三维数字化论文范文

三维数字化论文篇1

电影艺术是视觉艺术的延伸,是对世界和心灵的再现。为了达到这种融合,其技术可谓是变化多样,尤其是特技的发展,其经历了传统特技——数字特技的一系列过程。虽然技术的应用给人们留下了许多美的享受,但是随着时代的发展,电影艺术需要迅速的变革才得以跟上时代的发展,尤其是在电视艺术大行其道的今天,电影艺术的传统优势正在消失,而计算机的出现使电影艺术重新焕发了其独特的魅力,由计算机参与创造的电影画面不仅能够模拟现实,甚至能够超越现实,实现难以想象的画面,极大地拓展了电影艺术的表现空间。

数字特技全称电子计算机数字控制技术,它是将数字用于电影的特殊技术。在信息技术快速发展的今天,数字特技的出现不仅改变着传统的影视制作方式,极大地提高了影视制作的效率,同时也以更新、更奇的艺术表现力,带给了观众更具震憾力的视觉冲击,也大大地丰富了影视制作设计手段。一般来说,数字特技制做画面可分两种。一种是量线形图形,即单线条几何图形画面;一种是扫描图形,即有色调的扫描影像图形。动画片中多用第一种,故事影片多用第二种。制做方法是:根据拍摄要求,计算机进行运算并编制程序;经自动检验校正后,按程序用录像机拍摄录制画面,然后再将磁带信号转录到胶片上使之形成光学影像。

在这里我想解释一下:数字特技和数字特效是不一样的。数字特效是将数字技术用于电影所产生的特殊视觉效果。数字特效偏重画面最后的效果,是“名词”。数字特技偏重于产生这种效果的技术,是“动词”。它包括计算机影像虚拟生成(二维或三维动画)即计算机数字创建和计算机数控影像技术(数字合成与处理,简称数码制作)即计算机数字控制。我们在进行数字处理的时候要遵循光线匹配原则,色彩匹配原则,透视匹配原则,时间匹配原则及运动匹配原则等“五项基本原则”。

数字化给视觉提供了全新的表现手段,从宏观上说,计算机参与电影特效的制作表现在以下两个方面:一种是创建作用,另一种是控制作用。计算机三维动画和虚拟技术属于创建作用,数字处理和数字合成属于控制作用。

1 三维动画特技主要用于在实拍中无法用其它方法实现的各种效果。当前用得最多的除了怪物与飞船,就是烟火与环境。在大型灾难片的烟火背景和本来就不存在的幻想空间中,使用三维技术就要比实拍模拟廉价而高效,三维技术大概包括:a.仿真角色(用于模拟不明生命体的造型和运动);b.变形对象(各种变形对象、随机变化的环境、柔软的类生命体、制作图像扭曲辅助通道);c.粒子特效(火焰发射器、星空背景、沙尘、群体动画、动态遮罩);d.仿真场景(异度空间的远景、类生命体的飞船、幻想的植物与建筑); e.灯光模拟(各种光效元素、体积光、闪光、三维镜头光斑)。

2 数字合成特技真正用于电影创作还是在20世纪八九十年代。所谓计算机数字影像技术是电子计算机编辑处理影像(仅用电子计算机制作合成状态与动作的技术)与数字影像合成程序(以影片等为素材在电子计算机中合成的技术)在电影制作上的概称,简称数字合成特技。数字合成特技在影片制作中通常被笼统地归纳成影视后期。需要合成特技来完成的镜头几乎包含了整个影片的所有特技部分。最常见的效果包括后期抠像、动态遮罩、各种光效和扭曲。合成技术大概包括:a.蓝(绿)幕抠像(用于特技摄影中各种人物和场景,删除论文联盟和增加配色素材中的对象);b.跟踪(匹配前期拍摄的镜头或对象运动,三维与实拍素材合成的位置参考、人物修饰的参考、光效的位置匹配等);c.调色(匹配所有实拍场景、抠像人物、三维对象在同一镜头里的色彩。弥补前期拍摄各种环境影响的色彩缺陷);d.扭曲特技(各种时空变化、人物变形);e.二维粒子(弥补三维粒子的不足,局部的图像修饰);f.光效和特技滤镜(提供了给素材添加特效和气氛的无限手段)。

无论哪一种技术都离不开数字计算机,且都需要光学印片, 并且在各种不同题材的影片摄制过程中,常常会遇到一些成本很高、难度大、费时过多、危险性大的摄制任务或现实生活中并不存在的被摄对象和现象,常常要求摄制一些难于用一般摄制技术方法完成的电影画面,就需要用特技方法去拍摄。因此特技的作用表现在五个方面:1.完成巨大的、困难的甚至危险的摄制任务。2. 提高电影镜头的艺术质量,加强艺术效果。3. 创造全新的电影镜头。4.扩展银幕的调度空间。5.节约拍摄时间,降低影片成本。

数字特技技术从形态上观察,是一些借助计算机数字技术电影特技技术。从美学层面思考,是数字技术给特技技术带来的新手段。

面对数字特技电影,有的研究者是从电影观念和本体论层面来认识问题的,有的研究者已经提出了虚拟现实主义。更有甚者提出了“电影叙事的游戏假象说”。

与此对照,数字特技电影的叙事信念和叙事形态就和主导文化的文艺理论十分不符。我们在观看国外的绝大多数影片、尤其是使用数字特技技术的影片时是非中心化的,没有宏大叙事所要求的那种认识“历史发展的必然规律”的决定论信念。

在观赏的阶段,数字特技电影给我们带来的游戏心态,是对视听奇观的享受而不是对银幕现实的认同。因为很多数字电影虚拟的不是“现实”而是21世纪杀人网络中的数字杀手、恐龙复活的侏罗纪公元、彗星撞地球这样的“非现实”!

美国电影《阿甘正传》带给观众的是一种观赏,影片试图用轻松和玩笑的态度来稀释历史,在笑声中弥合社会心理的矛盾、交流各民族、各阶层的价值观。主旋律影片要的是理性创作、权威性观赏,它能否接受这种嬉笑态度,能否容纳那种由数字技术带来的历史场景的明显虚构和历史“再现”即历史阐释的不确定性?

面对数字特技和其它新技术,我看到的却是破除形式崇拜的必要性和可能性。今天,谈论“特技”这个词,如果不加限制词,我们指的就是技术。它只是制造影片真实感的手段而不是目的。我们无法再把数字特技当作一个物质性的手段,而放弃或逃避我们自己的思考和判断。数字影像,仅仅是一种手段,影片能否吸引人,能否让世界范围内的更多观众认同,还要看编导对基本的历史事实有无尊重、敢不敢尊重;对人性的认识是否深入、准确;还要看作品中的主题是否蕴涵了一种普世性的基本人道情感和当今商业社会的共同契约。从技术条件对美学形态的影响来看问题,数字电影也把某种革命性观念“逼”到了我们眼前。它打破了我们中国大陆学人和电影创作者理解的巴赞电影美学:完整现实的复原。数字电影给了我们一个存在主义的时空:形式体系没有什么先于其具体活动、具体显现的本质规定性,手段、技术的的自由带来的是创造的无限多向选择,也是理解上的非权威阐释。以存在主义的眼光看:形式系统语言不提供担保,数字技术给创作者带来自由,给观赏者提供一个非权威的叙事时空,它再次将选择的自由和思考判断的责任放在每个个体观众的肩头。

在我看来,数字特技和其它新技术影片对技术应该是一种对技术控制的平衡。影片的价值取决于数字技术和真实性叙事的结构平衡。暴力美学的血腥打斗、数字电影的虚拟现实表面上弱化或者摒弃了社会劝戒或道德审判,但就电影社会学和心理学来说其实是一种把责任和选择交回给观众的电影观。它是对爱森斯坦“杂耍”蒙太奇观念的彻底反驳。它的含义是:电影不再提供社会楷模和道德指南,电影也不承担对观众的教化责任,它认为电影提供的是一种纯粹审美判断。这就是把选择的责任还给每一个观众,它是一种存在主义的人道主义。当然,它所面对的,也是产生它所不可少的社会环境是:具备商业伦理和基本人道情感的观众、契约健全的商业社会、和由此产生的后现代境况、高度法制化社会、有自由竞争的文化空间、有自由的文化产品选择权。而在我们这里,大众呼唤和要求都是比较“传统”的写实性电影时空和权威的、有现实感的、认同的观赏接受心理。这些就是我们面对数字电影的悖论和错位,正是这些错位和悖论构成了数字电影可能给我们的启示和张力。数字化是一柄双刃剑。这把双刃剑给我们带来了启示:影视特技应该为电影而服务,高超的技巧是不露痕迹的。这也可以作为数字电影一个不能称得上标准的标准。

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谈到影视特技制作,在国内动画界中普遍存在一种概念上的误区,即“三维动画可以制作一切”。而讲到后期特技,则有很多初学者把它片面地理解成premiere之类的视频剪辑。其实,这些误解都是因为前期与后期、合成与剪辑的概念模糊不清造成的。

