发布时间：2023-04-01 10:11:46
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的三维数字化论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
【关键字】数字化校史馆；虚拟现实技术；应用研究
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.
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[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
[5]刘英杰.网络虚拟学习环境情感交互设计研究[D].吉林大学硕士学位论文.2009.5
关键词：水利水电工程；工程测量数据处理技术；数字测量；GPS定位
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
1. 陈向平 浅议水利工程施工的几种施工测量技术[期刊论文]-轻工设计2011(3)
7400片大脑切片
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。
在接下来的工作中，阿穆兹想创建一个男性和一个年轻人大脑的BigBrain器官图，以便捕捉潜在的性别和发育差异。
关键词：文物博物馆;三维数字技术;应用分析
0.引言
据不完全统计，截止到2014年5月，我国博物馆数量达到4165家，全年接待观众数量超过6亿人次。在充分肯定我国博物馆建设取得巨大成绩的同时，也必须认清目前存在的巨大问题，例如：藏品保护问题、展品同质化现象严重等。三维数字技术集合光学、电学、计算机等先进技术于一体，可以对文物遗址及相关场景通过虚拟技术很直观的展现在观众眼前。三维数字技术可以充分弥补博物馆对传统文物保护手段的不足，还可以使博物馆的作用得到充分发挥。
1.三维数字化技术原理介绍
三维数字技术的实质就是一种虚拟现实技术，其原理是将一些相关数据以一定方式记录下来，一般是通过光学或激光扫描采集对象等手段，采集光信号通过反射被接收器接收，之后对其进行整理，转换为计算机可以识别的三维数字信息。然后由计算机将数据中的几何信息恢复成图形或图像显示出来。通过视觉展示，人们可以更加快速、准确的对该对象进行分析。目前，三维数字技术已经被广泛应用于建筑工程、流体力学、医疗事业、文物研究、影视作品等相关领域中。
在文物博物馆管理工作中，三维数字化技术与二维技术相比有着以下几个明显优势：
（1）采集数据信息方式为非接触式，避免了文物遭到接触破坏，而且保证工作人员的安全，而且搜集速度快，不受时间限制等;
（2）真实性强。目前的三维数字技术都是基于人体生理特征开发的，观众通过特制的3D眼镜、头盔和手套等可以和虚拟环境接触，拥有真实的感觉，这对提高参观者的兴趣是有很大促进作用的[1]。
2.文物博物馆管理中三维数字技术的应用分析
文物是人类历史发展的文化遗产，是博物馆得以存在的物质基础。博物馆一方面需要将文物展示给参观者，这也是博物馆的主要任务之一;另一方面需要对文物进行妥善保管和维护。但过多的展示必将不利于文物的保护。这看似矛盾的两个任务可以借助三维数字技术得以有效调和。
2.1文物的保护和修复
博物馆中文物种类颇多，而各类文物的保护和收藏手段必然不同。结合大量实例，导致文物损毁的因素主要为两类：1.自然因素。包括光线强度、空气湿度等;2.人为因素。在对文物进行陈列、移动、修复时的接触破坏[2]。
三维数字技术在文物保护和修复中可以发挥明显优势，例如通过资料调查和数据收集，模拟复原文物面貌，以及进行相关实验等。其具体方法是利用计算机对文物破损部分建立模型，在虚拟环境下进行修复试验，而计算机会根据修复手段的不同显示出不同的修复效果，最终找到最佳修复路径。这样就有效避免了修复的一次性问题。三维数字技术可以快速而无破坏的获取有用信息，通过立体扫面可以将文物的凹凸部分完美感应，这给以后的复制文物工作带来巨大便利[3]。
2.2收藏管理
目前，博物馆主要是将文物的种类、遗址、年代作为收藏管理的标准，而且作为静态资料展示给参观者。而通过利用三维数字技术建立起的数据库对提高文物的收藏管理水平有着巨大的优势，主要体现在以下几方面。
（1）检索信息更简单和全面。
