数字化技术范文

时间:2023-11-13 20:14:57

数字化技术

数字化技术篇1

[关键字]数字化 广播电视 技术 信号处理 信号传输

绪论

改革开放以来,随着我国经济、政治、文化等方面的长远发展和建设,我国的综合国力有了明显增强。这也给我国科学技术的发展提供了更加广阔的空间,能够满足我国人民群众日益增长的不同程度的物质和文化需求。在这样的契机下,我国电视业也蓬勃发展。在现阶段,世界已逐步进入了信息化、数字化时代,进而为数字化广播电视技术和数字化广播电视业的进步提供了技术支持和物质基础。为了尽快与世界接轨,我国相继出台了一系列的数字电视标准草案,包括条件接收标准和业务信息标准等,同时还公布了与之相适应的电子节目指南、用户管理系统等标准。同时配以码率压缩技术、卫星通信技术,其范围包括数字信息的发射、传输和接收等。到目前为止,我国所有的省份和地区均有自己的卫星数字通讯,这也加速了我国数字电视时代的全面到来。

一. 概述

1.1起源

传统的电视节目,其图像等信息的产生、传输、处理及接收等均为模拟信号,都是采用时间轴取样的接触上进行的,并以幅度调制的方式传输。为了使人眼对图像信号能够更好的呈现视觉接收,一般分为奇、偶两个场。但是这种形式的电视信号受影响因素较大,包括噪声积累、色度畸变等都严重的阻碍了它的整体接收效果。因此,在信息技术发达的今天,数字体制信号电视逐步代替的模拟体制信号。对于数字广播电视的研究,始于上个世纪60年代,其初衷主要是满足人们对于视觉和听觉的享受;在1984年,日本提出了世界上第一个高清晰度研究方案,并着手进行研究,于1988年试播。

1.2优点

数字化广播电视的发展,不但开启了一个全新的数字时代,同时其本身也含有诸多的优点。首先是数字信号在多次的传输和处理过程中,能够保证抗干扰和保真性,使图像的质量不受影响,大大提高了系统的可靠性。同时,数字化广播电视的信号更能够实现实时处理,改善了图像的质量、压缩频带、二维滤波等。并在传输过程中更容易实现图像信号和伴音信号的重复使用,突显其优越性。

二.数字化技术流程

数字化的广播电视顺利实现离不开学习技术,主要体现在数字信号的处理和传输上。

2.1取样

根据Nyquist定理,对于数字信号频率的选取,必须大于信号宽带的两倍,这样才能够实现在取样信号中完全恢复原始信号。因此,数字广播电视的数字化抽样也要同样遵守Nyquist定理。在数字的分量编码阶段,亮度抽样可选择13.5MHz,以达到525/60与625/50等两大制式行频公倍数2.25MHz的两倍。并以此为基础,选择相关的色差信号、亮度信号等参数。确定标准取样和非标准取样所适用的范围。

2.2量化

对取样信号进行处理,将模拟信号转化为时间上的离散的脉冲信号。但是这个时候的脉冲信号仍然是模拟的,因此必须进行离散化处理,对其中用数码进行分值的过程,成为量化。一般来讲,经过A/D转换的脉冲信号串被称为传输数字信号的数码率,这个数码率随着抽样频率和量化比特数决定,抽样频率越高,量化比特数也就越大,而数码率也就相应的提高,这时就需要传输设施的宽带更宽。

三.传输流程

在信号的传输过程中,仍要经过一系列较为复杂的处理过程,才能够真正使用户接收到正确的数字信号。

3.1码率复用

为了方便信号的传输,同常将一定数量的低速信号复接为高速率的信号,这也实现了传输容量的扩大,提高了传输速率。日本、美国等发达国家都有自己的数字速率系列,也能够根据不同的要求进行码率复用,满足不同的需求。

3.2QAM调制

数字调制包括多个种类,数字化广播电视则通常使用MQAM调制,即正交幅度调制,它是一种能够将载波的振幅和相位同时进行数码调制的具有复合性特点的调制形式。在广播电视的数字技术领域和范畴中,经过频道调制器对模拟信号处理后,能够适应如微波、光缆等传输设施的频域。

3.3机顶盒

数字有线电视机的机顶盒的基本功能就是接收数字广播电视节目。它与数字卫星机顶盒的原理相同,仅仅在于信号传输的介质不同。而数字有线电视机顶盒却可以支持几乎任何广播和交互式的多媒体应用,包括数字电视广播接收、电子节目指南等。

结束语

数字化广播电视的发展空间巨大,不但能够满足广大人民群众日益增长的文化需求,同时也为我国的广播电视事业开拓了广阔的市场,基于这样的背景下,本文着重对数字化广播电视的发展进行介绍,同时又对其数字信号的发射和传输过程所包含的技术进行阐述,对于此类问题的深入研究提供了借鉴。

参考文献

[1] 马立欣.数字电视概述[J].电视技术.2000(6).

数字化技术篇2

关键词:数字化变电站;电子式互感器;IEC61850

中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2013) 14-0000-02

一、引言

在我国,变电站综合自动化技术经过十多年的发展已经走向成熟,变电站自动化技术的广泛采用提高了电网建设的现代化水平,增强了输配电和电网调度能力,降低了变电站建设的总造价,这些都已经成为不争的事实。电子式互感器、智能化一次设备及其在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日臻成熟,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,为全数字化的变电站技术提供了新的契机。

数字化变电站是利用数字化技术使变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化,其基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等。

数字化变电站建设的关键是实现能满足上述特征的通信网络和系统,并开发出相应的智能设备。IEC61850标准包括变电站通信网络和系统的总体要求、功能建模、数据建模、通信协议、项目管理和一致性检测等一系列标准。数字化变电站可按照IEC61850标准建设通信网络和系统的变电站。

二、数字化变电站的设备特点

数字化变电站的主要一次设备和二次设备都应为智能设备,这是变电站实现数字化的基础。智能设备具备可与其他设备交互参数、状态和控制命令等信息的通信接口。如果确需使用传统非智能设备,应通过配置智能终端将其改造为智能设备。设备间信息传输的方式为网络通信或串行通信,取代传统的控制电缆、CT电缆和 PT电缆等硬接线。

电子式互感器的应用是数字化变电站发展的核心与基础,任何形式的数字化变电站都离不开互感器的数字化。江西南昌董家窑220kV变电站作为华中电网首个数字化变电站,率先在110KV系统采用电子式互感器及相关二次设备。

(一)IEC61850协议

IEC61850是关于变电站自动化系统的完整的标准体系,提出了信息分层,系统的配置、管理、面向对象建模同一建模、采用映射的方法实现通信,符合采用网络通信传输实现无缝通信系统的要求。为不同系统、不同设备之间的无缝联接提供了统一平台。IEC61850是智能化一次设备和数字式变电站的实现标准。IEC61850是至今为止最为完善的变电站自动化标准,它适应了变电站应用功能的分布式实现和组合式实现,为变电站一体化提供了统一平台。变电站内采用IEC61850通信标准符合当今变电站自动化发展的方向,对整体提高变电站技术水平具有重大意义。

(二)智能开关的应用

理想的智能开关是指在断路器内嵌电压、电流变换器及其光电测量系统 ,由微机控制的二次系统、IED设备和相应智能软件实现集成开关系统智能性的开关设备。但由于智能开关等一次智能化设备的开发周期以及造价等原因,目前最佳的解决方案依旧是采用智能终端+传统一次设备的方式。从严格意义上来说应该智能终端称之为智能操作箱即将原有的操作回路下放至端子箱再配以智能化系统来实现传统开关设备的数字化。实现了传统开关的“自我描述”“自我检测”机制。

(三)电子式互感器的应用

电子式互感器分为光学电子式互感器和混合电子式互感器(或电学电子式互感器)。

光学电子式互感器(即无源式电子互感器)的电流测量原理包括Faraday效应、磁致伸缩效应、Kerr效应和逆压磁效应等,电压测量原理包括Pockels效应、Kerr效应和逆压电效应等。其中利用Faraday效应测量电流和Pockels效应测量电压的方法最直接,精度高。

