三维数字社会管理

三维数字社会管理（精选12篇）

三维数字社会管理 第1篇

输电线路及其杆塔位置与地理空间位置密切相关,特别是垂直方向上的层次信息尤为重要,二维地理信息系统已无法达到其管理需求。本文结合三维GIS技术和模式设计方法,设计出一套能对输电线路数据信息进行有效管理的三维输电线路数字化管理系统。

1 系统结构

输电线路数字化管理系统主要包括分析系统和显示系统,它以地理信息系统GIS平台为中心,以所监测的输电线路状态信息为基础,以完成监测的数字化管理为最终目的。

1.1 设计思想

系统由客户端表现层、业务逻辑层和数据访问层组成,可显著提高数据的传输速度,增加各层次的互动性,为建立数字化管理系统打下坚实的基础。系统结构逻辑如图1所示。

1.2 系统组成

系统结构框架设计采用插件组合的方式,系统功能可以灵活扩展,并能与其它系统平台实现快速集成;同时,对数据接口进行加密,有权限的用户和平台只有通过输入密码和口令才能进入系统,以保证系统的安全性;此外,提供标准的数据接口,以消除不同单位数据的差异,并以统一格式对各功能模块的管理和各种数据的统计、分析、查询进行展示。系统结构如图2所示。

2 功能模块的开发

输电线路数字化管理系统以地理信息系统与数据库系统为基础,依托卫星遥感与数字化成像技术,集成虚拟现实技术与智能监测技术,是一个具备输电线路运行状态的可视化管理与监测、故障定位与分析、数字化巡检指挥与导航、灾害风险评估与预警的“一站式”运行管理平台。系统由三维显示模块、系统集成模块、智能风险评估与预警专家系统模块三部分组成,如图3所示。

2.1 三维显示模块

相对于传统的二维GIS显示平台而言,三维平台具有优越的真实感和直观性。三维显示模块需具备以下功能。

(1)输电走廊的三维显示与浏览:运用动态三维场景综合显示输电走廊的空间信息、PMS信息和状态监测信息,支持输电设备目标检索查询与定位,允许用户自定义标注和链接,方便用户全面而直观地掌握输电走廊的详细信息。

(2)输电设备的信息查询与定位显示:支持多种交互方式查询设备详情与状态监测信息,可动态生成各类专业报表,同时支持用户通过信息检索结果查询设备的空间位置;将状态分析功能、故障诊断功能与空间分析定位功能相结合,可实现故障异常的智能定位。

(3)输电线路的空间位置关系分析与显示:真实重建地形、地物与输电设备之间的相互空间关系,支持测量与计算导线与地面、地物之间的任意空间垂直距离,实现线路交叉跨越、违章建筑和树木危害的安全距离监测。

2.2 系统集成模块

系统对多种在线监测系统进行集成,以实现一体化管理。

(1)集成雷电监测系统:从雷电监测系统获取数据,由用户选择待查询线路、范围和起止时间,以动态图标和报表形式显示监测数据的统计分析结果,展示专项防雷信息,直观显示落雷密度、落雷范围及其空间分布规律。

(2)集成覆冰监测系统:从覆冰监测系统获取数据,在三维场景中与对应输电线路与杆塔模型相关联,由用户选择待查询线路、终端和起止时间,以高亮显示和报表形式显示监测数据的统计分析结果,展示专项覆冰信息,直观显示覆冰部位、覆冰范围及其空间分布规律。

(3)集成污秽监测系统:从污秽监测系统获取数据,在三维场景中与对应的杆塔和绝缘子串模型相关联,由用户点选模型对象,以弹出窗口和统计报表形式显示监测数据与不同时序的对比分析结果,展示专项污秽信息,直观显示绝缘子的污染状况与污染区空间分布规律。

(4)集成广域监测系统:支持直接加载卫星遥感影像数据,大范围、广角度地对输电线路及周边环境(包括地质、建筑、植被等)的变化情况和变化趋势进行监测,及时反映环境变化对输电线路安全的影响,并将影响的范围和程度以图形方式显示在三维GIS显示平台中,使用户对大区域内的各种异常现象有一个直观的了解。

(5)集成防外力破坏系统:集成了多种防外力破坏装置,能有效预防自然环境和人为造成的外力破坏,解除外力对输电线路的威胁,提高线路运行的可靠性。

(6)集成PDA巡检系统:支持结合线路巡检计划规划最佳巡检路径,辅助线路巡检;通过连接GPS设备和无线智能通信设备来指挥、引导和监督巡检作业,充分利用信息化技术手段实现数字化巡检,减少外业工作时长,降低外业劳动强度,提高工作效率,保障人员安全。

2.3 智能风险评估与预警专家系统模块

状态监测智能风险评估与预警专家系统模块提供以下具体功能。

(1)应用灾害模型分析输电走廊的地质环境与气候信息,对地质灾害易发区域建立地质灾害风险评估与预警机制。

(2)结合输电线路局部气候监测数据和气象模型进行计算,分析输电线路受力与形变程度以及并行输电线路之间的相对空间关系,对气候变化造成的线路危害建立风险评估与预警机制。

(3)结合绝缘子泄漏电流监测数据和空间信息数据进行分析,得到综合反映作用电压、气候条件与绝缘子表面污染程度等影响的污区分布图,对污闪事故易发区域建立风险评估与预警机制。

3 关键技术

GIS是集计算机、遥感测绘、地理学等多种学科的新兴学科,最初主要用于环境监测及资源调查领域,随着GIS技术的日渐成熟,它逐渐被应用于交通、电信、电力、国土、应急抢险及决策支持等领域。当前GIS技术正向3S(地理信息系统、遥感、全球定位系统)集成的方向发展,基于其强大的数据管理和空间分析能力正得到越来越广泛的应用。

输电线路GIS的应用主要包括输电线路数字化管理、输电线路状态评估、输电线路制图、查询定位、巡视管理、空间拓扑分析及设备资源管理等。在构造电力企业生产信息管理系统时,常用设备空间描述设备属性类信息,用地理空间描述设施地理分布类信息,用拓扑空间描述电网拓扑类信息,用物理空间描述电网运行类信息,各个空间统称为电网生产信息表述空间,它们的关系如图4所示。

在信息显示方面,三维GIS平台独特的三维显示平台可以形象逼真地以三维场景和实物模型方式显示输电线路和设备,比文字与图形符号更加直观,真实再现了输电走廊实际地形地貌,可更全面直观地掌握线路的周边环境;通过空间数据库与PMS系统的无缝连接来可视化管理设备缺陷与故障;支持连接GPS与无线智能通信设备来引导巡线维护,提高工作效率,保障安全;集成各类监测系统,以专题地图方式表达监测与分析成果,可在同一平台中综合获取和分析多种监测信息。

在信息分析方面,系统结合GIS强大的空间分析功能,利用空间距离量测与拓扑分析技术监测线路交叉跨越和植被危害情况;利用空间分析与定位技术辅助输电事故、故障点的快速查找与定位;内建评估预警专家系统,利用监测数据实现输电走廊的灾害风险评估与预警,为输电线路运行管理提供决策支持;具备跨平台特性和海量数据网络传输及存储能力,保证数据的有效管理和及时更新;系统采用模块化设计,可根据客户的情况定制可伸缩性的系统平台,实现分阶段开发。

4 系统应用

4.1 三维显示的应用

输电线路GIS系统的三维显示模块能真实还原输电走廊的地形地貌场景、杆塔和导线,与输电线路运行管理相关的各种信息(如在线监测系统反馈信息等)都可在其中进行综合展示,空间分析的结果直接显示在三维平台中。图5为系统显示的三维输电线路图。

4.2 系统集成模块的应用

输电线路GIS系统通过与各种线路监测系统及PDA巡检系统间的接口,实时收集、存储、展示各种线路监测系统的运行状态信息,实现线路设备运行状态监测信息的集中展示、分析与存储,并能实现与PDA巡检终端的双向信息交互,为状态监测风险评估与预警奠定基础。系统接入的PDA巡检显示如图6所示。

4.3 智能风险评估与预警专家系统模块的应用

输电线路GIS系统建立了基于规则知识库的状态监测智能风险评估与预警专家系统,通过建立专业分析模型,充分利用各类监测数据,实现对输电设备自动化和智能化的状态监测分析、故障诊断及风险评估与预警,为突发情况采取应急措施和减小风险与经济损失提供有力保障。图7为气象灾害风险评估与预警显示。

5 结束语

基于GIS的输电线路三维数字化管理系统集输电线路三维立体展示、实时监测分析、运行维护为一体,支持输电线路及设备设施的状态、历史趋势、线损分析,故障诊断与定位,优化运行,输电可靠性统计,以及对输电线路潜在风险进行分析和预警,从而引导维护检修,保障安全生产。相对于传统的二维GIS输电线路管理系统而言,该系统以三维场景和实物模型方式显示输电线路与设备,比文字和图形符号更直观,真实再现了输电走廊的实际地形地貌,方便更全面直观地掌握线路的周边环境;集成各类监测系统,以专题地图方式表达监测与分析成果,建立评估预警专家系统,利用监测数据,实现输电走廊的灾害风险评估与预警,为输电线路的安全管理和运行维护提供重要保障。

摘要：基于三维GIS技术设计了一套输电线路数字化管理系统,包括三维显示模块、系统集成模块、智能风险评估与预警专家系统模块。该系统集三维立体展示、实时监测分析、运行维护为一体,实现了输电线路的数字化管理。

关键词：输电线路,GIS模块,数字化

参考文献

[1]黄兴波,等.输电线路在线监测与故障诊断[M].北京:中国电力出版社,2008

[2]李晓骏,邱家驹.基于三维GIS技术的输电线路地理信息系统的设计与实现[J].电力系统及自动化学报,2003,15(3):5-9

[3]林韩,等.电网防灾减灾应急管理系统建设与应用[M].北京:国防工业出版社,2009

[4]张全元.变电站综合自动化现场技术问答[M].北京:中国电力出版社,2008

[5]蓝之达.供用电工程[M].北京:中国电力出版社,1998

三维数字社区 第2篇

西湖街道“民情通”智能管理呼叫服务中心服务网络示意图

西湖街道“三维数字社区”管理平台

边研发，边使用，边完善，兰州西湖街道历时3年研发设计出“三维数字社区”管理系统，精细整合了城市基层管理的100多项职责，极大地节约了人力，提高了效率，提升了服务，使街道社区工作模式发生了根本性转变。专家鉴定，这个系统在国内外尚属首创并具有极高推广价值，该项目于今年4月经国家版权局批准取得了软件著作权。

最为可贵和与众不同的是，西湖街道将其创建的“民情流水线”惠民服务品牌有机植入了“三维数字社区”，使得“小政府，大服务”成为现实。下一步，“三维数字社区”的应用推广，将会给城市社会管理带来一场什么样的深刻变革？让我们拭目以待。

本网记者 周文馨 赵志锋

9月2日中午12时整，75岁的孤寡老人刘淑珍准时按动了安装在她家的“民情通”呼叫服务装置上的绿色按钮。

伴随着一阵清脆的铃声，老人所在的甘肃省兰州市七里河区西湖街道的“三维数字社区”集成管理应用系统上的虚拟社区立刻显示出了老人家的位置：西湖街道建工中街。

工作人员一看是刘淑珍老人，立刻明白该给她配送餐了，随即联系老人所在的社区工作人员。不一会儿，热腾腾的饭菜就送到了老人家里。

刘淑珍老人告诉记者，自从街道办在她家安装了“民情通”呼叫服务装置后，平时她需要送餐、打扫房屋、看病什么的，只要轻轻一按，社区工作人员很快就上门服务了。“有了这个高科技的宝贝和热心肠的街道社区工作人员，我吃饭香，睡觉甜，身体好，心里感到前所未有的幸福和踏实！谢谢他们这些好心人！”老人笑呵呵地说。

事实上，为刘淑珍老人提供服务的“民情通”呼叫服务系统只是庞大的系统——“三维数字社区”集成管理应用系统上很小的一个子系统。

8月31日，兰州市七里河区政府召开新闻发布会宣布，由兰州西湖街道历时3年研发实施的“三维数字社区”集成管理应用系统正式问世。据悉，该系统为全国首创，将在兰州市、甘肃省乃至全国的基层电子政务建设和城市社会管理中发挥积极作用。

