導(dǎo)語：如何才能寫好一篇三維圖，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1937年，挪威醫(yī)生瓦勒通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)類風(fēng)關(guān)患者血中存在某種物質(zhì)。1949年，紐約一位叫派克的醫(yī)生將其稱為類風(fēng)濕因子（簡稱RF），并沿用至今。

隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展，對(duì)類風(fēng)濕因子也逐步有了一定的了解。當(dāng)某些尚未明了的原因使人體內(nèi)的免疫球蛋白G（IgG）發(fā)生變異，從而成為體內(nèi)“異己”分子后，自身的免疫系統(tǒng)會(huì)將錯(cuò)就錯(cuò)，對(duì)其進(jìn)行免疫“攻擊”，并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的抗體，這種抗體正是類風(fēng)濕因子。據(jù)目前所知，類風(fēng)濕因子共有5種。

類風(fēng)濕因子在體內(nèi)“攻擊”IgG時(shí)，與其結(jié)合成免疫復(fù)合物，沉積在關(guān)節(jié)滑膜等處，逐漸造成滑膜、關(guān)節(jié)囊、軟骨直至骨的破壞，使關(guān)節(jié)損傷，表現(xiàn)為類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。

50多年前，瓦勒的實(shí)驗(yàn)不僅發(fā)現(xiàn)了類風(fēng)濕因子，也開創(chuàng)了類風(fēng)濕因子測定的基本方法。老王得到的三種檢查結(jié)果，其實(shí)就是由目前常用的三類方法檢測的。第一種是乳膠凝集定性試驗(yàn)，結(jié)果僅為陰性和陽性兩種，這種方法現(xiàn)一般用作過篩試驗(yàn)。第二種是乳膠凝集稀釋試驗(yàn)，又稱滴度試驗(yàn)，老王的1∶320陽性結(jié)果，表明血清被稀釋至320倍時(shí)仍為陽性，也屬于定性試驗(yàn)。第三種為定量試驗(yàn)，可檢測出每毫升血中含多少國際單位的類風(fēng)濕因子。這種定量試驗(yàn)又因方法不一，正常參考值亦有所不同，需分別對(duì)待。由于滴度或定量數(shù)值可在一定程度上反映病人體內(nèi)自身免疫“攻擊力”的強(qiáng)弱，所以常被醫(yī)生用來觀察病人類風(fēng)關(guān)是否進(jìn)入活動(dòng)期或緩解期，或了解抗風(fēng)濕治療是否有效的重要指標(biāo)。如病人類風(fēng)濕因子強(qiáng)陽性，同時(shí)，C反應(yīng)蛋白和血沉（見上期本欄目文章）升高，就說明病人的類風(fēng)關(guān)正處于活動(dòng)期。有些人以為類風(fēng)濕因子陽性就是得了類風(fēng)關(guān)，陰性就可排除，其實(shí)不然。類風(fēng)濕因子既存在于類風(fēng)關(guān)患者的血液中，也存在于關(guān)節(jié)滑液中，個(gè)別病人的鼻腔和十二指腸分泌液及唾液中也發(fā)現(xiàn)有類風(fēng)濕因子。有時(shí)滑液中類風(fēng)濕因子呈陽性，血中卻呈陰性。部分病人在得病相當(dāng)長時(shí)間后，血中才會(huì)出現(xiàn)類風(fēng)濕因子陽性。所以，有癥狀但還未確診的病人要定期復(fù)查。

篇2

1988年以來，植硅體―作為一門新學(xué)科，在我國考古學(xué)和地質(zhì)學(xué)研究中得到了廣泛的應(yīng)用。近十年來，植硅體研究的相關(guān)成果，尤其在史前農(nóng)業(yè)考古領(lǐng)域，呈迅速上升趨勢。如趙志軍等(1)關(guān)于稻類植物穎片上峰狀植硅體的研究，為野生稻與栽培稻的區(qū)分提供了一種新的思路；鄭云飛(2)等運(yùn)用植硅體對(duì)早期水稻系統(tǒng)演變進(jìn)行的有益探索等。盡管如此，人們普遍感到，植硅體研究的主觀性較強(qiáng)，特別是其各種參數(shù)的測量，極為費(fèi)事費(fèi)力，常常令人望而卻步。植硅體測量的困難，業(yè)已成為其應(yīng)用與發(fā)展的瓶頸，因此，探尋新的測量方法，切實(shí)解決這一困難，越來越顯得迫在眉睫。

利用二維圖像重建其三維圖像的方法，已成功應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、物理學(xué)等領(lǐng)域。本文嘗試將這一方法移入植硅體參數(shù)的測量和分析之中。通過三維圖像重建，對(duì)水稻稃面雙峰乳突進(jìn)行三維建模，根據(jù)建模結(jié)果可迅速測量各類參數(shù)，并與電鏡下的實(shí)測結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。研究表明，三維重建方法能夠一次性重建水稻稃面多個(gè)雙峰乳突的三維圖像，并能夠迅速地測得水稻稃面植硅體的各種參數(shù)，經(jīng)對(duì)比分析電鏡下的實(shí)測數(shù)據(jù)，證明其計(jì)算數(shù)據(jù)精度可滿足實(shí)際分析的需求。這樣，不僅明顯提高了測量速度，而且有效降低了測量的隨意性，使植硅體分析向規(guī)范化、系統(tǒng)化邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。既然三維圖像重建方法在植硅體分析領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景，那么，應(yīng)該將有關(guān)研究在這里作一介紹。

2．樣品介紹

分析樣品皆選自商周時(shí)期安徽地區(qū)出土的炭化稻。之所以選用炭化稻作為分析樣品，主要考慮炭化稻稃面雙峰乳突與雙峰乳突的植硅體具有同源性特征。這樣，若能夠?yàn)樘炕倦p峰乳突建模，則意味著對(duì)雙峰突乳的植硅體同樣可以建模。況且，炭化稻較易找到雙峰突乳形態(tài)，既便于實(shí)際測量，也便于將三維重建的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測量數(shù)據(jù)作對(duì)比分析。

3．樣品的三維圖像重建

所謂三維重建，即由兩張或兩張以上具有明確轉(zhuǎn)角關(guān)系的平面圖片，借助計(jì)算機(jī)程序處理，得出原物的三維圖像。為重建上述炭化稻雙峰乳突的三維圖像，先將樣品平置于掃描電鏡的樣品臺(tái)上，拍攝一張樣品的形貌照片(圖1)，然后，將樣品臺(tái)在3－10℃范圍內(nèi)傾斜一微小角度，再拍攝一張形貌照片(圖2)。依次將兩張形貌照片輸入計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)三維重建analysis軟件，即可獲得樣品的三維圖像。

為了驗(yàn)證由三維圖像重建方法所測參數(shù)的有效性，有必要對(duì)雙峰乳突的掃描電鏡照片作直接實(shí)測。具體實(shí)測過程為：旋轉(zhuǎn)、平移掃描電鏡的樣品臺(tái)，使鏡頭對(duì)準(zhǔn)某一雙峰乳突，將與待測參數(shù)相關(guān)的平面置于水平位置，再具體測量有關(guān)參數(shù)。不過，不難發(fā)現(xiàn)，實(shí)際測量頗多困難。一般說來，最雙峰乳突的參數(shù)較易測得，而大部分位于中部的雙峰參數(shù)都難以測得。而即便是最的雙峰參數(shù)，通常也需要電鏡操作人員具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，通過樣品臺(tái)的合理旋轉(zhuǎn)和平移，方能測得雙峰乳突的有關(guān)參數(shù)。圖5為一張較理想的雙峰乳突的SEM照片，系耗費(fèi)了大量精力方拍攝成功的。

6．測量精度分析

考慮到雙峰距的測量較為便宜，數(shù)據(jù)精度也便于控制，因此，在這里，將利用重建的三維圖像與電鏡直接實(shí)測的雙峰距數(shù)據(jù)作對(duì)比分析。表1列出了兩種方法的測量數(shù)據(jù)以及兩者間的相對(duì)誤差。

表1顯示，四個(gè)實(shí)測數(shù)據(jù)與三維測量的誤差均在0.4um以內(nèi)。對(duì)比各個(gè)稻種參數(shù)之間的差異(3)，不難發(fā)現(xiàn)，其測量誤差遠(yuǎn)低于不同稻種之間相應(yīng)數(shù)據(jù)的差異，僅就這一點(diǎn)而言，三維圖像重建方法在植硅體分析領(lǐng)域應(yīng)有著廣泛的應(yīng)用前景。

7．結(jié)論與討論

本文首次將三維圖像重建方法移入植硅體分析領(lǐng)域。利用analysis軟件重建水稻稃面雙峰乳突的三維圖像，測量三維圖像顯示的各類參數(shù)，并與電鏡下的實(shí)測結(jié)果作對(duì)比分析。研究指出，三維重建方法能夠一次性對(duì)多個(gè)水稻稃面雙峰乳突進(jìn)行重建，并能夠測量各種相關(guān)參數(shù)。對(duì)比分析實(shí)測數(shù)據(jù)后指出，三維重建的精度應(yīng)能滿足實(shí)際研究的需要。由此可見，三維重建方法，不僅能大大節(jié)省人力，而且可望建立植硅體測量的標(biāo)準(zhǔn)化。