混合电子式互感器(也称为有源式电子互感器)的电流测量原理包括罗氏线圈和LPCT,电压测量原理包括容式分压、感式分压等。董家窑220kV变电站采用的是有源式GIS结构的电子互感器。

以下为电子式互感器与常规互感器的差异:

(四)计量系统的应用

数字化变电站由于采用了电子式互感器,从而使得传统的计量系统(电度表)已无法使用,在现阶段已开发出能够接IEC61850协议过程层接口的电度表从而满足了数字化变电站对于计量系统的需求。数字式电度表DTSD/DSSD1056已获得了质量技术监督局的计量许可证,DTSD/DSSD1056三相电子式多功能电能表在接收到光纤以太网传送的数字化电流电压信号后,实时运算和处理CPU系统对该数据进行处理光电式电能表的电量输入采用了数字输入接口模式。数字输入接口严格遵循了当前国际流行的IEC61850标准,数字输入接口在物理和链路层上采用了IEC61850推荐的高速光纤以太网。

数字化计量系统与传统计量系统的对照如下图所示。

三、结语

数字化变电站的研究已从实验室阶段进入实际工程应用阶段,实用的全数字化变电站已有一些先例。目前,数字化变电站所需的大部分设备,可基本实现国产化。国家电网公司及各省市电力公司始终跟踪数字化变电站的最新发展,并做了大量实际工作,继2003年数字化间隔挂网试运行后,陆续有220KV安徽铜陵周庄变、220KV青岛午山变、220KV河北保定安新变、220KV哈尔滨延寿变等数字化变电站成功投运。还有部分省市电力公司按 IEC61850标准进行的500kV试点变电站正在调研中,并准备在近期内建设。数字化变电站将是我国变电站技术的发展方向。

参考文献:

[1]程云国,刘会金.光学电压互感器的基本原理与研究现状[J].电力自动化设备,2004,24(5):5-7.

[2]宋军强,周彪.新型光学电压互感器及共信号处理的原理与算法[J].电力系统自动化,2002,26(13):52-56.

[3]王政平,张雪原.光学电流互感器的问题与解决对策[J].传感器技术,2005,24(5):5-7.

[4]黄智宇,段雄英.电子式互感器数字接口的设计及实现[J].电力系统自动化,2005,29(11):87-90.

[5]殷志良,刘万顺.一种遵循IEC61850标准的MU同步的实现新方法[J].电力系统自动化,2004,28(11):57-61.

[6]窦小波,吴在军.借鉴IEC61850功能分层的保护装置折设计[J].电力系统自动化,2004,28(23):65-70.

数字化技术篇3

 

近几年来,随着社会经济的发展和计算机科学技术的不断更新,数字技术的应用领域也变得越来越广泛,数字技术在工业电气化中更是发挥着极其重要的作用,它是工业电气化能否顺利、良好运行的前提和保障,数字技术所特有的操作简便、性价比高、可靠性强的优势,也奠定了它在工业电气化中被广泛应用的可能。

 

一、工业电气化和数字技术概述

 

工业电气化作为电子电气化技术发展时代的工业产物已成为当前工业控制体系中的核心运营模式,而在工业电气化中引入数字化管理的技术概念成为今后很长一段时间内的行业发展方向。数字化技术主要是指通过计算机技术进行程序化编码设计,通过工业光缆和信息通讯卫星来进行信号的传输和处理,数控技术主要内容包括数字编码、数字压缩、数字传输、数字调制和数字解调等等。数字化技术是信息化技术的核心内容,通过高容量、高集成化和高技术综合的数字化系统可以实现多工种、多功能和多技术平台的综合管理,这对于工业电气化是一个很好的功能完善。

 

二、数控技术在工业电气化应用中的优势

 

当前数控技术的主要作用是完善工业电气化功能,提高工业电气化控制的效率,打造基于数控技术操作的工业电气化的管理平台,数控技术在工业电气化的应用中的优势主要有以下:

 

1.系统操作简单、方便

 

数字技术在操作时只需要输入命令指示,系统就会自动的进行信息的传达、分析、回应等操作流程,应用操作十分的简洁、方便。同时,计算机数字技术本身具有很强的判断和辨别能力。它利用电缆、光纤、网络和微波等介质进行信息的传输,通过逻辑辨识,对信息的准确度、模拟量和数字量进行快速准确的识别,降低了资源的投入和浪费,减轻了人员的工作量和工作压力,使系统操作轻松、安全。此外,数字化技术平台的开放式管理也推动了编程接口的规格愈加的标准化,缩短了编程所用的周期,提高了代码的利用率。

 

2.性能价格比指数高

 

计算机数字技术由于通信能力高、标准化程度高、智能化强等特点,在工业电气自动化系统的运用中,能够改善它的结构组成,使其更加清晰;提高电气系统在自诊、自查、自用等方面的能力,保证了它的质量水平。同时,数字技术的运用,也可以降低生产管理成本,提高工业电气作业的经济效益。此外,数字技术的开放性也为工业电气的技术改造和在实际生活中的应用效果提供了基础和保障,为工业电气的数据共享、全面自动化提供了可能和基础前提。

 

3.系统安全可靠性强

 

计算机数字技术在工业电气中应用时,运用的是智能化与网络化相结合的数字电气系统,它的系统操作简单方便,处理信息的速度快、准确性格,减少了过去笨重繁多的机电设备,提高了工业电气在实现自动化模式运行时的安全性和可靠性。例如,电气仪表仪器的智能化、网络化、数字化,提高了系统运行时的平衡性和稳定性,工作效率大幅度提高,使得企业降低了生产管理运营的成本,增强了产品的应用性和市场占有率,提高了企业的安全质量和经济效益。

 

三、数字技术在工业电气化中的应用

 

计算机数字技术以其自身独有的优势,实现了工业电气化的智能化、自动化控制,被广泛的应用到工业电气化系统当中。目前,计算机数字技术在工业电气化系统中主要被用于以下几个方面。

 

1.分布式的控制系统和现场总线的应用

 

现场总线是一种串行的高度数字化的通讯总线,主要负责进行智能设备和自动化系统之间的连接和数据信息的双向传输工作。工业电气系统可以利用现场总线技术,将现场的低压断路器、输入(站)智能化的仪器仪表进行串连,通过同一根电缆与中央控制室中的远程计算机进行网络信息连接,将现场设备得出产生的各种信息及时准确的反馈回中央控制室,使控制人员能够及时快速的了解和掌握现场情况,并根据相关数据做出正确有效的结果反应。

 

2.将Windows系统作为工业电气控制中的标准平台

 

在将数字技术运用到工业电气化系统的过程中,操作简单且能够直观的反映图像信息的以数字技术为核心的图形化数字控制界面日渐的被更多的用户了解、接受和采用;以微软技术为基础的Windows系列的操作系统也已经逐步的作为工业电气化控制系统中的标准平台。

 

四、数控技术在工业电气化中的创新应用

 

数控技术在工业电气化领域的发展前景十分看好,这也充分体现了技术革命对于工业生产的巨大推动力,但是,在巨大应用前景的同时,我们也应该看到,技术发展应该始终关注自身的瓶颈所在,有针对性的进行创新性的工作,才能拓宽技术的应用范围,完善技术的功能效果,这也是数控技术在工业电气化应用中应该重视的问题。

 

1. 在工业电气化中引入移动终端管理技术

 

工业电气化管理是一项十分复杂的技术流程,因此,管理系统也是相当的庞大,引入移动智能终端技术,可以轻松的实现个人化操作,随时随地的实现控制。通过WLAN 技术和TCP\IP 技术实现数据交换,在个人电脑甚至是移动手机上实现移动终端式的管理操作,这将在工业生产中带来极大的便利。

 

2. 建立工业电气化管理的数据库开发系统

 

工业电气化管理数据量大,涉及的工业流程多,经手的技术人员和技术部分也是十分负载,如何更好的实现电气化控制,需要全方位的掌握电气化管理的各项数据资料,只有建立专门的电气化运行资料数据库才能够掌握工作动态,分析工业流程的运行状况,对感兴趣的工业流程或者技术环节进行数据分析甚至是运行预测,为工业设备的维修监测、管理系统的运行监测乃至于生产能力的预估提供强有力的数据资料。