根据统计，超过80%的参观者属于业余爱好者，繁琐的检索信息和流程会大大降低他们的参观热情，所以检索信息应该尽可能的直观明了，能用图画说明的就不用文字。例如在我国内蒙古博物馆中将三维数字数据库融入到检索系统中，参观者可以点击鼠标进入界面，会出现想要查询的文物名字和年代，如果没有可以直接跳过，接着进入本博物馆所收藏的所有文物目录，包括名称和年代。点击之后便可以进入立体观看文物面貌，旁边配以简单的文字说明。
（2）数据采集高效准确。
图像的立体展示需要数据采集为技术支持的。三维数字技术在信息采集上具有高效准确的优点。激光扫面具有时间和空间上的连贯性，而且精度可达到微米级别，扫描速度也非常快，对于较为复杂的文物，扫描工作也就需要30分钟左右。之后的文物颜色可利用专业的涂色软件进行处理[4]。
2.3应用于陈列展览
目前，利用三维数字技术的“虚拟展览”已经成为博物馆陈列展览的发展趋势。该类技术可以极大的丰富博物馆的展品
类型，例如可以将其他博物馆的珍贵文物扫描信息拷贝后在本博物馆展出，使很多参观者可以足不出户便能看到真实的文物面貌。这对提高博物馆的吸引力，更好发挥其作用有着极大的促进作用。
随着三维数字技术应用的普及，其应用成本必将大幅降低，这对文物博物馆来说无疑是一次提升管理水平，扩大影响力的绝佳机遇。现代博物馆已经不仅仅是珍贵文物的收藏、展示和研究场所，而且是面向全社会的教育和资料存储机构。三维数字技术可以促进文物博物馆之间的交流，提高博物馆在社会中所扮演的角色地位，使公众在惊喜和欢乐中学到知识。在博物馆的陈列展览中，三维数字技术已经是必然的发展趋势。
3.结语
三维数字技术作为一种虚拟技术，在文物保护和修复、博物馆的收藏管理及陈列展览中有着明显的优势，从近几年的3D电影热潮便知道该技术的巨大影响力。随着科技的发展，文物博物馆也应积极将新的技术成果应用到日常管理中。相关管理部门也应对相关技术人才的引进给予足够认识。
[参考文献]
[1]黄海.博物馆三维数字虚拟文物展示系统设计研究[J].沈阳理工大学设计学院，2006，（11）：34-36.
[2]张笑楠.古建筑室内环境数字化复原及其应用[J].家具与室内装修，2007，（09）：12-13.
[3]徐虎.虚拟现实技术应用与故宫文物保护[J].中国文化遗产，2004，（03）：79-81.
关键词：三维数字；地形图；测绘技术
1. 引言
随着数字地形图的广泛应用，为了便于进行空间方面的量测和分析，人们对它表示地物和地貌高程的方法和精度提出了更高的要求，为此，在借鉴二维数字地形图和数字地面（或高程）模型优点的基础上，克服二维数字地形图在空间表示和应用方面的不足，提出了测绘三维数字地形图的想法。
为此，本论文主要对三维数字地形图的测绘技术展开分析探讨，以期从中找到可靠有效可行的数字地图测绘技术，并以此和广大同行分享。
2. 三维数字地形图的地形数据及表达方法分析
地形数据即为表现地势走向的地貌数据，包括平面位置和高程数据两种信息，这两种信息目前主要通过野外测量、航空航天遥感影像和现有地形图数字化三种方式获得。航空摄影测量一直是地形图测绘和更新的有效手段，其所获取的影像数据是高精度大范围的DEM生产最有价值的数据源。另外，近年来出现的干涉雷达、激光扫描仪等新型传感器数据被认为是快速获取高精度、高分辨率的DEM最有希望的数据来源。通过全站仪、全球定位系统(GPS)等手段可获取较小范围、大比例尺、高精度的地形建模数据，同时也是对航空摄影测量和地形图数字化的一种补充。实际工作中，具体采用何种数据源和相应得生产工艺，一方面取决于数据的可获取性，另一方面也取决于应用的目的和对数据的要求，包括DEM的分辨率、数据精度、数据量大小和技术条件等。
三维数字地形图是用规则格网和高程注记点来表达地形地貌的。为了不影响地图符号表达地物和地形，采用分布规则的格网式DEM较为妥当。格网的大小一方面取决于相应地形图的分辨率，一般说来，地形图的比例尺越大，对地物和地形表达的精度就越高即越精细，则格网就越小；另一方面取决于制图区域地形的复杂程度，一般说来地形越复杂或越破碎，为了表达地形时不失真，格网就应越小。在一幅地形图上，考虑到在实际中，有的地方地形比较复杂，而另一些地方则比较简单，可用四叉树结构来表达格网，即用大格网来表达简单的地形，而用小格网表达复杂的地形，即采用横向的多分辨率技术表达地形。构建三维数字地形图时，必须确保DEM与线划地形图是同一个空间参考框架下的；编制地形图时，可将DEM格网点放在一个单独的图层上，这样可根据需要打开或关闭它。高程注记点反映地面上坡度变化处的高程。
3. 三维数字地形图测绘技术应用探讨
3.1 三维地形数据的采集
