导语：在三维目标论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
【Abstract】Intheprocessoftheconstructionofdigitalcity，3Dspatialdatahasbeenwidelyusedinoverallplanningofthecity，municipalconstructionandcitytraffic.Basedonthis，thispaperfirstlyintroducesconstructmethodscommonlyusedofthree-dimensionalmodeling，thentakingadigitalcityconstructionprojectasanexample，studiesthe3Dmodelingbasedonthedigitalphotogrammetry.
【Keywords】digitalphotogrammetry；3Dmodeling；digitalcity
1引言
城市化进程的加快促进了数字城市的建设与发展，人们逐渐加强对三维建模精确性与实效性的重视。三维建模为数字城市建设提供科学的数据基础，具有很强的直观性。
2三维建模的构建方式
作为建设数字城市三维地理信息系统的关键，保证三维模型具有良好的精度，并且提高建模效率对于三维地理信息系统作用的发挥、保证建设周期具有重要意义。通常使用的建模方式包括如下几种。
2.1航空摄影测量
使用该技术，能够创建立体环境，实现三维模型数据的位置、高度、形状信息的快速与准确获取。然后结合外业纹理采集与正射影响屋顶信息能够进行精细三维模型的构建。完善的DEM与DOM数据生产技术路线能够进行三维场景中地形数据的快速与准确重建，将城市风貌展现出来。
2.2机载激光雷达扫描
使用该方式能够实现城市建筑与地表模型的快速获取，但是获取到的数据量具有一定的规模性，提升了数据的处理难度，需要采取相对麻烦的人工措施才能将其中有益的信息提取出来。另外，该种方式的三维建模中不能将建筑物色彩与纹理呈现出来。[1]
2.3使用二维资料
立足于建筑规划的图纸，提取其中的二维资料，使用合适的软件如AutoCAD等进行三维模型数据的建立。该种方式进行数据收集时需要进行大量工作，并且不能保证数据具有时效性。另外，针对建筑物顶部存在的纹理盲区，也需要进行大量工作才能获取高程数据。与机载激光雷达扫描方式一样，不能将建筑物色彩与纹理呈现出来。
3基于数字摄影测量技术的三维建模
3.1基于数字摄影测量技术的三维建模优势
3.2基于数字摄影测量技术的三维建模方式
3.2.1航空摄影测量
3.2.2DEM的建立
3.2.3DOM的生成
DOM即为数字正射影像图。数字摄影测量技术能够纠正、镶嵌与裁切正射影像。将数字高程模型与数字正射影像图进行叠加，能够得出数字三维景观。在该项目中，先对数字高程模型进行接边处理，然后对其进行纠正，再使用航天远景技术进行进一步的处理，再进行裁切。
3.2.4TDOM的生产
TDOM即为真正射影像图，属于DOM中的一种。相较于普通的数字正射影像产品，在三维建模中使用的全部背景图纠正了所有建筑物的中心投影，避免出现投影差。使用数字摄影测量技术，能够实现立体环境下几何特征的收集。在进行三维建模背景图的制作中将摄影测量系统采集的关于建筑物的矢量数据作为数学基础，通过该数据再次对正射影像的数据进行纠正，能够将建筑物投影差消除[3]。
3.2.5城市真实三维景观模型的构建
4结语
论文通过使用项目实例对基于数字摄影测量技术的三维建模进行研究，证明该种建模方式具有很强的优势。在使用该种技术的过程中，仍然存在很多亟待解决的问题，需要行业中人员进行持续探索。
【参考文献】
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【关键词】多信息源；三维地图；探究
前言：