 

3. 建立健全工业电气化信息化集成管理系统

 

基于数控技术的工业电气化管理系统是企业信息化管理的必经之路,企业的信息化管理平台涉及的内容众多,从生产管理、后勤管理、维修管理等等各个方面,因而各个子管理系统的模块化是企业实现全面管理的效率保障,在工业电气化中,加强控制技术的多功能集成化系统的开发,建立工业电气信息化系统模块,真正实现即插即用的无缝对接,这是数字化技术在工业电气化中应用的又一创新途径。

 

4.实现智能终端的就地化安装

 

智能终端的就地化安装是指采用双重配置技术的间隔层及智能化终端进行信息数据的采集工作,通过光缆进行信息数据的连接和传输。它的第一层配置的作用主要是上传现场的数据,第二层配置的作用主要是保护跳闸,提高系统安全系数。因此,大多数的企业在办公环境内安装标准的TCP/IP协议,以促使MES系统与ERP系统进行信息的连接,提高企业的办公自动化和智能化的水平和效益。

 

五、结语

 

当今社会是信息化、网络化的社会,数字技术被越来越多的运用到工业电气自动化的各个环节和方面,为其发展革新发挥了尤为重要的作用,工业电气化系统中对数字技术的设计、分析、和开发管理等多方面的探索和研究成果,也被广泛的应用到现实生活中的各个方面,推动了社会整体发展方向。

 

数字化技术篇4

关键词:数字化测绘;地质勘查;倾斜摄影技术;工程测量

中图分类号:P624文献标识码:A

引言

随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化,特别是全球定位系统技术全面用于大地测量定位,全数字化测图系统、影像扫描系统、全数字摄影测量工作站等数字化测绘技术装备以及地理信息系统基础软件和应用软件相继问世,实现了地理信息获取、处理、管理和分发服务全过程数字化,测绘生产力水平和生产效率大大提高。作为地质勘查专业单位,山西省地球物理化学勘查院(简称山西物化院)已经全面涉入了数字化测绘生产技术,具备了空间定位(GPS系统)、数据采集、外业一体化数字成图与建库等技术生产能力。从事控制测量、地形地籍测量、房产测绘工程与精密工程测量、航空摄影测量、地理信息工程、立体模型制作,服务领域涉及土地管理、水利工程、城市建设、房地产开发、公路与铁路交通、国防建设、基础测绘、地质找矿与矿山开发。作为一名测绘工作者,笔者简要谈一下对数字化测绘技术和地质工程测量发展应用的认识。

一、数字测图的优点

大比例尺数字测图有力地冲击着传统的平板仪或经纬仪的白纸测图方法,大有取代白纸测图之势,这是因为数字测图具有诸多的优点。

(一)测图用图自动化。

传统测图方式主要是手工作业,外作业测量人员人工记录,人工绘制地形图,在图上人工量算所需要的坐标、距离和面积等等。数字测图则使野外测量自动记录,自动解算,使内业数据自动处理,自动成图,自动绘图,并向用图者提供可处理的数字地形图软盘,用户可自动提取图数信息。

(二)图形数字化。

用软盘保存的数字地形图,存储了图中具有特定含义的数字、文字、符号等各类数据信息,可方便地传输、处理和供多用户共享。数字地图不仅可以自动提取点位坐标、两点距离、方位以及地块面积等,还可以供工程、规划CAD计算机辅助设计使用和供GIS地理信息系统建库使用。数字地图的管理,既节省空间,操作又十分方便。

(三)便于成果更新。

数字测图的成果是以点的定位信息和属性信息存入计算机,当实地有变化时,只需输入变化信息的坐标、代码,经过编辑处理,很快便可以得到更新的图,从而可以确保地面的可靠性和现势性,数字测图可谓“一劳永逸”。

(四)避免了因图纸伸缩带来的各种误差。

表示在图纸上的地图信息随着时间的推移,会因图纸的变形而产生误差。数字测图的成果以数字信息保存,避免了对图纸的依赖性。

二、数字化技术在矿区地质勘查中的应用

(一)数字化测绘工作方法。

基础控制部分,D、E级GPS的布设及选点埋石:根据煤矿区视野开阔,通视良好的实际情况D级GPS网在三等三角点之间布设为点连式、边连式相结合的GPS网,每个点至少有4条基线与其相连。D级GPS点共布设点位50+,平均边长1.5km。E级GPS点的布设在D级CPS的基础上采用点连式的方法进行布设两已知点问最多布设5个三角形,边数不超过8条,共布设E级GPS点60+。D、E级平面控制网均采用GPS静态相对定位测量布网,网形大多由三角形单点连接,少部分三角形边连接。GPS控制点在测区内分布较均匀,网形合理,强度较高。

外业观测:数据采集利用美国三台阿什泰克M单频接收机标称精度5mm+2ppm。D进行观测,观测时段D级>~60min,E级>~45min,数据采集间隔10s,同步接收卫星频数最少为5颗,绝大部分为7-8颗,卫星高度角大于15°,接收机与卫星的图形强度良好。

数据处理:GPS外业数据处理和基线向量采用GPS接收机随机商用软件“Loucus轨迹处理软件”在笔记本电脑上采用独立基线平差方法进行。GPS网先在WGS-84坐标系中进行三维无约束平差,其目的在于检核GPS网的内部符合精度,亦即处理由于多余观测而引起的网内不符值问题,本次作业所有基线向量无一剔除,顺利通过了检验,然后在基准点已知点的约束下进行二维约束平差,最后提供各点在高斯平面,第33度,带上的1954年北京坐标系坐标和1956年黄海高程系。高精度均符合量规范要求。

数字化测图的工作方法:由于测区的D、E级GPS点的密度能够满足地形图的测绘要求,因此本次测图直接在D、E级GPS点上进行。

(二)常规测图方法和数字化测图的精度比较

野外大比例尺数字化测图的全过程几乎都是用解析法进行的。虽然最后成果仍表现为图解的线划图,但与传统的平板仪测图相比,有着本质的差别。数字化测图不仅在效率上有很大提高,而且大大减轻了野外的劳动强度,更为突出的是地形图数学精度的提高。

三、数字化测绘技术展望

现代测绘技术及测绘仪器向数字化、电子化、自动化方向发展,打破了传统的手工测绘理念,形成目前较好的一套数字化测绘解决方案。但是,目前的测绘技术在地质工程测量中的应用依旧存在着若干问题.需要我们广大测绘工作者的不懈努力,不断提出新的任务、新课题和新要求.有力地推动和促进工程测量事业的进步与发展。目前,数字化测绘技术传统的定位和绘图仍是重要的社会需求,但社会已经对测绘部门提出了新的需求.以前和测绘部门无关或关系小大的属性信息的采集、综合分析利用等也开始要测绘部门承担。由于社会发展和人民生活的各类信息都要以空间定位为基础,由于市场需求的大量涌现,信息化测绘将迅速推动测绘企业的技术进步,测绘企业参与地理信息系统在各方而的应用和开发是总体趋势,也是测绘企业生存和发展的方向。信息化测绘将是我国测绘由传统测绘向数字化测绘转化和跨越之后进入的又一个新的发展阶段,它代表着我国测绘技术总的战略方向。

四、结束语

本单位自数字化测绘技术应用于生产后,生产效率和经济效益得到显著提高。数字化测绘技术的探讨,可使作业人员少走弯路、降低出错率。数字化测绘技术的提高,可为提供数字产品奠定基础,并提高了职工的技术素质。随着数字工程的深入发展,GIS技术的不断成熟、GPS技术在各行各业的广泛应用。大力开展数字化测绘技术是地质测绘单位科技创新的任务和方向、也是提高地质测绘单位自身实力和经济效益的重要手段。

参考文献:

[1]廖立新,对数字化测绘技术在地质勘查中的应用探讨[J].广东科技,2009,4.

[2]邹振兴,数字化测绘技术的特点及在工程测量中的应用探讨[J].中国高新技术企业,2008.

[3]胡云,数字化测绘在地质勘查中的应用[J].应用科学,2010,14.

