緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇數字化仿真技術概念范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

篇（1）

1.引言

家畜解剖學是農業類高等學校動物醫學專業的專業基礎課，本課程主要講授正常家畜、家禽的形態、結構、器官的位置關系和發生發展規律。本課程的特點是名詞眾多、結構復雜，對于首次接觸動物醫學專業的學生來說學習起來比較困難，不知道應該怎樣學習。傳統課堂講授方式難以滿足現代化教學發展需要，虛擬仿真技術正逐漸應用到各專業教學課程中，對教育行業產生了巨大影響。

2.虛擬仿真技術的優勢及其在醫學教育中的應用

虛擬仿真技術是用計算機虛擬場景逼真地模擬現實世界事物的技術，涉及計算機圖形學、人工交互、人工智能和傳感技術等。具有真實性、交互性和沉浸性的特點，逐漸成為現代教育技術領域的熱點，應用于不同專業教學過程中。隨著計算機技術的發展，虛擬仿真技術在人類醫學上得到了廣泛應用。虛擬仿真技術打破了傳統實驗空間和經費的限制，在充分保證教學效果的基礎上，不僅節約了實驗成本，而且大大提高了學生的學習興趣。使學生通過虛擬場景的人機交互，由視覺、聽覺、觸覺等手段獲取場景的反應，通過學生自我組織，制訂并執行學習計劃，進行自我評價，開展適應式學習。很多高校、科研院開發了人體解剖虛擬仿真實訓平臺、虛擬動畫、三維網絡課程等應用于理論和實踐教學，充分發揮了現代教育技術的優勢，提高了教學水平。

1989年美國首先開展了“可視虛擬人”的計劃，并于1994年完成世界第一例男性“虛擬人”數據采集，1998年完成女性虛擬人數據采集，共采集到56GB的數據。隨后，韓國“可視韓國人”項目于2000年完成第一例韓國人標本的數據采集；2003年，鐘世鎮主持的“虛擬中國人”項目完成中國人體數據的采集工作。以這些虛擬人數據集為基礎，對人體器官進行了三維重建，精細逼真的三維結構為人體解剖學提供了大量素材。基于虛擬人體數據集產生了很多人體解剖三維虛擬仿真實驗平臺用于人體解剖學教學。在仿真平臺上可以對人體結構進行任意角度旋轉、縮放、標注等操作。便于教師教學及學生學習和課后復習。2010年10月在上海世博會期間，瑞典首次向公眾展示了代表先進醫學虛擬仿真技術的“虛擬解剖臺”。此虛擬解剖臺數據來源于人體的磁共振（MRI）和CT成像數據，利用計算機處理將這些數據從二維平面圖變成真實感極強的三維模型，將人體內部的精細結構完整地展示出來。這款虛擬解剖臺可用于人體解剖學教學，學生用手指通過觸摸屏進行人體器官操作，能完整地展示骨骼、血管、肌肉等的不同形態，還可以移除或添加內臟器官、血管、神經等結構，從而理解各器官的形態結構和相互位置關系。

3.虛擬仿真技術在家畜解剖學的應用現狀

家畜解剖學是一門實踐性很強的學科，家畜的器官標本、模型等教學材料在本課學習中有重要作用。但是近些年隨著招生規模擴大，一般理論授課時學生人數較多，不能發揮標本、模型的作用，學生只能在實驗課上觀察標本、模型。虛擬仿真技術在家畜解剖學中的報道較少，由于數字人的數據采集方法投資巨大，過程復雜，需要多領域專業人員合作完成，目前還沒有完整的大家畜（牛、馬等）虛擬解剖系統。很多科研機構利用數字人的數據采集方法對豬、兔、小鼠、大鼠等動物進行了數據采集和虛擬仿真工作。Maierl等在1999年報道了第一例“可視化狗”，但其數據不完整，沒有四肢部分的結構，而且圖像不精細。2005年9月，重慶理工大學、第三軍醫大學和重慶市畜牧科學研究院共同完成了世界第一例“數字可視化豬”數據集的采集工作，圖像質量比較高，能夠清晰顯示內部結構[1]。2014年，連國云[2]采集完成了“數字化新西蘭兔”的數據集。但是對于家畜解剖學重點講授的牛、馬等大家畜，還沒有虛擬解剖數據集的報道。主要原因是牛、馬的體型比較龐大，采用數字人運用的冷凍銑削設備無法完成銑削，牛、馬等動物只能采用其他方法建立三維模型，雖然這些模型不如冰銑削得到的數據精確，但是仍然能夠在家畜解剖學教學中發揮巨大作用。蘇楊生[3]等報道了通過3D Max軟件建立了牛的椎骨模型，并建立了交互程序，學生可隨時隨地進入程序觀察解剖標本。張蕾[4]等采用Photoscan軟件對動物頭骨進行了三維重建。付大鵬等[5]采用三維激光掃描儀獲得了動物股骨的三維點云數據，進行三維重建，得到了股骨的三維模型。以上研究成果為虛擬仿真技術在家畜解剖學中的應用提供了思路和教學資源。

4.虛擬仿真技術在家畜解剖學的應用前景

虛擬仿真技術在家畜解剖學及相關專業有著非常廣闊的應用前景。三維模型能夠形象清晰地展示動物的解剖結構和器官的相互位置關系。虛擬仿真技術的應用能夠將理論授課中教師采用圖片、照片等素材難以描述清楚的概念、結構給學生以感性認識，能夠加深學生的理解程度，幫助學生學習和記憶。虛擬仿真技術的應用能夠將抽象的結構變具體，使枯燥的概念形象生動，提高學生的學習興趣和主動性，突破傳統解剖學實驗空間和時間的限制，學生可以通過網絡自由地學習，方便自學。綜上所述，虛擬仿真技術能夠將家畜解剖學的抽象教學內容形象地展示出來，提高學生的學習積極性，使學生由被動接受轉變為主動學習，極大增強家畜解剖學教學效果。

參考文獻：

[1]張建勛，徐凱，邱宗國.世界首個三維可視化的數字豬.重慶理工大學學報（自然科學版），2011，（03）：69-73.

[2]連國云.數字化新西蘭家兔的三維結構重建研究.計算機光盤軟件與應用，2014，（12）：24-26.

[3]蘇楊生，宋斯偉，李穎，等.牛骨骼模型三維數字化重建.黑龍江畜牧獸醫，2015，（09）：249-250.

篇（2）

中圖分類號：TS664.01 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）07-0000-00

Abstract：Furniture manufacturing traditional design approach has been difficult to meet the globalization of markets， the demand for individual requirements. How to improve the quality of furniture products， shortening product life cycles furniture， furniture market to meet the needs of personalized custom furniture business is a common problem faced. Digital simulation platform furniture products through its vast library of standard parts， used parts library， variable type of products manufactured model library conceptual design and variant design， thereby enhancing the core competitiveness of enterprises radically. This article introduces a numerical simulation based platform and personalized custom furniture product design process， and the architecture and key technologies of digital simulation platform for a analysis.

Key words： furniture； digital simulation； personalized custom； rapid design

隨著用戶對家具的個性化要求不斷提高，家具制造行業正在發生以下方面的變化：（1）激烈的市場競爭以及數字化生產技術的應用使家具產品的生命周期縮短；（2）傳統家具市場逐漸呈飽和趨勢，以整體衣柜、整體櫥柜為代表的更具選擇性的銷售行為使家具市場朝著個性化、多樣化的方向快速發展；（3）用戶售前體驗和使用質量已經成為用戶購買的首要因素之一；（4）數字化制造可以大大加快產品的開發速度并降低開發風險。

1家具制造行業現狀

近年來，自動化的家具制造裝備普及應用使我國家具行業有了飛速發展，但是大多數企業仍然以工廠模式設計、生產傳統家具，設計環節大部分也只是采用通用CAD軟件。與德國等制造業強國相比，我國家具制造業存在的主要問題是：（1）家具產品以低端固定產品為主，缺乏原創性和定制化；（2）勞動力成本和材料價格上升等原因致使成本增加，傳統家具企業競爭優勢正在減弱，一大批小型家具企業面臨倒閉。這些問題促使家具行業與其他相關產業相互滲透、交叉、重組，行業融合有深入發展趨勢。當前，以“互聯網+家具”的數字化家具設計與制造模式處于萌芽期，發展潛力巨大。與此同時，政府扶持下的產學研一體化進程加快，互聯網制造和產品虛擬化設計受到空前重視。

如何能在高質量低成本的基礎上縮短家具產品的生命周期，開發出具有市場競爭力的產品，是家具制造企業普遍面臨的問題。企業能否根據用戶的個性需求快速地設計制造出定制產品，已經成為企業能否占領市場、發展壯大的關鍵。數字仿真技術支撐下的快速設計方法，用戶個性定制支撐下的快速設計理念將成為家具行業未來設計發展的主要方向。

2 定制化家具產品設計方法

傳統的家具生產中，賣方主導市場，生產出標準產品供用戶選擇，消費者對商品沒有選擇的主動權，賣方只關心產品數量，很少考慮市場的個性化需求。傳統的家具產品設計流程如圖1所示。

在經融危機、勞動力成本上升、傳統家具市場逐步飽和等因素的沖擊下，家具制造企業必須轉型升級。同時，面對消費者不斷變化的個性化需求，制造過程需要不斷縮短產品生命周期，降低生產成本，更加直接的面對用戶需求設計家具產品。此時，更高效的家具產品設計流程如圖2所示。

上述對比可知，數字化定制設計來源除了概念設計（分析用戶需求生成概念產品的設計活動）外還有變形設計（修改參數或局部調整結構的設計活動）。與傳統的概念設計相比，現在的概念設計來源不單單是用戶需求下的重新設計，而是家具產品標準件、常用件標準庫支撐下的組合設計，其設計效率更高。新增的變形設計則是根據用戶的實際需求，對已有的可進行生產制造的產品模型進行合理改動并快速生成，新產品的設計周期更短。在龐大的由標準件庫、常用件庫、可變型制造的產品模型庫組成的數據庫支撐下，產品的開發設計時間會大幅縮短。同時，概念設計中補充進來的新數據將進一步的擴充標準數據庫，從而促進后續的開發設計，使整個開發設計形成良性循環。

此外，與傳統的基于通用CAD的家具產品設計流程相比更高效的家具產品設計流程中多了通過建立虛擬產品模型（樣機），并對其做仿真測試與實驗的步驟。一方面，設計人員通過虛擬家具產品能夠更好的模擬其生產出來的效果，提升用戶的售前體驗，評估是否滿足購買需求；另一方面，設計人員通過虛擬產品能夠發現可能遇到的設計缺陷、制造缺陷等。

家具產品的虛擬設計可通過搭建家具產品數字仿真平臺來實現。

3 數字化仿真平臺研究

數字仿真技術，就是在數字化參數下運用一個虛擬的系統模擬真實系統的技術。數字仿真技術已經成功應用在航空航天、信息、生物、材料等領域，并在產品研制的全生命周期中得到廣泛的使用。在家具設計領域，該技術尤其是在家具組建庫的建立以及三維渲染效果方面有待進一步探索。圖3給出了家具產品數字仿真平臺的整體研究架構。

數字化仿真平臺的研究構架中，通過基礎項目的研究，完成各項數字化支撐技術進而開發出各類工具，最終完成整個平臺的搭建。在虛擬現實技術VR（Virtual Reality）等設備的支持下，以家具行業工藝和知識庫為基礎，通過相關學科的優化算法來研究家具三維數據下的動態工藝生成、三維渲染、拆單排樣等技術。并以三維引擎為核心研究仿真元模型建模技術、模板定制技術、組件模型裝配技術、模型資源庫中的家具產品分類標準技術。這些技術的互動則是通過虛擬交互動作規則與虛擬交互產品行為算法來實現的。在這些支撐技術的基礎上，開發相應的管理工具、模型建模、裝配仿真工具以及配套的數據Web交互系統和接口。

以下5點是建立數字仿真平臺的關鍵：（1）三維數據引擎。平臺主要是面向設計與虛擬交互，其中存在大量的三維圖像實時互動，這對系統的三維數據引擎提出了較高的要求。三維數據引擎作為底層開發工具支撐著高層的圖形軟件開發，它包含了基本圖形的通用算法和工具的封裝。三維引擎還包括仿真圖形的三維渲染算法，使得用戶能夠觀測到逼真的設計效果圖。（2）零件族模型的信息模型描述。產品建模是變型設計的必要手段，而建模的核心任務是建立能夠變型的產品和零件族模型。而零件族模型的變型能力（尺寸變型能力和局部結構變形能力）與所建立的信息模型描述息息相關。因此，零件族模型的信息模型即其數據結構的確定非常重要。（3）設計過程中的數據層次結構的建立與維護的算法。在產品設計過程中，需要確定一種數據結構類型來描述組件間的層次關系，并確定相關實現算法。（4）產品設計中的基于約束的選配算法。大批量定制設計是根據產品主體結構、零部件主模型和文檔來進行，根據產品特性可將所要選配的模塊分為：基礎模塊、必選模塊和可選模塊。在選配時，已被選配的模塊可能對后者選配時有約束作用，因此需借助于關聯矩陣，構建基于屬性約束的選配算法。（5）產品設計中的裝配建模技術。目前比較典型的裝配方法有兩種：自底向上和自頂向下的建模方法。但在大批量的定制設計中，裝配的自動化程度決定了裝配建模的速度，采取上述方法進行裝配建模不能滿足設計要求，因此需要研究基于特征約束的預定義的裝配方式。

4 平臺實現

定制家具數字化設計與仿真平臺（圖4）采用Visual Studio 2010環境開發，基于OpenGL三維圖形引擎。平臺構建了板式家具零件族模型和組建庫，并建立了模型組件間的形變關系約束與裝配參數約束，平臺能夠根據設定的家具外形尺寸自動生成組建尺寸和加工工藝，目前已經初步應用于衣柜等板式定制家具產品的仿真設計。

5結語

家具產品數字仿真平臺革新了企業的產品設計和生產方式。一方面，在三維建模環境中，由家具行業標準件庫、常用件庫支撐的概念設計能有效的縮短家具產品的設計周期，平臺能直接根據用戶個性定制的需求完成家具產品的變形設計；另一方面，數字化設計平臺能夠與企業的自動化生產線進行對接，從而實現設計數據驅動生產的定制家具制造執行系統。平臺有效提升了定制型家具企業的產品設計效率，顯著縮短家具產品的生命周期，降低企業的生產成本，通過數字化的方式控制生產，還有效的降低了出錯率。

參考文獻

[1]董媛媛，劉文金.家具產品生命周期的細分與設計策略[J].家具與室內裝飾，2007 （3）：30-31.

