三维数字化论文大全11篇

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2顶层工艺规划与管理

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

3三维装配工艺设计与仿真

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

4三维装配工艺指令的生成与管理

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

5装配工艺知识管理

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

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中图分类号：TP311.1文献标识码：A 文章编号：

the Application and Research ofWorkflow Model in the Construction of Digital Estate Management

System

SUN De-chao, SHEN Xu-dong

(Ningbo real estate property section, Ningbo315100, China)

Abstract: This article takes the paper file digitization as a starting point, through the establishment based on digital image's three dimensional file virtual system model, utilizes the technology of imagery processing, WEB application and virtual reality and so on, realizes the function of the digital image gathering input, processing, the memory and the three dimensional virtual call, and this function supports the B/S pattern .

Key Words: Virtual reality; Data acquisition; File digitization

1 引言

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

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

2 系统实现

2.1 主要内容介绍

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

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

图1 系统工作流程

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

2.2 关键技术

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

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

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

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

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

3 结论

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

图2 虚拟现实系统

参考文献

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

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一、数字化校史馆与虚拟现实技术

校史馆是陈列学校发展历史、展示学校办学过程和不同时代学校面貌的场馆；是学校传统与校园文化的集中表现的舞台；是学校博物馆，能把学校的文博全景陈列；是学校的荣誉室，是学校教育教学成果的荣誉展览室；是学生德育教育基地，即通过校史馆的陈列与展示，成为学生德育教育和人文教育的基地。

虚拟现实技术具有沉浸性、想象性和交互性的三大特征，与传统的二维技术相比，在视觉、听觉和触觉方面具有更强的吸引力，尤其是分布式虚拟现实技术可以把分布在不同地理位置的人整合在一个虚拟环境中，实现共享资源、相互交流和协作，从而使虚拟环境变得更加有趣，更加具有沉浸性。虚拟现实技术的运用，给浏览者来视觉上的冲击力，图像、声音等多媒体的加入，使得展出更加生动、有趣，让参与者体验校园的历史变迁演绎，同时数字化校史馆的建设，有利于促进学校传承和发扬优良的教育教学传统，有利于学校不断积淀校园文化、创新校园文化和形成办学特色。

二、数字化校史馆的系统架构设计

数字校化史馆系统采用主流的浏览器/服务器（B/S）结构，如图1所示。

图1数字化校史馆的系统架构

为了满足浏览者利用IE浏览器就可以进行灵活的浏览操作。服务器端需要配置Web服务和Java制作的Server服务应用程序，客户端需要在IE浏览器中安装三维浏览插件（BS Contact Vrml-X3D或者Cortona）和安装Java制作的Client客户应用程序。

三、数字化校史馆功能模块的制作

数字化校史馆功能模块具体制作中，主要用Autodesk3ds Max 2013建模技术来实现虚拟场景，用Avatar Studio软件来制作虚拟替身，用Java 9.0语言编写的服务器端和客户端应用程序来实现浏览者浏览、操作和视音频传输。

1、三维数字场景的制作

在数字化校史馆中，各种三维场景均采用Autodesk3ds Max 2013软件来构建三维数字场景。三维场景中的对象及其属性用节点(Node)描述，节点按照一定规则构成场景图(Scene Graph)。场景图中的第一类节点用于从视觉和听觉角度表现对象，按照层次体系组织起来，反映境界的空间结构；第二类节点用于事件产生和路由机制，形成路由图(Route Graph)，确定三维场景随时间的推移如何动态变化。

2、虚拟替身人物的制作

虚拟替身人物代表着三维场景中的浏览者，是浏览者能够以沉浸方式进行学习活动的一个主要因素。现有的虚拟替身均采用Blaxxun公司的Avatar机制标准，可以使用Avatar  Studio软件来进行制作。在Avatar Studio软件中，每一个虚拟替身的关节点模型(Joint Model)简化为头、手、手臂、脚、腿、身体上部和身体下部等七个部分。在制作过程中，利用软件提供的相应工具可以设置虚拟替身以上身体部位的动作动画。

3、视音频传输的实现

Java编写的服务器组播程序可以使得浏览者之间进行视音频数据交互，并且通过 SAI 接口将这些操作写入虚拟场景文件中，从而实现多用户的虚拟替身分布式实时同步，其中视频线程接收视频数据包进行解压缩及回放；音频线程接收音频数据包进行解压缩及播放。

·发送端：在主线程中，启动视音频两个线程分别对视音频进行采集，放入视音频缓冲区，同时监听客户端的连接请求，收到连接请求，建立信令通道（TCP连接），通过信令通道，向服务器分控中心发送播送地址及端口号，同时对应视音频两个线程，利用建立的视音频数据通道（UDP），对视/音频进行压缩编码、组播发送，实现视音频的双向传输。

·接收端：在主线程中，向发送端主机发出连接请求（CALL），三次握手建立信令通道（TCP连接），接收到组播地址及端口号后启动视/音频两个线程，完成建立视音频数据通道（UDP），加入视音频播组，接收压缩视音频包并解码显示和播放，从而实现视音频的双向传输。

三、数字化校史馆功能的实现

浏览者利用IE浏览器进入数字化校史馆时需要安装Vrml插件。Vrml插件既是浏览器，还是独立运行的应用程序，也是实时3D着色引擎，支持Nurbs曲线，粒子效果，雾化效果，支持多人的交互环境。同时要使用视频语音功能还需要安装视音频客户端应用程序以及麦克风和视频摄像头等硬件设备。

图2数字化校史馆的运行界面

数字化校史馆浏览器的运行界面如图2所表示，其中图中1部分是虚拟场景和虚拟替身显示页面；图中2部分是用户视频画面显示窗口；图中3部分是用户列表显示页面；图中4部分是语音控制面板；图中5部分是综合控制面板。

四、虚拟现实技术在数字化校史馆应用的意义

在数字化校史馆中，学生可以实现数字漫游，看到和现实一样的景象，比空洞的实物更有说服力。利用虚拟现实技术构建虚拟环境有望实现教育界理想的“寓教于乐”的学习效果。利用虚拟现实技术构建面向人文教育的数字化校史馆，以三维空间向量形式表示各人文教学模型体和位置相对关系，有效地节约了现实人文资源建设的成本，同时为浏览者提供了一个高度沉浸的网络学习环境，对历史文化遗产的保护和与人文精神在中小学的传承和发展具有重要的意义。

五、结束语

随着Web3D虚拟现实技术的发展和在人文教育中应用的深入，人文教育虚拟学习环境必将朝着三维虚拟社区化方向发展，对于提高学生的学习积极性和学习兴趣，有着积极的作用。数字化校史馆通过模仿现实的人文环境来构建高度沉浸性三维虚拟环境，将分布在不同地域的浏览者合成在3D虚拟环境中来进行交流和协作，增加了学习的趣味性，改善学习效果，提高学习效率。

参考文献:

[1]张著,张天驰.陈怀友.《虚拟现实技术与应用》[M].清华大学出版社,2011年.

