时间：2023-03-21 17:12:28
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随着我国的数字电子技术的深入发展，为了适应动画市场的需求，在数字电子技术的基础上加强了三维动画技术的运用。在三维动画设计中，主要是静与动的结合，将动画生动形象化，运动赋予动画更多的艺术感染力是动画设计的本质，而动画是运动的一个基础，是运动艺术表现的一种形式。动画设计的本质就是将画面以动态的形式表现出来。简而言之，动画设计包括两个方面，动态的画面以及动与静相结合的画面。随着动画设计技术的提高，改变了传统的动画设计形式，将每一副画面以动态的形式表现出来，真正意义上赋予画面动态感和形象感，提高动画的艺术表现力。随着三维动画设计技术的逐渐成熟，数字艺术设计中的动画设计采用和传统的动画设计相同的原理，运用计算机技术和相关的设计技术，实现动画的设计与制作，在基本原理相同的情况下，加强技术的改革与完善，从本质上提高了动画设计的表现效果。数字艺术电子技术的利用为动画设计提供了一个新的发展方向和表现形式，满足了设计者对动画的更多的主观思想的表达，提高了动画设计的光影、画面、纹理、运动等各个方面的表达效果，实现动画设计一个新的飞跃。在三维动画设计的过程中，运用数字电子技术建立一个真实的三维空间场景，使动画设计更加的形象化和生动化。在数字电子技术日趋成熟的今天，很多先进的运动原理被引入了三维动画设计软件，这些设计者在设计三维动画时，根本不需要设计每一帧画面。只需要设计好动画之间的连接点，满足动画的自动转化，从而形成动态的画面。这种技术方法有效的提高了设计效率，并且使画面之间的衔接自然、流畅，形成一个整体动态画面的感觉。通过三维动画设计软件，将静态的画面先设计出来，然后运用运动学的理论，设计出关键转折点的画面，最后从整体的画面表达出发，达到三维动画效果。
二、数字艺术设计中三维动画设计的应用分析
1．广告三维动画设计三维动画设计最主要的一种类型就是广告三维动画设计，以商业化广告为目的，利用多媒体技术，丰富广告内涵，提高广告的表现力，从而吸引消费者，引导购物。广告三维动画设计具有很强的目的性，时间短，但是所要展示的内容却要有针对性，能够吸引人、感染人，实现商业化广告效果。所以在广告三维动画设计中一般为了将广告内容更加的形象化、生动化、具体化，往往采用多种特效技术，如:粒子效果、滤镜效果等，将广告动画美化，提高广告动画的表现力和吸引力，达到引导消费者消费的目的。
2．影视三维动画设计影视三维动画设计主要是与影视相结合，将影视作品殊的镜头和画面通过三维动画设计合并成影片需要的特效。随着影视制作技术和设备不断提高和完善，人们对影视动画的要求也越来越高。在影视作品中为了能够有效的提高特殊镜头的感染力，给人以更大的视觉冲击和巨大的视觉震撼，提高影视作品的艺术性。在影视作品制作中采用三维动画设计，结合多种多媒体软件，使影片发挥最大的表现力，以达到特殊的影视效果。利用三维动画设计，影视动画的展现将更加的真实，更能够促动观众的情感，为影视作品提供更多的展示平台，实现影视作品的真实化，给人以更广阔的视觉享受空间。
3．游戏三维动画设计游戏本身就是一个绚烂的，跳跃的，丰富的场景和画面，游戏不同于一般的影视作品，具有真实存在的人，而是一个完全虚拟的平台。三维动画设计在游戏的开发设计中起着关键性的作用。游戏中的场景、人物、活动等都是通过三维设计制作的。利用三维技术，将游戏中的人物、场景生动形象化，利用环境效果，运动效果等特效，构成一个虚拟却真实的世界，从而使游戏更加的吸引人，使游戏者在游戏中感受到乐趣。
4．工业三维动画设计三维设计运用在每一个所需要的行业中都发挥着巨大的作用，在工业设计领域，三维动画仍然起着十分重要的作用。利用三维动画技术将工业的设计以立体的、空间的形式表现出来，能够完整的、真实的模拟工业设计的流程和布局，这样就能更加简单的观察设计中存在的不合理的地方，能够有效的调整方案规划设计，使工业设计流程布局更加的合理化和科学化，这样就有效的减少了工业施工过程中存在的问题，提高了工业的成功率，有效的节约了时间。
5．建筑三维动画设计建筑三维动画设计与上述工业三维动画设计类似，都是利用三维动画技术，将建筑进行全方位的展示，提高建筑设计的效果。三维动画设计技术将想象变为现实，以有限的视觉设计效果展示无限的设计空间。在未来建筑设计要求不断增加的前提下，为了节约建筑成本，减少建筑施工过程中存在的问题，就必须将三维动画设计具体的应用在建筑设计中，以三维动画技术展示建筑设计的空间效果图，使人们能够更加全面的、立体的感受整个建筑的整体效果，提高建筑价值。