通常在数字影片加工过程的划分范围里,三维动画和摄影(摄像)类似,同属于前期制作的范围。因为在影视特技制作中,不管是三维动画制作的数字影像还是摄影(摄像)机拍摄的视频素材,一般都还要经过合成特技制作软件来加工成最终的特技镜头。最后再使用非线性剪辑软件对每个镜头和声音素材进行剪辑,直至输出成完整的影片。

所以,我们这里探讨的影视特技制作。既不是单纯的三维动画,也不是简单的素材剪辑。而是包含了以三维制作和摄影(像)机拍摄为前期素材准备,再通过合成特技软件进行数字特技的加工,最后对特技镜头进行剪辑输出的完整过程。

面对数字特技技术的巨大冲击,我们要冷静思考,在以往讨论特技制作的文章里,大家比较关注的都是三维和合成软件的部分。其实,在我们看到的大多数电影特技镜头里,使用搭景、蓝幕、模型等等结合前期拍摄实现的特技镜头,要远比计算机动画所占的比例多得多。这也是我们今天要给大家“澄清”的一个事实——三维动画并不能搞定一切。但是,不管你是用三维动画还是用实拍道具。最终效果都需要使用后期合成软件来完成,这却是一个不争的事实。在美国电影《垂直极限》的制作中,我们可以看到该特技制作小组就动用了仿真模型、人工岩壁、蓝幕背景、微缩景观、三维动画等各种特技手段,最后通过合成软件进行最终镜头的合成。

三维数字化论文篇2

[关键词]:摄影测量；空三；DEM；影像匹配；变化检测

中图分类号：F767.7 文献标识码：A 文章编号：

1摄影测量的基本概念与特点

摄影测量学有着较为悠久的历史，19世纪中叶，摄影技术一经问世便应用于测量。它从模拟摄影测量开始，经过解析摄影测量阶段，目前已进入数字摄影测量阶段。摄影测量按照成像距离的远近不同，摄影测量可分为航天摄影测量、航空摄影测量、近景摄影测量和显微摄影测量等。

2摄影测量学的发展

摄影测量一共经历了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量几个阶段它们所使用的方法和仪器差别很大。模拟摄影测量所使用的是各种不同类型的模拟测图仪；解析摄影测量所使用的是解析测图仪；而数字摄影测量使用的是计算机工作站。学科的内容也发生了很大的变化。模拟摄影测量是研究摄影测量的基本原理，各种模拟仪器的结构、操作方法与过程等；解析摄影测量是侧重于研究摄影测量的严密解算方法和理论，应用平差和粗差检测的理论和算法，提高结果的精度和可靠性，各种解析仪器的理论和方法；数字摄影测量可视为解析摄影测量的继续和扩展。在解析摄影测量中所研究的严密解算理论均被继承，而数字摄影测量的研究重点是怎样将计算机学科中模式识别的理论用于摄影测量，实现自动或半自动识别，最终实现摄影测量的自动化。

3当前数字摄影测量的应用

随着计算机技术及其应用的发展和数字图像处理、模式识别、人工智能、专家系统以及计算机视觉等学科的不断发展，数字摄影测量的内涵己远远超过了传统摄影测量的范围。现已被公认为摄影测量发展的第三个发展阶段——数字摄影测量阶段，这对整个摄影测量的教学、科研、生产都产生了极其深远的影响。

3.1 自动化空中三角测量

在数字摄影测量中，自动化空中三角测量被认为是最有成效的功能模块之一。相对于原有的解析法空中三角测量而言，它具有自动化程度高、工效提高十分明显的特点。它将选点、观测、量测全部实现了自动化。GPS与自动化空中三角测量相结合，它不仅仅可以减少野外控制点，而且可以自动的建立区域，可以大大地减少人工输入；可以提高自动转点的成功率；可以自动驱动到其他的地面控制点上。

3.2 不依赖地面控制的定位技术

在原有已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上，利用DGPS和INS惯性导航系统的组合，可形成航空航天影像传感器的位置与姿态自动测量和稳定装置(POS)，从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影条件下精度可达到分米级，在卫星遥感条件下，精度可达到5-10 m。该技术的推广应用，将改变目前摄影测量和遥感的作业流程，从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成，可实现实时三维测量。

3.3数字地面模型(DTM)的自动生成与匹配理论

随着数字摄影测量时代的到来，DTM的自动生成被认为是数字摄影测量中另一个最有成效的功能模块，其速度可达每秒几百到一千多个点。这实现了自动化和快速生成数字高程模型DEM、数字正射影像DOM，并从DOM上自动或人机交互式提取各种专题信息，然后将这些结果直接送入GIS数据库中，以实现GIS数据库的自动建立和更新。所以数字摄影测量不仅仅是测绘地形图，重要的应用是在于为各种地理信息系统建立或更新提供基础数据。

3.4 特征提取(地物测绘)

到目前为止的数字摄影测量工作站，地物多数还是人工测绘，少数系统有一些半自动化功能。由此，地物测绘(在学术界都称它为特征提取)是当代数字摄影测量研究和发展的重点。房屋和道路的自动或半自动提取对提高数字摄影测量工作站的作业效率是非常重要的。因此，半自动化、实用化的地物测绘和GIS更新系统，是当前数字摄影测量发展的重点课题之一。

4数字摄影测量的发展趋势

由于数字摄影测量学的发展，最终形成的是由影像扫描仪、计算机、数字摄影测量软件以及数字图像的输出设备构成的一个完整的数字摄影测量系统DPS。因此，它给摄影测量的教学、科研和生产，带来了一场深刻的革命。同时，它的应用范围，也要比原来的范围宽得多。

4.1 数字摄影测量系统(DPS)与“3S”集成

从总的方面来说，进入了数字摄影测量时代，用于摄影测量、遥感、GPS和GIS的数据处理平台都是计算机。特别是，对于一般的操作而言，DPS要比传统的摄影测量的过程要简单，更易于推广。因此，它们之间的集成是完全可能的。

例如，国外研制的“测量汽车”，将GPS/INS和CCD立体相机一同安装在汽车上；也有的将它们安装在无人驾驶飞机上，组成低空摄影测量系统，这些都是GPS与DPS集成的明显例子。由地图数字化所获得的GIS数据和航空影像如何自动地获取房屋的高度，以获取城市的三维信息，便是GIS与DPS集成的一个明显的例子。

4.2 DPS与计算机视觉

正如前面所述，DPS本身就是摄影测量与计算机视觉的交叉学科，两者的研究领域和内容是一致的，它们之间的学科交流也越来越频繁。虽然，计算机视觉更侧重于工业，而摄影测量偏重于地学。但是，随着数字摄影机的广泛应用和数字近景摄影测量的发展，两者的距离将越来越靠近。

4.3 DPS、可视化与虚拟现实

摄影测量本身就是重建三维物体的科学。随着计算机三维可视化技术的迅速发展，由摄影测量重建的三维物体模型，完全可以在计算机上三维逼真地再现。它也必将成为虚拟现实的重要组成部分。再加上三维动画技术，将CAD的结果迭置在由DPS所获得的三维现实空间上，就能显示三维虚拟现实空间。它在建筑设计、城市规划、管理、各种工程设计均有非常诱人的应用前景。

参考文献：

[1]中国测绘学会摄影测量与遥感专业委员会数字摄影测量学的发展及应用测绘通报 1997年 第6期

[2]李德仁摄影测量与遥感的现状及发展趋势武汉测绘科技大学学报 2000年2月第25卷第l期

[3]苏逸平浅谈当代摄影测量的发展与应用地矿测绘2005， 21(3)28-29

[4]李德仁大有希望的数字摄影测量技术测绘通报1992年 第1期

三维数字化论文篇3

【关键词】可视化测量 施工质量 AutoCAD

一、前言

伴随着科学技术的不断向前发展，当今社会的各个行业都处于一个信息爆炸时代，很多工作者在浩如烟海的数据面前一时难以掌握，而据研究表明人们对于外界的信息大多数是来源于视觉的，所以说视觉还是人类最便捷的认知方式。所以对于可视化技术来说，它的就是建立在这种基础之上的，首先，它就是通过低纬度生活进行是机关擦，通过对数据的直观和准确的了解并且为人们提供了信对事物的认知能力的提高。因此可视化的信息技术具有非常重要的显示意义和重要的意义。