[2]胡小强.《虚拟现实技术》[M],北京邮电大学出版社.2010年.

[3]冯锐.图书馆网络化进程与虚拟学习环境探讨[J].图书馆信息技术.2004(9)

[4]瞿炜娜.基于虚拟现实技术的虚拟实验室的研究与实现[D].大庆:大庆石油学院，2003

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中图分类号： TU238+.2 文献标识码： A 文章编号：

数字化表现所运用到的相关表现处理技术、相关软件运用技术、相关表现程式可称之为数字化表现技术，它是在全面掌握和处理项目的相关信息的基础上，通过制作真实感几乎与实景一般无二的图形、图像、动画，乃至配以解说和音乐，从不同角度将室内设计的气氛、意境、色调、光影和形态等环境要素表现出来，一览无余地展现项目设计方案和设计风格，让人们在项目施工之前就能直观地了解预期的室内环境效果，了解它的风格特征。室内设计数字化表现具有明显的时代特征，无论从制作的方法及手段，还是从取得的效果来看都比传统效果图制作有了很大的进步。

1 多专业的协同性

以上介绍的设计制图软件应用的领域很广，涉及的专业也很多，但是不管是哪种设计制图软件，用到各专业领域都是利用了其固有的操作系统和命令，只是表现出来的内容不一样，如Autcad应用到土木工程或电子器械或室内设计上，三个领域完全不一样，表现出来的图纸也千差万别，但是图形的画法、结构、用到的命令都是那些。

2 过程的综合性

在室内设计中，主要使用Autcad、3dsmax、V-ray、Phtoshop技术来制作各种规划图、平面设计图、立面图、透视图和效果图等。一个室内设计的各种图件的制作过程都是相互交叉、综合的。以一个室内设计为例，在设计过程中，首先是根据实地测量和调查的结果和对方提供的基础材料与要求，运用Autcad绘制平面图；然后将平面图导入3dsmax中，运用3dsmax建模，即建立效果图中所需的物体如建筑空间、家具、配饰、灯光等的三维模型；接着将3d max中所渲染的模型效果图导入Phtoshop中完成后期处理，即将所得的效果图与植物及人物等配景合成，得到最终效果图[15] 。

在这个过程中，每一步都要经过专业的设计、整合后方可制作，如果哪个步骤有问题或是需要修改方案，就得要返回上一级步骤修改，然后倒入下一级继续制作。Autcad、3d max、V-ray、Phtoshop之间也是可以相互交叉使用的，如Autcad制作的图纸可以倒入3d max中继续制作，也可以倒入Phtoshop里制作平面效果。

3 制作手段的准确与高效性

室内设计数字化的目标在于把室内设计与计算机多媒体结合起来，运用数字化手段更准确、更全面、更逼真地表现室内空间的状态、质感、色调、光影等构成元素，因此是一套全新的设计体系。在市场竞争中，室内效果图制作数字化意义深远。首先，数字化表现可以按照甲方或者设计师的要求修改，且全方位、仿真性都超越了传统的表现形式，修改起来轻松，以达到整个空间设计的最佳效果。其次，数字化手段让人们虚拟现实的能力大大增强，有时图形还变成了图像，其真实感、可视性使设计思想表达的酣畅淋漓，一目了然，达到了前所未有的效果。第三，数字化设计提高了设计表现的工作效率，从系统设定到修改相关参数轻松，方便，快捷，并具准确度高，降低了设计成本，缩短了制作周期，提高了工作的效率。

4 功能的可更改性

电脑比手绘图纸有了一个很大的差别和改进，就是电脑制图可以随时更改设计，这一点跟传统的手绘相比有了很大的进步，以前用手绘时，一个方案没过，再做方案表现都要重新画，这样非常的费时费力，有了电脑设计软件后，哪些地方需要修改的就修改那个部分就行了，这样就大大提高了工作时间和工作效率。另外如果在制作的过程中出现了问题，可以随时返回修改。但是另一方面也带来了一些问题，如改动太多，一个设计有可能被改的面目全非，全然失去了原有的设计初衷。或是甲方改变太多，使设计变得冗长而繁杂。但是无论如何，电脑软件的开发和革新，给设计带来了一场巨大的变革，设计的流程和具体操作都变得与以前大相径庭，无论是给设计端还是客户端都带来了根本性的颠覆，使得现有的设计工作完全不同于以往，除了使设计绘图人员从原有的绘图束缚中解脱出来，也使甲方能够更直观更快速的看到效果，减少设计绘图人员的工作量，提高其工作效率。

5 二维、三维技术的可结合性

传统设计制图的设计过程为：三维设计构思，二维工程图样表现，起始构思和最终结果都是三维实体，而将两者联系起来在一起的是二维图形，一般设计人员需要经过专门训练才能掌握这种表达和读图的方法。在室内设计项目中，在使用设计制图软件时，一般先是使用Autcad软件制作平面二维图形，平面设计图或立面图、剖面图等，再在Phtoshop软件中制作彩色平面图、立面图等，而三维模型的制作是先用Autcad软件制作平面图，再导入3d max软件中制作三维模型，制作完后将模型再在Phtoshop软件中打开制作效果图后期。这种二维、三维技术的结合制作，一起完成整个室内设计表现工作。

6 信息的可传输性

人们通过网络可以与世界任何一个角落的同类进行交流，文本、音频、视频等皆为所用。无论是公装还是家装，业主可以请本地的设计师设计，也可以请外地的设计师设计，还可以请外国的设计师设计，业主的选择范围无限扩张。同理，业界也可以打破地域的局限性，将所有的设计师视为同事，将所有的设计机构视为伙伴，合作对象轻而易举地就能够从一个地区、一个国家辐射到整个世界，业界合作无限扩张。

数字化表现是运用的数字化的手段和工具，将室内设计方案以静态的图像、动态的影像或可交互的虚拟现实的形式呈现出来，准确的传达方案的空间感、体量感、材质感光感和色彩感给受众的一种表现方式。数字化表现的运用具有传统室内效果图制作中所没有特点，室内设计的数字化表现使各个设计程序明显优化，数字化的应用将设计师从繁杂的劳作中解放出来，享受到数字化技术带来的好处。