6．机械设计中的三维动画机械设计中的三维动画能够有效的将机械的各个部分以及各个零件的运动关系，通过电脑真实的、客观的表现出来，使其能够从整体上把握机械设计，还能较快发现机械在细微之处存在的不足，并加以更正，避免了生产出产品后再进行更正，节省了大量的原料和时间，提高了生产效率。在机械设计中运用的三维动画，要掌握相关的软件，电脑系统配置要高，要满足软件的运行。在机械设计中的三维动画的创造是有步骤，分过程进行的，一般而言主要分为三个部分:第一，动画编导。它是机械设计的一个前期的准备工作。首先，设计人员对产品进行大致的一个三维模拟，将回路中的线路设计成场景，展示产品流程原理。其次，最重要的，单个的装置可以按照准备好的路径运行，在电脑上面放大检测，观察其运行情况。最后，合理的配置相关的配件，掌握好它们之间的工作原理，使整个流程更加的快速、顺畅。动画编导需要掌握相应的知识和技术，能够灵活的运用软件设备，有效的减少机械设计中的错误和偏差，提高机械设计的合理性。第二，资料收集。资料收集的途径有很多种，如:网上查阅、图书馆等。主要收集的都是机械设计相关的内容和设备，如:收集路径、机械设备，基本流程、三维几何尺寸等。提高机械设计的效率。第三，建立模型。一般而言建立模型也分为设计水平不高的产品和设计难度系数大的产品。前者建立模型的方法有很多种，并且都简单易操作。但是对于后者模型的建立就必须贴近原产品，模型建立难度大、时间长。下面主要就设计难度大的产品模型建立提出集中方法:第一种方法:创建实体模型，通过微调相关的比例修改产品尺寸，准确的把握好尺寸大小，抓住关键点建立基础模型。第二种方法:通过函数程序在客户端应用程序中创建对象，然后再分别创建一些子对象，最后通过这些子对象来完成实体的构建和编辑。编辑完成后再保存结果与原模型进行对比。在创建子对象以及对于实体的构建和编辑都可以通过软件内部的宏功能轻松的实现。这种方法相对比较省时省力，适合创建一些结构单一、建模步骤较多的零部件。但是如果所需要创建的模型需要很多宏的时候，就比较容易出现差错。
三、数字艺术设计中三维动画设计过程
在数字艺术设计中设计三维动画，第一步要先确定动画脚本，建立模型;第二步要制定出三维动画的材质贴图，设定好光源和摄像机后，加入一些三维动画的特用效果，进行调试;第三步是输出三维动画设计，进行后期合成。数字艺术设计中的三维动画设计过程和传统的动画设计方法有着很大的区别，数字艺术设计中的三维动画设计主要以数字电子技术为基础，利用多种设计软件，实现三维动画设计的快捷化、科技化发展，极大地改变了我们的工作方式。随着数字电子技术的快速发展，三维动画设计在各个领域的作用显得越来越重要。三维动画设计主要利用数字电子技术，以多种设计软件为平台，让文字、图像、音频等艺术元素进行完美结合，为不同的行业提供或虚拟或真实的三维动画场景，衍生了数字艺术设计产业。
论文语种：中文
您的研究方向：管理
是否有数据处理要求：否
您的国家：北京
您的学校背景：北京理工大学
要求字数：6000 (开题报告)
论文用途：硕士毕业论文
是否需要盲审(博士或硕士生有这个需要)：否
补充要求和说明：先要一个开题报告! 正式毕业论文的要求 学校还没通知 开题报告要求 见 附件 题目方向是 三维制造工艺 对机加企业(车间) 的影响 或 数字化制造 对机加企业(车间)的影响 (最好是针对航天制造企业)
北京理工大学研究生院工程硕士学位论文开题报告：基于三维模型的工艺对技术对航天制造企业生产效率的影响
一、学位论文选题的目的和意义
1.1 选题背景
进入21世纪,数字化设计制造技术在国际航空制造业新产品研制中发展迅猛,传统的以模拟量传递为基础的设计制造手段，已经逐渐被以数字量传递为基础的数字化手段所代替,通过全面采用数字化产品定义、数字化预装配、产品数据管理、并行工程和虚拟制造技术,极大缩短了机型研制周期、提高了产品质量。
二、本选题研究领域历史、现状、发展趋势分析
三、研究方案
四、研究计划进度表
五、经费预算
六、参考文献
[1] masuzwa t, fujino m, kobaryashik. wire elctro-discharge grinding for micro-machining [j]. annals of the cirp, 1985, 34(1): 431-434.