[2]蔣松林，陳祖建，何曉琴.基于消費者價值的家具產品設計策略[J].家具與室內裝飾，2010（10）：11-13.

篇（3）

Abstract: In this paper, from the change of city planning under the background of the digital city, introduces the characteristics and the key technology of city simulation technology, describes its plays in the city planning work in the role and significance of.

Key words: city planning; city simulation technology; virtual reality

中圖分類號：TU984文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

1 引言

隨著城市社會科技的迅猛發展，社會對城市規劃、建設和管理要求越來越高，這是由城市規劃在城市發展中的戰略地位所決定的。然而過去傳統的城市規劃中，主要以感性規劃為主，存在自上而下命令式、強制控制等級式的管理體制，缺乏相應的客觀性、獨立性和權威性，公眾參與的缺失，也影響了規劃設計方案的科學性、前瞻性，影響了政府決策的宏觀和全局性的把握。

隨著計算機及網絡技術的飛速發展和數字化潮流的掀起，基于數字城市平臺上的虛擬學校、虛擬影院等應運而生。如何利用先進的計算機技術實現現代城市本身的數字化，是城市管理者、規劃部門、公眾所共同關心的問題，而城市仿真技術作為數字城市的支撐技術之一，也成為了當前各個領域所研究的熱點。

2 數字城市背景下城市規劃的變化

2.1城市規劃設計理念的轉變

隨著數字化、信息化概念的不斷深入，數字城市建設的不斷發展，傳統的城市規劃理念也受到了強烈的沖擊。傳統老式的靜態規劃面臨著向多階段過程轉化為一系列單階段問題逐個求解的動態規劃轉變，從簡單考慮資源配置的物質規劃向全面考慮社會經濟文化發展需要的精神規劃轉變，從集中式的由規劃設計專家評審到規劃設計人員、決策者和社會大眾三者共同參與的協作式規劃模式轉變，從行政管理到法制化管理的轉變。

數字城市的建立為城市規劃提供了數字平臺與技術基礎。它一方面使城市規劃所需要的一切信息通過數字技術表現出來，城市規劃和管理人員能夠從整體上了解和掌握城市各類信息，從更大和更廣的范圍研究和探討城市發展的一般規律。另 一 方面，通過數字城市提供的多種分析手段和模型，對城市現象進行更多的定量分析，從而進一步提高規劃的科學性、可操作性和前瞻性。規劃和管理工作者的觀念和邏輯思維也隨之發生重大變化，從工業社會的物質生產方式轉向信息社會和數字化社會的知識生產方式，思維從單一化轉向了多元化。

2.2城市規劃技術方法的轉變

（1）獲取信息的手段發生轉變。數字城市具備了海量數據存儲設備，高速寬帶的信息傳輸系統和高效智能的處理系統，規劃設計所需的大量數據也由傳統的現場踏勘方式轉變為室內數據處理方式，實現了城市規劃的現代化。

（2）規劃設計方案決策和表現方式發生轉變。數字城市的建立，使得規劃設計及規劃成果的表現由原來的二維平面轉變為可視化、動態化、形象化，使規劃人員可以利用多種分析手段和模型對城市發展現象、過程、趨勢進行量化分析和預測，使得規劃方案更加科學、合理、準確。

（3）公眾參與度發生轉變。對于城市規劃成果，利用可視化技術，通過網絡展現虛擬城市景觀，公眾可以實時、在線參與城市規劃，提出自己的意見和設想，在充分展現群眾的參與權和監督權的同時，充分體現出了規劃工作的公平、公正和客觀性。

3 城市仿真技術

3.1 概念及特征

通俗地講，城市仿真(Urban Simulation)就是將“虛擬現實”技術應用在城市規劃、建筑設計等領域。而“虛擬現實”（Virtual Reality）又稱為靈境技術，是一種用來構建和體驗虛擬世界的計算機技術。它具有實時的三維空間表現能力，自然的人機交互式操作系統并能給人類帶來身臨其境的感受。虛擬現實技術廣泛應用在軍事模擬、視景仿真、虛擬制造等方面。

城市仿真具備三個特點：（1）良好的交互性。提供了任意角度、速度的漫游方式，可以快速替換不同的建筑；（2）形象直觀，為專業人士和非專業人士之間提供了溝通的渠道；（3）利用數字化的手段，使得數據更新和維護變得非常容易。

3.2 關鍵技術

（1）3D建模技術

為了實現基于Web的三維虛擬城市，必須建立大量相應的3D模型和2D紋理素材。常用的建模方式有：常規的語言編寫3D模型、3DS建模輸出3D模型、規劃成果經過格式轉換生成3D模型、根據2D信息進行3D模型重建等等。

（2）真實感圖形的實時繪制技術

場景造型是構造虛擬現實系統的第一步，不同于傳統真實感圖形繪制算法，它追求的是圖形的真實感和高質量，我們往往需要通過一些算法在“真實”和“實時”之間尋求一種平衡，常用的包括光亮度計算、紋理映射技術和實時消隱技術等，以滿足我們的需要。

（3）立體聲合成和立體顯示技術

在虛擬現實系統中，如何消除聲音的方向與用戶頭部運動的相關性已成為聲學專家們研究的熱點；同時，雖然三維圖形生成和立體圖形生成技術已經較為成熟，但復雜場景的實時顯示一直是計算機圖形學的重要研究內容。

（4）交互技術

交互性能的高低是衡量虛擬現實技術水平的重要標志。虛擬現實中的人機交互遠遠超出了鍵盤和鼠標的傳統模式，三維交互技術、觸覺反饋是虛擬現實技術的難點。此外，語音識別與語音輸入也是虛擬現實系統的一種重要人機交互手段。

4 城市仿真技術在城市規劃中的應用

城市仿真技術應用于城市規劃，可以為城市規劃提供輔助設計、查詢分析、成果展示、模型更新等技術手段。人們可以將城市設計方案放入虛擬世界，考慮這些規劃方案對現實環境的影響，觀察方案是否合理、與周邊環境是否和諧，實現設計方案的推敲對比、評審，甚至實時地進行方案修改，同時結合城市規劃、城市建設進程，通過進行方案評審和成果入庫，動態更新城市模型，從而避免實際建造所消耗的資本和時間，對提高城市規劃和生態環境，降低城市合理規劃的成本，縮短城市合理規劃的時間有著非常重要的意義。

（1）規劃審批工作更具科學性。虛擬現實可視化，結合3D、GIS技術，具備了規劃方案的多方案比較、對照分析、通視分析、空間信息分析服務，地下管網及城市網線布局控制顯示功能，實現城市多維、多源、多尺度時態和動態數據的維護與更新管理，能解決規劃審批工作中的諸多難題。

（2）多部門協同工作更具共享性。城市仿真應用系統可實現三維數據庫動態應用與一體化管理，能為多部門提供便捷的城市立體空間數據信息共享，在根本上實現城市數字一體化管理進度。

（3）領導決策更具可依性。通過將具體項目在真實場景中進行多方案比較分析，提高了項目的可行性，也為領導層提供了直觀、真實、科學的空間綜合數據決策依據，提高了項目方案配比合理化水平。

（4） 規劃建設更具民主性。虛擬現實可視化，能夠實現網絡與市民公示。市民通過在線瀏覽共享和查詢分析，參與評論和投票，從而增加項目的民意性參與，樹立良好的市政形象。

（5）城市在線宣傳更具推廣性。虛擬現實可視化，可以對特定場所進行高精度渲染，可以預設待開發項目的規劃效果，為今后城市的在線宣傳與投資政策起到了巨大的直觀推動作用。

5 結束語

城市仿真技術作為信息技術中的一種新興技術，正在逐漸成為幫助城市規劃和管理的重要手段，它對于城市規劃的影響不僅表現在對城市規劃所需信息的采集、處理和利用方面，更為重要的是它改變了城市規劃內部信息流程和規劃部門與社會的信息交流與反饋機制，進而對城市規劃管理體制產生深遠的影響。隨著網絡技術和計算機軟硬件的發展，城市仿真技術在城市規劃管理中的應用將會更加廣泛，同時，城市仿真技術還可以拓展到如市政管理、公共交通、環境保護、地產開發、公安消防等其他領域的應用，可以實現各種道路系統設計的三維立體仿真，包括高速公路線路選擇、立交體系的仿真、城市交通仿真等，前景令人期待。

參考文獻：

[1] 黃麗娜，龐前聰，費立凡.基于GIS的城市規劃仿真系統開發與實現[J]. 國土資源科技管理，2006.

篇（4）

建筑工程施工數字化管理的可實現性非常高。它可以有效的提高施工過程的管理水平，減少不必要的經濟損失，使建筑施工過程更加具體化，具有很大的發展空間。首先，我們要準確了解建筑工程施工數字化管理的概念和具體的實行步驟。

1.1建筑工程施工數字化管理的概念

建設工程施工數字化管理是一種先進的管理手段。它利用計算機網絡將建筑施工過程進行量化，從而實現系統化的管理。在施工過程中，要分析好出現的各種信息，并以報表的形式匯報。這樣可以使數據簡潔清晰。然后，管理者應將數據的結果進行分析，對每個環節進行評估，以控制施工過程。應該注意的是，數字化管理與信息化管理是兩個不同的概念。數字化管理比信息化管理要更具有全面性。因此，建筑工程施工數字化管理是信息化管理的基石。另外，數字化管理對于施工的質量、成本、施工進度等也有較為全面的掌握，是優于信息化管理的一種管理模式。

1.2建筑工程施工數字化管理的步驟

建筑工程施工數字化管理大致上分為五個步驟。第一個步驟為建筑工程的結構分解。首先要分解建筑工程施工中工程量清單等相關性內容。其次要分解建筑工程施工中分布分項劃分的規定。在分解后，要將得到的各個模塊進行編碼。如果出現矛盾，需要在清單編碼的自編碼中添加分位數。第二個步驟為分解模塊特征目標的確定。主要的目標是造價、工期與質量。其中造價中包含成本、產值與利潤等部分。工期又分為絕對工期和相對工期兩個部分。而質量指的是標準質量數值。另外，如果數字不足以將內容準確表達時，可以使用文字進行補充說明。接下來的步驟是建筑工程施工過程的管理與檢查，即建筑工程的施工管理階段。在這個階段里，要對數據進行收集，然后將收集得到的數據進行整理分類，再與目標值對比，找出數據差值，從而進行判斷。但應注意，造價、質量和工期之間有著對立與統一的雙重關系，切不可只通過一個方面就下結論。第四個步驟為對建筑工程施工的處置。處置的方法要根據具體的影響因素進行改變，但離不開以下兩個方面。一是對結論的分析，即對通過數據分析來發現施工過程中存在的問題。二是措施的選擇與實施。管理者應針對分析結選擇有效的處理措施，使控制更具主動性。最后一個步驟是對建筑工程的持續管理。這一個步驟是不可或缺的。