数字化技术篇5

在非遗的继承工作中,数字复原技术、再现技术成为了有效的工具;在非遗的传播工作中,网络技术、数字信息系统等提供了便捷、高效、互动性强的平台;在非遗发展创新的过程中,数字辅助设计、辅助编排等技术提供了支持。本文将就这几个方面的非遗保护工作所涉及的数字化技术进行总结和分析。

(一)采集与存储

非遗保护工作的基础首先是非遗的采集与保存。由于非遗具有形式多样、非物质形态和信息量庞大等特点,对非遗进行完整有效的采集、编码,并长期存储和系统重现存在一定难度。数字化技术为非遗保护中多种数据形式的记录工作提供了强有力的工具。传统数字化采集技术包括使用图文扫描、文字识别、录影、录音等技术获得文字、二维图像、视频和音频信息。然而,由于非物质文化遗产丰富多样的形式和巨大的信息量,传统的采集和记录技术存在难以重现、可编辑性差等问题。例如在传统舞蹈的采集和保存中,演员的动作多通过文字、照片、视频进行记录,但上述方式对表演的记录并不精确和全面,在没有指导的情况下难以进行完整重现,且无法进行修改和编辑。近年来,全息拍摄、三维扫描、动作捕捉、地理信息技术和虚拟现实等新技术逐渐兴起和成熟。根据意大利佛罗伦萨大学MassimilianoPieraccini等人的研究,三维技术已经在文化遗产保护领域得到了充分的发展和广泛的应用。③[3]在国内,已有学者讨论了动作捕捉技术在楚文化编钟乐舞数字化保护④以及泉州拍胸舞采集⑤中的应用。这些现代数字信息获取与处理技术突破了传统保护方式难以达到的保真效果,为非遗的保护提供了新的可能性。数字化存储技术也为非物质文化遗产的存储提供了许多新手段。非遗转化为数字化形式后,往往以文字、图片、音频、视频、三维模型等多种形式进行储存,这些非遗数据来源多样、结构异质,大多包含较大信息量,并有长期保存、方便管理的需求。在物理层面,除了以传统的光盘、磁盘作为存储介质外,磁盘阵列、分布式存储等技术为大容量存储提供了可能,而光纤和一系列网络协议也成为支持数据的异地存取的有利条件。在数据层面,数据库技术、数据管理和检索技术的发展促进了非遗数据的结构化,完整有序、便于检索的数据也为非遗的开发与利用提供了便利。于此同时,数据压缩技术则成为节省存储空间、压缩存储成本的重要工具。

(二)复原与重现

由于非遗的传承往往依赖其固有的文化生态环境,在现代文明的冲击下,许多珍贵的非遗已不再具有完整形态。例如部分传统舞蹈、传统音乐的部分技法已经失传,在今天已经难以完整继承和学习。在这一问题上,数字化技术为非遗的形态复原保证了技术上的可能性,同时也为非遗的继承和发扬提供了支持和辅助。目前,数字化修复与演变模拟技术在非遗保护中的应用主要分为两类:⑥一类是将三维建模、虚拟漫游、图像处理、人工智能等技术应用于现场调查和保护修复等各个环节;另一类是结合专家的领域知识进行艺术品的虚拟复原和演变模拟。例如根据专家的经验知识以及保存较为完好的木雕花纹,综合利用图像处理、三维建模、人工智能等技术,修复变形、脱落、损坏的木雕艺术;⑦又如利用专家知识、文献记载和已知技法,通过计算机模拟还原失传技法。在非遗的重现工作方面,多媒体技术、虚拟现实技术都为完整、系统重现非遗提供了解决方案。尤其是虚拟现实技术,通过对视觉、听觉、触觉等感官的全方位模拟,配合三维扫描、动作捕捉等采集技术,不但能高保真度地还原展示对象,还能让体验者产生身临其境的感受。ChengYang等人指出,利用虚拟现实技术重建和模拟著名历史文化活动能促进公众更为积极和深入地参与非物质文化遗产的保护。⑧

(三)传播与共享

在信息时代,非遗的展示、传播和共享也有了新的形式。数字博物馆、数字图书馆以及数字档案馆等数字资源展示与共享平台逐渐兴起。这些数字资源展示与共享平台主要分为数据平台与体验平台两种形式,数据平台和体验平台既可以有机结合,也可以各有侧重。检索平台通过建立网站、连接数据库实现用户随时查阅、检索相关非遗资源,部分线上博物馆提供了非遗资源的申报途径和非遗保护的交流场所。例如开通与2006年6月9日的“中国非物质文化遗产网中国非物质文化遗产数字博物馆,”⑨展示与传播了中国和世界非物质文化遗产专业知识,并提供了非遗保护工作的信息交流平台。这些线上平台在用户接口层与动态网站架设、交互式程序设计等技术密不可分;在逻辑和数据层则要求通过元数据、语义网等设计,以确保非遗资源的可获取性。体验平台把数字化技术应用于博物馆展示领域,极大拓展了展示的空间和手段,增强了互动性和趣味性。在数字博物馆里,只需简单操作即可让展品清晰、全面、交互式和情景式地呈现在阅览者面前。一些在传统博物馆难以展示的宝贵工艺流程、民俗、音乐、戏曲,则可相对系统地进行模拟,并更为鲜活地得到重现,例如深圳博物馆的“深圳民俗文化展,”⑩通过场景复原和多媒体展示等数字化展示方式对深圳民俗文化进行了全面立体的介绍。此外,阅览者可以与展示平台进行互动,提升参与度,例如展开虚拟漫游,获得更为深入和丰富的体验。在以上过程中,虚拟现实技术和人机交互技术是互动式展示的技术基础;而在网络技术和相关协议、标准的支持下,这些展示平台既可以与传统博物馆结合,也可以不依托博物馆实体而进行网络展示。

(四)辅助设计与辅助开发

非遗的保护与开发是对立统一的关系。合理的开发和创新不但无损于传统,更能创造出符合现代环境的新形式,有利于非遗在现代市场环境下获得新的生存空间,从而部分化解现代文明与文化遗产生存空间之间的冲突。其中,数字化辅助设计以及数字化编排与讲述技术(VirtualStoryteller)为非遗的发展和开发利用提供了有效的方法。在传统工艺品的艺术特点提取以及创新设计工作中,数字化辅助设计系统在平面设计和三维设计领域均能发挥重要作用。其实例有浙江大学计算机学院CAD中心的敦煌壁画艺术的数字化知识提取与辅助创作系统的研究,以及浙江大学计算机学院现代工业设计研究所的斑铜工艺品辅助设计系统的研究。127在口头文化遗产的保护中,数字化故事编排与讲述技术将文化遗产的表现形式全面升级。该技术提供了基于人工智能的虚拟环境,这些虚拟环境整合了音乐、戏剧、诗歌等多种表现形式,并具有自动编排故事情节的能力。该技术的一大特点是具有交互性,用户能够根据自身需要参与故事的讲述。目前韩国汉城Nabi艺术中心的已成功举办基于数字技术的非物质文化遗产故事讲述技术竞赛,在这一竞赛中,不同风格的数字故事讲述技术被有效地应用于非物质文化遗产的保护中。在音乐与舞蹈类文化遗产的保护工作中,数字化舞蹈编排与声音驱动技术提供了新思路。该技术旨在收集和保存多种舞蹈文化的视觉效果与相关声频,建立动作和音频库,并通过对舞蹈动作特点和音频特点的分析,开发出基于动作的舞蹈编排系统和声音驱动的舞蹈编排系统。

二、技术视野下非遗保护数字化的现状与问题

我国是一个非遗大国,各民族在其发展过程中均创造出了灿烂的非物质文明。由于受社会转型期的影响,濒危非遗数量庞大、种类繁多。然而,我国非遗保护数字化工作的开展晚于许多发达国家,面临的困难也更多。近年来我们在非遗保护的数字化工作中取得了许多成绩,但也暴露了大量问题。从技术及其应用的角度看,这些问题可以归纳为目前新技术在非遗保护工作中只得到小范围、浅层面的应用,没有深入和有机地与非遗保护工作结合,尚未能真正体现帮助非遗在现代社会合理嬗变、寻求新生存空间的作用。本文将在下文中对非遗数字化保护的现状和问题进行讨论。