推进社会管理创新是今年全国政法工作三项重点之一。相关专家表示，“三维数字社区”系统在实践中已经取得了巨大成功，无疑将掀起一场城市管理的“基层政务革命”。

系统功能

将街道社区百余项职责纳入“数字化社区”

家里有事拨打“民情通”一键通，社区立刻上门为你提供服务；遭遇突发事件，鼠标一拉自动测量出最近的治安室、医院距离；辖区内任何背街小巷发生车辆丢失、井盖被撬、堆放垃圾，即时发现及时处理„„街道社区内几乎所有的公共及管理事务都可以通过“三维数字社区”系统来完成。

所谓“三维数字社区”系统，主要是利用GIS地理信息技术、传统的拍照技术、“三维数字”仿真模拟及实景视频技术，将街道社区100多项工作内容纳入5条管理主线，形成3 大基础平台、6大功能特点、8大管理模块和5大应用系统，具有综合受理、分类管理、分类统计汇总等功能，嵌入辖区实景视屏监控管理，真正实现“数字化社区”建设。

七里河区政府新闻发言人、区委常委、常务副区长王道珍介绍，“三维数字社区”系统将西湖街道辖区94个科级以上企事业单位、892家各类经济组织、1210栋各类建筑物、9条主次干道、56条背街小巷、114个小区院落、1.8万户、71978名居民家庭和区域地貌，立体、直观地搬上管理平台，形成了一个完整真实的三维实景立体虚拟街区。

西湖街道在辖区重点地段、重点区域、辖区单位、居民小区的关键部位都安装了电子监控设施，并于“三维数字社区”总控中心的街面视频监控系统相互连接，对辖区的治安状况、城市管理、环境保护、突发性事件等进行全天候、多方位监控。

系统一大特色就是对辖区常住人口、流动人口的个人信息、户籍信息、分类信息、居住联系信息等百余项信息进行了归纳整理，形成统一的人口信息平台。记者在平台上随机点开一栋楼，立刻弹出这栋楼的详细信息：所属社区、小区名称、楼宇名称、楼栋长姓名、治安负责人、楼层数、户数、常住人口数以及流动人口数等。

系统还建成了以司法所、人民调解、法律援助等内容为主的司法模块。记者点入该模块，发现重点普法单位、普法联络员、普法宣传员、社区矫正、人民调解、普法短信平台等二级栏目。以普法短信平台为例，只要在系统上输入普法短文，点击选中发送对象，轻点“发送”，一条条普法短信便飞入辖区千家万户百姓的手机上。

西湖街道“三维数字社区”系统

西湖街道“三维数字社区”系统总控中心。周文馨 赵志锋摄

研发初衷

基层八成工作人员受累于账表卡册

近年来，兰州西湖街道不断拓展“民情流水线”党建惠民品牌工程，探索打造出以“两代表一委员”民情联络站、未成年人校外教育“四点半”工程、居家养老“夕阳红”工程等为特色的一系理惠民党建品牌，受到辖区群众的广泛赞誉，街道先后获得“全国先进基层党组织”、全国“人民满意的公务员集体”等80多项荣誉。

但是，随着经济社会的飞速发展，传统的社会管理模式弊端逐渐显现了出来。西湖街道党工委书记陈冬梅介绍，伴随着城市的发展脚步，街道办的职能日益增多，据初步统计目前已有八大类108项工作职责，而各个相对独立的块状工作之间没有形成网格化，导致80%的工作人员将大部分精力用于建立填报纸质的账表卡册，相应的，对辖区居民“面对面”服务的时间就少了很多。

西湖街道地处兰州城区繁华地带，是七里河八个街道中社情较为复杂的街道之一。辖区内居民多、企事业单位多、流动人口多、吸毒人员多，且多民族杂居。特殊的社情需要更多的服务管理人员，但街道办170余名工作人员各管一摊，疲于应付。

而事实上，由于缺乏网格化管理，尽管工作人员费尽了周折，基层管理中依然存在着底数不清、数据不实、重复劳动、重复耗资、各部门工作相互分离、资源不能共享等问题。

“10年前，街道社区的工作职能相对单一，但近年来，随着医保、社保、廉租住房等惠民政策和大量新的社会管理服务项目的实施，逼着基层社区管理服务必须实现集成化、精细化。” 陈冬梅说，传统的工作模式已经跟不上老百姓的需求了，迫切需要把“民情流水线”这样的服务品牌进行提升和延伸。

针对这些现实需求，西湖街道在七里河区委、区政府的大力支持下，组织研发队伍，开始研发“三维数字社区”系统。他们3年来边研发，边使用，边完善，并在试运行中取得了巨大成功！

突破局限

居民足不出户便能享受各类“民情”服务

记者在 “三维数字社区”系统大平台上看到，西湖街道社区工作人员在辖区走访过程中发现的一条条各类信息，实时地出现在了管理大平台的信息审核页面上，管理人员迅速审核后加入系统，返回主页面后，这些新添加的信息已经自动分类统计并整合到各子系统中，管理数据实现了实时的动态更新。

社区工作人员发现的信息缘何能如此迅速地传递到系统的大平台上呢？原来是依靠“民情通”无线政务系统！走访的社区工作人员都随身携带了一个叫“PDA手持终端设备”，该设备和街道“三维数字社区“总控中心相互连接，将数字城管、治安防范、人口管理、社情民意采集、流动人口和出租房屋管理等功能有机结合，及时了解、受理反馈的各类信息，处理突发事件、采集基础数据信息。

就在记者采访过程中，街道“民情通”呼叫服务中心的服务热线突然响了起来。工作人员接通电话：“你好，请问我能给您提供什么帮助？” “我是小西湖东街的**号的居民李成花（化名），想咨询一下社区养老保险办理程序。”随着电话的接通，服务中心的显示大屏上立即出现了模拟街区与街区实景结合画面和一份详实的李成花个人资料数据。

西湖街道党工委书记陈冬梅介绍，“这些信息将帮助工作人员做出正确的决策，合理地调度社会服务力量。” “民情通”呼叫服务中心作为西湖街道“三维数字社区”系统的重要组成部分，已成为最繁忙的民情热线。

“小西湖立交桥下有一个井盖丢失了，能不能快点补上！” 一接到电话，电脑操作人员马上在投影屏幕上找到居民反映路段的实况视频，工作人员便通知具体地段的社区负责人，很快社区工作人员就前往现场调查处理。

为方便居民反映诉求，西湖街道还免费为空巢老人、特困老人家里安装了“一键通”，老人如果有什么需要，只要按一下“一键通”，呼叫服务中心电脑上就能显示出老人的具体住址，社区工作人员据此可立即上门提供服务和帮助。

这个“民情通”呼叫系统，突破了传统的大厅办理、电话办理、网络办理企事业单位及居民申报事项的局限，变以往的按需办理、逐个办理为统一指挥调度，能够应对当前基层遇到的复杂多变的问题。呼叫中心接到居民电话，就会自动转切到“三维数字社区”个人信息系统，帮助工作人员迅速判断反映人所处的方位、家庭情况等，以便及时答复或采取救助措施。

依托“三维数字社区”系统，西湖街道将近年来创新的社区管理特色品牌纳入，极大地提高了社会管理的能力和水平。如未成年人校外教育“四点半”工程：由于双职工家庭孩子在下午四点半放学后无人接送、教育管理缺失、进网吧、路上不安全等实际问题，“三维数字社区”将西湖街道在全国率先启动实施的该工程设立的社区“四点半”辅导站、义务接送孩子的志愿者、校外辅导课程等全部纳入系统管理，建立了未成年人校外教育“四点半” 工程信息基础库，只要有家长求助接送孩子入社区“四点半”辅导站，根据“三维数字社区”显示的地理信息，社区工作人员可立即提供服务和帮助。

“有了‘三维数字社区’系统，居民可以足不出户就享受到规范化的信息服务，也使街道和社区的工作更加贴近群众，居民可通过热线电话、网络等方式，反映自己的诉求。” 陈冬梅说，对于居民反映的每一个诉求，服务中心将自动生成处理结果及考核评价，评价结果自动传入总控中心，成为效能考核的依据。

西湖街道”三维数字社区”系统嵌入的实景视屏监控管理中心。周文馨 赵志锋摄

西湖街道“民情通”呼叫服务中心。周文馨 赵志锋摄

全员参与

历时一年采集录入 80万条信息

西湖街道研发的“三维数字社区”系统采集录入的各类信息量高达80余万条。对此，甘肃省科技厅专家鉴定委员会副主任委员、甘肃省政府政策研究室处长沈俊涛表示很震撼。“电子政务信息系统最难的是整合，而西湖街道‘三维数字社区’系统把辖区80万条信息分门别类地整合起来，自成系统，确实是一个奇迹！”

西湖街道办事处主任郑先喜介绍，为了让项目尽快投入使用，全街道办干部及工作人员利用休息时间深入辖区所有住户，按照以房管人的原则，挨门挨户登记人口信息，整整用了一年时间跑遍了辖区18198户，访问登记人数达到了69147人，每个人的信息多达30项。

在采集信息过程中，有些家庭住户外出不在，街道社区工作人员就跑三趟、四趟，直到登记上为止。参与了信息采集的西湖街道工作人员周肇刚说，有些居民一开始不理解，拒绝采集信息，他们就反复做工作，终于使其感动，同意提供信息；有的怕个人信息泄露，他们就反复讲解“三维数字社区”系统的原理及保密性措施，使居民明白系统是一个政务管理信息内网、不连接互联网，并且实行密码设置，分层分级、按岗按人设置登录及管理权限等，消除了大家的顾虑。

“为了使人口信息动态化，社区工作人员还在各居民小区选举了楼栋长，由热心社区工作的积极分子担任，主要职责就是了解每家每户人口变动情况，主动为社区提供最新的人口信息。” 郑先喜说，通过建立楼栋长制度，使人口信息做到了动态化管理，始终保持人口数据的准确性。

信息采集付出了巨大的艰辛，而系统研发同样如此。技术人员施国乾介绍，为了攻克 “民情通”呼叫系统中存在的技术难题，有一次技术小组的8 个人3天只休息了8小时，终于研发成功，以最快速度将该项服务送到了迫切需要帮助的老人家中。据统计，技术小组3年内共完成了25万行以上的基础代码程序编写。

据悉，该系统在研发过程中前后共投入了800余万元。西湖街道党工委书记陈冬梅告诉记者，系统之所以能够顺利问世，得益于兰州市委市政府的有力指导和七里河区委区政府在人力、财力上的大力支持。区委、区政府主要领导多次到街道检查系统的研发进度，协调解决有关问题。

专家鉴定

系统在国内外尚属首创具有极高推广价值

“我们一个街道有6000户居民，工作人员挨个走一遍要2个月的时间，一个社区有13个工作人员，要负责计生、民政、医保、廉租房等多方面的工作，根本忙不过来，有了‘三 维数字化社区’系统，我们就可以腾出手来为社区居民做更多的服务。”西湖街道党工委书记陈冬梅欣喜地说。

项目技术组人员赵晋锋介绍，以前街道的计划生育工作需要5个人同时在办公室忙碌，现在只需一人录入信息，其他人员则可以深入到社区从事实际服务工作。“这是一场‘基层政务革命’，大大减少了基层工作人员的工作量，提高了工作效率。”

七里河区政府新闻发言人、区委常委、常务副区长王道珍用“五个转变”来形容该系统带来的这场“基层政务革命”：

——实现了社区管理的网格化，使街道社区工作由被动应对向主动服务型转变；

——实现了社区管理的数字化，使街道社区工作由传统模式向电子技术转变；

——实现了社区管理的动态化，使街道社区工作由滞后型向动态管控型转变；

——实现了社区管理的精细化，使街道社区工作由粗放型向精细化方向转变；

——实现了社区管理的信息化，使街道社区工作由管理型向服务型转变，对于推进和谐社区建设、提升街道社区管理和服务水平，落实以人为本的服务理念，具有重要的现实意义。

据了解，该项目于今年4月经国家版权局批准取得了软件著作权，6月由兰州市工信委列入市科技扶持项目，7月通过了甘肃省科技厅组织的省级科技成果鉴定。

甘肃省科技厅专家鉴定委员会在鉴定中一致认为，该项目立足街道社区工作实际，选题准确，设计合理，技术路线正确，研究成果达到了国内领先水平。而根据国家一级科技查新咨询单位——甘肃省科技情报所查新，该系统将基层多项工作集于一个街道社区综合管理应用平台，在国内外目前尚无相同文献报道。