正如著名的微體古生物學(xué)家R.V.Kesling(4)所說，“用昨天的經(jīng)驗(yàn)建立了我們今天的信念，從而更好地為發(fā)展明天的微體古生物奠定基礎(chǔ)”。無論哪個(gè)學(xué)科，都是社會(huì)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，一個(gè)學(xué)科發(fā)展到一定階段，常需要新的研究途徑予以推動(dòng)。本文將三維重建方法嘗試移入植硅體研究領(lǐng)域，取得了一些有意義的初步成果。雖然植硅體的微觀特征描述、精確形態(tài)參數(shù)的定量研究、植硅體研究的系統(tǒng)化等問題的解決，還需要大量細(xì)致艱苦的工作，但有理由相信，三維圖像重建方法將會(huì)有效發(fā)揮其自身特有的優(yōu)勢，將植硅體研究推向新的高度。

參考文獻(xiàn)：

1.Zhijun Zhao, et al. Distinguishing Rice (Oryza Sativa Poaceae) from Wild Oryza Species Through Phytolith Analysis, Ⅱ: Final Method. Economic Botany 52(2) pp.134-145. 1998。

2.鄭云飛、劉斌、松井章、宇田津徹朗、藤原宏志：從南莊橋遺址的稻硅酸體看早期水稻的系統(tǒng)演變，浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版) ，2002年第3期：340-346。

篇3

摘要：本文基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及、機(jī)械/工程制圖、計(jì)算機(jī)繪圖等課程間的關(guān)系，討論三維圖形繪制與相關(guān)能力培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合。

關(guān)鍵詞 ：機(jī)械/工程制圖 教學(xué)模式 三維圖形布爾運(yùn)算課程

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)是一種按程序自動(dòng)進(jìn)行信息處理的通用工具。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，計(jì)算機(jī)發(fā)揮著越來越大的作用。尤其是AutoCAD、SolidWorks等繪圖軟件應(yīng)用和普及，不僅使得計(jì)算機(jī)繪圖的學(xué)習(xí)更加容易理解和快捷掌握，同時(shí)也使三維圖形繪制與相關(guān)能力培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合得越來越緊密、越廣泛。而作為工程技術(shù)人員的專業(yè)基礎(chǔ)之一，識(shí)圖、繪圖和空間想象的思維能力以及形體表達(dá)的實(shí)際操作技能必須具備。所以要在強(qiáng)化基本理論的同時(shí)，還要著力培養(yǎng)學(xué)生的操作技能，有機(jī)地協(xié)調(diào)好操作定向、操作模仿、操作整合與操作熟練等操作技能的形成階段，并以此為基礎(chǔ)推動(dòng)學(xué)生的綜合能力的提高。

一、使用計(jì)算機(jī)繪圖軟件豐富教學(xué)

要具備上述這些能力和技能，可用的教學(xué)模式有以下幾種。

一是讓學(xué)生看平面圖形，想象立體形狀，再讓學(xué)生畫平面投影。這樣的過程比較抽象，往往增加了學(xué)習(xí)難度。

二是讓學(xué)生看直觀的三維形體，如長方體、正方體、圓柱體、圓球體等，然后對(duì)比識(shí)別一些簡單的立體圖，從而對(duì)三維空間有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，逐漸引出投影作圖規(guī)律。但這樣需要有足夠的三維形體模型，成本高，且不能實(shí)時(shí)地、動(dòng)態(tài)地滿足實(shí)際作圖要求。

三是使用AutoCAD、SolidWorks等計(jì)算機(jī)繪圖軟件。在軟件提供的三維空間中教師可以適時(shí)繪制靈活多變的三維形體模型。而且由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，更使得這些繪圖軟件易學(xué)、實(shí)用，因此這樣既可以讓學(xué)生模仿操作，繪制整合、體會(huì)投影關(guān)系，又可以給我們提供一個(gè)良好的教學(xué)環(huán)境，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和空間想象力。所以我們應(yīng)使用計(jì)算機(jī)繪圖軟件來滿足教學(xué)的實(shí)際需要。

如果使用計(jì)算機(jī)繪圖軟件，讓學(xué)生掌握工程繪圖的基本知識(shí)，就意味著教師既要掌握相關(guān)計(jì)算機(jī)繪圖軟件的使用，又要在教學(xué)中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容適時(shí)展示或創(chuàng)建三維圖形，并要在指導(dǎo)學(xué)生繪制相應(yīng)三維圖形、進(jìn)一步熟練操作技能的基礎(chǔ)上體會(huì)、理解投影作圖的規(guī)律。

二、利用三維圖形繪制與相關(guān)能力培養(yǎng)結(jié)合

下面用幾個(gè)實(shí)例體驗(yàn)三維圖形的繪制與相關(guān)能力的培養(yǎng)。

1.點(diǎn)在三維坐標(biāo)中的位置

如圖1所示，在AutoCAD的三維建模空間中，直觀地表示了一個(gè)點(diǎn)在三維坐標(biāo)中的位置。顯然，點(diǎn)和三維坐標(biāo)軸的位置關(guān)系直觀、準(zhǔn)確。在教學(xué)中繪制或指導(dǎo)學(xué)生繪制，可以可直觀、有效地引導(dǎo)學(xué)生的空間想象，便于理解點(diǎn)的投影規(guī)律。而相關(guān)類似圖形的繪制，在AutoCAD的三維建?？臻g中也是簡單、方便，容易實(shí)現(xiàn)的。

2.直線在三維坐標(biāo)中的位置

如圖2所示，在AutoCAD的三維建模空間中，清楚地表示了一條線段在三維坐標(biāo)中的位置。線段的兩個(gè)端點(diǎn)與三維坐標(biāo)軸的位置關(guān)系直觀、準(zhǔn)確，可以幫助學(xué)生觀察并可進(jìn)一步直觀、準(zhǔn)確地分析和理解直線的投影規(guī)律。同樣教師可以指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手演練，在操作模仿的過程中，引導(dǎo)學(xué)生理解點(diǎn)與直線的關(guān)系及其投影規(guī)律，這樣對(duì)教學(xué)的效益和學(xué)生的收獲是多方面的。

3.由平面圖形生成簡單三維圖形

在教學(xué)中，我們可以演示由二維封閉圖形拉伸生成三維實(shí)體（圖3）和由二維封閉圖形旋轉(zhuǎn)生成三維實(shí)體（圖4）的過程，從中可以了解二維圖形的繪制和理解相應(yīng)三維實(shí)體的形成過程。這個(gè)過程可以引導(dǎo)學(xué)生思考為什么要繪制這樣的幾何圖形、是否有替代的方法等等（啟發(fā)學(xué)習(xí)興趣、探索能力等）。這里要結(jié)合整個(gè)的圖形及其相關(guān)的知識(shí)，綜合考慮如何快捷、方便地繪制平面圖形。這也是對(duì)平面繪圖方法、靈活運(yùn)用能力的考量。然后在平面圖形的基礎(chǔ)上我們?cè)倮?、旋轉(zhuǎn)生成三維圖形。

4.切割生成三維圖形

關(guān)于切割生成三維圖形，我們?nèi)∈州S實(shí)物為例（圖5），了解切割生成三維圖形的過程，體會(huì)繪圖過程中相關(guān)能力的培養(yǎng)。

首先引導(dǎo)學(xué)生分析、思考怎樣在階梯軸（圖4）基礎(chǔ)上生成十字階梯軸（圖6）、十字圓弧槽階梯軸（圖7）和帶螺紋孔的十字軸（圖5）；然后考慮如何切割，意在讓學(xué)生自覺地進(jìn)行操作整合的應(yīng)用（涉及平面幾何、立體幾何、數(shù)學(xué)、機(jī)械基礎(chǔ)、機(jī)械制圖等基礎(chǔ)理論知識(shí)的綜合運(yùn)用）；最后融會(huì)貫通，形成可行的制作方案（例如，操作任務(wù)、操作要點(diǎn)、操作步驟，預(yù)期結(jié)果、實(shí)際效果等等）。

要在討論的基礎(chǔ)上（學(xué)習(xí)策略的應(yīng)用）產(chǎn)生較完整的方案后再著手操作。

例如，對(duì)于十字階梯軸（圖6）所示的“1/4圓柱”切割，可以復(fù)制“1/4圓柱”，并調(diào)整對(duì)齊“1/4圓柱”、階梯軸的相對(duì)位置，然后經(jīng)過實(shí)體間的布爾運(yùn)算（差集）而得到十字階梯軸。

例如，對(duì)于十字圓弧槽階梯軸（圖7）所示的“圓弧槽”切割，經(jīng)過繪制“圓弧塊”實(shí)體，調(diào)整“圓弧塊”的位置，并對(duì)相應(yīng)實(shí)體進(jìn)行布爾運(yùn)算（差集）而得到十字圓弧槽階梯軸。