三维地形数据采集包括两个阶段，一是：外业采集，主要是利用全站仪采集地形点的三维空间数据（包括平面坐标及高程）。由于受通视条件、劳动强度等因素的影响，只能采集地形特征点的三维空间数据，地形特征点一般是指山谷点、山脊点、洼地、山脚点、山顶等等。由于这些特征点的密度不够和分布不均匀。这样在对有些地区的地表高低起伏就很难精确的表示。二是：内业加密，就是将外业采集的数据，通过内插的方法对特征点的密度和分布进行有效处理，获得分布均匀，密度适当的地形点及高程，使其更能详细的反映地势的走向。
在利用全站仪野外获取三维地物数据测量时，地物底部特征点数据的获取是比较容易的，难点在于怎样获取地物顶部特征点数据。以建筑物为例进行说明，其顶部特征点的数据可以通过测量其相应的底部特征点的平面位置和高程，然后量测其高度的方法获取，也可以放置棱镜到顶部特征点上直接测量的方法获取，还可以用无棱镜测量进行建筑物顶部特征点的方法获取。其中，无棱镜测量对于没有反射的物体不能进行测量，因此在建筑物比较密集的城镇地区，用无棱镜测量会严重受到通视条件和反射条件的制约，使的测绘工作量大，效率低，有些建筑物的顶部特征点甚至是采集不到的，对深巷的建筑物底部特征点也很难采集到。当然，还可以在建筑物顶部进行数据采集，此方法也存在通视条件的限制，还有很高的危险性，因此对于大区域测绘是不现实的。
3.2 三维数字地形图的测绘
实际地面通常不是光滑和均匀变化的，因此在采集的时候会产生断裂线问。对于植被茂密、树林覆盖地区，数字摄影测量采集时无法切到地面，这样就不能准确的反映植被覆盖区的实际地面趋势，为了使其精度能够满足要求，可以在这些地区采集散点方式进行测量，以便能真正的切到地面的地方进行数据采集。在必要的时候还需要进行野外测量的方式进行补测才能达到精度的要求。具体面向三维地形数据的采集测绘，可以按照如下步骤进行：
(1) 定向建模
定向建模之精度是影响整个产品精度的关键。定向建模的工作流程：用黑白影像建立立体像对进行手工或自动内定向、相对定向核线重采样绝对定向裁切核线影像立体模型建成。
(2) 数字高程模型DEM
DEM、DOM可由单模型获取，也可由批处理直接生成。创建DEM及镶嵌工作流程：先进行影像相关创建像方DEM像方DEM编辑创建物方DEM物方DEM检查编辑建立新图幅物方DEM接边物方DEM镶嵌DEM成果。
创建像方DEM前，要先对每个像对中的特征点（峰顶、谷底、鞍部及地形突变点）和特征线（山脊线、山谷线、地区突变区线、面状地物的范围线等）进行量测。量测特征点和线的目的是获取像方DEM相关的初值，对像方DEM进行编辑。
(3) 数字正射影像DOM
每个像对的物方DEM编辑后即可创建正射影像，并进行DOM的镶嵌。正射影像分为黑白正射影像和彩色正射影像。先创建每个像对的左、右黑白正射影像，合并左右黑白正射影像后，选择镶嵌线对黑白正射影像进行镶嵌即生成黑白DOM产品。
(4) 数字线划测图
在定向建模完成之后，如不需要生成DEM、DOM产品，可直接进入向量测图模块进行测图。在向量测图模块中，图廓及内外整饰自动生成，已测向量能够实时显示（放大、缩小、编辑等）和映射至立体，具有联机编辑、实时符号化功能，利用测图模块提供的这些工具可以很方便地进行测图和编辑，实现测图、编辑一体化。
3.3 三维数字地形图测绘的误差分析
(1) 全数字摄影测量的精度和模拟摄影测量、解析摄影测量相比一定有所不同，如:光束法区域网加密与独立模型法区域网加密的精度差异，全数字摄影测量系统没有机械传动误差、图纸套合与清绘误差、展点误差、主距安置误差、读数误差等等，出现了影像匹配误差等。
(2) 图上的地物点的点位中误差主要来源于：像控点点位中误差、房檐改正误差、加密点点位中误差、影像扫描中误差、影像匹配中误差和定向中误差等。
(3) 航测成图高程中误差的主要来源于：控点高程中误差、加密点点位中误差、相对校正中误差、定向中误差和测绘动态中误差等。
4. 结语
本文从三维数字地形图的相关概念、数据采集的方法和三维数字地形图的绘制三个方面进行了研究，对于三维数字地形图测绘技术的实际应用具有一定的借鉴和指导意义，因而是值得推广的，另一方面，三维数字地形图数据的采集与测绘，还有很多的技术细节问题需要深入探讨，这有待于广大技术工作人员的共同努力，才能够最终实现三维数字地形图的测绘与普及应用。
参考文献：
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[2] 李清泉,杨必胜等.三维空间数据的实时获取、建模与可视化[M].武汉大学出版社,2003.