2建筑工程施工數字化管理的運用

在明確了建筑工程施工數字化管理的概念與具體實施步驟之后，管理者應該深入了解管理的內容及建筑施工數字化管理的優勢與現狀，并在此基礎上對存在的問題進行分析和解決，使管理者能夠能高效的運用建筑工程施工數字化管理模式。

2.1建筑工程施工數字化管理的內容

建筑工程施工數字化管理的主要內容為：空間信息技術、可視化與虛擬現實、系統仿真技術和多智能體施工等。空間信息技術是利用遙感技術RS，地理信息系統GIS等一些新型的技術對于工程施工的地形、地質情況、地貌、建筑物等所有的空間信息進行搜集和處理。由于這些數據都是科學管理與分析的，因此可以成為建筑工程施工數字化的依據和決策前提。例如地理信息系統就可以準確反應建筑工程施工的具體情況，這是人工所做不到的。另外，三維甚至四維技術的不斷發展，可以將新興技術與系統仿真技術相結合，做到建筑工程施工過程可視化，這種逼真的視圖有利于管理者對于施工情況的整體把握。在出現問題時，管理者能夠及時改變建筑工程施工的具體計劃和安排，對于增進施工各部門的協調程度具有重大意義。可視化與虛擬現實的應用也具有很大的作用。可視化就是指利用圖像處理信息，將數據和信息轉化為可直觀觀測到的圖像和圖形，使之在屏幕上顯現出來。而虛擬現實則是利用計算機網絡的強大技術形成集視覺、觸覺、聽覺等各種感官為一體的虛擬環境。用戶可以在傳感設備的輔助下形成身臨其境之感。傳感設備包括立體眼鏡和頭盔顯示器等。這種技術可以避免一些高風險的操作，保證操作人員的生命安全，減少傷亡。系統仿真技術則是以相似性遠離為核心，以計算機網絡為主要設備，利用系統模型研究動態系統的一門綜合性較強的技術。現代仿真技術可以使設計藍圖更加具體形象，是不可或缺的一項現代化技術，也是研究復雜的建筑工程的重要手段。

2.2建筑工程施工數字化管理的優勢及現狀

如今，建筑工程施工數字化管理在計算機網絡的幫助下愈加成熟。其主要優勢有以下幾點。首先，建筑工程施工數字化管理的科學性很強。減少人為因素的影響。其智能化的整合分析取代了傳統的經驗論，使工程施工更加精準。其次，建筑工程施工數字化管理的反饋靈敏度很高。數據即時處理的這一大特點能夠使運轉模式動態化，即依據計劃、實施、檢驗和處理的四個步驟處理信息，將數據及時反饋給管理者。再次，建筑施工數字化管理的效率遠遠高于傳統的管理模式，因為其利用計算機網絡，將人工處理轉變為智能處理，而且數據庫的建立也大大提高了工作效率。最后，建筑工程施工數字化管理分析的目的性很強。它對于目標的控制性十分強，并具有控制流程。但是，當今的建筑工程施工數字化管理依舊存在很多問題。首先，建筑工程施工數字化還缺少普遍性和創新意識，大多還處在摸索狀態，并沒有擁有科學的管理手段，而只是單純的模仿。其次，建筑工程施工數字化的框架還不夠完善，各個模塊的聯系不強，沒有形成一個統一的整理，缺少統一的管理與指揮，從而降低了這種新型管理模式的高效性。這是十分可惜的。再次，建筑工程施工數字化管理的相關法律還不夠完善。企業也缺少相關的自我保護意識和法律維權意識。這種忽視會導致數據被盜用，從而給企業帶來禍患。因此，為解決這些問題，企業應做到以下幾點：第一，大力培養建筑工程施工數字化管理人才，使管理系統更具系統化和專業化。第二，建立完善的建筑工程施工數字化管理平臺。第三，加強管理者的數字化意識，采用先進的管理技術，推動數字化管理的進程。

篇（5）

中圖分類號：G710 文獻標識碼：A 文章編號：1003-2851（2012）04-0236-03

一、虛擬現實技術的介紹

1.什么是虛擬現實技術

隨著計算機技術的不斷發展，虛擬現實技術成為近年來計算機軟件技術的一項新興技術。由于虛擬現實技術的直觀性很強，能在電腦上進行模擬仿真，比平面圖像更能說明問題，并且更具有經濟性，即省時間由省人力，能夠廣泛的為各個領域所運用。可以說虛擬現實技術給社會發展帶來的便捷將使其能夠大顯其道，虛擬現實技術的運用也是近年來的發展方向。

虛擬現實技術按照維度虛擬程度的不同分為三維虛擬技術和全維度虛擬技術。全維度虛擬技術是目前國外在虛擬仿真領域的研究，其研究內容是使虛擬技術完全脫離三位維度而向一個全立體虛擬環境發展。中國目前運用最為廣泛的是三維虛擬技術。而三維虛擬技術的運用正是本文重點論述的內容。

三維虛擬技術屬于三維圖形技術行列。三維圖形技術分為兩大類，一是三維虛擬技術；二是三維動畫技術，兩者都用于模擬真實世界和想象世界。由于兩者的應用原理不同，其應用領域也大不相同。

三維動畫技術采用的是傳統的計算機動畫，采用關鍵幀的方式制作，先進行三維預渲染，得到了完整的三維動畫視頻之后利用播放器將動畫播放出來，所以三維動畫技術被廣泛運用于電影、廣告等預先設計好的演示。

在此我將重點論述三維虛擬技術在城市規劃領域的應用和研究，之所以以此作為論題是由于三維虛擬技術在城市規劃上的應用最為廣泛，隨著時代的不斷進步，社會對城市建設、城市規劃的要求越來越高。網絡社會的概念不斷加強，三維虛擬技術能夠更好更便捷的為我們城市規劃建設服務。這種技術適應了社會現代化的要求，使虛擬仿真技術很好地運用在城市規劃設計上，為我們的城市建設工作更加省時省力并且能更加全方位思考。在計算機平臺上進行虛擬操作可以從各個方位多個角度思考規劃方案，能從早期發現問題解決問題。

由于三維虛擬技術的虛擬仿真性，使其更多運用在城市規劃建設的工作中。這一技術的擴充性和延展性很強，通過我們的不斷研究能使其在城市建設領域以及城市建設的其他領域起到的作用不斷加大，為城市建設事業帶來更多收獲。

2.三維虛擬技術的發展歷程

三維虛擬技術屬三維行業領域。三維行業在中國的起步時間是上世紀九十年代。自98年看是到現今其經歷了一個擴張時期，這是三維行業在中國市場大放異彩。目前在中國的三維行業可以分為以下幾個分支：1、電影、廣告；2、游戲；3、電視包裝；4、城市建筑，其中以城市建筑領域的運用最早也最為廣泛。

最早的三維技術實現平臺是由美國的Autodesk公司開發的3d Studio Max軟件。此軟件是一款基于PC系統的三維動畫渲染和制作軟件。早期的三維技術在中國建筑領域的運用由于技術原因有很大的局限性，三維技術只能實現建筑效果圖的繪制以及部分簡單的跑相機似的建筑動畫。隨著3D技術的不斷完善以及日益多元化的創作手段的出現，三維技術在建筑業所起的作用也日益增強。目前實現三維技術的主流軟件主要有：3ds Max、Maya、Softimage/XSI、Lightwave3D、Cinema4D、PRO-E、Rhino（Rhinoceros犀牛）等。由于三維技術的日益完善以及它所帶來的強大的經濟效應，三維虛擬技術的概念也日漸成熟。

三維虛擬技術是三維動畫技術的一種，與三維動畫技術的區別在于三維虛擬技術還具備三維動畫技術所沒有的實時性和交互性。三維虛擬技術是虛擬仿真技術的一種，是局限在三維空間之下的一種虛擬仿真，而虛擬仿真技術的另一種全維度虛擬仿真也被稱之為虛擬現實技術。這種技術出現在20世紀末期，它的出現引起了人們的廣泛關注。目前國外正在對此領域進行深入研究，我將在國外研究部分做出論述。

3.國內在虛擬仿真領域的研究以及存在問題

三維虛擬技術目前在建筑領域的運用有城市漫游動畫、建筑漫游動畫、房地產漫游動畫、小區瀏覽動畫、樓盤漫游動畫、三維虛擬樣板房、樓盤3D動畫宣傳片、地產工程投標動畫、建筑概念動畫、房地產電子樓書、房地產虛擬現實等動畫制作。

三維虛擬技術在我國城市規劃、城市建設的發展前景是不可估量的。由于三維虛擬技術的不斷發展，它既能帶給觀賞者身臨其境的感覺；又能模擬尚未實現或準備實施的項目的完成效果。從單一的幾何模型到復雜的動態形象，不論是道路、橋梁、隧道、立交橋、街景、夜景、景點、市政規劃、鄉村規劃、鄉村形象展示、數字化鄉村、虛擬鄉村、鄉村數字化工程、園區規劃、場館建設、機場、車站、公園、廣場、報亭、郵局、銀行、醫院、數字校園建設等都可以通過三維虛擬技術得以實現。

由三維虛擬技術和現代信息科學技術帶給中國經濟的發展空間正在不斷壯大；由它們所帶來的科技化、信息化、智能化的城市虛擬空間將成為21世紀的信息主流源。

二、虛擬現實技術在城市規劃領域的應用

1.城市規劃簡述

城市規劃指的是一個城市在一段時期內的發展計劃的設定，它研究的是一個城市在未來的一個發展動向，這其中包含了對城市地區的合理布局、城市的各項工程建設的合理部署。它是城市建設和城市管理的重要組成部分，也是城市建設和城市管理的重要依據。一個城市的三個重要管理階段是:城市規劃、城市建設和城市運行，而城市規劃則是三個管理階段中的龍頭。

2.城市規劃領域使用三維虛擬技術的必要性

在這個以知識經濟為核心的信息時代，計算機科學技術已成為全世界公認的本世紀最主要和最核心的科學技術，它已滲透到社會生活的各個方面，影響和改變著人類的思維模式和行為模式。它在城市規劃和城市建筑領域的作用更是不容小覷，隨著網絡技術的不斷發展與成熟，計算機輔助設計技術在建筑行業中的應用得到了進一步普及。

在城市規劃領域使用三維虛擬技術的必要性將從兩個方面進行：①是從城市規劃建設方面來看對三維虛擬術應用的必要；②是從城市規劃管理方面來看對三維虛擬技術應用的必要。

①是從城市規劃建設方面來看對三維虛擬技術應用的必要首先，我們必須要了解城市規劃建設在設計上的設計內容。城市建設設計內容主要有：城市宏觀設計、城市中觀設計、城市微觀設計三個層次。

城市的宏觀設計指的是對城市的格局和形態的設計，具體為城市的整體分布、城市的功能組團、環境保護、土地利用等。在設計上更加注重城市的關鍵性特征和自然景觀構成。在進行城市宏觀設計時，評估的重點是看能否創造高素質城市環境和優美的城市視野，以此來鑒定城市宏觀設計的成功與否。

城市中觀設計是指設計城市空間與城市建筑之間的關系；具體內容有：用地布局、建筑設計、地標物建設、街道分等等，也就是城市的連接度與整體性、城市的體量與高度的設計。城市中觀設計的內容與宏觀設計的內容相輔相成，是中觀設計更加注重城市的視覺質量、人工建造物的城市角度和適宜度、城市整體輪廓與體量的協調、具體環境的設計與美化等。

在計算機運用上要解決城市建設視景的要求就必須要能再計算機上感官看見以上所說的宏觀、中觀、微觀三個層次的內容，具體而言就是：一是三維地形的顯現；二是城市密度、容積率的顯現；三是大面積三維建筑的顯現。四是能速重繪畫面進行實時仿真。而針對以上的要求，三維虛擬仿真技術都能夠一一實現，文章在前面具體分析了三維虛擬技術的技術性能。并且可以看出，目前來看運用三維虛擬技術進行城市規劃設計適應了時代性和科技性的趨勢。

下面我們看看三維虛擬技術在城市規劃建設上的具體應用。

三維虛擬技術在城市規劃建設上的具體應用按地形而分可以歸為三類：一是局部地區城市設計研究；二是大范圍城市問題研究；三是區域規劃研究。

一是局部地區城市設計研究

城市設計的核心是研究建筑形體和空間要素之間的關系協調，從對城市的環境表現、具體建筑形體刻畫、整體模型處理和后續功能研發等方面來看運用三維虛擬仿真技術在制作時再合適不過了。

我們針對城市商務中心區的設計研究來具體說明問題，城市商務中心區設計是屬于典型的城市局部地區設計，由于范圍不大，我們在選擇計算機種類時可以選擇中高檔PC機進行制作。

然后，我們再根據現有照片、地形原有的平面、立面等圖紙資料進行交通設施、環境小品的建模，在三維虛擬技術環境下能夠高仿真建模，并且設置VEGA的漫游環境、添加動態模型等工作，最后將制作出的模型文件調入VEGA完成漫游。