参与鉴定的兰州理工大学计算机系教授李明表示，数字社区系统的核心是基础数据。西湖街道研发的这套系统基础数据非常详实，使得现代电子技术应用与软件开发相得益彰，从有限的数据挖掘出很多东西，形成数据库，自动保存。他表示，这套系统具有极高的推广价值。

据悉，西湖街道“三维数字社区”系统研发初步确定为六期，前三期已完成，四期对现有三维地图进行精细建模，实现社区全景漫游功能。五期拓展现有平台，增加卫星定位模块，实现治安防控、城市管理等内容的标准化、清晰化。六期强化系统安全机制，增加更加严密的研判功能。

数字三维视频，在油库内展出 第3篇

Cyberspace）》、

《无中生有（Out of Nothing）》、

《无始无终（Limitless）》、

《灰飞烟灭（Disillusion）》，

数字三维视频，在油库内展出。

缪晓春 男

1964年生于江苏无锡

1986年毕业于南京大学，获学士学位

1989年毕业于中央美术学院，获硕士学位

1999年毕业于德国卡塞尔美术学院，获硕士学位

现任教于中央美术学院摄影工作室

缪晓春的作品是中国艺术家在当代对历史文化的观察与再解读，形成了中国艺术家的世界文明视点，不仅是中国艺术对世界艺术史的吸纳和审视，也是中国当代独具创造意识的体现。它属于那种开古今文明、造时代新知的实践，其大开景、大视域、新体验都能显示中国的新视觉创造。

他的《虚拟最后的审判》正好是意大利文艺复兴大师米开朗基罗的《最后审判》的虚拟数字转化，以艺术家形象为模型，演绎了一场当代的视觉盛宴，与意大利威尼斯的现场进行了中西古今的对话。缪晓春的数字视频作品也是对欧洲艺术历史的再解读，显示了当代中国艺术家的世界观和驾驭能力。《虚拟最后的审判》用同一个数字人物模型来置换原作中的400余个人物形象，造成了一个原作的人物身份被消解掉的效果，同时也转换了原作的观看视角，不再是原来的宗教意味，而倒是以众生平等的理念来构建了宏大的人物世界。其最新的视频如《无始无终》也以全新的视角展示了当代人类境遇的文化图像和想象。而投影装置《无中生有》则是用虚拟摄像机在三维软件中切割出五个互为连接的画面，再以五个投影组成一个由运动影像构成的光的立方体，以软件与光的方式回应了100年前的立体主义，与此相关联的实验性算法绘画也是首次在公开场合展示。

三维数字社会管理 第4篇

铁路总公司按照国家战略和产业布局, 部署建设三级铁路物流基地和接取送达网络, 大力拓展物流全过程服务, 全方位开展物流经营, 实现铁路货运向现代物流业转型发展, 降低社会物流成本, 发挥铁路在综合交通运输体系中的骨干作用。

作为铁路物流最重要的组成部分, 铁路物流园的现代化运营、维护和管理成为重要的一项课题。物流园的信息化管理势在必行, 为物流园搭建三维管理平台成为一种趋势。本文提到的铁路沙岭物流园三维管理平台就是沈阳铁路局的一个试点。

数字化三维图形技术是通过专门的三维图形制作软件搭建三维虚拟场景, 为三维管理平台的维护提供基础支撑。一个好的三维管理平台, 可视化场景的真实性、可操作性非常重要。本文着重阐述如何使用Autodesk 3ds Max、Adobe Photoshop等软件搭建场景。

2 数字化三维图形技术

常用的数字化三维图形技术主要是虚拟现实和BIM技术。主要使用的软件为Revit、Autodesk CAD、Autodesk 3ds Max、Adobe Photoshop等。

2.1 虚拟现实技术

虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向, 是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合, 是一门富有挑战性的交叉技术、前沿学科和研究领域。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像, 常用于三维可视化技术领域。

2.2 BIM技术

建筑信息模型 (Building Information Modeling) 是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础, 建立建筑模型, 通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有三维可视化、协调性、模拟、优化性和可出图性五大特点。

3 铁路物流园信息系统管理

2015年, 中国铁路总公司按照国家战略和产业布局, 部署建设全国性、区域性、地区性三级铁路物流基地和接取送达网络, 大力拓展物流全过程服务, 全方位开展物流经营, 实现铁路货运向现代物流业转型发展, 降低社会物流成本, 发挥铁路在综合交通运输体系中的骨干作用。

信息化对物流具有支撑、管理创新、导向引领的作用, 能够提升物流服务品质, 降低物流服务成本;建立现代物流企业管理信息化系统, 实现资产、效率效益评价与安全、人力资源管理和财务、办公等数字化管理, 提升管理质量, 促进安全生产, 精细成本管理;通过物流运营服务信息化, 为客户提供信息增值服务, 持续改善用户体验, 增强物流园“粘度”, 提升经营质量;整合物流园经营、生产、管理等各类数据信息并加以科学利用, 为管理层决策提供有效的数据支持。

沈西铁路物流园区是运用铁路物流园三维管理平台搭建的一个具体应用, 它位于沈阳西部工业园集聚区的核心区, 占地面积106万平方米, 仓储库面积2.56万平方米。同时将专用铁路接入5家大型企业, 初步形成了业务范围辐射全部沈阳西部制造业聚集区, 为近2 000家企业、年5 000万吨的物流需求提供服务的格局。以西大林到沙岭货运中心的范围建立可视化、三维管理平台试点, 包括西大林到沙岭货运中心沿线线路 (含轨道、道岔) 、桥梁、涵洞、沿线房屋、主要设备 (信号机、接触网杆等, 需逐项列出) 等, 也包括货运中心整体覆盖范围 (估计30万平米投影面积) 的土地、房屋、道路、仓库、堆场、服务企业、监控、信号机、机车、作业机械 (龙门吊、汽车、叉车等) 、货物 (集装箱、零担、散货等) 的数量、位置、外观和必要的属性信息及管理信息。在对以上范围内管理对象使用三维可视化技术后, 要将三维平台和后台管理系统、作业系统的数据联动起来, 形成能够实时 (或按照数据采样频率5秒) 反映货运中心作业实景的虚拟现实系统。

4 数字三维图形化制作过程

三维图形化管理平台是以三维可视化技术为基础, 将三维展示系统、管理系统和作业系统融为一体, 实时反映物流园作业实景的三维管理平台。本平台的三维展示系统对沙岭物流园的零散快运物流区、综合物流区、大综物流区、宝马新城站和电商综合服务中心五个园区进行三维互动展示。

4.1 三维展示系统的设计原理

根据项目的需要通过三维建模软件来构建虚拟环境, 并进行贴图、灯光和烘培处理, 之后导入虚拟现实制作软件实现交互操作。

4.2 设计步骤

三维场景漫游设计包括四个设计与制作过程, 如图1所示。

5 结语

本文对数字化三维图形技术在铁路物流园综合管理中的应用做了阐述。在如今的信息化时代, 如何在专业领域内通过技术手段与信息化接轨成为各行各业亟需解决的问题。

近年来物流业飞速发展, 物流园的建设和管理与信息网络密切相关。拥有一套合理规范的数字化三维图形管理平台系统将有助于物流园的平稳运行和长远发展。而作为整个平台重要的环节, 数字化三维图形技术也在不断发展和进步。未来这一技术将会更加普及, 将会为铁路物流业的发展提供有力的支持, 为用户提供全方位的体验, 助力铁路货运向现代物流业转型发展。

参考文献

[1]百度百科.虚拟现实名词解释[EB/OL] (2016-07-01) [2016-10-05].http://baike.baidu.com/link?url=Urbywur-hfaYyEVpcaty59w5StjJAVZ4LA6VtawhRPrK1SWTmxQ5IBFRtN5CV817KdTCuTQu5DtSACggZ-P0qrVzCEmISrfrTAXEwLGqveUucUZ4ScTyA897r1sPYVpK.

[2]筑龙建筑知识网.BIM的应用特点[EB/OL]. (2012-11-13) [2016-10-05].http://wiki.zhulong.com/read638876.html.

[3]时代印象.中文版3ds Max2012实用教程[M].北京:人民邮电出版社, 2012.

[4]火星时代.3dsMax&Vray室外渲染火星课堂 (第3版) [M].北京:人民邮电出版社, 2014.

三维数字社会管理 第5篇

三维数字化售楼，仁和春天国际花园引领高端售楼体验

仁和春天国际花园近日在城南正式亮相，一将公开来宾络绎不绝，十多个置业顾问应接不暇，赚尽了同行艳羡的眼光。

位于府城大道旁的仁和春天国际花园销售中心是一栋以“潜水艇”为理念精心设计、造型独特的玻璃房子。走进销售中心，宽敞的大厅中竟然只有寥寥几个客户在沙盘前观看模型。而靠近落地窗边的一排沙发区全部满座，客户安坐在沙发中认真的倾听置业顾问的解说。

在平常的销售中心我们通常会看到的这样的情况：一些客户围着沙盘，置业顾问对着沙盘正在背诵项目简介；一些客户看完沙盘后正在犹豫选择什么样的户型和位置，置业顾问紧跟着客户身后；而在洽谈区偶有准备购买的客户在填写资料。然而在仁和春天国际花园的销售中心，来访的客户竟然安静的坐在洽谈区看房。这里为什么会有这样独特的销售场景？

走近细看你会发现，每一个洽谈桌前都有一个大屏幕显示器，显示器中清晰的画面展示仁和春天国际花园精美的三维虚拟景象。随着置业顾问点击手中的无线鼠标，画面时而在树荫下穿梭，时而在美轮美奂的瀑布水景前驻足；阳光穿过树叶的缝隙投影到地面，随着树枝的摇动变化着光影的形状；如此逼真的场景让人仿佛置身在真实的小区内。原来这是一套用于展示项目的三维系统，从系统精美的图标得知叫做“三维营销洽谈系统”。其中不但集合了传统销售中心的区域图展示、沙盘模型、样板间模型等常见的销售道具的功能，还能在小

区内模拟漫游。更为精妙的是，系统能够把楼层水平剖开，让客户直接在楼层结构中选房、看门窗朝向，整个选房过程非常直观明了。

通过这套“三维营销洽谈系统”，客户只需要在舒适的沙发上品尝水果和糕点，置业顾问就能够对仁和春天国际花园进行全面的诠释和理解。怪不得来访的客户都愿意“坐着看房”。

在向置业顾问详细了解后我们才知道，仁和春天国际花园的销售中心采用了一套科技含量非常高的销售管理平台，叫做“三维数字售楼一体化平台”。该平台除了有“三维营销洽谈系统”外还包括置业顾问在接待客户时使用的“销售辅助终端”、由销售秘书或主管进行使用的“营销综合管理系统”以及售楼现场进行销控展示的“销控信息智能展示系统”。

“销售辅助终端”是一台非常轻薄的平板电脑，现场的置业顾问人手一个。通过终端，销售人员可以记录客户的来访信息、查阅老客户信息；同时能够查阅楼盘信息，包括户型、销控、竞品楼盘、政策及优惠信息，实时掌握销售情况，在向客户推荐房源时非常的方便。同时，该平台还能实时录入交易情况、交易数据等，以便于结合“营销综合管理系统”进行销售过程的控制管理以及销售数据的统计分析。

“销控信息智能展示系统”则是一个科技感十足的楼盘销控表。其采用了全息成像技术将实时的销控信息投影到玻璃幕墙上，系统随时从后台获取房源的销售状态并更新，取代了传统的板报式的销控表。同时，结合触摸屏的操作，带给客户全新的看房感受。