参考文献

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

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

一、数字化技术在原图处理中的应用

(一)原图数字化处理

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

(二)数字化原图作业流程

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

二、数字化绘图

(一)数字化绘图的特点

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

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

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

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

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

(二)外业数据的采集

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

(三)绘制内业数据处理

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

三、工程测量中的数字摄影测量技术

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

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中图分类号： TV 文献标识码： A 文章编号：

0.引言：科学技术的新成就，电子计算机技术等新技术的发展与应用，以及测绘技术和科技的不断发展，工程测量技术近年来发生了很大的变化。

1．全站仪测量放样技术

全站仪替代光学经纬仪和电磁波测距仪的应用．足地面测量技术进步的重要标志之一。全站仪具有测量精度高，仪器的集成化、自动化和智能化程度高等优点，为施工测量提供了极大的方便。已大量应用于各类工程的施工测量中。电子全站仪自动改正仪器轴系统差、自动归化计算、角度测量自动扫描、消除度盘分划误差和偏心差，自动记录存储、实时测量三维坐标、与双向数据通讯功能，为测图和工程放样向数字化发展开辟了道路。目前全能型和智能化方向发展的电脑型全站仪都带有丰富的软件，可以直接进行坐标放样、导线测量、程序测量、悬高测量、道路放样、对边测量、面积测量、高程传递、参考线放样，故能提供高速高精度的观测成果，又能高效地完成多种测量作业。

2．数据库技术与GIS技术

测量工作者如何更好更好地为工程建设服务，其最有效的方法是利用数据库技术或GIS技术建立数据库或信息系统。其同的是把大量的测量数据或信息进行科学的存储。将GIS应用于水利水电工程建设，虚拟显示施工总布置三维全景，直观反映各组成部分空间上和时间上的相互关系并实现各种信息可视化查询、分析、统计计算，实现建筑物施工全过程动态仿真演示。以信息的数字化、直观化、可视化为出发点，直观清晰地描述复杂工程建设的施工动态过程，为全面、准确．快速地分析掌握工程施工全过程提供有力的分析工具，实现工程信息的高效应用与科学管理。

3．GPS定位技术

随着GPS的出现和不断发展完善，测绘定位技术发生了革命性的变革。长期以来用测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术，正在逐步被以一次性确定三维坐标的、高速度、高效率、高精度、大范围的GPS技术所代替，同时定位范围已从陆地和近海扩展到海洋和宇宙空间；定位方法已从静态扩展到动态；定位服务领域已从导航和测绘领域扩展到国民经济建设的广阔领域。碎部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景。GPS接收机已逐渐成为一种通用的定位仪器在工程测量中得到广泛应用。将GPS接收机与电子全站仪或测量机器人连接在一起，称超全站仪或超测量机器人。它将GPS的实时动态定位技术与全站仪灵活的三维极坐标测量技术完美结合，可实现无控制网的各种工程测量。水电工程施工区域大，控制点传算工作量大，精度衰减快；高山峡谷之中，山脉蜿蜒曲折，造成上点和通视困难；河流阻隔，致使交通不便，前后视须迂同前进。利用GPSRTK技术进行碎部点测绘与放样不需要与基站保持通视，也无需进行后视作业，误差不累加，精度分布均匀，精度衰减每公里只有lmm。10--15km的作业半径不需要设置过渡控制点，更长距离的测绘可通过设置中继电台转发电测波解决。大幅度地提高工作效率。

4．程序型计算器辅助计算技术

程序型计算器（如CASIO fx-4800P/fx-4500PA）以其功能强大、经济实惠、方便携带的特性受到了各行各业工程技术人员的欢迎，尤其是测绘方面的技术人员进行工程放样计算的有力工具。水利水电工程庞大而复杂。工程细部的放样往往牵涉到几十个公式的数学计算，尤其是在施工现场，严寒、酷暑、噪音、灰尘很难让人时刻保持清醒的头脑，计算的速度和结果的正确性大打折扣，严重影响放样的质量和效率。利用编程计算器事先编制好所需放样部位的计算程序，在施工现场最多只需输入测点三维坐标X，Y，Z的数据即可迅速计算出所需要的放样数据，结果准确率大大提高。全站仪实现了测点坐标的随测随得，编程计算器实现了放样数据的即输即得，大大加快了工程放样的速度。

5．数字化测绘技术

大比例尺地形图和工程图的测绘，是工程测量的重要内容和任务。常规的成图方法是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外工作，同时还有大量的室内数据处理和绘图工作，成图周期长，难以适应飞速发展的现代化工程建设的需要。把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘图仪三者结合起来，形成—个从野外或室内数据采集、数据处理、图形编辑和绘图的自动测图系统。实现大比例尺基本图、工程地形图、带状地形图、纵横断面图、地籍图、地下管线图等各类图件的自动绘制。系统可直接提供图纸，也可提供电子数据，为专业设计自动化建立专业数据库和基础地理信息系统打下基础。数字化成图技术住现代工程中的应用不仅提高了工作效率，并保质保量提交成果。仅内业制图部分可节约经费50%，节约时间60％。

6． AtuoCAD辅助设计技术

计算机辅助没计(Computer Aid Design简写CAD)足20世纪80年代初发展起来的一门新兴技术型应用软件。如今在各个领域均得到了普遍的应用。它大大提高了工程技术人员的工作效率。利用AutoCAD配合AutoLisp语言，可以编制一些常用的计算程序，得到定制的计算结果。在水利水电工程上有许多体形复杂的计算，尤其是各种不同体形衔接处的相交线，需要用空间解析几何的方法解算。单靠计算器手工计算，非常繁琐，工作量大，准确性也不好保证，用AutoCAD建立数字化模型，执行点坐标查询功能就可以了。也可以对所编写的程序的计算结果进行正确性验证。AutoCAD的特性提供了测量内业资料计算的另外一种全新直观明了的图形计算方法。另一方面是各种工程横断面、纵断面网的绘制，以及断面面积的计算和其它一些需要的图纸的绘制。从而大大减轻我们内业的工作强度和工作量。．

7．数字摄影测量技术

摄影测量技术由于可以提供实时的三维空间信息，无需接触被测物体，以及野外工作量少、效率高和成果品种多等优点，具有广泛的应用前景。随着全数字摄影测量系统的应用，摄影测量的产品将从影像图、线划图向数字化系列产品——4D产品转化。产品应用与服务领域更广，并为建立各类专业信息系统和基础地理信息系统提供可靠的数据保障。在水利水电工程。利用数字摄影测量技术可以迅速获取制作大比例尺影像图、地形图、立面图、等值线图和断面图图库，建立DTM(数字地面模型)和DEM(数字高程模型)模型数据库，建立并永久保存高分辨率建基面三维影像数字地面模型数据库。检查陡坡地段的开挖质量和工程竣工部位的形体资料，记录工程在施工过程中各个项目地理地貌信息，形成各种数字信息产品，并可通过网络方便快捷、及时地提供给各个部门使用。

8．工程测量数据处理技术

随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化，工程测量领域技术的发展趋势和方向是：测量数据采集和处理的自动化、实时化、数字化；测量数据管理的科学化、标准化、规格化；测量数据传播与应用的网络化、多样化、社会化。GPS技术、RS技术、GIS技术、数字化测绘技术以及先进地面测量仪器等将广泛应用于工程测量中，并发挥其主导作用。