二是大范圍城市問題研究

以新城區建設為例，新城區的建設規劃范圍更加廣泛，在建立三維仿真時重點應在規劃功能的設計開發上。

針對新城區三維仿真的主要功能應該有：方案替換、模型修改（ 高度修改、位置調整等）、矢量規劃數據疊加分析、日照陰影分析。其中還包括目前的仿真軟件無法實現在漫游過程中的動態陰影的實現。

值得慶幸的是目前國內的以遙感為基礎的仿真軟件彌補了技術上的不足，運用此軟件不僅可以實現在固定觀測點上表現建筑在不同時間陰影變化的功能，而且也能夠實現地理屬性查詢。

三是區域規劃研究

在進行區域規劃的仿真時我們將遙感應用和三維仿真技術結合運用，這樣我們就可以實現建立以衛星影像為數據的城區漫游，在數字高程模型的基礎上進行區域地區漫游的制作，這樣既不影響對區域原有面貌的觀看，又能再此基礎上進行區域建設和改造，并且能實時對比，運作時即高效又準確，這樣的技術結合給我們的城市規劃提供了直觀而又客觀的分析手段。

②是從城市規劃管理方面來看對三維虛擬技術應用的必要

三維虛擬技術已經運用到城市建設的方方面面，城市規劃作為可視化技術需求最為迫切的領域之一,虛擬現實技術在其諸多方面有著廣泛的應用和發展前景，三維虛擬技術提供了非常直觀、準確、現時性強的城市規劃資料，這為城市建設發展、提高城市管理水平、提升城市規劃設計提供了強而有力的依據。

可以說，在城市規劃領域對三維虛擬技術的應用是時代的召喚、是技術的支持，三維虛擬技術是城市建設所必不可少的關鍵性技術。

三、從上海世博會對虛擬現實技術的運用來看未來虛擬現實技術在城市規劃領域的發展

1.上海世博會網上世博簡介

2010年的上海世博會區別于往屆世博會的最大不同就是此次上海世博會運用了虛擬現實技術實現了網絡同步的網上世博會。通過2008年中國北京奧運會場館的建設，中國的建筑漫游動畫創作的發展速度越來越快，并且在國內得到了廣泛的傳播。2010年上海世博會再次使中國的建筑漫游動畫得到發展和創新的機會。世博會的主題是：“城市，讓生活更美好”，伴著世博會的推廣，中國的建筑漫游動畫引起了社會各界的廣泛重視，使其得到飛速發展。更由于此次世博會的一大亮點是首次舉辦網上世博會，通過網上媒介，全面引入互聯網的傳播方式，采用交互設計和多媒體技術等手段，這更加體現出當下互聯網的強大以及建筑動畫漫游的進步神速。

2.網上世博會的緣起與構架

網上世博會，全稱網上中國2010年上海世博會，它是指通過互聯網技術、三維技術、多媒體技術，通過虛擬和現實相結合的方式把上海世博會上展示的內容呈現于互聯網上，搭建出一個能夠進行網絡體驗和實時互動的世博會網絡平臺。網上世博會是上海世博會的重要組成部分，是實體世博會的導引、補充與延伸，是上海世博會的兩大亮點之一。

能夠實現網上世博會這樣的創舉是由于網絡科技時代的蓬勃發展以及三維數字技術的不斷進步。網絡和三位數字技術的完美結合給予上海世博會全新的展現舞臺，使全球公眾突破了時空界限，使他們能夠全面參與世博，使我們中國的上海世博會實現了真正意義上的全球化。

首屆網絡世博會的三大主要特色是：三維展示、互動體驗以及全球共建。通過網上平臺吸引全球公眾參與世博會，使無法親臨食博會現場的觀眾借由網上平臺體驗世博會的精彩以及希望將上海世博會的盛舉作為非物質文化遺產長期保留，是舉辦此界網上世博會的三大原因。

網上世博會的架構由基礎平臺和網上展館兩部分構成。基礎平臺由組織者搭建，內容包括門戶網站、網上園區、基本功能等，網上展館則分為瀏覽型和體驗型兩類展館。瀏覽館具備基本瀏覽和展示的功能，它是以實體展館為原型，通過文字、圖片、音頻、視頻、動畫等方式進行三維展示，瀏覽型展館由組織者為需要援助的參展方免費開發。體驗館是瀏覽館的增強版，瀏覽型展館在以瀏覽和展示為基本功能的基礎上，可實現其它更加豐富的功能和特效，網上參觀者可以得到更生動的互動和體驗。參展者還可以建設實體世博會中不具有的虛擬拓展空間和展項，利用更豐富的虛擬技術及手段延伸和拓展參展方網上展館所希望表達的意境和理念。二者相輔相成，完美呈現網上的世博會。

與普通網站相比，網上世博會的區別在于它能夠提供給觀眾全面的三維視覺體驗，網頁游客能夠主動操控三維圖像的角度。網上世博會的整個展示內容其中包括，世博園區、世博園片區、展館外觀、展館內景以及主要展項等都將進行三維數字化的制作。

與普通網站的最大區別在于網上世博會可以將組織者的建設內容和參展者的建設內容二者共存于一個平臺之上。也就是說網上世博會具有“全球共建”的特點。

3.三維數字化技術實現了網上世博

由于虛擬現實技術的先進性，使實體世博園區中的建筑、道路、綠化、設施等通過三維虛擬技術在網絡上實現了虛擬再現。在網上模擬的天空、云彩、太陽、燈光、裝飾、材質等效果通過CG技術在制作，使模擬效果很好地接近真實場館的場景。展現在網上游客眼中的每一個場景都是一個三維的空間，參觀者只需要通過鼠標和鍵盤操作就能夠輕松實現旋轉、升高降低的操作，在進行鳥瞰時也也可以通過放大、縮小來調整的場景范圍，獲得全方位的空間體驗。展項展示是網上世博會的有一大亮點，通過網絡，游客能夠進入場館和展項發生近距離的互動，游客可以多角度觀察或“觸摸”展項，特別是一些實體世博會現場不能觸碰的展項，在網絡上可以實現參觀者的觸碰愿望。參觀者還可以自由的旋轉縮放感興趣的物品，同時還可以通過圖片文字、動畫、FLASH等多種數字媒體形式了解到對展項的知識性介紹。不僅如此，游客可以在C/S上通過系統提供的部件，組裝個性化的展項，讓其它游客看到自己的作品，并且發表點評。

網上世博會的虛擬拓展空間可以由參展者根據自己的意念記性無限制的設計開發，由于不受現實空間的限制，參觀者可以延伸和拓展實體展館所希望表達的理念和意境，虛擬展項為參展者的主題演繹提供了進一步發揮的空間。

網上世博會由于運用了數字化技術作為包裝，它展示了數字化技術神奇的魅力，也使我們的實體世博會區別以往世博會的不同，使其大放異彩，網上世博會成為上海世博會乃至世博會歷史上的一個至高點。

四、結論和展望

從2000年的悉尼奧運會場館設計到2008年北京奧運會的成功舉辦再到2010年上海世博會的網上世博會亮點的產生，三維仿真虛擬現實技術正在朝向越來越先進的領域發展，特別是它在城市建設及城市規劃上的運用可以說是越來越廣泛，所起作用也是越來越突出。以2000年悉尼舉辦奧運會為例，悉尼在2000年時為了奧運會的順利召開以及加強對城市的推廣，悉尼市建立了全市三維仿真平臺，目的用于城市的信息服務、交通分析指揮、城市建設管理等方面，由此取得了巨大的成功。為了能夠順利申辦2008年的奧運會，加拿大的多倫多城市也使用了虛擬現實技術對城市進行管理和規劃。

在我國，北京、上海、深圳等大型城市在利用三維虛擬仿真技術運用于城市建設方面也已經取得了一定的研究成果，而利用三維虛擬仿真技術的方面是輔助城市重要地段的建設以及大范圍的城市設計研究。例如在北京商務中心區、上海浦東開發區、深圳福田中心區的規劃中均進行了城市三維仿真技術的初步嘗試，并取得了較好的效果。

三維虛擬仿真技術的主要作用在于以城市現貌為基點，融合規劃方案后模擬項目實現后的城市景觀，并且能夠進行多角度動態審視，全面評估城市設計的規劃方案，這為城市規劃建設和領導決策提供了更為直觀、可靠、科學的技術手段。

將三維虛擬仿真技術運用于城市規劃建設的優點與好處在于：

①提高了城市設計規劃方案的設計和修正效率；

②豐富了城市問題的研究角度；

③提高了城市建設項目的評估質量；

④提高了城市建設項目的管理能力及效率；

⑤提高了為市民公開展示宣傳城市形象的效果。

目前，國外虛擬仿真技術顯出其極大的優勢，國內正在迎頭趕上。從目前我國對三維虛擬仿真技術的運用而言，可以看出我國的三維仿真技術發展水平已經有相當不錯的程度。從三維仿真技術在我國城市規劃上的運用的效果來看，三維仿真技術在我國城市規劃中的應用前景是非常廣闊的，而且我們相信，三維仿真技術會使城市規劃產生技術性的革新，會極大地拓展和豐富城市規劃的工作思路。

參考文獻

[1]張建偉，陸亨立.虛擬現實技術及其應用[J].電子科技導報，1999.

[2]陳友華，城市規劃概論[M].上海：科學技術文獻出版社，2000

[3]楊保民，分布式虛擬現實技術與應用[M].北京：科學出版社，2000.

篇（6）

關鍵詞:仿真技術;建筑施工;新校區;高校

Key words: simulation technology;building construction;new campus;university

中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)27-0131-01

1虛擬仿真技術的概念

系統仿真是以多種學科理論為基礎,以計算機及其軟件為工具進行試驗研究的理論和方法論體系[1]。仿真技術顧名思義,是把自然界中的物理現象通過一定的物理和數學模型在計算機上模擬來得到實際場變量的分析,有助于預知關心的物理現象[2]。簡單的說,仿真技術是對系統模型的一種試驗技術(是對系統動態模型的一種實驗手段),在安全性和經濟性方面有較大的優越性。

2高校新校區建筑施工的特點

2.1 項目占地規模大、現代化水平高高校建設新校區已成為我國高校發展的重要特征,其占地規模之大是前所未有的(少則千余畝,多則幾千畝)。新校區建設,堅持現代化、數字化、智能化的技術取向。新校區建設在硬件設施、軟件平臺、應用系統等全方位實現數字化管理,使學校的校園建設與管理工作實現真正意義上的現代化[4]。

2.2 項目建設工期緊、周期長新校區建設工程不同于一般工程,隨著招生規模的迅速擴增以及高水平大學創建工作的展開,工期要求很緊,從項目的前期決策階段、實施階段到工程項目的使用階段,需要三到五年甚至更長的時間才能完成。

2.3 項目建設投資大、技術復雜高校的新校區建設從立項、可研、計劃規劃、勘探、設計、審批、招投標等前期準備工作直至施工期間的監督、檢測、監理審計等事項,耗時費資;校園占地規模大,土地征用及遷移補償費用可觀;項目基本建設費用及設備、工器具購置費用大,貸款利息包袱沉重。同時由于項目工程量大,基本建設專業性強,現代化水平高,技術難度加大,施工過程復雜。

2.4 項目組成多樣化、復雜化從建設項目組成來看,它主要包括:公共教學樓、專業教學樓、實驗實訓樓、圖書館、體育館、運動場、餐廳、教師公寓、學生公寓以及道路建設、各種供電、供水、供氣的地下管線、景觀綠化等基礎設施建設等。建設項目從立項、選址定位、地質勘探、初步設計、施工圖設計、工程招標投標、工程施工到竣工驗收,整個過程要經過多道程序。

2.5 項目建設生態化、人文化生態化、人文化是新校區建設突出的特點。新校區綠地面積大,綠化率高,因地制宜地栽上了各種花卉和樹木。形成自然親水空間、綠色共享空間,高低自然錯落,保證春、夏、秋三季有鮮花,四季有綠色的效果。校園環境中的休息、服務設施充分考慮了所在環境的特點,造型別致,提高了環境的景觀效果;又充分考慮使用人的要求,分布面廣,數量眾多,便于學生尋找和隨時利用。

2.6 項目管理業主化、高效化為了更好地協調組織和推進學校的新校區建設工作,各高校都成立了新校區建設領導組織機構,如新校區建設指揮部,或是新校區建設領導小組等,抽調高素質、專業化的人員組成基建管理隊伍。細化內部工作職責,責任到個人,加強內部管理,建立良好的約束機制,使基建管理工作健康運轉。

3新校區建筑施工中應用虛擬仿真系統的意義

使用虛擬仿真系統對新校區建筑施工過程進行模擬,在施工前了解各種構件在實際結構中的相對位置及相互關系,實驗多種施工方法,計算相應工況應力,對方案進行優化,這對以下幾方面將產生重大意義[3][5]。