(一)数字化资源质量不高,可利用性差

随着社会经济的迅速发展和现代文明的迅速渗透,对濒危非遗资源进行数字化保护的需求不断增长。近年来,许多宝贵的非遗资源通过各种形式转化为了数字格式,形成了一定数量的非遗数据资源。然而,这些非遗数据资源部分存在质量不高、可利用性差等问题,主要体现在以下两个方面。首先,数据的完整性、一致性、准确性和及时性不足。这一问题首先在数据采集阶段存在。这一方面是由于对非遗的数据采集方式较为陈旧,大多停留在较为单一的文字、照片等形式,录影、录音较少,三维扫描、动作捕捉等新技术则没有得到推广,导致难以完整、系统地对非遗进行记录;另一方面是由于我国非遗数量大种类多,采集工作往往缺乏连贯性和一致性,采集效率低下,导致采集结果有许多错、漏、冗、杂且缺乏及时性。同时,数据的结构化程度低,可利用性差。目前国内非遗数据大部分停留在简单存档阶段,在数据采集后,许多数据资源既没有经过数据清洗提升质量,也没有接受其它处理,为数据的结构化制造了困难。在这种情况下,非遗数据库缺乏充分结构化和统一管理,难以快速检索、难以提取有价值信息,因而难以分析和开发利用,难以展示和共享,也难以进一步指导非遗保护工作。

(二)技术应用程度低,未能发挥数字化优势

我国非遗保护的数字化起步较晚,目前数字化技术的应用普遍仅存在于浅表层。从应用范围看,应用数字化技术的工作通常是较为简单的存档、记录,对非遗的深度开发、再诠释较少;从应用深度看,应用了数字化技术的非遗保护项目往往仅在形式上数字化,未能充分发挥数字化的优势;从技术层面看,目前在非遗保护中得到应用的技术往往较为简单落后,许多新的研究成果并未得到实际应用。当前,国内非遗的数字化应用主要集中于非遗的存档记录工作。在非遗的保存工作中,又主要集中于拍照、图文扫描、录音、录影等传统形式,三维扫描、动作捕捉的应用数量较少。而在传统形式中,非遗资源又以文字和图像资料居多,视频、音频资料数量稀少,难以发挥数字化技术在保存工艺流程、歌舞、曲艺等活态文化遗产中的作用。在非遗传播与共享方面,尽管应用虚拟现实技术的数字博物馆建设、应用元数据和语义网技术的数字图书馆、档案馆建设已成为学术界的热点话题,研究成果大多仅针对其技术实现,未指向实际应用。据有关调查,在我国公共图书馆的特色馆藏或自建馆藏中建有非物质文化遗产资源数据库的只占到6%。而现有的非遗资源数字展示平台大多仅有单一的展示风格和极少的交互性,检索功能不完备,用户界面不友好,未能充分发挥数字化技术交互性、趣味性强的优势。在非遗的开发与发展方面,尽管一些研究项目已经取得了许多成果,例如浙江大学CAD&CG国家重点实验室的“民间表演艺术的数字化抢救保护与开发的关键技术研究”及“云南斑铜工艺品数字化辅助设计系统”,大部分工作大多仍停留在研发和试验阶段,尚未投入实际应用,研究成果的转化依旧任重道远。

(三)缺乏标准化、整体化,难以资源共享

非遗资源形式多样,分属民间文学、传统音乐、曲艺、传统技艺、传统医药、民俗等多个门类,其数据包含文字、图像、音乐、视频、三维模型等多种形式,保护工作专业人员构成也各不相同。目前,这些结构异质的非遗资源在国内的存储和管理大多各自为政,未能形成一个非遗数据资源的有机整体。即使是同一门类的非遗资源,不同项目之间也未能建立相关标准和协议对非遗保护的数字化进行规范和指导。同时,许多非遗保护项目并未遵守同国际元数据标准和数字图书馆建设的最新标准和规范,难以与国外项目进行交流与共享。这种现象导致了不同的非遗保护项目难以共享资源,存在重复劳动等问题。

三、非遗保护数字化的未来

尽管我国非遗保护的数字化工作仍存在许多问题,数字化依旧是当今国内外非遗保护的潮流和趋势。从非物质文化遗产的内在特点来看,推进数字化与信息化建设也具有必然性:由于非物质文化遗产依托于人,以声音、形象和技艺为表现手段,是活态的文化,数字化技术在非遗保护中必然具有传统纸质媒介无法比拟的优势。为了深化数字化技术在非遗保护中的应用、充分体现数字化技术在非遗保护中的优势,也为了在信息时代寻求非物质文化遗产新的生存空间,非遗保护工作的数字化在未来有几个努力方向:第一,加速数字化技术在文化遗产保护事业中的普及。数字化技术在采集、展示工作中的推广是非遗保护数字化基础。巧妇难为无米之炊,只有当数字化技术在文化事业的基层真正普及时,非遗保护数字化的深化才可能实现。第二,加强与高校及研究机构合作,提升研究成果转化率。目前非遗保护数字化相关的研究大多针对数字化保护技术本身,较为忽视成果向文化产业的转化,且成果大多停留在试验阶段,没有投入实际应用。在未来的工作中,如何深化与高校及研究机构的合作并提升研究成果的转化率是十分重要的课题。第三,加强标准化与规范化建设。数据库建设的标准化、规范化是实现信息资源共享的重要基础和前提。目前已建立的非遗资源数据库在标准化与规范化方面,仍有较大的可提升空间,而未来将建立的非遗资源数据库应制订一整套数字资源加工的标准和规范。第四,加强人才队伍建设,提升管理水平。非遗保护的数字化不仅仅是文化和技术问题,也是人才问题、管理问题和制度问题。非遗保护工作的数字化工作不仅需要技术人才和专业人才,也需要管理、行政等多方面的人才。结语非物质文化遗产保护的数字化是当前国内外文化遗产保护的潮流和趋势。数字化技术在非物质文化遗产的采集、继承、传播和发展中均能发挥重大作用,并具有传统方式无法比拟的优势。尽管我国非遗保护的数字化起步较晚、程度较低,存在着许多问题和困难,中国数字文化工程依旧拥有光明的前景。只有清晰地认识现状与问题,才能有的放矢,把我国博大深厚的传统文化资源成功转变成数字文化产品,让我国人民创造的灿烂文化得到传播和发扬。

数字化技术篇6

关键词:数据挖掘技术;数字化校园;应用

中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2014)01-0068-03

0 引 言

信息的分析与处理是重要的人类活动之一,但随着当前社会信息化进程的不断加快,其整个社会的信息量也表现出成倍的增长趋势,当某一种数据库所包含的数据日益庞大的情况下,传统或简单的数据统计方法自然也会逐渐表现出诸多的不适用。尽管眼下的多数数据库系统仍可比较高效地进行数据的录入、查询以及统计等操作,但对于这些数据可能存在的某些关联与规则却无法实现理想掌握,在此种情况下也无法通过现有数据实施未来发展可能性的推断。在这样一个“数据爆炸”的时代,如果不具备挖掘数据背后隐藏的知识的能力,势必也会出现“知识匮乏”的现象。当人们意识到此问题所在之时,其对信息的态度也正在由简单的数据收集型向分析加工型转变,并期望从同样的数据信息中挖掘出更多可加以利用的信息,数据挖掘(DM)技术即是在此时代背景中诞生的。就近些年的情况来看,DM技术的相关研究不仅愈发变得炙手可热,而且已经在诸如商业、金融业、企业生产以及市场营销等很多领域获得了实际性的广泛应用,比较之下,其在教育领域的应用却相对偏少。基于此,笔者特针对DM技术在数字化校园中的应用进行一定阐述,旨在为DM技术在教育领域的应用开发提供一定参考价值。

