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3d數字技術論文范文1
【Abstract】In the process of the construction of digital city， 3d spatial data has been widely used in overall planning of the city ，municipal construction and city traffic. Based on this， this paper firstly introduces construct methods commonly used of three-dimensional modeling， then taking a digital city construction project as an example ， studies the 3D modeling based on the digital photogrammetry.
【Keywords】digital photogrammetry； 3D modeling； digital city
【中圖分類號】P232 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0185-02
1 引言
城市化進程的加快促進了數字城市的建設與發展，人們逐漸加強對三維建模精確性與實效性的重視。三維建模為數字城市建設提供科學的數據基礎，具有很強的直觀性。
2 三維建模的構建方式
作為建設數字城市三維地理信息系統的關鍵，保證三維模型具有良好的精度，并且提高建模效率對于三維地理信息系統作用的發揮、保證建設周期具有重要意義。通常使用的建模方式包括如下幾種。
2.1 航空攝影測量
使用該技術，能夠創建立體環境，實現三維模型數據的位置、高度、形狀信息的快速與準確獲取。然后結合外業紋理采集與正射影響屋頂信息能夠進行精細三維模型的構建。完善的DEM與DOM數據生產技術路線能夠進行三維場景中地形數據的快速與準確重建，將城市風貌展現出來。
2.2 機載激光雷達掃描
使用該方式能夠實現城市建筑與地表模型的快速獲取，但是獲取到的數據量具有一定的規模性，提升了數據的處理難度，需要采取相對麻煩的人工措施才能將其中有益的信息提取出來。另外，該種方式的三維建模中不能將建筑物色彩與紋理呈現出來。[1]
2.3 使用二維資料
立足于建筑規劃的圖紙，提取其中的二維資料，使用合適的軟件如AutoCAD等進行三維模型數據的建立。該種方式進行數據收集時需要進行大量工作，并且不能保證數據具有時效性。另外，針對建筑物頂部存在的紋理盲區，也需要進行大量工作才能獲取高程數據。與機載激光雷達掃描方式一樣，不能將建筑物色彩與紋理呈現出來。
3 基于數字攝影測量技術的三維建模
3.1 基于數字攝影測量技術的三維建模優勢
獲取、處理與分發數據均為數字形式，并且能夠通過計算機實現攝影測量中全部流程；數字攝影測量技術能夠幫助設計人員進行目標建筑物的幾何空間與高程數據的快速構建，并且精度高、快速成像；地面建筑能夠實現達到cm級別的空間幾何精度，降低數據更新的難度，能夠在規模較大的工程項目中應用，能夠為建設數字城市與地球建立基礎的數據框架；相較于使用計算機制作動畫與景觀模擬，基于數字攝影測量技術的三維建模能夠在目標建筑物具有的實際地理坐標下進行真實三維景觀模型的構建[2]。在該種模型中，建筑物中各元素之間的空間相對位置與實際情況是一一對應的，并且能夠對其中的任意點測量三維坐標，能夠達到測繪要求的精度級別。
3.2 基于數字攝影測量技術的三維建模方式
