三维数字化论文范文
时间：2023-03-21 01:22:27
三维数字化论文范文第1篇
1.1激光扫描建模技术激光扫描建模是利用地面激光扫描仪快速、高精度、无接触获取物体表面的三维信息，量测特征点、特征线、特征面，建立立体模型，并加以色彩信息［5］，实现对现实世界的快速模拟。一般来说，使用该技术构建的模型细节丰富，对软硬件要求较高，经常用于精细模型的创建。
1.2贴图烘焙技术贴图烘焙技术是一种模型预处理技术，把光照信息渲染成贴图的方式，然后将烘焙后的贴图再贴回到场景中的技术［6］。经处理后的模型含有场景中的光照信息和模型自身的纹理信息，软件在进行渲染时，不需进行光照计算便可保持模型的显示效果，大大提高系统运行效率。烘焙一般包含两种类型：CompeteMap烘焙贴图和Light－ingMap烘焙贴图。
1.3地理特征数据库技术FDB的数据组织采用了标准的三级层次结构，分别为数据源（DataSource），数据集（Data－set），要素类（FeatureClass）三个层级。数据源是当前FDB的一个实例，包括了当前FDB实例的所有数据；数据集是数据源的一个逻辑分组，所有的数据使用同一个模型库、贴图库和相同的坐标参考系；要素类是指在数据集中，负责具体组织管理不同的要素。
1.4CityMakerSDKCityMakerSDK采用标准的COM控件技术，提供了3DGIS应用所需的相机控制、三维漫游交互、空间分析、地形分析、特征要素绘制等功能接口，可满足不同用户的开发需要。
2总体技术思路
彬县大佛寺石窟三维数字化档案建设是利用CAD建模技术［7］、三维激光扫描技术、虚拟现实技术等手段完成彬县大佛寺石窟博物馆周边的地理环境、内部各类地物以及各个洞窟的数字化工作，利用CityMaker软件创建三维地理信息数据库，借助CityMakerSDK组件进行三维数字化档案系统研发，形成真实、客观、准确的三维数字化档案，为后期的日常管理、文物立体展示奠定技术基础。包括彬县大佛寺石窟博物馆的三维数字化、数据整合入库、系统研发。
2.1三维模型的创建彬县大佛寺石窟三维数字化档案建设中需要的三维模型数据包括石窟造像三维模型、大佛寺石窟遗址区域地势模型、大佛寺石窟场景模型。石窟寺中含有较多的佛龛造像，并且大小不一，雕刻细致程度不同，为精确记录石窟造像三维数据，采用三维激光扫描仪对其进行精细扫描，基于激光扫描建模方法构建石窟造像模型；为确保数据现势性，采用无人机航空影像数据经加工获取数字正射影像［8］，将其叠加到高精度的数字高程模型得到大佛寺石窟遗址区域地势模型；根据三维激光扫描数据提取建筑物、路灯、广告牌、石凳等场景内地表以上的各类地物立面三维几何信息，结合基础地理信息资料，制作大佛寺石窟场景模型。所有数据均是以已有的1∶500地形图为参考，纹理照片应满足CityMak－er三维模型制作要求。文物工作者对三维数字化的文物要求，主要有以下几个方面：几何精度高；造像神态与实物相符；场景内的各类地物，尤其是标志性建筑，要能表现出深厚的历史文化气息。为创建逼真文物三维模型，提升软件运行效率，需引入贴图烘焙技术，同时在场景中布置合理的灯光，增强模型的显示效果。
2.2数据整合及入库数据制作完成后，需要对数据进行入库前检查，检查的主要内容是模型坐标轴是否置中、单个模型以及纹理文件的大小是否满足要求、模型及纹理的命名、模型的制作效果、坐标是否统一等。地理特征数据库技术采用面向对象的数据组织管理方法，能够真正实现对三维地理特征数据、三维模型和贴图数据的一体化管理［9］。由于数据来源丰富、种类繁多，因此，在三维数字化档案建设过程中，采用地理特征数据库（FDB）技术对各类地理信息数据进行组织管理，真正实现数据的二三维一体化管理（图1）。最终入库时用到的模型数据格式为osg，纹理数据格式为dds，矢量数据格式为shp，栅格数据格式为tif。
2.3入库后数据检查由于不同的软件具备不同的渲染方式，因此，同一种数据在不同软件中的显示效果不同，为了保证三维模型数据在入库前后效果的一致，逼真再现石窟寺原貌，需要对模型显示效果进行对比分析。解决的方法是对建好的模型数据进行烘焙贴图，批量导出为OSG格式的模型数据，然后在CityMakerBuilder中编辑光照信息，增强立体效果。
3系统设计与实现
3.1系统架构系统采用C／S架构，以三维模型数据和基础地理信息数据为数据基础，利用GIS组件提供的GIS应用服务和三维服务研发三维数字化档案系统，实现三维场景漫游、信息查询分析、精确量测和三维展示等功能。
3.2系统开发环境系统采用基于GIS组件的二次开发方法，GIS工具平台采用CityMaker软件，借助于City－MakerSDK组件进行三维数字化档案系统开发，可视化开发平台采用VisualStudio2008，开发语言选用C＃．net。
3.3系统功能彬县大佛寺石窟三维数字化档案系统实现对彬县大佛寺石窟的真三维虚拟展示，为大佛寺石窟的管理和保护工作提供科学的手段，系统功能主要包括用户管理、三维漫游、空间量测、属性查询、信息输出等［10］。（1）用户管理功能记录用户的基本信息及操作信息，对用户的权限、帐号、密码等进行维护记录。（2）三维漫游功能实现在三维场景中不同方式的漫游，包括洞窟内、洞窟外、步行、飞行及设定特定漫游路线等。同时，可以对洞窟外场景数据和洞窟内模型数据进行全方位、多角度的精细查看。（3）空间量测功能对模型数据的几何尺寸进行精确量测，包括长度、宽度、高度、投影面积、体积等。（4）属性查询功能三维数字化档案系统中包含了大量的属性信息，为实现快速查询，系统中提供了根据不同的属性字段对三维数据进行快速查询检索。（5）信息输出功能用户可根据需要，将石窟寺三维模型以图表形式输出，方便日后查询和管理。
4结束语
石窟寺三维数字化档案系统实现了对石窟寺的全方位、多角度、真三维展示，准确记录了文物的表面几何特征和纹理信息［11］，真正实现对文物的永久保护。但是石窟寺窟内造像复杂，几何和纹理信息丰富，当今技术手段效率不是很高，后期应加强在数据获取及处理方面的研究。同时应紧密结合文物部门，有针对性地开展相关工作，提高测绘服务文物的能力。
三维数字化论文范文第2篇
【关键词】古建筑 数字化 保护 三维建模
一、引言
当今世界都很重视人类文化遗产的传承与保护，而古建筑都是人类重要的文化遗产之一，它们见证了人类历史的发展过程。然而，随着时间的流逝，岁月风雨的洗礼，人为的破坏因素等，使得这些古建筑正在逐渐消失。特别是现如今城镇化水平的加速提高，对古建筑破坏将更加严重。必须采取一系列措施和艺术手法对古建筑进行复原与保护，所以如何运用高科技手段来保护古建筑文化遗产，是当下政府应该非常重视和关心的事情。数字化复原技术在对古建筑的保护、展示、修复和复原等过程中就起到了非常重要的作用，它为古建筑文化遗产的复原和传承提供了全新的平台。
二、数字化保护系统的总体设计
古建筑保护系统的设计与开发，为古建筑数字化保护提供人财物力损失最小的方案以及相关的技术服务。该系统结合数据库技术、数据采集与处理技术、监测分析以及保护评价技术等，进行古代建筑数字化保护系统的设计开发。其中数据库的建立主要有空间库和结构属性数据库两部分；数据采集与处理分为二维和三维数据采集与处理；并利用环境监测与分析对古建筑的保护进行实时评价与分析，达到立体式、全方位、时时的保护。系统的主要模块及功能结构如图1所示。
三、数据的采集与处理
（一）研究对象概况
本文以位于浙江省浦江县的全国重点文物保护单位-江南第一家的“牌坊”为研究对象，将计算机图形学、图像处理、计算机视觉等学科与建筑工程学科相结合，将计算机领域当前主要的二维数字化及三维建模技术的最新研究成果，应用于古建筑的数字化保护，并为珍贵古建筑、遗迹等文物的修缮和复原工作提供更加准确的工程数据。
（二）二维数据采集与处理
利用计算机图形学、图像处理、虚拟现实等信息领域最新发展技术，将现有保存下来的文物进行数据采集，如进行照片的拍摄，利用传统的测量工具进行测量，再结合计算机图形学软件AutoCAD将测绘出来的数据进行绘制。如图2所示，就是某一牌坊的CAD图纸。
（三）三维数据采集与处理
将古建筑测绘的信息包含于三维模型中，数字三维模型比二维图形包含更丰富的信息，更接近人们的日常生活空问，能够精确、形象、丰富地记录建筑物的外形外观、建筑风格、内部结构等。三维数据采集的常用方法有“三维点云数据采集”。对工程图进行三维重建主要是指从工程图所提供的二维信息中提取三维信息，然后进行处理；根据绘制的牌坊标注草图，在AutoCAD中绘制出牌坊的正立面图、左立面图、背立面图以及右立面图的主要轮廓，并且将所有线条设为同一种颜色，以便于在3DMAX中编辑处理。
