繪信息的擴(kuò)展，這突破了地域的限制。目前，國(guó)外的Google 地球(Google Earth)軟件，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)瀏覽地球任意一個(gè)地方，我國(guó)國(guó)內(nèi)很多城市都通過(guò)網(wǎng)絡(luò)了3D城市地圖，真正做到足不出戶，便知天下。三維可視化技術(shù)的應(yīng)用，擴(kuò)大了人們的視野。但是由于房產(chǎn)測(cè)繪信息三維可視化技術(shù)本身就是非常復(fù)雜的技術(shù)，加上Web環(huán)境下的不同干擾因素，使得房產(chǎn)測(cè)繪三維可視化技術(shù)在Web環(huán)境中還存在諸多問(wèn)題。
二.現(xiàn)階段Web環(huán)境下房產(chǎn)測(cè)繪信息中三維可視化技術(shù)的應(yīng)用。
Web環(huán)境下的房產(chǎn)測(cè)繪信息的三維可視化是在GIS地理信息系統(tǒng)、GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、RS遙感系統(tǒng)、VR全景技術(shù)等基礎(chǔ)上，以房產(chǎn)建筑進(jìn)行三維建模，綜合區(qū)域其他資源和信息，通過(guò)Web互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，形象直觀的顯示房產(chǎn)相關(guān)信息的技術(shù)。
Web環(huán)境是具有交互性的，在Web環(huán)境中，用戶通過(guò)填寫(xiě)FORM表單向服務(wù)器提交請(qǐng)求，服務(wù)器根據(jù)用戶的請(qǐng)求返回相關(guān)信息。在房產(chǎn)三維可視化技術(shù)中，房產(chǎn)測(cè)繪信息是具有區(qū)域性的，在Web環(huán)境下，這一區(qū)域就是用戶希望看到的，所需要了解的區(qū)域，即感興趣區(qū)域（AOI）。房產(chǎn)測(cè)繪信息通過(guò)WebGIS的支持，在互聯(lián)網(wǎng)的瀏覽器中顯示房產(chǎn)的相關(guān)信息，用戶通過(guò)FORM表單選擇請(qǐng)求了解的區(qū)域，客戶端將請(qǐng)求提交給信息處理服務(wù)器，服務(wù)器在收到請(qǐng)求后，將該區(qū)域內(nèi)的房產(chǎn)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)建模，自動(dòng)構(gòu)建區(qū)域內(nèi)的三維場(chǎng)景，在構(gòu)建完成后，將區(qū)域內(nèi)的三維場(chǎng)景的數(shù)據(jù)包返回給客戶端，客戶端實(shí)時(shí)顯示區(qū)域內(nèi)的三維場(chǎng)景，滿足所希望了解的需求。這是基于B/S模式的常規(guī)數(shù)據(jù)流方式，是房產(chǎn)測(cè)繪信息的三維可視化技術(shù)在Web環(huán)境中的基本工作流程。
在計(jì)算機(jī)交互式圖形處理中，一般的實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)需要圖形刷新頻率為每秒25-30幀，這也要求在建模和繪制等數(shù)據(jù)處理中必須在17μs內(nèi)完成，這促使在三維建模的效率和數(shù)據(jù)處理策略上都要有高要求。由于房產(chǎn)測(cè)繪的三維場(chǎng)景中包括幾何模型、紋理和屬性等數(shù)據(jù)，這導(dǎo)致數(shù)據(jù)量的增大，由于網(wǎng)絡(luò)帶寬（固定時(shí)間內(nèi)，能通過(guò)的最大位數(shù)據(jù)）的制約和網(wǎng)絡(luò)吞吐量的原因，對(duì)三維可視化技術(shù)的效果響應(yīng)速度造成很大的影響。
在Web環(huán)境一致的情況下，房產(chǎn)測(cè)繪信息三維可視化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間受建模的效率和數(shù)據(jù)量的影響。房產(chǎn)測(cè)繪信息量巨大，在建模中需要表述的因素也較多，而且由于房產(chǎn)的差異性，導(dǎo)致建模工程量大。由于三維可視化技術(shù)在房產(chǎn)測(cè)繪信息上技術(shù)的不足，導(dǎo)致在處理策略上缺乏經(jīng)驗(yàn)，由此產(chǎn)生的是數(shù)據(jù)量的巨大。在房產(chǎn)測(cè)繪信息三維可視化場(chǎng)景中的WebGIS自動(dòng)構(gòu)建存在較多的難題，這些因素都阻礙了三維可視化技術(shù)的功能完善和快速發(fā)展。
目前，在可視化軟件上一般采用IBM Visu-alization Data Explorer和Open In-ventor等可視化系統(tǒng)，在建模時(shí)，要根據(jù)數(shù)據(jù)模型需要進(jìn)行合適的轉(zhuǎn)換。由于這些軟件開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、需要投入大量資金，同時(shí)數(shù)據(jù)的兼容性較差，開(kāi)發(fā)成果無(wú)法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，這些問(wèn)題都造成房產(chǎn)測(cè)繪信息的三維可視化信息傳遞滯后，造成信息失效。
目前很多房地產(chǎn)網(wǎng)站開(kāi)始推出通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程三維看房的業(yè)務(wù)。用戶通過(guò)WebGIS瀏覽，獲取小區(qū)的建設(shè)、樓盤(pán)的顯示等場(chǎng)景信息，對(duì)于小區(qū)綠化和公共資源等信息則需要通過(guò)文字介紹進(jìn)行了解，由于提供的資料有限，用戶無(wú)法根據(jù)自身需要，了解自己想知道的信息。
三.Web環(huán)境下房產(chǎn)測(cè)繪信息三維可視化技術(shù)的發(fā)展。
1.模型庫(kù)的建立。
模型庫(kù)是對(duì)單個(gè)模型的資源綜合，是存儲(chǔ)模型的資料庫(kù)。在房產(chǎn)信息三維可視化中，是以房產(chǎn)基礎(chǔ)-地形信息為對(duì)象，以分散實(shí)體為單位進(jìn)行構(gòu)建的，這其中房屋是最主要的組成部分。在三維模型構(gòu)建時(shí)，可針對(duì)具體房屋，預(yù)先建立房屋模型。對(duì)單個(gè)對(duì)象建立多種式樣的模型，如不同類型的屋頂、不同結(jié)構(gòu)的房屋、風(fēng)格迥異的建筑物等，將這些模型進(jìn)行分類整合，便于在進(jìn)行建模時(shí)可參考調(diào)用。模型庫(kù)建立后，三維場(chǎng)景是通過(guò)模塊的“搭積木”進(jìn)行參數(shù)組合，完成建模。在三維模型庫(kù)中，服務(wù)器端的工作從單個(gè)模型的建立變成了模型的組合，通過(guò)預(yù)先的模型建立，可以節(jié)省建模時(shí)間，有效提升建模的效率，這符合Web環(huán)境中實(shí)時(shí)構(gòu)建的需要。
在模型建立后，要對(duì)附加信息進(jìn)行表述，如小區(qū)綠化資源、配套設(shè)施情況等，將三維場(chǎng)景和二維房產(chǎn)平面圖進(jìn)行結(jié)合，將實(shí)體的屬性信息和實(shí)體場(chǎng)景進(jìn)行整合。對(duì)小區(qū)樓盤(pán)的地理位置等，進(jìn)行合理的表述，提高房產(chǎn)測(cè)繪信息三維可視化的實(shí)用性。
2.服務(wù)器端數(shù)據(jù)處理。
通過(guò)預(yù)先的模型數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)建模，同時(shí)也可減少網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間，但這對(duì)于服務(wù)器端提出了高要求。對(duì)于模型庫(kù)來(lái)說(shuō)，資源需要越多越好，信息量越大越好，資源越多越能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)構(gòu)建的準(zhǔn)確度，信息量越大越能完善信息程度，這無(wú)疑就加重了服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。在服務(wù)器端，要對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量要進(jìn)行合理的壓縮和整合，對(duì)數(shù)據(jù)的安全性能要加強(qiáng)。
3.房產(chǎn)測(cè)繪信息三維可視化的實(shí)時(shí)構(gòu)建與實(shí)時(shí)顯示。
通過(guò)模型數(shù)據(jù)庫(kù)的建立提高了建模的速度和效率，在優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)吞吐量的條件下，對(duì)軟件實(shí)時(shí)進(jìn)行改善。通過(guò)WebGIS平臺(tái)的支持，對(duì)房產(chǎn)的三維實(shí)景可以快速、有效、及時(shí)的通過(guò)Internet Web給用戶實(shí)時(shí)顯示，這要求對(duì)房產(chǎn)測(cè)繪信息的管理模式和應(yīng)用范圍、展示的方法和產(chǎn)品等方便進(jìn)行改變。
模塊化的模型數(shù)據(jù)應(yīng)用，可通過(guò)模型庫(kù)的單個(gè)模型的調(diào)用，利用相同的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行快速建模。對(duì)模型庫(kù)中的模型要建立參考復(fù)用的數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣可便于在建模時(shí)加快建模速度。依據(jù)實(shí)時(shí)信息，對(duì)用戶需要了解的信息進(jìn)行分析處理，通過(guò)信息的調(diào)用、建模、，對(duì)房產(chǎn)測(cè)繪信息進(jìn)行三維可視化實(shí)時(shí)顯示。同時(shí)要對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行多方案開(kāi)發(fā)，便于用戶從不同的視角進(jìn)行瀏覽、鳥(niǎo)瞰、飛行房產(chǎn)三維場(chǎng)景，以此來(lái)滿足用戶的多方面需求。
模型庫(kù)的參考復(fù)用不能是簡(jiǎn)單的復(fù)制拷貝，對(duì)操控的多級(jí)復(fù)用，要設(shè)置一個(gè)參考指針，通過(guò)指針復(fù)用三維模型，通過(guò)參考復(fù)用的參數(shù)化指針調(diào)用，可以在很大程度上降低數(shù)據(jù)冗余，最大限度的減少三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)量。
四．結(jié)束語(yǔ)
Web環(huán)境下的房產(chǎn)測(cè)繪信息三維可視化技術(shù)從出現(xiàn)到完善，需要一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和進(jìn)步，房產(chǎn)信息的Web三維可視化將真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)化、情境化、真實(shí)化、實(shí)用化。
參考文獻(xiàn)：
[1] 程亮，張友靜，龔健雅，宋小剛，CHENG Liang，ZHANG You-jing，GONG Jian-ya，SONG Xiao-gangWeb環(huán)境下房產(chǎn)測(cè)繪信息三維可視化技術(shù)研究[期刊論文] 《測(cè)繪科學(xué)》 ISTIC PKU2008年1期
[2] 崔洪,葉小飛 房產(chǎn)測(cè)繪三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[期刊論文] 《科技資訊》 2012,(23)
[3] 寇付友 房產(chǎn)測(cè)繪三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究 [期刊論文] 《科技資》2012,(16)
關(guān)鍵詞：電力大數(shù)據(jù)；可視化；可視化系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)；技術(shù)研究；趨勢(shì)
中圖分類號(hào)：TM743 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）30-0062-02
1 引 言
智能電網(wǎng)技術(shù)高度融合了傳統(tǒng)的電力技術(shù)和信息、控制、自動(dòng)化等技術(shù)，通過(guò)對(duì)發(fā)送、輸送、配置、使用以及調(diào)試、營(yíng)銷等很多環(huán)節(jié)收集大量的數(shù)據(jù)信息，對(duì)信息進(jìn)行分析、挖掘，最終能夠掌握并控制各個(gè)環(huán)節(jié)決策并優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)生產(chǎn)效率的提高、電網(wǎng)運(yùn)行達(dá)到較高的穩(wěn)定性、滿足電力客戶的用電需求。
智能電網(wǎng)都在不斷進(jìn)步、規(guī)模也逐漸擴(kuò)大，多種智能電表、信息系統(tǒng)以及傳感器等異構(gòu)分布式數(shù)據(jù)源連續(xù)的產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)信息，所以被稱作是電力大數(shù)據(jù)。
電力大數(shù)據(jù)可以說(shuō)是電網(wǎng)職能的主要支撐體系，所以在眾多工作內(nèi)容中，對(duì)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理、挖掘是工作的重點(diǎn)內(nèi)容。
2 電力大數(shù)據(jù)概念以及特征
電力大數(shù)據(jù)主要是指智能電網(wǎng)在發(fā)電、配電、輸電、營(yíng)銷以及管理等環(huán)節(jié)的海量數(shù)據(jù)。