例如，對(duì)于十字軸的螺紋孔（圖5），可以先繪制二維螺旋線，并經(jīng)過掃掠、復(fù)制和布爾運(yùn)算（差集）生成如圖8所示的螺釘，然后復(fù)制到十字圓弧槽階梯軸中，調(diào)整對(duì)齊位置，再經(jīng)過實(shí)體間的布爾運(yùn)算（差集）而得到有螺紋孔的效果。這里的關(guān)鍵點(diǎn)之一是要想到使用二維螺旋線，并設(shè)計(jì)好掃掠對(duì)象（圖8中的三角形即螺釘?shù)难佬停Ｍ瑫r(shí)我們還可指導(dǎo)學(xué)生實(shí)時(shí)利用AutoCAD提供的截平面來觀察實(shí)體內(nèi)部（圖9），這就更增添了學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

總之，這是從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)，從實(shí)踐到理論，再由理論指導(dǎo)實(shí)踐的過程；是操作定向、模仿、整合與熟練的不斷加深；是操作技能的升華。顯然把握好相關(guān)教學(xué)過程的轉(zhuǎn)化，有目的地引導(dǎo)和積極推動(dòng)相關(guān)轉(zhuǎn)化，是我們?cè)诮虒W(xué)中不斷探索和更新的重要方向。

通過上面幾個(gè)實(shí)例的繪制過程，我們可以看到三維圖形繪制與平面/立體幾何、機(jī)械/工程制圖、機(jī)械基礎(chǔ)等的能力往往是密切相關(guān)的。而我們有意識(shí)地借助三維圖形的繪制來培養(yǎng)或引發(fā)相關(guān)能力，可以有效地提高學(xué)習(xí)的興趣、學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)的效果，同時(shí)這也是提高學(xué)生綜合素質(zhì)的積極手段。

三、搞好相關(guān)課程的銜接、加強(qiáng)動(dòng)手能力

綜上所述，為了進(jìn)一步有效地提高教學(xué)效果，需要我們適時(shí)調(diào)整相關(guān)課程間的銜接關(guān)系，并加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的操作。

例如，在學(xué)習(xí)機(jī)械/工程制圖的投影知識(shí)前，首先學(xué)維/三維繪圖的基本方法，為投影知識(shí)的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，然后再學(xué)習(xí)投影理論、三視圖等內(nèi)容，這樣既可以給學(xué)生演示相關(guān)知識(shí)，又可以指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手繪制相關(guān)圖形，并且計(jì)算機(jī)繪圖的知識(shí)也可以在機(jī)械/工程制圖的教學(xué)中不斷地充實(shí)和加深。對(duì)這些相關(guān)課程的銜接要充分結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，不斷進(jìn)行有益的調(diào)整，旨在理順相關(guān)課程的銜接，推動(dòng)教學(xué)手段的改進(jìn)和教學(xué)效果的提高。

動(dòng)手能力不是一蹴而就的，我們要善于從加深學(xué)生專業(yè)興趣入手，來逐漸提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。因?yàn)闄C(jī)械/工程制圖、計(jì)算機(jī)繪圖等課程是專業(yè)基礎(chǔ)課，所以我們應(yīng)該在這些課程的教學(xué)中，適時(shí)加強(qiáng)相關(guān)動(dòng)手能力的培養(yǎng)和練習(xí)，注意不斷引發(fā)或積累學(xué)生對(duì)相應(yīng)專業(yè)知識(shí)的興趣。諸如基礎(chǔ)/專業(yè)實(shí)驗(yàn)室向?qū)W生開放，積極開辟學(xué)生第二課堂等等，都是對(duì)學(xué)生的成長非常有益的教學(xué)輔助工作。

在教學(xué)中注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，是一個(gè)持久的課題、系統(tǒng)的工作。機(jī)械/工程制圖與計(jì)算機(jī)繪圖等課程的有機(jī)結(jié)合會(huì)促進(jìn)教學(xué)的深入，其他相關(guān)課程間也會(huì)有著相互的關(guān)聯(lián)，并且計(jì)算機(jī)技術(shù)作為一種通用工具，它的應(yīng)用也越來越廣泛。只要我們認(rèn)真地把握相關(guān)課程及相互間的關(guān)聯(lián)，并對(duì)教學(xué)進(jìn)行不斷的改進(jìn)和嘗試，身體力行地付諸到教學(xué)實(shí)踐中，就必將會(huì)有效地推動(dòng)教學(xué)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊京山，尹濤.中文版AutoCAD應(yīng)用基礎(chǔ)教程（2012版）[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2012.

篇4

機(jī)械制圖是機(jī)械類本科教育中非常重要的一門課[1]。工程圖紙是生產(chǎn)制造作業(yè)中不可或缺的重要信息依據(jù)，也是交流設(shè)計(jì)思想的信息載體，因此，機(jī)械制圖是每個(gè)機(jī)械專業(yè)學(xué)生必須熟練掌握的實(shí)用性技能。隨著科技發(fā)展，機(jī)械制圖手段的數(shù)字化程度也在不斷提高。由于機(jī)械制圖是一門傳統(tǒng)的專業(yè)課程，因此，很多學(xué)校一直沿用原有的教材與教學(xué)方法，沒有充分利用數(shù)字化教學(xué)手段改善教學(xué)效果，也沒有根據(jù)行業(yè)需求及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容改革教學(xué)方式，致使學(xué)生所學(xué)的知識(shí)技能落后于企業(yè)不斷提高的技術(shù)需求，與應(yīng)用型本科教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)。

本文詳細(xì)分析機(jī)械制圖課程目前存在的關(guān)鍵問題，結(jié)合企業(yè)在該領(lǐng)域的技術(shù)人才需求，充分考慮課程內(nèi)容的特點(diǎn)，提出了基于三維圖樣技術(shù)的機(jī)械制圖課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、考核方式等方面的具體改革方案，旨在幫助學(xué)生更容易的理解復(fù)雜實(shí)體模型的幾何投影原理，提高空間想象能力，建立更加完整的知識(shí)應(yīng)用體系。

1 機(jī)械制圖課程現(xiàn)階段存在的主要問題

（1）教材?熱莼?礎(chǔ)陳舊與企業(yè)實(shí)際應(yīng)用需求脫節(jié)。大多數(shù)教材中使用的實(shí)例有較高程度的重復(fù)，而零件圖及裝配圖繪制部分的實(shí)例并無與制造業(yè)中常見的機(jī)床、機(jī)器人等相關(guān)的實(shí)例。教材的內(nèi)容主要面向二維工程圖的繪制。而在企業(yè)中，三維圖樣正在逐步替代二維工程圖，在航空航天等領(lǐng)域已有很多企業(yè)實(shí)現(xiàn)了全三維無紙化生產(chǎn)。因此，僅培養(yǎng)學(xué)生二維工程圖的繪制與讀圖能力已經(jīng)無法滿足企業(yè)快速發(fā)展的技術(shù)需求。

（2）缺少生動(dòng)形象的教學(xué)手段。機(jī)械制圖是一門講解投影原理，通過繪制二維圖表達(dá)三維實(shí)體的課程。目前教師主要通過課件中的圖片結(jié)合教學(xué)模型進(jìn)行投影原理的講解，但圖片無法生動(dòng)、形象、全面的表達(dá)空間立體，教學(xué)模型由于尺寸較小在課堂上無法將模型的結(jié)構(gòu)形態(tài)按照具體的投影方向展示給所有的學(xué)生，由于缺少直觀清晰的投影效果展示，學(xué)生難以理解投影原理，難以借助空間想象力繪制投影視圖，教學(xué)內(nèi)容枯燥乏味，多數(shù)學(xué)生對(duì)該課程缺乏興趣。

（3）實(shí)踐訓(xùn)練形式單調(diào)乏味效果不佳。機(jī)械制圖課程往往通過大量的作業(yè)練習(xí)來幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識(shí)提高繪圖能力，增加了學(xué)生與教師雙方的壓力，且效果往往不理想。而對(duì)于實(shí)物測繪的訓(xùn)練，常安排在機(jī)械設(shè)計(jì)課程結(jié)束之后，與機(jī)械制圖課程教學(xué)脫節(jié)，因此，無法及時(shí)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容訓(xùn)練學(xué)生動(dòng)手能力，體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的工程實(shí)用性，難以及時(shí)通過實(shí)際操作增加學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。

（4）考核方式單調(diào)缺乏相關(guān)能力的檢驗(yàn)。機(jī)械制圖是機(jī)械專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及到幾何投影相關(guān)的理論知識(shí)，因此，多數(shù)學(xué)校依然采用傳統(tǒng)的試卷考核學(xué)生對(duì)機(jī)械制圖基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。這種考核方式?jīng)]有充分考慮到該項(xiàng)技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用中的變化，考核內(nèi)容及方式并不能全面檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)企業(yè)所需相關(guān)技術(shù)是否已熟練掌握。

2 基于三維圖樣的教學(xué)方式改革

（1）教材內(nèi)容的改進(jìn)。由于越來越多的企業(yè)正在逐漸實(shí)現(xiàn)全三維的無紙化生產(chǎn)，因此，機(jī)械制圖的教材中也應(yīng)增加一到兩章的關(guān)于三維圖樣技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。同時(shí)應(yīng)結(jié)合“中國制造2025”面向自動(dòng)化、智能化制造業(yè)的實(shí)際應(yīng)用需求，介紹三維圖樣技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、工業(yè)背景、基本概念、相關(guān)國際國家標(biāo)準(zhǔn)、三維圖樣的模型表達(dá)方式、三維圖樣標(biāo)注方法、支持三維圖樣設(shè)計(jì)的軟件及基本操作，對(duì)接行業(yè)發(fā)展需求，增加學(xué)生在后續(xù)工作中的競爭力。