三维电子地图研究的核心问题包括地图数据获取、地图数据结构、地图三维可视化及三维地图空间分析。其中，三维电子地图数据的获取方式是地图研究的前提，主要有人工采集、机载或航拍等获取方式，并利用三维建模软件对采集的数据进行人工建模，将各个孤立的三维模型集成到一个三维地图系统中。此类方法花费人工量大、制作周期长且地图信息不易更新，不同获取方式得到的数据格式多种多样，使三维地图的数据融合、存储、表达及对三维对象间宏大的拓扑关系的描写困难重重。
1.三维电子地图的发展历史
2.建筑物数据获取方法
按建筑物楼层数目粗略求算建筑物高度。这种方式主要用在使用二维地图数据库的数据来生成三维地图信息方面，这种方法可以利用已有的2DGIS数据，是对已有数据的二次利用，避免繁琐的人工信息采集，但是依赖建筑物楼层数据估计高度，精度极低，不适于三维地图的长远发展。从遥感影像中直接提取建筑物高度。这种方法主要有两个研究方向：利用立体像对进行立体量测、通过单幅影像获取高度信息。立体像对量测方法，可以使用成熟的商品化数字摄影测量系统，这些数字测量系统已具备自动空中三角测量、DEM的自动采集及正射影像的快速制作等功能。通过单幅影像获取方法，以算法推导为主，研究地物阴影和高度的关系，或者研究单幅影像成像姿态与地面高程信息的几何关系。
3.基于遥感图像的建筑物提取方法
从遥感影像中提取建筑物信息并对这些信息进行三维重建，不仅是遥感领域所关心的课题，也是计算机视觉领域的一个重要研究方向。建筑物提取主要有自动提取和半自动提取两类方法。近年来，研究者提出了一些新方法用于建筑物的自动三维重建。前期，阴影分析主要从单张相片检测建筑物，后来逐渐被基于多张具有重叠度的影像获取方法所取代。基于多重叠度影像的建筑物获取方法，是从多张具有重叠度的影像上提取三维线索，以及包括颜色、现有的GIS数据、数字表面模型等多种线索，屋顶三维重建出来后直接投影到DTM上，并加上垂直的墙面，得到建筑物的三维模型。此外，有人尝试从雷达数据和高分辨率的遥感影像自动提取和重建建筑物。
4.基于高分辨率遥感图像的建筑物提取
5.三维地形景观
5.1地形数据格式转换
DEM是数字高程模型的简称，它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型的一个分支。数字地形模型是描述包括高程在内的各种地貌因子如坡度、坡向、坡度变化率等在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡度、坡向、坡度变化率等地貌特征可在DEM基础上派生。
5.2地形场景实现
Ogre的场景管理器提供了两种不同（却类似）的场景读取方式直接从磁盘文件载入数据以及从任意的数据流载入数据。其中使用数据流的方式允许你在程序中把网格模型包装构造成通用或者私有的地图格式，并直接发送到场景管理器中。但是大多数情况还是使用从磁盘中读取地图的方法，在这种方法里世界地图文件通常是能直接打开和载入的磁盘上的独立文件。
结语：
在图像处理技术基础上，结合遥感技术，进行图像分割，边缘提取，三维重建，目前是一个很有潜力的研究方向。当前已有的遥感数据获取技术往往受自然和人为等各种因素的限制，存在着不足和缺陷，还有很多值得研究的课题等待人们去解决。可以预见的是，未来的三维地图，将会朝着多元信息化、数据获取自动化、数据更新及地图漫游实时化的方向发展，而对于遥感数据的处理将是这一趋势不可或缺的重要环节。
参考文献：
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关键词花纹；模糊数学矩阵；数学规划；三维建模；蒙特卡罗算法
0引言
2模型建立
本文主要研究普通轮胎花纹形式下的设计要素对汽车性能的影响，以花纹沟的深度、宽度、角度及密集度等要素为规划模型的决策变量，花纹的总体性能参数为目标函数，以工艺设计限制以及使用需求为约束条件，从而建立数学规划模型，并用Solidworks软件进行三维建模。