按照電網(wǎng)企業(yè)的主營(yíng)業(yè)務(wù)將數(shù)據(jù)大致可分為電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、電力企業(yè)銷售數(shù)據(jù)、及電力企業(yè)管理數(shù)據(jù)三類。
隨著智能化設(shè)備的廣泛應(yīng)用，大數(shù)據(jù)的來(lái)源包括安裝于家家戶戶的智能電表、數(shù)以萬(wàn)計(jì)的發(fā)電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備、架空線路、高壓電纜等設(shè)備中獲取的高速增長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，光伏和風(fēng)電功率預(yù)測(cè)所需的大量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等。
電力大數(shù)據(jù)是建設(shè)性能穩(wěn)定、安全可靠、高效運(yùn)作、節(jié)能電網(wǎng)的重要保障。
為了能夠分析電力大數(shù)據(jù)，使得智能電網(wǎng)的管理水平得到提高，需要建立更加科學(xué)的數(shù)據(jù)智能系統(tǒng)。
電力大數(shù)據(jù)有很多特征，比如體量大、多類型、速度快等：
①體量大：電力大數(shù)據(jù)所收集的數(shù)據(jù)規(guī)?？梢赃_(dá)到PB數(shù)量級(jí)別。
②類型多：不僅可以得到傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，而且還可以在營(yíng)銷系統(tǒng)、生產(chǎn)管理等方面產(chǎn)生大量的非結(jié)構(gòu)以及半結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。
③速度快：電力大數(shù)據(jù)無(wú)論采集還是處理都有著極快的特點(diǎn)。
此外電力大數(shù)據(jù)可以通過(guò)和其他行業(yè)的行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)深度挖掘與分析。
3 基于電力大數(shù)據(jù)的可視化以及在電力系統(tǒng)中的 應(yīng)用
電力系統(tǒng)工作人員為了能夠使得系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)，就必須對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)備和工作狀態(tài)進(jìn)行隨時(shí)的監(jiān)測(cè)。但是，電網(wǎng)內(nèi)大量設(shè)備都互聯(lián)，監(jiān)測(cè)設(shè)備的連接方式、設(shè)備之間的相互影響是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)可視化系統(tǒng)可以在其生成的圖像中展示大量信息，方便操作人員準(zhǔn)確快速理解，實(shí)時(shí)監(jiān)控所有設(shè)備狀態(tài)，并完成可靠操作，電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)可視化操作系統(tǒng)可以為工作人員的工作帶來(lái)很大的便利，是一種高效的方案。
智能電網(wǎng)中數(shù)據(jù)量最大的應(yīng)屬于電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)主要包括電網(wǎng)運(yùn)行關(guān)鍵指標(biāo)、電網(wǎng)潮流、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)遙信、缺陷記錄、供電場(chǎng)所視頻監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等。提取系統(tǒng)的主參數(shù)及配網(wǎng)終端數(shù)據(jù)，能夠構(gòu)建一個(gè)全景的電網(wǎng)絡(luò)信息拓?fù)鋱D像，并在圖中采取可視化技術(shù)手段將相關(guān)豐富信息的集中展示。
在此全景的電網(wǎng)拓?fù)鋱D中能夠?qū)崿F(xiàn)如下幾類問(wèn)題的在線分析：重要設(shè)備健康狀況的在線監(jiān)測(cè)與分析，專線用戶的用電行為特征分析與預(yù)測(cè)；對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行在線評(píng)價(jià)與分析等。
到目前為止，電力系統(tǒng)可視化研究主要包括三個(gè)方面，分別是靜態(tài)數(shù)據(jù)的可視化研究、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)可視化研究、電力系統(tǒng)元件。
運(yùn)行狀態(tài)可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是各參數(shù)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)規(guī)則，以及各狀態(tài)量的關(guān)聯(lián)度及其權(quán)重。目前，各種適用于大數(shù)據(jù)分析的深度關(guān)聯(lián)規(guī)則有：基于粒計(jì)算的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法、基于壓縮矩陣的Apriori算法、基于云計(jì)算平臺(tái)Hadoop的快速關(guān)聯(lián)規(guī)則增量更新算法（C-FUP）等。
4 可視化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的步驟
在開(kāi)發(fā)這個(gè)系統(tǒng)的時(shí)候使用面向?qū)ο髾C(jī)制，定義不同的模塊和插件達(dá)到各種功能實(shí)現(xiàn)的目的?？梢苑譃槠邆€(gè)步驟：
①對(duì)資源標(biāo)識(shí)符的格式以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)的對(duì)象相關(guān)描述進(jìn)行確定；
②所涉及的圖形里面的業(yè)務(wù)對(duì)象列表進(jìn)行確定；
③定義SGL開(kāi)發(fā)圖模，當(dāng)然也包含了圖模所設(shè)計(jì)的支持狀態(tài)組以及狀態(tài)值等內(nèi)容；
④業(yè)務(wù)信息設(shè)置插件的開(kāi)發(fā)；
⑤在圖形里面讀取所有圖件相關(guān)的業(yè)務(wù)信息，并將從業(yè)務(wù)服務(wù)所獲得的數(shù)據(jù)設(shè)置到對(duì)應(yīng)的圖件插件中以及業(yè)務(wù)對(duì)象所關(guān)聯(lián)的控制功能插件里面；
⑥系統(tǒng)的運(yùn)行與檢測(cè)；
⑦自定義人機(jī)界面風(fēng)格。
5 電力大數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
可視化系統(tǒng)在完成SGL的模塊設(shè)計(jì)后，可以協(xié)同其他模塊及可視化關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種展示。下面主要詳述電力大數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，主要包含云計(jì)算技術(shù)、區(qū)域點(diǎn)密度可視化技術(shù)、等高繪制技術(shù)、電網(wǎng)潮流和GIS可視化技術(shù)、歷史流展示技術(shù)等。
5.1 云計(jì)算技術(shù)
隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷深化發(fā)展，云計(jì)算的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析、處理等方面的技術(shù)和理論研究為大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因?yàn)榇髷?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量和分布式的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理技術(shù)難以勝任。
云計(jì)算的核心思路是分布式文件系統(tǒng)（distributed file system，DFS）和MapReduce技術(shù)，DFS有著高容錯(cuò)性的特點(diǎn)，并且是為部署在價(jià)格低廉的硬件上而設(shè)計(jì)的，而且它為應(yīng)用程序提供高吞吐量的數(shù)據(jù)訪問(wèn)，適合那些有著超大數(shù)據(jù)集（large data set）的程序。以分布式文件處理技術(shù)為基礎(chǔ)，去掉了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系型特性，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)被簡(jiǎn)化且更加靈活，使PB、ZB級(jí)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)成為可能。
另外，該框架中還包含商業(yè)智能應(yīng)用、傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、大數(shù)據(jù)訪問(wèn)框架、大數(shù)據(jù)調(diào)度框架、網(wǎng)絡(luò)層、操作系統(tǒng)、服務(wù)器、備份和恢復(fù)、數(shù)據(jù)管理等模塊。
MapReduce是用來(lái)進(jìn)行并行處理和生成大數(shù)據(jù)集的并行編程模型。Hadoop包含了MapReduce的開(kāi)源實(shí)現(xiàn)，是引起關(guān)注的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)之一。Mahout是基于MapReduce的并行數(shù)據(jù)挖掘項(xiàng)目，對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘算法，性能大幅提升。
5.2 區(qū)域密度可視化技術(shù)
區(qū)域密度可視化技術(shù)是把每一個(gè)區(qū)域用點(diǎn)密度來(lái)展示，這種方法的優(yōu)勢(shì)就是很直觀，目前常用于表示區(qū)域用電負(fù)荷密度。
點(diǎn)密度圖要求必須生成一定的隨機(jī)點(diǎn)，如果隨機(jī)點(diǎn)在對(duì)應(yīng)的區(qū)域里面輸出這個(gè)點(diǎn)，如果不在區(qū)域中，還需要再一次生成隨機(jī)點(diǎn)然后再進(jìn)行判斷，持續(xù)進(jìn)行此步驟一直到滿足點(diǎn)數(shù)要求。在實(shí)現(xiàn)區(qū)域負(fù)荷密度可視化的時(shí)候，實(shí)際情況的地理邊界線可以粗略的認(rèn)為是多個(gè)點(diǎn)相互連接而成的不規(guī)則的多邊形，所以才通過(guò)判斷點(diǎn)在多邊形內(nèi)還是外的算法實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。
算法流程：
①首先需要讀取所給的多邊形的區(qū)域邊界條件；
②查找這個(gè)多變性里面定點(diǎn)的最大、最小坐標(biāo)數(shù)值，以期得到粗略的范圍；
③生產(chǎn)這個(gè)粗略范圍的隨機(jī)點(diǎn)；
④判斷點(diǎn)在區(qū)域內(nèi)部還是外部；
⑤如果在內(nèi)部，那么就繼續(xù)繪制；
⑥如果在區(qū)域外部那么就要再次生成就重復(fù)（3）然后繼續(xù)操作，否則就退出結(jié)束。
5.3 等高線繪制方法
等高線是地面上高程相同的各相鄰點(diǎn)所連接成的封閉曲線垂直投影到平面上的圖形.構(gòu)造節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的等高線不僅能反映節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行的當(dāng)前狀態(tài)，還能對(duì)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的將來(lái)狀態(tài)做出預(yù)測(cè).等高繪制方法在可視化應(yīng)用中比較普遍，特點(diǎn)就是有著很強(qiáng)的數(shù)據(jù)連續(xù)性。等高線圖例，如圖1所示。
繪制過(guò)程如下：
①首先需要構(gòu)造三角網(wǎng)格；
②內(nèi)插數(shù)據(jù)等值點(diǎn)；
③搜索并追蹤等值點(diǎn)；
④曲線擬合，填充色塊兒。
5.4 電網(wǎng)潮流和GIS可視化技術(shù)
利用箭頭方向、箭頭大小表示線路潮流方向和大小，在原有的電網(wǎng)單線圖，依據(jù)潮流大小用箭頭和數(shù)值直觀反映線路上的功率值。利用GIS可視化把電網(wǎng)的可視化和地理信息系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，基于已有的GIS系統(tǒng)三維地理信息系統(tǒng)的可視化研究，運(yùn)用包圍盒算法、求交算法等三維場(chǎng)景拾取算法，包含物體三維展示、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)提供一個(gè)可視化的三維地理信息系統(tǒng)，為輸配電網(wǎng)管理者提供一個(gè)縮微化模型，從而為輸配電網(wǎng)的管理、基建、維修、擴(kuò)建和決策等提供地理信息。
5.5 歷史流展示技術(shù)
歷史流展示技術(shù)體現(xiàn)在對(duì)電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)的管理與展示上。在電力系統(tǒng)中，深層次的應(yīng)用分析往往以歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)的規(guī)劃數(shù)據(jù)和負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)歷史流展示技術(shù)，可以繪制出數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)并預(yù)測(cè)出未來(lái)的數(shù)據(jù)走勢(shì)；通過(guò)歷史流回放展示技術(shù)，可以模擬歷史重大事件發(fā)生、演變，挖掘歷史事件潛在的知識(shí)與規(guī)律。