9．结束语

GPS技术和其他数字化测量技术的应用和推广已经在我国的水利工程测量工作中发挥了很大的作用，表现出极强的生命力。对于数字化测量技术的研究和讨论对于水利工程测量工作意义非凡，我们在结合工程实际的前提下，应当多学习国外的先进技术和理论，使我国的测量技术发展为世界的尖端。

参考文献

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在进行产品体量关系探索的立体构成方法中，主要有分割与积聚两种方法。分割主要有对体的立体分割及体面之间的空间分割；积聚的具体方式是有群化、重复、渐变、及结集等。例如积木就是利用体的积聚来产生多种形态的。在工业造型设计中，体的分割与积聚的运用，可以产生丰富的形态效果，在设计实践中尤为重要。

（2）语意差异法

语意差异法是一种测量消费者对产品印象的方法。语意差异法利用产品的形容词汇，通过调研的方法找出消费者的感性认知与对象的关系，并进行定量和定性的分析。通过语意差异法设计师就可了解：消费者在面对具体产品时会从哪些方面去解读产品，影响他们认知产品内涵性语意的因素是什么，进而了解构成具体语意意象的产品设计元素等，并以此作为产品设计开发时的参考。

2设计平台

（1）建模平台

逆向构思数字化工业设计方法的建模平台选用alias系统的StudioTools组件，alias的StudioTools可谓是当今工业设计软件平台的领导者，与众多的CAD,CA工D软件相比，StudioTools具有非常强大的数字化草图绘制技术、NURBS曲面建模系统、快速且高质量的物理渲染引擎、专门针对工业设计的模块化材质库和物理灯光库。

AliasStudioTools为可扩展软件解决方案，专门针对工业设计任务而开发。从概念设计一直到设计细化，它包括使用素描、图片、真实感渲染、动画及三维产品模型开发和交流设计概念的构思过程和概念设计功能，以及可快速创建、灵活修改和精确显示的曲面和细节设计的工具，可以有效控制整个工业设计流程。

（2）设计评审平台

在设计评审中，选用与StudioTools具有良好的无缝对接功能的PortfolioWall。PortfolioWall使得工业设计师及相关设计人员能够高效地组织、查看、注释和管理二维及三维的可视化数字设计资源，PortfolioWall也可用于产品三维模型的评估、演示和审查。

（3）数字化草图绘制平台

数字化草图绘制工具分两种：软件工具及硬件工具。要求具有如下功能：适应设计早期创意阶段，不仅能够在数字化环境中表达草图创意，更重要的是能够真正适应设计师的创意思维活动，能够自由快速地表达原始概念，通过工业设计师习惯的传统交互方式验证各种创意，并能在有新的创意时灵活地填充设计细节。

软件草图绘制工具采用Alias公司的SketchBook软件，SketchBook是一种使用方便的高品质绘图程序，专为随数字化手绘板一起使用而设计。该软件以友好和基于手势的用户界面为特色，用户界面构建在Alias的MarkingMenu专利技术之上，绘画过程无需使用任何菜单。只需轻点画笔，即可访问该软件的高级绘画工具：高效的压感性铅笔、马克笔和笔刷；钢笔图层；背景模板；随意更花的笔尖形状及大小。

草图绘制的硬件工具采用日本WACOM公司的数字手绘板与压感笔。WACOM压感笔是为设计师所设计的完美的数字化草图绘制工具。压感笔可以提供的6个维度的控制：左右方向、上下方向、压感、倾斜角度、倾斜方向、旋转。结合支持此功能的SketchBook软件，一支压感笔就可以制造几乎所有类型的笔刷效果或笔触，设计师只要移动手腕并且旋转笔就可以产生平滑优美的线条。SketchBook及手绘板系统将纸上手绘草图和数字化设计工具支持的设计两种模式相结合，优势互补，提供一种数字化设计工具支持的真正适应草图绘制特征的智能化概念设计平台，让工业设计师可以在直接进行自由手绘的数字化设计环境下进行创意工作，并能自动平稳地过渡到进一步的详细设计，对于发挥设计创意和提高设计效率具有重要意义。

（4）真实感数字渲染平台

高效的产品真实感渲染工具应具有的功能包括：①体积光，工业设计的效果图对照明要求准确无误，但传统的数字渲染工具中都只能构建点光源或线光源，不能很好地表达产品的真实感。真正能构建物理体光源的只有Cinema4D设计平台；②智能GI，全局照明主要是解决间接光照、“染色”等真实感问题；③模块化的材质预制功能及实时交互式的渲染方式等。④快速并且准确的算法。

结束语[HT]

基于逆向设计思维与正向设计的数字化工业设计方法是处于产品设计开发过程上游的一种系统化工业设计方法，基于逆向构思的数字化工业设计方法是根据工业设计实践，在对数字化设计工具的特点及数字化工业设计方法进行深入分析的基础上，提出的实践性强并且切实有效的数字化工业设计方法。其从三维形体构思开始设计、细节与整体并行设计等设计方式，提高了设计师设计产品时的创意能力。此方法在提高工业设计师的创意质量、增强产品的美感等方面，具有较强的可行性。

参考文献：

［1］JamesA,Landay,BradA.Myers.InteractiveSketchingfortheEarlyStagesofUserInterfaceDesign［J］.Denver:ofHumanFactorsinComputingsystems，CHI2008:43-50.

［2］Davidg.Ullman,StephenWood,MechanicalDesignProcess［J］.DavidCraig.TheImportanceofDrawingintheComputer&Graphics，2008，2(12):263-274.

［3］佚名.逆向思维创造奇迹.师道［J］，2008，4：2-9.

［4］张婷婷．工业设计史微探［J］．沈阳大学学报，2008，3（15）：101~105.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

4总结与展望

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

参考文献

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

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

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一个多世纪以来，神经科学家们早已在很大程度上依赖于在1900年代早期完成的二维的大脑解剖图来进行研究工作。本篇论文的第一作者、德国于利希研究中心的神经解剖学家卡特伦·阿穆兹说，虽然原来的一些数字化的三维模型可以派点用场，但是如果要在神经水平上显示脑组织，它们就显得无能为力了。在美国马里兰州的贝塞斯达国家卫生研究院工作的神经影像学专家约瑟·马斯德乌则认为，在以前的图书馆几乎没有可用的器官图集，因为他在寻找有关资料的时候，常常得到这样的回答：“你需要的书是不存在的。”

解剖大脑，然后用数字化重新构建人类大脑是一个长期而艰巨的过程。在最近的几十年里，神经系统科学家的兴趣已经从经典解剖转移到生理学的研究上来了。阿穆兹说，只有少数实验室有专业技术和工具，可以用扫描和数字化的方法制作细如发丝的、在细胞水平上显示细部的大脑切片组织。粗糙的厚片意味着相对于真实的组织来说，缺少细节并存在更多的空白。