这一套销售现场的高科技销售工具与仁和春天国际花园高端楼盘的形象得到了完美的融合，客户不仅在这里体验了楼盘，还体验到了高端的服务。

据了解，这套“三维数字一体化售楼平台”是由成都云立方信息技术有限公司开发。据该公司负责人介绍，云立方是一家专为政府、大型企业机构提供智能化IT解决方案的创新性服务公司。针对房地产行业，该公司不仅提供“三维数字售楼一体化解决方案”，同时基于三维技术、移动技术、物联网技术提供“三维可视化物业管理平台”、“智慧商业综合体

基于三维扫描的耀州瓷数字化建模 第6篇

对样本进行三维扫描得到表面三维数据的过程需要通过三维测量设备获取表面点云数据。点云的获取方式分为破坏式测量和非破坏式测量两种。本实验采用非破坏式测量，测量仪器是基于三角法测量原理的主动式结构光编码测量技术的柯尼美能达公司的VIVID910三维扫描仪。

实物扫描

对于不规则的形体如果来说不易得到准确的纹理映射效果，故本实验采用未上釉烧制后的耀州瓷倒流壶和上釉后烧制后的同款耀州瓷倒流壶进行测量，完成模型建立后将两个模型进行叠加并分别赋予不同的材质（近似白坯的材质和橄榄色玻璃质材质），模拟耀州瓷的真实效果。

首先需要进行对焦，对焦有两种方式，手动对焦和自动对焦。本实验采用先自动对焦后才通过手动对焦进行细微调整。对焦之后，将旋转台与电脑连接，本实验采用SHOT-602旋转台，设定旋转角度为60°，共需要进行6次扫描。每次单幅扫描的得到的全部数据为一个元素（Element），所有的元素构成一个场景（Scene），最终得到6个元素，共58万个点。

对上釉后的耀州瓷倒流壶同样采用上述流程进行测量，本文不再做赘述。

拟合

Geomagic Studio软件是美国雨滴（Raindrop）公司出品的逆向工程和三维检测软件，它可根据物体扫描所得的点阵模型创建出良好的多边形模型或网格模型，并将他们转换为NURBS曲面。该软件主要特点是支持多种扫描仪的文件格式的读取和转换、海量点云数据的预处理。智能化NURBS构面等等。它采用的点云数据采样精简算法，克服了其他同类软件中对点云数据操作时，软件进行图形的拓扑运算速度慢、显示慢等弊端。相对于其他逆向软件Geomagic更加易用、便捷、高效。

1.点云阶段

扫面后由于六幅点云存在位置偏差，首先需要进行对齐操作。点云的对齐方法有手动对齐和自动对齐两种，本实验利用使用geomagic中的全局注册命令对六个元素进行自动对齐。由于倒流壶形态以曲面为主，统一采样选择“曲率优先”。

2.多边形阶段

在Geomagic中执行封装命令，即可将点云转换为多边形，使点云数据三角网格化。在扫描过程中，由于倒装壶形态较为复杂，相互造成一定遮挡，使得扫描过程得不到完整数据，需要进行手动填充。

由于底部的地面没有被扫描，底部边缘呈现锯齿形需要进行处理保证模型的完整性，故采用一刀切的方式进行剪裁，剪裁整齐后的边缘再使用平面截面工具并选择封口即可获得底面。

3.形状阶段

多边形阶段处理完成后即进入形状阶段，对模型进行区域划纹而后合成NURBS曲面。首先进行轮廓线的提取，即根据耀州瓷壶表面的特点通过轮廓线划分其表面区域，区域划分完成后进行构建曲面片，初始构建的去面片一般拟合曲面时会出现问题，需要对轮廓线以及去面片进行编辑修改，对轮廓线的编辑一般是移动控制点的位置，或将其升阶或降阶，而对曲面片的编辑一般是将各个去面片内部的网格划得比较均匀。将构建的网格进行格栅化，将网格固定在格栅内，更好地进行曲面拟合。错误的格栅将以红色显示，可以对格栅进行修改。最终对格栅化后的曲面进行拟合。

对于进行了上釉烧制的耀州瓷倒流壶数据采集后的拟合步骤同上，本文不再做详述。

材质的赋予及渲染

将两个模型导入Keyshot渲染软件中，调整好相对位置后分别赋予接近未上釉的效果材质和橄榄色半透明玻璃材质，最终获得的效果如图：

结语

结合耀州瓷的特点提出了将其分为未上釉烧制后和上釉烧制后两个阶段的模型进行逆向，采用VIVID910三维扫描仪获得其点云数据并在geomagic环境中进行了拟合，并通过赋予不同的材质进行叠加，模拟出真实的耀州瓷材质分层，获得更好的还原效果。

三维数字盆地建模研究 第7篇

三维数字盆地系统的建设,其基础是油气藏三维地质模型的建设及可视化。三维地质模型分为三维构造模型和三维属性模型两大类[6—8]: 三维构造模型[9,10]表达地质构造形态,为油气生成、运移、储集等成藏规律研究提供服务,并对三维属性模型提供约束; 三维属性模型表达油气储层地质性质和油气分布信息,为油气田开发生产服务。在三维数字盆地中,两类模型互相补充,共同满足三维数字盆地面向管理部门和生产企业两方面的应用要求。

1三维地质建模基本过程

三维地质建模分为两类,一类是建立空间几何模型,一类是建立空间属性模型( 即预测模型) ,科罗拉多矿业大学的A. Keith Turner提出了典型的三维地质建模流程( 图1) 。对应两种模型的建模过程,原始数据也划分为空间原始数据和属性原始数据两大类。空间原始数据处理之后用于建立几何模型,表现地质体的空间形态; 属性原始数据处理之后用于建立预测模型,反映地质属性在地质体空间内的分布。

2三维数字盆地地质建模

2.1总体流程

三维数字盆地建设包含从整个盆地到单个储层的不同粒度的各个层次的信息,不但需要表达小范围内储层特征的三维地质模型,还提出了对含油气盆地中大范围构造形态表征的三维构造模型的要求。

通过分析研究油气田勘探生产各阶段产生的数据,结合油气藏建模要求,本文针对油气行业细化了Turner的建模流程,提出了数字盆地油气藏三维地质建模的流程( 图2) 。

如图2所示,油气藏三维地质建模的工作流程与Turner的三维地质建模流程总体是一致的,分为构造建模和属性建模两个方向,其结果分别是构造模型( 几何模型) 和属性模型( 预测模型) ,使用的数据也分为空间数据和属性数据两部分。

2.2三维构造建模方法

在构造建模过程中,用来建模的原始数据既包括空间原始数据,也包括属性原始数据中的几何属性数据,这里统称为空间数据。利用空间数据首先建立断层面生成断层系统,然后使用空间数据和断层系统建立地层面,最后使用建好的断层面和地层面生成封闭地质体,构造模型建立完毕,之后可视化展现给用户,如图2左侧流程所示,这个过程采用的是表面建模的方法,建成的构造模型属于表面模型。

断层系统和地层面建成之后,二者构成的系统在油气地质中称为地层格架,在地层格架控制下对内部区域进行离散化,主要是角点网格构成的不规则六面体型体元,之后可视化展现给用户,如图2中间部分所示,这个过程采用的是体元建模的方法,建成的构造模型属于体元模型。油气地质人员往往把地层格架称为地质构造模型,把离散化之后的模型称为地 层实体模 型,在实际应 用中需要 注意区分[9,10]。

三维构造建模主要关注地质中的各个构造界面 ( 如断层面、地层面以及不整合面等)[11],因此可以以面为核心来驱动整个建模流程,如图3所示。三维构造建模的关键技术主要包括: 1建立合理的数据模型管理地质数据; 2在地质约束条件下合理构建地质界面( 如断层、地层等) ; 3处理地质界面之间的接触关系( 如断层与断层之间,断层与地层之间,地层与地层之间) ; 4提取地质单元区块,封闭成体。具体流程如图3,图中虚线框内表示地质界面之间接触关系的优化。在原始数据稀疏、地质模型难以建立的情况下,还需通过人工交互并加入辅助解释数据的方式将专家经验引入到模型构建过程中。

构造模型的建立需要产生地层面和断层面的数据,而在实际生产中存在的数据多种多样,可能存在直接可用来生成断层的数据,如断棱,直接表征地层面的数据,如等值线; 更多的情况是从各种数据资料中寻找、提取可用来生成地层面和断层面的数据。

2.3三维属性建模方法

油气藏中属性数据可以分为几何属性、岩石物性、环境属性,几何属性归于空间数据使用,环境属性一般不做考虑,属性建模中主要考虑岩石物性的预测和表达。针对某个具体属性,制定计算规则,使用构造建模中生成的体元作为限定约束,进行每个体元属性值的计算,得到该属性在每个体元空间的属性值,至此属性模型已经建立完成。之后定义属性值的表达方式,目前多为颜色,在体元模型的基础上展现给用户,即属性模型的可视化。

3三维数字盆地模型分级

3.1油气盆地的构造划分

从地质角度来讲,含油气盆地的构造单元[12]一般分为三个级别,根据盆地的类型略有差异。一级构造单元包括: 坳陷、隆起、斜坡,二级构造单元包括凸起、凹陷( 其他还有背斜带、构造带等) ,三级构造单元包括背斜、半背斜、断块等。从油气勘探角度来讲,一般认为油气资源蕴藏在坳陷中; 在凹陷中生成,储存在凹陷及周边斜坡; 而能否真正形成储集区,则需要判断背斜、半背斜等构造单元区域是否形成了圈闭。在油气储集区,需要研究分析储层的分布,对于陆相沉积来说,重点是砂体的分布。因此, 在油气勘探生产中,如图4,构造单元层级可以简单划分如下: 盆地、凹陷、圈闭、储层、砂体。

3.2地质模型的层级界定

囿于现有技术条件,把油气盆地所有的数据、信息在一个模型中表达出来是不现实的。油气盆地是一个大的地质概念,本身面积大、覆盖范围广,地形多变、地质情况复杂,信息种类繁多、数据量大。考虑到实际应用场景,用户对于油气盆地不同层面的信息表达期望是不同的,比如,对于整个盆地来讲, 用户关注的应该是盆地中的大型构造,而不会是某个油井附近的岩性特征。因此,油气盆地构造模型采取分级建模的方式,级别划分主要以研究区域来界定,参照构造单元划分。

不同类别的地质研究需要圈定于对应范围的地质构造中进行,构造单元的划分为地质研究工作的开展作出了范围界定。对于地质模型来讲,不同范围和粒度的模型其表达的精度不同,其建模数据量和工作量差别巨大。

在进行地质研究时,不同级别的构造单元其作用是不一样的,相应地质模型的应用范围也有区别。 比如研究生储条件使用盆地模型、研究运移规律使用凹陷模型、研究成藏条件使用圈闭模型、研究储集分布使用储层模型。

3.3地质模型的层级划分

从规模及表现内容划分,三维数字盆地模型可分为三个层次,不同层次涉及的数据不一样,采用的具体建模方法也不一样。

第一层次,整体盆地模型,称之为一级构造模型。这一层次又细分为两类,一类是包含全国所有含油气盆地的三维数字模型,该模型以体现我国含油气盆地的划分和形态为主; 另一类是某个含油气盆地的三维数字模型,该模型以体现盆地中所有 “圈闭”的整体形态为主。以“圈闭”代表盆地中的各级小构造,统称为二级构造。

第二层次,局部圈闭模型,称之为二级构造模型。该模型以体现圈闭( 即二级构造) 中的构造形态为主,主要包括断层、断块的形态和储层的大体分布状况、含油气范围、储层厚度等。

第三层次,精细油藏模型。该模型以体现小范围含油气区块的精细储层分布为主,包括该区块中储层的各种岩石物性和应力特征、油气水井分布、井迹状态等。

根据三个层次的三维数 字盆地模型 层级划分,在不同层级,加诸模型之上的信息不同。在盆地层面,以表现盆地整体面貌为主,主要涉及地理信息( 如地形地貌、高程) 、全局构造信息( 如圈闭分布) ,可附加油区划分等信息,可表现盆地演化进程; 在圈闭层面,以表现盆地局部构造为主,主要涉及地层信息、储层分布,可附加井网分布、地面设施、生产统计数据、储量估算等信息,可表现构造演化进程; 在储层层面[13],以表现具体储层的构造和属性为主,主要涉及岩石物性、力学参数、 地应力、裂缝等,可叠加单井( 包括多井) ,可表现油藏数值模拟结果。