3.1 利于施工方案優選現代校園建筑基本都具有鮮明的個性,建筑工程施工成為不可完全重復的過程。使用施工虛擬仿真技術將可以直觀、科學地展示不同施工方法和施工組織措施的效果,可以定量地完成方案的對比,有助于施工方案的選擇和優化,真正實現最優施工。

3.2 利于施工技術革新施工虛擬仿真技術一方面能使廣大施工技術人員低成本地試驗施工新工藝和革新思路,有助于創造性的充分發揮,同時能真切展示新技術的成效,縮短建筑業新技術的引入期和推廣期,降低新技術、新工藝的實驗風險。

3.3 利于施工過程管理施工虛擬仿真技術能事先模擬施工全過程,能提前發現施工管理中質量、安全等方面存在的隱患,因而可以采取有效的預防和強化措施,提高工程施工質量和施工現場管理效果。

3.4 利于項目總體設計施工虛擬仿真技術可以考察新校區校園建筑設計是否合理,可以方便地對擬改進部位進行修改,從而得到滿意的設計結果。設計的仿真也有利于設計單位與業主、施工單位進行設計交底。

3.5 利于建筑技術進步開發施工虛擬仿真技術必然帶動虛擬現實技術廣泛地應用于建筑業其它方面,帶動以下幾方面的進步:①城市和市政規劃的優化;②投資者的投資意圖及市場推銷;③建筑機械設計;④仿真和虛擬現實技術。

4結語與展望

隨著仿真技術在建筑施工中的應用,施工虛擬仿真系統將會不斷完善和發展,對建筑工程施工技術和計算機仿真技術的發展將會起到巨大的推動作用。我國是一個發展中國家,是一個受教育大國,高校有著大量繁重的基本建設任務,要充分發揮高等院校科研實力和人才優勢,立足當前、著眼長遠,積極開發和應用虛擬仿真系統,科學、高效地推動新校區建設工作。

參考文獻:

[1]謝行皓.建筑工程系統仿真[M].北京:科學出版社,2001.

[2]楊富春.第九屆建筑業企業信息化應用發展研討會論文集[C]//北京:中國建筑工業出社,2005.

篇（7）

中圖分類號：U673 文獻標識碼：A

1.什么是船舶建造數字化

船舶建造數字化是以數據處理、圖形圖像、虛擬現實、數據庫、網絡通信、數字控制等數字化技術為基礎，將數字化技術全面應用于船舶的產品開發、設計、制造、管理、經營和決策的全過程，使船舶產品的設計和生產向著自動化、精細化、柔性化、智能化的方向發展。通過數字化技術與現代管理思想和先進工程方法的融合，形成船舶制造業信息化的完整體系，實現對造船業的信息化改造，使得造船企業全面提升產品的研發、生產能力，降低生產成本，縮短設計、生產周期，提高產品質量。

2.船舶建造數字化技術的內涵

船舶建造數字化技術主要體現在如下3個方面：

2.1 CAX（計算機輔助技術）

CAX（計算機輔助技術）是CAD（計算機輔助設計）、CAE（計算機輔助工程）、CAM（計算機輔助制造）和CAPP（計算機輔助工藝計劃）的統稱。

（1）CAD（計算機輔助設計）指在計算機及可視化設備為基礎的專業化計算機系統的支持下，幫助設計人員進行設計工作。可以在CAD系統的輔助下完成從合同設計開始的一系列設計工作，建立產品數字模型，進行工程計算和分析，生成和繪制工程圖，生成物料清單等。

（2）CAE（計算機輔助工程）是用計算機輔助求解復雜工程和產品結構強度、剛度、屈曲穩定性、動力響應、熱傳導、三維多體接觸、彈塑性等力學性能的分析計算以及結構性能的優化設計等問題的一種近似數值分析方法。

（3）CAM（計算機輔助制造）是將計算機應用于生產制造的過程或系統，其核心是計算機數值控制（簡稱數控NC）。有狹義和廣義兩個概念。CAM的狹義概念指的是數控，包括數控機床、數控加工中心、數控生產流水線、數控火焰或等離子切割、激光束加工、自動繪圖儀、焊機、機器人等；廣義概念還包括制造活動中與物流有關的所有過程（加工、裝配、檢驗、存貯、輸送）的監視、控制和管理。

（4）CAPP（計算機輔助工藝計劃）是通過計算機進行產品加工的工藝路線制定、工序設計、加工方法選擇、工時定額計算，包括工裝、夾具設計、刀具和切削用量選擇等，生成必要的工藝卡和工藝文件等。CAPP是連接產品設計CAD信息和加工制造CAM信息之間工藝信息的橋梁，是生成各種加工制造，管理信息的重要環節。

2.2 企業業務技術過程與信息管理

通常包括PDM/PLM/ERP/MES/CIMS等。即產品數據管理PDM、產品生命周期管理PLM、企業資源計劃ERP、制造執行系統MES、計算機集成制造系統CIMS等。它們通過信息技術與現代管理理念的融合，使人、資源、技術、管理等要素有機地結合起來，從而實現設計及生產過程管理的精細化和企業資源利用的優化。

2.3 數字化裝備

軟硬件相結合的數字化裝備，如NC（數控設備）、FMS（柔性制造系統）、Robot（機器人）等通過數字控制形成的生產自動化裝備。這些設備通過離散的數字信息控制設備或傳動裝置的運行，實現生產加工的自動化。

3.船舶建造數字化技術的發展歷程

3.1 單項技術的企業部門級應用階段

該階段主要是單項技術，如數值計算技術、CAD/CAE/CAM技術、數控技術以及各種部門級的管理信息系統，如財務、人事、OA、物資等管理系統在企業部門的局部范圍內的應用。部門級數字化技術的應用作為一種技術手段對提高設計和生產效率、提高產品質量發揮著重要作用。

3.2 企業內綜合應用集成階段

這一階段是由企業內的信息集成、過程集成到應用集成。通過信息集成保證了系統間信息的一致性，通過應用集成使企業內部的各種信息系統組成了一個有機的整體，大幅提高了數字化技術應用的整體效益，使得企業設計、生產、經營、管理的各種業務活動得以協調運行，大大提高了企業的生產能力。

3.3 企業間的應用集成階段

由于互聯網技術的快速發展，促使電子商務、供應鏈管理、協同設計、敏捷制造等一些基于互聯網技術的新型管理思想和管理方法得以實施，使得船舶這種具有大量配套設施的高度復雜產品的制造能夠實現跨地域的專業化企業間的協同運作，使產品能夠快速地、柔性地應對用戶的需求。

自20世紀60年代末將計算機用于船舶線型放樣開始，我國船舶行業信息化已歷經40多年，國內造船業經過不懈的努力，使得造船數字化技術已逐步滲透到造船業價值鏈的每一個環節，引進或自主開發了各種各樣的信息系統，已廣泛應用于船舶設計、建造和管理過程中。國內一些骨干造船企業和研究院所已開始引進虛擬仿真技術，開展船舶和海洋工程的產品虛擬設計和建造過程模擬等研究。

4.船舶建造數字化技術體系

制造業數字化技術是以現代設計制造的工程方法和先進制造理論為依據，以數字化技術為手段，面向產品全生命周期，理論方法與應用技術相結合的一個復雜的技術體系。

4.1 現代制造理論與數字化技術基礎

主要有計算機集成制造、并行工程、精益生產、敏捷制造、大批量定制等現代制造理論，以及建模技術、仿真技術、優化技術、集成技術等數字化技術緊密結合，形成了其技術理論基礎。

4.2 數字化基礎環境

主要包括計算機系統及系統軟件、數據庫管理系統及相關技術、網絡系統及相關技術、信息安全體系、信息標準化體系等。

4.3 數字化產品開發設計技術

主要包括產品需求分析、設計開發、生產制造等各個階段中，為分析和解決產品設計和制造過程中的各種問題而提供的數字化的技術方法和應用工具，如單項應用技術CAD、CAE、CAM、VR等，過程管理和集成平臺PDM、仿真及優化應用等。

4.4 數字化制造技術

主要有數字化生產計劃與制造執行控制、數字化工藝過程、數字化裝備、數字化制造單元、基于數字化的生產系統綜合集成等。

4.5 數字化管理技術

主要包括現代企業管理模式、集成化管理與決策信息系統、企業資源計劃與管理系統、企業生產項目管理系統、企業間協作的供應鏈管理與電子商務技術、企業質量管理的相關技術及企業管理系統的應用實施過程及方法等。

船舶建造數字化技術是制造業數字化技術針對船舶制造的特點和具體要求的實際應用。船舶建造數字化技術體系包括現代制造與數字化技術基礎、船舶產品的數字化設計技術、數字化制造技術、數字化管理技術和一體化集成技術，此外，還有數字化基礎支撐環境與相關技術等。

（1）船舶產品數字化設計技術以三維建模技術、數值計算技術、CAD、PDM、并行協同技術等數字化技術為基礎，按照船舶設計不同階段及不同專業的規范和技術要求，形成船舶各設計階段的數字化技術。

（2）船舶產品數字化制造技術以MES、CAPP、NC、過程仿真等數字化技術為基礎，根據現代造船模式的要求，形成制造執行層面的船舶數字化制造技術。

（3）船舶產品數字化管理技術則是將制造業先進的管理理念和方法與數字化技術相融合，按照船舶生產管理特點，形成船舶制造數字化管理技術。

（4）一體化集成技術則是進一步在設計、制造、管理等數字化技術應用的基礎上，實現信息的集成和應用的集成，達到工程的并行和協同。

上述數字化技術的研究、開發和應用需具備相應的基礎環境，需要解決一些相關的關鍵技術，如信息標準化、編碼體系、產品數據庫、企業資源數據庫、集成平臺、信息安全體系等。

5.船舶建造集成系統

船舶建造集成系統涵蓋船舶建造企業的設計、制造、管理的主要業務過程：

（1）設計方面主要包含船、機、電、舾裝、涂裝等專業門類的設計CAD系統、船舶設計虛擬仿真系統，以及結合生產工藝要求的各個專業的生產設計系統。設計系統生成的設計數據通過PDM（船舶產品數據管理系統）存放并管理，以PDM作為平臺，為船舶制造系統和管理系統提供有關產品信息的共享。

（2）船舶建造和管理系統通常包含工程計劃管理、物資與物流管理、成本管理、財務管理、質量管理、企業資源（設備與人力資源）管理，以及MES（制造執行系統）等。

（3）制造執行系統控制車間級的生產制造執行過程，如造船精度管理、資源日程計劃、作業安排與執行實績反饋等。制造和管理系統根據企業經管計劃和產品生產設計的要求制訂工程計劃、采購計劃、生產計劃和其他生產準備工作，通過制造執行系統貫徹實施生產作業過程。

結語

隨著信息技術的飛速發展，制造業的新思想、新方法、新技術層出不窮、日新月異，船舶建造業應該緊跟現代科技潮流，不斷創新，以實現船舶建造技術的跨越式發展。

參考文獻

篇（8）

前言

航空技術的不斷發展和完善，使一些民用飛機逐漸露出弊端，其制造成本高、運行效率低、人工技術差等問題提出了一些改進設計，采用數字化設計技術，提高民用飛機的性能特點，加大了市場競爭力。

1 飛機制造中的問題分析

1.1 模擬技術在應用中的問題

模擬仿真技術在飛機的研發中占據重要地位，需要從最開始的產品設計中便開始使用，并且需要在制作的整個過程中存在，但目前發現的問題多數都出現在運用時間上。飛機的研發過程中與各環節出現了時間不協調，忽略了飛機設計初期對仿真的重要性，所以容易發生時間錯誤等問題。

在民用飛機的研發過程中，需要與產品設計、工裝設計、工藝設計等方面的工作人員協調到互相合作模式，進行流水工程，改善在工作時間上的浪費。但就我國目前來看，并沒有做到以上相互合作模式，還需要從外國發展中吸取更多寶貴經驗，結合我國企業情況，快速奠定飛機制造業的基礎。另外，我國飛機制造行業的數字化設計與仿真模擬技術的本身也具有一定程度的不足，還需重點關注，加大技術的創新力量。

目前國際上民用飛機使用最多的軟件是日本索尼公司的DELM IA軟件，此軟件應用量大，但仍存在不足，比如，此軟件不具備實現重力仿真技術，在模擬仿真中的三維軟件都是模擬存在，在模擬仿真中，無法正面的反映出應用部件的剛性及柔韌性。因此，在使用DELM IA軟件時，仍然需要對該軟件產生的缺陷進行分析，減少設計中的錯誤。

在實際工作中，通常只會通過技術人員的工作經驗和產品來確定仿真模擬的情況，并沒有建立起數字化設計與仿真設計應用的統一，造成的結果不一致，嚴重影響了飛機模擬制造時的質量。因此，在設計制作過程中，需要制定一定標準的規范體制，按照相應標準，從設計初期便統一執行。