（1）三维点云数据采集。点云数据在采集过程中受到系统和环境等因素的影响，需要借助后处理软件，进行去噪、平滑等操作后才能转化为有用的空间信息，为后面的曲面重构做准备。实验过程中采用软件对预处理后的点云数据进行三维建模，构造相关特征曲线，再根据所绘制的曲线绘制网格、绘制曲面等。具体实验流程如图3所示
（2）三维激光扫描数据的处理。传统的记录古建筑内部大木结构的方法，是用拍照和拉皮尺进行量测和记录。但是一般古建筑的大木结构比较复杂，使用传统方法获得大木结构的实体曲面模型是一件相当困难和耗时的工作。而运用三维激光雷达扫描技术，能够在很大程度上轻松解决这些技术难点。激光扫描仪通过运用激光束从被发射到激光束到达被测物体再被反射回扫描仪的时间差，得到扫描仪到被测物体的距离，再运用连续转动的用来反射脉冲激光的镜子的角度值得到被测物体的三维坐标。然后利用三维点云数据和相应的建模软件制作出三角网模型，最后利用这两种模型来提取古建筑的线性特征。用三角网模型来制作平面图剖面图和立面图。
（3）古建筑的三维模型重建。要将经过扫描得到的点云转化为通常意义上的三维模型，系统软件至少应该具备以下条件：常用的三维模型组件（如柱体、球体、管状体、长方体等立体几何图形）；与模型组件相对应的点云匹配算法；几何体表面TI N 多边形算法。当进行三维建模时，可利用系统软件提供的自动分段处理工具从扫描的点云图中抽取出一部分，共同组成一个物体或物体的一部分点，以进行自动匹配处理，但这种自动匹配方式的处理只适用于那些与软件中所包含的常用几何形体相一致的目标实体组件。得到物体真实的三维立体影像。图4为建模、渲染后某一牌坊的效果图。
四、数据库的建立
（一）古建筑数据库的建立
古建筑信息是空间位置信息与属性信息的有机结合，一个完善的古建筑数据库必须以这两种信息源为基础，建立空间数据库和属性数据库。前者有激光扫描图、二维平面图、照片、以及三维建模模型等空间数据组成；后者是空间数据的对应属性，如历史相关文献记载、描述、统计数据及与相应的建筑构成相关的材料、尺寸、类型等。
（二）古建筑空间数据库
空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，是将图形数据、影像数据、统计数据等资料按一定的数据结构转换为适合计算机存储和处理的形式。主要由栅格数据和矢量数据组成，栅格数据主要包括激光扫描图等。矢量数据是利用点、线、面等几何要素精确表达建筑物的边界和内部体元；矢量数据主要包括由激光扫描得到的点云数据、三维模型等。
（三）古建筑属性数据库
根据古建筑保护工作的实际需要，本研究涉及的属性包括与空间数据相应的属性信息，如建筑的材料、几何构成、建筑面积、地理位置等；又包括其他的属性信息，如历史年份信息、相关的文化背景等。
五、古建筑监测分析
对古建筑需要进行环境监测与分析，通过周期性的测量，为数据库管理系统提供信息更新及评估依据。主要完成对古建筑所处环境以及古建筑构件、营造技术的监测与分析，担负古建筑复原方案的确定与实现，是整个系统的重要核心。古建筑室内外物理环境数据监测体系是进行可持续古建筑保护研究的基础和首要条件。环境监测功能应实现对太阳日照、风速风向、空气污染等情况的计算与分析。而对古建筑构件、营造技术或方式的监测与分析，就是在地理信息系统提供的虚拟环境中，根据已建立的数字化模型，对历史建筑构成进行比较、分析，并将模型数据与历史数据进行融合，建立古建筑修复评估体系，对细部和装饰残缺的或已经破坏的古建筑进行复原。
六、结语
总之：古建筑不仅有很高的历史价值、艺术价值，也有很高的科学价值，是研究历史科学的实物例证，也是新建筑设计和新艺术创作的重要借鉴，许多古建筑、园林等都是文化旅游的重要场所。我国在古建筑数字化保护方面还比较落后，还未能充分地体现现代技术对古建筑保护和开发的巨大作用，进行这方面的探索和研究，不仅能够为古建筑、遗迹等文物的修缮和复原工作提供精细的、准确的、工程化的基础数据；减少人们对实物接触的同时，增加人们对细节的了解；对古建筑数字化及三维建模技术的研究，是一件功在当代、利在千秋的事业。
参考文献：
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三维数字化论文范文第3篇
论文摘要：本文探讨了数字城市空间管治动态监测模型，提出基于3S技术的数字城市空间管治动态信息采集和处理的技术体系，为数字城市空间管治信息数据采集与处理技术方案设计提供了依据。
1研究背景
随着信息时代的来临，城市正在敷设信息高速公路、建设空间数据基础设施、构筑现代化的数字城市。数字城市是指数字技术、信息技术和网络技术在城市生活、管理中的渗透。它是真实城市及其时空变化在虚拟四维时空中的数字化重现与认识，成为处理城市环境、灾害、资源和人口问题的有力武器。城市空间管治即是以空间资源分配为核心，将经济、社会、生态等可持续发展包融在内的最佳空间管理和控制理念。城市空间的大尺度无序发展已经成为普遍问题，城市盲目建设、违章建设导致了各级大量建设投资的重复浪费，水土等资源、生态环境的超负荷承载或恶化.因此，认真实施空间管治，对实现城市现代化协调发展的目标，实现城市区域空间的有序、集约使用具有重要的指导意义。
城市空间管治也是一种保证城市有序竞争、长远持续发展的第三方监理，既涉及政府、也涉及非政府组织等多元的权力协调。因此，数字城市空间管治决策支持，需要实时的城市空间动态信息。通过对城市空间结构变化进行动态信息采集，是反映城市空间变化最客观、最有效手段，也是城市空间结构变迁预报预测的科学依据。亦针对数字城市空间管治信息需求结构特征，研究全新的数字城市空间管治信息采集技术体系势在必行。
2数字城市空间管治的信息流程
数字城市空间管治的信息流通道依次分别为四个技术层，即:信息采集;信息处理;数字信息产品加工;信息管理服务。信息应用于土地管理、城市规划建设和资源与环境管理等政府职能部门和相关社会组织的城市空间管准人和管制决策支持环节上。信息流程如图1所示。
3数字城市空间管治动态信息采集与3S技术
数字城市的核心是城市信息化，即数字化、网络化、智能化和可视化的全过程。其中数字化是城市信息化基础。地理信息系统(GIS)、遥感(RS)及全球定位系统(GPS)代表着现代空间信息动态获取、存贮管理、分析和应用服务三大支撑技术。可将其作为数字城市空间管理数字化的基础支撑技术，其中，RS传感器探测城市空间自身变化及受外界环境影响，并把获取的信息传输给GIS ; GPS是一个精密的定位器，以确定各种信息发生的时空特征。依据G}空间信息管理与处理平台强大的信息管理和空间分析，可作出最佳的城市空间准人和空间管制决策，发送城市空间险情状态报告。因此，3S技术是构筑数字城市数字化的空间管治动态信息采集、处理和管理的现代化信息基础技术平台和手段。
4数字城市空间管治动态监测模型
以城市空间结构动态监测信息采集与处理为目的，面向现代化3S技术构建动态监测模型，充分体现高动态、智能化、数字化的模型特点。数字城市空间管治动态监测模型如图2所示。
4.1城市空间信息获取平台
主要以巳有历史信息数字化采集系统、现实的地面和空间技术信息采集系统为平台，多元化、多尺度、全方位对城市空间结构动态变化进行立体多维跟踪监测。特殊信息采集系统指地面光谱信息、环境信息采集系统。CCD数字摄影系统用于地面立体数字摄影和城市景观模型纹理信息采集等。
4.2城市空间信息处理平台
主要以3S技术信息加工处理平台和大比例尺地形图编辑成图平台为支撑。按城市空间基础信息和城市空间管治专题信息分类处理，建立城市空间管治专题信息模型库和方法库，依据城市空间管治信息标准化分类，加工面向城市空间管治决策支持系统的各类信息。4.3城市空间信息管理平台
主要将城市空间基础信息和城市空间管治专题信息集成在城市空间管治决策支持系统中，城市空间基础信息和城市空间管治专题信息库在数字通讯网络系统支持下动态更新，通过信息流程为城市空间管治提供实时或准实时服务。
5基于3S技术的数字城市空间管治动态信息采集体系
本文仅针对3S技术支持下的动态监测信息采集进行了研究。
5.1基于3S技术的动态信息采集总体技术框架
技术设计针对城市空间结构动态变化的几何物理特性，分别采用监控宏观变化的高分辨率RS影像传感器和高动态特点的DGPS一RTK数据采集系统与独立灵活的微观三维激光扫描空间信息采集系统相结合，构成多维(三维坐标、物理光谱、时间等)实时数字城市空间管治动态信息采集系统。(图3)
5 . 2 DGPS一RTK数据采集系统技术体系
高精度的(}PS实时差分动态定位技术是数字城市空间信息获取主要支撑平台，为了克服它的应用受到电离层和对流层影响以及数据链限制，提高DGPS - RTK作业的高效率和高可靠性。采用虚拟参考站(Virtual Reference Station)技术建立空间定位框架。