4三维数字盆地构造建模

4.1盆地建模

盆地模型主要目的在于表现盆地的整体构造情况,一是盆地内的坳陷、隆起、凹陷、凸起分布状况, 二是坳陷、凹陷的地层沉积状况。根据实际情况分析认为,坳陷、隆起级别的构造划分没有太大意义, 盆地内表示的构造单元以凹陷级为主; 凹陷以外的部分不予考虑,在模型中以空区域表示; 模型中的地层为大套地层,地层以系为单元,可以细化到组,断层为控坳和控凹断裂。模型地层划分从地表开始, 一直到基底。

依据实际收集到的源数据,考虑直接建模的数据要求,通过对源数据的处理,从源数据中转换、提取可以用于建模的数据,并且通过多种途径对其进行校正,基本的建模方法和过程如下:

( 1) 从时间剖面提取地层分界线和断层线;

( 2) 利用探井分层校正地层分界线和断层线深度;

( 3) 使用探井海拔和DEM数据调整地层分界线和断层线海拔;

( 4) 从盆地平面图提取构造边界;

( 5) 利用井点坐标校正构造边界坐标;

( 6) 使用断层线和构造边界生成断层系统;

( 7) 利用地层线和探井分层生成地层面;

( 8) 组合地层面和断层系统封装成地层体。

其中,步骤( 1) ~ ( 5) 都是对源数据进行处理, 获取可以用来建模的直接数据,步骤( 6) ~ 步骤( 8) 是真正的建模过程,盆地模型建模结果见图5。

4.2凹陷建模

凹陷模型主要目的在于表现凹陷的整体构造情况,主要是凹陷内主要储层的地层沉积状况,范围以勘探工区为界限。模型中的地层以段为单元。分析认为使用三维地震解释生成的反射层构造图可以较好的实现凹陷模型的建模工作,其数据量足够,精度在可接受范围内。若要提高模型精度,可以加入井数据,利用井分层来校正地震分层。

建模过程如下:

( 1) 从反射层构造图中提取等值线和断层多边形;

( 2) 通过等值线生成地层面;

( 3) 通过断层多边形生成断层系统;

( 4) 组合地层面和断层系统封装成地层体。

凹陷模型建模结果见图6。

4.3储层建模

凹陷范围内有一到多个区块,针对每个区块的储层进行建模。根据模型范围和表现精度,将区块模型又细分为三级,每一级使用的数据精度不一样( 图7) 。

区块( 一级) 模型主要目的在于表现油田内主要储层的地层沉积状况,范围以勘探工区为界限。 区块( 一级) 模型中的地层以段为单元,与凹陷模型级别的划分粒度一致。区块( 一级) 模型的建模思路与方法、过程与凹陷模型一致,只是范围缩小。由于采用的原始数据精度高于凹陷级别的原始数据精度,最终模型精度高于凹陷模型。为进一步提高建模精度,辅以井分层数据进行控制和校正。

区块( 二级) 模型对区块( 一级) 模型的储层进行细分,表现油组层次的地层沉积状况。本级模型主要以井( 探井、开发井) 及其分层数据为主进行建模,范围以可用井的分布范围为界,以区块( 一级) 模型的地层面进行层位控制。

区块( 三级) 模型对区块( 二级) 模型的储层进行细分,表现小层程度的地层沉积状况。本级模型主要以井( 探井、开发井) 及其分层数据为主进行建模,范围以可用井的分布范围为界,以区块( 二级) 模型的地层面进行层位控制。

区块模型的断层系统统一使用区块( 一级) 模型的断层系统。

建模过程如下:

( 1) 从井( 探井、开发井) 分层数据中提取分层深度,与井位结合形成分层点;

( 2) 通过井分层点插值生成地层面;

( 3) 使用区块( 一级) 模型中的断层系统;

( 4) 组合地层面和断层系统封装成地层体。

储层建模结果见图8。

5三维数字盆地构造建模面临的问题及解决方法

5.1数据问题

在数字盆地建模过程中获取到的各级建模数据,普遍存在数据不足、数据不准、数据冲突的问题。 以本文所用建模数据为例,出现问题包括: 1能够覆盖整个盆地范围的数据非常少,且没有精确位置; 凹陷数据相对多一些,以勘探工区地震覆盖范围为主; 区块数据基本上散状分布; 2反射层构造图上下层断层多边形不一致,出现交叉、一对多、缺失等现象; 3部分反射层构造图生成的地层面出现上下交叉现象( 不是地层缺失) ; 4最下方地层的下底地层面没有数据; 5三级分层点超出二级分层点控制等。

针对建模数据存在的各种问题,在建模过程中采取不同的策略进行应对。1数据不足时降低模型精度,主要应用在盆地模型建模过程中; 2使用井分层深度校正依据反射层构造图生成的地层面深度; 3依据其他证据人工调整出现交叉的地层面; 4依据地质认识人工调整不一致的断层多边形; 5从上级模型地层面中截取下底地层面( 会导致精度不一致问题) ,或者使用井分层深度加该层厚度生成下底面控制点,由点生成面,断层则沿上层趋势延展。

5.2断层形态问题

断层不是面,而是一个区域,可以称为断层破碎带,但是相对于大范围的地质模型,其宽度可以忽略不计。目前的地质建模中,断层系统以面的方式体现,忽略断层宽度。使用断层多边形拟合断层面,理想状况其水平位置穿过断层多边形的中线。

对于小范围地质模型,当断层破碎带的宽度不能忽略时,断层系统应当以体的方式体现。断层两侧的地层分离,使用断层多边形拟合断层体。

5.3技术问题

三维地质构造建模中,断层系统和地层面的建立是整个过程的重点,而断层与断层之间、地层面与地层面之间、断层与地层面之间交互关系的处理则是建模过程的难点,构造建模研究的热点也在于此。 此外,国内主要油田开发进入中后期,新扩油区几乎没有大面积连续储层,多是零散分布的单砂体,如何正确地刻画单砂体[5,14]也是一个难题。目前以隐函数方式刻画地质体表面建立三维构造模型成为一个新的趋势。地质模型的建立既要符合地质规律和地质认识,还要保证模型的美观和实用,又要满足实际地质约束,难度非常大。

6结束语

作为一种直观方式,三维地质模型已广泛应用于油气藏勘探开发活动及信息化建设中。三维地质建模方法的合理性直接影响地质研究认识的正确性。对三维地质模型的有效利用能够极大地促进对油气地质的认识、改进油气开发方式、完善油气田开发方案,推动油气田勘探开发的整体进展。充分利用三维构造模型的控制作用,将三维构造模型真正应用到油气田开发研究中去,而不单作为属性建模的中间成果,相信对于三维地质模型的使用会有推动作用。

数字三维地图制图研究 第8篇

数字地图是以屏幕为载体,以计算机为处理工具,以地图数据库为基础,将地图空间数据与属性数据存放在地图数据库中的一种新型地图。近几年来,随着计算机技术,特别是计算机图形学、网络、多媒体、虚拟现实、三维仿真技术的快速发展,给数字地图注入了新的活力,数字地图正在向多媒体、网络、三维等方向发展。出现了三维数字地图等新的表达方式,其中基于三维虚拟场景的三维地图是数字地图发展的一个重要方向,也是人们认识和表达空间地理信息的有力工具。

2 传统地图三维符号的表示方法

1)传统三维地形表示方法

(1)晕渲法

也叫“阴影法”,使用深浅不同的色调表示地面的起伏形态。根据光源位置的不同可分为直照晕渲、斜照晕渲和综合光照晕渲。其做法简单、灵活、立体感强,得到了广泛的应用。缺点是只能表示地势的大概形势,不能根据图形量测地面的高程和坡度。

(2)分层设色法

在相邻的等高线间涂以不同深浅或不同色调的颜色来显示地貌这种方法可以很好的表示高程带,并能使等高线表示立体地貌。

(3)粗细等高线法

它是将处于背光部分的等高线加粗,形成阴影,以增强立体感。适合在地形比较复杂的区域,可以获得地貌的立体效果。根据此图可以判读地貌形态特点,量算各点的高程、坡向和坡度。但是运用此法表示地貌也存在缺陷———立体感较差。

(4)透视写景法

它是以写(绘)景的形式概括地表示地貌的起伏的方法。十八世纪以前,世界各国普遍利用此法表示地图。此法通俗易懂,一般多用于宣传图。

(5)晕翁法

它是以光线投射在她面上的强弱为依据,利用粗细长短不同的晕线和间隔不等的空白来表示地貌的起伏。它具有一定的数学法则,能够表示倾斜起伏,有一定的立体感。但是绘画费时,坡度和高程不能精确量算,晕线密集时还掩盖地图的其他内容。

2)传统三维地物表示方法

传统的三维地物通过透视法则制作透视符号来表现实际地物。有平行透视和成角透视两种方法。

(1)平行透视

一般把物体正面与图面平行的透视称为平行透视。平行透视只有一个灭点,正六面体的平行透视,水平线、垂直线平行于图面,物体线划有近长远短、近粗远细的变化。作图时,首先确定图面大小;然后确定水平线;再确定灭点;最后确定物体正前面的高、宽等。

(2)成角透视

物体正面与图面不平行而成一定角度的透视叫成角透视。它有两个或两个以上的灭点,画成角透视图时,只要确定好该透视的点、线关系,其他的与平行透视画法一致。

3 三维地图的特点

作为利用计算机绘制的三维地图,具有十分明显的特点:

1)立体直观性

三维地图可以给读者立体的感觉,各类地理要素和专题信息在图上表示时都有一定的深度感,并且当某一要素被其它要素遮挡时,在图上要做消隐处理。

它与传统的二维地图具有明显的本质的区别,即三维地图更加直观。比如同样是地形图,传统的二维地形图通过等高线来表示地形的起伏,需要具有一定的专业知识才能够顺利的阅读地图,明白地图和真实地形的对应关系,而三维地图正好可以弥补这一缺陷。三维地图是一种“用来看的地图”,阅读十分方便,因为它利用透视关系来表现特定视角下地形起伏,适用于表现比较简单的空间现象的总体形象,如地形图、城市规划图、旅游区规划图等。

2)方向性

三维地图是在特定的视觉下展现的地图,不能展示真实世界的全貌。如果要了解真实世界的全貌,必须利用计算机的高速处理能力、计算机图形学知识,连续生成不同角度的三维地图,才可以使读者能够动态地、全方位地、直观地观察整个真实世界。

3)临时性

三维地图有3种表现形式:一种是绘制在纸质或其它介质上的地图,称之为“永久性地图”,比如经常见到的透视写景图、地貌晕渲图等;第二种是显示在计算机屏幕上的,临时生成的、临时使用的电子地图;第三种是可以在立体镜下显示的“虚拟地图”,如在立体镜下看航空相片的立体像对。三维地图主要是以电子地图的形式存在,易于修改、操作和存贮。

4)高效性

三维地图直观易读,一目了然,在很短的时间内能够给读者提供更丰富的信息。并且在三维地图上,可以表示多维信息,对于军事、航空、交通、洪水预报、灾害防治、旅游、地质、矿山等部门有较高的应用价值。

4 三维地图符号构成元素

三维地图符号和二维地图符号构成元素基本一致,其符号构成元素的表示可以进行如下描述:

符号的大小:表示选择、次序和数量指标;

符号的数量:表示选择、次序;

符号的纹理:表示质量和选择关系;

符号的颜色:表示质量、数量和选择关系;

符号的方位:表示位置;

符号的形状:表示质量特征。

此外,还可以用符号的覆盖次序表示符号的重要程度。

5 基于视点的连续多分辨率LOD

1)模型三维地图符号的深度表示

传统的地图制图理论以及图形符号的设计由于是在二维平面上来表示制图要素,因此很少涉及图形的深度表示。在三维制图中,必须要考虑到深度表示。一般三维地图上的深度表示采用如下几种形式:

(1)大小:符号近大远小;

(2)明暗:通过三维符号各侧面的光亮度的变化来表现符号的立体感;

(3)纹理:通过纹理疏密不同产生的明暗变化来表现符号的立体感;

(4)颜色:通过颜色光谱不同产生的明暗变化表现符号的立体感;