本模型的大体的架构如同计算机程序般，设置模型的输入端、主体程序、输出端三部分，在输入端，我们考虑到将车辆的情况和路面的情况参数化，其值刚度大主观性小，我们将其建立在目标函数主体，而使用需求参数化，其值刚度小主观性大，故将此建立在规划模型的约束条件部分，为减少模型误差对结果带来的巨大影响，我们对设计要素进行工艺技术限制。我们将花纹的设计要素作为决策变量，并将规划模型的最优解作为模型的输出端，而规划模型即是主题的程序，程序化模型架构让花纹设计更加清晰方便，模型的输出端后我们与建立了程序与应用软件Solidworks的连接，依据结果进行轮胎花纹的三维建模，从而建立花纹设计优化的全过程。
3模糊数学的权比模型构建
3.1模糊矩阵评价法计算花纹性能比重
现在用模糊矩阵评价法评估轮胎花纹对汽车轮胎各个性能的影响程度。
轮胎的花纹主要影响汽车牵引性能、防侧滑性能、耐磨性能和排水性能。花纹的影响汽车性能集为U={牵引性能、防侧滑性能、耐磨性能、排水性能}，依次对应可记为U=（u1，u2，u3，u4）。
现在来确定两两影响程度的比较fuj（ui）。由前面的评价方法可知轮胎花纹对汽车牵引性能、防侧滑性能、耐磨性能、排水性能影响程度，我们记为：
由此可知，花纹对轮胎各个性能的影响程度可以近似计算得到，牵引性能a0=64.3%、防侧滑性能a1=20.9%、耐磨性能a2=9.6%、排水性能a3=5.2%。所占比的饼状图如下。
4约束条件确定
4.1目标函数花纹总体性能的确定
Maxf=Pj×a0+Rj×a1+Rj×a2+Wj×a3
4.2使用需求
噪声需求
噪声的影响因素主要是与沟深有关，研究表明当沟深在一定的范围内噪音较小，并且其值大小能反应噪声减小的效果，故可用其值来近似描述用户在噪声方面的需求。
舒适需求
汽车的舒适度主要体现在汽车的防侧滑性能，其值的大小能说明轮胎花纹对舒适性的需求。
4.3技术限制
5.2最优化求解
普通轿车轮胎花纹设计规划模型：
决策变量：花纹沟深度a，花纹沟宽度b、横花纹与水平夹角θ、横向花纹块面积占行驶面积的比c、纵向花纹花纹块面积占形式面积的比d
6模型评价
6.1优点
1）本文所用模型通过对轮胎的牵引力性能、防滑性能、耐磨性能、排水性能四个性能进行分析研究，较为全面和具有代表性；
2）采用修正系数的思想，将四个性能的标准定义为一个理想最大值的修正值，可以避免其值的多因素研究，为研究带来便利，但是又不失其正确性；
3）本文将复杂的轮胎花纹进行抽象简化，突出主要的影响要素，利用简单的力学和几何学数量关系，从而减少研究的无用功；
4）本文采用模糊数学分析的方法，将本来影响因素众多的几种性能指标，建立较为明确的比重关系，将原本独立的量构建成一个较为成熟的变量来描述轮胎整体的特性，并通过公路对性能的需求参数建立个种类轮胎和各类公路间的契合度，从而得出轮胎适用范围的结论。
6.2缺点
1）性能参数的计算不是太具体的绝对值，而仅仅是利用1的相对修正；
2）模糊数学方法得出的比重有一定的主观性，不能较客观的反应真正地问题。
参考文献
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一、模式概述
“三维”指导思想，即教学目标“实”，教学内容“真”，教学过程“活”。“教学目标实”包括解读教材，确定能力目标和知识目标；目标深度和广度适合本班学生实际，可检测。“教学内容真”包括教学内容、教学资源的二次加工要提供真情境、真材料；注重学法指导，注重思维能力的培养和技能的提升。“教学过程活”指通过“活动串编”“合作探究”“巧妙设问”等策略，让学生开口讲、动脑想、用手做，使课堂“活”起来。
“四段”指主要教学环节，即“导学质疑——探究精讲——展示检测——迁移拓展”。
导学质疑。这个环节的主要任务有，让学生了解探究学习的目标，整体感知学习内容，建立知识关联，并提问质疑，可采取情境导学、复习导学、直入主题等方式进行。
展示检测。“展示”指学生通过操作、讲解等方式展现对知识点（或质疑点）的学习过程和理解程度。展示过程中，教师要根据学习情况适时点拨疏通，展示者、其他学生、教师之间要及时进行思想碰撞。“检测”是知识内化[专业提供论文写作的服务，欢迎光临dylw.NET第一论文网]的过程，教师要运用典型的习题检查学习效果，使学生巩固、理解知识点。
迁移拓展。找出原有知识和新授知识的最佳联系点，以及新授知识与后续知识的拓展关系，并结合实际，设计较为综合性的问题要求学生解答，训练学生的实际运用能力。