6 電力行業(yè)可視化智能系統(tǒng)未來(lái)趨勢(shì)分析
電力行業(yè)可視化是基于大數(shù)據(jù)分析挖掘理念和可視化展現(xiàn)技術(shù)手段，未來(lái)“智能系統(tǒng)”將繼續(xù)在線檢測(cè)、視頻監(jiān)控、應(yīng)急指揮、智能查詢等展示模式功能上持續(xù)擴(kuò)展完善，同時(shí)可視化展示電網(wǎng)及相關(guān)設(shè)施總體運(yùn)行情況，突出顯示異常信息；實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)場(chǎng)景、設(shè)備的三維虛擬仿真等；實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行仿真功能，為互動(dòng)體驗(yàn)、方式預(yù)想及事件重演提供支持。
6.1 應(yīng)急指揮模式
基于WebGis，快速調(diào)用調(diào)度各子系統(tǒng)實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)，以大數(shù)據(jù)挖掘分析為手段，實(shí)現(xiàn)電力應(yīng)急狀態(tài)下從現(xiàn)場(chǎng)狀況捕獲、應(yīng)急處置方案形成到快速響應(yīng)、現(xiàn)場(chǎng)時(shí)效處置、資源的協(xié)助和調(diào)動(dòng)一體化的應(yīng)急指揮可視化平臺(tái)，納入VAS的數(shù)據(jù)通過(guò)本模式任意切換。
6.2 運(yùn)行監(jiān)控模式
不但對(duì)運(yùn)行各設(shè)備運(yùn)行參數(shù)以及終端用電量參數(shù)等經(jīng)過(guò)系統(tǒng)ETL模塊進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合高分GIS，以多種圖表、多維度、多方式的展示出來(lái)，而且對(duì)非電網(wǎng)而影響到電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括氣象信息、衛(wèi)星云圖、雷電檢測(cè)等功能，并提供系統(tǒng)告警、影響范圍和程度分析及輔助應(yīng)急處理功能，支持系統(tǒng)分級(jí)分類梳理展示。
6.3 快速仿真和建模
有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用快速仿真模型，市場(chǎng)售電數(shù)據(jù)、法律法規(guī)、風(fēng)險(xiǎn)分析和控制都應(yīng)被納入系統(tǒng)模型并量化系統(tǒng)的安全性和可靠性，提供快于實(shí)時(shí)的超前仿真，該功能首先利用高性能量測(cè)和通信系統(tǒng)得到拓?fù)?、潮流、電壓、頻率、設(shè)備實(shí)時(shí)模型等信息，然后據(jù)此進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)和在線分析，最后確定當(dāng)前系統(tǒng)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性。
6.4 自定義模式
自定義模式滿足各類綜合疊加性或各類非標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)景模式下的展示需求，根據(jù)實(shí)際要求，自定義數(shù)據(jù)源、顯示方式、顯示位置等內(nèi)容，采用拖拽操作，簡(jiǎn)單易用，同時(shí)支持應(yīng)急指揮的快速響應(yīng)與故障隱患的排除處理。
7 結(jié) 語(yǔ)
基于電力大數(shù)據(jù)的可視化技術(shù)近年來(lái)雖然不斷取得新的成果，但是將數(shù)據(jù)繪制成高精度、高分辨率圖片的業(yè)務(wù)模型、智能算法和交互式圖形處理工具開(kāi)發(fā)的研究還有很長(zhǎng)的路要走，與此同時(shí)許多應(yīng)用不能夠得到全方位的支持。所以在以后的研究中更應(yīng)該致力于數(shù)據(jù)圖形展示、挖掘等綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)多樣、精細(xì)、全面發(fā)展。
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[關(guān)鍵詞] 石油勘探；協(xié)同；云計(jì)算；平臺(tái)；遠(yuǎn)程；三維；可視化
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 17. 025
[中圖分類號(hào)] TP315 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2014）17- 0041- 03
1 前 言
新疆油田作為中國(guó)西部第一個(gè)千萬(wàn)噸級(jí)大油田，經(jīng)歷了50多年的勘探開(kāi)發(fā)，地表地理環(huán)境和地下地質(zhì)條件越來(lái)越復(fù)雜，勘探開(kāi)發(fā)的難度越來(lái)越大，因此必須大力推進(jìn)信息技術(shù)的應(yīng)用，以信息化、智能化來(lái)提升油氣勘探開(kāi)發(fā)的水平和效益。
在此形勢(shì)下，新疆油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院于2005年建成了勘探協(xié)同環(huán)境，利用“網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)+服務(wù)器+胖客戶端”的解釋軟件運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科、多專業(yè)的協(xié)同工作，極大地提高了勘探科研人員的工作效率。然而隨著技術(shù)的進(jìn)步和勘探研究大協(xié)同需求的出現(xiàn)，利用云計(jì)算技術(shù)對(duì)原有協(xié)同環(huán)境進(jìn)行升級(jí)已經(jīng)迫在眉睫。其中，石油勘探研究中所使用的主流專業(yè)軟件（如OpenWorks、Geoeast等），都在向著體解釋的方向發(fā)展，三維顯示處于越來(lái)越重要的位置，如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程三維可視化，將是協(xié)同環(huán)境升級(jí)為云計(jì)算平臺(tái)至關(guān)重要的一步。
2 技術(shù)要求
在云計(jì)算平臺(tái)的建設(shè)規(guī)劃中，為了滿足大協(xié)同的需求，將所有計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源統(tǒng)一整合到數(shù)據(jù)中心，利用數(shù)據(jù)中心的資源開(kāi)展勘探研究工作，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把結(jié)果傳輸?shù)娇蛻舳?，科研人員直接面對(duì)的客戶端將不再承擔(dān)計(jì)算任務(wù)。而將后端的硬件資源與前端的客戶端有效連接起來(lái)的正是云計(jì)算平臺(tái)。云計(jì)算平臺(tái)在整個(gè)系統(tǒng)中所處的位置如圖1所示。
而在云計(jì)算平臺(tái)的眾多功能中，遠(yuǎn)程圖形可視化是硬件設(shè)備與用戶溝通的橋梁，是與用戶體驗(yàn)直接相關(guān)的部分，其功能的完善與否將直接影響科研人員對(duì)云計(jì)算平臺(tái)的評(píng)價(jià)，是極其重要的部分。其中二維圖形的遠(yuǎn)程可視化技術(shù)已經(jīng)非常成熟，諸如Xmanager之類的遠(yuǎn)程桌面軟件已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。而三維圖形的遠(yuǎn)程可視化技術(shù)也在近年來(lái)取得突破。遠(yuǎn)程三維可視化技術(shù)可以將應(yīng)用軟件服務(wù)器渲染好的圖像（包括二維和三維）經(jīng)過(guò)壓縮后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給客戶端，客戶端只需將圖像解壓后顯示。但是要將遠(yuǎn)程三維可視化技術(shù)應(yīng)用到勘探云計(jì)算平臺(tái)中，就必須滿足油田勘探研究的需求：
首先，科研人員在使用油田勘探研究專業(yè)軟件時(shí)，對(duì)顯示的色彩和形狀的準(zhǔn)確度和清晰度要求非常高，這就要求遠(yuǎn)程三維可視化技術(shù)需要能夠提供無(wú)失真的高清晰度畫(huà)面。
其次，由于客戶端通常位于科研人員的辦公室，甚至有可能位于公網(wǎng)上，在圖像傳輸時(shí)不能占用太大的網(wǎng)絡(luò)帶寬，因此要求遠(yuǎn)程三維可視化技術(shù)在保證圖形不失真的前提下有優(yōu)秀的圖形壓縮率，保證科研人員在低帶寬網(wǎng)絡(luò)中也能流暢使用。
再次，由于油田勘探研究專業(yè)軟件種類較多，而且橫跨Windows平臺(tái)和Linux平臺(tái)，需要遠(yuǎn)程三維可視化技術(shù)有足夠出色的兼容性，保證勘探研究中所使用的專業(yè)軟件都能通過(guò)其。
最后，原有協(xié)同環(huán)境已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了科研數(shù)據(jù)的共享，在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步加強(qiáng)不同地區(qū)科研人員之間的交流和協(xié)作，需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)同工作，即多名用戶能同時(shí)登錄到同一畫(huà)面，其中任何一名用戶的操作對(duì)其他用戶均可見(jiàn)。
3 遠(yuǎn)程三維可視化技術(shù)在油田勘探研究中應(yīng)用的實(shí)踐
3.1 實(shí)踐準(zhǔn)備
目前主流的遠(yuǎn)程三維可視化技術(shù)有Citrix公司的XenApp，NICE公司的DCV，Halliburton公司的vSite-3D，HP公司的RGS和Schlumberger公司的LiveQuest。只有對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行充分的研究和測(cè)試，深入了解其功能和性能，才能篩選出適合石油勘探研究的遠(yuǎn)程三維可視化技術(shù)。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究和測(cè)試，根據(jù)研究和測(cè)試的結(jié)果，經(jīng)過(guò)綜合考慮，勘探云計(jì)算平臺(tái)決定使用XenApp來(lái)承擔(dān)Windows平臺(tái)軟件的遠(yuǎn)程三維可視化工作，而由DCV來(lái)承擔(dān)Linux平臺(tái)軟件的遠(yuǎn)程三維可視化工作。兩者能夠?qū)崿F(xiàn)的功能如表1所示。
可以看到，在值得關(guān)心的技術(shù)指標(biāo)上，這兩種技術(shù)都能滿足要求：
（1）能準(zhǔn)確地顯示三維圖形的顏色和形狀。
（2）在帶寬占用方面，公司內(nèi)部的千兆網(wǎng)都能較輕松地承擔(dān)傳輸任務(wù)，而在公網(wǎng)上，可以通過(guò)調(diào)低畫(huà)面質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)流暢運(yùn)行（兩種技術(shù)均采用差分算法，調(diào)低畫(huà)面質(zhì)量只對(duì)運(yùn)動(dòng)畫(huà)面有影響，靜止畫(huà)面質(zhì)量不變）。
（3）在兼容性方面，XenApp不支持Linux平臺(tái)軟件，DCV雖然支持兩種平臺(tái)，但Windows服務(wù)器必須架設(shè)在KVM虛擬機(jī)上，不僅性能損失較大，而且硬件資源部署的靈活度也較低。使用XenAppWindows平臺(tái)軟件，使用DCVLinux平臺(tái)軟件可以發(fā)揮它們各自的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)互相彌補(bǔ)各自的不足。
（4）在協(xié)作模式上，XenApp只支持管理員與客戶端的協(xié)作模式，不過(guò)Windows平臺(tái)的遠(yuǎn)程協(xié)作方式很多，可以一定程度地彌補(bǔ)這一不足。而DCV支持各種協(xié)作模式。
（5）在定制研發(fā)方面，兩者都能提供定制研發(fā)服務(wù)。
（6）顯卡復(fù)用是指一塊顯卡能支持多用戶同時(shí)使用需三維渲染的軟件，這項(xiàng)功能能夠提高硬件資源的利用率和部署的靈活度。兩者都支持此項(xiàng)功能。
（7）在服務(wù)方式方面，XenApp提供的是SaaS服務(wù)，DCV提供的是PaaS服務(wù)。相比之下，SaaS服務(wù)在系統(tǒng)安全性、使用便利性和用戶接受度上較PaaS服務(wù)更有優(yōu)勢(shì)。不過(guò)值得注意的是，科研人員在使用Linux平臺(tái)的專業(yè)軟件時(shí)經(jīng)常需要打開(kāi)Terminal來(lái)組織數(shù)據(jù)，此時(shí)PaaS服務(wù)反而具有一定的便利性。
3.2 實(shí)際部署
在實(shí)際部署中，由于XenApp已經(jīng)集成了一整套云計(jì)算系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)云計(jì)算系統(tǒng)所需的全部功能，而DCV則僅有遠(yuǎn)程三維可視化功能，其他功能均需要自主研發(fā)組件來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中包括用戶管理系統(tǒng)、性能監(jiān)控系統(tǒng)、負(fù)載均衡系統(tǒng)和用戶訪問(wèn)門(mén)戶。在研發(fā)這些組件時(shí)，考慮到研究人員使用的便利性，將XenApp和DCV兩者整合為一個(gè)整體，這其中涉及跨平臺(tái)的用戶管理和同步、跨平臺(tái)的軟件授權(quán)管理、負(fù)載均衡算法的設(shè)計(jì)、軟件單點(diǎn)登錄的實(shí)現(xiàn)等一系列問(wèn)題。在攻克了這些問(wèn)題后，勘探云平臺(tái)得以成功，其門(mén)戶界面如圖2所示。