(5)线透视投影:通过符号棱线的透视投影产生近大远小的立体效果;

(6)面透视投影:通过符号各侧面的透视投影和面与面的遮挡关系来表现深度。

2)LOD模型(细节层次模型,Level of Detail)

LOD模型最早由CLARK(1978年)提出,用于大范围复杂景观的可视化。其主要思想是:人眼在观察景观时,远处的事物相对于人眼的视野夹角较小,因而显得小,更远的则模糊不清。将景物投影到计算机屏幕上时,远处的景物一般只有几个像素,如果此时在计算机内部仍然将它按照近处的景物一样处理,处理数据会增加,速度会较慢。LOD的概念就是计算机提出信息的详细程度随人眼的观察距离而变化,离人眼越近,提取的信息越详细。

目前有许多图形软件支持LOD(如VRML,OPen GL),对于大数据量处理需要有数据模型、数据结构和数据库等方面的支持。在OPen GL中,允许程序员建立多映射纹理(Mipmaps),但Open GL要求图像的大小必须是2的幕次方(即:2,4,8,16,64,…),对不符合该尺寸的图像,在生成多纹理映射时要对该纹理进行缩放处理。

从理论上讲,随着物体的渐近,LOD应该是线性连续的,但是由于模型不易表达和计算机处理困难,因此在表达中LOD只构建数层。鉴于以上的技术考虑,对低层次LOD使用DEM与航空影像的叠加地形景观,随着LOD层次的增加,DEM数据由整体到局部,其精度由低到高。地物的表达随着距离的远近而不同,近视野的地物应该使用几何数据和高分辨率的纹理数据表达,对于远视野的地物用简单的几何图形表达即可,介于两者之间的一般地物可以用简单几何模型表示,需要重点突出的地物用几何模型以及低分辨率的纹理进行表达。

LOD的实现算法对于点要素和线要素其可视化相对简单,而三维面要素和体要素的LOD实现比较复杂,而且主要是通过面要素得到实现。有关LOD的实现算法较多,其中进度网格法运用最为广泛,该类算法能够严格控制复杂模型的简化误差,产生较好的图像效果。

6 结束语

当今社会是信息爆炸的时代,各种各样的信息盆非常巨大,人们对三维地图符号的需求不断提高。加之3D-GIS的发展,其主要是注重三维形象的表达,以及空间分析和查询,地物一般可以不必逼真表达,而多用三维符号来表示。因此,数字三维地图制图研究,还需要做进一步地深入研究。

参考文献

[1]袁艳斌,张勇传,王乘.流域地理景观的GIS数据三维可视化[J].地理科学进展,2002,17(4):498-501.

[2]徐青.地形三维可视化技术[M].北京:测绘出版社,2000.

三维数字空间交互的发展现状 第9篇

“三维数字空间”是通过计算机“数字化”模拟出空间的各部分信息并能够建构出一个虚拟的三维空间。计算机可以模拟出空间的所有信息, 包括视觉信息、听觉信息, 甚至是触觉信息等, 这一切信息便是人对数字空间的感知, 虽然是虚拟的, 但又具备了一定的真实感, 再配上相关的感知设备, 会带来更加真实的沉浸体验。

三维数字空间最主要的特征包括数字性、空间性、动态性、 整体性。“数字性”便是前文提到的将所有信息“数字化”, 是计算机语言的介入, 也正是数据化的运算才使得这种具备多种功能特性的虚拟空间的存为可能。“空间性”是指表现的对象是 “空间”为主体, 从多种感官角度具备“空间”的一定特质和属性。“动态性”有三层含义, 第一是空间的表现是一种非静止状态, 是在不断的实施动态跟进;其次是类似于动画影像的空间表现, 这是一种被动式的动态视觉感知;另一层面是具备一定交互功能的空间表现, 空间中观察视角的动态变化完全受操作者的控制, 这是一种主观式的动态。配上相应的交互设备, 这种动态性则是超出视觉范畴的全方位的动态感知。“整体性”是指“数字空间”表现出一个完整的虚拟空间, 包括空间的形态、材质、色彩、光影、功能、空间关系等多个层面。

二、三维数字空间的交互

三维数字空间的交互是基于虚拟现实 (VR) 技术的一种人机交互, 它是集计算机图形、立体显示、数据跟踪、力反馈、数据传输等多种技术为一体的综合性体现。主观下对三维数字空间的认知使得人们超越了观看, 而是经历一种沉浸式的空间体验。这种空间行为更加激起对虚拟空间的注意、感知、思考和情感等, 过程的真实感加强了空间的存在性, 这也是“交互”给三维数字空间带来的最本质的意义。

三维数字空间交互性的内部体系包括数据建构、数据管理和数据呈现。这些部分都是依靠不同的软硬件设备共同实现。空间的不同要求, 内部体系各部分也都相应的有一些差异。数据的建构是将空间信息数字化的过程, 是三维数字空间存在的基础。 三维数字空间的数据有两种可能性。第一, 以真实世界的空间为依据。另一种是完全虚拟的空间。无论那种情况, 数据梳理后都要在计算机专业软件中进行虚拟空间的建构, 包括空间实体模型的创建、材质的赋予、光影的营造等。数据管理是三维数字空间运行的必要保障, 它是对建构的数据进行统一的管理和动态的维护, 以满足空间信息提取的要求。这种管理包括空间网络数据的管理和空间信息状态数据的管理, 依旧借助软硬件共同完成, 特别是在交互形式下, 空间实时信息的提取与变更以及与相关设备的数据传输。数据的呈现是三维数字空间最终效果, 也是人与空间交流的直接平台。它是以人的感官为依据, 因此呈现是多方位的。有视觉呈现、听觉呈现、触觉呈现, 甚至是味觉和嗅觉呈现等。通过计算机图形技术与实时显示技术, 体感技术, 音频技术与设备等得以实现, 从而达到虚拟空间中多层面的沉浸感。

三、三维数字空间交互的发展现状

1.技术发展现状

“数字空间”概念的出现最早是在测量学与环境地理学领域, 主要是运用数字技术对空间环境进行一定的研究。这种研究最初只是对实体空间进行监测和分析。这种“数字空间”的研究更关注数据的准确性与时效性以及数据管理的便捷性。随后, 以表现为目的“三维数字空间”的出现, 最早主要在展示宣传领域, 以空间展现为目的, 让人能够通过视觉感知直观的了解空间的状况。这时“三维数字空间”主要以静态空间表现图和动态空间视频影像形态呈现。

随着计算机技术的发展, 特别是交互技术与虚拟现实 (VR) 技术的发展, 三维数字空间从单一的展现空间发展到了沉浸式多方位的感知空间。从1968年, 美国计算机科学家Sutherland在哈佛大学组织开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD及头部位置跟踪系统到数据手套, 再到当今的增强现实数据眼镜以及种类繁多的虚拟现实设备。软件与网络技术的不断发展, 使得三维数字空间已经能够表现出空间中非常逼真的形态、材质、光影、 物理动力学等信息, 真实的视觉感知增强了空间的沉浸感。交互的方式也从最初的设备交互发展到肢体交互、视觉交互、思维交互等多元化的体感交互手段。虚拟现实软硬件技术的快速发展, 使得三维数字空间从实验室的研究试验走向了社会生活的实用。

2.应用发展现状

商业展示。通过三维数字空间交互对商业空间进行展示。使观者能够全方位, 立体化地了解空间的结构和周围环境, 真实的视觉画面和交互性人产生真实的沉浸感, 以达到商业展示宣传的需求。 这种商业展示涉及房地产开发、城市发展规划、旅游景区开发、建筑设计等领域。通常是在项目未建成的开发阶段, 能够提前展现空间的具体面貌, 对项目的审定和宣传都有着重要的意义。

文化保护。通过三维数字空间交互对部分消失或已经消失的建筑进行复原, 从而对建筑文化起到一定的保护作用。同时对古建筑的历史价值、现存状态、实体研究等起着重要作用, 充分体现了技术与文化的紧密关系。这种复原是一种数字化的复原, 是能够不断传播和保存的一种形态, 同样也是具备真实感和空间感。相比真实的修建复原一座建筑遗迹, 三维数字空间则能够大大节省人力资源、社会资源、经济资源、生态资源等, 是文物保护最为可取也最为捷径的方式。

虚拟旅游。在现实旅游景观基础上, 运用三维数字空间, 构建一个虚拟旅游环境, 通过网络或展示设备能够使“游客”身临其境般地逛逛看看, 以满足足不出户就能旅游的愿望。三维数字空间交互使得游客不受时间、空间等条件限制, 可以自主地选择和确定旅游的时间、地点、方式和途径。虚拟旅游同样也能够通过互联网让世界各地的人了解景点, 从而对现实中的景点有一定的宣传价值。

虚拟博物馆。运用三维数字空间交互建构一虚拟的博物馆, 并通过网络平台技术进行博物馆空间及展品的参观浏览。同样, 也应用于虚拟美术馆、虚拟商城、虚拟校园等领域。在三维数字空间中能够进行较为真实的参观、游览、商业、教学等活动, 以完成博物馆、美术馆、商城和校园的主要功能。同时它也是一种新媒介的宣传手段和商业手段, 随着网络的发展, 网络在人们的生活中根深蒂固, 这种利用网络的宣传和商业手段是面最广最有力度的途径。

四、结语

在互联网+与大数据时代的背景下, 三维数字空间愈来愈融入百姓的生活, 涉及的领域也愈来愈宽广。真实性、沉浸性、交互性是三维数字空间发展的趋势, 直观真实的全方位感知使得三维数字空间将会在社会的各个层面得以应用, 并且, 随着虚拟现实软硬件技术的不断发展, 三维数字空间将会出现在生活的各个角落。

摘要：三维数字空间交互是当今计算机技术发展下数字化虚拟空间与交互技术碰撞下产生的, 有着自身的特点与内部系统。在互联网+时代更有着广阔的发展空间。本文从三维数字空间的特点, 交互的内部体系与数据结构等出发, 以技术和应用层面剖析了三维数字空间的发展现状。

关键词：三维数字空间,交互,发展现状

参考文献

[1]曹田泉.数字艺术的交互本质与特征[J].艺术与设计 (理论) , 2007 (01) .

[2]谌威, 李娜.数字化与艺术[J].湖北美术学院学报, 2004 (2) .

[3]王梅艳.虚拟现实技术的历史与未来[J].中国现代教育装备, 2007 (01) .