（2）教學(xué)方式的改進(jìn)。為改變機(jī)械制圖教學(xué)內(nèi)容枯燥，增加實(shí)物投影效果的可視性，加深學(xué)生對(duì)投影原理的直觀認(rèn)識(shí)與深入理解，在理論教學(xué)中結(jié)合CAD技術(shù)[2-4]，于UG軟件環(huán)境下結(jié)合教學(xué)內(nèi)容建立典型的三維模型，通過對(duì)三維模型的旋轉(zhuǎn)等操作展示不同角度的模型顯示效果，模擬實(shí)物幾何投影視圖的形成過程，幫助學(xué)生理解投影的原理，培養(yǎng)學(xué)生的三維空間想象能力，增加課程的趣味性，降低課程的學(xué)習(xí)難度。同時(shí)，可以使學(xué)生提前熟悉后續(xù)CAD/CAM課程的軟件環(huán)境，了解不同課程間的關(guān)聯(lián)性。

（3）實(shí)踐訓(xùn)練方案的改進(jìn)。實(shí)踐訓(xùn)練以鞏固教學(xué)內(nèi)容，將理論應(yīng)用于實(shí)踐與企業(yè)需求對(duì)接為目標(biāo)。因此，可將實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)分為三個(gè)部分：手繪二維工程圖、計(jì)算機(jī)繪制二維圖以及三維圖樣設(shè)計(jì)。手繪二維工程圖幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)理論，計(jì)算機(jī)繪制二維圖以及三維圖樣設(shè)計(jì)則面向應(yīng)用，訓(xùn)練學(xué)生熟練掌握數(shù)字化的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，滿足企業(yè)對(duì)應(yīng)用型本科人才的技術(shù)需求。各環(huán)節(jié)采用分組的方式，完成典型機(jī)械產(chǎn)品的測繪。教師應(yīng)多以目前工程中常見的機(jī)床、機(jī)器人等機(jī)械產(chǎn)品的零件與裝配體為例，及時(shí)引進(jìn)與行業(yè)發(fā)展最新動(dòng)向相關(guān)的工程實(shí)例，建立教學(xué)與工程應(yīng)用之間的緊密聯(lián)系。增加測繪實(shí)踐訓(xùn)練，減少傳統(tǒng)作業(yè)練習(xí)。

（4）考核方式的改進(jìn)?？己耸菍?duì)學(xué)生對(duì)知識(shí)技能掌握情況的最直觀有效的檢驗(yàn)方式。為全面考察學(xué)生的制圖基礎(chǔ)以及對(duì)先進(jìn)制圖技術(shù)的掌握程度，將機(jī)械制圖的考核方式由傳統(tǒng)的試卷考試改為模塊化的考試?？荚嚲唧w包括筆試模塊、機(jī)試模塊與課程研究模塊。筆試模塊考察學(xué)生對(duì)制圖標(biāo)準(zhǔn)、基本知識(shí)原理的掌握程度；機(jī)試模塊考察學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)熟練使用企業(yè)廣泛應(yīng)用的CAD軟件完成工程圖繪制的能力；課程研究模塊以報(bào)告的方式考察學(xué)生對(duì)當(dāng)前工業(yè)中采用的制圖手段與技術(shù)的了解以及對(duì)先進(jìn)制圖技術(shù)未來發(fā)展方向的把握程度，提前了解企業(yè)未來發(fā)展的技術(shù)需求。

篇5

[關(guān)鍵詞]Auto CAD軟件 二維地震地質(zhì)圖件 "三維化"

[中圖分類號(hào)] P65 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2014）-2-325-1

1前言

目前，在煤田地震勘探中三維地震勘探方法已非常普遍的應(yīng)用于實(shí)際之中，三維地震勘探野外由于是立體面積采集，大大提高了野外采集效率，同時(shí)提高了采樣點(diǎn)的密度與精度，其數(shù)據(jù)體是三維的。資料處理過程中采用各種不同的手段與方法對(duì)資料進(jìn)行處理，使地震資料在信噪比、分辨率等方面的質(zhì)量比二維地震勘探有很大的提高。解釋過程中在工作站上利用三維數(shù)據(jù)體進(jìn)行縱向、橫向、水平、任意向和各種不同的方法對(duì)三維數(shù)據(jù)體進(jìn)行觀測、分析、解釋，大大提高了解釋的精度。三維地震勘探雖然在整個(gè)野外采集、資料處理、資料解釋過程中方法與手段和成果的精度與效果都大大提高了，在解釋過程中也可以利用處理出的一些三維圖件如：時(shí)間域的三維數(shù)據(jù)體圖、水平切片圖、層拉平圖等等。但是它主要最終成果圖件與二維地震勘探基本還是一樣的，都是用二維的平面與剖面圖及一些其它二維圖件來表示煤層埋深和斷層的構(gòu)造展布，未能充分體現(xiàn)三維地震勘探資料的優(yōu)勢。

2將原有的圖件“三維化”的好處

因?yàn)闊o論三維地震勘探還是二維地震勘探其最終結(jié)果圖件基本還是為二維平面圖與剖面圖。為了更好的體現(xiàn)地震勘探的成果，筆者在解釋資料的過程中利用AutoCAD的三維繪圖功能將地震勘探成果圖件“三維化”。由于改造后的圖件“三維化”了，這樣可以使資料成果更直觀更形象，特別是匯報(bào)資料的時(shí)候，它可以使使用者從各個(gè)不同角度來觀測圖件，分析地質(zhì)成果。

3“三維化”的方法步驟

①打開要改造的二維平面圖件，確定其層數(shù)與范圍，將范圍內(nèi)的每一根煤層等高線（當(dāng)然是間隔越密越好，但工作量越大）。②按其等深度確定X、Y、Z值。③按在資料解釋過程中確定的斷層性質(zhì)，在圖件上以斷層線為基準(zhǔn)畫出斷層等高線。斷層等高線的間隔密度可根據(jù)情況確定，當(dāng)然是越密越好（越密工作量越大）。④將鉆孔和其它一些需要的要素加上（比較形像）。⑤將做好的所有圖件疊加在一起。用AutoCAD中的“動(dòng)態(tài)觀察”或“三維視圖”進(jìn)行觀測。⑥還可以非常簡便的在做好的“三維化”圖件上（俯視圖上）進(jìn)行切割剖面圖。⑦在改造圖件的過程中同時(shí)也能檢查出原圖件中的錯(cuò)誤，進(jìn)行修正。這樣可以使圖件更加合理、更加完美。

4實(shí)例

下面的圖件是筆者做的一實(shí)例：

圖1是某區(qū)的一般二維圖件，圖2為在圖1的基礎(chǔ)上做的“三維化”的圖件。

圖1、圖2這兩張圖從表面看都一樣，沒有什么區(qū)別，但是如果將這兩張圖用AutoCAD中的“動(dòng)態(tài)觀察”來打開并旋轉(zhuǎn)一定的角度后可以看出兩張圖是不一樣的。

圖1為二維圖件，打開后無論怎樣旋轉(zhuǎn)該圖它還是一張平面圖（見圖3）。

但圖2就不一樣了，因?yàn)樗墙?jīng)過“三維化”處理后的圖件，實(shí)際上成為了一張三維圖件，它給煤層及斷層的每一根等深線都附了值（與三維空間中的深度是一致的），它是“三維化”圖件的俯視圖。表面看與二維圖件沒有什么不一樣的，但旋轉(zhuǎn)一定角度后就會(huì)發(fā)現(xiàn)地表上的方格網(wǎng)、測線等要素與煤層底板等高線等要素分離了，而且煤層底板等高線的值與圖中深度是一致的。使用者可以根據(jù)需要在二維與三維之間選擇，在三維空間中可從前、后、左、右、上、下來隨意旋轉(zhuǎn)不同的角度來比較形象的觀測整個(gè)測區(qū)的煤層及其構(gòu)造情況（見圖4）。

如果再將鉆孔、斷層等一些需要的要素加上后就會(huì)更加形像的顯示出“三維化”圖件的優(yōu)越性。

如果想看一些局部細(xì)微構(gòu)造，可以再旋轉(zhuǎn)不同的角度或放大來看。

下圖（圖6）為本區(qū)完整的“三維化”圖件。

（1） 將坐標(biāo)線、測線、鉆孔孔口位置等在地表上表示出來。

（2） 將分別做出的各煤層的圖件合在一張圖上（分別用不同的顏色表示）：3煤層（綠色）、7煤層（紅色）、8煤層（黃色）、10煤層（青色），形成一張完整的比較形象的“三維化”圖件。（如果各煤層的層間距比較小，可以分層來顯示。

A、做斷層等高線圖

利用在平面圖上的斷層上、下盤線與煤層每一不同等高線的交點(diǎn)處的深度值配合斷層的產(chǎn)狀做出不同間隔深度的斷層等高線（需另在Excel上計(jì)算）。這樣在畫斷層等高線的同時(shí)還可以修改原圖中該斷層的上下盤的寬度。

B 、做出剖面圖

篇6

關(guān)鍵詞：三維重建；VTK；體繪制

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)07-1592-03

A Method of Medical Image 3D Reconstruction Using VTK

HU Heng-wu1, ZHANG Jun-lan1, LI Min2

(1.School of Information Engineering, Guangdong Medical College , Dongguan 523808, China; 2.Center of Network and Information, University of South China , Hengyang 421000, China)

Abstract: With the advanced technology in recent years, the increasing demand for an effective medical imaging system, especially the three-dimensional medical image reconstruction, has addressed its significance in diagnosis. None of the existing software show efficiency in terms of cost and computational performance. Owing to this fact, a method of 3D reconstruction using VTK has been discussed in this paper, which has been achieved through a series of processes including DICOM source data, gray interpolations, ray casting and volume rendering. The method shows its future utilities in CT, MRI and Ultrasound image volume rendering, and provides a more informative view in order to assist the medical worker.