DGPS一RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，同时支持不受用户数量限制的空间信息三维采集。在此作业模式下，参考站接到拨号呼叫访问服务器，通过调制解调器，将其观测值及测站的精确坐
标信息用电磁波发送给流动监测站。流动站将自身采集的(}PS卫星信号观测数据与参考站数据组成差分观测值进行实时处理，几乎瞬时地给出精确的流动监测站三维空间坐标。技术体系如图3所不。
5.3高分辨率RS传感器数据采集系统技术体系
用于宏观城市空间结构变化监测的高分辨率RS，除充分利用以获取光谱信息为主的单台传感器和以立体观测为主的单传感器以外，以高光谱分辨率、多波段、多极化微波成象传感器(合成孔径雷达SAR)作为主要传感器，这样才能在更宽的电磁波域中寻找复杂多变的城市空间结构目标的光谱特征能量差异，并以很窄的波段宽度(5一lOnm )，大量的波段数(可达200个以上)，获取空间结构几乎连续的光谱曲线，从而使空间结构变化监测精度和可靠性有明显提高。技术体系如图4所示。
5 .4三维激光扫描空间信息数据采集技术体系
三维激光扫描空间信息数据采集系统主要用作为局部特殊空间结构高精度测量。是地面无接触传感器三维坐标量测的最新技术。系统可在150m范围内激光扫描，三维激光扫描仪精确定位后，按2}6~相对精度确定空间目标的三维坐标，并可对采集信息进行立三维建模，生成正射影像、CAI〕矢量图。调整图形比例尺与城市空间管治专题信息图层融合，实现空间管治信息的更新和空间分析。
6结束语
三维数字化论文范文第4篇
关键词：七里镇；陶瓷文化；制瓷艺术；数字化1赣南七里镇陶瓷文化
1.1赣南七里镇窑
赣南七里镇窑烧瓷业始于唐代末年，最早烧造青釉瓷。五代时期七里镇造瓷业迅速崛起，创烧了颇具质量的白釉瓷。北宋初又创烧了质量极高青白釉瓷，北宋末年，随着北方流民大规模南下（其中不乏优秀窑工），他们到达七里镇后，重操旧业，发挥自己的制瓷工艺技术优势，把七里镇窑的制瓷技术在短时期内了推向烧瓷高峰。宋末元初，随着战火的蔓延，七里镇窑烧瓷业开始衰退，明洪武至正德时期终烧。
七里镇窑的创烧史是中原、江淮、赣中移民窑工和本地窑工在赣南的创业奋斗史，是客家先民和客家人不断竞争创新，由此形成的一部反映赣南客家先民和早期客家人开拓赣南山区，发展地方经济，研究客家民系形成的客家学史。
1.2赣南七里镇陶瓷的种类与艺术特色
七里镇古窑分布在赣于公路由西至东的沿坳和七里镇之间的斜坡地带上。原有窑包堆积16处，今仅存14处。古窑生产的瓷种有青釉瓷、青白釉瓷、白釉瓷、褐釉瓷、赭色釉瓷、黑釉瓷、结晶釉瓷和陶器。其产品主要为民间用品，器形有枕、瓶、杯、壶、罐、盏、盘、碟、钵、盂、炉、砚等，而最具代表性的产品是褐釉乳钉柳斗罐。
赣州七里镇窑的装饰题材广泛，形式多样，寓意丰富，在吸收北方定窑、磁州磁，借鉴南方建窑、吉州窑等窑变釉装饰手法的同时，工匠们将传统陶瓷工艺与装饰工艺以及当地民间艺术结合起来，并加以创新，形成了独特的装饰风格。
2七里镇制瓷艺术数字化保护的优势
在漫长的岁月中，赣南客家创造了丰富多彩、弥足珍贵的陶瓷文化遗产。随着科学技术的进步和城镇化的发展，七里镇陶瓷文化遗产遭到破坏，客家陶瓷文化正面临着被遗忘、遭破坏甚至逐渐消失的严重威胁。上世纪90年代以来，以虚拟现实为代表的数字化技术得到了长足的发展，数字化技术不仅在各种工业领域得以广泛应用，在保护文化遗产方面也显露了引人瞩目的效果。虚拟现实技术提供了脱离文物原件而表现其本来的重量、触觉等非视觉感受的技术手段，可以根据考古研究数据和文献记载，模拟地展示尚未挖掘或已经湮没的制瓷遗址、遗存，通过网络技术把这些制瓷资源统一整合起来，全面地向社会传播而丝毫不影响七里镇制瓷文化遗产和文物本身的安全，有利于七里镇制瓷文化遗产的有效保护和开发利用，延长遗产和文物的寿命。
七里镇制瓷艺术数字化可以保证非物质文化遗产以最为保真的形式保存下来，把一些非物质文化遗产的档案资料如：手稿、照片、影像、艺术图片等，编辑转化为数字化格式，保存于计算机硬盘、光盘等物质介质中。七里镇制瓷艺术数字化借助网络而打破了时间与空间的限制，摆脱了传统意义上博物馆所必需的建筑、陈列、参观时间等条件的束缚，任何人在任何时间、任何地点都能从网上方便获得需要的信息，使海量存储的七里镇陶瓷文化资源得到最大限度的展示和共享，较为方便快速高效地满足广大公众的需求。
3赣南客家制瓷艺术数字化保护的策略与方法
赣南客家制瓷艺术数字化展示，基于网络媒介平台，将七里镇陶瓷品种、艺术特色、制瓷技法和传统的制瓷场所等信息整合在一起，借助多媒体集成、数字摄影、三维立体扫描等技术，建立数字化博物馆。七里镇陶瓷数字化博物馆实现基于网格的数据多级无缝拼接技术保证了大量数据的三维空间关联、网络，顺畅浏览，为真正意义上实现基于数字文物、古迹、遗址保护复原与展示平台的建立打下了坚实的基础。
3.1制瓷艺术二维数字化保护
将赣南七里镇陶瓷烧造与移民的历史过程、制瓷艺人档案、不同时期的陶瓷产品等进行平面数字化采集与保存。首先对现有陶瓷外观图案与纹样装饰进行360度方位的拍摄获取图片资料，并运用Photoshop或其他二维软件对图片进行相关处理，达到对七里镇陶瓷相关内容的真实记录，其次运用Photoshop等平面软件对破损陶瓷文物等进行组接拼装和复原，根据保护专家对陶瓷艺术图案中颜料的成分、花纹的研究，综合利用色彩、图案等知识和图像处理技术、人工智能技术等，实现陶瓷艺术品图案和纹样的二维数字化复原，达到最初画成时的辉煌效果。
3.2制瓷艺术三维立体数字化保护
运用三维数字化设备和软件实现对七里镇陶瓷产品、古窑、作坊和销售商铺的三维建模、材质渲染等仿真性设计与展示。一方面可以恢复原有制瓷艺术特征，另一方面对现存遗址状况、陶瓷产品进行三维的复原，并借助Web网络平台进行展示。
3.3制瓷艺术影像技术保护
对于赣南七里镇以非物质形态存在的与制瓷生活密切相关、世代相承的制瓷文化形式，如传统陶瓷手工艺技能、制作工序等，可运用录音、视频等方法采集；将赣南客家陶瓷工艺制作过程的历史流变，工艺存在的文化状态，陶瓷艺人档案、品种、制作技法、原材料以及陶艺家生活方式等进行数字化编程后存入数据库。赣南七里镇制瓷遗址也可运用数码相机、数字测绘、数码摄像机等数字设备，对制瓷空间的现存状况进行实地拍摄、测绘、影像收集，并建成数据库。收集的内容包括现存遗址现状中的环境、建筑遗存、文物、地理状况等文化资源。
3.4制瓷艺术虚拟博物馆网络展示
采用数字化技术复原、再现已经损坏或正在消失的古窑遗址、陶瓷产品、制作技法等，借助虚拟场景建模、多媒体虚拟场景展示，重造一个体验型虚拟博物馆，让观众通过遥感器在虚拟的文化空间中漫游，了解赣南客家制瓷艺术的整体效果。对于赣南七里镇的陶瓷商业街区繁华景象和传统手工作坊等，根据相关文献资料介绍和现有遗址的考察，应用3D数字化复原和VR虚拟现实的方法，将现实生活中不复存在的珍贵文化遗产重现辉煌；还原七里镇传统的窑场、瓷街、手工作坊陶瓷产品等；对赣南客家传统制瓷文化遗产虚拟再现，避免了因所谓的重建和复原对历史文化遗迹实体带来新一轮建设性破坏和保护性破坏，为社会提供了一个研究、学习、参观和浏览的艺术平台。
4结语
赣南客家制瓷艺术数字化保护与传播是客家制瓷艺术与当代科学技术的结合，是客赣南家文化适应时展的必然要求。它将现有文献资料、文物和现有遗址的保护，应用平面、三维立体、影像技术和用3D建模虚拟现实等数字化方法，还原七里镇传统的窑场、瓷街、手工作坊、陶瓷产品和制瓷工艺等，建立基于赣南七里镇制瓷艺术虚拟博物馆与数字化交流网络基地，多方位，多视角地向世界传播赣南客家制瓷艺术文化，给当代赣南客家文化遗产保护与传承开辟了新的途径。
参考文献：
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三维数字化论文范文第5篇
【关键词】建筑设计；数字化教学；脑的延长
1数字化教学课程体系
传统的数字化技术教学全国大多数院校基本上是计算机辅助绘图软件的教学,而且教学内容也局限于绘图命令的教学,因而计算机辅助设计往往被认为仅仅计算机辅助绘图,只是一种可以提高工作效率的绘图工具,也就是人们通常所说的“手的延长”。在教学改革上,我们的目标是利用计算机的优势帮助设计者提高设计的创造性,真正地实现计算机辅助设计(ComputerAided Design, CAD),也就是所说的“脑的延长”。
根据全国高校建筑学学科专业指导委员会的《促进建筑数字技术教学发展纲要》,建筑数字技术课程改革的思路从三个方面考虑:改革教学重点,以讲授设计构思方面的软件为主;增加教学内容,加强建筑数字技术发展概貌的介绍;改革教学方式,逐步将建筑数字技术课程与建筑设计教学结合起来[3]。结合专指委的精神和学院的教学改革情况,结合建筑设计的教学过程,以达到“脑的延长”作为教学改革目标,制定出如下数字化课程体系。