1 DM技术与数字化校园的概念与内涵

1.1 DM技术的概念与内涵

DM技术即是指一种通过某种方法与策略从一切实际应用数据中将某些人们事先未掌握的、潜在的、但确实存在一定利用价值的信息与知识最大程度地提取出来并对其进行加工的技术称谓。具体开展DM的方法种类是多样的,但其中最具代表性的通常包括了分类分析法、关联分析法以及序列模式分析法等,而经常需使用到的工具则主要包括了IBM公司Almaden研究中心开发的QUEST系统,SGI公司开发的MineSet系统,加拿大Simon Fraser大学开发的DBMiner系统,SAS Enterprise Miner,IBM Intelligent Miner,Oracle Darwin,SPSS Clementine以及Unica PRW等。在针对具体应用实际的情况下,通过选用以上DM工具可以帮助人们发现某些未知的数据含义,进而开发其价值以预测或指导未来可能发生的情况与需要采取的行为,总之就是为人们的决策行为提供全方位的数据信息支持。

1.2 数字化校园的概念与内涵

数字化校园即是在以互联网为依托的情况下,进而充分利用一切可以利用到的信息化策略及相关设备,继而从包括教学环境、教学资源以及教学活动等方面实现校园整体性的数字信息化管理。由此可见,与传统的校园建设比较而言,通过对校园实施数字信息化的建设后,不仅将使得校园的发展具备了更加明显的时代性,而且还能够将学校发展过程中的某些实际成效及时展现出现,同时也能及时地从中发现可能存在的管理方面的问题,并对学校在未来一定时间内的发展趋势做出比较符合实际的预测,最后,在数字化的校园管理模式下,其校内的相关资源配置将进一步得到优化,这势必也将促进校园的整体建设可逐步得以完善。

2 在数字化校园建设中采用数据挖掘技术的需求分析

2.1 学校教学与教学评价方面的需求分析

一方面,教学是学校最核心的任务,那么教学部分的数据挖掘也自然是数字化校园建设的核心部分,现以教学过程中的课程设置为例,在学校,学生的课程学习是循序渐进的,而且课程之间有一定的关联与前后顺序关系,在学一门较高级课程之前必须先修一些先行课程,如果先行课程没有学好,势必会影响后续课程的学习,另外,同一年级学习同一课程的不同班级,由于授课教师、班级文化的不同,班内学生的总体成绩相差有时会很大,利用学校教学数据库中存放的历届学生各门学科的考试成绩,结合数据挖掘的关联分析与时间序列分析等相关功能,就能从这些海量数据中挖掘出有用的信息,帮助分析这些数据之间的相关性、回归性等性质,得出一些具有价值的规则和信息,最终找到影响学生成绩的原因,在此基础上对课程设置作出合理安排;另一方面就是教学评价的数据挖掘,教学评价是对其重要的调节、控制、指导与推动手段,而且可发挥重要的导向作用,也更是学校教学管理的重要组成部分,基于此,针对教学评价管理中出现的某些问题给予科学地解决就显得格外重要,此方面的问题又包括:影响教学评价的关键因素有哪些?教学评价的指标与关键环节的合理性如何?在具体的教学评价中的各级得分者的特征如何?教学评价的可疑数据可通过什么方式给予剔除?通过数据挖掘后,诸如此类的问题均有望得以明朗化,继而更科学地实施教学评价以确保可真正扫清教学工作中存在的障碍。

2.2 教师结构和专业配制方面的需求

在当前高校扩招的大潮流中,我高职院校也占据了相当比例,由此所导致的师生比例失调的问题、新增设专业教师的稀缺问题以及具体每个专业的教师人员结构与专业领域的重组问题等等,均是迫切需要解决的问题。通常采取的做法自然是通过一定措施来引进新的教师队伍并留住人才,然而在这个过程中,还包括很多细节的问题:现有的教师哪些即将流失? 现有教师他们的流失概率如何?哪些因素造成了教师的流失? 教师流失对学校会造成什么影响? 教师的流失情况有什么差别? 如何制定科学的用人制度?等等问题,通过应用数据挖掘技术后,便有望在高职院校变被动为主动地科学人用。

2.3 学校的科研管理需求

学校所开展的科研项目对于教学内容的革新、教学质量的提升以及教师学术水平的提高均具有极大的推动作用,同时,其成效也是衡量经费分配与职称评定的重要参考依据。在此基础上,改进与完善科研评价制度自然就成为了学校迫切需要解决的问题,这些问题主要包括:在各类级别期刊上的相关教师所具备的特征、各种课题申请者的特点、未完成科研任务教师的特征、影响教学科研进展与成效的因素、科研滚动周期的最佳年限、科研工作量应该如何设定以及科研项目存虚存假的可能性等。而通过DM技术可将这些问题均得以不同程度地解决,如此也必将更加有效地激励教师科研的执行力与创新水平,整体加快学校科学事业的进展。

2.4 数字化图书资源的管理需求

图书馆最大价值化的存在,无疑要全面了解并掌握所有读者的分类、属性以及特征等方面的情况,同时还需充分掌握读者在应用图书馆后的满意度情况以及是否有新的需求,图书所涉及学科的交叉问题等等,这均是当代学校图书馆亟待解决的问题。而数字挖掘技术正能实现对以上信息的深加工,继而在对相关数据进行分析后进一步指导图书馆的馆藏建设,同时还可为学校的学科课程设置提供一定参考价值的科学依据,最终推动学校图书馆业务与相应管理的全面进步。

其他还比如有在人力资源管理方面、学校的教务管理以及住校学生生活消费管理等等,其各自存在的问题均可在充分应用数据挖掘技术的基础上找到相关突破口,最终在整体上全方位地实现学校各方面资源的优化管理与合理配置,持续提升学校数字化建设进程的速度。

3 数据挖掘在数字化校园中的应用研究

通过了解,数字化校园的数据管理平台是一个集成了学校多方面应用系统的综合性平台,将所能收集到的所有数据均储存在学校的数据中心的共享数据库里面。但在储存的过程中,还需对这些数据进行详尽的分类处理,并充分考虑到其可能存在的不完整性、模糊性与随机性等,而通过数据挖掘对这些信息的充分提取与整理,继而生成与之相对应的应用决策系统,最终为相关领导做出正确的决策提供更为丰富的可靠的参考信息。数据挖掘在数字化校园中的具体应用结构图如图1所示。

如上述介绍以及上图均可以看出,DM技术在校园数字信息化建设中可说是一项颇具复杂性与繁琐性的特殊工作,因此其具体应用情况的介绍限于篇幅限制,笔者在此仅以学校的科研管理为例,并应用Clementine挖掘工具进行操作,现对其相关数据挖掘技术的实际应用情况展开一定剖析。

3.1 对不能完成科研任务教师的相关分析

在实际的学校科研项目管理过程中,其中项目进度的管理是一个比较重要的环节,而与项目进度相关的因素中,又会存在个别教师可能因多方面原因而出现不能完成既定科研任务的情况,而只有通过科学的对其实施预测,才能让诸如此类的问题得以最大程度地解决。其具体的解决思路主要就是要把这个问题定义为一个分类预测的问题,那么首先需要做的就是将参与科研项目的教师分为两类,其中一类为已完成科研任务量者,而另一类则是尚未完成科研任务量者。接着分别从此两部分教师中选择一定数量的教师,并统计其相关属性数据继而组成训练数据集,然后再通过应用神经网络与决策树等办法建立起科研工作量完成情况的实际分类模型,最后再利用该模型来进行科研任务量完成情况的实际预测,如此便可获得可能会不能完成科研任务教师的相关信息,为学校后期的科研计划的制定提供参考依据。

3.2 教师不能完成科研任务的实际原因

在了解到可能完不成科研任务的教师后,还更需要对导致此种情况发生的原因进行必要的分析,进而可在以后保证其能最大程度地去完成科研任务。此方面的数据挖掘处理具体来说主要包括两个方面的措施。一方面,可以运用关联分析的办法,把科研任务量的完成情况看作一个实际目标变量,而把与之可能相关的某些属性数据作为变量,一起输入系统后在运用GRI模型展开分析,进而可初步找出具体有哪些属性可对科研完成的情况造成影响;另一方面,就是应用决策树的方法来获得科研工作量完成情况的规则集。以具体的某学校为例,以APRIORI算法为基础来对教师科研任务量完成情况的影响因素进行分析,设定0.3为最小支持度与最小置信度,继而对挖掘的结果实施分析,所获得的最终结果为:基础学科有38%的教师不能按时完成,82%的文科教师可以完成,75%的年轻教师可以完成,95%的高级教师可以完成等等,如此一来,便能很清楚地获得对科研任务量完成情况的影响因素,比既往的方法便捷了很多,同时也显著提高了工作效率。