二、模式的构建
1.以校本教研为基，初步构建模式
广场路小学坚持开展“学、研、训、评”一体化的校本教研，取得了良好的效果。近年来，学校围绕健康课堂研究，细化、深化校本教研内容，并在此基础上初步构建出“三维四段”教学模式。
学。教师人手一本《教育：一切从孩子出发》，要求边阅读边记，全面反思自己的教学行为。同时，学校邀请湖北师范学院的教授到校做健康课堂专题讲座，强化教师对健康课堂的认识与理解。
研。发挥集体智慧，在反思、总结学校成功教学经验的基础上，结合健康课堂研究成果，预设了“三维四段”课堂教学模式，并对其理论性、可行性进行充分论证，形成了初步的方案与实施计划。
训、评。在全员参与理论学习的基础上，学校推出引路课供教师学习借鉴，然后以教研组为单位，要求人人上研讨课，最后各组推出展示课。在此基础上，研制了《“三维四段”课堂教学模式研究诊断量表》。
2.开展对比实验，完善实施方法
学校在三、四年级各设一个实验班和对照班。实验之初，对实验班和对照班进行《小学生学习行为习惯》问卷调查，以及《课堂教学满意度》测评，并对比、分析实验班和对照班前两年的学习成绩。实验过程主要采用行为干预实验法：一是每周一次“尚真德育”，对实验学生的日常行为习惯进行干预；二是要求教师每节课落实“三维四段”的理念与方法，对“教”与“学”的行为进行干预。
为了保证实验效果，学校运用了骨干教师与专家组跟班指导策略。具体操作方法是：实验班除了平时按照既定实验要求与计划教学外，每两周还要上一次展示课。上课前一周由骨干教师指导其研读教材，目的是对实验教师研读教材、确定目标、设计教学活动、评价教学效果等情况进行干预，确保实验教师吃透、理解、落实“三维四段”模式的理念。课题组随时跟进，通过实验课提炼可操作、可模仿的教学方法，供后阶段推广实施。
经过一个学期的实践研究，收获如下。
三、模式的推进
1.全员学习，反思内化
推广实施采用“干预+反思+分析”的方式进行：学校每周围绕实际课堂教学对教师运用模式的情况进行观测、诊断与分析；每两周举办一次由全体学科教师参与的研讨课，引导大家对照以往的教学开展研讨与反思，让教师逐步了解、内化和运用实验成果；每月针对课题实施现状与存在的问题进行梳理与调整。
2.分段研究，团队公关
为了让全体教师参与实验，课题组将研究中的问题分解成若干小课题，以教研组为单位进行研究。比如，将课堂模式研究细分为研读教材研制“导教案”，“导学质疑”研究“情境设置”，“探究精讲”研究“活动设计”，“展示测评”研究“反馈策略”，“拓展延伸”研究“能力测评”等。
3.三级师训，主动参与
课改启动后，学校结合课题研究的实际及前期研究成果，创造性地开展了“三级动态师训”，整体提高教师的业务水平和研究能力。
“三级”指根据专业素养的差异，把教师的专业成长分为熟练型、骨干型、专家型三个阶段。三级标准不同，实行动态管理。初期，全体教师根据自己的实际情况，确定自己的位置及发展方向；学校根据提前制定的标准，逐一确认。接着，学校骨干教师分组分学科组成若干指导小组，分别对相应的教师进行业务、技能、教学、[专业提供论文写作的服务，欢迎光临dylw.NET第一论文网]研究等方面的指导；教师平时加强与指导教师的沟通，学期末邀请指导教师对自己进行考核，考核结果归入个人业务档案。专家型教师负责进行课题的整体策划与指导，并负责对全体教师，尤其是骨干教师进行培训。
理论培训方面，学校注重“土专家”和“洋专家”结合。一方面，针对日常教学、研究中的问题，学校每月开展一期“大家讲堂”，邀请“土专家”开展专题讲座。另一方面，针对课堂模式研究中的问题，学校每学期聘请跟踪研究的湖北师范学院的专家举行沙龙。今年7月，学校在黄梅县举行了为期三天的封闭式研讨，对前阶段的研究情况进行了大讨论、大会诊。
【关键词】语文教学三维目标整合实效