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【关键字】数字化校史馆；虚拟现实技术；应用研究
一、数字化校史馆与虚拟现实技术
校史馆是陈列学校发展历史、展示学校办学过程和不同时代学校面貌的场馆；是学校传统与校园文化的集中表现的舞台；是学校博物馆，能把学校的文博全景陈列；是学校的荣誉室，是学校教育教学成果的荣誉展览室；是学生德育教育基地，即通过校史馆的陈列与展示，成为学生德育教育和人文教育的基地。
虚拟现实技术具有沉浸性、想象性和交互性的三大特征，与传统的二维技术相比，在视觉、听觉和触觉方面具有更强的吸引力，尤其是分布式虚拟现实技术可以把分布在不同地理位置的人整合在一个虚拟环境中，实现共享资源、相互交流和协作，从而使虚拟环境变得更加有趣，更加具有沉浸性。虚拟现实技术的运用，给浏览者来视觉上的冲击力，图像、声音等多媒体的加入，使得展出更加生动、有趣，让参与者体验校园的历史变迁演绎，同时数字化校史馆的建设，有利于促进学校传承和发扬优良的教育教学传统，有利于学校不断积淀校园文化、创新校园文化和形成办学特色。
二、数字化校史馆的系统架构设计
数字校化史馆系统采用主流的浏览器/服务器（B/S）结构，如图1所示。
图1数字化校史馆的系统架构
为了满足浏览者利用IE浏览器就可以进行灵活的浏览操作。服务器端需要配置Web服务和Java制作的Server服务应用程序，客户端需要在IE浏览器中安装三维浏览插件（BS Contact Vrml-X3D或者Cortona）和安装Java制作的Client客户应用程序。
三、数字化校史馆功能模块的制作
数字化校史馆功能模块具体制作中，主要用Autodesk3ds Max 2013建模技术来实现虚拟场景，用Avatar Studio软件来制作虚拟替身，用Java 9.0语言编写的服务器端和客户端应用程序来实现浏览者浏览、操作和视音频传输。
1、三维数字场景的制作
在数字化校史馆中，各种三维场景均采用Autodesk3ds Max 2013软件来构建三维数字场景。三维场景中的对象及其属性用节点(Node)描述，节点按照一定规则构成场景图(Scene Graph)。场景图中的第一类节点用于从视觉和听觉角度表现对象，按照层次体系组织起来，反映境界的空间结构；第二类节点用于事件产生和路由机制，形成路由图(Route Graph)，确定三维场景随时间的推移如何动态变化。
2、虚拟替身人物的制作
虚拟替身人物代表着三维场景中的浏览者，是浏览者能够以沉浸方式进行学习活动的一个主要因素。现有的虚拟替身均采用Blaxxun公司的Avatar机制标准，可以使用Avatar Studio软件来进行制作。在Avatar Studio软件中，每一个虚拟替身的关节点模型(Joint Model)简化为头、手、手臂、脚、腿、身体上部和身体下部等七个部分。在制作过程中，利用软件提供的相应工具可以设置虚拟替身以上身体部位的动作动画。
3、视音频传输的实现
Java编写的服务器组播程序可以使得浏览者之间进行视音频数据交互，并且通过 SAI 接口将这些操作写入虚拟场景文件中，从而实现多用户的虚拟替身分布式实时同步，其中视频线程接收视频数据包进行解压缩及回放；音频线程接收音频数据包进行解压缩及播放。
·发送端：在主线程中，启动视音频两个线程分别对视音频进行采集，放入视音频缓冲区，同时监听客户端的连接请求，收到连接请求，建立信令通道（TCP连接），通过信令通道，向服务器分控中心发送播送地址及端口号，同时对应视音频两个线程，利用建立的视音频数据通道（UDP），对视/音频进行压缩编码、组播发送，实现视音频的双向传输。
·接收端：在主线程中，向发送端主机发出连接请求（CALL），三次握手建立信令通道（TCP连接），接收到组播地址及端口号后启动视/音频两个线程，完成建立视音频数据通道（UDP），加入视音频播组，接收压缩视音频包并解码显示和播放，从而实现视音频的双向传输。
三、数字化校史馆功能的实现
浏览者利用IE浏览器进入数字化校史馆时需要安装Vrml插件。Vrml插件既是浏览器，还是独立运行的应用程序，也是实时3D着色引擎，支持Nurbs曲线，粒子效果，雾化效果，支持多人的交互环境。同时要使用视频语音功能还需要安装视音频客户端应用程序以及麦克风和视频摄像头等硬件设备。
图2数字化校史馆的运行界面
数字化校史馆浏览器的运行界面如图2所表示，其中图中1部分是虚拟场景和虚拟替身显示页面；图中2部分是用户视频画面显示窗口；图中3部分是用户列表显示页面；图中4部分是语音控制面板；图中5部分是综合控制面板。
四、虚拟现实技术在数字化校史馆应用的意义
在数字化校史馆中，学生可以实现数字漫游，看到和现实一样的景象，比空洞的实物更有说服力。利用虚拟现实技术构建虚拟环境有望实现教育界理想的“寓教于乐”的学习效果。利用虚拟现实技术构建面向人文教育的数字化校史馆，以三维空间向量形式表示各人文教学模型体和位置相对关系，有效地节约了现实人文资源建设的成本，同时为浏览者提供了一个高度沉浸的网络学习环境，对历史文化遗产的保护和与人文精神在中小学的传承和发展具有重要的意义。
五、结束语
随着Web3D虚拟现实技术的发展和在人文教育中应用的深入，人文教育虚拟学习环境必将朝着三维虚拟社区化方向发展，对于提高学生的学习积极性和学习兴趣，有着积极的作用。数字化校史馆通过模仿现实的人文环境来构建高度沉浸性三维虚拟环境，将分布在不同地域的浏览者合成在3D虚拟环境中来进行交流和协作，增加了学习的趣味性，改善学习效果，提高学习效率。
参考文献:
[1]张著,张天驰.陈怀友.《虚拟现实技术与应用》[M].清华大学出版社,2011年.