論文將某數字城市的三維建模方式作為實際進行分析，該城市基于數字攝影測量技術的三維建模技術線路如圖1所示。
3.2.1 航空攝影測量
論文所舉的項目實例中使用DMC進行航空攝影，能夠取得相關影像資料，與實地比例為1∶5000，地面的分辨率為0.06m。使用航天遠景技術中的軟件對獲取的影像資料、外業像控資料進行空三加密處理，從而獲取三維建模中需要的外方位元素c加密點的具體坐標。
3.2.2 DEM的建立
DEM即為數字高程模型，是進行數字城市建設中不可或缺的信息之一。在該項目中使用航天遠景技術中的相關軟件在經過空三加密的數據基礎上進行立體模型的自動生成，并對相對與絕對定向精度進行檢查，生成5m格網的數字高程模型文件。按照作業指導手冊上相關規定在匹配窗口中編輯等視差曲線或者等高線，保證其中全部曲線與地面相貼緊，最后能夠生成數字高程模型，并檢查、處理其接邊。
3.2.3 DOM的生成
DOM即為數字正射影像圖。數字攝影測量技術能夠糾正、鑲嵌與裁切正射影像。將數字高程模型與數字正射影像圖進行疊加，能夠得出數字三維景觀。在該項目中，先對數字高程模型進行接邊處理，然后對其進行糾正，再使用航天遠景技術進行進一步的處理，再進行裁切。
3.2.4 TDOM的生產
TDOM即為真正射影像圖，屬于DOM中的一種。相較于普通的數字正射影像產品，在三維建模中使用的全部背景圖糾正了所有建筑物的中心投影，避免出現投影差。使用數字攝影測量技術，能夠實現立體環境下幾何特征的收集。在進行三維建模背景圖的制作中將攝影測量系統采集的關于建筑物的矢量數據作為數學基礎，通過該數據再次對正射影像的數據進行糾正，能夠將建筑物投影差消除[3]。
3.2.5城市真實三維景觀模型的構建
制作基礎模型。將建筑物的分類標準作為標準，采集平面幾何與高程數據，精度要求為平面幾何位置小于50cm，高程精度小于80cm。然后使用合適的軟件進行三維模型的生成；提取屋頂紋理。按照相關要求處理原始影像后，在功能合適的軟件幫助下匹配影像與基礎模型，保證精度的合格，然后軟件能夠對屋頂的紋理進行自動提??；采集外業紋理。按照相關規范要求，對一定范圍中全部的外業紋理進行采集。使用相機對所有建筑物的外部輪廓進行記錄；制作三維模型。在該項目的信息系統中，將三維模型分為地形、建筑、道路、植被、市政基礎設施等模型類型，從精度上分為精細與標準兩種級別的模型。在該項目中三維建模規模很大，要求建模具有較高的效率與質量較好的數據；整合城市的三維場景。使用相關工具軟件，優化與DOM、DEM與精細場景，能夠進行城市三維場景的整合[4]。
4 結語
論文通過使用項目實例對基于數字攝影測量技術的三維建模進行研究，證明該種建模方式具有很強的優勢。在使用該種技術的過程中，仍然存在很多亟待解決的問題，需要行業中人員進行持續探索。
【參考文獻】
【1】趙麗梅.基于數字攝影測量技術的三維建模方法探討――以數字沈陽三維建模為例[J].中國高新技術企業，2015（2）：19-20.
【2】黃榕，林涔涔，武佳，等.基于攝影測量技術的三維仿真模型建模方法研究[J].福建建筑，2016（10）：107-109.
3d數字技術論文范文2
數字藝術（也稱為計算機圖形圖像藝術）經過了三十多年的發展，從最早期的字符顯示到簡單的二維圖形顯示再到后來的三維圖形圖像的視覺呈現，CG藝術所依托的視覺計算也同樣經歷了一個漫長的過程，對真實世界的虛擬化視覺呈現是其不變的使命和追尋的目標，數字化的藝術呈現已然成為一種被廣泛使用和傳播的藝術手法。還有一個重要的研究方向一直未有大的突破，成為阻礙數字藝術發展的一個瓶頸，這就是作為三維圖像最基礎最重要的一部分――三維模型本身，以往受限于硬件，而無法實時得到真實可信的模型細節，而今天通過GPU的曲面細分模塊能夠即時得到創作者想要的結果，從而使創作者在數字造型藝術領域不再受限于硬件，這是具有里程碑意義的突破，對于整個數字藝術的發展都會產生極為深遠的影響，意義重大。