3.3 学校科研管理中对教师的分类

在寻找到影响教师不能完成科研任务量的原因之后,接下来还必须完成的工作就是要对教师实施明确的分类,继而便于针对具体情况的不同类教师建议采用不同的策略来最大程度提升科研任务的完成率。打个比方,我们可以把学校看为一个企业,而把教师视作企业的客户,因此对教师实施分类的问题亦即是对企业客户进行细分的问题,通过分类后,自然更便于将那些特别需要关注的“客户”找出来,继而采取相应的实际措施来改善部分教师不能按时完成科研任务量的问题。下面笔者以聚类算法为例对教师细分过程中所采用到的实际算法应用进行一定说明,本算法主要是采用逐步减少K值的方式进行尝试。职称与学历等均是影响是否能完成科研任务的主要因素,因而需将这些相关的数据均作为参数给予输入,比如先将K值假定为8,接着通过对K值的大小进行连续调整,最终或许可以发现,比如当K值为4时,其效果最为理想,然后便可运用决策树对此类与其他类型的因素进行相同的分析,对每位教师的具体情况实施深入挖掘,最终分析出导致其不能完成科研任务的所有影响因素。通过此种在给予分类基础上的实际算法的应用,教师科研工作中所存在的问题就能很容易被挖掘出来。

4 结 语

综上所述,对数字化校园的建设而言,数据挖掘技术不仅是一项迫切需要掌握的全新技术,而且也是一项有着必要性、重要性与繁琐性的工作项目,因此有必要更加重视其在数字化校园建设中的作用与效果。与此同时,笔者认为,当代的学校管理自然也需要现代化的管理方式,数据挖掘技术的诞生与不断发展,也势必能为校园数字化建设提供更为有利的帮助,这也是有助于学校实现数字信息化最有利的保证。笔者相信,在不久的将来,数据挖掘技术将会在校园数字信息化建设中发挥出更为突出的作用。

参 考 文 献

[1] 陈薇.数据挖掘在数字化校园的研究与实现[D].杭州:浙江大学,2006.

[2] 丁智斌,衰方,董贺伟.数据挖掘在高校学生成绩分析中的应用[J].计算机工程与设计,2006,27(4):590-592.

[3] 谷琼,朱莉,蔡之华,等.基于决策树技术的高校研究生信息库数据挖掘研究[J].电子技术应用,2006(1):20-21.

[4] 姜卫俭,程从从.数据挖掘技术在校园信息化中的应用研究[J].科技广场,2009(5):72-74.

[5] 蔡会霞,朱洁,蔡瑞英. 关联规则的数据挖掘在高校图书馆系统中的应用[J]. 南京工业大学学报:自然科学版,2005,27(1):85-88.

[6] 邹晶晶.数据挖掘技术在数字化校园中的应用[D].长沙:中南大学,2009.

数字化技术篇7

【关键词】数字化技术;艺术设计;教学

一、前言

文章对数字化技术在艺术设计教学的应用现状进行了简要阐述,对数字化技术在艺术设计教学中存在的问题及措施进行了介绍,通过分析,并结合自身实践经验和相关理论知识,对加强数字化技术的艺术设计教学中的应用进行了探讨。

二、 数字化技术在艺术设计中的作用

科学技术高速发展,新观念、新方式、新技术不断产生,书写方式与印刷文明正朝着计算机文明的过渡。在设计艺术领域,设计师与大众已经形成了与笔的艺术表现形式相适应的认知能力。在信息社会高速发展的今天,在新兴的计算机文化的感召下,作为设计艺术教育,应该面向新的艺术媒体,培养学生的新的认知能力,使其设计理念、认知方式和审美情趣提高到一个全新的阶段。使用数码绘图软件进行效果图的表现,虽然能达到手工绘图所不及的效果,但也比徒手绘图付出更多的时间和工作量。所以,我们在教学和设计的实践中,应根据实际情况和要求正确地选择、合理地运用。

三、艺术设计教育创新与数字化教学

在数字化离我们越来越近的今天,高校艺术教育如何培养高素质的综合性美术人才这个问题,不可避免地摆在了我们的面前。在数字化时代,人们凭借网络可更快地更新艺术观念,更快地创作艺术品,更快地把艺术运用到各个领域。在美术人才的培养上,将从传统的、单一的某一画种或艺术风格的临摹、复制式的教育,发展成为传统手法与电脑数字技术综合的艺术人才培养模式,这将对现存的传统艺术教育产生巨大的冲击。在数字化时代,要培养高素质创新人才,必须强调培养方式的创新。

在数字化教学手段渗透到教学工作的各个方面的同时,对于艺术设计教育围绕数字化教学方式会不会降低教师和学生的实际动手能力的问题产生了一些争议。笔者认为,数字化教学确实带来了学生实际动手能力降低的问题,但这一问题并不能单一的判定是现代数字技术的发展带来的负面结果。一方面,学生实际动手能力的的降低是在于社会分配不合理、传统价值取向等各方面的因素综合影响下在大众教育观念中的体现,属于社会问题。因此我们必须重视发展肩带教育技术和实际动手能力双方向的培养;另一方面,动手能力分为有价值和无价值随着时代的进步总会淘汰一些旧的技能,然而在传统的观念中动手能力并非都是有价值的能力。比如现代冶金工人只需要了解操纵数据控制的操作方法和冶金的具体配比温度控制条件等,而无需学会手工打铁一样。在新旧替换中使知识与技能达到新的平衡。

此外数字化技术对于艺术类学生而言术提供了更广阔的发挥空间,同时也为理工学生也提供了发挥艺术创新的平台,这样就使艺术学科和工学在同时显现其优点的同时又能显示器边缘学科的优点。我校近年已经不再以美术基础为基础限制工科生从事设计工作,开展了部分专业将理工科学生与艺术生同时招收、对照培养,使得工科生与艺术生的界限变得模糊,这对工科生来说取消了在美术基础上对从事设计工作的障碍。

四、我国数字化技术在艺术设计教学中的现状

(一)注重软件工具训练,忽视创意思维培养

计算机辅助设计软件只是一种工具,要设计出好的作品,必须要有好的想法,好的创意。在教学上,有的教师过多的重视计算机辅助设计软件的教学,忽视了对学生创意思维的培养,出现计算机辅助设计教学与创意思维教学脱节的现象,致使学生的设计缺少创意性,在实践操作的过程中,往往对软件的使用很熟练,但是设计出来的作品却生硬、呆板、毫无生机,更谈不上设计。这种现象在高职院校尤为普遍。高职院校艺术设计专业的学生大多专业基础知识薄弱,缺乏对艺术的理解,改变这一现状的措施就是设计理论知识和计算机辅助设计课程同步进行,二者相辅相成,使学生学好电脑软件的同时又有专业的设计理论作为指导,只有这样才能真正设计出完美的作品。

(二)注重计算机图形设计,忽视基础手绘训练

计算机辅助设计的优势在于方便快捷。大型的设计方案可以数人同时进行,易于修改,表现手段丰富,能够真实的表现画面环境,视觉冲击力强。因此,现在社会上许多人认为会设计软件就是会设计,导致的结果是许多设计方案成了电脑技巧的展示品。其实计算机图形设计只是一种设计手段,缺点在于不能细致的表达设计者的意图,无法及时抓住在设计过程中设计师闪现的灵感,并不能完全 代替手绘制图。

(三)注重课堂教学,忽视实践教学

高职院校的培养目标是具有实践能力的高技能应用型人才,因此实践教学在高职院校尤为重要。但是在计算机辅助设计教学过程中,实践教学往往被人忽视。计算机辅助设计课程的学习,无论是平面设计还是三维设计等,都是为了创作出优秀的设计作品,而优秀的设计师是需要实践来检验的。在掌握理论和软件设计的同时还需要增加学生的实践课程。