二、三维可视化线路建模

线路工程的可视化施工是一个三维的空间体，需要描述三维以完成对三维空间数据的传输。这种数据具有空间性、不确定性和时间性等空间属性。所谓的空间属性是空间位置上有着识别的联系，具有一定的区域性，并且根据实际设计的空间位置，这个设计可能涉及了拓扑、空间位置和集合大小等特征之间的管线。然而在三维数据空间中比较复杂。就导致了不能采用原来的尺度进行测量，但是各个数据之间仍然存在着一定的内在规定，三维空间模型数据的确定和表述空间对象就是三维可视化模型建模。由此可见，研究三维模型的来说路线图是做出可视化理论图像的基础。数字模块主要进行工作的导航，工地测量以及测行或者其他还没有通过系统的手段进行获取信息。如航测和地面测量以及数字化地图获得的离散原始地形数据的模型都是平面设计图通过可视化线路设计的实际工作结果，这些结果主要从平面和断面等多个方面进行了设计数据的模型的建立。在实际的工作中，通常为了简化可以将三维可视化作为建模而简单地表示为各种简单事物之间的匹配和组合。在二维的纵横基础上设计线路和地面整体的三维模型是全面实现三维可视化的重要内容和关键点。

早在上世纪的五六十年代，美国的麻省理工摄影测量主任米勒教授就在解决涉及路线问题的时候提出了数字地面可视化线路这一概念，这个概念所指的含义就是通过数字模拟技术奖现存的所有信息之和通过地理空间数值描述的方法将众多数据放在地表上的一种可视化的多信息数字表示。数字模型被定义为是数字形式物体储存的高程集合，其中表现在地形上的三维向量一般都是有限的序列，如{（X，Y，Z），i=l，2，…，n），其中（（X，Y）∈D）是平面坐标，Z是（X，Y）对应的高程。特别要注意的问题是，DEM通常是由DTM生成的，所以很多学者对这两个名词的使用都不加以详细的区别，而本文通常使用的是数字地面虚拟模型这一名称。数字地面模型主要从点、规格网、不规则的三角网以及等高线的数字模型为主要显示的模型。

规则的规格网一般是正方形或者是矩形和三角形等比较规则的图像网格，这种网格的构造可以直接通过离散采样的数据点进行插值取得也可以通过不规则的三角网规格数据内插得到。规则的网格将区域空间划分为很多规则的单元网格，而每一个规则的单元网格也都对应着一个数值，数学上将这种表示描述为一个矩阵表示，在计算机中的实现方式则是一个二维数组，每个数组或者单元网格都对应着各自的高程Z。因此各个点的平面坐标可根据该点在DTM中的行列号j、i及存放在该DTM文件头部的基本信息推算出来。这些基本信息应包括DTM起始点（一般为左下角）坐标X、Y，DTM网格在X方向与Y方向的间隔D。

对于每个规则或者不规则的网格来说Zi的数值有着各自不同的解释方法和解释内容，第一种观点是将这种数值解释为是一种网络栅格的观点，认为这个网格中的数值最大值是当中所有点的高程，因此他们也认为整个单元网格对应的所有变量都是同一个高度。第二种观点将这种数值解释为网络单元格的中心点高程或者单元格内部的高程平均值，这就需要一种利用插值的方法来计算而不是直接取得高程指数的方法，至少就要使用四个点的高程指数，同时采用线性的插值和多项插值、距离加权的平均方法 以及样条函数计算法和克里金均等插值计算的方法。

三、实时动态三维可视化施工测量系统的研制

实现线路工程的三维可视化和动态工程测量是基于数字高程的模型和涉及面的模型线路以及空间几何体的关系以球接触图形显示。同时在建立好的三维可视化环境当中需要进行动态的查询和及时的操作，使得三维可视化技术融入整个控制过程，使得测量的工作人员的实际工作水平和管理水平都得到较高水平的提高。在系统理论的指导下，应用技术和先进的方法，开发了线路工程可视化同时进行三维动态化可视化施工检测系统。

三维可视化技术的开发和应用通常是以某种图形软件和信息技术作为技术支撑，利用支撑软件和信息技术提供封装好的图形操作函数的接口进行实用性的二次开发。通过选择合适的图形应用接口来实现数据的对接，其中最关键的因素是数据的交换能力，这直接影响到了数据传输和使用的效率，因而应以公用的图形和数据格式完成了存储和交换，AutoCAD应用软件的及时投入使用正是满足了这个要求。

四、结束语

本文通过对施工线路测量的可视化发展现状，通过结合具体的三维数据以实现，通过三维空间模型和数据的建模算法以及数据自动生成理论开发出一套可以用于多种线路工程测量多样化的测量系统，全面提高道路系统在施工过程中水平的提高。

参考文献：

[1] 肖东升. 匝道中线一点高程CASIO编程解算[J]. 测绘通报.2008，（3）：46.

[2] 喻初如. EXCEL在桩基工程测量中的应用[J]. 科技论坛.2005，（3）：84.

[3] 唐启瑞. 大桥桩基计算问题[J] 科技论坛. 2005，（2）：35.

三维数字化论文篇4

关键词：三维仿真；城市规划；应用

Abstract: This paper from the basic concept and the significance of the development of 3D simulation technology, 3D platform to establish Shaoguan surveying and Mapping Institute as an example, the auxiliary city planning decision using three-dimensional simulation technology, can be in the city of real-time interactive scene simulation evaluation and analysis plan, provide more intuitive and scientific basis for planning management. In the application of engineering to promote the 3D simulation technology, how to build a good standard, database and platform system and discusses in detail to have great influence on the overall operating structure, construction method of updating maintenance measures and other supporting mechanism. Finally, several typical cases to illustrate the practical application of 3D simulation technology application in city planning work.

中图分类号：U412.1+2 文献标识码：A 文章编号：

1.引言

近年来，三维及相关技术得到了讯速发展，过去无法突破的城市复杂性描述、海量信息管理等技术瓶颈相继被攻克，计算机硬件不断提高，以虚拟现实技术、三维展示技术为核心的内容的技术得到快速发展。

三维仿真技术在规划中的应用主要是通过对城市地形、建筑及其它人工设施进行三维地理建模，形成覆盖全市的数字城市立体场景，同时结合虚拟仿真等技术，实现城市的三维可视化管理，是提高城市规划编制技术水平，实现科学规划的有效手段，是推进“数字城市”、“和谐城市”建设，实现公共事务可视化管理的基础保障，可以促进经济社会的全面可持续发展。

2.基本概念和意义

城市三维仿真是城市空间信息在计算机环境中的三维直观表达，是数字城市概念城市规划、建设、管理领域的延伸，同时也是数字城市建设的重要基础内容。城市三维仿真技术在规划中的应用前景主要有以下几个方面：

⑴ 完善韶关市数字化规划控制体系，实现城市规划精细化管理

实现从总规-控规-修规的全面三维数字化控制目标，在以往基于控规的城市规划统一管理平台的基础上进一步细化、深化和优化规划管理工作，使韶关市城市规划管理进入精细化管理阶段。

⑵ 创新规划理念和技术方法，提高规划编制的科学水平

利用三维数字城市、GIS等信息化技术，为规划编制过程中的信息采集、指标分析、方案决策、成果展示等工作提高新方法，实现控规编制的技术方法信息化和过程管理信息化，体现规划编制“科学性”、“过程性”、“动态性”特点。

⑶ 实现城市规划可视化管理，迈入规划管理数字化时代

城市三维仿真技术将全面突破传统二维空间系统诸多限制，建成三维全景数字规划支持系统，为有关领导和管理部门对城市规划、建设、管理的重大问题决策，提供准确、实时的信息支撑及直观、真实的可视化和互动操作环境。

3.工作内容及应用

韶关城市规划三维辅助决策支持系统利用三维仿真技术建立城市三维虚拟环境，在城市规划、建设的各阶段进行城市现状及规划的三维模拟描述，为决策者提供直观、科学、准确的城市规划宏观决策支持，满足规划业务审批管理的应用、成果的展示及规划方案管理和评审的需要。

韶关城市规划三维辅助决策支持系统项目主要包含软件和三维数据建模两方面的工作。项目共投入280万，计划在三年内完成。2011年6月开始进行系统开发和三维建模，2013年5月份，系统主要体系结构开发完成，并完成韶关主建城区三维模型数据生产制作。

（1） 数据建设内容

数据建设主要包括数据标准制定和三维数据建模两部分。

制定数据标准和技术规范是实现系统互联互通、资源共享的重要基础工作，也是后期数据更新、管理、维护的依据。数据标准建设主要包括：三维数据采集与制作标准、三维数据更新规范。

三维数据建模是系统建设的基础，以及各种应用和分析的依据。初次项目建设覆盖范围为主城区50平方公里的基础模型建设工作（建筑物约有30平方公里）：其中包括约15平方公里的精细模型、10平方公里的标准模型、50平方公里的地形及市政配件模型。

（2）系统特色及基础功能

体现三维场景的美观和真实性；是一套安全、可靠、稳定，功能强大的系统。在应用于实际规划工作中，发挥辅助决策作用，系统的布局合理、操作简便。可进行场景浏览漫游、重点导航、路径导航、图层控制、场景输出等。三维数据应用广泛，可广泛应用于规划、市政、城管、公安、交通、旅游、房产等行业领域。