可以看到Windows平臺(tái)的Discovery、GeoMap與Linux平臺(tái)的OpenWorks等軟件在統(tǒng)一的門(mén)戶向用戶。用戶點(diǎn)擊軟件圖標(biāo)后，會(huì)根據(jù)其所屬平臺(tái)自動(dòng)使用XenApp或DCV來(lái)向用戶提供遠(yuǎn)程可視化服務(wù)，為云計(jì)算平臺(tái)的建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。目前該平臺(tái)已經(jīng)成功上線運(yùn)行，效果良好。用戶通過(guò)遠(yuǎn)程三維可視化技術(shù)使用勘探研究專業(yè)軟件如圖3所示。
3.3 實(shí)踐中的一些問(wèn)題
在現(xiàn)階段，石油勘探研究用的專業(yè)軟件并不是所有模塊都需要三維顯示，這部分工作并不需要顯卡參與。那么最經(jīng)濟(jì)的做法應(yīng)該是將軟件在無(wú)顯卡的服務(wù)器群和有顯卡的服務(wù)器群各安裝一份，并分別作為二維應(yīng)用和三維應(yīng)用，用戶根據(jù)自己當(dāng)前工作的需求在其中進(jìn)行選擇。但在實(shí)際測(cè)試時(shí)，用戶無(wú)論其實(shí)際需求如何，大部分情況下都傾向于選擇三維應(yīng)用，造成三維應(yīng)用服務(wù)器繁忙而二維應(yīng)用服務(wù)器空閑的現(xiàn)象，并不符合提高硬件資源利用率的初衷。另外給用戶額外的選項(xiàng)也會(huì)增加用戶的困擾，使整個(gè)云計(jì)算平臺(tái)的接受度降低。新疆油田勘探公司云計(jì)算平臺(tái)為了提供更好的用戶體驗(yàn)，將應(yīng)用全部部署于有顯卡的服務(wù)器群，但這就對(duì)負(fù)載均衡提出了更高的要求。
理想狀況是，能將CPU計(jì)算資源與顯卡計(jì)算資源隔離開(kāi)，形成各自的資源池，當(dāng)軟件僅使用二維顯示時(shí)，由CPU資源池獨(dú)立完成用戶請(qǐng)求；而當(dāng)軟件需要三維顯示時(shí)，會(huì)調(diào)用OpenGL庫(kù)，此時(shí)將這部分請(qǐng)求轉(zhuǎn)移到顯卡資源池，兩個(gè)資源池合作為用戶提供完整的圖像。這與DCV的工作原理是相似的，其工作原理如圖4所示。
DCV就是將圖形中的二維和三維部分分離，分別交給CPU和顯卡處理，然后在客戶端將兩者融合顯示，而且DCV也提出了遠(yuǎn)程渲染服務(wù)器的概念，圖形中的三維部分將通過(guò)“網(wǎng)絡(luò)”傳輸給遠(yuǎn)程渲染服務(wù)器處理，可以說(shuō)是云計(jì)算的理想架構(gòu)。但是在實(shí)際的DCV產(chǎn)品中，這里的“網(wǎng)絡(luò)”只能是KVM虛擬機(jī)及其宿主機(jī)之間的虛擬網(wǎng)絡(luò)，不同的物理服務(wù)器之間是無(wú)法進(jìn)行這樣的協(xié)作的。而且目前顯卡普遍使用的PCI-e 3.0接口的雙向帶寬高達(dá)32GB/s，現(xiàn)有服務(wù)器支持的網(wǎng)絡(luò)無(wú)法承載如此高速的數(shù)據(jù)傳輸，這種架構(gòu)必然將造成性能下降。
3.4 展望
隨著技術(shù)的進(jìn)步，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，400G以太網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)將使CPU資源池和顯卡資源池的分離成為可能。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和遠(yuǎn)程三維可視化技術(shù)都支持這樣的分離時(shí)，勘探云計(jì)算平臺(tái)的架構(gòu)應(yīng)盡可能地向這一方向轉(zhuǎn)變。
同時(shí)服務(wù)器虛擬化技術(shù)也在不斷發(fā)展，逐漸有虛擬機(jī)軟件支持顯卡，而底層硬件虛擬化的好處是顯而易見(jiàn)的，雖然現(xiàn)在勘探云計(jì)算平臺(tái)底層硬件均未使用虛擬機(jī)，但從維護(hù)工作量和故障轉(zhuǎn)移等方面考慮，當(dāng)支持顯卡的服務(wù)器虛擬化技術(shù)[1]成熟后，應(yīng)將其與遠(yuǎn)程三維可視化技術(shù)結(jié)合，更好地為研究人員提供服務(wù)。而且Nvidia的VGX顯卡虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)也預(yù)示著顯卡虛擬化時(shí)代的到來(lái)，雖然石油勘探專業(yè)軟件更期望多塊顯卡的整合而非目前的將一塊顯卡拆分，但是顯卡虛擬化技術(shù)也為遠(yuǎn)程三維可視化技術(shù)提供了新的可能。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著信息技術(shù)的進(jìn)步和勘探研究大協(xié)同需求的出現(xiàn)，云計(jì)算技術(shù)已經(jīng)成為油田信息化智能化進(jìn)一步發(fā)展的不二之選，而遠(yuǎn)程三維可視化技術(shù)在其中扮演著至關(guān)重要的角色。在建設(shè)勘探云計(jì)算平臺(tái)的過(guò)程中，以大量的研究和測(cè)試工作為基礎(chǔ)，在現(xiàn)有的主流遠(yuǎn)程三維可視化技術(shù)中選擇了XenApp技術(shù)和DCV技術(shù)作為云計(jì)算平臺(tái)的核心，收到了良好的效果。但技術(shù)進(jìn)步的腳步不會(huì)停歇，遠(yuǎn)程三維可視化技術(shù)將與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬化技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合[2]，使勘探云計(jì)算平臺(tái)不斷完善和發(fā)展。
主要參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：三維可視化；土地整治；高程數(shù)據(jù)；航空影像
中圖分類號(hào)：TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
三維地形可視化技術(shù)是指在計(jì)算機(jī)上對(duì)數(shù)字地形模型中的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行逼真的三維顯示、模擬仿真、簡(jiǎn)化、多分辨率表達(dá)和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)葍?nèi)容的一種技術(shù)，它用直觀，可視，形象，多視角，多層次的方法，快速逼真的模擬出三維地形的二維圖像，使地形模型和用戶有很好的交互性，使用戶有“身臨其境”的感覺(jué)。它涉及到測(cè)繪學(xué)、現(xiàn)代數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)三維圖形學(xué)、計(jì)算幾何、地理信息系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等眾多學(xué)科領(lǐng)域，在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境仿真，娛樂(lè)與游戲，地形漫游，道路選線，土地規(guī)劃，三維地理信息系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[1]。
該技術(shù)在“數(shù)字地球”概念的大背景襯托下，顯示出了強(qiáng)大的生命力和蓬勃生機(jī)，并隨著與之相關(guān)的學(xué)科迅速發(fā)展而不斷更新。進(jìn)行遙感圖像三維可視化及影像動(dòng)態(tài)分析的目的是綜合利用“3S”技術(shù)、遙感圖像數(shù)字處理技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)和全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量等高科技，通過(guò)遙感圖像正射處理、多源遙感圖像數(shù)據(jù)融合、高精度DEM生成和影像復(fù)合等工序，按照一定比例尺和飛行路線生成研究區(qū)域的虛擬三維影像動(dòng)畫(huà)。因此，對(duì)其深入研究具有重要的理論意義與現(xiàn)實(shí)價(jià)值[2]。
1 數(shù)據(jù)處理
1.1 遙感影像數(shù)據(jù)處理
本研究項(xiàng)目區(qū)域?yàn)榇迩f，位于山區(qū)地帶，之所以選擇這個(gè)區(qū)域，主要是該區(qū)域地勢(shì)復(fù)雜，山勢(shì)起伏，對(duì)土地整治建設(shè)項(xiàng)目產(chǎn)生一定難度，同時(shí)有利于三維可視化效果的演示。
使用的遙感影像數(shù)據(jù)為航空影像數(shù)據(jù)（圖1），在數(shù)據(jù)預(yù)處理上，主要是通過(guò)幾何校正、正射校正、裁剪與拼接，最后與高程數(shù)據(jù)DEM進(jìn)行配準(zhǔn)。
1）幾何校正
幾何校正主要解決像元在不同坐標(biāo)系上的差異，主要表現(xiàn)為位移、旋轉(zhuǎn)、縮放、彎曲等。
遙感影像校正的主要步驟[3]：1、完成模型和投影參數(shù)設(shè)置2、采集地面控制點(diǎn)3、進(jìn)行圖像重采樣（本研究選擇最鄰近像元重采樣法）
2）正射校正
由于此次研究區(qū)內(nèi)地勢(shì)起伏，所以采用多項(xiàng)式進(jìn)行影像的幾何糾正就能滿足精度的要求，利用數(shù)字高程模型進(jìn)行正射糾正。
3）裁剪與拼接
遙感影像圖與項(xiàng)目區(qū)的范圍可能不吻合，所以根據(jù)項(xiàng)目區(qū)對(duì)影像圖要進(jìn)行裁剪與拼接處理，此項(xiàng)操作在ERDAS9.2軟件中進(jìn)行處理。
1.2 DEM數(shù)據(jù)處理
1）DEM數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介
數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel，簡(jiǎn)稱DEM）是場(chǎng)景建模中廣泛采用的一種數(shù)據(jù)格式。它是在一定的地域范圍內(nèi)按一定的規(guī)則獲取和記錄一些點(diǎn)的高程而形成的用來(lái)描述地形的數(shù)字模型.DEM數(shù)據(jù)通過(guò)灰度渲染形成可視的地形形態(tài)，其應(yīng)用包括農(nóng)、林、牧、水利、交通、軍事以及測(cè)繪制圖，遙感等諸多領(lǐng)域，可以用于與高程分析有關(guān)的地貌形態(tài)分析、透視圖、斷面圖制作以及坡度分析、土石方計(jì)算、表面積統(tǒng)計(jì)、通視條件分析、洪水淹沒(méi)區(qū)分析等許多方面。
2）DEM數(shù)據(jù)采集
DEM數(shù)據(jù)采集的方法按采集的方式可分為選點(diǎn)采集、隨機(jī)采集、沿等高線采集、沿?cái)嗝娌杉?；按?shù)據(jù)采集的方法分，有人工、半自動(dòng)、自動(dòng)采集等；按數(shù)據(jù)的來(lái)源分，有野外實(shí)地直接測(cè)量獲取DEM數(shù)據(jù)、利用攝影測(cè)量方法獲取DEM數(shù)據(jù)、以地形圖為數(shù)據(jù)源的DEM數(shù)據(jù)獲取方法等[4]。
以地形圖為數(shù)據(jù)源的DEM數(shù)據(jù)獲取方法[5]。它是目前應(yīng)用最廣泛的一種方法。因?yàn)椴捎眠@種方法所需的原始數(shù)據(jù)源容易獲取，對(duì)采集作業(yè)所需的儀器設(shè)備和作業(yè)人員的要求不太高，采集速度也比較快，易于進(jìn)行大批量作業(yè)。
本次研究所用的DEM數(shù)據(jù)源為第三種采集方法，以地形圖為數(shù)據(jù)源獲取。
1.3 其他輔助數(shù)據(jù)
在影像圖的基礎(chǔ)上，對(duì)項(xiàng)目研究區(qū)域現(xiàn)狀圖進(jìn)行矢量化制作，由于使用的遙感影像底圖分辨率較高，所以為地物識(shí)別，提供了精準(zhǔn)的參考，對(duì)現(xiàn)狀圖矢量化的成圖提供了有力的保障，矢量圖件制作完成后，進(jìn)行符號(hào)化，凸顯各個(gè)地類要素現(xiàn)狀性質(zhì)。高程數(shù)據(jù)采用DEM數(shù)據(jù)，為三維可視化模型的建立提供高程數(shù)據(jù)支撐。
2 三維可視化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)
地理信息系統(tǒng)中，三維可視化模型的建立，主要是通過(guò)遙感影像資料、高程數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)以及其他輔助數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)[6]，三維可視化模型構(gòu)建具體技術(shù)一般為：
1.航空影像幾何校正和配準(zhǔn)
2.現(xiàn)狀圖矢量化
3.高程數(shù)據(jù)DEM、二維影像數(shù)據(jù)與現(xiàn)狀圖疊加
4.生成三維數(shù)據(jù)模型
2.1 矢量現(xiàn)狀圖與遙感影像圖的疊加
在ARCGIS里面進(jìn)行矢量化操作，矢量化后的現(xiàn)狀圖與項(xiàng)目區(qū)的影像圖進(jìn)行疊加，然后導(dǎo)出柵格文件，實(shí)現(xiàn)了二維文件的合并，然后再進(jìn)行圖件配準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)二維圖件有坐標(biāo)系，為與高程數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加做。
2.2 二維數(shù)據(jù)與高程數(shù)據(jù)的疊加
在遙感軟件ERDAS里，實(shí)現(xiàn)二維數(shù)據(jù)與高程數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，初步實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目區(qū)域三維可視化表達(dá)，建立三維可視化模型，增加了地形、地貌等信息，由于項(xiàng)目區(qū)地處山區(qū)，包括坡度等相關(guān)信息，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查與后期規(guī)劃，更具有直觀性。