三维数字社区建模过程的质量控制 第10篇

数据是GIS系统中最基本、最重要的组成部分。据统计, 在一个完整的GIS系统中用于数据建设的费用大约占总投资的80%。数据的质量是决定数据价值的核心因素之一, 高质量的数据能够确保正确的分析和决策, 低质量的数据往往会产生错误的决策。

近年来, 三维地理信息系统在城市规划、社区管理中得到越来越广泛的应用。但是三维模型数据的采集、制作、更新和维护缺乏统一的标准和规范, 而且在三维城市建模中缺乏可适用于城市多尺度复杂对象的模型标准, 对真实对象的三维模拟较多地依赖于人的经验和技巧, 这在一定程度上制约着三维地理信息更加深入的应用。本文针对三维数字社区建模的流程, 分析误差来源, 结合相关标准的内容, 总结归纳三维数字社区建模过程中质量控制体系, 并通过分析**市揽翠社区“三维数字社区”项目的实施过程及成效, 验证三维数字社区建模过程中质量控制体系的可靠性。

2三维数字社区建模的生产流程

“数字城市”是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础, 以宽带网络为纽带, 运用3S技术、遥测、仿真虚拟技术等对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述, 利用信息技术手段把城市的过去、现状和未来全部在网络上进行数字化虚拟现实。

三维数字社区信息系统是指从社区管理的实际出发, 以维护社会稳定和服务社区群众为目标, 依托现代地理信息技术、虚拟现实技术、网络技术、信息系统技术等, 建立起的“管理信息化、服务集成化”的社区综合管理和服务平台。现阶段, 三维数字社区模型的建模主要是基于图像处理软件和建模软件制作三维模型的基础上, 结合数字地形图, 依靠虚拟现实软件平台实现模型的管理和可视化。其生产流程如图1所示。

3三维数字社区建模过程中的误差分析

3.1数据采集过程中的误差。数字高程模型 (DEM) 是三维建模的基础数据, 在三维建模过程中, DEM的质量直接影响地物模型与地面是否正确匹配与相切, DEM的分辨率直接影响三维数字社区建模的质量。正射影像 (DOM) 是三维建模的重要数据, DOM结合DEM能够形象地展示社区地貌。所以DOM的分辨率也是影响三维建模质量的因素。除此之外, DOM影像的接边效果也会对三维建模质量产生较大的影响。数字线划图 (DLG) 是矢量空间数据的重要来源, 作为空间定位的数据源, DLG影响着三维模型的空间位置。DLG的地物几何精度影响模型的平面精度。此外, DLG的数据质量和DEM的分辨率不统一也会产生地物模型和地表不相切的问题。纹理数据决定三维模型的整体效果和逼真程度。在拍摄建筑物等实体时, 拍摄环境和人为因素会影响纹理影像的真实性, 从而影响到三维模型的视觉效果。

3.2数据处理过程中的误差。纹理影像数据处理是利用图像处理软件进行操作的。影像像素的大小会影响后期纹理数据的可视化和显示速度, 软件本身误差和人为操作的误差不可避免地会影响纹理影像处理过程中的质量。模型的制作是利用3ds Max等建模软件, 利用DLG数据的几何大小和元数据信息模拟社区现状的过程。在对复杂建筑物模型顶部进行整合时, 在追求逼真性的同时, 还需要考虑面片距离对后期模型可视化的影响, 由于建模软件和DLG显示平台的差异, 会产生模型位置误差。同样, 软件本身误差和人为误操作的影响将不可避免地影响模型制作过程中的质量。

3.3数据管理和可视化过程中的误差。数据库管理过程中, 数据转换、纹理映射、坐标校正等过程会产生误差。数据格式之间的转换会丢失数据, 影响数据的质量;空间纹理像素映射到屏幕的过程会影响纹理数据的质量;由于建模软件与数据管理平台之间坐标的差异, 造成模型入库过程中的偏移。

4三维数字社区建模过程中的质量控制

4.1数据采集标准与要求

4.1.1基础数据采集标准。在选取DEM时, 需要分析DEM的分辨率, 同时还要尽可能地获取地貌中必要的特征点和特征线。具体指标按《城市基础地理信息系统技术规范》中的相关规定执行。在选取DOM时, 应考虑DOM的地表分辨率和地物的几何精度;相邻DOM影像镶嵌处的接边有相关的规定。具体指标根据《城市测量规范》中的相关规定处理。DLG是城市地形要素的主要表达形式。在《城市基础地理信息系统技术规范》中对DLG的质量作了要求。

4.1.2 DLG采集数据采集要求。4.1.2.1几何精度。根据比例尺的大小, 城市DLG的平面精度、基本等高距和高程精度不同;相邻存储单元要素的几何位置应该按有关规定接边。4.1.2.2图形质量。DLG的图形表示应正确并符合现行图式的规定;由DLG生成的可视化图形应整洁、清晰、美观, 无遗漏、无明显变形。4.1.2.3属性精度。地形要素的分类编码应正确无误;地形要素的属性信息应完整、正确;相邻存储单元同一要素的属性信息应一致。4.1.2.4逻辑一致性。面状区域应闭合, 属性应一致;结点匹配应准确, 线段相交应无悬挂点或过头现象;要素应具有唯一性, 几何类型和空间拓扑关系应正确;相关要素处理应正确。4.1.2.5完整性。地形要素应符合现行行业标准《城市测量规范》规定的取舍要求, 无遗漏。

4.1.3纹理数据的采集要求.4.1.3.1选择光线较为柔和均匀的天气, 按照正视角度进行拍摄, 应避免逆光拍摄。4.1.3.2拍摄地物所有方向的表面影像。有重复单元的表面, 宜拍摄局部;无重复单元的表面, 应拍摄完整表面。对于结构复杂或无法正视拍摄的表面, 应进行多角度拍摄, 并利用图像处理软件进行拼接处理。4.1.3.3根据不同细节层次的模型确定拍照需要表现的细节。4.1.3.4拍摄有代表性的表面影像, 制作材质库。

4.1.4属性数据的采集要求。4.1.4.1各类地物模型数据的属性字段根据地方使用习惯与应用特点进行补充和调整。4.1.4.2属性数据采集宜与框架数据、纹理数据的采集同步进行, 而且应保证数据的一致性。4.1.4.3实地调查采集数据应进行内业校核检查, 保证建模地物的属性信息完整。

4.2数据处理标准与要求

4.2.1纹理影像处理标准与要求。4.2.1.1纹理影像整体色调均匀, 真实美观。4.2.1.2对影像的变形部分作纠正处理, 减少视角或镜头畸变引起的变形。4.2.1.3对影像进行图像处理, 使纹理数据不含有建模影像以外的其他影像。4.2.1.4对影像进行比例变换, 使同一细节层次模型的纹理具有相近的分辨率。4.2.1.5作纹理拼接时, 应保证图像细节表现清晰, 无拼接镶嵌缝隙。

4.2.2模型制作标准与要求。4.2.2.1模型建造单元分区。在模型建设前, 应根据社区现状对建模区域进行分区, 作为模型建造的基本单元;在建设过程中, 先对典型区域进行试点, 然后逐步铺开。4.2.2.2模型坐标系要统一。为使三维模型能够顺利、正确地导入数据库, 所有坐标都应基于统一的坐标系。4.2.2.3模型的基本单位为米。社区大比例尺地形图通常采用平面坐标系, 以米为单位, 因此模型建造应以米为单位, 按实际地物的实际尺寸建模。在建模的过程中, 应该保证三维模型底部的平面精度和模型的高程精度。4.2.2.4模型制作必须使用捕捉工具。禁止产生漏缝模型或重叠闪烁现象。4.2.2.5禁止使用镜像工具, 如有镜像物体必须使用XFORM工具, 再使用NORMAL翻转法线, 避免导入平台后模型偏移、飞出或轴心点错误。4.2.2.6一般圆柱用6段或8段表示, 复杂的或直径较大的圆柱用12段表示。4.2.2.7模型的制作要尽量减少面片的数量。考虑到模型数据量的问题, 在保持地物形状和特征的基础上, 应尽量减少面片的数量, 同时还要注意模型中重面的现象。

4.3数据的管理与可视化标准。为了保证三维数字社区模型数据的管理和可视化, 应注意:

4.3.1尽量优化模型, 在保证模型符合现实的前提下, 尽量减少模型的面数。

4.3.2应保证纹理图贴的图像大小为, 保证三维模型的可视化。

4.3.3在模型坐标归位过程中, 考虑建模软件和数据可视化平台之间坐标差异, 减少模型和地形图之间的误差。

4.3.4数据格式也影响数据之间的精度, 应分析研究建模软件导出的各种模型的格式。选择合格的模型保存, 保证模型入库的位置精度。

结束语

本文通过分析三维数字社区建模的流程及误差来源, 归纳了三维数字社区建模过程中质量控制的指标体系, 并通过**市揽翠社区“三维数字社区”项目实施的成效验证了三维数字社区建模过程中质量控制的有效性, 为开展的数字城市建设的质量控制提供了参考, 需要进一步深化和研究, 以完善三维数字社区建模过程中的质量控制体系。

参考文献

[1]龚健雅.地理信息系统基础[M].北京:科学出版社, 2000.

[2]朱洪亮, 万剑华, 郭标明, 潘正风.城市三维建模的数据获取[J].工程勘察, 2002 (3) :43-50.

[3]李圣武, 李鲲鹏.三维GIS关键技术的研究[J].地理空间信息[J].2008, 6 (3) :9-12.

[4]李清泉, 杨必胜, 史文中.三维空间数据的实时获取、建模与可视化[M].武汉:武汉大学出版社, 2003.

三维数字社会管理 第11篇

[摘 要]三维数字建模技术是数字媒体技术专业必修的专业课程。可以结合高校转型发展的背景，针对三维数字建模技术课程教学中存在的问题，提出“把企业引进课堂，把职业标准写进教学计划”的观点，开发基于职业标准的三维数字建模技术课程体系。实践表明，该教学模式对学生基本技能、专业技能和工程能力的培养具有重要意义。

[关键词]职业标准；教学模式；课程体系；工程实践

[中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）09-0154-03

一、前言

三维数字建模技术是数字媒体技术专业必修的专业课程，该课程要求学生掌握三维建模技术的基本原理、常用的建模方法、灯光技术、渲染技术、动画技术等内容，与CAD、图像处理基础、建筑动画、角色设计、骨骼与角色动画、高级动画课程形成一个完整的课程模块。[1]其在数字媒体技术专业课程体系中起着承上启下的作用，能为后续课程打下坚实的基础。

本文结合高校转型发展的背景，针对三维建模技术教学中存在的问题，提出“把企业引进课堂，把职业标准写进教学计划”的观点，开发了基于职业标准的三维数字建模技术的课程体系。该课程体系已经在教学中实践6年，对培养学生的基本技能、专业技能和职业技能具有重要意义。

二、三维数字建模技术课程与职业岗位对接现状

三维建模技术受新专业建设背景的影响，师资力量还不是很强大，教学资源相对薄弱。这种情况下，如果仍然采用普通课程的讲授方法，教师的理论讲授与学生的实验操作相分离，会造成学生因为没有亲身体会而无法理解相应的命令；如果学生在实验操作时遇到问题，又不能得到及时的指导，那么学生的学习效果将会事倍功半。按此方式培养出来的人才，和市场需求必然是脱节的。可见，三维数字建模技术课程的教学改革势在必行。[2]

近年来，随着国家一些指导性文件的出台，一些高校，尤其是职业院校在课程改革中逐渐开始注重与职业标准的对接，诞生了很多特色专业和精品课程，甚至是大规模开放性课程（MOOC）。[3]但真正能把课程内容和职业标准紧密联系在一起，从职业标准内涵出发安排课程内容的却寥寥无几。

三、三维数字建模技术课堂教学中存在的问题

（一）课程内容与职业技能存在一定差距

三维数字建模技术是一门综合交叉课程，涉及计算机科学、设计学、美学、色彩学等学科的背景知识，主要学习三维模型设计与制作两个方面的内容，设计环境是3dsmax和Maya。这两个软件环境复杂，参数设置复杂、功能模块强大，部分功能模块之间关联性不大，给学生学习带来很大的困难。该课程面对的职业岗位也比较多，主要有三维建模师、三维渲染师、三维动画师等。如此复杂的软件环境对应多个工作岗位，这样在教学案例的选取上就需要多个案例支撑实践教学环节。[4]但是，由于新专业教师大多缺乏行业工作的经历，课堂上讲解的知识，所使用的教学案例不能完全反映出职业岗位的真实特征，造成课程内容与职业岗位不能实现无缝对接。[5]

（二）只注重三维制作技能，不重视培养学生的创意创新

三维数字建模技术表面上看是在通过三维软件进行建模和创建三维动画，好像只注重操作，但事实上在创建模型之前融入的是设计者的创意，这需要了解人体功能学和人体运动学规律。[6]有的教师在上课过程中，只注重软件的应用，没有向学生讲述设计的思想，没有强调创意的重要性，更没有说明操作的原理。这样课程结束时学生只学会了使用三维软件，缺乏设计意识，不能够做到举一反三，更不能融入自己的创意。

（三）课程实训环节效果不理想

自2004年浙江大学申报第一个数字媒体技术专业以来，三维数字建模技术的课程实训就受到了广泛的关注，各个学校纷纷开展该课程的实验、上机实习、综合实训等实践教学环节。但是由于没有企业参与，实训内容没有行业真实项目作支撑，也没有行业标准作为参考，要想达到学生对职业岗位的认知就很困难。这种情况严重影响了校内实训的教学效果。[7]

四、把企业引进课堂，在教学内容中融入职业标准

三维数字建模技术在教学中存在的问题，需要寻找原因，探讨面向职业标准的课程模式。把企业引进课堂，在教学内容中融入职业标准，这对学生专业技能和工程能力的培养具有重要意义。笔者所在的学校正处于高校转型发展时期，学校层面大力提倡校企合作，利用这个有利的形势，课程组教师积极筹划课程改革，主要开展了以下几个方面的工作。