[3] 王继周,李成名等.城市三维数据获取技术发展探讨[J].测绘科学,2004,29(4):71-73.
学术研究
(1)建立新国家地理格网服务地理国情监测初探 狄琳
(3)远离大陆海岛的高程传递 柯宝贵 章传银 张利明
(5)玉树地震对周围卫星定位连续运行站的影响分析 李凯锋 欧阳永忠 陆秀平 任来平
(9)基于eros-b影像更新矿区大比例尺地形图的方法与精度评价 陈国良 汪云甲 田丰
(12)基于lidar和航空影像的三维建模方法探讨 冯梅
(15)基于无人机低空遥感系统的快速处理技术研究 尹杰 杨魁
(18)等效法收敛计变形监测 杨浩
(22)基于椭球面大尺度表达地表对象方法研究 杨永崇 竞霞
(26)gis软件自动化测试方法的研究与实践 曾波
无
(28)拓普康全站仪车模亮相首届全国测绘地理信息技术装备展览会 无
技术交流
(29)基于jscors层析连云港沿海水汽的三维特征分析 董春来 王香兰 蒋廷臣 周立
(33)基于椭球膨胀法实现独立坐标系统的建立 于亚杰 赵英志 张月华
(37)困难复杂地区输电防雷线塔数据机载lidar三维扫描获取 阮羚 周平 姚尧
(40)基于点云数据的文物精细建模 孟志义 钱林
(44)利用改进的fcm方法分割高分辨率遥感影像 田慧 周绍光
(47)无砟轨道cp ⅲ平面控制网测量精度影响因素分析 谯生有 闻道荣
(50)gis与模型技术在城市排水管线承载力评价中的应用 解智强 杜清运 高忠 王贵武 黄俊
(54)基于arcgis engine的矢栅基础地理数据空间转换方法研究 刘佰琼 周卫 戴相喜
(58)mapinfo二次开发在坐标转换中的应用 李东 毛之琳
(61)国家基础地理信息数字产品——数字线划地图概述 武文忠 郭新成
无
(63)“则泰杯”全国第四届大学生测绘科技论文竞赛评选揭晓 无
技术交流
(64)基于webgis的复杂城市交通网络信息服务 薛明 刘春 肖学年
(69)武汉市1∶2000房产管理图数字化测绘与建库工程及成果应用 郑举汉 张鹏 徐磊 陈镇
(72)一种改进的折线转分段bezier曲线的拟合方法 张超 王文静
(75)测绘资料信息管理系统的设计与实现 赵力彬 张新利 吕志勇 施建辉 李发红
无
(78)爱普生大幅面专业绘图仪助力遥感产业化发展 无
徕卡测量新技术应用专栏
(79)徕卡hds 8800三维激光扫描仪在露天矿中的应用 段奇三
则泰三维技术应用专栏
&nb
sp; (81)三维激光扫描系统在舟曲重点地质灾害治理工程中的应用 周学林 魏文涛 刘丽惠 王占超
测绘教学
(83)空间大地测量学课程建设及教学方法研究 魏二虎 张奇 李征航 王甫红
(86)gis应用技术实验课程教学改革探微 舒娱琴
无
关键词：地理信息系统，校园导航，三维导航模块，SuperMapObjects
人类80%的信息与地理信息有关，而地理信息系统（简称GIS）是由计算机硬件、软件、地理空间数据和管理人员共同组成的，利用电子计算机以及其外部设备，采集、存储、分析和描述整个或部分地球表面与空间和地球有关的空间信息系统[1,2]。GIS在各个信息服务领域的深入广泛应用将是不可阻挡的趋势，GIS校园导航系统是GIS在校园信息服务中的典型应用。校园导航系统中三维导航模块能为用户提供信息量丰富的、情景逼真的三维校园场景，使用户足不出户就可以浏览校园，这将是校园导航系统的发展难点与方向[3]。
1SuperMapObjects控件概述[4]
SuperMap Objects是一个开放的组件式地理信息系统（GIS）软件开发平台,是由中国科学院地理信息产业发展中心和北京超图地理信息技术有限公司自主研发的大型GIS开发平台，是全组件式地理信息系统软件，共有8个ActiveX控件。这些控件中封装了地理信息系统全方位的功能,以控件的接口方式提供，可以通过VB、VC++、Delphi、C++等开发语言进行二次开发。SuperMap Objects功能强大，对象和接口数量多，可以满足各种GIS应用需求。
2三维导航模块设计