3 三維模型的動(dòng)畫(huà)制作
在三維圖件形成的初期，只能顯示三維效果，可視性還是較差，因此，可以通過(guò)ERDAS遙感軟件進(jìn)行項(xiàng)目區(qū)的動(dòng)畫(huà)制作，實(shí)現(xiàn)全方位的展示與視角，對(duì)項(xiàng)目區(qū)有更全面的了解與信息的掌握。
3.1 項(xiàng)目區(qū)飛行路線的制定
由于土地整治建設(shè)項(xiàng)目有側(cè)重點(diǎn)與重點(diǎn)區(qū)域，特別是環(huán)境特別復(fù)雜的區(qū)域，那么在進(jìn)行動(dòng)畫(huà)制作的時(shí)候，就重要針對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行操作，制定好詳細(xì)的路線，以及觀測(cè)的高度，以便飛行后制作的動(dòng)畫(huà)有針對(duì)性，可以及時(shí)反饋需要的信息，以便為接下來(lái)的工作提供基礎(chǔ)保障
3.2項(xiàng)目區(qū)飛行操作
在制定了詳細(xì)的飛行路線后，啟動(dòng)飛行，通過(guò)窗口對(duì)飛行視角進(jìn)行觀測(cè)，實(shí)時(shí)注意視角的變化，以便達(dá)到飛行鳥(niǎo)瞰的效果。
4 結(jié)語(yǔ)
在本研究中，主要是利用三維可視化地理信息系統(tǒng)技術(shù)，把調(diào)查的現(xiàn)狀要素從通常的二維模式轉(zhuǎn)化為三維模式，這樣就為土地整治項(xiàng)目的前期現(xiàn)狀調(diào)查工作提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，受數(shù)據(jù)精度、工作時(shí)間和研究條件的限制，沒(méi)有對(duì)三維可視化及其應(yīng)用進(jìn)行更深入的研究，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍然具有較強(qiáng)的理論意義和實(shí)際價(jià)值。
（1） 更直觀、更準(zhǔn)確的反應(yīng)了項(xiàng)目區(qū)的地形、地貌特征；高精度的三維影像動(dòng)畫(huà)，對(duì)于宏觀觀察者（如領(lǐng)導(dǎo)干部、項(xiàng)目決策者等）而言，其實(shí)際效果相當(dāng)于乘坐在一定高度的飛行器上進(jìn)行航空路線觀察；對(duì)于遙感圖像解譯者而言，高精度的三維影像動(dòng)畫(huà)提供了可供反復(fù)使用的真實(shí)、客觀、信息連續(xù)的宏觀分析地面景觀影像。提高了土地整治建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)的效率與質(zhì)量。
（3） 隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用三維可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)仿真變成可能[8]。本文以土地整治建設(shè)項(xiàng)目為例，通過(guò)現(xiàn)狀模型三維可視化，可實(shí)時(shí)、快速、全面的動(dòng)態(tài)演示時(shí)空變化，可以為規(guī)劃設(shè)計(jì)工作提供可視化載體。
參 考 文 獻(xiàn)
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圖1 單軸簡(jiǎn)單圖實(shí)例
該圖為比較性報(bào)告實(shí)例，展示了所選時(shí)間段內(nèi)，所選計(jì)數(shù)器組或通道的客流量。該報(bào)告以一天的24小時(shí)為橫軸，將所選各天各個(gè)時(shí)段的客流量作比較，圖表中，不同時(shí)間的客流量用不同顏色表示。報(bào)告形式有普通條形圖、3d條形圖、曲線圖、點(diǎn)圖、點(diǎn)線圖、電子表格。圖為3d效果的條形圖。 2）單縱軸聯(lián)合圖 有些情況單軸簡(jiǎn)單圖不易表示，比如要展示不同的幾天各個(gè)時(shí)刻的信息。這種情況下就需要單軸聯(lián)合圖。 單軸聯(lián)合圖由多個(gè)子圖表組成，這些子圖表共用一個(gè)縱軸，橫軸坐標(biāo)可以相同也可以不同。比如客流量報(bào)告就用單縱軸聯(lián)合圖實(shí)現(xiàn)，如圖2所示。 這是一個(gè)雙向客流的報(bào)告。該報(bào)告展示的數(shù)據(jù)內(nèi)容是所選時(shí)間段內(nèi)、所選計(jì)數(shù)器組（或區(qū)域）的“進(jìn)”客流、“出”客流、“總客流”（即“進(jìn)”與“出”客流絕對(duì)值的和）、“凈客流”（即“進(jìn)”與“出”客流絕對(duì)值的差值）。圖表展示的是這四種客流之間的比較，四種客流用四種顏色來(lái)表示。圖表橫軸是時(shí)間，縱軸是客流。報(bào)告形式有區(qū)域圖、曲線圖、點(diǎn)圖、點(diǎn)線圖、電子表格。圖中的表現(xiàn)形式為曲線圖。 3）多軸簡(jiǎn)單圖 針對(duì)一些展示信息，它有多個(gè)展示指標(biāo)，而且這些展示指標(biāo)的計(jì)量單位不同，為了在同一圖中將不同計(jì)量單位的指標(biāo)進(jìn)行比較，就需要多軸簡(jiǎn)單圖來(lái)展示，不同的計(jì)量單位的數(shù)據(jù)映射到不同的縱軸。如圖3所示。
圖 2 單軸聯(lián)合圖實(shí)例
關(guān)鍵詞：Java；MOOC；Alice
中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2017）10-0021-03
近年來(lái)，教育信息化領(lǐng)域發(fā)生了革命性的變化。基于游戲?qū)W習(xí)[1]，手機(jī)練習(xí)[2]和MOOC教學(xué)等新型教學(xué)模式及方法，不僅可以解決教育研究與教學(xué)實(shí)踐中的一些問(wèn)題，而且還可以幫助教師改進(jìn)課程以及提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。本文的貢獻(xiàn)是嘗試把可視化編程教學(xué)引入到編程教學(xué)過(guò)程中來(lái)，在教學(xué)方法和手段上進(jìn)行研究，努力提高學(xué)生對(duì)編程課程的學(xué)習(xí)興趣。在當(dāng)前MOOC的大環(huán)境下，此項(xiàng)研究有利于充分發(fā)揮教師和學(xué)生的主觀能動(dòng)性；也可以為在移動(dòng)互聯(lián)開(kāi)放環(huán)境下的教學(xué)提供輔助支撐和基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。本文首先介紹編程教學(xué)相關(guān)研究成果以及目前所面對(duì)的一些問(wèn)題；然后介紹一種專為大學(xué)生學(xué)習(xí)Java編程入門(mén)而設(shè)計(jì)的教學(xué)方法；最后對(duì)比分析兩個(gè)學(xué)期兩個(gè)班的學(xué)習(xí)情況，總結(jié)新方法對(duì)學(xué)生掌握編程技術(shù)積極的影響。
一、編程教學(xué)現(xiàn)狀及問(wèn)題
程序設(shè)計(jì)是高等院校非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)課程。目前，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言有很多種，而且更新很快。初學(xué)者難以理解其中抽象的概念，難以掌握復(fù)雜的語(yǔ)法，無(wú)法下手檢查程序的語(yǔ)法錯(cuò)誤，編寫(xiě)程序成為一項(xiàng)枯燥而又艱苦的工作，讓不少初學(xué)者生畏，從而失去編程的興趣 [3]。
在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言教學(xué)過(guò)程中，教師們主要的教學(xué)方法是通過(guò)在課堂上以教學(xué)為主、課后線下或QQ答疑為輔來(lái)實(shí)行。在這個(gè)過(guò)程中，我們強(qiáng)調(diào)了學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)，卻忽視了激發(fā)學(xué)生興趣導(dǎo)向的自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。由于內(nèi)容抽象難懂，無(wú)法引起非計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科生學(xué)習(xí)興趣。在計(jì)算機(jī)工科領(lǐng)域，男女比例嚴(yán)重失衡，這對(duì)學(xué)科長(zhǎng)期發(fā)展很不利。
二、教學(xué)方法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
本研究項(xiàng)目針對(duì)當(dāng)前武漢市高等教育教學(xué)改革和建設(shè)中的突出問(wèn)題，從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面進(jìn)行研究和探索，尋求解決問(wèn)題的方法和途徑，主要從以下4個(gè)方面的改革入手：教W手段，教學(xué)方法，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和評(píng)價(jià)體系。該項(xiàng)目是以超星-泛雅平臺(tái)為載體，借助于江漢大學(xué)計(jì)算中心的自主學(xué)習(xí)平臺(tái)教育資源的支持而實(shí)現(xiàn)的。在線課程演示圖如圖1所示。
1.教學(xué)手段
數(shù)據(jù)可視化編程是指通過(guò)對(duì)可視化元素的相關(guān)操作進(jìn)行程序編寫(xiě)。數(shù)據(jù)可視化編程就像是拼積木。邏輯積木的組合方式比較靈活，可以嘗試很多解決問(wèn)題的思路。零基礎(chǔ)的初學(xué)者在完全不懂語(yǔ)法和算法的情況下可以快速實(shí)現(xiàn)自己的程序設(shè)計(jì)。
在學(xué)習(xí)編程的過(guò)程中，首先是學(xué)生自己用最簡(jiǎn)單的方式盡快實(shí)現(xiàn)程序的主要功能，這樣有助于增強(qiáng)初學(xué)者信心和進(jìn)一步明確學(xué)習(xí)需求；然后在進(jìn)一步的學(xué)習(xí)中，學(xué)生會(huì)很快發(fā)現(xiàn)不是所有需求都能用可視化編程實(shí)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)某些特定需求自己必須編寫(xiě)代碼；接下來(lái)學(xué)生可以帶著問(wèn)題，一邊閱讀相關(guān)書(shū)籍，一邊不斷修改調(diào)整已有代碼；最后經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)再使用程序設(shè)計(jì)的架構(gòu)來(lái)組織代碼。這樣學(xué)生既能最快地完成工作，又能逐漸養(yǎng)成較好的編程習(xí)慣和深入理解程序設(shè)計(jì)思想。
針對(duì)在Java編程課教學(xué)中遇到的一些實(shí)際問(wèn)題，本項(xiàng)目通過(guò)使用Alice 3[4]；該系統(tǒng)是一種面向三維模型的編程工具，學(xué)生可以使用系統(tǒng)來(lái)創(chuàng)作出三維動(dòng)畫(huà)游戲，或?qū)а菀徊縿?dòng)畫(huà)故事。在該系統(tǒng)中，抽象的類、對(duì)象已經(jīng)換成可視的三維模型，系統(tǒng)中建造好的模型庫(kù)，包含各類動(dòng)物、人、建筑物以及場(chǎng)地等，而且可以不斷地從網(wǎng)上補(bǔ)充新的三維模型到庫(kù)中。因?yàn)樵撓到y(tǒng)是Java語(yǔ)言寫(xiě)成，學(xué)生能將所編的游戲或者動(dòng)畫(huà)程序通過(guò)Netbeans開(kāi)發(fā)環(huán)境轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)Java源程序[5]。
2.教學(xué)方法
采用游戲教學(xué)法[1]，激勵(lì)學(xué)生編程的興趣和欲望，培養(yǎng)計(jì)算思維能力，邏輯分析能力和發(fā)展創(chuàng)新能力。打破傳統(tǒng)按章節(jié)知識(shí)點(diǎn)授課的方式，從實(shí)際游戲項(xiàng)目出發(fā)，在游戲設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，學(xué)生很容易初步掌握編程的基本概念及基本技能，從實(shí)戰(zhàn)中找到自信，再通過(guò)充分調(diào)動(dòng)其自主學(xué)習(xí)能力，充分利用網(wǎng)上豐富學(xué)習(xí)資源，自行深入繼續(xù)學(xué)習(xí)。讓學(xué)生從親身經(jīng)歷的案例中分析原理，從實(shí)際現(xiàn)象中看出本質(zhì)，最后將自己抽象領(lǐng)悟出來(lái)的概念同書(shū)本上的理論知識(shí)相對(duì)應(yīng)。例如：Java程序設(shè)計(jì)課程重難點(diǎn)一般包括：常用系統(tǒng)類的使用，數(shù)組的運(yùn)用，OOP設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。通過(guò)讓學(xué)生導(dǎo)演自己的電影或者創(chuàng)作游戲?qū)⒅R(shí)點(diǎn)隱形的傳達(dá)給學(xué)生。本課程包括8個(gè)主要章節(jié)，21個(gè)課程知識(shí)點(diǎn)，以及32個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)。首先，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)一個(gè)個(gè)的教學(xué)小短片了解主要知識(shí)點(diǎn)；然后，完成課后小測(cè)驗(yàn)，檢查自己的學(xué)習(xí)情況；接下來(lái)，到課堂實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以有的放矢的提出問(wèn)題；最后，通過(guò)完成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，掌握所學(xué)知識(shí)。這種教學(xué)方法相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)來(lái)說(shuō)有其復(fù)雜性，大大增加了教師的工作量；需要教師投入更大的精力和時(shí)間，更加全面的，合理的制定教學(xué)策略。具體課程模塊設(shè)計(jì)圖如圖2所示。