曲面細分技術本身歷史久遠，但以往采用CPU實現的方式效率過于低下，導致無法應用于對實時性要求較高的游戲/VR（虛擬現實）領域，基于GPU的曲面細分技術很好的解決了這一問題，但是由于工作流程與之前的實現方式有較大差異，因此現階段對于如何在實時系統實現該技術還沒有一個完全標準化的流程，目前一些新版本的3D實時引擎都已集成了該技術，但過于繁瑣的操作以及代碼的編寫，使得很多藝術創作者望而卻步，對于藝術創作者來說迫切需要一個標準化的流程以及選用合適的實時3D引擎來進行創作。
二、國內外研究現狀
國際方面：基于GPU實現的曲面細分技術依托于DirectX。這是由微軟公司開發的一個API（應用程序接口），其開發的初衷旨在為了解決2D/3D圖形的快速繪制問題，因此DirectX中有兩個重要的組件DirectDraw（負責2D圖形渲染）和Direct3D（負責3D圖形渲染），GPU實現的曲面細分技術轉變為一種切實可行的技術實現并開始為世人所知是在DirectX 8.0推出之際，這種技術最初由ATI公司提出，被微軟看重后集成于DirectX 8.0當中，并被命名為N-Patch（ATI稱之為TruForm），當N-Patch技術并沒有得以推廣，原因便在于其本身存在一個重大缺陷――幾何失真。
國內方面：國內對于曲面細分技術的研究起步較晚，直至2000年才有相關文獻出版，而在近幾年，曲面細分的相關研究逐漸多了起來，研究領域主要集中在基礎算法、工程VR（虛擬現實）等方面。
綜上所述，總體來講國內在曲面細分技術領域的研究還是比較少，主要集中在CAD/CAM等工程研究領域。而基于GPU實現的曲面細分技術在基礎算法方面與之前的CPU實現方式沒有太大差異，在輪廓失真、細節控制和反走樣等方面還是做出了較大改進，但由于這種實現方式才出現不久，加上與之相配套的硬件、API等也都是新鮮事物，因此基于GPU實現的曲面細分技術在國內的相關研究和應用還不多見，所以論文研究應用方向均有一定的經濟效應和社會效益。
（一） 曲面鑲嵌技術相關理論
所謂曲面細分是指以一定的規則對多邊形網格進行逐層精化，形成一個收斂的網格序列，取序列極限的曲面造型方式，稱這個序列的極限為細分曲面[1]。通常，在實際應用中我們常以某個層次的細分網格來代替細分曲面，細分模式就是對網格進行精細化的規則，細分模式也稱為細分方法。它包括拓撲規則和幾何規則2個部分，細分方法作為曲線曲面的離散造型方法，其特點是：處理過程簡單，對數據的計算、生成和顯示的速度快，因而在幾何造型中有廣泛的應用。
（二）基于DircetX 11的Tessellation技術簡介
上文中簡單敘述了曲面細分技術理論，新一代基于DircetX 11的Tessellation技術雖然在基礎概念和算法方面并無大的突破，但其在GPU硬件構架上以及API（DircetX 11）上做出改進都是巨大的，新一代符合DirectX 11標準的GPU都集成了被稱之為PolyMorph Engine（多形體引擎）的專用硬件單元來負責處理和曲面細分相關的工作，例如：頂點拾?。╒ertex Fetch）、細分曲面（Tessellation）、視口轉換（Viewport Transform）、屬性設定（Attribute Setup）、流輸出（Stream Output）等五個方面的處理工作，它與DircetX 11中的Tessellator（鑲嵌器）功能遙相呼應，多形體引擎融合了之前的固定功能硬件單元，使之成為一個有機整體。
（三）曲面細分的技術實現
3d數字技術論文范文3
基于戰爭游戲法的企業競爭情報作戰室理論模型構建
政府網站的網絡監督功能研究