本文所提三维导航模块为中国矿业大学校园导航系统的三维模块，其实现了中国矿业大学校园的三维导航功能。
2.1 模块开发环境与开发平台
该三维导航模块的开发是利用SuperMap公司的SuperMap Objects 6.0组件在Visual Studio 2008开发平台上应用Visual Basic.NET语言进行开发的。
2.2 数据需求与数据准备
本模块中涉及到的数据包括空间数据、属性数据和纹理贴图数据。
空间数据是将已有的校园电子地图在SuperMap Deskpro 6.0中进行数字化处理，并存储为图层数据。属性数据是对各地理对象的实体属性数据，主要包括教学楼、宿舍楼、办公楼以及其他公共设施等。特别提及的是，根据在SuperMap Deskpro 6.0中进行校园三维建模过程中的数据需求，属性数据还应包括各建筑物及设施的基本面高度（Base）数据和其相对基本面的高程（Top）数据。纹理贴图数据通过数码相机对建筑物和设施进行拍照，并在图像处理软件（如Photoshop）中进行必要的处理，使贴图效果更加逼真。科技论文。同时，将纹理图片的文件名作为属性数据存储到与之对应的建筑物或设施的属性数据集中，以便后续的三维纹理贴图。
2.3 三维导航模块的功能设计
根据以上对三维导航模块的需求分析，用户使用该三维导航模块主要是为了对校园环境有个更为直观和真实的了解，并期望得到一定的导航服务。据此，三维发导航模块除了提供基本的三维地图操作外，主要的功能就是较真实的构造和显示校园三维模型，以及提供相关导航服务。具体功能设计如图1所示。科技论文。
图1 三维导航模块的功能设计
3三维导航模块的实现[5]
3.1 三维模型的建立
三维模型的建立在SuperMap Deskpro 6.0中进行。科技论文。三维模型的建立是利用SuperMap Deskpro 6.0提供的“三维建模”功能，通过选择图层并设置图层的三维基本面（Base）数据字段和高程（Top）数据字段来实现的。将建立好的三维模型存储为三维场景。
3.2 三维模型的纹理贴图与显示
根据已准备的纹理数据和属性数据集中的贴图字段，通过将Super3D控件的Texture属性设为该字段来进行三维纹理贴图。
通过Super3D.Connect()方法将Super3D控件和工作空间控件SuperWorkspace进行连接，读取工作空间中已打开的三维场景，并通过调用Super3D.Refresh()方法来显示校园三维场景。
3.3 基本三维地图操作
三维地图基本操作通过设置Super3D.Action属性来完成。例如，放大和漫游的关键代码为：
axSuper3D1.Action = sca3DZoomIn '放大
axSuper3D1.Action = sca3DPan '漫游
其他操作与之相类似。
3.4 三维导航功能
本三维导航模块提供了二维与三维之间的互动导航功能，即二维校园平面图与三维校园场景同步导航显示。
用户可以在二维平面图上进行两点或多点间的最佳路径分析，通过二维和三维的实时互动显示进行路径导航。二维和三维的互动显示实现如下：1.获取路径分析得到的最佳路径并作为飞行路径赋值给Super3D.RouteFly()方法；2.在每个飞行帧处获取当前视点（Camera）的三维坐标并将其转换成平面坐标，通过SuperMap控件的TrackingLayer.AddEvent()方法绘制在二维平面图上。这样就实现了二维和三维的互动显示。图2为三维导航效果。
图2 三维路径导航
4结束语
将GIS技术应用与校园导航系统，是高校管理自动化、信息化、科学化的一种趋势[6],同时，三维化的校园导航系统将是今后一段时间内的发展动向和热点。本文所提三维导航模块只是三维化的校园导航系统的初步尝试，设计思想和功能实现还不完善。若能加入对建筑物内部的建模和显示，并利用网络地理信息系统平台（WebGIS）构建B/S结构，将实现校园导航系统更广范围的影响和应用。
参考文献：
［1］ 邬伦，刘瑜，等.地理信息系统：原理、方法和应用［M］.北京:科学出版社，2001.