（3）城市规划辅助决策

提供直观的三维可视化环境；提供多种空间数据、规划专题数据的叠加分析功能；三维辅助设计、建筑信息查询。规划地块查询、用地红线查询、空间量测、地形分析、规划辅助分析。方案比对、日照分析、控高分析，视域分析、通视分析、指标分析，三维标注、图形绘制、路网绘制、规划元素库、三维模型库，管网查看、管网查询、管网统计、管网分析等。4.在城市规划中的应用实例

（1）规划方案对比分析

利用虚拟的三维场景，使城市的规划工作不在于仅仅建立在平面图上做规划，三维的场景模型使规划变得更简单直观。一般人都能参与到城市的规划中去。如某个小区的三旧改造工程，通过三维仿真模型，规划前后的场景就一目了然了，为设计者提供了思路。规划前后的场景如图1所示：

图1

（2）日照分析的功能

在城市建筑规划设计时，日照分析是必不可少的一个环节。通过对待规划建筑物的高度、形状进行模拟，应用TerraExplorer Pro 提供的接口，在系统中很容易就继续日照分析。如在城市的某个小区旁欲修建一座建筑物，建筑物对小区附近的楼房的日照影响分析情况如图2、3所示：

图2建筑物上午八点钟的日照情况

图3建筑物下午15点钟的日照情况

（3）地下管线信息的查询功能

在旧城区的改造中，决策者需了解地下管线的状况。可以直接三维系统中反应出来，如图4所示：

图4

（4）建筑信息的查询功能

将前期测绘的建筑物数据属性信息输入数据库中，使用户点击具体的建筑物时能够显示其详细的属性信息，在表达上更加直观。如图5所示：

图5

5.结语

三维仿真技术能够促进规划工作从“定性分析”到“定量分析”，从“平面规划”向立体规划“的转变，实现城市规划的精细化、科学化管理。三维仿真技术的应用，明显的提高规划审批的效率和方案设计的科学科学性，避免了传统规划评审采用大量设计文稿的方式，极大提高了设计单位、业主单位和管理单位的沟通效率，协调了与周围建筑群的空间、色彩、材料，有利于体现城市的特点，促进城市的可持续发展。

参考文献：

[1]彭一刚著，建筑空间组合论，北京；建筑工业出版社，2008.

[2]朱礼俊，《论建设三维虚拟城市的决策依据》。2006年综合性测绘学会研讨会论文集，宁波测绘学会，2006.

[3]满懿著，三维空间构成，北京；人民美术出版社，2008.

三维数字化论文篇5

关键词：编码 数字化电厂 数据集成

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）07-0054-02

国家“十二五”规划提出，要把全面提高信息化水平作为加快转变经济发展方式的重点之一。作为国家基础设施产业的电力工业，紧跟“信息化带动工业化，工业化促进信息化”的发展思路，正由传统工业向高度的集约化、知识化、技术化工业转变。那么实现电力企业生产运营的现代化、电力管理的数字化就变得迫在眉睫了。

在火电厂信息化建设进程中，业主亟需将分散数据资料进行标准化与数字化的管理。EPC公司为满足业主的需求，积极投身解决信息孤岛问题的研究中，以实现设计期、建设期工程数据的有效利用，为电厂的运行维护提供精确完整的信息，为业主从整体上提高企业信息化管理水平，降低企业运营成本提供技术支持。

1 数字化处理技术的研究

在火电厂设计、建设、运行全生命周期，会产生大量不同类型的数据，包括设计过程产生的三维模型和图纸，建设过程中产生的施工调试文档，以及运行过程中产生的资产管理及实时运行数据。为达到各类型数据在同一平台实现集成应用的目的，研究开发了相应的数字化处理技术，实现了火电厂全生命周期数据的数字化。

1.1 研发三维数字化设计技术，实现三维模型数字化

三维数字化系统以三维模型为数据集成的载体，数字化的三维模型结构以及三维模型编码技术是实现三维模型数字化的核心。我们先后进行了三维模型数字化和编码技术的研究工作。

1.1.1 研发三维数字化模型结构

三维模型结构的细化程度直接关系到数据展示效果，我们针对数字化项目制定了《三维数字化建模规范》，主要从管道类模型、设备类模型、土建类模型等方面进行模型层次的划分、模型的命名规则、属性信息进行了统一的规范，保证三维模型结构的合理化。

1.1.2 开发三维模型编码技术

数字化电厂系统中的各类数据通过编码进行信息的传递与检索，因此其使用范围、深度及准确性关系到数据的关联精度，我们根据《KKS标识系统编码规则》结合数字化电厂数据关联需求，进行模型编码编制规则的研究，编制了《三维数字化电厂KKS编码实施细则》，对工艺管道模型、工艺设备模型、土建构筑物模型、电控专业模型的编码编制规则、编码命名规则进行了规范，保证数据关联的精度。

1.2 研发文档处理技术，实现电子文档数字化

电厂建设期数据主要为各设备厂家、施工单位、监理单位、调试单位等提交的各类纸质或电子文档。为保证建设期数据的有效利用，需要开发相应的数字化处理流程、文档存储结构以及数字化处理工具，在保证数据的完整正确的同时，实现文档数据的数字化。

1.2.1 开发建设期数据处理程序

为保证数据的正确性及完整性，开发了建设期数据处理程序，规范了数据资料收集流程。

1.2.2 开发结构化文档存储体系

为实现文档与三维模型的关联集成，需对基础文档实施结构化存储，而科学的结构化文档存储体系，是文档数字化的研究重点。我们结合不同类型的应用需求，对文档存储结构进行了充分的试验论证，研发了按工程阶段、文件类型、对象类型、系统区域进行组织的四维结构化文档存储体系。

（1）按工程阶段。将数字化电厂中的数据检索方式按照工程阶段进行检索，分为：设计、采购、施工、安装调试、运行、技改，每个阶段按照不同的专业和系统进行下级分类，使数据的分类更习惯电厂专业的应用。

（2）按文件类型。所有的文档资料数据按照文档本身所属的类型进行分类，分为：三维模型、施工图、厂家资料、管道安装图、系统图等。

（3）按对象类型。数字化电厂中的数据检索方式按照对象资产的分类进行检索，分为：设备、阀门、管道、管段、管嘴、结构、建筑类等，按照这些大类，再往深层次分每个大类的子类。

（4）按系统区域。以设计院的三维模型的结构为核心进行数据分类检索，由设计院各专业划分的系统来进行层次架构。

1.2.3 开发建设期数据处理工具

设期数据海量数据的处理工作量大，易造成由于大量重复操作产生的错误。为减少此类错误，提高处理效率，我们开发了建设期数据处理工具，主要包括文件夹分类、文档格式转换、文件名管理、文件存储四个功能。

1.3 研发数据接口技术，实现生产数据数字化

运行期数据来自电厂各运维系统，数据类型及格式由各系统生成，互相独立。针对电厂实时监控、资产管理等电厂运维系统供应商提供的接口数据类型，开发数据接口，将运行期不同类型、不同格式、不同来源的数据进行筛选分解后，按照三维数字化系统要求的统一格式进行本地化处理，实现了运行期生产运维数据的数字化。

2 数字化集成技术的研究

火电厂各阶段数据主要包括三种类型：设计期二维图纸、施工期文档、运行期实时数据。我们针对三种不同类型的信息开发了相应的关联技术，实现了与三维模型的集成。

2.1 研发二维图纸与三维模型关联技术

开发图纸、文档热点提取工具，按照工艺编码规则进行热点提取规则定制，生成xml关联文件，实现三维模型与设计数据的关联检索。

2.2 研发三维模型与建设期文档关联技术

火电厂施工期文档主要包括各设备厂家、施工单位、监理单位、调试单位等提交的各类纸质或电子文档。此类数据不包含具体项目对象，无需矢量化，与三维模型的关联仅限于文件与模型的关联。针对此需求，开发了基于文档的关联技术，实现了建设期期文档的三维集成。

2.3 研发三维模型与运行期数据关联技术

火电厂运行期数据主要包括火电厂厂级监控、资产管理等信息系统数据，通过集成运行期数据，可以实现电厂对象的全生命周期管理。

3 数字化应用技术研究

3.1 辅助检修应用

以往电厂检修要查阅很多厂家资料、规范，还要深入现场逐一对设备进行检查，导致大量的人力、物力浪费。

针对上述问题，利用三维数字设计技术，进行地下管线及电缆沟的三维设计，按照现场设备组态进行三维设备拆分工作，并将所有模型与设计图纸、安装图纸、参数信息进行数字化关联，通过系统提供良好的人机交互界面（通过网络浏览器）实现检修所需工程信息不依赖于专业系统的可视化浏览和查询。

通过三维数字化电厂系统，进行电厂隐蔽工程数据一站式检索，并结合可视化三维模型、具有关联属性的工程图纸，可在短时间内对地下设施进行集中管理。结合电厂检修计划，利用可视化三维模型进行检修路径、操作空间的模拟工作，快速确定检修方案，实现模拟检修的可视化管理。