[2]胡小强.《虚拟现实技术》[M],北京邮电大学出版社.2010年.
[3]冯锐.图书馆网络化进程与虚拟学习环境探讨[J].图书馆信息技术.2004(9)
[4]瞿炜娜.基于虚拟现实技术的虚拟实验室的研究与实现[D].大庆:大庆石油学院，2003
[5]刘英杰.网络虚拟学习环境情感交互设计研究[D].吉林大学硕士学位论文.2009.5
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。
【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
关键词：水利水电工程；工程测量数据处理技术；数字测量；GPS定位
中图分类号： TV 文献标识码： A 文章编号：
0.引言：科学技术的新成就，电子计算机技术等新技术的发展与应用，以及测绘技术和科技的不断发展，工程测量技术近年来发生了很大的变化。
1．全站仪测量放样技术
全站仪替代光学经纬仪和电磁波测距仪的应用．足地面测量技术进步的重要标志之一。全站仪具有测量精度高，仪器的集成化、自动化和智能化程度高等优点，为施工测量提供了极大的方便。已大量应用于各类工程的施工测量中。电子全站仪自动改正仪器轴系统差、自动归化计算、角度测量自动扫描、消除度盘分划误差和偏心差，自动记录存储、实时测量三维坐标、与双向数据通讯功能，为测图和工程放样向数字化发展开辟了道路。目前全能型和智能化方向发展的电脑型全站仪都带有丰富的软件，可以直接进行坐标放样、导线测量、程序测量、悬高测量、道路放样、对边测量、面积测量、高程传递、参考线放样，故能提供高速高精度的观测成果，又能高效地完成多种测量作业。
2．数据库技术与GIS技术
测量工作者如何更好更好地为工程建设服务，其最有效的方法是利用数据库技术或GIS技术建立数据库或信息系统。其同的是把大量的测量数据或信息进行科学的存储。将GIS应用于水利水电工程建设，虚拟显示施工总布置三维全景，直观反映各组成部分空间上和时间上的相互关系并实现各种信息可视化查询、分析、统计计算，实现建筑物施工全过程动态仿真演示。以信息的数字化、直观化、可视化为出发点，直观清晰地描述复杂工程建设的施工动态过程，为全面、准确．快速地分析掌握工程施工全过程提供有力的分析工具，实现工程信息的高效应用与科学管理。
3．GPS定位技术
随着GPS的出现和不断发展完善，测绘定位技术发生了革命性的变革。长期以来用测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术，正在逐步被以一次性确定三维坐标的、高速度、高效率、高精度、大范围的GPS技术所代替，同时定位范围已从陆地和近海扩展到海洋和宇宙空间；定位方法已从静态扩展到动态；定位服务领域已从导航和测绘领域扩展到国民经济建设的广阔领域。碎部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景。GPS接收机已逐渐成为一种通用的定位仪器在工程测量中得到广泛应用。将GPS接收机与电子全站仪或测量机器人连接在一起，称超全站仪或超测量机器人。它将GPS的实时动态定位技术与全站仪灵活的三维极坐标测量技术完美结合，可实现无控制网的各种工程测量。水电工程施工区域大，控制点传算工作量大，精度衰减快；高山峡谷之中，山脉蜿蜒曲折，造成上点和通视困难；河流阻隔，致使交通不便，前后视须迂同前进。利用GPSRTK技术进行碎部点测绘与放样不需要与基站保持通视，也无需进行后视作业，误差不累加，精度分布均匀，精度衰减每公里只有lmm。10--15km的作业半径不需要设置过渡控制点，更长距离的测绘可通过设置中继电台转发电测波解决。大幅度地提高工作效率。
4．程序型计算器辅助计算技术
程序型计算器（如CASIO fx-4800P/fx-4500PA）以其功能强大、经济实惠、方便携带的特性受到了各行各业工程技术人员的欢迎，尤其是测绘方面的技术人员进行工程放样计算的有力工具。水利水电工程庞大而复杂。工程细部的放样往往牵涉到几十个公式的数学计算，尤其是在施工现场，严寒、酷暑、噪音、灰尘很难让人时刻保持清醒的头脑，计算的速度和结果的正确性大打折扣，严重影响放样的质量和效率。利用编程计算器事先编制好所需放样部位的计算程序，在施工现场最多只需输入测点三维坐标X，Y，Z的数据即可迅速计算出所需要的放样数据，结果准确率大大提高。全站仪实现了测点坐标的随测随得，编程计算器实现了放样数据的即输即得，大大加快了工程放样的速度。
5．数字化测绘技术