機構知識庫發展模型探析
吉林省中小企業技術創新影響因素分析
網絡商務信息服務體系及環境建設
基于產業價值鏈的證券信息服務模式分析
圖書館在高校知識轉移中的作用規律研究
基于web2.0的圖書館手機個性化服務模式研究
吉林省農業科技服務信息化建設研究
基于信息素質結構特點的教學設計研究
隱性知識視角下高校圖書館三維知識創新機制研究
廣告信息傳播模式的演進——從大眾傳播到鏡眾傳播
開源軟件在我國圖書館的應用研究
面向用戶的一站式檢索
期刊h指數、Web即年下載率與影響因子相關性研究——以CSSCI收錄圖書情報類核心期刊為樣本
基于對比分析法的中美移動通信產業專利情報分析
近十年PDM在我國企業應用現狀與發展的綜合探析——基于2000-2009年PDM在我國企業應用期刊論文數據的統計分析
近五年國外圖書情報領域研究成果計量分析
基于3D widget的圖像模擬技術框架的信息系統研究
企業競爭情報作戰室可視化機制研究
基于本體的電子政務知識管理研究
“播客”信息生成模式分析
美國應急管理現狀及對我國的啟示
基于復合圖書館背景下的研究型大學學科化個性化服務
基于知識管理的服務型政府知識獲取研究
美國政府信息定位服務系統研究
論手機圖書館的信息服務
國外移動圖書館實踐進展
信息化與工業化融合的基本理論及實證研究
網絡信息經濟的負外部性問題
科學發展觀導向下圖書館知識創新的激勵策略
科技信息機構網絡與資源能力建設芻議
基于CSSCI的《情報學報》載文被引分析及研究
圖書采購招標的擬熵權模糊綜合評判法及Matlab實現
普萊斯科學論文引用關聯關系驗證——以圖書情報學17種核心期刊為例
2008年《情報科學》文獻計量分析
一種基于關聯規則和本體的語義查詢擴展方法研究
基于SVM-KNN算法的特色數據庫分類體系初探
基于公開密鑰的高校數字圖書館體系信息安全中間件研究
內容產業與文化產業的關系研究
基于外部用戶的高校網站易用性測度實證研究
河南省市級政府門戶網站測評研究
論企業戰略信息管理的調控能力
基于知識的企業吸收能力形成機理研究
政府信息資源共享模式研究
面向西部農村教科農合作區域信息共享機制建設的內涵與作用
基于成本收益分析的企業反競爭情報工作研究
信息化企業的運行模式與運行機制研究
基于創新創業型競爭情報人才培養模式的研究
圖書館聯盟知識轉移與共享的組織協調研究
基于平衡計分卡的圖書館服務戰略研究
數字圖書館用戶滿意度測評及其應用研究
技術路線圖在學科戰略情報研究中應用的思考
基于數據挖掘技術的專利信息分析
基于同被引分析的專利分類方法及相關問題探討
基于聚類的詞表等級關系自動識別研究
基于本體的Web語義查詢研究
3d數字技術論文范文4
論文摘要：三維真實感是科學可視化、計算機動畫和虛擬現實的技術核心，也是時空一體化地理信息系統的關鍵技術；而地形建模和可視化則是三維場景構造中的重要內容。簡述三維地形實現過程和地形建模常規方法的基礎之上，重點對 OpenGL支持下的兩類三維地形建模和實現技術進行了詳細地論述，并對兩類建模技術和不同的實現方法進行了分析和對比研究；最后，根據其性能對比及其各自的特點，給出了不同方法的適用場合，從而為地形建模和實現方法的選擇提供依據和指導。
1 引言
20世紀60年代以后，地形可視化的概念隨著地理信息系統的出現而逐漸形成。隨后以地形地貌為研究重點的地形三維可視化技術在地理信息系統(GIs)、虛擬現實(VR)戰場環境仿真、娛樂游戲、地形的穿越飛行({1yin hr0ugh)土地管理與利用、水文氣象數據可視化等多個領域得到了廣泛的應用，越來越受到人們的關注。坩形可視化…是一門以研究數字地形模型 (Digital Terrain M0de1)或數 字高程域(Di gital Elevati0n Fie1d)的顯示、簡化、仿真等為內容的三維實體構造技術，是三維場景構造中的重要組成部分和研究重點。