因此，早在2003年，阿穆兹和他的同事们就开始了人体大脑器官三维图集的准备工作。研究人员选择了一位65岁女性捐赠者的大脑作为器官图集的基础，因为这位女性没有任何明显的退行性疾病或其他损害。研究人员把大脑置放在福尔马林——一种化学防腐剂里保存起来，再把它用蜡封起来几个月。然后，研究人员开始用一种叫做“超薄切片机”的刀片来切割脑组织，就好像用熟食切片机切火胸一样。他们必须非常小心，在整个过程中大脑薄片不能从传输带上掉落。

接下来，研究人员把每个薄片放在显微镜下观察，再把细胞染色，使它们的神经元细胞清晰可见，然后进行扫描。总的来说，这项工作花了近1000小时的连续劳动，用于准备和扫描每个脑切片。研究人员总共获得超过7400片脑切片。在科学节目里，他们在线发表这些成果，甚至午休时间都不中断。

在处理脆弱的薄片时，研究人员表现了最大限度的耐心，避免使其发生扭曲，特别是当大脑组织切片在保存和切割的时候，要避免发生撕裂。尽管如此小心，该论文作者、加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的神经影像学专家艾伦·埃文斯说，仍有部分薄片产生了扭曲。他还说，自己的工作就是把大脑重新构建成一个连贯的整体。他认为要改变错位的扫描，使它回到正确的位置上，应该使用纠正软件，而不是用手工操作。对储存的数据进行处理时，需要使用分布在加拿大的高性能计算网格。

高出50倍的分辨率

人体大脑三维图集以比原先的方法高出50倍的空间分辨率，显示单个神经元和它们之间的联系，并且以前所未有的精度显示了一个完整的大脑模型。“BigBrain所起的作用，是让我们知道了分布在某个空间里的几乎所有的神经元。” 马斯德乌说，这可以看作欧洲的人类大脑计划的一项重要成果。欧洲的人类大脑计划计划拟耗资10亿欧元，要在下一个十年内完成人类大脑功能的计算机模型。这个项目完成后，用户可以免费通过称为CBRAIN的web门户进入。研究人员只要通过简单的鼠标点击，便可以获取鲜活的大脑综合数据，例如大脑活动扫描，达到细胞分子水平的精细的解剖信息。

当然，人体大脑三维图集的方法并不是完美的，除了切片过程会导入错误，它不能显示出个体之间存在的差异。加州大学洛杉矶分校的神经学家约翰·马兹奥塔指出，有一个解决方案，就是把人体大脑三维图集与来源于大量的分辨率较低的脑部扫描显示的数据结合起来，以显示不同的大脑结构在哪里存在差异。

有一个使脑组织透明的新方法叫做“CLARITY”，是将来脑成像研究的突破口。采用这种方法，研究人员就无须切割大脑组织了。不过马兹奥塔说，目前这种方法仅能应用于体积较小的生体组织，如小鼠的大脑。

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中图分类号：U697 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0225-02

杨传堂部长在2014年的交通运输工作会上，明确提出，要实施交通运输创新驱动发展战略，深化行业科技体制改革，加快推进科技创新，不断提升交通运输信息化智能化水平，为加快综合交通、智慧交通、绿色交通和平安交通建设提供坚实支撑。并特别强调要着力推动包括智能航道在内的多个关键领域取得技术新的突破。

航道作为航运的三要素之一，是水运发展的重要基础，对航运经济起着关键的支撑保障作用。由于历史的原因，目前国内航道普遍存在着建设资金投入不足，基础设施薄弱，与国家大力发展航运经济，并实现航运与国家战略及流域经济可持续发展相协调的总体趋势不相适应。

为了提高内河航道管理的能效，实现航道的管理和服务水平的大幅度提升，推动由传统服务型向主动服务型转变，养护方式由劳动密集型向技术管理型转变，管理手段由单纯行政管理向依法综合管理转变，尽早开展内河航道信息化的研究、规划和建设，具有十分重要的意义。

1 国内外现状

1.1 国内现状

我国长江南京至浏阳河段建立了数字航道系统，实现了“电子航道图数字化”、“航标监测自动化”、“信息服务网络话”;长江部分大型航运企业实现了基于GPS定位的船舶监控系统、综合物流系统和财务管理系统等，部分航运企业还实现了与通航管理部门信息的互联。重庆港建设了以朝天门港口中心区局域网为主节点，覆盖全港七大生产经营公司的计算机网络;长江航务管理局下属单位完成了“DGPS手持机在航标定位上的应用”、“长江下游航道电子海图自动测绘和生成系统”、“航道站船实时动态管理系统”、“计算机过坝优化调度辅助决策系统”和“长江三峡工程船闸引航道河床信息系统”等课题。

1.2 国外现状

目前，欧洲国家运行的内河航运信息系统，代表性的有荷兰的船舶报关信息系统（IVS90系统），比利时的船舶报关信息系统（IBIS/GINA系统），法国的内河航运信息网络系统（VNF2000系统），德国的航程及货运（尤其是危险品运输）报关的航运信息系统（MIB/MOVES系统），奥地利的航运信息系统（DoRIS系统），匈牙利的航运信息服务及紧急呼救系统（DISR系统），欧盟提出的内河航运综合信息服务系统（River Information Services Sysem）。

从国内外现状可以看出，数字航道信息系统在国外建设比较成熟，国内航道数字化建设仅在长江流域比较成熟，因此加强对内河航道信息化综合平台的建设研究，对国内其他流域航道的建设具有指导意义。

2 内河航道信息化系统建设框架

内河航道信息化系统是以航道基础数据以及交通航运信息为核心，在信息互通互享的基础上，通过网络互连，建立航道信息化综合平台，通过对各系统的建设，对航道以及航道水情实现全区域、全过程、全方位的及时、动态、准确的监测、管理和服务。其总体框架如图1所示。

3 航道信息化综合平台

航道信息化综合平台主要是向电子台账系统、航道三维显示、水上应急指挥中心、电子航道图系统、航保设施管理系统等提供所需的一切静态及动态信息服务，实现一体化应用，从而实现航运业务管理的信息化智能化。

它依托于网络平台，利用网络的数字、语音、图像信息的通信功能，集信息采集系统提供的基础数据、动态数据以及分析功能于一体，以电子航道图为人机交互界面，成为全方位的信息中心。在这里，可以通过电子航道图直接了解航道全线的水情变化，航槽变化、航标移动、航道尺度、通航状况以及各种应急预案的实施情况，并可以通过语音、文字等形式实现航道维护与管理的电子化调度。

3.1 电子航道图系统

电子航道图系统是以GIS平台为系统框架基础，以大比例尺地形测绘、水深测量数据和高分辨率卫星遥感影像数据图形为基础，提供图层管理、属性管理、定位查询服务。

它包括电子航道图生成系统，电子航道图系统，电子航道图分析系统，电子航道图二维显示系统等功能模块，可用于航道冲淤演变分析、水上应急救助指挥。

电子航道图生成系统包括电子航道图数据库系统、测量数据处理系统、电子航道图编辑系统、电子航道图出版系统。可完成对测量数据进行输入、编辑、输出等操作;可以对岸线、航标、水位、水深等进行二维矢量化显示。