2数字化课程教学大纲与内容
传统的数字教学主要是以讲授命令为主,现在的教学主要是以讲授建筑设计构思为主,基于此我们对各门课程的教学大纲与教学内容的制定进行了改革和调整。考虑在总学时总学分不变的前提下,如何尽可能详尽地讲授各个数字化软件在建筑设计中的应用也是一个难点,为此我们主要集中讲授每个软件的基础知识、建筑学专业需要用到的常用命令及它们的综合应用。
（1）数字化建筑设计概论
学时/学分: 16学时(1学分)
教学大纲:建筑学及相关专业学生的入门性指导课程;深入浅出地介绍建筑数字化设计的有关概念和相关知识、相关软件、相关技术和相关方法;
教学内容:数字化建筑设计基础;数字化建筑设计软件;建筑性能分析;虚拟现实技术在建筑设计中的应用;建筑设计信息集成;协同设计;数字化建筑设计智能化;建筑形式的数字化生成;计算机辅助建筑设计软件开发技术简介;
教学方法:以实例(动画、图像、视频等)的方式来讲解数字化建筑设计的方方面面,并以专题的方式进行讨论,引导学生深入了解数字化设计技术在建筑设计中的应用。
考核方法:期中作业论文+期末笔试。
表1数字化课程体系课程一览表
注:某大学执行三学期制(两长一短),第三学期为短学期,共5周。
（2）计算机辅助设计
学时/学分: 28学时(2学分)
教学大纲:介绍AutoCAD绘图软件,掌握基本的绘图命令,能综合使用各种命令,完成建筑设计的平面、立面、剖面图的绘制及建筑的三维建模。
教学内容与教学方法:结合建筑设计的专业要求,把整个教学过程分为四个阶段:计算机辅助绘图基本命令、建筑平面的绘制、建筑立面的绘制、建筑三维模型的绘制;同时在教学过程中把必须掌握的命令在教学过程中分步介绍,具体如下:
表2计算机辅助设计教学安排
考核方法:在规定的时间(2小时)内完成一份平面图的制作;
（3）建筑数字化表现
学时/学分: 16学时(1学分)
教学大纲:介绍3Dmax/Photoshop两款软件在建筑设计表现方面的基本应用:三维建模、三维渲染及效果图后期处理。
教学内容与教学方法:根据建筑设计的效果图表现要求,结合AutoCAD的三维建模,教学内容局限于建筑表现所需的命令与方法,具体内容安排如下:
表3建筑数字化表现教学安排
考核方法:独立完成两份作业:平面彩图制作、建筑效果图制作。
（4）草图大师
学时/学分:随设计课教学
教学大纲:了解SketchUp软件的基本使用,能独立地使用它完成建筑设计的方案构思,并生成相应的效果图和漫游动画。
教学方法:学生自学,老师提供各种学习资料和相关的案例,并结合建筑设计课进行辅导
（5）建筑信息模型
学时/学分: 32学时(2学分)
教学大纲:详细介绍Revit的发展、特点、功能与使用,包括建筑设计信息技术发展概述、建筑信息模型与Revit概述、基于构件的建筑设计、自定义簇类型、视图与渲染、明细表等应用;基于BIM的建筑节能分析(IES);
教学内容:结合当前的建筑设计竞赛或建筑设计作业,讲授Revit软件的使用,让学生直接使用软件来完成竞赛或作业,同时介绍Revit信息模型在建筑性能分析软件( IES/Ecotect)的应用。分六部分来讲述:基础知识;基于建筑构件的各种建模命令的使用和技巧;基于视图处理的各类平、立、剖、三维、详图等应用;基于建筑表现的的灯光、渲染、漫游等应用;基于体量、组、局部设计、多方案探讨、工程阶段、大项目协同设计等高级应用;建筑信息模型的性能分析。
教学方法:以实例来教学;
考核方法:独立完成建筑设计作业或建筑设计竞赛的作业。
（6）建筑技术分析
学时/学分: 16学时(1学分)
教学大纲:以Ecotect或IES软件为软件平台,介绍计算机辅助工程CAE技术在建筑性能分析中的应用,主要包括建筑声环境分析、建筑光环境分析、建筑热环境与能耗分析、建筑日照分析、建筑风环境分析等。
教学方法:以实例(建筑学设计作业)为例进行教学;
考核方法:能独立完成一幢公建的各项建筑性能分析,并以此依据改进建筑设计方案。
（7）虚拟建筑
学时/学分: 16学时(1学分)
教学大纲:介绍虚拟现实技术的基本原理与应用;以Quest3D软件为平台,介绍虚拟现实技术在建筑设计中的应用;
教学内容与教学方法:介绍Quest3D软件的基础知识和基本命令;结合建筑设计方案,建立三维模型,通过烘焙导入Quest3D;通过通道组为虚拟现实场景编辑环境、导游线路、菜单制作等,最后完成虚拟展示系统的。
考核方法:独立完成一份虚拟现实展示系统的制作。
（8）多媒体制作
学时/学分:随设计课教学
教学大纲:讲授常用的多媒体制作软件,如Flash、Authorware、Dreamweaver等设计软件,对学生设计的作品进行多媒体展示,图、文、声并茂,完美地表达建筑设计思想和建筑设计作品。
教学方法:选修全校公共课程;举行专题讲座,以实例介绍软件的使用。
3数字化课程教学方法探讨
数字化教学课程体系的建设目的明确,一方面是以建筑设计教学为主线,另一方面是以实现“脑的延长”为目标,因而在整个教学过程中要始终围绕这两个方面展开,教学过程中采用“四结合”:命令讲解与实例演示相结合、课堂作业与设计作业相结合、数字化课堂与专业课堂相结合、课堂教学与网络教学相结合,通过实践和总结,有如下的教学指导思想。
（1）理论与实践相结合
建筑设计是一门实践性很强的学科,建筑数字化技术课程也是一门实践性非常强的课程,对数字化技术软件的掌握程度关键看实践,即在设计课中应用数字化技术的实践。建筑数字化技术课程的教学效果最终通过学生在建筑设计课中体现出来,否则,也就失去本课程存在的意义,其中最主要的实践就是学生对建筑方案的构思如何通过数字技术进行表现,并通过计算机对方案进行推敲、评价,实现真正意义上的计算机辅助设计,即“脑的延长”。
（2）走近设计
在教学过程中“走近设计”,结合建筑学课程的教学实例及不同风格、不同特点的建筑设计方案来讲解软件的具体综合应用。在CAD软件教学时,我们的教学实例尽可能就来自于学生学习或设计中的的建筑平面、立面、剖面,并结合学生手工绘制建筑平面的过程来讲授相关的CAD命令,这样学生能快速地掌握计算机辅助绘图。在教学SketchUp时,直接让学生对他们在建筑课程作业的建筑设计草图进行绘制学习,同时把最后的成果在建筑数字化表现课程中作为案例来练习,也可以作为建筑设计的课程作业来上交,达到双赢的效果。
（3）课程之间即交叉又延续
我们的改革是基于建筑学专业的教学过程来展开的,因此在教学上可以通过把某个建筑设计实践的不同发展阶段作为主线,把所有的课程教学形成一个体系,课程之间既有交叉又有延续。建筑方案草图阶段通过SketchUp来绘制,成果可以在3Dmax中渲染使用,同时3Dmax成品既可以由PS加工成建筑效果图,又可以导出为VRML文件作为虚拟现实的实例。建筑方案构思完后,根据草图模型通过CAD软件来绘制平立剖等图形,并作为辅助线导入RevitBuilding信息模型软件中建成BIM模型,最后可以通过BIM模型生成各类施工图,并进行各种建筑性能分析。
4总结
建筑设计是一门富有艺术创造性的综合性应用学科,建筑设计的作品丰富多彩,从而决定了建筑数字化技术教学也必须是灵活多变的.当然目前的课程体系还有许多不足之处,如在建筑技术性能软件方面,涉及不多,除目前软件的选择不多外,作为数字化设计教学的专业老师,在建筑技术方面的知识掌握也有一定的欠缺,有待提高。本文通过结合学院的教学条件、师资情况,我们提出的数字化技术教学课程体系只是一个尝试,希望在未来实践中不断地完善和提高。
参考文献
[1]项秉仁.面对数字化时代的建筑学思考,新建筑, 2001年第6期
[2]饶金通,张燕来,李立新.基于“脑的延长”的建筑数字化技术教学改革,厦门大学学报(哲社版), 2008年教学研究增刊: 53~57
[3]李建成.建筑数字技术课程教学现状调查与改革思路,2007年全国建筑高等学校建筑院系建筑数字技术教学研讨会论文集, 2007: 63~67
三维数字化论文范文第6篇
【关键词】激光扫描；露天矿；测量
一、三维激光扫描技术的特点
三维激光扫描技术与传统测量技术相比具有如下一些特点：
（1）非接触测量
三维激光扫描技术采用非接触扫描目标的方式进行测量，无需反射棱镜，对扫描目标物体不需进行任何表面处理，直接采集物体表面的三维数据，所采集的数据完全真实可靠。可以用于解决危险目标、环境（或柔性目标）及人员难以企及的情况，具有传统测量方式难以完成的技术优势。
（2）数据采样率高
目前，采用脉冲激光或时间激光的三维激光扫描仪采样点速率可达到数千点，秒.而采用相位激光方法测量的三维激光扫描仪甚至可以达到数十万点/秒。可见采样速率是传统测量方式难以比拟的。
（3）主动发射扫描光源