3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
根據(jù)學(xué)生的不同專業(yè)背景，設(shè)計(jì)不同的類型題材的實(shí)驗(yàn)。對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，程序設(shè)計(jì)是一個(gè)全新的領(lǐng)域，計(jì)算思維是一種新的思維方式；當(dāng)人初次接觸一個(gè)新事物時(shí)，抵觸和恐懼往往大于好奇和興奮。對(duì)這類學(xué)生，需要采用投其所好的教學(xué)策略。首先從他們熟悉的方向著手，再慢慢的使其解除抵觸心理，最后引導(dǎo)學(xué)習(xí)掌握新知識(shí)。學(xué)生專業(yè)與游戲類型的例子如表1所示：
4.評(píng)價(jià)體系
平時(shí)和期末成績(jī)各自占比為40% 和60%。平時(shí)成績(jī)主要考察學(xué)生動(dòng)手能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，以及表達(dá)能力。采用Quizzes + Project + Presentation形式作為平時(shí)成績(jī)考核。其中Presentation是由學(xué)生講解自己完成的作品，其余同學(xué)根據(jù)其講解給其作品評(píng)分。期末采用統(tǒng)一集中上機(jī)考試方式進(jìn)行考核。
三、教學(xué)效果對(duì)比分析
本文介紹的新教學(xué)方法已經(jīng)應(yīng)用到2015-2016學(xué)期的Java教學(xué)中，對(duì)學(xué)生掌握編程技術(shù)有積極的影響。如圖3所示：左圖為2014-2015學(xué)期Java程序設(shè)計(jì)課程A班學(xué)生成績(jī)，右圖為2015-2016學(xué)期Java程序O計(jì)課程B班學(xué)生成績(jī)。A班一共有54名學(xué)生；采用傳統(tǒng)教學(xué)方式授課。B班一共有56名學(xué)生；采用本文介紹的新教學(xué)方式授課。兩個(gè)班都是由非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生（商科）組成，沒(méi)有編程基礎(chǔ)。通過(guò)一學(xué)期的學(xué)習(xí)，A班平均分為51.68/100；B班平均分為54.23/100。B班高分段有6人，但是A班在高分段為1人。B班不及格人數(shù)比A班不及格人數(shù)少6人。A班最高分為82分，但是B班最高分為90分。
四、結(jié)語(yǔ)
本文所介紹的新教學(xué)方法，將傳統(tǒng)的“課堂 + 多媒體”教學(xué)模式，過(guò)渡到“移動(dòng)互聯(lián) + 學(xué)生自主學(xué)習(xí) + 開(kāi)放式自學(xué)方式”的模式。強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，提高教學(xué)效率和質(zhì)量，增加基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的自主學(xué)習(xí)，建立MOOC課程，學(xué)生可以隨時(shí)隨地在網(wǎng)上完整地學(xué)習(xí)到一門(mén)課程，通過(guò)在線測(cè)評(píng)，檢查學(xué)習(xí)情況。借助Alice3D可視化編程技術(shù)手段，帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，優(yōu)化教學(xué)效率。下一步研究主要是在挖掘?qū)W生相關(guān)數(shù)據(jù)的同時(shí)注重學(xué)生隱私保護(hù)，體現(xiàn)學(xué)生為教學(xué)中心的指導(dǎo)思想。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：電網(wǎng)，自動(dòng)化技術(shù)，可靠性
中圖分類號(hào)： F407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要強(qiáng)大的電力系統(tǒng)支持，如果一個(gè)城市的電網(wǎng)系統(tǒng)跟不上現(xiàn)代化發(fā)展需要，那么這個(gè)城市的發(fā)展步伐必定趕不上時(shí)代的節(jié)奏，經(jīng)濟(jì)全球化趨勢(shì)對(duì)電力城市電力系統(tǒng)的實(shí)力提出了更高的要求，城市用戶對(duì)供電質(zhì)量和供電可靠性的要求也越來(lái)越高，實(shí)現(xiàn)城市配網(wǎng)自動(dòng)化是電網(wǎng)發(fā)展的必經(jīng)之路，城市電網(wǎng)改造對(duì)提高城市配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)與可靠性提出了亟待解決而且必須解決好的課題。城市電網(wǎng)改造將給配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)與可靠性水平帶來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇，這一改造將打破傳統(tǒng)的配電方式，構(gòu)建電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，形成自動(dòng)供電系統(tǒng)，提高供電質(zhì)量和供電可靠性，為城市的現(xiàn)代化建設(shè)提供電力保障。
一、城市配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)概述
（一）城市配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)介
配網(wǎng)自動(dòng)化是對(duì)配網(wǎng)的開(kāi)閉站、小區(qū)配電室、電纜分界室、自動(dòng)開(kāi)閉器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、用戶分界開(kāi)關(guān)等進(jìn)行實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控的系統(tǒng)。對(duì)城區(qū)公司各類站點(diǎn)的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)可采取不同的實(shí)施方案，例如開(kāi)閉站、帶保護(hù)的小區(qū)配電室可以采用保護(hù)管理機(jī)與配網(wǎng)自動(dòng)化主站按104規(guī)約進(jìn)行通信，轉(zhuǎn)發(fā)保護(hù)裝置采集的所有10 kV遙測(cè)、遙信信息，并實(shí)現(xiàn)對(duì)10 kV開(kāi)關(guān)、自投的遠(yuǎn)方控制。這一措施可以保護(hù)管理機(jī)與站內(nèi)直流系統(tǒng)通信，轉(zhuǎn)發(fā)直流母線電壓及直流系統(tǒng)的異常信號(hào)，保證區(qū)域內(nèi)通信正常進(jìn)行。
（二）配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能
城市配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能具有多樣性，重要有數(shù)據(jù)采集、信息處理、遙控、安全管理、歷史庫(kù)管理、報(bào)表生成與打印、畫(huà)面編輯與顯示、Web瀏覽、事件順序記錄、調(diào)度員培訓(xùn)模擬等。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的調(diào)度主站在整個(gè)調(diào)度自動(dòng)化監(jiān)控和管理系統(tǒng)中處于核心的重要地位，調(diào)度主站與人大腦的中樞神經(jīng)一樣沖整體上負(fù)責(zé)者整個(gè)配網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的監(jiān)視和控制，分析電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的管理，保證整個(gè)系統(tǒng)處于最優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)。
在市配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的重要節(jié)點(diǎn)往往采用雙機(jī)熱備用，這一舉措能夠提高整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，當(dāng)其中有服務(wù)器出現(xiàn)問(wèn)題不能正常運(yùn)行時(shí)，所有運(yùn)行在該服務(wù)器上的數(shù)據(jù)都會(huì)自動(dòng)地切換到另一臺(tái)服務(wù)器上而不至于中斷，能夠保證整個(gè)系統(tǒng)按照正常的程序推進(jìn)，對(duì)突發(fā)事件時(shí)期的供電提供了一定的保證。同時(shí)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)具有健全的權(quán)限管理功能，當(dāng)故障發(fā)生之時(shí)能夠快速、平穩(wěn)地切除系統(tǒng)本身的故障，并且不至于影響到系統(tǒng)中其他正常節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行。在WEB瀏覽功能上，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)能夠通過(guò)WEB服務(wù)器，支持多個(gè)客戶端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)、圖形、曲線、報(bào)表事項(xiàng)等查詢，瀏覽功能十分強(qiáng)大。
二、城市配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，社會(huì)各界對(duì)電力需求不斷增長(zhǎng)，工業(yè)、商業(yè)、金融、人民生產(chǎn)生活等各類社會(huì)行為對(duì)電力的依賴程度越來(lái)越高，城市配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在日常的社會(huì)生活中扮演著越來(lái)越重要的角色。但目前在我國(guó)，現(xiàn)有配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)并不是統(tǒng)一的，電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)并不高，功能十分單一，各區(qū)域之間的電網(wǎng)系統(tǒng)之間很難實(shí)現(xiàn)相互聯(lián)系和信息共享，電網(wǎng)系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象嚴(yán)重，造成了國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)信息資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，這些現(xiàn)狀都極大的限制了電力系統(tǒng)的發(fā)展，同時(shí)也造成電力系統(tǒng)難以滿足社會(huì)各界對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)使用的需求。
三、城市配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的可靠性
在現(xiàn)代社會(huì)，配電自動(dòng)化已從各種單項(xiàng)自動(dòng)化林立階段向開(kāi)放式、一體化和集成化的綜合自動(dòng)化方向發(fā)展，即實(shí)現(xiàn)了“多島自動(dòng)化”配電向“大一統(tǒng)”邁進(jìn)?，F(xiàn)代城市配電自動(dòng)化系統(tǒng)采用分層集結(jié)策略，各層技術(shù)都有相應(yīng)的保障，在大城市配電自動(dòng)化系統(tǒng)一般分為四個(gè)層次，以第一層為例，城市配電自動(dòng)化系統(tǒng)的第一層稱為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，這一層主要由 FTU、TTU、遠(yuǎn)動(dòng)終端單元（RTU） 和電量集抄器等構(gòu)成，它們是配電自動(dòng)化終端設(shè)備，RTU一般依靠其自身攜帶的免維護(hù)蓄電池來(lái)維持運(yùn)行；FTU一般采用高性能單片機(jī)作為CPU，這使得其本身具有帶光電隔離的開(kāi)關(guān)量輸入和交流采樣、故障檢測(cè)和上報(bào)、抗惡劣環(huán)境等功能，能夠保證系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程是安全可靠的；TTU是配電變壓器處安裝的監(jiān)測(cè)單元，它能夠完成對(duì)配電變壓器常規(guī)監(jiān)測(cè)，同時(shí)還可以低壓側(cè)無(wú)功電壓綜合控制，分散用戶抄表集中器與電能核算；電量集抄器安裝于配電變壓器附近，它能夠采集分散用戶的電量數(shù)據(jù)，為科學(xué)管理用戶用電量提供依據(jù)和保證。城市電網(wǎng)應(yīng)在未來(lái)的幾年內(nèi)加速網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建設(shè)和城區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)，提高供電質(zhì)量和供電可靠性，以滿足現(xiàn)代化建設(shè)的供電需求。