Key words: 3D reconstruction ; VTK; volume rendering

隨著當(dāng)前健康醫(yī)療技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)診斷的要求也越來越高。特別是用于醫(yī)療的CT、MRI及其他大型設(shè)備[1~3]，以它們生成的圖像進(jìn)行處理為基礎(chǔ)的診斷技術(shù)的快速發(fā)展，從X光成像的傳統(tǒng)二維圖像到三維圖像處理技術(shù)。由美國放射學(xué)會(huì)(American College of Radiology, ACR)和美國電子制造商協(xié)會(huì)(National Electrical Manufactures Association, NEMA)提出了醫(yī)學(xué)圖像信息轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)DICOM3.0[4]，解決了不同圖像生成設(shè)備給圖像轉(zhuǎn)換所帶來的障礙和困難，用標(biāo)準(zhǔn)的格式進(jìn)行了規(guī)范化。

當(dāng)前，許多大型醫(yī)院把DICOM圖像嵌入到三維重建軟件，近似于一種大型圖像處理工作站。這種工作站的一個(gè)主要缺點(diǎn)是消耗大量計(jì)算資源，需要高性能硬件來完成任務(wù)。通常，建這種工作站的成本很高，小型醫(yī)院沒有實(shí)力搭建。顯然，這種軟件在成本上是不可行的，并且僅僅開發(fā)此軟件的公司才可以實(shí)施維護(hù)，這就帶來了諸多困難和不便。因此，更小且有效的DICOM標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)學(xué)圖像重建系統(tǒng)的開發(fā)有利于克服上述提到的限制[5]，與此同時(shí)，小型醫(yī)院也能擁有自己的三維重建系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能夠增強(qiáng)診斷的準(zhǔn)確性，為病人提供更加可靠的治療。

1方法

1.1 DICOM資源

DICOM專用于醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信。DICOM標(biāo)準(zhǔn)由ACR和NEMA聯(lián)合，DICOM超聲數(shù)據(jù)的多個(gè)幀被用于體繪制三維重建。收集到的DICOM文件以8字節(jié)方式存儲(chǔ)，其灰度值范圍是0~255?？纱鎯?chǔ)的最大幀數(shù)是256幀，如圖1所示。

1.2體繪制

在圖像預(yù)處理中，用于體繪制的源數(shù)據(jù)是DICOM格式的[6]，體繪制的基本流程（如圖2所示），比面繪制更加難實(shí)施。其主要的難點(diǎn)是如何為圖像體素的不同灰度值設(shè)置不同的透明度和顏色值。VTK使用類vtkPiecewiseFunction設(shè)置透明度值。這種方法僅需要對(duì)透明度的離散灰度值進(jìn)行少許設(shè)置，其值在灰度值范圍內(nèi)連續(xù)地變換。但是，想知道不同結(jié)構(gòu)的灰度值是件不容易的事，這就要求我們用反復(fù)的嘗試和錯(cuò)誤來找到合適的灰度值范圍。

使用類vtkColorTransferFunction設(shè)置顏色值，實(shí)際上是提供一個(gè)灰度值給map的GRB值。用它來添加不同灰度值給體素，為的是增強(qiáng)可視效果。VTK用類vtkVolumeRayCastFunction實(shí)現(xiàn)體繪制，它包含三個(gè)子類：vtkVolumeRayCastMIPFunction，vtkVolumeRayCastCompositeFunction，vtkVolumeRayCastIsosurFunction。圖2 VTK三維體繪制流程

1.2.1體素

體素是三維中的基本單元，它是由兩張鄰近切片的各四個(gè)點(diǎn)組成的一個(gè)立方體[7]。在體素上依次定義了8個(gè)不同點(diǎn)；體素在坐標(biāo)軸的每一邊都有一個(gè)六面形狀，如圖3所示。圖3體素結(jié)構(gòu)

1.2.2圖像插值

通常，來源于醫(yī)學(xué)圖像設(shè)備生成的圖像數(shù)據(jù)總是含有空間上的間隔，這種間隔比像素間的間隙還要大的多。例如，CT切片的圖層內(nèi)像距一般為0.5~2mm，而空間距離則達(dá)到1~15mm。因此，當(dāng)我們做三維重建時(shí)，需要用圖層間的插值生成新的切片層。當(dāng)前的超聲圖像，間隔值設(shè)置為3.57mm。

插值方法主要分成兩類：一類是基于圖像灰度值插值法，例如鄰近、線性[8]和曲線插值法[9]等；另一類是基于匹配（拼接）插值法。這些方法實(shí)際上都是針對(duì)間隔而設(shè)計(jì)的。基于灰度插值的圖像插值法是最普通也是最簡單的插值法。

1.2.3灰度插值法

灰度插值法是在原斷層圖像序列中插入一定數(shù)量的缺失切片圖像[10]。現(xiàn)有插值法主要是灰度鄰近插值法、線性插值法和高次非線性插值法。線性插值常常被假定為Z軸方向的兩鄰接域線性變換的灰度值，相當(dāng)于估算相應(yīng)點(diǎn)的新的間隔灰度值，其值的確定需要數(shù)個(gè)灰度層相應(yīng)點(diǎn)的信息。

假定在已知斷層圖像V()

2結(jié)果

二維圖像依賴于感興趣區(qū)域的物理特征。但是，對(duì)于多數(shù)現(xiàn)存的醫(yī)學(xué)圖像成像系統(tǒng)而言，直接生成最佳空間定位的二維圖像非常困難。這是因?yàn)槲恢煤蛼呙瓒ㄏ蛉Q于本身的結(jié)構(gòu)及其它的物理限制。因此，三維圖像處理在診斷應(yīng)用中具有較高的價(jià)值。

圖4 a為未經(jīng)插值的體繪制結(jié)果，b為調(diào)整參數(shù)的體繪制結(jié)果

圖4a顯示了未經(jīng)插值的三維體繪制結(jié)果。顯而易見，重建結(jié)果比較粗糙，尤其是在Z軸方向的像素。在這種情況下，感興趣的頸動(dòng)脈從三維模型中很難分辨。但是，用vtkOpacityTransferFunction和vtkColorTransferFunction適當(dāng)調(diào)整參數(shù)，改善體繪制算法，頸動(dòng)脈的內(nèi)部區(qū)域都能清晰可辨，如圖4b所示。

3結(jié)束語

該文提出了一種基于VTK的三維重建體繪制方法。這種方法適用于CT、MRI或超聲圖像的多種器官組織重建，有利于立體觀察損害和正常的器官組織，對(duì)于實(shí)際臨床應(yīng)用具有重要意義。

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篇7

關(guān)鍵詞：三維建模 模擬安裝 非標(biāo)準(zhǔn)件 設(shè)計(jì)組合

中圖分類號(hào)：TP317 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416(2012)01-0102-02

設(shè)備管理工作經(jīng)常不為常人所理解，因其涉及面廣，設(shè)備出廠后已經(jīng)經(jīng)過裝配車間的組裝成型，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)雖然附有圖形介紹，但識(shí)圖能力的要求將很大一部分人擋在了了解設(shè)備運(yùn)行原理的外面，一幅設(shè)備裝配圖動(dòng)輒幾十個(gè)零件，即使相關(guān)專業(yè)人員在第一次查看時(shí)也需要大量的時(shí)間了解辨識(shí)。陜焦公司焦化一廠為年產(chǎn)70萬噸冶金焦炭的生產(chǎn)型單位，其大部分設(shè)備都屬于粗重型動(dòng)態(tài)設(shè)備，一、二類設(shè)備合計(jì)142臺(tái)套，各種附屬設(shè)備更是琳瑯滿目，繁多的設(shè)備背后是更加龐大的備件資料，各種非標(biāo)準(zhǔn)備件的詳細(xì)資料，要整理起來更是令人頭疼不已。