三维激光扫描技术采用主动发射扫描光源（激光），通过探测自身发射的激光回波信号来获取目标物体的数据信息，因此在扫描过程中，可以实现不受扫描环境的时间和空间的约束。
（4）高分辨率、高精度
三维激光扫描技术可以快速、高精度获取海量点云数据，可以对扫描目标进行高密度的三维数据采集，从而达到高分辨率的目的。
（5）数字化采集，兼容性好
三维激光扫描技术所采集的数据是直接获取的数字信号，具有全数字特征，易于后期处理及输出。用户界面友好的后处理软件能够与其它常用软件进行数据交换及共享。
（6）可与外置数码相机、GPs系统配合使用
这些功能大大扩展了三维激光扫描技术的使用范围，对信息的获取更加全面、准确。外置数码相机的使用，增强色彩色信息的采集，使扫描获取的目标信息更加全面。GPS定位系统的应用，使得三维激光扫描技术的应用范围更加广泛，与工程的结合更加紧密。近一步提高测量数据的准确性。
（7）结构紧凑、防护能力强适合野外使用
日前常用的扫描设备一般具有体积小、重量轻、防水、防潮，对使用条件要求不高，环境适应能力强，适于野外使用。
二、扫描技术于金属矿中的应用
1、设计扫描方案和获取数据
基于黑色露天炭的反射率只有10～15%，其最大的测距只有450m，所以要分多站架设仪器。经考察，确定在视野比较开阔的6个地方架立仪器对矿区进行激光扫描，每个测站分别采用近距离标准测量和远距离精密测量两种模式，标准模式一周用时4min，精密测量模式一周用时12.5min。把整个矿区测完大约只要2.5h，若是两台全站仪则至少需要两天的时间才能测完，可见3D扫描仪的速度有多快。
2、处理数据和建立三维模型
（1）平滑扫描数据。均匀化点与点之间的距离，使得测量距离的误差变小；平滑分为连续和不连续表面平滑两种，不连续的表面是在较远的距离上有前景的数据和对象，而连续的表面是指其所有的点都处于其上面的平面；因此，树和灯柱等适合用不连续平滑，而墙则更适合是连续平滑。
（2）过滤数据。用孤点过滤，其中过滤点的间隔菜单会有提示，在通常情况下我们都是选取2m，也就是，假如在一个点的方圆2m之内不存在其他的点，则将会被过滤掉；接着，进行最小间隔的过滤，在实际中，考虑到金属矿上所要求的精度，20cm，则意味着两点的距离最小要求在20cm。在软件的过滤选项中，其实还有很多的内容，我们在操作的时候，可以根据实际的情况和自己的需要进行选择。其后，再进行数据的修剪，把那些没用的点全都删除掉，最后进行孤点的过滤，形成彩色的点阵图。
（3）平面三角化点云。在进行三角化的时候，要注意确定三角网的最小角和最大边，控制TTN 的精度和结构。在进行建立表面模型的时候，有球面三角化和平面三角化两种形式，平面三角化就是于X—Y平面中创建三角网，就是用于创建激光扫描点的二维三角网；然而，对于带有复杂结构的单个扫描数据，则采用球面三角化比较适合。上述就是一个站上模型的建立过程，多站激光扫描数据需要经过坐标登记和坐标纠正后，才能建立多测站的整个测区的统一模型。
3、坐标的登记以及坐标的纠正
基于当次激光扫描的是指测站不是在已知点上进行的，所以，被扫描出来的一幅扫描点云图的坐标系是任意的，利用它不能够直接的建立整个露天矿测区的模型，精确的将多幅点云图纳入到统一的坐标系，这样一种方法我们将它称之为坐标的匹配。
坐标的纠正，是把点云纳入至地面测量坐标系统的方法。其的操作过程是，与扫描区域附近或扫描区域之中的控制点设置标靶，进而使得相邻的激光扫描点云图上有3个以上的控制点标靶，通过对控制点进行的强制符合，就可以将相邻的扫描点云图统一至相同的一个特定坐标系之中，这被称之为全局方式的坐标纠正，这样可以有效的防止在进行坐标转换时的坐标转换误差的积累。而球形标靶，则是利用反射率比较高的材料做成的圆球，将其置于控制点之上，其球心可以通过矿山测量的坐标得到，在进行测量时，每个激光扫描站至少要扫描到两个以上的标靶球，在计算出标靶球的扫描坐标之后，按照三维坐标转换对其进行纠正。
4、挖矿体积的测量原理
对矿体的体积量的计算，其原理非常简单。举个比较简单的例子，有一个碗壁很薄的碗，我们想知道它的容量，我们先给碗盛满水，则碗身与水面所围成的体积就是该碗的容量。这是，一个人喝了一部分的水，问这人喝了多少水？其实就会喝水的前后碗体本身和水面围成的体积。而矿的每月挖方量的原理也是如此，就是本月与前个月矿体表面围成的体积。
5、金属矿开采量的计算的应用
为了方便，将修剪、过滤和平滑统为修剪，而且每一次的测量全都进行了6站激光扫描。经过2种处理方法形成总点云，可以先坐标纠正后修剪，也可以先修剪后坐标纠正。每一个模型都可以计算“表面围成的体积”，被计算处理的体积是相对于基准面矿体范围内的体积。
三、结语
综上所述，应用全数字三维激光扫描技术来开展露天矿山测量工作，明显优于传统的矿山测量技术，为我们提供了可靠、快捷、方便、安全的技术解决方案，是目前露天矿山地质测量中最有效、最快捷、最经济、最安全的技术手段，它必将在露天矿山测量中得到广泛的应用。
参考文献：
[1]夏永华，三维激光探测技术在采空区测量中的应用与实践[期刊论文]-金属矿山 ，2009
[2]李夕兵，地下空区激光三维探测应用研究[期刊论文]-金属矿山 ，2008
三维数字化论文范文第7篇
论文关键词:原图处理数字化绘图数字摄影测量技术
论文摘要:文章根据工作中的一些实践,简要介绍了数字化技术在原图处理和摄影测量中的应用特点和一些要注意的方面,希望能给同行们作一些经验参考。
传统工程测量技术的服务领域主要包括水利、交通、建筑等行业,随着计算机、网络技术的发展、测量仪器的智能化,数字化测绘技术得到了广泛的应用,而全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、摄影测量与遥感(RS)以及数字化测绘和地面测量先进技术的发展,测量数据采集和处理的逐渐自动化、实时化和数字化,工程测量的服务领域也应进一步延伸,以满足不断提高的社会需要。
一、数字化技术在原图处理中的应用
(一)原图数字化处理
在建立各种GIS系统时,需要对原有地图进行数字化处理,对于原始地图,若其现势性、精度和比例尺能满足要求,就可以利用数字化仪对其进行数字化处理工作。当前主要有手扶跟踪数字化和扫描矢量化、GPS数据输入三种方法,手扶跟踪数字化需要的仪器为计算机,数字化仪及相关软件,是较早的一种数字化输入方法,输入速度较慢,劳动强度也较大。扫描矢量化是通过扫描仪输入扫描图像,然后通过矢量跟踪,确定实体的空间位置。随着扫描仪的普及和矢量化软件的不断升级,其作业方法越来越趋于自动化,它是一种省时,高效的数据输入方法。GPS输入是依据GPS工具能确定地球表面图形精确位置,由于它测定的是三维空间位置的数字,因此不需作任何转换,可直接输入数据库,目前主要是应用RTK(RealTimeKinematics-实时动态)技术,它是在GPS基础上发展起来的、能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位结果,并在一定范围内达到厘米级精度的一种新的GPS定位测量方式,通过将1台GPS接收机安装在已知点上对GPS卫星进行观测,将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上,再通过基准站电台发射出去;流动站在对GPS卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时,也接收由基准站电台发射的信号,经解调得到基准站的载波相位观测量,流动站的GPS接收机再利用0TF(运动中求解整周模糊度)技术由基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量来求解整周模糊度,最后求出厘米级精度流动站的位置。应用这种测量方法测量可以不布设各级控制点,仅依据一定数量的基准控制点,便可以高精度快速地测定图根控制点、界址点、地形点、地物点的坐标,利用测图软件可以在野外一次生成电子地图。同时,也可以根据已有的数据成果快速地进行施工放样。而实际应用得较多的主要是数字扫描矢量化软件,针对大比例尺地形图,大多数扫描矢量化软件能自动提取多边形信息,高效、便捷、保真的对地图进行数字化处理。下面简单介绍MAPCAD软件的原图数字化处理作业流程。
(二)数字化原图作业流程
由于MAPCAD软件扫描矢量化输入方法具有图像清晰、编辑方便、易于转换等特点一般外设精度都能满足,所以地形图的精度主要取决于人工跟踪精度和输出设备精度,而人工跟踪精度主要取决于作业人员的技能掌握熟练程度和工作态度,所以必须在加强作业人员基本技能培训上下工夫,要求工作人员严格按矢量化方案作业,确保图件的精度和质量高于国家现行数字化测图规范所规定的数字化精度和质量。在工程测量实践中,要做好地形图外业测点与数字化图缩放相结合、符号图层的划分子图、线型符号库的设计等工作保证满足工程进度的同时又节约项目经费,设计出的数字地图简单易用、美观整洁、易于使用地形图的工作人员判读。