暢通、快速、安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、有效運(yùn)行信息的無(wú)阻塞傳遞是社會(huì)對(duì)城市配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的要求，提隨著信息化的普及和深入，在市配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展問(wèn)題上，專家們?cè)絹?lái)越多的將目光投向了數(shù)字化變電站和數(shù)字化電網(wǎng)的研究開(kāi)發(fā)上。城市電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)必定會(huì)朝數(shù)字化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)測(cè)量信息、管理信息、控制信息和市場(chǎng)信息等方面從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成、信息共享，讓數(shù)字化變電站成為市配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的主體。讓市配網(wǎng)系統(tǒng)朝著數(shù)字化方向發(fā)展必定能使一些新興技術(shù)在未來(lái)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中得到廣泛深人的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)監(jiān)控分析的數(shù)據(jù)統(tǒng)一和規(guī)范化管理，實(shí)現(xiàn)電力信息化和可視化、智能化調(diào)度，提高決策效率和電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)；研究性教學(xué)；數(shù)字媒體
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）22-0180-02
隨著我國(guó)動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)數(shù)字媒體專業(yè)作為一個(gè)新興的培養(yǎng)方向，為相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)及研究行業(yè)輸送越來(lái)越多的專業(yè)人才。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)成為高等院校中必修的專業(yè)課。近年來(lái)，我校從設(shè)立數(shù)字媒體專業(yè)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)不斷的教學(xué)改革與實(shí)踐，在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)課程專業(yè)建設(shè)上取得明顯的效果，對(duì)提高學(xué)生整體素質(zhì)發(fā)揮了極大的作用，它的教育模式也從原有的科普型講述形式轉(zhuǎn)變?yōu)橐哉莆蘸诵膭?dòng)畫(huà)技術(shù)為目標(biāo)的技術(shù)應(yīng)用示范方式，形成了鮮明的專業(yè)特色，成為我校計(jì)算機(jī)專業(yè)課程系統(tǒng)中的重要課程。
一、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)課程的教學(xué)現(xiàn)狀
計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)是計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)的綜合運(yùn)用，是當(dāng)前數(shù)字媒體領(lǐng)域中的重要技術(shù)之一，正不斷向規(guī)?；?、網(wǎng)絡(luò)化、多樣化方向發(fā)展。然而在目前實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)具體技術(shù)較為熟悉，對(duì)各種核心技術(shù)的原理、算法及處理機(jī)制較為陌生，不利于高效地解決動(dòng)畫(huà)制作中的各種難點(diǎn)、問(wèn)題。因此，在教學(xué)過(guò)程中需要對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行研究和完善。以本人所在高校的計(jì)算機(jī)學(xué)院的數(shù)字媒體系的學(xué)生為例，從以下幾個(gè)方面分析當(dāng)前計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)課程的教學(xué)狀況和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。
1.采用“灌輸”式教學(xué)模式講授。將大量的動(dòng)畫(huà)技術(shù)理論直接“灌輸”給學(xué)生，略顯枯燥單調(diào)。對(duì)于本科階段的學(xué)生或基礎(chǔ)較為薄弱的學(xué)生來(lái)說(shuō)，“灌輸”的理論知識(shí)很難消化理解，更難以應(yīng)用于實(shí)踐，造成學(xué)習(xí)效率和效果都不理想的狀況。在期中考試成績(jī)中，發(fā)現(xiàn)“死記硬背”的應(yīng)付考試的現(xiàn)象，理解應(yīng)用類的題目普遍存在得分率較低的現(xiàn)象。因此，需要改變目前的授課模式，充分激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。
2.全面依賴教材的教學(xué)內(nèi)容。在目前的教學(xué)活動(dòng)中主要以教材內(nèi)容為課堂講授內(nèi)容，而教材內(nèi)容很難涵蓋某些前沿重要的技術(shù)應(yīng)用、技術(shù)改良實(shí)例，使得要求學(xué)生掌握的知識(shí)與現(xiàn)實(shí)的實(shí)踐活動(dòng)存在一定的時(shí)間跨度；同時(shí)，教材中的教學(xué)素材與案例具有簡(jiǎn)單、應(yīng)用背景單一的特點(diǎn)，與當(dāng)前主流的動(dòng)畫(huà)技術(shù)的結(jié)合度較低。以上兩點(diǎn)將大大降低學(xué)生獲得動(dòng)畫(huà)技術(shù)的興趣，以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。因此，教學(xué)內(nèi)容中需要引入前沿的技術(shù)應(yīng)用實(shí)例，如新版本的3ds Max、Maya商業(yè)軟件中關(guān)于動(dòng)畫(huà)制作一些功能與動(dòng)畫(huà)技術(shù)的結(jié)合。
3.實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排不足。目前的教學(xué)計(jì)劃中對(duì)于動(dòng)畫(huà)技術(shù)課程的課時(shí)分配主要集中在理論課，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)具體算法或技術(shù)的操作體驗(yàn)、實(shí)踐時(shí)間不充分，因?yàn)閯?dòng)畫(huà)技術(shù)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的熱門(mén)技術(shù)之一，在實(shí)踐中才能領(lǐng)悟其中的核心思想。過(guò)多的理論學(xué)習(xí)使得知識(shí)難以被真正理解掌握，難以在問(wèn)題解決過(guò)程中發(fā)揮作用，也使理論知識(shí)的學(xué)習(xí)無(wú)的放矢，缺乏目的性。因此，理論課時(shí)與實(shí)驗(yàn)課時(shí)最好應(yīng)平均分配，一周內(nèi)安排一次實(shí)驗(yàn)課，把理論課上的內(nèi)容通過(guò)若干實(shí)驗(yàn)得到充分的消化吸收，落實(shí)提高學(xué)生技能水平的要求。
4.課程學(xué)習(xí)的目的性模糊。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的授課學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，大多數(shù)學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)目的存在誤解，認(rèn)為動(dòng)畫(huà)技術(shù)僅僅是一門(mén)普及性的理論課程，只是常識(shí)性地補(bǔ)充現(xiàn)有的知識(shí)體系，并不認(rèn)為這門(mén)課程是理論與實(shí)踐相結(jié)合的技術(shù)型課程。所以在學(xué)習(xí)的過(guò)程中沒(méi)有投入全部的精力與積極性，為了應(yīng)付考試而采用“臨時(shí)抱佛腳”的策略。這些現(xiàn)象與是否在專業(yè)學(xué)習(xí)的開(kāi)始階段進(jìn)行學(xué)科建設(shè)規(guī)劃、目標(biāo)與要求的說(shuō)明與強(qiáng)調(diào)有很大關(guān)系。學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)與專業(yè)教師應(yīng)反復(fù)強(qiáng)調(diào)每一門(mén)專業(yè)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)與目標(biāo)，讓學(xué)生明確動(dòng)畫(huà)技術(shù)課程是數(shù)字媒體系學(xué)生在今后職業(yè)生涯規(guī)劃中不可或缺的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。同樣，這種誤解也可能會(huì)影響學(xué)生的擇業(yè)方向及專業(yè)的發(fā)展方向。數(shù)字媒體專業(yè)不是向社會(huì)培養(yǎng)如動(dòng)漫畫(huà)家、動(dòng)畫(huà)技師一類的美術(shù)藝術(shù)人才，而是在數(shù)字化媒體行業(yè)空前發(fā)展的大背景下，培養(yǎng)一批利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)專門(mén)解決與媒體應(yīng)用相關(guān)的領(lǐng)域中的問(wèn)題，從而大力擴(kuò)展計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域的人才，他們的核心競(jìng)爭(zhēng)力仍是高水平的計(jì)算機(jī)技術(shù)，而目標(biāo)變成針對(duì)某個(gè)特殊性領(lǐng)域的學(xué)習(xí)與深造。因此，教師有必要時(shí)常與學(xué)生溝通，引導(dǎo)他們向正確的學(xué)習(xí)目標(biāo)努力。
二、研究型教學(xué)方式的設(shè)計(jì)模型
通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)情況及學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行全面的分析，可以清楚地看到，現(xiàn)有的教學(xué)模式需要調(diào)整與改良。因此，我在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)課程的教學(xué)過(guò)程中，做了一些試探性的創(chuàng)新與改良，形成一種針對(duì)本科生教育的研究型教學(xué)方式，在理論與實(shí)踐中，讓學(xué)生真正掌握技術(shù)的應(yīng)用效果，提高掌握技能及解決問(wèn)題的能力。為了改變動(dòng)畫(huà)技術(shù)課程的單一的技能性培訓(xùn)的教學(xué)目標(biāo)，增加理解技術(shù)原理的教學(xué)目的，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力，既能“知其然”，也能“知其所以然”，我選擇難度水平稍高的教材《計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)算法與技術(shù)》[1]作為課程的內(nèi)容依據(jù)，并選擇其中具有代表性的、難度較低的章節(jié)進(jìn)行講解和實(shí)踐。另外為學(xué)生推薦輔助的參考書(shū)《計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的算法基礎(chǔ)》[2]，其內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單、易懂。課程主要內(nèi)容如下：
1.對(duì)動(dòng)畫(huà)制作進(jìn)行概述。首先，講述動(dòng)畫(huà)在人類視覺(jué)方面的原理；其次，通過(guò)不同時(shí)期的動(dòng)畫(huà)技術(shù)列舉動(dòng)畫(huà)制作的過(guò)程，了解動(dòng)畫(huà)的發(fā)展進(jìn)程。圖1展示了動(dòng)畫(huà)制作的一般工序：
2.技術(shù)背景知識(shí)介紹。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)需應(yīng)用《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》中的一些理論知識(shí)，因此在講授主要?jiǎng)赢?huà)技術(shù)之前，先介紹這些背景知識(shí)在動(dòng)畫(huà)技術(shù)中的應(yīng)用。包括兩部分：第一部分闡述了與計(jì)算機(jī)圖形顯示管線相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)以及處理圖形數(shù)據(jù)時(shí)的潛在問(wèn)題源。第二部分主要探討定向表示方法，對(duì)于動(dòng)畫(huà)技術(shù)中的方向插值計(jì)算很重要。圖2顯示具體包含的知識(shí)點(diǎn)。