(四)课程介入时间晚

计算机效果图课程是重要的专业基础课程,是环境艺术设计专业必修的课程,从目前的本科教育体系来说,本课程主要是针对高年级学生而开设。这样的安排有着一定的合理性,但我们也要考虑其所带来的问题,即不利于学生表达设计思想。

四、加强数字化技术的艺术设计教学中的应用对策

(一)加快多软件融合教学,以适应行业变化要求

由于环艺专业的特殊性,在教学上注重多种空间类型的设计,然而由于每一类空间特点的不同,表现形式不同,在使用的软件和表现技法上也多种多样。例如在景观设计中,GOOGLE公司所推出的软件SKETCHUP采用拖拽建模的方式,相比3DMAX具有更加便捷的制作效率和更直观的建模方式,因而受到很多专业制作公司的欢迎,以其为基础将三维地形软件(GIS)、即时渲染软件结合起来就可以快速制作高质量高精确度的表现图。这种多软件结合的制图方式时代的发展的必然结果,同时也是我们作为高校教师应当教给学生的。但是在实际课程设置当中往往缺少对此类新软件的教学引导,而简单的将计算机效果图表现课程的主要教学内容界定为3DMAX和VRAY的结合。因此我们需要拓宽视野,把课堂教学重点不仅仅放在单一软件上,而是要针对专业课程的安排,多角度,多层次引入各类软件,加强对学生的引导和教育,激发他们的热情,从而提高他们对软件操作的能力和制作水平。

(二)引入采用启发式教学,增强应用能力

计算机效果图表现是一门应用性极强的课程,对每一个参数和命令的更改都会反映在最终的表现效果上,参数搭配是否合理是决定最终效果好坏的关键,而是否能够根据不同场景灵活巧妙的调整参数则是体现制图者水平的重要标准。 因此我们需要加强培养学生自主操作能力,提高他们解决实际问题的能力。但目前现实情况则是教师在教学中对操作方法进行逐一讲解,学生跟随老师的讲解一步步完成学习,很少涉及自主训练。通过这种方式学生当然可以制作出效果出众的表现图,而且在基础教学阶段这种教学方法是必要的,但是进入到高级技巧的教学部分,这种方式就显得过于死板,学生往往是被动的接受知识,主动性不高,单单跟随老师的指导其实是在不断地重复和临摹,不了解参数内在的含义和调节的思路,一旦离开了老师的指导就会变得无从下手。因此我们必须要引入启发式教学方式,并辅以实际项目为实例,在教学过程中以启发、提问、讨论等方式促使学生独立完成作品的制作,这样不仅仅会使他们得到成就感,更能大大提高他们独立进行方案创作的能力。

五、结束语

随着数字化教学的进一步优化和深化,将更一步推进艺术设计的发展。但是我们不能忽视数字化教学中遇到的问题,予以重视,才能更进一步促进艺术设计教学的发展。

参考文献:

[1]唐莉;浅谈多媒体技术在艺术设计教学中的作用[J];科教论坛;2009(07):112-115 .

[2]唐勇;数字化技术对我国艺术设计的推动[D];华东师范大学;2012.

数字化技术篇8

数字化广播电视技术的发展历程

数字化广播电视技术最早于上世纪60年代提出,人们对于数字化广播电视技术的研究主要在于提升电视画面的播放效果和质量,以满足人们视觉以及听觉上的需求和享受。到了1984年,日本提出了数字化电视技术的相关研究方案,即官博电视技术的高清晰度研究方案,并于1988年对研究结果进行试播。之后,随着科学技术的不断发展,为数字化广播电视技术的发展提供了可靠动力,广播电视技术进入了全新的数字化时代,数字信号得到了极大的优化和改善,利用代表信息的全新物理量对数据信息组进行表现,使广播电视信号呈现离散性,使数字信号的传输效率和传输质量得到极大的改善,数字信号的保真度以及抗感染性不断加强,数据传输系统的整体可靠性也不断提升,数字化广播电视技术的出现,也实现了对二位滤波、图像质量的改善,使数字化广播电视技术能够更好的满足人们的观赏需求。

数字化广播电视技术的特征

图像信号的数字化。首先,数字化广播电视技术实现了对传输图像信号的数字化。在数字化广播电视技术中,数字化的模拟电视信号主要需要取样、编码以及量化三个阶段来完成。根据奈奎斯特定理,如果要从数据信号中取样恢复到原信号,就需要使取样的频率能够保持在信号宽带的2倍以上,同事PAL制的数据信号则需要保持副载波4倍的情况下才能够实现对数字化频率的取样。在信号传输过程中,为防止由于差拍而出现干扰,就必须要保证频率同副载波的连锁,从而便于图像复原时噪声的升价。在数字图像信号的取样过程中,必须要将模拟电视信号转变为离散脉冲型信号,并通过数码技术对幅度值进行标示,遵循舍零取整的原则实现对幅度值的量化,对数据信号进行重新排列之后才能够得到数字信息流,实现图像信号的数字化。

音频信号的数字化。对于电视系统来说,为保证电视节目中声音同画面的同步性,图像和声音必须是同时传送的,在数字化广播电视技术中同样需要实现音频信号的数字化。在音频信号的数字化传输中,由于音频信号同图像信号的取样标准存在一定的区别,因此音频信号的带宽也有所区别。在音频信号的传输过程中,为保证同图像信号的同步,必须要考虑图像信号的相关标准,如场频以及扫描行频等数据。在音频信号的传输过程中,为保证实际质量,需要关注交错现象,在奈奎斯特定理的规定下,采用低通滤波器,控制截取频率低于取样标准的标准,从而避免交错现象对音频信号的影响。在对取样信号进行处理时,需要将模拟信号进行转化,使模拟信号能够成为事件脉冲信号。由于脉冲信号仍然是模拟的,因此必须要对所获得的脉冲信号进行离散处理,利用数码技术进行量化,对数据信号进行重新排列然后获取全新的数字信息流,实现对音频信号的数字化,完成数字化广播电视信号的有效传输。

数字化广播电视技术的信号传输流程

数字化广播电视技术很大程度上满足了用户的实际需求,提升了电视的画质以及效果,成为现代广播电视技术的主要发展方向。数字化广播电视技术的实现是一个非常复杂的过程中,从图像信号的数字化传输到音频信号的数字化传输过程中,需要完成虚拟信号的时间轴离散脉冲的转变,还需要完成对脉冲信号的量化,使传输信号能够实现量化,经过严格的排序流程才能够真正实现数字信息流,为用户呈现高质量的电视信息。在数字化的广播电视信号传输过程中,不仅需要用大量的信息取样技术以及编码技术,还需要借助其他技术来最终实现。首先,为便于数字信号的传输,保证数据信号的传输质量和传输速度,需要将部分数字信号中的低速信号转换为高速率的信号进行传输,以提升信号整体的传输速度,不断提升传输容量,而这一技术的实现,就必须复用码率,借助先进的数字速率系统提升和降低数据的传输频率,以满足广播电视信号传输的实际需求。目前,国外发达国家如美国、英国等国家都拥有本国的数字速率系统,根据用户的不同需求实现对码率的复用,对传输速度进行有效控制,从而提升画面的传输效率,满足用户的不同需求,保证数字化广播电视技术的有效应用。

此外,数字化广播电视技术需要进行数字的调制,目前多数数字化广播电视所应用的是MQAM调制,这一技术能够将数字信号的载波振幅以及相位进行同步数码调制,从而保证数字信号的传输质量。随着科学技术的不断发展,光缆的出现逐渐取代了传统的数据传输手段和模式,而信号的调制则能够将模拟信号进行有效处理,使数字信号能够适用于微波以及光缆等现代信息传输设施,为数字化广播电视技术的普及提供可靠支持。机顶盒是数字化广播电视用户所具备具备的相关设备,机顶盒是用于接收广播电视节目信号的设备,机顶盒的工作原理同卫星机顶盒的原理基本相同,借助机顶盒实现对信号的接收和转化,支持任何广播形式以及交互式多媒体应用,使广播电视技术得到极大的丰富,用户在电视节目方面的可选择性也更加广泛。

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