3.2 员工培训应用

以往电厂对于员工进行培训，只能单纯地从理论原理上进行学习，要深入了解其本质，必须要进行现场参观，用时比较多，导致不必要的时间浪费。

根据电厂业务特点，综合整理电厂员工培训知识点，在三维数字化系统中建立各专业知识库（例：汽机专业、热控专业），通过热点关联技术，将培训教材中所涉及到的电厂设计数据、建设数据进行关联检索，并结合三维模型进行智能标记，实现知识点的固化和共享，便于员工随时进行自主学习。

4 结语

三维数字化论文篇6

关键词：煤矿地层；三维可视化；三维地质建模

中图分类号：TP391

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）18

数字矿山是以矿山系统为原型，以地理坐标为参考系，综合矿山科学技术、信息科学、人工智能和计算科学，建立数字化、信息化、虚拟化、智能化、集成化等综合自动化的现代矿山系统。煤矿地层三维可视化就是运用三维地学模拟对现实矿山的三维空间实体在计算机系统中进行三维模拟显示，如三维地层、断裂、矿体和巷道的真三维动态显示、三维巷道的空间拓扑分析、三维矿体的体积、储量的计算等。论文将通过Microsoft Office Access2003建立钻孔数据库作为后台地质基础信息，在VS2005开发环境下，利用OGRE图形库函数标准，实现格网-三角网混合数字高程面模型（Grid-TIN）和三棱柱（GTP）体模型三维可视化，然后填充各种岩性的纹理、加入对三维模型的操作功能，最终建成三维地质模型的三维可视化系统。

1　研究背景及试验区概况

目前，我国很多煤矿在生产信息化方面比较薄弱，对矿井信息的存储管理多借助于纸质的图、表和二维的GIS软件，这些信息不能直观的反映在煤矿生产过程中所遇到的一些地质现象和工程问题。另外煤矿的稳定、安全的生产对我国的经济建设具有很重要的作用，但频繁发生的煤矿安全事故（例如瓦斯爆炸、突水等）严重影响着我国煤矿工业的安全生产和发展。基于以上问题的提出，在数字矿山的建设中实现三维地质空间的可视化有助于更好的了解地下地质体形态和三维空间关系等。本文将从数据模型和

软件开发两方面分析三维地质建模研究现状。

东滩煤矿是我国目前井工开采生产规模最大的现代化特大型矿井之一，位于山东省邹城、兖州、曲阜三市接壤地区，兖州向斜的核部和深部，地质构造复杂程度属中等，以宽缓的褶皱为主，伴有一定数量的断裂构造，断层的发育有明显的分区性。本文基于东滩煤矿十四采区内的钻孔基础数据，主要选取了煤层厚度相对较大的3上煤层及其顶板砂岩和底板泥岩在十四采区中的部分地层数据。

2　模型算法研究

2.1　煤矿三维地质建模技术研究

在计算机中进行二维显示或三维虚拟显示时，需要把地下复杂的、难以全面获取信息和直接表示的地质实体进行抽象，提取实体的主要特征元素进行量化，利用一定的有效数据模型进行近似模拟，逼近表达。在不同的应用领域，根据不同模型的表达优势，需要不同的模型来对地质实体进行逼近显示。根据国内外的研究现状，煤矿三维地质体的模拟方法概括有三种，即基于曲面模拟、体元模拟和混合结构模拟。

2.1.1　曲面模拟

基于面的煤矿三维数据模型主要用于对三维地质实体的表面进行表示，像地表地形、某一地层顶底板层面、构筑物或工程的空间框架和轮廓。目前，常用的基于曲面的煤矿三维地质模型有线框模型（Wire Frame Model）、样条曲面模型（Spline Surface Model）、形状模型（Shape）、面片模型（Patch Model）、边界模型（Boundary Model）、断面模型（Section Model）和多层DEM模型（Multi-DEM Model）。

2.1.2　体元模拟

在实际应用中，规则体元通常用于对水体和污染等环境问题进行建模；非规则体元则是有采样约束的、基于地层界面和地质构造的面向实体的三维数据模型，所以在三维地质建模中主要采用非规则体元模型。常用的体模型方法有结构实体几何模型方法（CSG）、三维栅格模型方法（Array）、块模型方法（Block）、八叉树模型方法（Octree）、三棱柱模型方法（TP）和四面体模型方法

（TEN）等。

2.1.3　混合结构模拟

利用面模型和体模型的优点，限制各自的缺点，文章采用混合结构的三维数据模型，混合结构的三维数据模型有Grid-TIN混合模型、TIN+Octree混合模型、TEN+Octree混合模型及面向对象的数据模型（OO3D）。

2.2　三维数据模型相关算法研究

在三维地质实体建模过程中需要用到许多的地质数学算法问题，例如根据有限的采样点数据插值生成任意一点的空间位置信息或属性信息的方法、地层的构模算法、切割算法、挖掘算法等。

2.3　模型的三维可视化技术

文中用到了OGRE图形绘制引擎，即面向对象的图形渲染引擎（Object-Oriented Graphics Rendering Engine），它是一个完全开源的、跨平台的图形绘制引擎，以插件的形式调用其它图形行库的图形渲染接口（目前主要为OpenGL和Direct3D）。OGRE利用高度的抽象方法，以更加直观的、简洁的、灵活的方法接口把不同类型的3D应用程序接口封装起来，实现3D场景的渲染。

2.4　建立地质数据库

本文通过整理原始钻孔勘探资料，基于Microsoft Access 2003建立三维地质模型可视化系统的后台地质属性数据库。地质数据库系统包括煤矿钻孔基本属性表、煤矿钻孔综合确定成果表、岩层顶底板DEM信息表和岩层属性表等。

3　三维地质模型显示实验系统设计与实现

3.1　系统设计定位与开发环境

本文的研究目的主要在于对煤矿三维地层建模的理论方法和操作算法进行研究，与其同步进行的实验系统定位在建立数字矿山系统中三维地质空间可视化系统。实验系统的程序开发是在Windows系统下，使用VS2005环境中的VC++程序设计语言作为开发语言，并利用OGRE图形引擎和简单的Microsoft Access2003数据库技术集成开发实现系统的实验功能。

3.2　系统功能设计与实现

在研究有关三维地质模型的理论方法的基础上，开发的实验系统功能主要包括：地质数据库的管理与查询、钻孔的虚拟显示、地质界面的模拟显示、地质体的模拟显示、三维场景操作、模型的

操作。

在运行时，实验系统首先以创建的地质数据库作为数据来源，加载钻孔基础数据信息，以编码生成的纹理库作为岩性纹理图案的绘制来源。然后基于这些离散的钻孔数据进行插值。最后创建并生成整个实验区内的基于格网-三角网混合数字高程面模型（Grid-TIN）和基于三棱柱（GTP）的地层体模型。实验系统运行过程如图1所示：

4　结论

本文深入并系统地研究了基于面、体和混合结构的煤矿三维数据模型及其可视化技术，同时有针对性地对地质界面的插值算法、平面剖分算法和基于三棱柱的地质体剖切算法进行了研究；研究了钻孔基础数据的特征和处理方法，并根据数据库技术建立了论文需要的后台地质数据库；根据煤矿三维地质模型的模拟和可视化技术的要求以及软件系统的开发原则，在VS2005环境下，利用Microsoft Access2003作为后台数据库和OGRE图形引擎为显示工具，设计了三维地质模型可视化实验系统。

参考文献

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[5]　冯兴隆，李德，等．淌塘铜矿三维可视化建模及应用[J]．中国矿山工程， 2011，（6）.