大比例尺地形图和工程图的测绘，是工程测量的重要内容和任务。常规的成图方法是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外工作，同时还有大量的室内数据处理和绘图工作，成图周期长，难以适应飞速发展的现代化工程建设的需要。把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘图仪三者结合起来，形成—个从野外或室内数据采集、数据处理、图形编辑和绘图的自动测图系统。实现大比例尺基本图、工程地形图、带状地形图、纵横断面图、地籍图、地下管线图等各类图件的自动绘制。系统可直接提供图纸，也可提供电子数据，为专业设计自动化建立专业数据库和基础地理信息系统打下基础。数字化成图技术住现代工程中的应用不仅提高了工作效率，并保质保量提交成果。仅内业制图部分可节约经费50%，节约时间60％。
6． AtuoCAD辅助设计技术
计算机辅助没计(Computer Aid Design简写CAD)足20世纪80年代初发展起来的一门新兴技术型应用软件。如今在各个领域均得到了普遍的应用。它大大提高了工程技术人员的工作效率。利用AutoCAD配合AutoLisp语言，可以编制一些常用的计算程序，得到定制的计算结果。在水利水电工程上有许多体形复杂的计算，尤其是各种不同体形衔接处的相交线，需要用空间解析几何的方法解算。单靠计算器手工计算，非常繁琐，工作量大，准确性也不好保证，用AutoCAD建立数字化模型，执行点坐标查询功能就可以了。也可以对所编写的程序的计算结果进行正确性验证。AutoCAD的特性提供了测量内业资料计算的另外一种全新直观明了的图形计算方法。另一方面是各种工程横断面、纵断面网的绘制，以及断面面积的计算和其它一些需要的图纸的绘制。从而大大减轻我们内业的工作强度和工作量。．
7．数字摄影测量技术
摄影测量技术由于可以提供实时的三维空间信息，无需接触被测物体，以及野外工作量少、效率高和成果品种多等优点，具有广泛的应用前景。随着全数字摄影测量系统的应用，摄影测量的产品将从影像图、线划图向数字化系列产品——4D产品转化。产品应用与服务领域更广，并为建立各类专业信息系统和基础地理信息系统提供可靠的数据保障。在水利水电工程。利用数字摄影测量技术可以迅速获取制作大比例尺影像图、地形图、立面图、等值线图和断面图图库，建立DTM(数字地面模型)和DEM(数字高程模型)模型数据库，建立并永久保存高分辨率建基面三维影像数字地面模型数据库。检查陡坡地段的开挖质量和工程竣工部位的形体资料，记录工程在施工过程中各个项目地理地貌信息，形成各种数字信息产品，并可通过网络方便快捷、及时地提供给各个部门使用。
8．工程测量数据处理技术
随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化，工程测量领域技术的发展趋势和方向是：测量数据采集和处理的自动化、实时化、数字化；测量数据管理的科学化、标准化、规格化；测量数据传播与应用的网络化、多样化、社会化。GPS技术、RS技术、GIS技术、数字化测绘技术以及先进地面测量仪器等将广泛应用于工程测量中，并发挥其主导作用。
9．结束语
GPS技术和其他数字化测量技术的应用和推广已经在我国的水利工程测量工作中发挥了很大的作用，表现出极强的生命力。对于数字化测量技术的研究和讨论对于水利工程测量工作意义非凡，我们在结合工程实际的前提下，应当多学习国外的先进技术和理论，使我国的测量技术发展为世界的尖端。
参考文献
1. 陈向平 浅议水利工程施工的几种施工测量技术[期刊论文]-轻工设计2011(3)
关键字：工程测量技术 ；发展现状 ；发展趋势
Abstract: With the advancement of science and technology development and engineering construction, engineering measurement technology gradually developed, engineering measurement technology development is inseparable from the development of mapping technology, the development of more inseparable from the engineering construction, China's economic development engineering surveytechnology development opportunities, the current development of the Engineering Survey Technology major performance GPS technology, digitization surveying and mapping technology, the ground measuring instruments, photographic measurement technology, the use of these technologies makes the engineering survey technology development towards