1、常規(guī)設(shè)備管理及存在問題

設(shè)備的正常運(yùn)行離不開操作人員、維修人員對(duì)設(shè)備工作原理的認(rèn)識(shí)，操作工和維修工在設(shè)備運(yùn)行中，逐漸的熟悉了設(shè)備的部分性能，但要想真正弄懂設(shè)備，就要不僅知其然還要知其所以然，設(shè)備附屬資料必不可少，在生產(chǎn)中只有理論聯(lián)系實(shí)際才能正常對(duì)設(shè)備運(yùn)行弄清弄懂。

1.1 問題一?非標(biāo)準(zhǔn)備件的增多

生產(chǎn)廠家從設(shè)備生產(chǎn)地購買設(shè)備進(jìn)行安裝運(yùn)行生產(chǎn)，部分設(shè)備安裝到位后，底座、箱體等可能需要用混凝土預(yù)埋處理，需要和其它設(shè)備配合使用等，這就增加了設(shè)備檢修置換難度，限于安裝空間，安裝設(shè)備匹配，在運(yùn)行設(shè)備出現(xiàn)問題，某些設(shè)備備件損壞需要更換時(shí)，就只能采購原廠家設(shè)備備件進(jìn)行更換，想要全部更換或者是另選設(shè)備對(duì)損壞設(shè)備進(jìn)行置換很難辦到。這其中就存在著廠家因?yàn)樽约荷a(chǎn)設(shè)計(jì)的需要而改動(dòng)的非標(biāo)備件，因?yàn)闆]有具體的標(biāo)準(zhǔn)，備件損壞后只能從原設(shè)備生產(chǎn)廠家購置，受限空間較大。

1.2 問題二?設(shè)備技術(shù)改造項(xiàng)目中估算多、誤差較大，容易造成浪費(fèi)

生產(chǎn)單位涉及到的設(shè)備、管線技術(shù)改造項(xiàng)目，因?yàn)閷儆诟脑煨绿碓O(shè)備、管線，受限于安裝位置的空間大小，安裝中設(shè)備、管線的擺放位置等都需要詳細(xì)的規(guī)劃和計(jì)算，需要和其它設(shè)備管線配合的接入點(diǎn)、現(xiàn)場的實(shí)際情況等都會(huì)影響設(shè)備的最終安裝形式，安裝時(shí)需要的各種材料因?yàn)樵O(shè)備安裝形式的不同也會(huì)有較大的變化，通常都是采取估算的方法，盡量多購置些安裝材料以保證安裝使用，誤差較大，還有可能影響設(shè)備安裝。

2、三維建模軟件在設(shè)備管理中的應(yīng)用

陜焦公司焦化一廠應(yīng)用三維建模軟件不僅可以輔助生產(chǎn)單位的設(shè)備備件、材料的備用歸檔購置，還能指導(dǎo)設(shè)備安裝、設(shè)計(jì)安裝形式等，用平面和立體圖形結(jié)合的方法，增加了設(shè)備備件的直觀性，使機(jī)械零件變的更加形象[圖1、圖2]，模擬設(shè)備安裝管路，操作性更強(qiáng)，使機(jī)械設(shè)備不在被人難以理解。

2.1 非標(biāo)準(zhǔn)件的系統(tǒng)管理

焦化一廠引用機(jī)械設(shè)計(jì)三維建模軟件，生成各種非標(biāo)準(zhǔn)零件的三維立體圖形，投影映射出平面圖形，用平面圖和三維立體圖形結(jié)合[如圖3、圖4]表達(dá)非標(biāo)準(zhǔn)件，在生產(chǎn)維修中逐步建立非標(biāo)準(zhǔn)零件資料庫，建立健全非標(biāo)件資料檔案。完善和統(tǒng)計(jì)了非標(biāo)準(zhǔn)備件的資料，統(tǒng)計(jì)在內(nèi)的非標(biāo)準(zhǔn)件以后發(fā)生故障損壞后，不管是要從原廠家購置還是現(xiàn)場加工都有跡可循。

2.2 指導(dǎo)設(shè)備安裝

指導(dǎo)設(shè)備安裝，根據(jù)設(shè)備在生產(chǎn)區(qū)域?qū)嶋H的安裝位置，定位設(shè)備擺放方式，設(shè)備附屬管道連接走向。應(yīng)用三維建模軟件進(jìn)行模擬，和現(xiàn)場實(shí)際安裝空間等在進(jìn)行對(duì)比，確定最終安裝方式，由模擬出來的管道部署圖，核算設(shè)備安裝用料，精確度較高。改進(jìn)了原來的靠人估算管道用量、規(guī)格的情況，更加明確詳細(xì)[見圖5]，圖中為化產(chǎn)車間脫硫液旋板換熱器安裝模擬簡圖，紅色代表脫硫液管，藍(lán)色代表冷卻水循環(huán)走向管。

2.3 設(shè)計(jì)設(shè)備改造

2010年焦化一廠焦?fàn)t爐門清理站，因爐門清理量較大，需要增加一個(gè)固定爐門架，因新添加的固定爐門架沒有預(yù)先預(yù)埋基座，無固定底座，經(jīng)老師傅現(xiàn)場測量設(shè)計(jì)計(jì)算，使用兩塊鋼板上下用螺栓拉實(shí)固定爐門架的固定方式，圖6為爐門架下部底座固定方式示意圖。

3、結(jié)語

篇8

關(guān)鍵詞： 三維可視化 體視化

中圖分類號(hào)：O343文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

地圖是對(duì)客觀存在的特征和變化規(guī)律的一種科學(xué)的概括和抽象。其描述的客觀世界是豐富多彩的、千姿百態(tài)的三維的空間實(shí)體，而長期以來，地圖是以靜態(tài)的、二維的形式出現(xiàn)，這就造成了地圖表達(dá)形式與客觀世界實(shí)體之間的不可逾越的鴻溝。所以，地圖學(xué)家一直致力于地圖的立體表達(dá)研究，希望尋求一種既符合人們的感知習(xí)慣，又能形象的再現(xiàn)真實(shí)世界的表示方法。在此過程中先后出現(xiàn)了寫景法（Scenograph）、地貌暈翁法（Hachure）、地貌暈渲法（Shading）、分層設(shè)色法（Layer tinting）等。地圖的三維顯示也隨著經(jīng)歷了線劃三維地圖、實(shí)體型（模擬灰度型）、高度真實(shí)感三維地圖這三個(gè)發(fā)展階段。但由于技術(shù)和條件的限制，這些方法并不能完美的解決地圖數(shù)據(jù)的三維顯示問題，它們?cè)跀?shù)學(xué)基礎(chǔ)理論、三維模型和三維顯示等方面都有待改進(jìn)。而這些方面也正是現(xiàn)代數(shù)學(xué)、地圖學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科岌待解決的問題。下面就分別從這三方面來淺述地圖數(shù)據(jù)三維可視化的理論體系。

1數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論

地圖三維可視化的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論是三維解析幾何學(xué)、投影透視理論和分形理論。

1.1三維解析幾何學(xué)

在三維解析幾何學(xué)中，三維制圖的坐標(biāo)系統(tǒng)一般采用的是笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)，它分兩種：右手坐標(biāo)系統(tǒng)和左手坐標(biāo)系統(tǒng)，我們通常使用右手坐標(biāo)系統(tǒng)。在笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)中，空間中的一個(gè)點(diǎn)用（x、y、z）來表示；空間中的一條直線用參數(shù)方程來表示，如通過兩點(diǎn)p(x1，y1，z1)和q(x2，y2，z2)直線用方程組形式表示；平面用以下方程表示：Ax+By+Cz+D=0；三維表面用多邊形片表示。同時(shí)把二維平面上的矢量、平移旋轉(zhuǎn)縮放變換等概念擴(kuò)展到三維空間即組成了三維解析幾何學(xué)。

1.2投影透視理論

一個(gè)物體在人的視網(wǎng)膜上成象對(duì)應(yīng)著一個(gè)投影透視的過程。這個(gè)過程的數(shù)學(xué)表示就組成了投影透視理論。任一點(diǎn)在地面坐標(biāo)系OT-XTYTZT中的坐標(biāo)為（XM,YM,ZM），它在投影平面P上的像點(diǎn)為m，則m點(diǎn)在投影坐標(biāo)o-xy中的坐標(biāo)（xm,ym）由下式求出：

式中，（XS,YS,ZS）是視點(diǎn)S在地面坐標(biāo)系OT-XTYTZT中的坐標(biāo)；α是投影平面與地面坐標(biāo)系的平面間的夾角；θ是地面坐標(biāo)系的XT軸與投影坐標(biāo)系的X軸的夾角。

考慮到屏幕坐標(biāo)系的特點(diǎn)和值域，還必須將像點(diǎn)m的坐標(biāo)（xm，ym）進(jìn)行平面相似變換，最后變換為屏幕坐標(biāo)（xc，yc）：

1.3分形理論

分形理論是非線形科學(xué)中的一個(gè)活躍的數(shù)學(xué)分支，其研究對(duì)象是非線形系統(tǒng)中產(chǎn)生的不光滑和不可微的幾何形體，對(duì)應(yīng)的定量參數(shù)是分形維數(shù)。到目前為止，分形理論最成功的應(yīng)用在于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域。利用分形理論中的隨機(jī)分維函數(shù)模型，來模擬生成自然景觀中許多不規(guī)則物體和表面（如云、山體表面、樹木、草地、煙火等），已獲得了極大的成功。