三维数字化论文篇7

关键词：高校馆员；数字能力；评价维度

中图分类号：F24文献标识码：Adoi：10.19311/ki.16723198.2016.19.043

1引言

技术的不断发展引领我们进入到了一个数字化的时代，数字化改变了我们工作、学习、休闲和娱乐的方式，人们开始更多的关注时代影响下产生的一种能力――数字能力。早在2006年，数字能力就被欧盟官方通过，其面向全民的“需终生学习的8项核心素养”提案，就包括了数字能力。数字能力可以被概括性的定义为能够自信地、批判地、创造性地对信息通信技术加以利用，从而达到与工作、就业能力、学习、休闲以及社会参与度等一系列问题相关的目标。

本文将从现有的国内外高校图书馆员数字能力理论研究基础和对数字能力的评价维度加以尝试划分两个层面出发，对高校图书馆员数字能力进行理论研究和具体实践发展进行梳理和总结，并就高校图书馆员数字能力进行评价维度的尝试分析和研究，从而为高校馆员数字能力评价提供参考。

2高校图书馆员数字能力研究概况

文献调研以EDS（FIND+）系统作为全文文献统计数据获取来源，选用高级检索方法，针对高校馆员数字能力的研究，在相关数据库中检索有关外文文献。检索式为（（digital literacy）OR（digital competence）） AND （（university librarian）OR（academic librarian） OR （college librarian）），按所有字段检索，检索日期为2016年2月20日，分为6个子检索式检索，筛选书籍专著、学术期刊、电子书籍、报告、会议资料和专题学术论文六种文献类型，检索出文献共3432篇。

按检索结果筛选可以发现，在外文文献中英文文献占到了绝大多数，其他为法语，德语，西班牙语等文献；按地区划分，美国公开发表的相关文献最多，说明美国各个研究机构对该研究项目的关注与研究最多，其次为非洲国家；出版此类文献最多的出版商为“taylor & francis ltd”（215篇），说明该出版商对此类研究关注与扶持程度；文献语言上，英文文献为735篇，西班牙语6篇，德语3篇，日语3篇，葡萄牙语2篇，说明英文文献仍然是该研究领域的主流语言类型；发表地区中，美国及其各个州累加超过40余篇。

牙语（2）Johns Hopkins university press（32）关于数字能力的研究国外起步较早，在信息素养与数字能力的协调与利用方面的研究几年前已经出现在了国外相关专业期刊与报告中。高校馆员作为知识服务人员，承担着教学，培训等专业任务，因此具备良好的数字素养与能力具有较高的重要性。2010年Kenton等的文章探讨了数字能力的众多定义，论述了数字能力与信息素养的关系，并介绍了应用对高等学府数字素质教育的指导教育。该研究认为图书馆员可开发数字化工具，以支持学生在课程管理系统和虚拟世界中的互动，进而协助教师所开设的课程教学，以及适度网上图书讨论等。

教学科研人员数字能力对于教育及其基础性作用的影响也体现在不同的方面。Mercè Gisbert Cervera等从教师的角度分析教师专业数字素养的提升对学校教育质量的影响，进行了实证研究。鉴于信息技术所具有的高动态性，教师关于ICT运用的专业性提升是必要的，同样需要提升的还有学校整体。该研究以行动研究为基础，证明学校自身能够组织和制定培训计划。相应地，提出了培训策略中的关键因素，这些关键有助于将该策略应用到课题活动中，以及增加学校作在数字素养培训机构中的分量。

近几年相关研究不断升温，通过检索与筛选，检索出相关程度最高且最新的外文文献为2015年Emiri等的研究，该文着眼于世界各地图书馆面临的技术进步，全球化和信息数字化不断发展的时代背景，及由于科技进步所导致的图书馆自动化、数字化和虚拟化等问题，通过设计六个目标和一个假设来进行研究，论述了作为尼日利亚南部三角洲地区的二十一世纪的新时代大学图书馆员在当代所应具备的数字素养及其所应形成的数字能力。

综上文献所述，随着以计算机-互联网的高速发展的第三次科技革命的到来，图书馆正在受到数字化的强烈冲击，对于图书馆员的要求及其职责也会发生改变。国外相关研究机构已经认识到这一趋势，开始探究图书馆员所应具备的种种数字素养与能力，并探究与评价这种能力所带来的新的改变。国内对于此项研究还处于比较浅显的阶段。我国高校数量庞大，也就拥有相当数量的高校馆员群体，高校馆员的数字能力的探索对于高校图书馆的数字化发展，乃至教学质量的发展具有深刻的意义。

3图书馆员数字能力评价的意义

首先，可以规范数字化服务过程，明确馆员数字能力要求。图书馆员数字能力评价作为现代图书馆科学管理的一个必要步骤，对规范图书馆员用户的数字化服务，具有长远意义。图书馆员数字能力评价可以充分发挥图书馆员的作用，减少不良因素的影响，有助于提升图书馆员的职业技能和促进图书馆用户的数字化服务的开展。

其次，可以提高馆员服务质量，提升图书馆用户满意度，满足用户的数字化需求。21世纪是数字的时代，在数字时代下，图书馆数字服务方式和层次都发生了深刻变化。但以读者为中心，最大限度地满足用户需求的初衷并没有改变。从用户需求和用户满意的角度出发，建立图书馆员数字能力评价体系，有利于最大程度的满足数字时代下用户的需求。

再次，可以增强图书馆的核心竞争力，以点带面，促进用户数字能力的提升。客观、公正的评价结果应该成为制定培养当代高校图书馆员数字能力深化培养的主要依据。从两个层面上来讲，其一，高校图书馆可将数字能力评价结果，作为馆员职业能力评判的重要依据，并为馆员们制定数字能力学习和培训的中长期发展规划目标和阶段性工作任务，从而达到增强图书馆核心竞争力的目的。其二，高校图书馆可将数字能力评价结果作为调整现代化教育的方向，进行相关的课程设置，由数字能力较强的馆员对高校其他的教职工人员进行培训，学生内部也可开展初阶的数字能力培养相关课程，从而促进高校图书馆用户群数字能力的全面提升。

4.1相关研究中的评价维度

经过对评价某种能力维度的相关文献的整合研究发现：第一，某些能力作为企业中员工职业能力的重要组成部分，对其评价能为高校馆员数字能力评价提供参考。如靳娟等指出科技型企业研发人员创新能力的维度包含学习能力、行动力、沟通能力以及信息能力共四个方面。又如张海涛等认为企业的信息能力维度包含信息化建设、信息化应用和信息化绩效三个层面，并建立了企业信息能力结构模型。第二，在对数字能力的评价中可沿用管理学的相关理论，构建评价体系指标，在体系中可参考管理理论中的综合评价方法和社会学中的扎根理论对指标进行赋值，也可选用问卷调查法，从实验数据结果中归纳或演绎出各类维度。宋成江等构建了包含5个一级指标，19个二级指标，37个三级指标的公共图书馆服务能力评价体系。周凤飞等从浏览、查询及检索评价信息、存储和管理信息、交流共享、制作内容、安全隐私、知识产权、识别数字能力差距7个维度及用户的一般人口学特征来研究天津市高校学科馆员数字能力现状，并且考虑到了纵向将数字能力问卷分为认知和技能两部分。

数字能力是一个多方位发展中的理念，它可以横跨多学科在多种层面上被利用，因此，很难对它进行确切的定义。通过对相关文献进行回顾整理，得出数字能力的表达上包含媒介素养、ICT素养、互联网素养、媒体素养、信息素养和数字素养等概念，这些概念体系构成了一个素养连续统，它们相互交叉，融会贯通。也得益于此，使得我们可以在相关概念模糊或匮乏的情况下，对其相近的概念进行分析研究。

据不完全统计，国内外的研究方向以信息素养和ICT素养居多，同时数字素养（能力）也有少量相关文献明确提及，由于文章的学科范围局限于图书馆，相关的维度研究除参照欧盟数字框架和少量吻合文献外，由于不同国情影响下，学者们立足于不同层次的研究对象对其数字能力（素养）进行了评价研究，简要的维度划分如表2所示，以便更直观的展现潜在规律。

通过表2可以看出，现有文献对数字能力（素养）的研究对象基本分为两类：第一类研究对象是以图书馆员或教师为代表的知识服务人员，以对信息与知识的保存传播和对于新技术的运用为主要研究方向；第二类研究对象是各类学生，主要以对信息与知识的获取与理解为主要研究内容。在评价体系中各维度的划分中，对于馆员与教师数字能力与素养的研究主要以自上而下的视角为主，即注重知识的传递过程，而对于各类学习者的研究主要以由浅入深的角度来划分维度，注重知识的吸收整理与再利用。

校生知道各种操作系统存在；无缝使用演示自我效能；恰当的数字技术知情决定；认识理解ICT角色；平衡对技术态度；法律伦理方面；隐私和安全；信息处理管理；技术调解沟通协作；专业化和先进的工作和创造性表达能力；每日使用；认知与应用技能内容来源：本研究整理所得。

在2006年E. Adomi与E. Alkalai分别发表的研究中，研究对象分别为馆员和数字环境下的学习者，就某种程度而言，他们的研究者都是数字环境下的学习者。二者的研究中，Alkalai对维度的划分更为细致，并创造性地提出了知识建构和数字化情感交流，对后来的研究具有极高的参考价值。而Adomi将对数字能力的评价分为三点，分别为被调查馆员自身评估、使用计算机方式、使用软件频率。由此可判断，在较早的研究中，研究者并不能够清晰的区分数字能力（素养）与信息素养和计算机素养之间的差异，更加倾向于对计算机及互联网使用方面的评价。

近年来，国外学者更多的进行了如何评价和提升数字能力方面的研究，针对不同的社会群体，撰写了较为全面深入的实践结果表述。同时，国内的一些研究者如叶兰、任友群、王俊丽等对数字能力（素养）进行了概念上的综述。2015年，黄燕、周凤飞、王俊丽等学者也尝试性的针对其小范围目标群体的数字能力现状进行了实证研究。