本文在基于 OpenGL的i維地形實現技術基礎之上，針對不同的三維地形模型方法以及三維叮視化等關鍵技術展開了分析，重點研究了基于 3DsMAx和基于 0penGL的兩類一維地形建模和實現技術，并依據多邊形數目、每秒鐘幀數、內存使用以及 cPu效率等指標對其進行 了性能 比較。最后，根據其性能對比的結果及其各 自的特點，給出了不同方法的適用場合，從而為實際工程應用中的地形建模和實現技術的選擇提供依據和指導。
2 三維地形建模與實現方法
2．1 地形建模
當前，利用 0penGL技術構造三維實體的常規建模方法有如下兩種 ：
1)在三維形體構造軟件(如 3DsMAx等)中完成形體的構造 ，通過相應的方法將 3DSMAx建立的模型轉換為 0penGL中的頂點數組，最后在 0penGL下進行顯示；
2)0penGL編程實現三維地形建模 ，目前常用的方法是先根據特征點高程和地形的特征參數如平均高程、高程標準差等)構筑地形模型，再利用插值生成地形的細節 ，最后通過色彩和紋理處理形成完整的三維地形。
2．2 三維地形實現的基本方法
在實現過程中，首先得到 DEM H 數據(影像數據)通過相應的數據處理，將原始數據轉化為三維模型構造所需要的頂點數據；并利用變換后的數據進行模型構造，通過投影變換、視點變換等一系列的步驟，形成最初的三維地形；最后利用光照消隱以及紋理映射技術的后期加工和處理，真實感的三維地形最終成型。
基于 OpenGL技術的三維地形的基本實現過程如圖 1所示 ，而本文將重點論述基本過程中的三維數字地形模型構造的方法。下面將介紹利用 0penGL技術構建三維地形的建模技術和實現方法。
3 基于 3DSMAX的地形建模與實現
首先，利用經過處理后的 DEM數據 ，在 3DsMAx軟件下建立數字地形 (3DsMAx建模的具體方法和步驟見相關技術文獻)。
通過 3DSMAx 建成的數字地形如圖2所示。當 3DsMAx模型建立完成之后 ，就需要將此模型轉換為 0pen- GL中的頂點數組。有三種方法可以實現上述的轉換：
1)直接對3DsMAx模型進行讀取，將各個信息放入對應的數組中； ’
2)利用工具軟件如 Deep Exploration等，可 以將3DSMAX模型轉換為 C語言文件，并且在c語言文件中將模型信息存儲在數組中 ；
3)利用已經封裝好了的 3DsMAx文件讀取類進行模型轉換。如使用比較廣泛的 cIJoad3Ds類 J，它由專業的人員編寫并封裝好，通過包含它的頭文件和執行文件，并調用相應的函數即可完成．3d模型的轉換。
這三種方法各有優缺點。第一種方法優點是可以選擇對自己有用的信息進行存儲 ，將不關心的信息進行濾除，提高程序效率，缺點是使用者需要對．3d文件結構有較深的了解，并且需要進行大量的程序編寫 ，比較費時費力；第二種方法優點是不需要具備專業的．3d文件結構知識，直接通過軟件轉換，省時省力，缺點是大部分軟件只能將 3DsMAx中的頂點數據轉換成數組保存 ，但是將丟失紋理信息，如圖3所示 ；第三種方法較好的解決了前兩種方法的缺點，它既可以方便的對 3DsMAx模型進行轉換，又不會丟失紋理信息，如圖4所示。但是缺點是它將所有的信息完全的保存下來，這樣在 OpenGL渲染 的時候會增加系統的運算量，降低程序效率。
利用第一種方法和第三種方法從實現技術上是一致的，都是通過對．3d文件的信息分類進行讀取，不同的是第一種方法需要自己編程，第三種方法利用已有的程序。而第二種與第三種方法相比，第二種方法雖然也將所有的頂點數據保存下來，但是可以有選擇的在 OpenGL中繪制有用 的頂點。為了比較了該兩種方法對同一個．3d三維地形模型進行轉換時的效率，特選擇多邊形數目、每秒鐘幀數(Fps)、內存使用、cPu使用等指標來衡量 ，其對比結果如表 1所示 (其中用來測試的電腦配置如下：Pentium(R)M 1．4G處理器、內存為 512M，操作系統為 wind0ws xP)。