有位教师在讲授的《谈骨气》一课分析课文时，针对课文中三个故事作用对学生进行了这样的提问。“文中三个故事从不同角度聚焦在一点上，这一点是什么？”学生回答：“说明人要有骨气”。接着老师又问“这骨气的含义是什么？”学生回答：“就是文中孟子所说的三句话：‘富贵不能，贫贱不能移，威武不能屈’”。不难看出这个教学片段体现的是该教师表面化、形式化地设计和开展交流互动，给学生以结论式的简单思维，没有从具体语言材料积累入手，进行咀嚼、品味、感悟、探索文本的意蕴，没有达到拓展学生开放性、创造性思维的培养和帮助学生认识语文运用规律的掌握，没有体现过程与方法，更谈不上情感、态度和价值观，实际上就是没有达成课程目标的整合统一。
那么，在语文学科教学中，如何整合和落实课程目标，提高教学实效呢？笔者在此谈谈自己的认识以就教于同仁。
1.从深刻理解语文内涵和学科功能入手来整合三维目标
2.努力调整教学行为以达到三维目标的整合
2.1树立良好的语文教学观。新课程改革的实施和深入，新课程标准的修订，催促我们语文教师必须认真总结和研究新课程实施中的一些误区，必须认真学习和钻研修订后的语文课标，从本质上深入探究语文的学科功能，深刻理解“语文”的内涵。努力克服目前语文教学中存在的过分重视文本解读，而忽视学生语言、阅读、表达、写作等方面的能力训练的现象，真正落实新课程理念的知识与能力、过程与方法、情感态度与价值观的“三维目标”。在我们的教学实践中既要考虑学生认知方面的发展，又要考虑学生情感需求和个性的发展，要以“知识与能力”为主线，渗透情感、态度和价值观，并充分体现在过程与方法中，做好三维目标的整合，并不是简单的叠加，而是三个方面相互渗透，融为一体，从而促进学生语文素养的提升。
我以前文中列举的《谈骨气》教学片段为例加以说明。若分析课文时，这样设计，效果就截然不同。请同学们思考这篇课文讲了几个故事？这几个故事的排列顺序怎样？课文中几个故事的顺序是否可以颠倒？这几个故事与孟子所说的话有何关联？这几个故事的聚焦点是人要有骨气，你是怎样理解骨气的？文中作者又是怎样理解骨气的？这样第一、二问题学生很快会回答出来，回答后面几个问题时，就需要学生动脑筋，重新阅读课文并认真思考。同时教师也应适当地给学生一些提示和点拨，通过教师的提示、点拨，学生的思考，同学们就明白文中的故事与论点是一一对应的，若颠倒顺序就会出现论点与事例的错位；并且通过学生结合现实生活理解的骨气与作者理解的骨气之比较，进一步明确“骨气”的现实意义，从而体现学生开放性、创造性思维的培养。在此基础上教师再介绍一些有关议论文的知识点。这样的设计是以“过程与方法”为抓手，来实现“知识与技能、情感态度与价值观”，从而达成课程目标的。
【关键词】WebGIS；校园；MicrosoftVisualStudio
WebGIS是互联网技术应用在地理信息系统开发上的一种产品，它以Web页面为地理信息系统的界面，WebGIS是地理信息系统技术重要发展方向及趋势，它利用客户机/服务器的方式来执行地理信息系统的任务，其包括服务器端、客户端两个部分的任务，用户可以从服务器上请求数据、工具和模块等，服务器会执行用户的请求，并且会把执行结果通过互联网返回给用户，也可将数据和分析工具等发送到用户端供用户使用。
校园WebGIS系统作为WebGIS的一个应用，越来越多的受到校园管理者的重视。本论文以兰州资源环境职业技术学院为例，介绍了该校园WebGIS系统的总体设计、系统的功能设计、系统数据库的设计等。
1平台总体框架设计
本文主要任务是建立一个能在互联网上浏览三维数字校园及校园平面图的系统。基于三维模型的数字校园给人产生身临其境的感觉，另外，该平台还提供了查询和分析等功能。
该系统是基于B/S多层结构模式的，所有用户可以通过互联网发送不同的信息服务请求，经过服务端的Web服务层、应用服务层和数据层进行交互操作并且返回请求的结果，用户终端最终获取服务内容[5]。
2平台功能设计及实现
本文所建立的系统是以MicrosoftVisualStudio2008作为其开发平台的，MicrosoftVisualStudio2008开发效率高，开发者可高效的开发一些Web应用。图2为本系统在MicrosoftVisualStudio中的设计界面。
该系统的主要功能实现：
（1）地图显示、量算功能：对三维地图可以放大、缩小、平移、全视图等操作。该系统还可自动量算指定的长度和面积。