1.2 仿真使用系統的問題

飛機制造中，使用的系統之間相差較大，非常容易使效果產生變化，因此，在擴大數字化技術應用的使用范圍時，還需要對系統界面進行合理設計，并對工作人員進行技術培訓，提高數字化設計系統的實用性和安全性。

1.3 現場數據的采集和反饋問題

設計中最主要的工作是對現場環境的數據采集和反饋，能夠為接下來的工作提供有效依據，對現場生產過程的實時監控，并制定合理的制造計劃、安排合理的制造進度，但目前所應用的民用飛機制造應用系統中不具備這項功能，因此也無法全面的實現現場環境的數據采集等工作[1]。

民航企業中還未普及數字化管理系統軟件，仍然采用紙質數據報表，容易產生漏洞或信息錯誤，也無法對產品數據進行統一的劃分。目前多家測量軟件均可以直接生成表格，應用到系統中，可以將數據存儲，為以后的設計質量監控和安全生產做出指導意義。

2 數字化設計與制造的意義

數字化設計是基于多種形式媒體的支持下產生的，能夠達到用戶的需求。將虛擬顯示、計算機網絡、數據庫和多媒體統一在一個系統下，為滿足用戶需求建立的一種數字化設計和制造的系統。對產品信息、工藝信息和資源信息進行統一分析、統一規劃和統一組建等，達到快速生產出能夠滿足用戶需求的整個設計與制造的過程。民用飛機制造行業的大力發展也帶動了計算機技術、制造設計技術、信息管理技術的不斷發展，因此，數字化設計與制造是現代民用飛機制造行業的發展趨勢。

民用飛機制造企業使用數字化設計技術，能夠有效提高企業競爭力，結合其他相關技術，使數字化設計融合計算機、網絡信息，再采用數據庫平臺，完成飛機的設計制造。由此可見，民用飛機行業的發展需要以科技技術為主，以提高飛機設計、制造、管理、售后服務的目標努力，全面實行數字化管理流程，建立起數字化的設計制造體系，完全實現民用飛機制造業的真正數字化意義[2]。

3 數字化設計與制造的特點分析

飛機制造行業的傳統設計方法從概念設計到初步設計，最后到生產設計的三個階段，每一階段都有相關的設計繪制模型，工作人員需要按照相應的繪制模型的樣機對飛機內部配置進行設計。飛機制造行業融合的各項技術，發揮了先進科學技術的優勢，改善了企業的整體經濟運營[3]。

4 最新技術在民用飛機設計中的發展

4.1 加大對數字化設計仿真技術的開發應用

產品研發設計中，單一使用DELM IA軟件無法將信息傳遞到各個環節，因此需要引入不同的數字仿真設計技術，從最初的研發工作開始，各部門工作人員的高度配合，利用數字化的工作設計研究理論，提高研發的質量，建立起一個集成系統軟件平臺。在產品設計中，將DELM IA軟件與PDM軟件相結合，能夠將數據存儲和調用，實現數據資料的及時性和準確性；若將DELM IA軟件與CAPP軟件相結合，可以具有較強的文本處理功能，使系統更加具有實用性[4]。

4.2 建立數字化的組織管理體系

采用最新的管理方式，建設專業的管理團隊，將數字化系統的組織建立成為管理平臺，利用各部門之間的資源，將產業鏈條的結構作為各企業間的鏈條，達到國際供應商的標準規模，在產品設計研發中，需要對每一項工作進行嚴格的監督審查，改變傳統的管理方式，與制造商和使用商的良好溝通，組建管理小組，及時解決產品研發過程中的技術問題，爭取縮短工期、提高工作效率、降低成本、實現經濟效益。

4.3 提高系統的價值

民用飛機的客戶群廣泛，民用飛機制造企業在制造過程中需要運用系統軟件，將文件格式及簽訂模式個性化，滿足一些客戶對工藝文件的格式簽訂的需求。實際管理中，將物料資源進行條碼管理，降低管理人員的勞動力度，也能防止人工帶來的錯誤操作，同時結合人性化的管理模式，將系統的功能特點得到充分發揮[5]。

5 結束語

綜上所述，民用飛機制造業的競爭力主要受控于時間、成本、質量和服務四個方面，這幾方面已經成為航空航天領域的發展目標。數字化的設計與制造技術改善了航空制造業，提高了民用飛機的質量、縮短了研制周期、降低了成本投入，達到了客戶的滿意度。民用飛機制造業的整體技術改革，領導者需要建立起專業的工作團隊，全面提高企業在本行業中的競爭地位。

參考文獻

[1]李湘芝，史善華.數字化背景下民用飛機設計制造競爭力提升[J].科技創新導報，2013，05（14）：92-93.

[2]吳曉宇.探討供應商管理在中國民用飛機制造產業中的發展方向[J].科技信息，2013，03（21）：61+44.

篇（9）

Abstract: design technology is a variety of ways and means that we in the design process to solve the specific design issues. Traditional design using the static, experience, passive, manual methods, the design efficiency and accuracy has been unable to meet the higher requirements of social development. Computer technology in the design of large-scale application is the integrated technology on the based of the traditional design technique interdisciplinary and multiple disciplines development. Along with the computer technology development, scientific, dynamic, active, modern design technology development and application, the design efficiency and accuracy are greatly improved.

Key words: computer technology; digital design; CAD; design; application

一、設計技術概述

設計技術是我們在設計過程中解決具體設計問題的各種方法和手段。傳統設計我們采用的是靜態、經驗、被動、手工式的方法，其設計的效率和準確性已無法滿足社會發展的更高要求。隨著計算機技術的大發展，動態、科學、主動、現代化的設計技術不斷發展和應用，使得設計的效率和精確性得到了最大程度的提高。計算機技術在設計中的大規模應用是在傳統設計技術的基礎上多專業和多學科交叉發展的綜合性技術。現代設計技術由基礎技術、主體技術、支撐技術和應用技術4個不同層次的技術所組成。基礎技術主要指傳統設計理論與方法。計算機輔助設計技術CAD是現代設計技術的主體技術。支撐技術則主要是可信式設計技術、試驗設計技術和現代設計方法學。應用技術則是各產品領域的知識和技術。

二、數字化設計與數字化產品開發

數字化設計是指將計算機技術應用于產品設計領域。數字化設計是基于產品描述的數字化平臺，建立基于計算機的數字化產品模型，并在產品開發全程采用，達到減少或避免使用實物模型的一種產品開發技術。 產品設計過程本質上是一個對信息進行采集、傳遞、加工處理的過程，其中包含了兩種重要的活動：設計活動和仿真活動。因此產品設計也可以看作是一個設計活動和仿真活動彼此交織相互作用的過程。設計活動推動信息流程向前演進，而仿真則是驗證設計結果的重要手段。2.1數字化設計的特點

1）實現并行設計一項設計工作可由多個設計隊伍在不同的地域分頭并行設計、共同裝配，形成一個可完成強度、可制造性、成本和功能測試的完整的數字化模型。

2）設計過程中減少或避免實物模型的制造傳統設計在產品定型生產前需經過“樣機生產―樣機測試―修改設計”的過程，且需反復多次，這不僅耗費物力、財力，還使得產品上市周期延長。數字化設計則在制造實物模型之前，先進行計算機仿真分析與測試，排除[1]某些設計不合理性。2.2數字化設計技術及應用

（1）參數化、變量化、模塊化設計

參數化、變量化技術也是配置設計和按定單設計的基礎。產品設計大多數是從已有產品進化而來的，據統計，典型定單產品中的標準件、外購件或變型件占90%，全新零件只占10%左右 利用參數化、變量化、模塊化建模技術，可方便地修改設計，提高設計的效率，保證設計的質量和可靠性。CAD中的尺寸驅動法是利用參數化、變量化技術修改設計的有力工具利用廣義相似理論，通過對功能單元、結構單元的重組可以獲得不同結構形式的系列化產品（2）反求工程和快速原型技術復雜產品的模仿創新是一條減少風險投入，加快產品創新的有效途徑。反求工程是利用某些測量方法（如三坐標測量、CT、核磁共振、自動斷層掃描法等），在實測數據的基礎上，重構產品三維數據模型的方法。快速原型技術是20世紀末期制造領域的重大突破，它直接利用CAD的離散數據，簡單、快速、準確地將人的思想轉化成功能原型或零件，淡化了設計與制造的界線。數字化的核心是離散化，快速原型技術通過產品數據的分層和離散，將材料按需要添加到零件上，通過對材料配比的變化及燒結路徑的變化，可有效地控制零件的性能和變形。反求工程和快速原型技術的巧妙結合為加快產品開發過程和在實物原型的基礎上，深入探討和選擇設計方案奠定了基礎。

（3）虛擬產品開發方法

虛擬產品即存儲在計算機內部的產品數據模型，亦稱數字化原型或數字化樣機（Digital Mock-up）。虛擬產品開發不是簡單的數字化建模和仿真，它更強調虛擬技術的應用，通過虛擬現實的交互性，沉浸性和想象性達到虛擬產品開發環境的高速逼真化，并可對虛擬原型直接進行操作，產生身臨其境的感覺。數字化樣機是描述產品功能和行為特性的產品數字化模型，它支持產品的多學科優化設計及產品運動學、動力學和使用性能仿真，通過對模型的評估、測試和優化，可以預先了解相應物理樣機的特性。隨著虛擬現實技術的發展，在數字化樣機的基礎上提出了虛擬樣機的概念，它更強調仿真技術和VR技術的應用，通過VR環境中人對虛擬原型的操作，可有效地發揮人的創造性，提高了概念設計和總體設計中的分析、決策能力。虛擬產品開發技術（Virtual Product Development）是在信息技術、網絡技術、仿真技術和虛擬現實技術基礎上出現的最新數字化產品開發技術。虛擬產品開發是實際產品開發、制造、使用、維護在計算機上的本質表現，虛擬產品開發要求全面的產品數據描述和各種可視化的仿真工具及人機交互操作工具。數字化樣機和虛擬樣機技術不僅可以減少和替代部分實物實驗，降低產品開發費用和縮短產品的研制周期，而且也是提高產品創新能力的有利工具。虛擬產品演示可以在一般計算機環境下進行，也可以在虛擬實境環境下進行，它不僅可顯示產品的外觀、內部結構以及工作原理，還可改變金屬表面涂裝的顏色和光澤，以及皮革的紋理等。虛擬產品既可用于設計交流，還可作為設計者與銷售人員、銷售人員與客戶之間的交流。

三、CAD技術及應用

CAD技術的主要功能：零件造型、產品裝配、產品渲染、動態顯示、運動仿真；工程分析如有限元分析、優化設計、可靠性設計；繪制工程圖樣、編制物料清單等。

任何設計都表現為一種過程，每個過程都由一系列設計活動組成。這些活動既有串行的設計活動，也有并行的設計活動。目前，設計中的大多數活動都可以用CAD技術來實現，但也有一些活動尚難用CAD技術來實現，如設計的需求分析、設計的可行性研究等。將設計過程中能用CAD技術實現的活動集合在一起就構成了CAD過程。CAD的真髓不是繪圖，而是建模和仿真[2]。數字原型（DMU）就是在三維實體模型的基礎上，將零件組裝成數字化的虛擬產品。數字原型可用于檢驗零部件之間的裝配關系[3]，以防止相互干涉，從而可進行運動仿真。數字原型可用于透視復雜產品的內部結構，從而可進行裝配、維修等人機工程的研究。它還可用于產品的外觀藝術渲染，制作廣告。在三維實體模型的基礎上，將零件組裝成數字化的虛擬產品。

計算機輔助工程是借助計算機強大的計算和圖像處理能力解決工程技術中的各種問題，包括有限元分析、優化技術等。有限元分析FEA（Finite Element Analysis）是采用有限元法來近似求解數學物理問題的過程[4]。有限元法的基本思想是將問題的求解區域劃分離散為一組有限個單元，單元之間按一定方式僅靠節點相互連接在一起的組合體。單元內部點的待求物理量可由單元節點物理量通過選定的函數關系插值求得。將各個單元方程“裝配”在一起而形成總體代數方程組，加入邊界條件后即可對方程組求解。節點是空間中的坐標位置，具有一定自由度和存在相互物理作用。單元則是一組節點自由度間相互作用的數值、矩陣描述（稱為剛度或系數矩陣)。單元有線、面或實體以及二維或三維的單元等種類。信息通過單元之間的公共節點傳遞的。有限元模型是真實系統理想化的數學抽象。

集成化、網絡化和智能化是現代CAD技術所追求的功能目標。集成化要能支持信息集成、過程集成與企業集成，它涉及的技術如：數字化建模、產品數據管理、過程協調與管理、產品數據交換、CAX工具、DFX工具等[5]；網絡化要能支持動態聯盟中協同設計所需的環境與設計技術；智能化是指在實現集成化與網絡化時所采用的智能技術，如人工智能、專家系統技術等。現代CAD技術的最終目的是要盡可能采用自動化設計技術使所設計的產品達到質量高、成本低、周期短，以便在先進制造模式下贏得市場競爭。隨著現代CAD技術的發展，設計過程中越來越多的活動都能用CAD工具加以實現，因此 CAD技術的覆蓋面將越來越寬，以至整個設計過程就是 CAD過程。

參考文獻

[1]閻楚良,楊方飛.農業機械數字化設計技術研究與展望[C].//中國農業機械學會2006年學術年會論文集.2006:797-801.