3.插值技術(shù)介紹。動(dòng)畫(huà)是在一段時(shí)間內(nèi)改變數(shù)據(jù)值進(jìn)而影響視覺(jué)效果的過(guò)程，因而插值技術(shù)在動(dòng)畫(huà)技術(shù)中占有重要的地位。對(duì)于理解動(dòng)畫(huà)技術(shù)的應(yīng)用有很大幫助。這部分討論與各類插值技術(shù)以及逼近曲線相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，并闡述曲線上的頂點(diǎn)移動(dòng)控制方案。隨后，對(duì)方向插值技術(shù)加以介紹。另外，還將簡(jiǎn)單介紹路徑的工作方式。同時(shí)，安排4次實(shí)驗(yàn)課對(duì)插值方案進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，并對(duì)比插值計(jì)算結(jié)果。
4.插值動(dòng)畫(huà)方案介紹。討論數(shù)值插值方案在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)制作過(guò)程中的應(yīng)用方案。首先討論基于關(guān)鍵幀的動(dòng)畫(huà)系統(tǒng)，該過(guò)程可視為與傳統(tǒng)手繪動(dòng)畫(huà)對(duì)應(yīng)的三維計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)版本。然后，對(duì)動(dòng)畫(huà)語(yǔ)言加以分析。動(dòng)畫(huà)語(yǔ)言可用于控制高層算法，且從歷史角度來(lái)看，該語(yǔ)言多與數(shù)值插值應(yīng)用方案相關(guān)。實(shí)際上，大多數(shù)語(yǔ)言均針對(duì)特定的動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景構(gòu)建，并在各關(guān)鍵幀及其插值過(guò)程中設(shè)置相應(yīng)的轉(zhuǎn)換操作。最后，將分別探討對(duì)象的變形技術(shù)、三維對(duì)象形狀間的插值技術(shù)以及二維變形技術(shù)。同時(shí)，安排5次實(shí)驗(yàn)課對(duì)插值動(dòng)畫(huà)方案的技術(shù)細(xì)節(jié)通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)的方式深入理解、掌握。具體知識(shí)點(diǎn)如圖3：
在改進(jìn)后的教學(xué)模型中，學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣較舊的教學(xué)方式下，有了明顯提升，主要反映在課堂教學(xué)的互動(dòng)活動(dòng)、平時(shí)作業(yè)的完成情況、實(shí)驗(yàn)課的實(shí)踐任務(wù)的進(jìn)展情況等方面。學(xué)生開(kāi)始主動(dòng)思考、探索問(wèn)題，而不再是單純被動(dòng)接受教學(xué)內(nèi)容。在期末測(cè)試中主觀題目的答題率和正確率均有提高，由于理解性地記憶相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的概念，客觀題目的答題時(shí)間也相對(duì)縮短。由此不難看出，在研究型的教學(xué)模式下，學(xué)生更容易獲得應(yīng)用技術(shù)的方法，掌握發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的要領(lǐng)。此外，隨著學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生也能逐漸明白數(shù)字媒體專業(yè)的學(xué)習(xí)方向及要求，端正態(tài)度，有助于其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。數(shù)字媒體專業(yè)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)下一個(gè)新興的專業(yè)方向，與之相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷地發(fā)展，因此，我們需要適時(shí)地調(diào)整已有的教學(xué)模式，使專業(yè)教育與時(shí)俱進(jìn)，才能不斷為科技發(fā)展及社會(huì)進(jìn)步提供高水平的專業(yè)人才。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)應(yīng)用；網(wǎng)絡(luò)維護(hù)；數(shù)據(jù)可視化；拓?fù)鋱D
0 前言
隨著信息時(shí)代的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的普及，固定寬帶網(wǎng)絡(luò)作為一種高效、低價(jià)和穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)接入方案仍然是目前用戶的首選。隨著用戶數(shù)量的與日劇增，相應(yīng)的通信基礎(chǔ)設(shè)備也在不停的增多。目前，基礎(chǔ)通信設(shè)備的數(shù)量已經(jīng)很難用常規(guī)的方法進(jìn)行管理和維護(hù)，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，大量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理和用戶信息監(jiān)控將成為網(wǎng)管部門(mén)工作的難點(diǎn)。如何在大量數(shù)據(jù)的狀態(tài)下準(zhǔn)確定位設(shè)備，維護(hù)設(shè)備，保證工作質(zhì)量，提高工作效率成了急需解決的問(wèn)題。
目前，在工作實(shí)踐中原管理方式存在幾個(gè)突出問(wèn)題：
（1）維護(hù)人員使用傳統(tǒng)的手工輸入命令的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信息檢索與維護(hù)。這種原始的方法一方面人工輸入的方式增加了錯(cuò)誤發(fā)生幾率，另一方面人工輸入方式效率極低，無(wú)法應(yīng)對(duì)未來(lái)發(fā)展。
（2）沒(méi)有嚴(yán)格的權(quán)限管理。權(quán)限的開(kāi)放使得所有維護(hù)人員都可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理，甚至越權(quán)管理。在出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候沒(méi)有辦法追溯問(wèn)題原因，追究責(zé)任，造成過(guò)程不可知、結(jié)果不可控的問(wèn)題。
（3）設(shè)備數(shù)量的增長(zhǎng)導(dǎo)致維護(hù)任務(wù)的增多，在保持原有維護(hù)人員和管理方法的情況下，會(huì)造成管理跟不上數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)的現(xiàn)象。沒(méi)有一套實(shí)用又簡(jiǎn)單的管理程序代替工作人員完成繁瑣的數(shù)據(jù)整理工作將會(huì)使管理任務(wù)堆積，設(shè)備可靠性降低。
針對(duì)以上問(wèn)題和矛盾，設(shè)計(jì)并研發(fā)了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)ΜF(xiàn)有城域網(wǎng)中設(shè)備的管理，通過(guò)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行圖形化檢索和展示，降低了底層維護(hù)工作人員的操作難度，簡(jiǎn)化了操作流程。同時(shí)，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集用戶上網(wǎng)信息，分析并進(jìn)行過(guò)濾處理，能夠提高錯(cuò)誤定位效率，極大提高了障礙處理的速度。
2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理主要針對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的以下幾種設(shè)備：
（1）OLT（Optical Line Terminal）
OLT是光線路終端，用于連接光纖干線的終端設(shè)備，可以與前端（匯聚層）交換機(jī)用網(wǎng)線相連，轉(zhuǎn)化成光信號(hào)，用單根光纖與用戶端的分光器互聯(lián)。
（2）ONT（Optical Network Terminal）
ONT是光網(wǎng)絡(luò)終端，是xPON網(wǎng)絡(luò)接入方案中的產(chǎn)品，是一種用于用戶端的光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，主要應(yīng)用于最終用戶。
（3）ONU（Optical Network Unit）
ONU是光網(wǎng)絡(luò)單元，也是一種用戶端的光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，他與用戶之間通常還有其他的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，比如交換機(jī)、路由器、網(wǎng)橋等。
針對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和具體的業(yè)務(wù)需求，系統(tǒng)主要分為用戶賬戶管理、上網(wǎng)信息管理和設(shè)備信息管理三大模塊。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下：
①系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，以HTML5通過(guò)瀏覽器呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，無(wú)需安裝客戶端，能夠適應(yīng)幾乎所有的操作系統(tǒng)平臺(tái)。②系統(tǒng)基于開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，自主加密數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，數(shù)據(jù)的安全性、可靠性得到充分保證。③系統(tǒng)具有一定的自我維護(hù)能力，能夠輔助管理人員，將管理人員從繁瑣、重復(fù)性的工作中解放出來(lái)，提高維護(hù)效率，真正實(shí)現(xiàn)軟件適應(yīng)用戶。④系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示方式多樣，除了傳統(tǒng)的表單方式，還有更加直觀的圖形方式，使管理人員操作難度降低，提高用戶體現(xiàn)。⑤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從網(wǎng)管中心到分局的數(shù)據(jù)全面共享，使不同部門(mén)的操作人員管理、協(xié)作更加方便。⑥規(guī)范化的操作日志記錄功能將所有賬戶的操作情況記錄在案，做到所有操作可追溯，方便責(zé)任認(rèn)定。⑦系統(tǒng)可根據(jù)管理員提供的關(guān)鍵字查詢OLT設(shè)備、ONT設(shè)備和ONU設(shè)備的信息，可以對(duì)ONT設(shè)備進(jìn)行注冊(cè)、刪除操作，替代傳統(tǒng)的拆裝機(jī)工作。
在開(kāi)通PITP（Policy Information Transmission Protocol，策略信息傳送協(xié)議）或PPPoE（Point-to-Point Protocol over Ethernet，以太網(wǎng)上的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議）功能的服務(wù)器上，可追蹤話單信息，查詢用戶所使用端口、VLAN、MAC地址、登陸賬號(hào)、登陸時(shí)間和離線時(shí)間等信息。當(dāng)出現(xiàn)障礙時(shí)，維護(hù)人員可以通過(guò)系統(tǒng)查詢用戶登陸賬號(hào)或MAC地址等關(guān)鍵信息快速定位到用戶設(shè)備所在地，做到故障及時(shí)排查。
3 數(shù)據(jù)可視化
傳統(tǒng)系統(tǒng)采用列表式展示數(shù)據(jù)結(jié)果，在設(shè)備數(shù)量過(guò)多時(shí)，具有相同關(guān)鍵字的數(shù)據(jù)將會(huì)特別多。比如以區(qū)域進(jìn)行檢索，結(jié)果常常達(dá)到數(shù)百條，維護(hù)人員很難在長(zhǎng)達(dá)4-5頁(yè)的檢索結(jié)果內(nèi)定位故障設(shè)備。分局信息以拓?fù)鋱D形式直觀的展示出來(lái)，通過(guò)點(diǎn)擊分局可查看分局下掛接設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。點(diǎn)擊OLT設(shè)備可查看板卡端口使用狀態(tài)。選擇板卡端口可查看下掛接設(shè)備信息及結(jié)構(gòu)。通過(guò)拓?fù)鋱D方式，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的層次結(jié)構(gòu)，狀態(tài)信息得到了直觀的展示，維護(hù)人員可以不依靠關(guān)鍵字，甚至不依靠鍵盤(pán)的情況下依靠鼠標(biāo)或觸摸設(shè)備準(zhǔn)確查詢?cè)O(shè)備信息。這種方式還適用于移動(dòng)便攜式客戶端使用，為現(xiàn)場(chǎng)處理故障提供了可行、可靠的判斷依據(jù)。
總之，本文的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理系統(tǒng)，采用了跨平臺(tái)的HTML5技術(shù)，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了基于數(shù)據(jù)可視化的拓?fù)鋱D的展示功能，維護(hù)人員行為追溯功能，權(quán)限管理功能等，新系統(tǒng)上線以來(lái)受到維護(hù)人員好評(píng)，生產(chǎn)中采樣測(cè)試結(jié)果以及實(shí)踐運(yùn)行證明，本文系統(tǒng)能夠顯著提高工作效率。
參考文獻(xiàn)：