（一）明确课程对应的职业岗位

三维数字建模技术这门课程要求学生掌握以多边形建模方法为主的模型创建方法和动画制作能力，同时能够了解制作过程当中的行业要求与规范。结合三维数字建模技术课程对应的职业岗位，本课程在职业能力培养方面应该具有专业技能和基本能力。专业技能包括三维空间思维能力、三维动画造型设计能力、动画场景设计制作能力、动画合成与编辑基本能力；通用能力主要包括勇于创新创业的敬业精神、学习专业知识能力、媒体制作能力、数码应用能力、自我发展能力、沟通能力、团队意识和解决问题的能力。[8]

（二）基于职业岗位的课程设计

在三维数字建模技术的教学设计中，以企业岗位职业资格标准作为参照，构建课程体系、安排教学内容、制订考核方案，强化课程的质量。

1.完善任务驱动的模块化教学体系

将三维数字建模技术划分为不同的知识模块，如表1所示。

表1中每个知识模块都有对应的任务，学生在做中学，学中做，知识模块结束时，学生必须完成相应的任务。这些任务来源于本地特色，可以是一个传说或故事，把它改编成原创剧本，并整理形成教学案例，把各种知识点迁移到教学案例中。同时，注重培养学生的创新意识，在动手实践和课程设计中，鼓励学生的个性化创作，让学生在学习中获得成就感，以此激发他们的学习主动性，提高他们的专业技能。

2.基于职业岗位组织课程内容

根据企业岗位标准，将三维数字建模技术课程分为三维模型设计、材质设计、灯光设计、动画设计、粒子系统、渲染输出、基础剪辑合成等六大模块，合理分配各个模块的课时和任务。六大模块分别与职业岗位对应（如图1所示），这样学生学习目标比较明确。同时建立多层次的教学资源库与知识模块相互衔接，打造学生立体化知识体系。

3.实施双师型教学，企业工程师走进课堂

为了引进企业真实的案例，以真实的工作任务为驱动进行教学实践，使学生经历“完整的工作过程”，学校与企业进行深层次的合作，让企业工程师走进课堂。具体做法是：由校内任课教师讲授教学内容和教学案例，学期的最后一个月，由企业工程师以真实的项目为背景，综合梳理所学知识，促进学生知识升华。目前，在三维数字建模技术课堂上授课的是国家新媒体基地和上海第九城市集团。经历过企业项目以后，学生对即将面对的职业岗位会有一个深刻的认识，对自己的职业生涯也有一个统一的规划。

在企业工程师走进课堂的同时，课程组教师也深入到相关企业参观学习，主动参与企业项目的制作和研发，提高实践制作能力，掌握行业的一手资料。本课程坚持“德育为先、技术为主、团队合作”的理念，打造自己的双师型教学团队，目前授课的教师全部具有行业资格。[9]

4.与企业共建精品课程资源

在教学的同时，不断加强课程资源建设，利用学校教学资源平台和企业的案例项目，加强三个领域的交流，即教师与企业工程师的交流，教师之间的交流，师生之间的交流，答疑解难。建立以培养职业能力为中心的课程标准，共同拟定教学大纲，共建设课程资源，共同开发工学结合教材，共同建立试题库，共同拟定考核方案。在精品课程网站上提供一些企业的成功案例，展示行业高端技术，增加学生对专业的认知，提高学生的学习兴趣。同时不断增加新的教学资源以提高网络资源的使用效率，扩大课程的影响力。

5.与地方电视台合作建立动漫创新创业基地

由于新的培养方案压缩了很多课时，因此除了要完成课堂教学任务意外，还应辅以大量的课外训练和项目实践。地方电视台因为栏目包装的需求，也要融入大量的三维设计。另外，他们还肩负着挖掘民俗文化、地方特色文化、非物资文化遗产等任务，急需大量的三维人才。根据这样的需求，课程组教师主动联系电视台成立了“动漫创新创业基地”，创造出一个开放的环境，给学生提供工作和实践的机会，使学生在校期间就能积累相当于两年的工作经验和经历，以满足企业和社会需求。[10]

（三）基于职业标准的教学案例设计过程

教学案例设计是以工作过程为导向的，其参照三维建模技术的职业标准，将理论融于实践，理论实践一体化。案例内容完全按照岗位工作任务，按照“从行动领域到学习领域，再到学习情境”的步骤，一步一步归纳提炼而来。

表2列举了1个典型的岗位工作任务的教学案例设计，融入哪些知识点是通过与企业人员沟通得到的。

（四）在课程考核中引入行业认证

我们进一步完善了课程考核体系，使课程考核与职业资格认证相结合，使得教学行为与学习目标有公开的评价尺度。在三维设计行业，“Autodesk认证”是业界广泛认可的专业资质认证考试，如果考试通过，可以获得“Autodesk 3ds Max动画设计师（二级）”和“Autodesk 3ds Max游戏动画设计师”证书。课程组经过努力，从Autodesk公司申请到了组织“Autodesk认证”考试的资格，三维数字建模技术课程以认证考试代替课程考核，通过的学生可以获得优秀等级，没有通过的学生可以再次申请，刷新学分绩点。这样，学生在获得学历证书的同时，也获得了行业资格证书，学生的就业竞争力提高了。

（五）教学改革的效果

许昌学院正处在转型发展时期，基于职业标准的教学模式已在各个专业中进行了全面实施，效果显著。基于职业标准的三维数字建模技术教学改革实施两年来，学生已经完成了包括许昌学院虚拟三维校园系统、反映许昌特色的动画片《金火圣母》等在内的多部作品。实践证明，该教学模式不仅充分调动了教师实践教学案例研究的积极性，激发了学生的学习主动性，提高了学生按照三维虚拟漫游技术的原理、方法、标准和规范进行综合项目开发和项目管理的能力，学生的综合素质也得到了明显提高，特别是在基本技能、团队协作、资料收集、人际交流、项目规划等方面，学生的能力明显得到了加强，这更加强化了学生就业方面的竞争力。

课程组就三维数字建模技术课程的有关情况进行了问卷调查，此次调查发放调查表120份，回收有效调查表120份，调查结果如图2和图3所示。

图3对学生综合项目设计能力进行调查，通过实训，89%的学生认为综合能力得到了培养和提高。调查结果还显示，56%的学生认为知识系统性得到了提升，40%的学生认为在设计思想方面得到了锻炼。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 李术蕊，白维，孙号龙.引企入校创佳绩 人才强校谱新篇——访陕西省电子工业学校校长伊逊智[J].中国职业技术教育，2013（34）：18-23.

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三维数字地形图测绘技术研究 第12篇

1 三维空间数据的采集方法

三维数字地形图由于其直观性, 完整性, 需要搜集大量的、密集的数据, 并使用抽象符号让客观世界的表达可视化, 与二维数字地形图相比, 其绘制方法也有很大的区别。以下总结了三种常用的数据获取技术方法。

1.1 数字摄影测量三维数据采集

数字摄影测量应用了数字影像匹配技术、计算机应用技术等多种学科的理论及方法, 是采用摄影测量的方式获得三维地形数据来建立数字高程模型和绘制地形图。对于三维地形数据的采集方法, 由于我国地形的复杂多样性, 我们有更多的经验, 在这方面的研究已处于领先地位。对于客观世界的地面的不同形态, 实际数据的采集就会有断裂线间的问题产生, 对于植被覆盖区, 为了能准确地反映实际地面情况, 需要在这些区域进行密集的散点方式的采集数据, 以便让数据采集更全面更精确。而其空间分析能力也是区别于二维数字地形图的重要功能;而另一方面三维地物数据的采集, 是通过高空拍摄影像资料来分析获取数据, 由于飞行高度和飞行角度, 对于一些为了装饰用在顶部的建筑物而获得的伪特征点数据, 进行处理后才能对真实的地物获取立体形状数据。由于摄影影像作为地形图测绘和更新的主要手段, 其更新速度快是一大优势, 可利用航空航天影像迅速地更新大面积DEM数据, 但对全数字摄影测量的高程数据分析对比, 其绝对精度和相对精度比较低, 不适合大比例尺的DEM生产。另外, 在拍摄时也会根据季节受到不同程度的影响, 在成本上费用也比较高。

1.2 全站仪三维数据采集

全站仪采集方式作为三维数字地形图数据采集方法之一, 主要是野外数据的采集, 对各种技术人员的合作配合度比较高。首先进行外业采集平面坐标和高程数据, 然后将外业采集到的数据内业加密, 即通过内插对特征点进行处理后, 得到密度分布均匀的地形点和高程。在地物稀疏和范围小的大比例尺区域, 通过使用无棱镜测量, 效率高、工作量小、成本低。适合对精度要求高、作业范围比较小的大比例尺的三维空间数据。但如果大范围的采用这种数据采集方式, 由于受通视条件的限制, 其测绘的效率低工作量大。

1.3 机载激光扫描系统三维数据采集

机载激光扫描系统作为新型的三维数据采集技术, 利用激光脉冲的穿透能力, 能够快速精确地获取三维地形信息, 集合了激光扫描技术、定位技术、测量技术、计算机通信技术等, 有着传统的摄影测量技术无法超越的优越性。机载激光扫描系统也叫做三维激光成图系统, 是把激光扫描器安装在飞行器上来记录激光脉冲接收处理数据, 从而建立三维立体模型。这种采集方法采用激光作为能源, 具有穿透性强的特点, 能够得到高密度和高精度的高程数据, 不需要大量密集的控制点, 数据采集速度快, 也易于实时更新;并且由于测量工作的非接触性, 安全性高;对目标环境的依赖性小, 适合各种不同的野外环境, 具有广阔的应用范围。

2 三维数字地形图绘制技术

传统二维数字地形图所表现的空间地理信息都是体现在同一水平面上, 所有的高程为零的基础上, 用点线符号来表示相对应的比例尺地形, 不能完整真实的表达立体空间, 具有很大的局限。而三维数字地形图的表现法师是使用大比例尺完整形象的表现地理信息, 反映在地面的高低起伏, 立体结构形状。如图1 所示。

三维数字地形图是根据所采集数据的高程来建模生成模型。一般的数字地形有三种表达方式:规则格网模型、不规则格网模型、等高线模型。规则格网模型是均匀等间距表现地形, 可以更直观精细的表现地形。不规则格网模型也叫做不规则三角网, 通过不规则采集点的数据产生连续三角形来表现真实地形。等高线模型是采用等高线上的点生成台阶状的三维地形图。而在三维数字地形图中的地物, 则用点状、线状、面状、体状四种符号来表示, 需要表达出立体地物的形状特征和投影到地面上的地物形状特征。现实中地形与地物的一体化使得地形模型和地物模型必然发生联系, 而为了让地物模型与地形模型更精确匹配, 在测量地物的特征点时必须测量其高程, 在水平方向和垂直方向立体的采集数据点, 所采集的数据点当作高程来与三维规则格网地形模型相匹配。不同的地形模型和地物模型需采用不同的方法融合才能误差更小的匹配。

3 结束语

文章从三维数字地形图的概念, 数据采集方法和地形图的绘制, 三个方面分析了三维数字地形图。比较分析了不同的数据采集方法的优缺点。三维数字地形图突破了地理空间限制, 在城市规划和工程建筑设计方面有着广泛的应用, 但在三维数字地形图的软件开发方面仍然有很多的不足, 在实现实用性方面还有待改善, 而对数字地形区的精度误差方面也很多需要完善的空间。这些都需要继续努力来实现三维数字地形图发挥更大的作用。

摘要：三维数字地形图即线划地形图, 地形和地物作为其空间对象, 用三维离散点来表示空间位置和立体形状。其中X、Y表示地物 (地貌) 水平面的投影位置, Z表示高程。三维数字地形图突破了传统的二维数字地形图对空间的限制, 用三维空间的角度去表现真实的客观世界, 对空间结构关系表达更精细、更完整, 具有更广泛的应用。文章根据三维数字地形图的特征, 从测量、绘图及应用方面来比较分析其不同的数据采集方法特点, 以及地形模型和地物模型的绘制技术分析。

关键词：三维数字地形图,三维规则网格,地形模型,测绘

参考文献

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