电子航道图分析系统研究用于航道边界变化分析、航道淤积分析、水上应急救助指挥等专用电子航道图应用系统。

电子航道图二维显示系统为岸线、航标、水位、水深等进行二维矢量化显示; 可为洪水预警系统、水文泥沙信息系统、航保设施管理系统、水上安全应急系统提供直观的显示管理窗口。

3.2 电子台账系统

为解决传统管理工作中所遇到的材料杂而多、纸质文档传递困难、无法快速数据查询、手工数据统计工作繁重、统计数据准确率低、数据无法共享的问题，同时也为了构建长效、科学管理机制，满足实现精细化管理的要求，确保科学有序高效推进，需要建立电子台账系统。

电子台账系统充分依托现代化信息网络技术对航道项目实施动态管理。通过互联网把在不同地区项目的信息实时、动态地连接起来，在统一的信息平台上进行处理。

通过电子台账系统，可对航道、岸线、航标、码头等港口设施测量、维修、维护资料及日常档案进行电子化管理。并具有查询、分析和统计等功能，可按时间轴进行统计，生成报表。

3.3 航道三维动态显示系统

航道三维动态显示系统能在计算机中再现真实的三维世界，在这种三维世界中，不仅能够真实再现航道的三维景观，同时可在对各种数据进行有效管理和开发基础上，对数据进行多种分析和应用。

航道三维动态显示系统通过三维场景的实时可视化实现交互式操作与动态浏览。它既利用三维引擎提供的场景渲染功能使得三维效果尽可能逼真，又充分利用多种技术，加快场景的绘制速度，使得其图形刷新速率在场景极其复杂时仍保持在每秒25帧以上，保证用户能进行实时操作和动态浏览。

另外航道三维动态显示系统能够在利用历史数据的基础上为航道岸线、岛屿岸线演变，水下近岸回淤提供三维显示窗口系统。对航运管理、航道疏浚与整治、工程设计规划、水情分析及决策分析等具有十分重要的意义。

3.4 水文泥沙信息系统

水文泥沙是影响航道利用的关键问题。反映航道泥沙淤积变化历程，准确判定水深变化，实时总结航道泥沙淤积和演变规律，是航道利用和航运调度正确决策的需要。建立一套能对航道水文泥沙的观测数据和科研资料进行科学分类管理和分析使用的系统，便于管理人员及时了解航道泥沙运动变化规律，为航道维护、合理运用提供依据，从而更加充分地发挥航道效益。

水文泥沙系统包括以下几个功能模块。水位实时采集、存储、分析、预报系统;风况实时采集、存储、分析系统;自动及报告系统，自动汇总系统监控结论;依据当前和历史上航道及相关水域的地形、水文、气象资料，分析航道冲淤演变的影响动力因素，根据分析结果制定航道规划及维护建议。

系统的功能和特点有几个方面：一是采用了GIS技术;二是采用了数据库ORACLE管理技术;三是实现了GIS平台和数据库平台的无缝集成;四是数学模型和物理模型互为补充，能正确反映航道淤积情况;五是采用三维可视化技术提高了管理效率;六是该系统的应用将大大提高管理水平。

3.5 航保设施管理系统

航标作为重要的航行保障设施，在港口和航道中扮演着重要角色，是水上运输、海洋开发等必不可少的安全保障，传统的依靠巡检船定时巡检和过往船只的义务报告等形式维护周期长，特别是由于自然或人为的突发因素，造成航标损坏、漂离，电池老化或航标灯器损坏情况时，往往不能及时发现并修复，给来往的船只造成危险，极大地影响航道安全和航道的使用率。为提高航道管理和航标维护的水平，建设航保设施管理系统，实现航标维护管理自动化、智能化。

航保设施管理系统是在电子地图基础上，利用航标遥测遥控系统采集导标、浮标等设施基础信息，进行航保设施的信息管理，监控导标、浮标的工作状态，监控导标、浮标的位置状态，并进行维护提醒和安全预警。

3.6 水上安全应急系统

水上安全应急系统旨在优化现有水上交通安全监管与应急保障流程，解决现有纸质安全应急预案文件，信息不畅通，使用不方便的问题。在流程设计上，实现报警人员与接警员之间的多种媒体信息交互，将应急预案文件进行分解和数字化，实现系统根据自身模型自动判定事故等级，并启动相应的处置预案。在应急预案信息准备与分发过程中拥有具体、迅速、准确等特点。另一方面水上安全应急预案系统不仅包括水域船舶航行安全管理，也包括水域自然环境条件的监控预警预报。

水上交通安全应急预案系统不只是片面的一个管理系统或地理信息系统，而是信息化技术与水上交通安全应急预案的深度融合，是对水上应急数据资源的重新规划和应急处置流程的优化设计。

4 效益分析

4.1 经济效益

从推广前景上看，建设航道信息化系统可以提高航运管理部门的服务水平，节省大量的人力物力，大大提高管理部门的管理效率，方便管理部门实时了解航道淤积情况，航道变化情况，为航道维护提供合理化建议。同时航道信息化系统的使用可以提高航道管理的应急安全处理水平，减少了突发事故造成的直接和间接经济损失。

4.2 社会效益

航道信息化系统能够强化航道动态管理。通过内河航道信息化，可以使管理部门更加精确、全面、及时地掌控辖区内航道动态、水情变化，通过和其他业务管理系统的有机结合，建立有效的水上安全风险控制和预警机制，进而能更好地保障水上交通运输安全。提高监管能力，提高指挥调度的科学化程度，提高航道管理决策能力和航道养护监管能力，并为加快建设水运的物流体系提供基础性支持和有力保障。

5 结语

内河航道数字化的建设目标是为了在计算机中虚拟一个航道，实现航道的演变分析、应用管理和维护服务现代化。本文通过对内河数字航道系统框架和综合平台进行介绍，为其他内河进行数字化航道建设提供一定的参考意义。

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中图分类号 TP39 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2014）106-0217-03

0 引言

三维数字地形图是三维GIS和虚拟现实技术VR的技术与数据基础，是能够实时获取三维空间数据的重要手段，由此可以进一步开展三维空间数据的可视化操作，或者让三维影像地图得以制作出来。较之于传统的二维数字地形图，三维数字地形图是一种使用更加简便，应用更广泛的矢量或线划地形图，它不受绘图空间的局限，促使二维数字地形图被三维的地理空间信息所取代，进而能够从三维空间的角度对真实复杂的客观世界进行理解和表达。