（2）查询功能：该系统可查询目标要素的属性及位置信息。
关键词：陆地声纳；三分量；WebGL
中文分类号：TP311文献标识码：ADoI:10.3969/j.issn.1003-6970.2012.03.028
TheResearchofThree-componentDataVisualizationAppliedtoLandsonar
CAOShu-Bin,LIJing,HANLiang-Liang,ZHOUWen-Jun
(ChinaUniv.ofMiningandTechn.,Beijing100083)
【Abstract】Atpresent,ThedisplaytechnologyofLandsonarfieldisthesinglecomponentdisplaytechnology.Theimagedisplayedthroughthesinglecomponentdisplaytechnologycannotbevisuallyrevealthedatacollected.Inordertoconstituteacompletedataimage,staffmustbegraphicalanalysis,integrationinthebrain.Sobroughtalotoftroubletothestaff.Thethree-componenttechnologycancompleteshowintoapicture,whichvisuallydisplaysthedata.Thegoalofthisarticleistoachievethree-dimensionaldisplaybasedonthreecomponentdata,whichrequiresthedisplayedimagehastheangleofrotation,scalingandgraphicscolorsdepictingfunctions.
【Keywords】Landsonar,three-component,webGL
陆地声纳法是一种适应于浅层地震勘探的新方法，是“陆上极小偏移距高保真弹性波反射连续剖面法”的简称。地震勘探方法种类很多，有反射法、折射法和地震测井法等。而陆地声纳法由地震反射法变化而来，是地震勘探、水声法、声波法、探地雷达的结合体。陆地声纳三分量是指垂直地面的垂直分量，平行地面又与炮检线平行的水平分量，及平行地面又与炮检线垂直的水平分量。
陆地声纳显示技术由最初的波形显示、波形加变面积显示逐渐发展到波形加变密度和彩色显示，以及正在开展的三维显示和三分量显示技术，三维显示技术相对于二维显示有以下优势:
(1)三维显示有更高的地层构造成像精度
(2)三维显示可以准确地确定反射界面的空间位置
(3)三维显示可以将分散二维图象，综合起来进行联想，直观地观察地下地质形态，而且可以从三维的角度去分析和判断地质体的空间形态。
1可视化软件WebGL
WebGL是一项在网页浏览器呈现3D画面的技术，有别于过往需加装浏览器插件，透过WebGL的技术，只需要编写网页代码即可实现3D图像的展示。WebGL基于OpenGLES2.0，提供了3D图像的程序接口。它使用HTML5Canvas并允许利用文档对象模型接口。可利用部分Javascript实现自动内存管理。目前，WebGL被大多数处于测试阶段的浏览器所支持。目前，支持此技术的有MozillFirefox、GoogleChrome、Opera12（目前的正式版11.52不支持）、Safari。另外，它也受NokiaN900PR1.2支持。
WebGL是通过Web页面调用OpenGL，WebGL直接以OpenGL接口实现HTML5的canvas标签调用，以统一的OpenGL标准，从Web脚本生成利用硬件加速功能的Web交互式3D动画的图形渲染。WebGL完美地解决了现有的Web交互式三维动画的两个问题：第一：它通过HTML脚本本身实现Web交互式三维动画的制作，无需任何浏览器插件支持;第二：它利用底层的图形硬件加速功能进行的图形渲染，是通过统一的、标准的、跨平台的OpenGL接口实现的。这就意味着，仅仅用HTML和Javascript，就可以制作出性能丝毫不亚于现在用Flash、Silverlight等做出来的Web交互式三维动画，而且在任何平台上都能以同样的方式运作。WegGL这种方式是直接在页面本身显示图片，比使用插件显示方式性能和效率上