二、数字化绘图
(一)数字化绘图的特点
大比例尺地形图和工程图的测绘是传统工程测量的重要内容,数字化绘图克服了手工绘图存在的许多弊端,如工作量大,作业艰苦,作业程序复杂,烦琐的内业数据处理和绘图工作,成图周期长,产品单一等缺点,符合现代飞速发展的工程需要。目前,数字化成图技术主要有内外业一体化和电子平板两种模式。内外业一体化是一种外业数据采集方法,主要设备是全站仪、电子手簿等,其特点是精度高、内外业分工明确、便于人员分配,从而具有较高的成图效率。具有以下的特点:
1.一测多用:如在一些综合性较强的工程中需要对同一地形图绘制不同比例尺的地形图,过去的平板测图方法则需要重复工作,而数字化测图则可以同时根据完成的地形图绘制不同比例尺的多个地形图,因为往往小比例尺包含了大比例尺地形图测图范围。仅需先测大比例尺图范围,再补充小比例尺测图范围即可满足各不同专业人员对不同比例尺的地形图的需要。
2.精度高:数字化成图系统在外业采集数据时,利用全站仪现场自动采集地形地物点的三维坐标,并自动存储,在内业数据处理时,完全保持了外业测量的精度,消除了人为的错误及误差来源,而且外业工作省略了读数、计算、展点绘图等外业工序,减少了作业人员,外业工效大大提高,时间缩短,直接生产成本大幅度下降。
3.劳动强度:小数字化成图的过程,减轻了作业人员的劳动强度,使生产周期大大缩短,能及时满足用户的要求。
4.便于保存管理及更新方便:数字化产品既可以存储在软盘上,也可以通过绘图仪绘在所需的图纸上,线条、线划粗细均匀,注记、字体工整,图面整齐、美观。且便于修改,能更好地保证图形的现势性和不变形性,避免重复测绘造成的浪费,增加地形图的实用性和用户的广泛性。
(二)外业数据的采集
在采集数据时,数据采集人员要准确应用地物代码,以免在内业成图时出现错误;在观测开始时,相关工作人员需严格按照要求应对测站点进行检查,跑尺人员应严格按照自动成图的要求作业,确保能完整地描述地形地貌的特征点,必须通过绘制草图来表明各个地物碎部点的属性及相互关系,测量坎子时,要量取坎子比高,坎下也要进行地形点采集。当一个测区完成后,如果有必要可把数据备份。
(三)绘制内业数据处理
无论是工程进程各阶段的测量工作,还是不同工程的测量工作,都需要根据误差分析和测量平差理论选择适当的测量手段,并对测量成果进行处理和分析。
三、工程测量中的数字摄影测量技术
数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理,应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法。就摄影测量本身而言,从测绘的角度上来看数字摄影测量还是利用影像来进行测绘的科学与技术;而从信息科学和计算机视觉科学的角度来看,它是利用影像来重建三维表面模型的科学与技术,也就是在“室内”重建地形的三维表面模型,然后在模型上进行测绘,从本质上来说,它与原来的摄影测量没有区别。因而,在数字摄影测量系统中,整个的生产流程与作业方式,和传统的摄影测量差别似乎不大,但是它给传统的摄影测量带来了重大的变革。
目前通过在空中利用数字摄影机所获得的数字影像,内业使用专门的航测软件处理,进行的航空摄影测量是大面积、大比例尺地形测图、地籍测量的重要手段与方法,在计算机上对数字影像进行像对匹配,建立地面的数字模型,再通过专用的软件来获得数字地图。该方法的特点是可将大量的外业测量工作移到室内完成,它具有成图速度快、精度高而均匀、成本低,不受气候及季节的限制等优点。特别适合于城市密集地区的大面积成图。但是该方法的初期投入较大,如果一个测区较小,它的成本就显得较高。但可以说是今后数字测图的一个重要发展方向,未来社会要求的是可以提供数字的、影像的、线划的等多种形式的地图产品。并且随着全数字摄影工作站的出现,加上GPS技术在摄影测量中的应用,使得摄影测量向自动化、数字化方向迈进。
四、结语
三维数字化论文范文第8篇
关键词：非物质文化遗产；移动增强现实；龙泉青瓷；虚实交互
中图分类号：TP302. 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）03-0112-02
1 引言
随着非物质文化遗产（简称非遗）数字化研究不断创新和应用，不仅改变了非遗的存在形式，而且使人们对非遗有了更深入、更广泛的认识。龙泉青瓷历史悠久，其烧制工艺始于三国两晋，并于2009年入选了联合国教科文组织《人类非物质文化遗产代表作》名录，在世界享有很高的知名度。随着宽带移动通讯技术的不断发展和智能手机的广泛应用，移动增强现实技术的出现，将虚拟的增强现实信息应用到真实世界，结合移动智能手机轻小、可携带方便等特点，不仅改变了人们观察世界的方式，而且其交互功能给人们带来了身临其境的体验，方便了龙泉青瓷的数字化保护和传播。
2 移动增强现实技术
增强现实技术（简称AR 技术），也有人称为混合现实，基于虚拟现实发展的新技术。通过计算机系统提供的信息将虚拟的信息应用到真实世界，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实鼍爸校从而实现对现实的增强。增强现实技术应具有三个具体特征：三维注册、虚实融合以及实时交互。
移动增强技术就是将应用转移到移动计算设备上，从而扩展传统PC机上增强现实技术的应用范围。随着Android、ios等智能终端及宽带移动通信技术的成熟和商用，强现实技术开始走进人们的生活之中，以移动定位与状态感知、多媒体技术、3D渲染为基础的强现实应用开始出现。
3 三维注册
为实现虚拟模型跟真实环境的完美融合，需要实时跟踪摄像机与真实环境的位置信息，进而通过动态三维显示技术将虚拟模型叠加到真实场景中，实现三维注册。本文主要通过基于识别图的三维注册，也就是预先在真实场景中放置识别图，系统通过边缘检测算法、阈值分割等技术检测识别图的位置信息，最终在真实环境中叠加虚拟模型。
在选取识别图的时候要注意以下几点：
（1）识别图尽可能有菱角，且越多越好；
（2）识别图尽可能清晰；
（3）识别图尽量避免很有规则的图形图案；
（4）识别图尽量避免分布不均匀；
（5）识别图尽量去掉背景色。
图1中，识别图菱角不多，图片比较单一，特征点少，识别效果较差。图2中，识别图菱角很多，分布均匀，特征点较多，识别效果较好。
4 虚实融合
4.1 模型获取
本文以龙泉青瓷为例，根据青瓷实物，利用三维建模软件3dmax建立青瓷的三维模型，如图3所示，最后导出模型的FBX文件和纹理图。
4.2 虚实融合
本文基于unity3d游戏引擎开发平台和高通增强现实开发平台，打包移动应用APP，实现青瓷三维模型和真实场景的叠加。
4.2.1 开发环境搭建
在PC机上安装unity5.0以上版本，同时下载支持Unity的Vuforia SDK，配置Unity Android SDK。打开Unity软件，选择Assets-Import Package-Custom Package，导入.unitypackage插件。选择Edit-Preferences-External Tools配置Android SDK和JDK。
4.2.2 虚实叠加
在Unity Project视图下选择Vuforia-Prefabs文件夹，并将ARcamera和ImageTarget两个预制件拖入顶层视图Hierarchy中，同时将场景自带的Main Camera删除。
选择一张棱角分明、分布均匀的识别图导入Vuforia官网，查看其识别的特征点数量，本文选择一张二维码作为识别图，最后生成unity的插件包。
导入识别图插件包，导入青瓷三维模型和纹理图，在材质球中添加纹理图，在Scene中调整青瓷三维模型和识别图的位置关系使其处于合适位置，最后点击运行测试效果。如图4所示。
4.2.3 实时交互
在真实环境中与虚拟对象交互是整个增强现实内容的核心功能。通过指尖定位算法，精确检测出指尖的位置，得到指尖与虚拟对象的交互有效区域，通过判定是单点触摸还是多点触摸，然后做出相应的反馈。算法的实现过程如图5所示，实现的效果图如图6所示。
5 结语
移动增强现实技术的发展，不仅为非物质文化遗产数字化保护和研究提供了新思路，而且有利于非物质文化遗产的传播。随着移动终端的发展，拓宽了移动增强现实技术应用领域，包括教育行业、游戏行业、医疗行业、商业领域和军事领域等，不仅给人们带来视觉上带来冲击，同时改变了人们的生活方式。
参考文献
[1]宋俊华.关于非物质文化遗产数字化保护的几点思考[J].文化遗产，2015（2）.