从现实层面来看，现实世界不仅有鳞次栉比的地上高楼大厦，而且还有密如蛛网的低下管线，立体化呈现纵深发展趋势，为了实现立体表达、精细管理和科学决策之目标，就迫切需要三维地理空间对这些“上天入地下海”的现代人类活动进行支撑。三维数字地形图能够使计算机存储、运算、处理信息的能力和屏幕可视化表达的优势得到进一步发展，在具体操作上， 能够通过人机交互方式来便捷地应用于查询、浏览、分析立体地图甚至动态地图信息，并使操作者能够更直观、更丰富地对空间地理环境信息进行模拟再现，因此，在计算机三维可视化发展基础上，用大比例尺针对小区域地理空间信息（例如：物体的空间立体结构、形状以及所处地形的高低起伏细节）进行形象、完整、直观、精细地表达。可见，三维数字地形图是实施获取三维空间数据的一个有效方法。

1 三维数字地形图的主要特征

其一，三维数字地形图不仅能够准确地将制图区域内地表中的微小的高低起伏状态准确定位，而且还能对其地上物的空间立体形状和结构给予准确体现。

其二，三维数字地形图的表达媒介将是电子形式或者数字形式取代传统的纸质形式的模式。

其三，三维数字地形图较之于三维地理信息系统（3DGIS），两者之间既有联系，也有区别，具体而言，三维数字地形图主要用于工程规划和设计，主要关注的是实时获取三维空间信息，并且涵盖三维地形可视化以及地物的绘制等工作，从而使三维数字地形图的可编辑、可操作功能得以实现，而三维地理信息系统则主要侧重于实现三维地理信息的数据管理与分析的功能，侧重于三维空间数据建模领域。

其四，三维数字地形图通过对三维离散点采用矢量或者线划地图的形式来显示地形以及其地上物的空间立体结构，在反映地上物的平面位置以及垂直方向的高度时，比例尺一般为1：1。

其五，三维数字地形图能够对空间地理信息进行较为直观、细致、精确、细致的反映。常用的三维数字地形图比例尺为诸如 1：500、 1：1000和 1：2000的大比例尺。

2 三维空间数据的实时获取技术

三维数字地形图在对地形地物进行精细、直观、形象、完整表现的同时，促使测绘技术面临着更大的挑战。因为三维空间数据对地理信息完整、精细的表达建立在大量和细致的数据采集基础上，因此较之于二位数字地形图，采样点相对更加密集，这就决定了三维数字地形图不但要对地物与地形的特征进行收集，而且还要涵盖地物的高度。所以，下文将具体论述目前常用的三维数字地形图空间数据。

2.1 基于点方式的数据获取技术

1）传统测量技术。

即使在测绘技术快速发展的今天，作为空间定位的基本手段之一的传统测量技术仍然无法被其它手段取代。传统测量技术主要包括全站仪测量技术、数字化水准仪技术、电子经纬仪技术以及被称之为“测量机器人”的全自动电子全站仪测量系统，特别是针对全站仪测量技术来说，它是比较理想的方式，在采集三维数字地形地图方面，不仅可以直接获取2D坐标数据（x，y），还能够直接在自然表面上测量和获得被测点的3D坐标数据（x，y，z）。此外，全站仪测量技术能够针对高程数据z坐标值获取高精度数据，因此适用于大比例尺、小范围的要求高精度的三维数字地形图。因此，全站仪定位测量技术至少包括如下优势：一是效率高，不同于传统的人工数据采集方法，该项技术所采集的全部测量数据能够自动传输到计算机上，并自动成图；二具有很好的经济效益，这项技术能够自动化的实时的对3D坐标数据进行测量，所以在提高工作效率之时有效降低资源耗费；三具有较高的可靠性，因为要观测每一条边长，所以抵抗粗差的能力得到了明显提高；四有较高的精度，全站仪适合用于大比例尺、小范围的精度高的空间数据更新，因为它比同等级的三角锁/网的点位精度提高；五是具有灵活的布点，这项技术区别于三角锁/网要求具备有利的几何图形，所以在矿井、林区等复杂的情况下都能进行定位测量。

2）卫星导航定位技术

卫星定位与全站仪集成的技术会成为未来测量技术发展的重要趋势之一， GPS（Global Positioning System）最初是由美国国防部研制开发的，能够进行授时与导航定位功能，等距分布在6个轨道面上的高度约20200km的24颗卫星构成了它。现今，正在运行的全球定位系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）有俄罗斯的全球定位系统（GLONASS）和美国的全球卫星定位系统（GPS），前者因为经济上存在问题，所以没有连续性的进行实时定位。此外，我国在2001-2002年期间成功研制了” 中国北斗卫星导航广域增强系统”，该系统能够实现中国及周边海域的区域定位导航功能。

在具体工作的实践运行过程中，传统控制测量工作的工作量和工作强度都很大，尤其是在地标不明显以及不具备地面测量控制点的情况下，测量工作面临着极大的困难， GPS定位的优势也就由此得到了体现，在没有遮蔽的条件下实时定位速度快，抗干扰性能好，几乎不受地形、地物、天气的限制，能够在不依靠地面控制点的状态下开展工作，因此大大提高了传统测量工作的效率。

GPS目前在我国已成为控制测量的主要手段，自GPS技术出现之时至今，国内科研人员研制成功了差分GPS 技术，使GPS的定位精度得到进一步提高，应用领域也进一步被拓宽，同时也大大提高了原有GPS的精度。随后又产生了实时动态测量技术（Real Time Kinematic，RTK），但由于该项技术受制于城市中卫星信号接受不足以及高程异常等不利条件的限制，因此在获取地物的高度值h时，还存在一些障碍，这也是今后需要进一步研究的地方。

3）激光测量技术

激光和电子技术的不断进步，让激光测量技术朝着动态性的实时跟踪测量的方向迈进，并且逐步出现了三维立体量的测量。早在20世纪末，法国的MENSI公司和美国的CYRA公司将激光技术运用在了3D测量领域中。借助于高速激光扫描测量的手段，激光测量技术高分辨率、大面积地被测空间对象表面的三维坐标数据（x ，y，z）进行迅速获取，从而促使物体的三维模型能够迅速构成。由此可见，激光测量技术具有以下优势：一是实时性：激光测量技术不用考虑空间与时间的因素，借助于自身发射的光对相关的空间信息进行真实的获取；二是穿透性：激光扫描技术能够在一瞬间在某区域内能够获取大量的、能够反映目标地物不同层面采样信息的采样点；三是高密集性，借助于对地物目标进行直接扫描的手段，激光扫描技术能够得到空间信息的基本特征，能够得到点距很小的采样点，因此密集程度高；四是不需接触：激光测量技术可以在不用接触被测量的对象的情况下，获取所需要的空间数据信息，因此可以为具有危险性的测量区域的数据采集工作提供了方便；五是迅速性：激光测量技术可以在更大的程度上采集目标空间的数据，然后迅速获取地物目标空间的立体结构。