在对于数字能力（素养）的研究中，也出现了一些细分的特定研究群体，比如军队、政府、残疾人、数字土著等。这些特定研究群体往往具有一些一般学习者不具备的特殊特点，例如军队由于具有等级森严的军衔制度，在对数字能力评价与考核时就要考虑到这些情况；而对于政府来说，由于制度等问题，每个国家在政府数字能力的评价时的标准也不尽相同，韩国学者对残疾人的数字素养进行了分析，由于特殊的人口学特征，这项研究在某些层面上展现出了显著性的交互效应。值得关注的是马来西亚的教育者们认为现在的很多学生已经是数字土著者，这得益于他们对数字环境的适应和数字技术的精通。通过半结构化的访谈后，研究的结果得出了有助于增强马来西亚学生数字能力（素养）的数字教育框架。这些不同的研究群体表明在数字能力评价领域有许多值得开发借鉴的研究领域。

4.2高校图书馆员数字能力评价维度

所示的相关研究中的维度为基础，结合管理学中的柔性概念，考虑到高校图书馆的实际还有用户群的特点，尝试性地对高校馆员数字能力评价进行了维度划分。

没有对数字的认知以及进而形成的数字态度，数字能力的评价结果就没有任何意义。其次是数字技术能力的评价，参照了多位研究者的研究成果，在此指标下归纳出三个二级指标：数字化应用、数字化知识建构以及数字安全防护。指标的阶段划分有利于更全面的对高校馆员数字能力进行评价，方便进行赋值测评。

2015年，Ayoku等发表的文章就对数字化的应用进行了详尽描述。文章检验了尼日利亚大学图书馆是否具备充分的数字环境并检验数字环境与馆员能力的相关性。尼日利亚的数字图书馆项目面临的挑战之一是大学图书馆员的知识和技能，是否具有实现数字和电子图书馆服务的准备。研究结果显示，许多受访者能熟练使用电子邮件并进行文字处理任务，但在搜索引擎的使用方面上较为单一。他们中的许多人不知道如何评估电子资源；不能高效访问学科信息门户、专业数据库和一些开放存取数据库；没有数据库管理知识及网页设计技术，对于网页设计软件并不熟悉。

由此可见，部分高校图书馆员仍然存在数字化应用方面相关的问题。就更深层次而言，良好的数字化应用能力必将导致数字化的知识建构，反之，缺乏的数字化应用能力也需要数字化的知识建构加以引导和培养。数字能力的发展是信息素养（能力）发展的专门化成果，信息的发达造成了信息安全隐患，同样的数字也存在有安全问题，国外很多学者的研究中都非常重视安全与隐私方面，同时在法律和道德层面的评估方式也日臻完善，也从侧面证实了数字安全防护作为数字技术能力中一项考察指标的必要性。

然后，尝试沿用了运营管理的相关概念，将柔性理念引入，构建了数字化柔性指标。它下设数字需求确立、数字创新和数字评价反馈三项二级指标。数字需求的确立才能更好的进行数字服务，高校图书馆作为面向在校师生的机构，从用户满意度出发的一系列用户服务是其恒久不变的目标，开展对馆员的数字能力评价也是为了更好的进行数字服务。随着时代和技术的不断发展，数字创新也是馆员亟需具备的数字能力之一。高校馆员在接受系统性的评价前后期，也应对自身的数字能力加以评价并积极反馈，从而更好的提升个人的职业胜任力。

许多的研究中都提及了交互能力相关内容，因此，本文提出包含数字化情感交流和数字服务在内的交互能力指标。数字化情感交流与数字服务分别是有形和无形的交互能力，其评估的意义无外乎是令高校馆员的数字能力更具有实践意义，更好的提高用户群满意度。

5结语

在对数字能力的相关概念和评价维度进行了梳理总结后，文章创造性的提出了以数字意识、数字技术能力、数字化柔性、交互能力为主要评价指标的高校馆员数字能力评价体系。作为一次有益的尝试，该评价体系依然存在有一些问题，如评价体系未经过专家的讨论分析，具有很强的主观性，层次划分不够清晰、评价没有具体的衡量数据标准，外来理念的引入较为生硬等。因此，进一步的深入研究中，应着眼于更多的实证性研究，进行参与性实践，广泛参阅大量文献，应在专家们的指导下，依据高校图书馆的实际情况，对高校馆员数字能力的评价维度加以更正。

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三维数字化论文篇8

关键词：数字博物馆；数字化；人才；教学体系

0 引言

以计算机及网络技术为代表的信息技术的飞速发展和应用，为博物馆的发展与利用提供了新的契机，2001年国际博协的会议章程首次把保存活态遗产（living heritage）和数字创造行为（digital creative activity）纳入了博物馆范畴内，这一补充内容正说明了数字化技术已变得日趋重要。[1]数字化技术发展到目前，涉及数字化建模、虚拟修复、数字化管理、数字化展示、数字化复制存储、数字化仿真、虚拟现实、数字动画、数字合成影像以及物联网技术、云计算与大数据等技术，这些技术可以削弱博物馆藏品保护和藏品利用之间的矛盾，同时可以使文化遗产“变活”，不仅扩大了其物质文化遗产的影响力、传承力，而且将其中非物质文化的东西加以形象生动地呈现。[2]数字博物馆就是数字化技术在博物馆领域研究和应用的集中体现的载体。

美国从20世纪90年代开始推动“American Memmory”计划，将美国国会图书馆的文献、照片、影片等资料进行了数字化处理，以便永久保存。1992年，联合国教科文组织推出了“世界记忆”项目。我国在该领域的研究起步稍晚，在20世纪90年代末故宫博物院着手开始博物馆数字化建设的探索。[3]经过20多年的发展，尤其随着以“文物调查及数据库管理系统建设项目”等为代表的一批文博信息化项目的进行，数字博物馆的应用得到很大发展。例如，国家文物局颁布了博物馆藏品信息指标体系规范；全国文物系统2677家收藏单位完成了1660275件（套）馆藏珍贵文物的数据采集；建立国家、省、文博单位三级分布式存储的数据库群；全国有200多家博物馆建立了互联网站；大量的IT产品和信息技术企业开始关注数字博物馆应用，有的已经从中获益。[4]

然而，相比于全国4500多座博物馆（其中文物系统3354座），2000多万件馆藏文物，近百万处文物保护单位，以及其他大量的物质文化遗产和非物质文化遗产，数字博物馆的发展和水平仍显不足。[5，6，7，8，9，10，11]

金瑞国认为当下我国数字博物馆发展遇到的最大“瓶颈”还不在于资金和技术的缺乏，而在于人才的缺失。由于数字博物馆建设所需文博、传播、管理、技术等各方面复合型专业人才储备严重不足，直接阻碍了数字博物馆的快速发展。他建议可以通过与高等院校、科研院所合作，建立委托培训、资质认证、持证上岗等制度，培养一支高层次、多学科、成梯队的人才队伍。[12]

贾秀清认为文化遗产的数字化传承与创新，要求大量知识和技能更为复合的人才加入进来，建立起结构更为优化、体系更加完整的工作团队。[13]

中国文物信息咨询中心主任陈刚认为数字博物馆是以采集、保护、管理和利用人类文化/自然遗产信息资源为目的，建立的信息网络服务体系。一个完整的数字博物馆至少需要信息资源的采集、数据库建设、网络运行、虚拟展示内容的挖掘四个方面的人才，然而这些方面的人才是传统博物馆不具备的，也不是我们现有高等教育体系所涉及的。[1，10]

1 数字博物馆高等教育人才培养现状

浙江大学是我国最早从事文化遗产数字化研究的高校之一。1998年，浙江大学与敦煌研究院开始合作，开发并实现了敦煌莫高窟虚拟参观旅游系统、敦煌壁画辅助临摹与修复系统及计算机辅助石窟保护修复系统。[14]西北大学也是从1998年开始和秦始皇陵博物院合作，通过数字化设备活动破碎兵马俑碎片的三维信息，然后根据形状匹配技术实现碎片的自动拼合，最后通过手工调整实现了破碎文物的虚拟复原。[15]2005年起，北京大学与龙门石窟考古研究院开展了龙门石窟数字化工作，实现了龙门石窟擂鼓台区外立面、洞窟、圆雕大佛、洞窟中小佛像、饰物三维模型的建立，通过三维模型投射出二维图像的方法来制作精确线图。[16，17]做这些具体工作的均是计算机专业的研究生和教师，更多是从技术角度对文物进行了数字化扫描、储存，由于缺乏文物内涵挖掘和博物馆公共教育等相关的必要知识，使得他们从事文物数据的知识化方面显得有心无力，无法满足数字博物馆建设的需求。