［2］ 汤国安，赵牡丹.地理信息系统［M］.北京:科学出版社，2000.
［3］ 杨秩，王军.GIS在高校校园规划与管理中的应用［J］.河南工业大学学报,2006,2(3):39-40.
［4］ 北京超图.SuperMapObjects开发教程［R］.北京:北京超图地理信息技术有限公司，2006.
［5］ 北京超图.SuperMapObjects 6联机帮助［R］.北京:北京超图地理信息技术有限公司，2006.
［6］ 文广超，语永强，等.河南理工大学校园导航系统的设计与实现［J］.测绘信息工程,2008,2:38-40.
[关键词]数字化时代；数字影像技术；影视艺术设计；人才水准
电影和电视艺术都属于动态媒体艺术。电影和电视艺术作品在拍摄、编辑、合成、三维特技等方面，使用数字艺术设计和制作的手段上来说是可以相提并论。所不同的是：在国内上世纪90年代以前，电影艺术作品是在电影院通过电影放影机在银幕上进行播放，电视艺术作品是通过有线网络在电视机屏幕上进行播放，各自传媒载体的形式不一样。由于科学技术的发展，计算机和网络信息技术不断成熟，电影艺术作品能够在电子录放设备和计算机上运用数字影像技术转换成电视网络、Inter网络、移动网络等载体上进行播放的数字影视格式，其通过有线或无线纲络传输到电视机、计算机、手机等屏幕上进行播放，这是数字化时代使电影和电视在传媒载体上共享兼容的伟大创举。如今电视机、计算机、手机屏幕上播放影视艺术作品的现象，已经是人们习以为常的一种视觉享受。这种电影与电视共享传媒载体现象的基本原理也是具有一定数码知识人士的常识了。
影视艺术发展到今天，如此灿烂辉煌的业绩是依赖科学技术与影视不断交融汇聚的成果。随着计算机视频合成制作设计、非线性编辑系统、MD音频制作系统、数字三维特技设计、数字化智能化摄像机、编辑机、电脑灯控系统等先进的数字影视制作设备和数字影像艺术设计技术的问世，改变了影视艺术传统的制作模式,形成影视艺术与数字技术相结合的数字影视艺术。数字影视艺术所依赖的技术主要是计算机图像生成技术，即CGI技术(Computer-Generated Images)，计算机成图像技术可以用来创造在实际拍摄中无法创造或难以实现的影像。比如：数字影视艺术发展史上记载，卢卡斯创立的美国光幻公司在世界上最早运用了数字影视技术，1991年推出的《终结者2》是具有早期数字影视艺术意义的一部作品。针对数字影视技术的效果问题，美国数字影视技术专家科林・布朗指出：“有两种特技效果存在，一种是展现在你面前的，可见的特技效果，产生震撼惊叫的效果，这就是《侏罗纪公园》的恐龙和《异形》的外星人等等。”其实这一类可见的电影特技效果属于纯数字电影，是通过计算机生成影视三维动画，对影片的内容进行造型设计，创造出一种“虚拟现实”。这种亦真亦幻的三维空间，更多适用于科幻、魔幻、神话、动物等题材。这样的三维动画影视，“拍电影”的说法已不能成立，确切的说，是通过计算机工作站“做电影”。 科林・布朗又指出：“还有一种是不可见的、隐性的特技效果，为影片增加许多叙事成分”。那么，这一类看不见的电影特技效果适用面更广，在各种常规题材中都有用武之地。比如：在《阿甘正传》中，由1000名群众演员出演的反越战示威场面，被复制成有5万人参加的浩大规模。又如：1997年获得美国奥斯卡11项大奖的史诗巨片《泰坦尼克号》，以令人难以置信的电影数字特技再现了70年前的海上灾难，标志着数字电影时代的来临。虽然该电影仍然借助了胶片实拍、缩微模型制作和传统电影特技等手段，但《泰坦尼克号》以其令人震撼的数字视觉特技再塑了冰海沉船的历史镜头，堪称数字电影的里程碑。这种产生震撼的数字视觉特技效果归功于计算机图形图像学的仿真造型技术和数字影视艺术设计的优秀人才。