automation, digitization, intelligent direction. Engineering measurement technology for economic development and national defense construction services, and with the economic development and scientific and technological progress continue to reform and change, this paper summarizes the development status of the engineering survey, outlook engineering measurement technology trends.Keywords: engineering measurement techniques; development status; development trend
中图分类号：TB22 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
工程测量是指在工程建设的设计、管理、施工等各个阶段中，开展测量工作的理论、方法和技术，属于综合性应用测绘科学技术，工程测量的应用范围十分广泛，对经济的发展和国防建设也有重要的贡献。
一、工程测量技术的发展现状
（一）数字化测绘技术的应用
随着城市化的发展和工程测量技术的进步，大比例尺工程图和地形图的测绘技术也在朝着信息化、数字化的方向发展，这依赖于数字化测绘技术的应用。传统的成图方法十分复杂，需要工作人员进行艰苦的野外工作，脑力劳动和体力劳动要结合，还要处理很多数据，成图的周期比较长，产品也比较单一，随着GEOMAP系统和电子经纬仪的应用，工作人员可以把采集到的数据和微机、数控绘图仪结合起来，形成一个自动化的测图系统，系统可以提供纸图或者软盘，有利于基础地理信息系统的自动化发展。
（二）GPS技术的应用
GPS技术首先在美国出现，于1994年正式建成，是一种卫星导航和定位系统，能够对海陆空进行全方位的导航和定位，GPS技术的出现使科学技术发展的重大突破，为科技的发展做出了重大贡献，随着各国对GPS技术的应用及创新，GPS技术也在不断完善和发展，能够一次性确定三维坐标高精度、高速度、省费用、易操作的技术逐渐取代了传统使用测距、测角、测水进行常规定位的技术。我国GPS技术应用的比较广泛，国家大地网、工程控制网等普遍进行了改造，应用了GPS技术，因此GPS技术渗透于高速公路、石油勘探、地下铁路、大坝监测、山体滑坡、通信线路、地震、海域检测等领域中，GPS技术的发展也使得定位的精度不断提高。
（三）摄影测量技术的应用
随着工程测量技术的发展，摄影测量技术逐渐往高精度、高质量方向发展，摄影测量仪器与计算机技术结合起来，能够提供更为全面的三维信息，能够大大减少户外的工作量，提高了测量的精度、质量，增加了成果的品种，能够有效解决大比例尺地形测绘、建筑物变形测绘、医学异物定位、文物保护等难以解决的问题。全数字摄影测量站为摄影测量技术提供了新技术和新手段，该技术得到广泛运用，发挥了重要作用。航空摄影测量应用与我国一百多个城市和工程测量单位中，用来进行工程勘测。
（四）地面测量仪的应用
地面测量仪的大量出现使工程测量的程序由繁到简，也为工程测量提供了精密测距仪、数字水准仪、电子经纬仪、激光扫平仪、全站仪等先进的测量工具，地面测量仪的应用促进了工程测量技术的现代化，有效节约了成本开支，提高了工程测量效率，地面测量仪还具有自动跟踪的功能，施工放样测量可以使用连续函数测距仪，不再需要棱镜，提高了工作效率，电子速测仪的应用能够提高测量的精密性，能够提供详细的测量数据，传统计量基准被取而代之。
二、工程测量技术的发展趋势
（一）三维测量系统得到发展
传统的一维、二维数据收集方法已经不适应现代社会的发展，三维甚至是四维的测量系统将取代一维、二维测量系统，测量的形式也将由现场交互式变为远程测控式。测量平台也会由静态转为动态，从固定地面转为机载、车载、卫星控制，提高测量灵活性。随着工业生产现代化水平的提高、大型建筑物和设备的重建和质量的控制、工程生产的过程控制、产品的质量检测要求提高等，都需要三维测量技术的发展，促进了三维测量技术从三维工业测量、土木工程测量深入到人体科学测量。
（二）数据分析技术的进步
在过去，工程测量中的数据分析主要是利用坐标运算、几何计算、平差计算等方式进行分析，运算的方法过于单一，精确度无法保障，工程测量技术的发展会促进数据分析技术的进步与发展，传统的数据分析方法逐渐被空间点处理、可视化处理、点云数据分析、逆向工程等方式取代，通过三维空间坐标的设计与设计模型的对比，实现测绘数据与理论数据库完美结合。传统的工程测量需要把收集到的数据带回去处理，工程测量技术的发展解决了空间数据测量、收集、存储、管理、分类等方面的问题，能够在进行工程测量的同时对图像进行编辑，能够使信息得到及时更新。