面临窘境的还有数字考古，北京师范大学信息科学与技术学院院长周明全认为，突破技术和考古的专业壁垒限制是一个重要问题，国内的现状是考古人员不懂技术，技术人才不懂考古。周明全认为，考古人员应具备更加开放的眼光，融入信息化潮流中，不能固守现有的以发掘为主的考古学。在学科设置上，美国卡罗莱纳海岸大学等面向本科生开设了考古和数字技术相结合的专业。而国内至今未设数字考古专业，学科壁垒给数字考古的发展带来很大阻碍。

数字博物馆专业，也是由于学科壁垒导致同样的问题。数字博物馆有谁来建设？数字博物馆人才由谁来培养？急需思考和探索。

2 人才培养模式的思考与探索

2.1 开设数字博物馆方向

2015年教育部《普通高等学校本科专业目录》中，文物与博物馆学属于历史学门类。根据对各大高校文物与博物馆学专业的调研发现，这些专业常设课程为博物馆陈列与设计、藏品管理、公共服务、文物保护基础，四大课程主要围绕博物馆的陈列部、宣教部、藏品保管部的职能工作。[18]而很重要的信息化部门其教育体系是缺失的，博物馆数字化或者信息化作为博物馆发展的重要趋势，人才培养体系尚未形成，其在高等教育中的教学体系也未完全形成。在已有的教学体系中，常常仅将其作为博物馆学概论的一个章节介绍，多是了解数字化博物馆的基本功能及其在博物馆教育、博物馆管理等工作中的作用。显然这些内容不能满足当下博物馆数字化的需求，不能完成博物馆现代化的任务。

故而，开设一门博物馆数字化的课程或者组建一个数字博物馆的课程群就显得尤为重要，既是补位，博物馆信息化部门有了相应的高等教育体系下的课程，也是新形势下博物馆发展的需要。[19]由于数字博物馆属于交叉学科，2014年，着眼于社会对博物馆数字化人才的多元需求，遵从博物馆数字化自身发展规律，结合学校实际，在大量调研基础上，北京联合大学应用文理学院在文物博物馆学专业的培养方案中设置数字博物馆模块，重点开展博物馆数字化复合型人才的培养。

2.2 建设课程体系，完善课程内容

博物馆数字化复合型人才，需培养具备历史学、考古学、文物学、博物馆学的系统知识，具备娴熟的数字技术应用能力，具有一定的艺术素养，了解最新技术新概念，能够将艺术设计思维同技术实现紧密结合，可从事文物与博物馆信息化部门工作，开展博物馆数字化，数字博物馆建设，智慧博物馆建设与统筹的高级专门人才。

数字博物馆方向可以由三门理论课程和一门实践课程构成，《文物博物馆数字化概论》是一门新型的跨学科综合课程。通过课程的学习，学生不仅可以了解博物馆相关理论，而且可以进一步掌握如何使用现代计算机技术手段来对博物馆进行数字化展示。教学要求学生在学习本课程后，能够了解博物馆数字化展示与传播的一般方法与途径，了解博物馆数字化最新的前沿技术和发展趋势，能够用技术手段就某一数字化案例进行管理、分析与操作，从而提高其技术素养与策划管理能力，更将之前学过的计算机软件知识运用到实处，做到真正的学以致用。

《文物图像处理技术》课程主要内容是涉及计算机图形学、图像处理和虚拟现实的学科应用，数字化建模、虚拟修复、辅助管理、数字展示等技术框架，关键技术和典型系统应用。教学要求学生在学习本课程后，运用已经学过的计算机软件知识，就某一实例进行操作，掌握文物图像处理技术的主要方法与途径。课程则需要学生了解文物图像处理技术的相关关键技术，同时掌握如何使用现代计算机技术手段来对文化遗产进行数字化的保护。

《文物仿真与建模》课程主要内容是文物仿真与建模方面的新技术与新进展，结合多年文物仿真与建模的应用实践，归纳提炼技术基础体系和专题应用技术，从不同角度介绍文物仿真与建模中所使用的有关技术和方法。内容涉及计算机图形学、图像处理和虚拟现实的学科应用，数字化建模、虚拟修复、辅助管理、数字展示等技术框架，关键技术和典型系统应用。课程需要学生了解文物仿真与建模的基本方法，同时掌握如何使用现代计算机技术手段来对文物建模与保护。

《博物馆数字化综合实践》课程在理论课基础上，以数字化建模、虚拟修复、数字化管理、数字化展示、数字化复制存储、数字化仿真、虚拟现实、数字动画、数字合成影像等为内容，加大上机操作时间和室外相关数字化设备使用操作时间，另外以项目为导向，开展系列的实践工作。

2.3 改革教育教学方法

由于数字博物馆方向实行小班上课，易于开展形式多样的教学活动，学校要求在院校常规教育教学方法基础上，将启发式、案例式、讨论式、基于问题学习等先进理念融入教学全过程。理论课程与上机课程结合，上机课程与室外实操课程结合。实验教学也改“灌输式”为“学生主体式”，激发学生的学习积极性、主动性、创造性，提高独立思考和动手解决问题的能力。现代教育教学方法与传统师承教育精髓有机融合，集多种教育教学方法之优势，最大限度地提升学生在校学习和实践的效果。[20，21，22]

2.4 学生自主项目实践

北京联合大学部级应用文科综合实验教学中心为充分调动学生的积极性、主动性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，提高学生的实践创新能力。每年开展文科创新性实验项目的申报与立项工作，学生以北京联合大学文博馆为主题开展了《基于二维码技术的文博馆展示设计与微信平台制作》一期和二期项目。一期主要依托《博物馆学概论》课程，以文博馆的文物为内容进行文物的内涵挖掘和研究，并制作了文博馆的微信公众号，定期发送文博馆文物的相关咨询，另外制作文物的二维码展示牌，便于参观者通过扫二维码获得文物更多的信息。二期项目主要依托《博物馆数字化概论》和《数字化实践》课程，以小组为单位，采用照片建模方式，高精度白光三维扫描技术方式获得文博馆文物的三维图像。

另外，学生也积极参加北京联合大学“启明星”大学生科技创新项目申报，2015年文物与博物馆班学生完成了《北京地区圆明园流散石质文物的数字化保护与档案管理》，通过360度二维照片环拍采集，photoscan软件建模方式获得流散石质文物的三维影像，为圆明园流散文物的展示和利用提供了重要的思路。

北京联合大学文化遗产传承与利用虚拟仿真中心拥有大量的三维数据采集、建模、展示、复制设备，可为学生开展各项数字化实践提供方便，进而提高学生的数字博物馆的专业实践能力。[23]

2.5 北京联合大学依托教育部文化遗产传承与利用虚拟仿真中心开展数字博物馆的虚拟仿真教学

早在2003年，北京市财政局专项支持我校建立了“数字化技术创新实验室”，并成立“信息技术研究所”。2005年成立“虚拟现实项目组”，2006年开发了基于Web3D技术的“徐悲鸿纪念馆”数字博物馆系统。2007年建立了“北京市高等学校科技创新平台―数字化技术创新基地”，该基地的主要研究领域为数字图像处理、模式识别与人工智能、虚拟现实技术、服务计算、文物数字化等。2014年申报获批教育部文化遗产传承应用虚拟仿真实验教学中心，该中心开设有文物综合保护与展示、部级“非遗”技艺传承、文化遗产场景再现与应用、文化遗产旅游产业创新应用等4个虚拟仿真实验教学平台和1个文化遗产传承应用成果数字化展示与体验中心。通过虚拟仿真教学，可为历史文博系文物与博物馆学专业数字博物馆方向学生的专业实践提供更多的机会和平台。

2.6 大学生创新与创业基地

创新已成为世界主要国家的核心战略，近年来主要国家提出科技战略的频率之快、层次之高前所未有。2015年，被誉为中国第四次创业浪潮的“众创大潮”在全国兴起，总理倡导“大众创业，万众创新”，提出要以大众创业培育经济新动力，用万众创新撑起发展新未来，打造经济新的发动机。2015年5月、6月，分别就高校双创人才教育改革和双创人才发展的若干政策提出了意见。北京联合大学鼓励大学生进行创新与创业，博物馆数字化及文化遗产数字化是将传统文化与高新技术结合的典范，是“让文物活起来”的重要方式。北京联合大学依托部级文化遗产传承与应用虚拟仿真中心和文物与博物馆学专业的数字博物馆方向，可开展数字博物馆以及文化遗产的文化创意和创新实践基地，开展实习实训、专业共建、创新创业、协同创新的合作，提高文物与博物馆学专业学生的就业质量和社会影响力。

3 结束语

数字博物馆正在以其交互性、趣味性、多感知性等鲜明特征改变着形式单一、氛围沉闷的传统博物馆形式，[24]而这种改变离不开数字博物馆人才的水平和质量。为了更多观众能更加方便、趣味地了解我国灿烂辉煌的文化，让“更多的文物活起来”，加强数字化博物馆人才的培养力度和改革是当务之急。

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作者简介：张子迎（1987―），女，安徽宿州人，北京师范大学信息科学与技术学院博士后，研究方向：文化遗产数字化。