綜上所述，對于．3d三維地形轉換的第二種方法不太適合對紋理要求較高的模型轉換中。對于使用第一種方法還是第三種方法應視不同情況來選擇：
1)當系統對實時性要求高而且地形大，并且開發時間寬裕時，選擇第一種方法 ；
2)當系統注重開發時問，并且可以容忍一定效率損失時，選擇第三種方法。
4 基于 openGL技術的地形建模與實現
① 基本地形建模
計算機圖形學中的所有光滑曲面最終都是由多邊形(主要是三角形)無限逼近得到的，因此建立三維地形模型叫的實質是構造用來逼近該曲面的空間三角網。利用準備好的數據點根據 Delaunay三角網的構網規則生成三角網，如圖5所示。
在生成三角網后，還需要注意組成三角網的各個三角面法向量的標注。因為生成地形的明亮程度除取決于光源和明暗處理方式外，還受到三角面點與面的法向量的影響。一般點的法向量取值為其周圍面法向量的均值。在圖 6中 P點的法向量即可表示為與其相鄰的四個面法 向量 N1、N2、N3、N4的和的平均值。
② LOD(Level 0f Defajls)技術地形建模
L0D技術是指為了更好地實現三維復雜模型的實時動態顯示 ，將三維物體用多種不同的精度表示，并根據觀察點位置的變換而選擇不同精度的模型予以成像的技術。 一般來說，地形的數據量是很大的，利用一般的方法構建大型的地形需要消耗大量的內存并且也會嚴重的影響渲染速度。然而，并不是系統每次都必須耗費大量的內存和CPu來渲染大數據量的地形，因為當觀察點距離地面很遠時，地形的圖像在屏幕上占據很少的象素點 ，在這種情況下，用大量的多邊形面片去精確表示地形是不必要的。所以，系統只需要在觀察點離地面很近，需要精細的描述地貌的時候 ，才需要渲染大量的多邊形來逼近真實地形；而在觀察點遠離地面時，則可以簡化數據量來達到提高渲染效率和減少內存消耗的目的，也就是利用 IJ0D技術。利用 L0D技術進行地形建模的效果見圖7、圖8、圖9所示。
圖7、圖8、圖9分別是不同的細節層次下對同一組地形數據進行的地形建模，左圖是網格圖，右圖是實體圖。由左圖可以看出渲染的多邊形面片數明顯減少，而右圖的實體效果當視點離地面很遠的時候不會有明顯的變化。
為了具體的說明LOD技術帶來的效率提高，表2對比了不同的細節層次下渲染的多邊形數目、每秒鐘幀數(Fps)、內存使用、cpu使用的情況(測試條件同上)。通過表 2的性能對比可以得出，使用較低的細節層次在渲染效率的提高以及系統消耗的減少上都有優異的表現。這說明利用 L0D技術實現大規模三維地形具有實際的工程價值。
所以，在不同的觀察高度下對三維地形使用不同的細節層次，可以很 好的在不損 失視覺 效果的前提下提高程序效率。
5 性能對比
以上論述了兩類三維地形建模和實現技術，對這兩種不同的實現方法的優劣仍需對比研究。鑒于此，本文通過對這兩種方法渲染相同數量多邊形的 Fps、消耗內存以及 cPu效率等指標進行 比較 ，其中使用封裝好的 cLoad3D類來轉換3DsMAx文件。用來測試的電腦配置和上面的測試配置相同。性能對比的測試結果如表3所示。
由表 3可以得出，渲染相同數量多邊形，OpenGL編程建模比3DsMAx建模使用更少的內存消耗并且有更高的 Fps。所以程序如果偏向于追求程序執行效率，則使用 OpenGL編程建模為好。