（三）测量领域的延伸
以往的工程测量技术偏重与宏观领域的测量，随着工程测量技术的不断发展，测量领域将突破宏观的限制，逐渐往微观世界的方向发展，测量的精确度也越来越高，在进行微观领域测量的同时，宏观领域的测量也不断深入和发展。在进行宏观领域的测量时，工程建设的难度和规模都有所增加，要想满足工程建设测量的需要，就必须提高工程测量的精确度，在进行微观领域的测量时，要充分结合计算机技术，促进微型计量方向的发展，缩小测量的尺度和维度，发展与微型测量技术相适应的图像处理技术等。对于大型工程建设和变形观测数据的处理，要在发展信息系统的同时，促进地理、物理、大地测量、水文地质、土木建筑等学科的结合，解决工程建筑中出现的各种问题。
（四）工程测量往网络化方向发展
科学技术的发展促进了工业生产往一体化、网络化的方向发展，工程测量离不开对计算机技术、网络技术、数据交换技术的运用，这就为网络化发展的方向提供了可能。社会节奏的加快要求工程测量的工序也要由繁入简，工程测量的网络化可以使大型机电设备、工程质量在检测时直接利用先进的测量仪器进行作业，提高了工程测量效率。
总 结：
本文从GPS技术、数字化测绘技术、地面测量仪器、摄影测量技术四个方面总结了工程测量技术的发展现状，说明了工程测量技术渗透在经济建设中的各个行业，并对经济发展发挥着重要的作用，因此，我们应该总结工程测量技术发展的现状，对工程测量技术的发展趋势做出一定的预测，促进工程测量技术往网络化、服务化、法制化方向发展，为社会做出更大的贡献。
参考文献：
[1]郑凤刚.吴瑕.ZHENG Feng-gang.WU Xia 后方交会法在泗南江电站洞室工程施工测量中的应用[期刊论文]-云南水力发电2009,25(z1)
[2]徐国斌.朱国成.邱王军水利水电施工项目风险识别管理分析[期刊论文]-城市建设理论研究（电子版）2011(23)
[3]李维兵 浅谈地下管线工程测量放样方法[期刊论文]-城市建设理论研究（电子版）2011(17)
论文关键词：曲面,测量,规划
正文
一、数字化测量方法分类
数字化测量方法主要有接触式和非接触式两大类。
1、接触式测量方法
接触式数据采集方法是通过机械探头接触被测表面，由机械臂关节处的传感器确定相对坐标位置。该方法稳定，即伪劣点少、精度高、重复精度高，缺点是测量速度慢。接触式数据采集方法包括基于力触发原理的触发式采集和连续扫描数据采集。
（1）触发式数据测量
触发式数据测量原理为采样测头的探针刚接触到样件表面时，探针尖端因受力而产生微小变形，触发采样开关，使得数据采集系统记下探针尖的坐标值，逐点移动到所需测量的点，便可以采集到样件表面轮廓的坐标数据。在采集过程中，由于探针需要偏移某个固定数值才会触发开关，而且一旦接触到样件表面后，探针需要法向退出以免过量而折断，因此数据采集速度较低。
（2）连续式数据测量方法
连续式数据测量采用模拟量开关采样头。原理是利用悬挂在三维弹簧系统中的探针的位置偏移所产生的电感或者电容的变化，进行机-电模拟量转换。当采样头的探针沿着样件表面以某一切向速度移动时，就发出对应各坐标位置偏移量的电流或电压信号。最常见的接触式数据采集方法是三坐标测量机。
2、非接触式测量方法
依据光学原理发展起来的非接触式数据采集方法主要有激光三角测量法、光干涉法、结构光学法、超声波、图像分析法以及工业计算机断层扫描成像法等。
（1）超声波法
超声波法原理是当超声波脉冲到达被测物体时，在被测物体的两种介质边界表面会发生回波反射，通过测量回波与零点脉冲的时间间隔计算出各面到零点的距离。这种方法结构简单，但测速较慢，测量精度不稳定，目前主要用于物体的无损检测和壁厚测量。
（2）全息干涉法
利用光的相干性原理，测量分辨率可达光波长的几百分之一。但需要干涉性好的激光光源和精确的干涉光路，测量范围较小，在以内。
（3）立体视觉法
是一种仿效人眼观察物体的方法。通常情况下，测量精度不高，分辨率在毫米数量级。优点是能快速获取被测物信息，并可实现动态测量。主要应用于地形地貌测量、机器人视觉、物体特征识别以及三维物象分析等场合。
（4）工业层析法
最早应用于医学领域，目前工业领域已可对工件内部形状、结构、壁厚等进行测量，是目前极具发展前景的一种非接触式断层测量方法，可用于工业产品的无损检测和探伤。缺点是空间分辨率较低、获得数据需要较长的积分时间、重建图像计算量大、造价高，只能获得一定厚度截面的平均轮廓。
（5）核磁共振图像法
核磁共振断层成像法是世纪年代末发展起来的一种新式医疗诊断影像技术。具有深入物体内部且不破坏被测物的优点，对生物体无损害，在医学领域具有广泛的前景。不足之处是不适用非生物材料的工业产品，空间分辨率不及层析法，且测量时间长，设备昂贵。
（6）结构光法