2三維模型理論

現(xiàn)階段地圖科學(xué)中主要的三維模型就是DEM（數(shù)字高程模型）。在這里，高程是一個(gè)泛化的概念，它包括其它隨地理位置改變而改變的屬性數(shù)據(jù)，例如土壤性質(zhì)、溫度等。DEM的研究通常分為數(shù)據(jù)的獲取、建模和應(yīng)用?，F(xiàn)分別介紹如下。

2.1數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)的獲取

DEM數(shù)據(jù)包括平面位置數(shù)據(jù)和高程數(shù)據(jù)。獲取DEM的方法很多，比如：來自機(jī)載激光掃描儀，InSAR技術(shù)、野外測量、攝影測量以及基于數(shù)字化的方法。

2.2數(shù)字高程模型的建模

DEM是地形表面的一個(gè)數(shù)學(xué)模型。它用數(shù)學(xué)函數(shù)Z=f(X,Y)來對(duì)地形表面進(jìn)行模擬。地形表面的建模有四種方法：基于點(diǎn)的建模，基于三角形的建模，基于格網(wǎng)的建模和混合建模。

2.2.1基于點(diǎn)的建模

它是簡單的存儲(chǔ)點(diǎn)的高程值，建立的表面不連續(xù)。

2.2.2基于三角形的建模

我們把整個(gè)地表曲面看作是由一系列的相互聯(lián)系的相鄰三角形組成，就得到了基于三角形的地表建模。由于三角形的大小和形狀有很大的靈活性，所以這種方法得到的地表模型準(zhǔn)確而且數(shù)據(jù)冗余較小，但是，它的數(shù)據(jù)沒有規(guī)律，難于進(jìn)行空間分析且計(jì)算復(fù)雜?；谌切蔚慕７譃閮煞N：常規(guī)TIN（包括Delauny三角形）和規(guī)則網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的三角網(wǎng)。規(guī)則網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的三角網(wǎng)的性質(zhì)基本上與下述的規(guī)則格網(wǎng)模型相同。

2.2.3基于格網(wǎng)的建模

如果用四邊形來表達(dá)地表曲面，就得到了基于格網(wǎng)的建模。實(shí)際應(yīng)用中，正方形格網(wǎng)為最佳選擇?；诟窬W(wǎng)的建模存在數(shù)據(jù)冗余并且當(dāng)高程變化較快時(shí)模型與實(shí)際相差較大，所以一般用來處理平緩的區(qū)域。它的優(yōu)點(diǎn)是容易進(jìn)行空間分析和處理簡單。

2.2.4混合建模

綜合運(yùn)用以上兩種或多種建模手段得到地表模型就稱為混合建模。例如我們?cè)诟窬W(wǎng)數(shù)據(jù)中，需要反映地性線，就可以用混合建模。

2.3數(shù)字高程模型的應(yīng)用

數(shù)字高程模型的應(yīng)用研究集中在基于數(shù)字高程模型的空間分析和各種立體圖的制作上。前者包括地形分析、等高線的生成、剖面圖的生成、空間關(guān)系分析等；后者包括暈渲圖、分層設(shè)色圖、立體景觀圖等，是地圖數(shù)據(jù)三維可視化的核心內(nèi)容。它的解決除了依賴數(shù)字高程模型知識(shí)外，還需要下述的計(jì)算機(jī)科學(xué)的三維顯示知識(shí)。

3三維顯示理論

建立地圖數(shù)據(jù)的三維模型的基本步驟是：（1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（2）DEM遞歸細(xì)分（3）透視投影變換（4）光照模型（5）消隱和裁剪（6）圖形繪制和存儲(chǔ)（7）三維圖形的后處理（8）基于三維地形圖的分析。現(xiàn)代三維顯示研究主要集中在光照模型和消隱和裁剪上。另外，體視化技術(shù)也越來越多的應(yīng)用到地圖數(shù)據(jù)的三維顯示中來。下面分別介紹。

3.1光照模型

所謂光照模型，是根據(jù)光學(xué)物理的有關(guān)定律計(jì)算畫面上景物表面各點(diǎn)投影到觀察者眼中的光亮度和色彩組成的公式。

從朗伯漫反射模型開始，人們已先后提出了Phong模型，Cook-Torrace模型，Whitted整體光照模型等一系列考慮了不同因素的光學(xué)模型，并從理論和實(shí)際效果上進(jìn)行了大量的驗(yàn)證。對(duì)于地圖數(shù)據(jù)的三維可視化而言，一個(gè)好的光照模型應(yīng)該滿足以下要求：

1）能產(chǎn)生較好的立體視覺效果；

2）在理論上具有一定的合理性或嚴(yán)密性；

3）較小的計(jì)算量，以保證較快的繪制速度。

3.2消隱和裁剪

消隱處理現(xiàn)有的最具代表性的三種算法是：（1）畫家算法（優(yōu)先度法）（2）Z-buffer（深度緩沖器）（3）光線追蹤法（Ray Tracing）。

畫家算法的基本原理是：選定DEM數(shù)據(jù)場外的某一點(diǎn)作為視點(diǎn)，將任意三角形面素看作凸面體，依可見面判定法則排除不可見表面，然后對(duì)地圖數(shù)據(jù)從遠(yuǎn)到近的順序逐一填充顯示每可見面素的地形影象，遵循后面顯示的影象總是覆蓋前面已顯示的內(nèi)容這一原則，從而達(dá)到消隱的目的。

Z-buffer法將顯示屏上每一像素所對(duì)應(yīng)的地面深度信息――Z坐標(biāo)記錄到Z緩沖器中，在繪制某一像點(diǎn)時(shí)，先檢測Z緩沖器的值，若像素值小于Z緩沖器中的對(duì)應(yīng)的Z值，表明該像點(diǎn)在景物空間距視點(diǎn)較近，應(yīng)予以顯示，并以當(dāng)前Z值取代原緩沖區(qū)的值，否則不予顯示。這樣就達(dá)到了消隱的目的。

光線追蹤法是這幾年出現(xiàn)的一種高度真實(shí)感圖形繪制技術(shù)，其基本原理是：從視點(diǎn)v(View-point)出發(fā)，通過屏幕橡素e向場景投影一光線交場景中的第一個(gè)交點(diǎn)（可見點(diǎn)），并置相應(yīng)像素的光亮度為交點(diǎn)處的光亮度，從而繪制出一幅完整的真實(shí)圖形。

3.3體視化技術(shù)

體視化技術(shù)是科學(xué)計(jì)算可視化（Visualization in Scientific Computing）理論的核心內(nèi)容。簡單說來，體視化技術(shù)就是用體素來表達(dá)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)并逐一顯示體素的技術(shù)。體素的概念和像素差不多，不同的是它是一個(gè)三維概念。體視化的基本步驟是：三維空間連續(xù)數(shù)據(jù)場經(jīng)有限元分析和斷層掃描采樣轉(zhuǎn)化為離散的三維數(shù)據(jù)場，然后經(jīng)過直接體繪制，轉(zhuǎn)化為幀緩存的二維離散信號(hào)，再經(jīng)過圖形硬件重構(gòu)，最終形成二維圖象。體視化技術(shù)與一般三維顯示不同的就在于直接體繪制。

4結(jié)語

隨著計(jì)算機(jī)及圖形處理設(shè)備性能的不斷提高，地圖數(shù)據(jù)三維可視化技術(shù)正向著實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示、交互式控制、具有高度真實(shí)感的場景畫面顯示等方面發(fā)展。與一般地景“虛擬現(xiàn)實(shí)”表現(xiàn)形式不同的是，基于遙感影象（多種傳感器，多種分辨率以及多光譜）的紋理技術(shù)和表現(xiàn)形式，可以達(dá)到內(nèi)容上更加真實(shí)，信息上更加豐富、時(shí)態(tài)上更加現(xiàn)勢的效果。結(jié)合GIS、VR以及RS等技術(shù)的融合與應(yīng)用，地形可視化技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)該是：顯示方式上向“虛擬現(xiàn)實(shí)”方向上發(fā)展，在數(shù)據(jù)組織和功能結(jié)構(gòu)上，向地理信息系統(tǒng)（GIS）方向上發(fā)展，而在保持其內(nèi)在生命力和表現(xiàn)力的源泉在于源源不斷的遙感（RS）影象數(shù)據(jù)以及由此而得到的地形數(shù)據(jù)?？梢韵嘈?，地圖數(shù)據(jù)三維可視化技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中的作用將日益重要，其應(yīng)用前景是十分廣闊的。

參考文獻(xiàn)

篇9

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。它涉及到測繪學(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)場環(huán)境仿真，娛樂與游戲，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影測量等高科技，通過遙感圖像正射處理、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。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)域地勢復(fù)雜，山勢起伏，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)簡介

數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel，簡稱DEM）是場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描述地形的數(shù)字模型.DEM數(shù)據(jù)通過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龋话磾?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)的來源分，有野外實(shí)地直接測量獲取DEM數(shù)據(jù)、利用攝影測量方法獲取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ERDAS遙感軟件進(jìn)行項(xiàng)目區(qū)的動(dòng)畫制作，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，以及觀測的高度，以便飛行后制作的動(dòng)畫有針對(duì)性，可以及時(shí)反饋需要的信息，以便為接下來的工作提供基礎(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，通過窗口對(duì)飛行視角進(jìn)行觀測，實(shí)時(shí)注意視角的變化，以便達(dá)到飛行鳥瞰的效果。