数字影视艺术是属于典型的交叉学科，这就要求数字影视艺术设计人才必需具备计算机科学知识和人文社会科学知识。影视艺术在影片制作中使用数字设备、数字图象造型技术和工业设计、数字影视艺术设计、信息设计有着密切的关系。再说，数字影视艺术设计是基于数字影视媒体，是视觉艺术、设计学、计算机图形图像学和数字媒体技术相互交叉的一门艺术。数字影视艺术设计的核心是影视艺术和计算机科学与技术的结合，所以培养数字影视艺术设计人才的重点是如何掌握数字影视艺术的创作工具，比如：Combustion、Adobe Premiere、Adobe After Effect、Macromedia Flash、Discreet、3ds max、Alias Maya、Avid Softimage xsi、Animo、Toonz、Axa、USAnimation、Lightwave等影视、动画、三维设计和编辑软件。数字影视艺术设计人才的专业培养目标，应该根据人们的需求和艺术设计规律来创作和表现具有视觉美感的数字影视艺术作品和数字影视商业服务类的创意产品，并基于数字影视艺术的发展来延伸和发展人类的艺术创造力和想像力。
我国数字影视艺术设计业发展的历史已有20年之久，早期数字影视特技制作软件主要应用于电视广告、MTV、电视片头等方面。在上世纪90年代初三维动画制作开始成为数字影视广告制作的新手段，可是数字影视艺术设计的设备性能较低，许多数字影视艺术设计公司的制作水平一般，技术水平和设备都比较落后，再说数字影视艺术设计人员在英语和计算机水平方面存在不足，阻碍了数字影视艺术设计业的发展，当时数字影视艺术设计业举步艰难。那时一些电影和美术学院也开设了计算机课程和多媒体制作中心,但与三维动画和影视制作对软件水平的要求还有很大的距离，人才培养系统与数字影视艺术设计业的人才需求有脱节的现象。随着科学技术的发展，如今计算机等数字影视设备性能迅速提高，数字影视艺术设计人才不断涌出，数字影视艺术设计业的发展日新月异。
数字影视艺术设计人才是随着数字化时代影视艺术的发展而不断涌现。目前，数字影视艺术作品划分为四个类型：含有“数转胶”计算机特效的影视大片、纯数字影视作品（包括3D动画片）、数字化制作的Inter网影视作品、个人化制作的DV和手机摄像作品。可以说这四类影视艺术作品在编辑和制作过程中进行数字特技效果的设计和加工是不可缺少手段，数字影视艺术设计人才显得特别重要。现在个人计算机的处理器、内存、显示器等性能越来越强。数字摄影机、数字摄像机、个人DV机的性能和质量在不断的提高，这三种影视摄录设备之间的功能越来越接近，影像分辨率的差距在缩小。个人数字音乐MID系统等这些数字影视设备价格越来越便宜。这三种数字影视制作硬件条件成熟的情况下，如果个人具有一定的文学艺术水平，有独特的影视艺术的创意题材，掌握了数字影视艺术设计的技能，都可以在自己的PC机上制作数字视频和数字音乐，所以个人数字影视创作作品的不断问世已经不足为奇了。这样一来，就突破了制作影视节目企业化、集体化的陈规，从前拍摄到剪辑合成的过程，现在全部可以由创作者一个人独立完成，揭开了DIY影像文化的新纪元。一小批从高校数字影视艺术设计专业毕业的人才和社会自学成才的敬业人士，他们已经具备数字影视艺术的创作素质，这一批新型人才只需添加些数字影视的制作设备就可以开展各种为社会服务的数字影视艺术设计的经营活动。比如：影视后期合成设计、影视广告传媒设计、影楼MTV制作设计、影视动漫制作设计、电视节目包装设计、网络数字影视制作设计、网络游戏制作设计等影视艺术设计业。这些社会文化创意产业和数字艺术产业的繁荣和发展，今后必然成为我国经济增长的热点。社会需要数字影视艺术设计人才，这一点已经引起我国高校艺术设计教育的高度重视。
[参考文献]