从实际应用层面来看，机载激光测量技术在目前是一项新兴的应用技术，具体而言，这项技术是继航空摄影测量之后又一项新的先进的对地观测技术，广泛地应用于地球科学领域。从构成要件的角度来看，该技术有三大核心系统，一是GPS全球定位系统，二是激光测距仪，三是惯性导航系统（INS），这就决定了该项技术在获取地面及附属物的数字影像数据以及三维坐标方面能体现出可准确、快速、高效的优势，尤其是在测量地形复杂多样，或地面被被森林大面积覆盖、或因地理条件恶劣二导致人力不能及的特殊地区，技术优势能够体现得更加明显。

2.2 面状方式获取技术

1）遥感技术

作为一门现代科学技术，遥感（Remote Sensing）利用红外、可见光、微波以及干涉雷达等电磁波探测仪器，从外层空间和远距离高空的多种平台上借助于扫描、信息传输、摄影以及信息处理等各项工作流程，对地面物体的形状、所处环境、位置和大小等信息进行获取，并由此进行后续研究。

遥感技术一致被得到广泛应用。从实际层面来看，例如，土地荒漠化的不断演进是全球共同面对的一个重大环境问题，这一生态换进的不断恶化趋势同样也对我国造成了很大的威胁，因此，土地荒漠化检测的重要性也就不言而喻。对土地荒漠化的发生和发展情况予以及时和准确地掌握无疑是有效防止和治理土地荒漠化的首要条件，在这一领域，遥感技术的众多优点也就得到了充分的体现，一是信息监测覆盖面广，二是能够对被检测目标快速获取有效信息，三是信息获取量大，并且，遥感技术能够在具体工作过程中环节人力物力不足等限制因素，因此，在过去的很长一段时间内，遥感技术一直被视为监测土地荒漠化动态演变的重要甚至不可替代的技术手段。

从发展现状分析来看，多分辨率、多波段、多时相以及多种传感器相融合成为遥感技术发展的方向，例如，遥感技术能够和GIS、GPS集成，并由此形成多信息量、高精度的对地观测系统。值得注意的是，因为受到分辨率和精度等的影响，在三维模型的构建之时，遥感技术对大地测量的数据信息具有恒强的依赖性，这就决定了遥感技术适用于对较大场景、较大区域以及精度要求相对不高的地区开展测量工作。

2）摄影测量技术

摄影测量技术是借助于其他传感器或者光学摄影机，采集被测物体的数据信息，并且对所采集的数据进行分析和处理，以获得被摄物体的形状、空间位置、各因素之间的相互关系以及大小等合理的信息。摄影测量技术可按照如下指标进行分类：一是距离指标，包括地面摄影测量技术、近景摄影测量技术，显微摄影测量技术、航天摄影测量技术以及航空摄影测量技术；二是技术方法指标，包括采用光学和机械方法的模拟摄影测量技术、根据被测物像点与相应地面点之间的数学关系的剖解数字摄影测量技术、摄影测量技术。特别是数字摄影测量技术，能够基于计算机对被摄对象的形状、大小、空间位置及其之间相互关系进行高效率、高质量地测量。从目前来看，数字摄影测量技术能够开展空中三角测量、自动正射影像图制、自动定向以及自动数字地面模型生成（辅以交互式编辑）等一系列工作，因此是目前应用较为广泛的一种舌音测量技术。

从实际应用层面来看，水下摄影测量技术是舌音测量技术在空间范围维度的进一步拓展，该技术是近景摄影测量中一种特殊的测量技术，即被测量物体存在于水中、也能够像该物体存在于空气中一样，通过相对便捷地拍摄到所需的图像来精确定位水下被摄目标的几何特性，从而以此对被测物展开进一步研究。因此，海洋工程、水生物研究、水深测量以及海底测图等相关测量工作中，都能够发挥水下摄影测量技术的重要功能。、

3）多传感器集成技术

前文所述的摄影测量技术以及遥感技术有很多的优势，但在三维空间数据的更新与采集方面仍然有很多亟待解决的问题。详细一点来讲，比如，遥感技术尽管可以获取所提供的目标物的空间数据，但缺少空间立体信息，侧重于对目标物顶面信息的采集；再如，尽管激光扫描仪LRS可以运用三维手段描述得到的数据，可是在拓扑关系以及目标物的空间信息方面存在一定难度；又如，地面摄影测量仅仅侧重于提供目标地物的立体造型。可见，如果把上述不同的方法进行整合，将会在更大的程度上提高技术水平，所以，在采集多元数据之时，可以运用多传感器集成技术，并且运用融合手段，建立三维模型，这可以成为现在乃至未来研究的重要课题。

既然多传感器集成技术在采集三维空间数据时，可以借助于多种传感器，这就表明不同的传感器可以组合成多样的多传感器集成空间数据采集系统。基于此，本文对多传感器集成体统进行如下三个层面的分类：一是机载激光扫描系统：这项系统借助于激光测量技术，对目标物的三维坐标（x，y，z）以及数字地面模型DTM进行高分辨率和高精度的测量，结合目标地物的光学成像结构，并进一步获取地表目标物的垂直结构形态，从而显著提高对目标物的识别水平；二是地面车载测量系统：该系统一般由车辆等移动载体、车载计算机、多传感器以及数据采集软件构成，是一种多传感器集成的数字成图系统；三是星载测图系统：星载多传感器集成具有大范围、大比例、高效率优势，该系统由此已成为研究焦点。

2.3图像扫描数字化技术

由于现有的纸质地图对地形表达的手段是图解形式，因此无法被计算机接受和解析，而将现有地形图用数字化仪表达，则其负载的大量信息能够被转换成能够被计算机处理和接受的数字信息。在这一技术前提下，能够检测出地形图中包含的非常重要的数据信息，其一，含有诸如高程点、等高线等3D空间数据所需要的几何信息，二是含有地理目标的平面、高度或层数等不同纬度的坐标数值，三是含有被测物目标的名称、用途、结构等属性信息。

对地图数字化的坐标数据精度的影响，主要来自于三个层面，一是扫描仪的分辨率高低，二是扫描过程的规范性程度，三是地图中数据源本身的精度以及控制点的精度，上述三个因素自然成为了图像扫描数字化技术的约束条件，因此，该尽管能够对被测物的高度获得概略性信息，但在高度准确测量方面却有着较大的困难，因此借助于这种手段无法对三维数字地形图获得较高的精度。所以，测绘机构常用的手段就是运用AutCAD 软件对地形图数据开发和管理，这也是值得在今后继续深入研究之处。

3 结论

较之于侧重于三维空间数据建模的三维地理信息系统（3DGIS），三维数字地形图侧重于对三维空间信息的实时获取以及对三维地形的绘制和可视化表达，由于这项技术还比较新颖，现在还在研究的初期阶段。本文对三维数字地形图获得三维空间数据的相关技术进行了探讨，实际上，今后还有必要针对集成匹配优化技术和地物地形的绘制技术等方面，对三维数字地形图进行更加全面的研究。

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