[2]倪桂功.CAD/CAM技術在球頭立銑刀設計制造中的應用[D].天津理工大學,2006.

篇（10）

中圖分類號：TM933文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）07-0015-04

變電站作為電力系統的一個重要部分，其運行狀況好壞直接影響到整個電網運行的安全，變電站事故中有相當一部分是由人為操作不當造成的。這其中既有由于電網調度員誤發調度令、對異常處理措施不當造成的事故，也有由于變電運行人員走錯間隔導致的誤操作事故、安全措施不到位誤入帶電間隔的人身傷亡事故、帶電誤合接地刀閘、帶接地刀閘誤合開關、帶負荷拉合刀閘、設備缺陷和異常未能及時發現造成的事故。對事故判斷不準和向調度匯報不清楚而延誤故障處理時間、事故發生后處理不當使事故范圍擴大化、對二次設備誤操作而引發的事故等情況較多，造成了人身傷亡、設備損壞，甚至發生電網解列、電網崩潰等大面積停電事故。

因此，為保證電網安全、可靠、經濟地運行，就必須提高電網調度員、變電站運行人員的技術素質和技能水平，加強變電站運行人員和電網調度員的培訓。近年來，隨著電力行業培訓仿真技術的發展，各類培訓仿真系統在電力行業應用越來越廣，在提高生產運行人員的生產技能方面發揮了重要的作用。

一、變電站培訓系統仿真的發展現狀

近十幾年來，我國變電站培訓仿真系統獲得了很大的發展。仿真范圍逐步擴大、仿真的逼真度逐步提高。現存的變電站培訓仿真系統，根據變電站一次部分控制操作以及保護屏柜實現方式，主要可分為三類：有硬件屏盤模式、軟仿真模式、混合仿真模式。

（一）帶盤臺模式

帶盤臺模式是指用外觀與實際變電站1：1的開關控制屏和保護屏硬件組成變電站仿真培訓系統的主控室和保護室，主要由后臺計算機支持這些硬件的操作和顯示。該系統的硬件配置主要有模擬控制盤、模擬繼電器保護盤、變電站配電裝置、變電站主接線操作模擬盤、計算機控制仿真系統。其中計算機控制仿真系統是變電站培訓仿真系統的核心，它擔負模擬變電站的仿真，復現變電站主控室現象的任務。接收模擬盤的信息，控制模擬盤的動作和信號。這種帶有硬件盤臺的變電站仿真培訓系統是最早應用的培訓系統模式。帶硬件盤臺的仿真培訓系統需要配備大量的硬件裝置、設備，擴展性差，升級改造困難，同時硬件盤臺并沒有包括變電站中保護、測控柜等實際裝置，與現場相比逼真度存在差距，培訓效果不夠理想。

（二）純軟件仿真培訓模式

純軟件仿真培訓模式是指變電站內的開關控制屏、保護屏、模擬屏、室外和室內的主設備及主接線等所有設備全都用軟件仿真，除計算機外沒有任何硬件，該系統采用多媒體仿真模式，仿真變電站的有關電氣設備，包括一次設備、控制系統、中央信號系統以及繼電保護和自動裝置的面板均可在計算機屏幕上動態顯示。軟件模式的仿真培訓系統很快便以其便捷、經濟等優點受到電力部門的青睞，目前應用較廣。在這種模式中傳統控制室中的保護屏、控制屏、中央信號屏等物理設備均被計算機監控平臺所代替，所有監控功能都通過人機交互界面實現與培訓人員的互動。省去了大量硬件設備，大大提高了可靠性，并且有利于系統更新升級。但是軟仿真模式的培訓仿真系統由于所有的操作和顯示都是在微機屏幕上進行，與實際現場環境差距大，真實感較差，培訓效果也不太理想。

（三）混合仿真培訓模式

混合仿真培訓模式將數字化的電網仿真與變電站中全部真實的二次設備（包括監控系統、保護柜、測控柜、音響、燈光等）有機結合成為的混合仿真培訓系統。目前，該類系統主要采用將數字化電網仿真與部分真實設備相結合的仿真模式，將數字化電網仿真結果通過數字模擬量轉換卡轉換為-3.53~3.53V的弱電交流量，再輸出到經過改造的保護裝置的內部采樣插件上，并通過開關量輸入卡采集模擬斷路器的位置，從而實現斷路器的動作的仿真，這種仿真方式只采用部分真實設備，并且需要對實際的保護柜進行改造才能以適應該仿真系統，并且可擴展性較差，新增加的保護設備無法直接接入（必須經過改造）培訓仿真系統，該類系統的仿真效果與現場的一致性仍存在差距。

二、變電站數字物理混合仿真培訓系統概述

變電站數字物理混合仿真培訓系統是將數字化的電網一次設備仿真與實際變電站二次設備相結合的數字物理混合仿真技術。即監控系統、保護及測控裝置、五防系統、燈光、音響等采用現場真實物理設備，而該變電站一次設備、鄰近電網及其一次設備、二次設備等采用數字仿真。其中數字仿真部分采用變電站實時仿真與全動態電網混合仿真技術，即詳細仿真的變電站采用實時仿真技術，變電站所在電網采用暫態、中期、長過程一體化仿真計算技術，實現電網的全動態仿真，從而既能詳細而真實再現變電站一次設備的行為，也能逼真地再現大電網的各類動態過程對變電站的影響。數字仿真電網再通過高速的通信系統，高速的開關量采集、輸出系統，高速、高精度的數字模擬量轉換系統和仿真功率放大器與真實的變電站二次設備有機結合，實現了變電站軟仿真子系統、數字電網仿真的一次、真實的二次設備仿真放置于同一個仿真系統中，有機連接、靈活配置，營造了十分逼真的變電站運行環境。從而實現對現場各類運行人員的培訓需求：如變電站運行人員、繼電保護人員、檢修人員及相關的管理人員等，同時能完成人員培訓、技能鑒定、崗位考核等各項工作。

三、變電站數字物理混合仿真培訓系統架構

圖1給出了變電站數字物理混合仿真系統的總體架構。其中電網及變電站的數字仿真部分通過接口系統實現變電站電磁暫態仿真與電網全動態仿真的有機結合，其他變電站軟仿真也是基于同一個的電網仿真，從而可以實現變電站軟仿真、混合仿真的一體化。數字電網仿真結果的瞬時值通過高速通信系統傳送到高速、高精度同步數字模擬轉換器形成0～10V的模擬交流量，該模擬量通過電流或電壓功率放大器得到放大的電流或電壓電氣量驅動變電站的實際二次設備。數字仿真系統通過高速開關量采集系統實時檢測到變電站開關和刀閘的狀態，從而將數字仿真和實際二次設備有機結合起來，實現了數字仿真與變電站實際二次設備的無縫閉環連接。仿真培訓系統通過開關量輸出系統驅動非電氣量保護動作模擬硬接點、變壓器有載調壓模擬硬接點、風冷控制模擬硬接點等，實現變壓器的非電氣量保護動作的模擬。

四、變電站數字物理混合仿真培訓系統功能

變電站數字物理混合仿真培訓系統是將電網仿真、變電站實時仿真、變電站綜合自動化系統仿真和教員與學員系統有機結合為一體化的系統，不但實現了地區電網生產運行過程的全仿真，也可以正確反映變電站、變電站綜合自動化系統和電網的相互作用、相互影響，可以對運行人員進行全方位的仿真培訓。系統的主要應用功能如下：

（一）培訓運行人員和相關管理人員

培訓基本的運行技能。對新員工進行上崗培訓，對老員工的基本運行能力進行培訓及考核，使其熟悉變電站一二次設備、變電站綜合自動化系統、集控站監控系統、電網結構、運行方式、電網潮流，掌握基本運行操作及運行規程，熟練使用實時監控系統（變電站綜合自動化系統和電網調度自動化系統）及其他應用軟件。

事故分析及處理。可進行開關、刀閘、變壓器、母線、線路、發電機組、電容器等各種設備及其相關的故障處理培訓，訓練變電站運行人員發現事故、異常，依據仿真的電網環境判斷故障和處理故障，并在訓練結束后對事故進行分析，重放事故發生和處理的全過程。通過仿真訓練可以使運行人員了解各種事故發生的現象、原因及變化過程，總結積累處理經驗，增強他們事故處理時的自信心。

變電站一次設備正常和特殊巡視訓練。通過變電站一次設備三維交互式漫游巡視系統，實現變電站一次設備的三維重現和虛擬操作，受訓人員感到富有直觀性、形象性，有助于其熟悉了解現場情況，更好地將理論知識與實踐經驗相結合。

對于管理人員進行電網及變電站運行的概念性培訓。管理人員通過仿真培訓可以了解電網及變電站的現狀、運行方式、操作規程及電網和變電站運行的特性。

（二）聯合反事故演習

本系統可用于研究電網、變電站特點，對薄弱環節做好事故預想工作，完善各種事故應對方案，從而提高事故情況下的應對能力，克服以往反事故演習紙上談兵的局限性。仿真電網設置的常見事故及復雜事故發生后，將引起繼電保護的連鎖動作和電網潮流的變化，并顯示越限設備的報警提示，對此研究后可以總結事故處理經驗，制訂出合理的事故處理預案。做到事前有分析，事后有反饋，切實提高電網安全運行能力。

五、硬件系統

變電站數字物理混合仿真培訓系統的硬件系統由以下幾部分組成：教員臺，學員臺，仿真主機，變電站實際二次設備，電流、電壓功率放大器，高速、高精度同步輸出數字模擬轉換器，高速通信及開關量輸入輸出系統，混合仿真集成支撐平臺。

（一）教員臺

可以用仿真主機，運行教員子系統為教員管理和控制培訓過程提供支撐平臺。

（二）學員臺

使用與現場完全一致的監控系統工程畫面，保留所有現場監控系統功能，并與仿真模型建立通信連接。使學員在監控系統仿真界面上獲得在現場監控系統上相同的操作。

（三）仿真主機

運行全動態電網仿真子系統，是仿真系統的核心和中樞。仿真系統模型包括：鄰近電網的全動態電網計算模型、包括一次、二次設備模型、故障模型和異常模型。

（四）變電站實際二次設備

保護、測控、音響、燈光等裝置采用與現場完全相同的硬件設備，可以為受訓者提供真實的操作、監視手段，使得仿真機不僅可以培訓變電站運行人員的常規操作和監視，同時還能使他們熟悉和了解變電站重要二次保護裝置和屏面設備。

（五）電壓、電流功率放大器

功率放大器接收DA輸出的弱電模擬信號，進行功率放大使電流信號放大至0～20A、使電壓信號放大至0～100V，以驅動實際二次設備。放大器在與仿真信號連接是采用高阻差分方式，無公共連接點，這樣可保證仿真系統的安全工作，又可長線連接抗干擾，提高系統的小信號精度。仿真培訓專用的功率放大器多路的電流或電壓輸出，從而能保證更好的同步輸出精度，同時降低電流功率放大器的最大輸出電流。

（六）高速、高精度同步輸出數字模擬轉換器

將變電站實時仿真計算出的電壓和電流的數字量轉化為模擬量，是決定仿真精度的重要環節，其關鍵技術是實現各路數字模擬轉化（DA）的同步輸出，同時為了保證輸出波形的質量，每工頻周波的輸出點數大于60點，DA向功率放大器輸入模擬弱電信號。為了保證混合仿真系統的可擴展性，更好地適應變電站規模的變化，采用分布式同步實時仿真技術，即根據變電站電氣量需要嚴格同步的程度對各電氣量進行分組，每組電氣量在同一塊DA轉換器進行輸出保持嚴格的同步，多組DA轉換器通過高速PCI總線分布式工作，因此降低了以前依賴專用的DA轉換器的程度，這樣既可以保證仿真培訓的效果，又可以保證系統的高可擴展性和系統造價。

（七）高速通信及開關量輸入輸出系統

通過開關量輸入系統采集開關、刀閘動作情況、有載調壓接點，實現開關、刀閘狀態及變壓器抽頭位置的高速采集，將實際設備的狀態實時發送給變電站實時仿真計算。通過開關量輸出和繼電器模擬非電量保護動作、變壓器風冷控制硬接點等。