结构光法是基于三角测量原理的非接触三维物体测量方法，又称为投影光栅法，是将具有一定模式的光源，如栅状光条投射到被测样件表面，用两个镜头从不同角度获取表面反射的图像，通过图像处理的方法得到整幅图像上像素的三维坐标，即对图像进行分析以确定表面上数据点的坐标。这种方法具有非接触、测量速度快、精度高、算法相对简单、系统实现方便、造价相对较低等优点，己成为逆向工程三维数字化领域的最重要的三维形貌测量手段。
（7）激光三角法
激光三角法的原理是采用激光作为光源，照射到被测物体上，利用CCD（ChargeCoup1edDevice）接受漫射光成像点，根据光源物体表面反射点、成像点之间的三角关系计算出表面反射点的三维坐标。这种方法已经相当成熟，并已广泛使用。
表1接触式与非接触式测量系统比较
优点
缺点
接触式测量系统
1、 因为机电技术的成熟，有较高的准确性和可靠性
2、 与工件表面反射特性无关，与颜色曲率关系不大
3、 适合基本几何形状的测量
1、 有时需要特殊夹具，使测量成本增加
2、 需要经常校正探头直径
3、 操作不当容易损伤表面精度和探头
4、 逐点进出方式测量，速度较慢
5、 需要对探头进行半径补偿，会导致修正误差的问题
非接触式测量系统
1、 不必作探头半径补偿
2、 测量速度快
3、 软、薄、不可接触的工件可以直接测量
1、 测量精度较差
7400片大脑切片
一个多世纪以来，神经科学家们早已在很大程度上依赖于在1900年代早期完成的二维的大脑解剖图来进行研究工作。本篇论文的第一作者、德国于利希研究中心的神经解剖学家卡特伦·阿穆兹说，虽然原来的一些数字化的三维模型可以派点用场，但是如果要在神经水平上显示脑组织，它们就显得无能为力了。在美国马里兰州的贝塞斯达国家卫生研究院工作的神经影像学专家约瑟·马斯德乌则认为，在以前的图书馆几乎没有可用的器官图集，因为他在寻找有关资料的时候，常常得到这样的回答：“你需要的书是不存在的。”
解剖大脑，然后用数字化重新构建人类大脑是一个长期而艰巨的过程。在最近的几十年里，神经系统科学家的兴趣已经从经典解剖转移到生理学的研究上来了。阿穆兹说，只有少数实验室有专业技术和工具，可以用扫描和数字化的方法制作细如发丝的、在细胞水平上显示细部的大脑切片组织。粗糙的厚片意味着相对于真实的组织来说，缺少细节并存在更多的空白。
因此，早在2003年，阿穆兹和他的同事们就开始了人体大脑器官三维图集的准备工作。研究人员选择了一位65岁女性捐赠者的大脑作为器官图集的基础，因为这位女性没有任何明显的退行性疾病或其他损害。研究人员把大脑置放在福尔马林——一种化学防腐剂里保存起来，再把它用蜡封起来几个月。然后，研究人员开始用一种叫做“超薄切片机”的刀片来切割脑组织，就好像用熟食切片机切火胸一样。他们必须非常小心，在整个过程中大脑薄片不能从传输带上掉落。
接下来，研究人员把每个薄片放在显微镜下观察，再把细胞染色，使它们的神经元细胞清晰可见，然后进行扫描。总的来说，这项工作花了近1000小时的连续劳动，用于准备和扫描每个脑切片。研究人员总共获得超过7400片脑切片。在科学节目里，他们在线发表这些成果，甚至午休时间都不中断。
在处理脆弱的薄片时，研究人员表现了最大限度的耐心，避免使其发生扭曲，特别是当大脑组织切片在保存和切割的时候，要避免发生撕裂。尽管如此小心，该论文作者、加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的神经影像学专家艾伦·埃文斯说，仍有部分薄片产生了扭曲。他还说，自己的工作就是把大脑重新构建成一个连贯的整体。他认为要改变错位的扫描，使它回到正确的位置上，应该使用纠正软件，而不是用手工操作。对储存的数据进行处理时，需要使用分布在加拿大的高性能计算网格。
高出50倍的分辨率
人体大脑三维图集以比原先的方法高出50倍的空间分辨率，显示单个神经元和它们之间的联系，并且以前所未有的精度显示了一个完整的大脑模型。“BigBrain所起的作用，是让我们知道了分布在某个空间里的几乎所有的神经元。” 马斯德乌说，这可以看作欧洲的人类大脑计划的一项重要成果。欧洲的人类大脑计划计划拟耗资10亿欧元，要在下一个十年内完成人类大脑功能的计算机模型。这个项目完成后，用户可以免费通过称为CBRAIN的web门户进入。研究人员只要通过简单的鼠标点击，便可以获取鲜活的大脑综合数据，例如大脑活动扫描，达到细胞分子水平的精细的解剖信息。
当然，人体大脑三维图集的方法并不是完美的，除了切片过程会导入错误，它不能显示出个体之间存在的差异。加州大学洛杉矶分校的神经学家约翰·马兹奥塔指出，有一个解决方案，就是把人体大脑三维图集与来源于大量的分辨率较低的脑部扫描显示的数据结合起来，以显示不同的大脑结构在哪里存在差异。
有一个使脑组织透明的新方法叫做“CLARITY”，是将来脑成像研究的突破口。采用这种方法，研究人员就无须切割大脑组织了。不过马兹奥塔说，目前这种方法仅能应用于体积较小的生体组织，如小鼠的大脑。
在接下来的工作中，阿穆兹想创建一个男性和一个年轻人大脑的BigBrain器官图，以便捕捉潜在的性别和发育差异。