三维数字化论文范文第9篇
论文摘要：本文主要介绍了逆向思维构思数字化工业设计的方法和平台，在进行产品体量关系探索的立体构成方法中，主要有分割与积聚两种方法。分割主要有对体的立体分割及体面之间的空间分割；积聚的具体方式是有群化、重复、渐变、及结集等。而语意差异法是一种测量消费者对产品印象的方法。设计平台包括：建模平台；设计评审平台；数字化草图绘制平台；真实感数字渲染平台。
基于逆向设计思维与正向设计的数字化设计方法，从数字化工业设计流程的多个环节进行改进，引入产品设计的逆向构思思维，提高了工业设计各环节的并行性，提高了数字化工业设计的质量及效率。
1 设计方法
（1）立体构成
在进行产品体量关系探索的立体构成方法中，主要有分割与积聚两种方法。分割主要有对体的立体分割及体面之间的空间分割；积聚的具体方式是有群化、重复、渐变、及结集等。例如积木就是利用体的积聚来产生多种形态的。在工业造型设计中，体的分割与积聚的运用，可以产生丰富的形态效果，在设计实践中尤为重要。
（2）语意差异法
语意差异法是一种测量消费者对产品印象的方法。语意差异法利用产品的形容词汇，通过调研的方法找出消费者的感性认知与对象的关系，并进行定量和定性的分析。通过语意差异法设计师就可了解：消费者在面对具体产品时会从哪些方面去解读产品，影响他们认知产品内涵性语意的因素是什么，进而了解构成具体语意意象的产品设计元素等，并以此作为产品设计开发时的 参考 。
2 设计平台
（1）建模平台
逆向构思数字化工业设计方法的建模平台选用alias系统的studio tools组件，alias的studio tools可谓是当今工业设计软件平台的领导者，与众多的cad, ca工d软件相比，studio tools具有非常强大的数字化草图绘制技术、nurbs曲面建模系统、快速且高质量的物理渲染引擎、专门针对工业设计的模块化材质库和物理灯光库。
alias studio tools为可扩展软件解决方案，专门针对工业设计任务而开发。从概念设计一直到设计细化，它包括使用素描、图片、真实感渲染、动画及三维产品模型开发和交流设计概念的构思过程和概念设计功能，以及可快速创建、灵活修改和精确显示的曲面和细节设计的工具，可以有效控制整个工业设计流程。
（2）设计评审平台
在设计评审中，选用与studio tools具有良好的无缝对接功能的portfolio wall。portfolio wall使得工业设计师及相关设计人员能够高效地组织、查看、注释和管理二维及三维的可视化数字设计资源，portfolio wall也可用于产品三维模型的评估、演示和审查。
（3）数字化草图绘制平台
数字化草图绘制工具分两种：软件工具及硬件工具。要求具有如下功能：适应设计早期创意阶段，不仅能够在数字化环境中表达草图创意，更重要的是能够真正适应设计师的创意思维活动，能够自由快速地表达原始概念，通过工业设计师习惯的传统交互方式验证各种创意，并能在有新的创意时灵活地填充设计细节。
软件草图绘制工具采用alias公司的sketch book软件，sketch book是一种使用方便的高品质绘图程序，专为随数字化手绘板一起使用而设计。该软件以友好和基于手势的用户界面为特色，用户界面构建在alias的marking menu专利技术之上，绘画过程无需使用任何菜单。只需轻点画笔，即可访问该软件的高级绘画工具：高效的压感性铅笔、马克笔和笔刷；钢笔图层；背景模板；随意更花的笔尖形状及大小。
草图绘制的硬件工具采用日本wacom公司的数字手绘板与压感笔。wacom压感笔是为设计师所设计的完美的数字化草图绘制工具。压感笔可以提供的6个维度的控制：左右方向、上下方向、压感、倾斜角度、倾斜方向、旋转。结合支持此功能的sketch book软件，一支压感笔就可以制造几乎所有类型的笔刷效果或笔触，设计师只要移动手腕并且旋转笔就可以产生平滑优美的线条。sketch book及手绘板系统将纸上手绘草图和数字化设计工具支持的设计两种模式相结合，优势互补，提供一种数字化设计工具支持的真正适应草图绘制特征的智能化概念设计平台，让工业设计师可以在直接进行自由手绘的数字化设计环境下进行创意工作，并能自动平稳地过渡到进一步的详细设计，对于发挥设计创意和提高设计效率具有重要意义。
（4）真实感数字渲染平台
高效的产品真实感渲染工具应具有的功能包括：①体积光， 工业 设计的效果图对照明要求准确无误，但传统的数字渲染工具中都只能构建点光源或线光源，不能很好地表达产品的真实感。真正能构建物理体光源的只有cinema 4d设计平台；②智能gi，全局照明主要是解决间接光照、“染色”等真实感问题；③模块化的材质预制功能及实时交互式的渲染方式等。④快速并且准确的算法。
结束语[ht]
基于逆向设计思维与正向设计的数字化工业设计方法是处于产品设计开发过程上游的一种系统化工业设计方法，基于逆向构思的数字化工业设计方法是根据工业设计实践，在对数字化设计工具的特点及数字化工业设计方法进行深入分析的基础上，提出的实践性强并且切实有效的数字化工业设计方法。其从三维形体构思开始设计、细节与整体并行设计等设计方式，提高了设计师设计产品时的创意能力。此方法在提高工业设计师的创意质量、增强产品的美感等方面，具有较强的可行性。
参考 文献 ：
［1］ james a, landay, brad a. myers. interactive sketching for the early stages of user interface design［j］.denver: of human factors in computing systems，chi 2008:43-50.
［2］david g. ullman, stephen wood, mechanical design process［j］.david craig. the importance of drawing in the computer & graphics，2008，2(12):263-274.
［3］佚名.逆向思维创造奇迹.师道［j］，2008，4：2-9.
［4］张婷婷．工业设计史微探［j］．沈阳大学学报，2008，3（15）：101~105.