（八）混合仿真集成支撐平臺

混合仿真集成支撐平臺采用PCI總線技術將高速、高精度同步輸出數字模擬轉換器、高速通信系統和開關量輸入輸出系統緊密集成。變電站實時仿真子系統和實時操作系統均運行在混合仿真集成支撐平臺，實時操作系統通過硬件系統驅動軟件驅動數字模擬轉換器、高速通信系統和開關量輸入輸出系統（即用于對DA轉換器、開關量輸出和開關量輸入板卡的控制）是實現數字一次設備與二次物理設備有機聯系的接口系統，將變電站實時仿真計算結果實時刷新DA卡、將接口系統的自身狀態定時刷新DA轉換器的某個通道、通過開關量輸入系統采集開關、刀閘

的狀態、通過開關量輸出系統向實際設備發送指令。

六、軟件系統

混合仿真培訓系統的軟件系統主要由以下幾部分組成：交互式、分布式仿真軟件支撐平臺，全動態電網仿真子系統，教員與學員子系統，變電站實時仿真子系統，實時操作系統，硬件系統驅動子系統。

全動態電網仿真子系統、變電站軟仿真子系統、變電站實時仿真子系統、教員與學員系統軟件通過交互式、分布式仿真軟件支撐平臺的運行管理系統有機結合在一起組成整個數字仿真培訓系統，變電站實時仿真子系統通過實時操作系統的內核級調用與硬件系統驅動軟件集成，與物理設備完成無縫連接。

交互式、分布式仿真軟件支撐平臺是混合仿真培訓系統基礎，包括數據庫管理系統、仿真運行管理系統、人機界面系統、變電站一二次設備人機界面系統和仿真建模系統。數據庫管理系統采用商用數據庫與實時數據庫相結合的方式，實時數據庫是常駐內存數據庫，用來支持數據的快速訪問、處理。實時數據庫與商用數據庫有機結合的方式保證了數據庫的實時性和高效性，商用數據庫作為實時數據庫的持久存儲，較好地解決了分布式系統中數據庫系統的開放性、實時性和一致性問題，從而充分發揮了實時數據庫和商用數據庫各自的優勢。仿真運行管理系統，作為分布式仿真的運行支撐系統，實現了各個仿真應用之間的交互操作，是聯系各仿真子系統（軟仿真、電網仿真、混合仿真）各部分的紐帶，是分布式仿真系統的核心，為各個仿真應用軟件提供了位置透明、高效的虛擬運行環境，向子系統提供交互對象管理服務、時間管理服務、數據分發管理服務和應用程序接口。人機界面系統是全圖形人機接口，為教員和學員提供交互式操作媒介。變電站一二次設備人機界面系統采用了虛擬儀器技術、組件技術、3D建模技術和虛擬現實技術，可以構建各種電壓等級的虛擬變電站，包括變電站主控制室、控制屏、保護屏、中央信號屏、交直流屏等二次設備和現場一次設備，分為變電站一二次設備人機界面編輯系統、在線系統及變電站一次設備三維交互式虛擬場景系統。仿真建模系統通過圖形、模型和數據庫一體化建模技術，在畫面編輯時能夠提供特定電氣元件的計算模型，在生成畫面同時，能夠自動地生成或人為輸入電氣元件計算模型的參數，并插入到數據庫相關表格中，為電網仿真、變電站實時仿真等子系統提供拓撲數據和運行數據。

全動態電網仿真子系統采用暫態、中期、長過程一體化計算再現真實的電力系統的動態響應過程，采用了固定結構的稀疏矩陣、微分方程隱式梯形差分方程與網絡代數方程的聯立求解、強魯棒性牛頓―拉夫遜法非線性方程求解、自動變步長等技術保證電網仿真計算的快速性和穩定性。

教員與學員子系統為教員管理和控制培訓過程提供支撐平臺，功能由四部分組成，即：系統管理功能、培訓前運行方式和教案準備、培訓中的操作和進度控制、培訓后分析和評估。系統管理功能包括時間管理、用戶管理、運行方式管理等；培訓前運行方式和教案準備包括選擇運行方式數據、整定初始方式、預設故障和事件；培訓中的操作和進度控制是指教員對培訓進程的控制、對電力系統模型的操作、設置故障和事件、管理和監視學員的操作；培訓后分析和評估包括使用事件記錄、曲線、報表等工具分析學員操作的效果，利用事故追憶再現學員的處理過程和系統的變化過程，利用評價工具對學員的操作進行評價。

變電站實時仿真子系統在變電站中一次設備的三相暫態模型及外網動態等值模型基礎上，采用電磁暫態計算理論實現變電站的詳細仿真計算。通過接口算法實現變電站實時仿真與全動態仿真的在線交互，保證變電站的動態響應的準確性。變電站實時仿真子系統運行在實時操作系統基礎上，實時操作系統可配置成單任務模型，保證實時仿真子系統的最高優先級的運行級別，實時操作系統運行于混合仿真集成支撐平臺，并通過硬件系統驅動軟件驅動硬件系統。

七、結論

本文研究開發的變電站數字物理混合仿真培訓系統是在軟仿真模式的變電站仿真技術基礎上，結合電力系統的實時仿真技術，將數字化的電網仿真與變電站中全部真實的二次設備有機結合成為的物理與數字混合仿真培訓系統，使受訓的變電站運行人員、繼電保護人員、檢修人員及相關的管理人員在完全真實的變電站環境內接受訓練，同時能夠完成人員培訓、技能鑒定、崗位考核等各項工作，能有效地提高現場運行人員素質水平。該系統已在石家莊電力培訓學校220kV教學變電站培訓仿真系統中，取得了很好的培訓效果。

參考文獻

[1]陳禮義，顧強．電力系統數字仿真及其發展[J]．電力系統自動化，1999，（23）．

[2]黃家裕，陳禮義，孫德昌．電力系統數字仿真[M]．北京：水利電力出版社，1995．

[3]鄭三立，雷，D.Retzmann，韓英鐸．電力系統計算機及實時數字仿真（上、下）――電力系統計算機仿真[J]．電力系統自動化，2001，（25）．

[4]柳勇軍，梁旭，閡勇.電力系統實時數字仿真技術[J]．中國電力，2004，（4）．

[5]周鑫，董雷.變電站仿真培訓系統數字物理混合仿真的一種新方法[J]．內蒙古電力技術．

篇（11）

中圖分類號：TP391.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）24-0215-02

0 引言

起始于上個世紀，有科學家提出了“數字校園”的概念。這一概念源于1990年的一項科研項目――“信息化校園計劃”，此項目的發起人是美國克萊蒙特大學的凱尼斯?格林（Kenneth Green）教授，自此“數字校園”這一概念被提出來。在后期發展過程中，逐步地改進和擴展了“數字化校園”的概念。數字校園（digital campus）是一種集數字化、信息化、可視化等多種技術為一體的計算機管理應用系統[1]。從數字校園的發展來看，人們逐步地將目光從二維數字校園轉移到三維數字校園，二維數字校園主要給人以引導和指示的作用，而三維數字校園的整體效果更為震撼，它不光是能夠利用強大的網絡功能將整個校園的風貌展現出來，而且可以通過三維漫游的形式讓觀眾仿佛置身其中。這種三維功能的實現，對校企合作交流、學校對外展示校貌、招生等方面都有很重要的現實意義。就目前看來，構建三維數字化校園模型的軟件有不少，并且能夠創建出相當好的三維場景，在本文中，使用AutoCAD、PS圖像處理

軟件、3DMAX、Creator等軟件建立三維數字校園模型

方法。

1 三維數字化校園的建模

1.1 建模平臺的選擇 隨著地理信息系統（GIS）這一行業的迅速崛起，各種GIS的產品逐漸被使用和商業化，人們的認識也逐步從使用二維產品轉向對三維產品的需求，隨之而來的是開發各種制作三維產品的軟件，國外的GIS軟件如美國ESRI公司的ArcGIS、ERDAS公司的Imagine Virtual GIS模塊；國內主要有：適普公司的

IMAGIS、北京靈圖公司的VRMap、北京超圖的Supermap等都具可以完成三維可視化的效果。

1.2 基本數據的收集 該項目的數據包括兩部分，一部分是使用差分GPS、全站儀等儀器設備采集的外業數據；另一部分是校園規劃數據來自于學校基建處。所用的數據一般分為具有空間性的和不具有空間性的，前者例如各種貼圖數據，地形圖數據；而后者如各種屬性信息，建筑物高度等信息[2]。使用的數據主要有三種：一是地表數據，即蘭州資源環境職業技術學院主校區平面圖，包括主要建筑物、校園道路、學校操場、花壇草地等信息，通過對學院的地形進行測量，在AutoCAD軟件環境下進行輸入和編輯，一般采用CAD（*.DXF）格式、ArcGIS使用的Shape格式的地形圖；二是實體屬性數據，也就是建筑物模型數據，收集整理建筑物相關的屬性數據，即建筑物的名稱、高度及外觀信息等；三是紋理數據，這部分數據主要是對校園內的建筑物各個不同紋理的表面、對紋理不同的道路、鋪設有不同板磚的地面、種植有不同植被的草坪和樹林等根據實際情況拍攝照片，利用PS等圖像處理軟件對拍攝的照片進行裁剪、變換等處理，為了方便三維建模過程中進行實物的貼圖。

1.3 三維模型的建立 使用所收集的外業測量數據和經PS處理的紋理貼圖數據，利用Creator軟件構建三維模型，對主要建筑物、道路、草地等進行紋理貼圖和映射，使用地形圖提供的坐標，逐個對不同的地物進行建模，由于所使用的基礎數據都利用了原坐標，所以對于所有模型的整合有很大作用。再添加花園、草地、林地等。最后在建立完成的場景下調整好燈光、像素等，在3DMAX下面進行渲染烘焙。

2 三維數字建模實現的關鍵步驟

2.1 貼圖采集和處理 紋理質量和大小直接影響到存儲空間，速度和真實程度的模擬。利用PS圖像處理軟件進行貼圖處理，處理工作包括自由變換、裁剪、對比度的調整，以實現貼圖真實，外觀漂亮，數據量小的結果。處理墻紋、柵欄等圖片使其更具有對稱性并成為無縫平鋪的紋理，以保證其在三維場景中進行繪制和漫游時不發生變形和缺失，圖片的像素一般要達到2的N次方，分辨率為

72dpi，紋理圖像存儲為一個高壓縮比的PNG格式或JPG格式。

2.2 實體建模和優化 整個數字化校園的主要內容為三維模型的建立，建筑物模型的建立是重點，考慮到渲染烘焙速度、仿真效果、交互難度和實時的響應速度，應當盡量減少模型的數量，為了減少數據量和工作量，使模型更簡單。

2.2.1 校園分區 按整個場景的空間位置進行分割，根據學校的整個布局，將校區分成5個部分，分別是主要建筑物、花園、草地、后山林地、大片的水泥地，之后利用校園主要的通行道路來確定別的目標的方位來整合模型。

2.2.2 模型的簡化 構建模型需要的面有1100個，復雜程度不同的建筑物要分別處理，對形狀規則的建筑物而言，需要降低精度，將建筑物的頂部和底部等不需要的面刪除；對于外形相似的建筑物，選擇有相似性的模型，對其進行簡單修改，即可得到相應的模型；對于復雜的模型，用簡單的模型結合構建面片來完成。

2.3 紋理映射 紋理是指映射到三維物體表面的二維圖像[3]。獲取的貼圖都是利用相機實際拍攝，并利用

Photoshop處理過的圖片，使得貼圖效果更加仿真，為了使貼圖效果更加細膩，盡量使用小紋理的貼圖，并且可以重復使用貼圖和延伸；貼圖種類也不可過多，應盡量統一。利用Creator軟件紋理貼圖、修改功能給實物賦紋理；加載紋理貼圖要注意次序的安排，避免重復加載數據造成冗余[4]。

3 小結

本文采用1：500數字化地形圖和CAD數據，以及各種地物的紋理數據，利用ArcGIS，Photoshop，AutoCAD，3DMAX和Creator等軟件制作數字地圖，獲取和編輯各種地物的屬性信息和位置信息，對地表數據進行編輯和處理，并將紋理數據進行映射，利用原坐標地形數據構建三維數字模型，如圖1所示。

隨著招生宣傳競爭步伐的加速膨脹，簡單的導航功能已不能滿足校園信息化的要求，利用三維數字化模型系統，呈現校園的整體校容校貌、展現校園的風采，對學校的整體形象和招生工作等方面有很大的作用。

參考文獻：

[1]李芳，肖洪，楊波，周亮，劉宇鵬.三維數字校園的設計與實現[J].系統仿真技術，2010，6（1）.

[2]張鵬林，胡文敏.基于Vega的三維GIS開發技術研究[J]. 測繪信息工程，2006，31（4）：36-37.