然而，3DsMAx建模優點也是明顯的．使用 0penGL程序所構建的三維模型外觀上 比較粗糙，而且建模的直觀性較差、修改模型時的效率也較低，同時建模過程比較繁瑣，編程量較大，而3DsMAx是專業的三維建模軟件，利用它可以方便的建立物體模型，且不需要編程便可很直觀地構建模型，模型外觀更精細，可以保留很多細節。當程序要求三維地形具有復雜精 細的外觀效果，應 當考慮使用 3DsMAx建模實現。
6 結論
本文從三維地形實現過程的角度出發，圍繞三維地形建模的實現方法展開研究，重點研究了 0penGL支持下的兩類三維地形 建模 和實現技術 ，并對其性能和優缺點進行了對比。
通過對兩種方法的性能和優缺點的比較和分析，得出不同方法的適用場合，從而為實際工程應用 中的地形建模和實現技術的選擇提供依據和指導：
1)系統在性能和效果上更傾向于性能，并且需要占用更小的內存和cPu，則適用 OpenGL編程實現；
2)系統在性能和效果上更傾向于效果，并且對細節方面有較高要求，紋理貼圖復雜多變 ，則適用 3DSMAx建模實現。
參考文獻
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3d數字技術論文范文5
[關鍵詞] 未來教育空間站； 教育云； 網真課堂； 物聯網共同體； 教育均衡
[中圖分類號] G434 [文獻標志碼] A
教育是社會進步的基石，強國必先強教，優先發展教育、實現教育現代化是促進人的全面發展、提升國民素質的根本途徑。在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》中認為信息技術對教育發展具有革命性影響，[1]是實施綱要的四大保障措施之一。
本文提出了未來教育空間站FESS（Future Education Space Station）的概念、構想、設計、實現與運行管理模式，建立了教育云數據存儲與管理中心、網真課堂、物聯網互動反饋學習共同體以及教學智能診斷系統，旨在探討高等師范院校與中小學校教育信息化環境同步建設思路，探索遠程教學平臺運行同步管理方法，實現高等教育與基礎教育優質資源共享與應用，促進教育均衡發展和社會公平。
一、FESS概念與目標
（一）概念
空間站是人類進行太空科學研究和開發太空資源的平臺，它促進了人類從地面走向太空。本論文提出的未來教育空間站是一個以現代教育理念為指導、以現代網絡信息技術為支撐、以實現高校教師教育與中小學教育無縫連接為目標的開放靈活的教育資源公共教學服務平臺，可以促進教育從傳統的“自然時空”向信息技術所支撐的“數字時空”延伸和跨越，促使高等師范教育和基礎教育在未來教育空間站中完美融合。
（二）“1-2-3-4”結構化發展目標
FESS以高校為中心站，以所服務的地方基礎教育相關中小學校為地面站，覆蓋與高校相關的各教育實習基地和繼續教育基地，輻射全體Internet網絡用戶，實現遠程交互式實時課堂呈現和共同學習。[2]其建設目標可概括為：“1-2-3-4結構化發展目標”，即一個中心平臺、兩項外延職能、三級服務對象、四面四維融合。
1． 一個中心平臺
建成培養優秀師范生和培訓中小學在職教師的全新發展平臺。服務于高等師范院校教學、科研及特色發展需求，進行基礎教育教師職前培養方式變革，如滿足常規性教學環節需求、師范生教育見習等，促進教師教育培養模式、課程教學內容和教學方法改革，為提高學校師范生教學技能、增強師范生就業競爭力和打造學校教師教育品牌作貢獻。
2． 兩項外延職能
一是具備教師職后教育培訓職能，二是建立非正式學習平臺，具備數字化教育公共服務職能。這兩項外延職能以現代信息技術為支撐，擴展未來教育空間站的應用，使之能夠服務于地方教育與社會，促進終身教育體系的完善。
3． 三級服務對象
一級服務對象是高校的教師與師范專業學生，可獲得中心站內全部資源使用權；二級服務對象是相連接的地面站學校的中小學教師與學生，可獲得地面站內全部資源使用權；三級服務對象面向全體Internet網絡用戶，按注冊用戶和一般用戶分為兩種不同權限，分別提供相應服務。