4 結(jié)語

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，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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篇10

關(guān)鍵詞：三維CAD造型；工程制圖；構(gòu)型能力；應(yīng)用

一、三維CAD輔助教學(xué)方法

目前，制圖教學(xué)過程中教師主要以幾何體實(shí)物模型來為學(xué)生演示，或利用幻燈片等多媒體教學(xué)手段來幫助學(xué)生進(jìn)行理解。對(duì)于學(xué)生來說，實(shí)物模型是非常形象化的教學(xué)模式，可以幫助學(xué)生不斷加強(qiáng)對(duì)復(fù)雜截交、相貫問題空間概念的理解，但是在制圖教學(xué)過程中受到實(shí)物模型教具的限制，教師無法在講解某一知識(shí)點(diǎn)時(shí)通過大量的實(shí)物模型來幫助學(xué)生全面理解，所以教師在制圖教學(xué)過程中亟須新的教學(xué)手段、教育技術(shù)來滿足學(xué)生空間想象的要求。[1]CAD/CAM技術(shù)的快速發(fā)展使計(jì)算機(jī)繪圖軟件在工程領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，尤其是三維CAD技術(shù)，在具體應(yīng)用中，其強(qiáng)大的三維建模造型功能，可以幫助教師在工程制圖教學(xué)中快速實(shí)現(xiàn)立體實(shí)物的造型和變換，并且其視圖的快速轉(zhuǎn)變也可以滿足工程制圖教學(xué)的發(fā)展要求。CAD軟件所具備的三維建模能力可以幫助教師將復(fù)雜的空間幾何形體問題具體化地展現(xiàn)給學(xué)生，從而在制圖教學(xué)中幫助教師培養(yǎng)出學(xué)生良好的空間想象力，同時(shí)也對(duì)豐富學(xué)生工程結(jié)構(gòu)感性認(rèn)知能力有著重要作用，對(duì)于教師來說三維CAD輔助工程制圖教學(xué)可以取得良好的教學(xué)效果。[2]教師利用三維CAD輔助工程制圖教學(xué)可以幫助學(xué)生提前接觸三維CAD軟件，并且可以讓學(xué)生對(duì)CAD軟件界面的具體操作有一個(gè)認(rèn)識(shí)與了解，這也對(duì)進(jìn)一步提高后續(xù)課程教學(xué)成效有著重要作用。

二、三維CAD輔助工程制圖教學(xué)的優(yōu)勢

1.圖形展示更清晰、靈活

在復(fù)雜的組合體教學(xué)過程中，教師可以通過三維CAD技術(shù)建造出直觀的幾何模型，再利用其三維圖與二維圖之間的轉(zhuǎn)換工程，將二維圖與三維模型的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換過程展現(xiàn)給學(xué)生。三維CAD軟件還可以實(shí)現(xiàn)幾何模型的主視圖、俯視圖以及左視圖的視角轉(zhuǎn)換，通過對(duì)立體圖的旋轉(zhuǎn)處理來使學(xué)生從任意角度進(jìn)行觀察，從而代替幾何體實(shí)物模型演示教學(xué)方法。[3]對(duì)于學(xué)生來說，該種技術(shù)可以將抽象的空間想象問題進(jìn)行具體化、直觀化處理，進(jìn)一步提高學(xué)生在工程制圖教學(xué)中的感性認(rèn)識(shí)。[4]三維CAD技術(shù)可以對(duì)復(fù)雜零件進(jìn)行剖切、爆炸以及運(yùn)動(dòng)仿真處理，使學(xué)生對(duì)零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)等進(jìn)行直接的觀察與分析，確保工程制圖教學(xué)內(nèi)容的清晰化，并進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。教學(xué)過程中，教師可以根據(jù)具體情況將學(xué)生所提的問題通過CAD軟件展示在學(xué)生面前，并可根據(jù)下一環(huán)節(jié)教學(xué)的需求對(duì)三維模型進(jìn)行修改，使教學(xué)模型可隨教學(xué)需求靈活變動(dòng)。

2.圖形攜帶更便捷

在工程制圖教學(xué)過程中教師可以將三維CAD技術(shù)建立的幾何模型制作成電子文檔儲(chǔ)存到U盤中，以便在工程制圖教學(xué)領(lǐng)域?qū)虒W(xué)資源進(jìn)行共享，并可徹底消除傳統(tǒng)教學(xué)模式下實(shí)物模型攜帶不便等問題。三維CAD輔助工程制圖教學(xué)模式的應(yīng)用還可以降低教學(xué)成本，進(jìn)一步提高多媒體教學(xué)設(shè)備在工程制圖教學(xué)中的利用效率。故對(duì)于工程制圖教學(xué)領(lǐng)域來說三維CAD輔助教學(xué)技術(shù)是其發(fā)展的必然趨勢。[5]

三、三維CAD建模與工程制圖教學(xué)的融合

將三維CAD技術(shù)應(yīng)用于工程制圖教學(xué)中需要教師明確三維CAD技術(shù)只是一種輔助教具，明確三維CAD輔助工程制圖教學(xué)中教學(xué)內(nèi)容的主體地位，充分解決好工程制圖教學(xué)內(nèi)容與三維CAD軟件之間的主輔關(guān)系。這樣才能確保教師通過三維CAD技術(shù)不斷提高工程制圖教學(xué)質(zhì)量。

1.三維CAD建模與工程制圖教學(xué)內(nèi)容的協(xié)調(diào)

教師要將三維CAD技術(shù)作為一種教學(xué)工具、方法和手段，對(duì)其應(yīng)用的主要目的在于改善工程制圖教學(xué)全過程，工程制圖投影理論教學(xué)的內(nèi)容主要以點(diǎn)、線、面與立體的投影為主，所以教師在教授點(diǎn)、線、面內(nèi)容之初便可以將CAD軟件引入其中，利用三維CAD建模來幫助學(xué)生正確培養(yǎng)出“體”的概念，這對(duì)進(jìn)一步提高學(xué)生在工程制圖教學(xué)中的空間意識(shí)有著重要作用。對(duì)于點(diǎn)、線、面之間的空間相對(duì)位置關(guān)系，需要利用“體”進(jìn)行說明，并可利用三維CAD軟件來改變立體形狀及立體間相對(duì)位置，來對(duì)同一立體與不同立體間點(diǎn)、線、面的位置關(guān)系進(jìn)行說明，在該環(huán)節(jié)中可以充分利用三維CAD輔助工程制圖教學(xué)模式的優(yōu)勢。在工程制圖教學(xué)中由于學(xué)生沒有良好的空間概念，很難理解點(diǎn)、線、面等抽象元素的投影問題，利用幾何實(shí)體模型將其形象化，可以幫助學(xué)生進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)該類抽象知識(shí)的認(rèn)識(shí)與理解，并確保整個(gè)工程制圖教學(xué)具備良好的趣味性。將三維CAD建模融入到工程制圖教學(xué)中是一種創(chuàng)新教學(xué)理念，但由于受到課程學(xué)時(shí)等多方面因素的限制與影響，不能將三維CAD建模的教學(xué)作為工程制圖教學(xué)的主要內(nèi)容，而要將三維CAD建模作為工程制圖教學(xué)的一種教學(xué)手段。

2.三維CAD建模與傳統(tǒng)實(shí)體模型教學(xué)的比較

在工程制圖教學(xué)中，三維CAD建模的應(yīng)用側(cè)重于建模的過程與方法，而傳統(tǒng)的實(shí)體模型只能作為相關(guān)知識(shí)的“結(jié)果”。傳統(tǒng)的實(shí)體模型無法將建模的動(dòng)態(tài)過程展示給學(xué)生，導(dǎo)致很多學(xué)生在工程制圖教學(xué)中空間意識(shí)較差，尤其是當(dāng)前部分院校采用工程制圖大班教學(xué)，傳統(tǒng)模型教學(xué)方法的局限性更為突出。工程制圖教學(xué)對(duì)幾何造型動(dòng)態(tài)變化的內(nèi)容沒有過高要求，利用三維CAD建模技術(shù)可以達(dá)到傳統(tǒng)教學(xué)手段相同的教學(xué)效果，還能將幾何形體建模動(dòng)態(tài)過程展現(xiàn)在學(xué)生面前，彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)體模型的不足。三維CAD輔助工程制圖教學(xué)模式的實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)性以及可操作性等特征，使三維CAD技術(shù)成為工程制圖教學(xué)的一種有效手段。

四、結(jié)語

綜上所述，三維CAD輔助工程制圖教學(xué)模式在具體應(yīng)用中具有以下優(yōu)勢性能：三維CAD技術(shù)可以在最大程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)物模型演示教學(xué)方法的不足；三維CAD技術(shù)具有實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)性以及可操作性等特點(diǎn)，可以幫助教師進(jìn)一步提高工程制圖教學(xué)的整體成效。

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