三维数字化论文范文第10篇
1数字化技术在园林设计中的应用与发展概况
1．1数字化技术的内涵美国是数字化技术研究的发源地。1965年美国麻省理工学院博士研究生Sutherland在《终极的显示》论文中首次提出了包括具有交互图形显示、回馈设备以及声音提示的数字化系统的基本设想，从此，正式开始了关于数字化系统的研究与探索的历程［9］。20世纪80年代初JaronLanier正式提出了数字化概念，从而引起了人们对虚拟现实技术的广泛关注［10］。20世纪90年代，计算机硬件技术与软件系统迅速发展、不断改进，使得大型数据集合的声音和图像的实时动画制作成为可能，为数字化技术的发展奠定了良好的基础［11］。数字化技术就是运用数字化的手段和工具，将园林设计的方案用静态图像、动态影像以及可交互的虚拟现实的形式呈现出来，使用数字化技术可以将园林设计的方案准确的表现出来。在园林设计中使用数字化技术是手段的创新，在园林设计的过程中，应用数字化技术，不仅对建筑空间和形体塑造进行科学合理的设计，而且对于各种智能化管理、生态控制等方面的作用也越来越明显。
1．2数字化技术应用的优势在园林设计中，数字化技术的应用使得设计师减少了重复劳动，提高了工作效率，最大限度地减少错误的发生以及降低设计成本，最实际的就是设计的图纸更利于保留和存档。例如，在园林绿化装饰的过程中，经常会出现由于道路景观亭、消防设备的安装等导致空间高度与现场情况不符的现象，设计师就要根据实际情况去修改和调整设计方案。遇到此类问题，如果沿用传统的手绘效果图，设计师需要重新绘制设计图，无形中增加了设计的工作量，并且耽搁了大量的劳动时间［12］。而运用数字化表现技术绘制效果图，就可以避免以上情形的发生。设计师只需要回溯到建模流程中对空间高度数据进行修改和调整，让计算机自动重新进行一次渲染计算就可以出图，不仅节省了大量的人力物力，而且能够方便快捷地完成所要修改的设计图纸。大多数的客户并非专业人士，面对传统的手绘设计效果图，可能大多数客户看不明白，在交流过程中难免会出现分歧。但是使用数字化的表现技术，就可以帮助客户和施工方更直观地理解设计师的设计意图，当双方产生矛盾的时候也便于双方及时的沟通和解决。这样不仅能够在有效的时间内将设计方案最直接的表达，而且避免了各个工种之间由于沟通不畅而导致工作衔接出错的情况。数字化技术表现方式的应用，使得设计师和客户、施工方之间的沟通交流更为有效和便捷，不仅如此，数字化技术还能为园林绿化装饰工程项目的预算、造价及实施提供高度可靠、集成、实时的信息。
1．3数字化技术应用于设计领域的发展趋势城市绿化建设已经越来越受到各省市的广泛重视。“进一步加强环境保护和绿化建设，改善城市生态环境，坚持污染防治和生态建设并重，走可持续发展之路”已成为许多城市建设的目标。随着城市建设和绿化建设的推进，城市环境和绿地资源分布情况不断地发生变化［13］。如何实时了解城市现有的绿地资源总量和分布情况，如何制定适合城市市情的绿地规划，如何进行城市绿化的科学化管理等，这些都对数字化园林技术设计提出了更高的要求。数字化软件经过近20a的发展，已经延伸出越来越多的功能，并且表现形式和语言也日趋多样化，数字化表现技术出现了从静态图像向动态和交互的三维场景发展的趋势。如2008年奥运会场馆工程和上海世博会场馆工程，其设计方案的展现所运用的就是三维虚拟表现技术。伴随计算机软硬件技术限制的突破，三维虚拟表现技术很可能会全面覆盖园林设计表现领域［14］。
2数字化技术应用于园林设计的意义
2．1有利于国家重要文化资源的保存与利用将园林设计的各种规划图纸进行数字化，然后分专题、分层次建立相应的数据库，便于园林部门保存设计方案，同时便于工作人员查询和检索。将年代已久、濒临破损的园林规划设计旧图纸数字化，取代和保存了原件，从而防止国家重要文化遗产的流失。
2．2便于用户和网民游览和欣赏园林实景将园林实景进行三维仿真模拟，制成网页，建立网站，用户和网友只需点击网址，便可全方位、多层面地在线游览园内各景点，使整个园林景观尽收眼底。
2．3有利于园林部门对园林信息实现数字化管理园林部门可通过数字化园林虚拟变现形式，能够比较容易地探究和获取管理园林的大量信息，研究与建立全国风景名胜和公园、动物园、植物园、游乐园等信息系统，并根据动、植物园信息建立生物多样性研究中心，可对园林信息实现数字化管理，例如英国皇家植物公园、美国密苏里植物园等。
2．4实现资源共享通过把已建有的不同类型的风景名胜、森林公园、自然保护区、动物园、小游园、专用绿地、城市道路广场绿化、主题公园等实际项目的有关园林规划设计案例上传到网络数据库，实现资源共享，可使园林专业的学生及园林系统广大同仁从一些优秀的园林规划设计案例中得到借鉴和启发，以便相互学习，取长补短，从而创造出更新、更富有特色的园林规划设计作品。
3数字化技术在上海市陆家嘴花园洋房园林绿化项目设计中的具体运用
3．1设计创意分析前文讨论和分析了数字化技术在园林设计中的运用，现就上海市陆家嘴花园洋房园林绿化项目进行具体的探讨和分析。在园林设计时，尤其注重让入住者感受城市和谐这一主题，以打造“生态小区、科技小区、人文小区”为目标。设计的创意定位，是让人们用心去探索生活中的艺术;是借助当代的艺术观念和技术手段，从空间展示和视觉穿透力等方面，帮助客户更直观地去感悟小区的园林绿化项目。数字化的表现技术不再是说教式的被动展示，而是形成一个可以让客户身临其境地去体验园林设计精神和文化艺术品的空间艺术场。在园林设计的创意方面，主要考虑了将园林绿化装修的档次定位在中高层次上，小区的自然生态环境会更加注重以人为本理念的渗透;在选材和用料方面，更注重自然环保，多选用易于提升整体效果但价格不高、施工快捷的材料，如木材、石材及相应的施工材料等;在营造小区植被方面，多选用较为名贵的树种和草皮;在空间布局定位上，充分利用园林绿化空间，并将其作为建筑空间的延续，让客户充分体验到建筑与绿化的完美融合。
3．2小区灯光数字化小区灯光采用数字化技术。数字化灯光与传统灯光的色温理论是一致的，但数字灯光的色温是无极可调的，可以在任何时间、场合保持恒定的色温。如果需要，数字灯光又可设定为象霓虹灯一样，随着时间任意改变色温，使小区场景变幻莫测。小水池周边使用灯带进行重点照明，更加突出空间光色引导的效果。小区数字化灯光照明的色彩组合更加注重人们的心理感受，主要采用和自然相协调的色彩组合方式，不仅给人以温暖感，更使人对空间产生一种舒逸感，使得住户在小区里也能感受到大自然的绿化氛围。
3．3小区植物条码化管理花园小区的园林数字化管理不仅体现在创意设计与铺装，而且还把小区里的植物都带上了“身份证”，小区居民可在手机或其他联网设备中安装一个“QuickMark”软件，对着“身份证”拍照便可进入网络数据库直接读取其中的信息，真正实现了“生态小区、科技小区、人文小区”的目标，让人们更多地了解小区里的绿化植物，增强了爱绿、护绿、共享绿色的意识［17］。小区植物条码化管理系统有2种形式，一是一维条形码，主要用于行道树和道旁散树的管理，记录植株的品种、科属、养护人员等基本信息，可以实现移栽、砍伐等数据的动态更新;二是二维条形码，主要用于小区公共绿地的树木管理，不仅包含树木基本信息还有养护情况，实现精细化管理。
3．4小区实景数字化小区实景数字化就是小区实景三维模拟图像，将小区园林实景以图像化、图形化的方式展现出来。利用小区的摄像头结合定位系统、遥感技术将复杂的自然景观图形化。通过Internet、Web的集成，链接声音、照片、遥感影像、视屏动画等，使人们在三维虚拟的小区中看到多视角、全方位、多层面的小区景观，具有身临其境的感觉。另外，利用Photoshop等软件支持多种Web使用文件格式及互联网络Homepage的功能，园林设计师可以通过互联网，把设计完成的作品传输到世界各地进行交流，还可实现不受地域影响的异地合作设计，将园林绿化效果图设计与数字技术更科学合理地交互运用［18－19］。
4数字化技术在园林设计中的发展方向
4．1数字化技术在园林设计中充分运用人们需要增加对设计效果的可预见性，需要大量的设计图和信息化资料来表达园林设计的意图。利用已有的各种规划设计图纸进行数字化，建立相应的数据库;应用绘图软件进行园林设计，从而实现园林设计真正意义的数字化。在园林设计的同时制作三维模拟园林，以全面、详细地描述园林整体的美学特征和环境氛围。数字化技术可在园林规划设计、建立数据库、三维建模、显示立体效果、设计反馈确定空间关系、材质设定、增强艺术感染力、以及最后处理，即应用PhotoShop软件，进行图像后期处理等方面得到充分的运用。
4．2有效利用数字化技术园林设计师如何能有效地利用数字化技术，成为今后广泛关注的问题。在景观园林设计的过程中，设计师不能只停留在设计制作的表层工作，单纯地为了完成工作任务而制作［20］，更不能为了单个小区的美观而破坏整体生态环境。现代园林设计师在设计过程中，需要实地考察小区周边的环境和地形地貌，结合数字化技术选择“天人合一”的设计立意。此外，还要不断地去尝试开发利用新技术、新产品，不要停留在旧有的思维定式中，充分发挥设计师的主观能动性，创造科学合理、有效可行的数字化园林设计表现方式［21－22］。园林设计数字化要在设计实践中，不断充实和完善数据库，以便在以后遇到相似的园林设计与建筑设计时，可作多方案比较，取其精华去其糟粕，优中选优，避免过去的不足在今后的设计中出现。
5结语
美国自20世纪60年代在风景园林规划专业领域用计算机来完成各种工作以来，许多大学、科学研究机构和设计事务所都在组织大批人力、物力、财力开展风景园林应用新技术的研究。我国目前数字化技术在园林设计领域的应用程度依然很低。如今，园林工作者应用数字化新技术，大多还偏重于数据库的建立或单纯的制图。在园林设计中数字化技术的许多功能却总是未被充分应用和发挥。究其原因，除了园林专业涉及面广泛、问题复杂之外，主要是因为社会各界对该领域不够重视，未能形成整体的技术应用与开发的合力。因此，撰写该文，以期抛砖引玉，引起更多的人关注支持数字化技术在园林设计领域中的创新与应用，从而提高我国各行各业设计表现的整体水平。