4． 四面四維融合
通過FESS網真（Telepresence）課堂、物聯網互動反饋學習共同體等新型教學平臺環境實現傳統課堂與網絡課堂、高校課堂與中小學課堂、城市課堂與農村課堂、普通教育課堂與繼續教育課堂等四個方面在時間、空間、內容及方式等四個維度的融合，實現教育資源共享，促進教育均衡發展。
二、FESS設計方案
（一）總體設計
1． 總體布局
FESS以高校為中心站，以若干中小學為地面站，總體布局為星型結構（如圖1所示）。
中心站負責管理與協調整個未來教育空間站，其主要標志是建立教育云數據存儲與管理中心。一所中小學為一個地面站，地面站之間通過中心站實現互聯。
2． 中心站結構
FESS中心站采用五層十項系統結構設計。縱向五層為基礎設施層、基礎服務層、應用支撐層、應用系統層和門戶層。橫向十項除建立教育云數據存儲與管理中心、網真課堂、物聯網互動反饋學習共同體等三項代表性系統外，還包括智能錄播系統、遠程教育與學習系統、3D輕松學習及體驗空間、教學智能診斷評價系統、多媒體教育軟件開發系統、校園網絡數字電視系統和中心站門戶等七項系統（如表1所示）。
基礎設施層除了硬件設施外，還包括必要的裝修裝飾，秉承從“自然空間”向“數字空間”發展的理念，以“夢幻太空站”為裝修主體，彰顯未來教育空間站的科技性與前瞻性，并注意突出教育創新和教師技能發展的功能屬性，引入VI視覺識別，將科技和藝術有機地結合。
3d數字技術論文范文6
現有微芯片的數據傳輸模式是非常單一的――不是從左向右傳就是從前向后傳，逃不出一個二維平面。而英國劍橋大學的物理學家們首次創造出了一種新型的3D微芯片，卻可以讓信息的流動立體化，可以讓信息在三個維度之間進行傳輸和存儲，從而提高芯片的數據存儲能力。
論文的主要作者之一，Reinoud Lavrijsen博士說：“現在的芯片就像是平房，所有的事情都發生在同一個‘樓層’上，而我們所做的就是創造出了‘樓梯’，讓信息能夠在不同的‘樓層’之間進行傳輸。”研究者們相信，讓信息擺脫在單一層面傳輸的現狀，轉而在不同層面之間傳輸，未來這樣的3D芯片可以提供更高的數據存儲能力。
目前的存儲芯片基本都是采用電子保存數據，而硬盤中則利用磁性記錄數據，這次研究將這兩種方法進行了融合。為了完成這次研究，劍橋大學的科學家們使用了一種特殊的芯片――自旋電子芯片。與大部分利用電荷的傳統芯片不同，這種芯片利用的是電子本身微小的磁矩。現在自旋電子芯片已經被越來越多地應用在計算機領域，業界也普遍認為這種芯片將在不久的未來成為通用的標準存儲芯片。
為了制作出3D微芯片，研究人員使用了一種仍處于實驗階段的“濺射”技術，這種技術將鈷原子、鉑原子和釕原子在硅芯片上像三明治一樣重疊起來。其中，鈷和鉑原子存儲數字信息的方式與傳統硬盤類似，而釕原子則在其中充當了“信使”的角色，讓住在不同“樓層”的鈷和鉑原子能夠互相通信。之后，研究人員可以借助一種名為“磁光克爾效應”（MOKE）的激光技術探測不同“樓層”中存儲的數據內容，數據的傳輸則是通過開關磁場的方式來實現。為了確認結果的正確性，他們還使用了一種不同的測量方法。
“這樣制作出來的‘樓梯’的每一節‘臺階’只有幾個原子的高度。借助納米科技，我們非常驚奇地發現我們不僅可以精確地構建出樓梯的結構，還可以用先進的激光儀器觀察到數據是怎么一步一步‘爬’上這些‘納米樓梯’的。”
“這是材料科學力量的一個精彩范例。以前，如果我們要實現這樣的效果，只能借助一系列的電子晶體管。而現在，只需通過對不同元素進行組合和利用我們就能完成。這是21世紀人們的創造方式――利用元素和材料最基本的力量創造出前所未有的新功能?！?/p>
首只擁有觸覺的仿真手誕生