陆地声纳法三分量三维显示要求是实现三维的十字剖面图形，实现过程如下：
4总结
本文提出了一种实现陆地声纳三分量数据显示的方法，该方法通过对陆地声纳数据进行整合，形成三分量采集点，然后建立三维坐标系，利用绘图工具WebGL对三分量数据进行渲染，实现三分量数据的十字剖面图显示，由于剖面图显示的三分量的三维数据，所以要求剖面图具有旋转功能。本文还实现了剖面图的缩放功能，从而有利于工作人员对数据的进一步解释和分析，提高了工作效率。
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[关键词]三维CAD机械制图教学方法
一、前言
随着工业社会向信息社会的转型，围绕提高产品设计制造的创新能力，三维CAD/CAE/CAM等现代设计制造技术迅速得到推广和应用，制造业信息化的发展成为必然趋势。制造业信息化将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合，改善产品开发、生产制造和管理等环节，提高生产效率、提升创新能力，带动产品设计方法、设计工具、制造技术的创新和企业间协作关系的创新，从而实现产品设计制造和企业管理的信息化、生产过程控制的智能化、制造装备的数控化，全面提升我国制造业的竞争力。
二、机械制图的现状
受计算机技术发展的制约，传统机械设计、制造都是依据二维投影视图开展。然而设计构思开始于三维构形，制造的结果又是设计构思的三维实体再现。在设计的“开始”和制造的“结果”之间，却依靠二维投影视图特定的工程语言来传递信息、表达思想、指导“三维”实体的制造，二维图的表达信息极不完整，而且绘图、读图要经过专门训练的人来进行，这实在是一种迫不得已的“翻译”。在这样的信息传递与转换过程中，表达内容抽象不具体、非专业技术人员看不懂，传递信息不准确，可能会导致信息传递的多义性、欠缺性等差错。
三维CAD技术符合人的设计思维习惯，整个设计过程完全可以在三维模型上讨论，能够让我们在平面显示器上构造出三维立体的设计模型，直观形象。而且三维CAD技术可以保留设计过程的中间结果，便于开展优化设计，进行应力/应变分析、质量属性分析、空间运动分析、装配干涉分析、NC编程及可加工性分析、二维工程图的自动生成、外观造型效果评价等工作。因而三维CAD技术才是真正意义上的计算机辅助设计技术。
三、三维CAD教学方法
《高等教育法》第五条规定人才的培养目标是：……培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才。为此，在《机械制图》教学过程中引入了三维CAD技术，以“设计为指导、能力为目标”开展教学活动，不再以二维平面绘图为核心，增加特征技术、尺寸约束、参数化、变量化等三维建模的教学内容，重点培养学生的工程设计能力和创新实践能力，利于学生尽快掌握三维CAD技术。
如何将CAD技术思想和方法融入到传统机械制图的教学中，将计算机辅助设计的工具与课程教学有机结合起来，为培养学生的空间想象能力、创新能力和工程素质奠定基础，需要教师在授课过程之中，对传统机械制图教学的内容与三维CAD技术之间在名词术语、理论方法、空间思维过程等方面存在差异等问题进行联接和整合。为此，笔者在教学中进行了如下三个方面的探讨与实践：
（一）实体的二维投影平面与三维CAD坐标面的不一致
实体的二维投影视图，是根据投影规则形成的实体轮廓的平面视图。一个实体根据不同的投影方向有不同的二维视图，这些视图与实体模型的建立，并没有必然的联系。而在三维CAD技术中，将前、俯、右视面的三个投影面与X-Y-Z坐标面建立了直接的联系，该技术强调的是以这三个坐标面之一为基准面，按照实体在该面上的投影视图作为特征操作的基准轮廓，开展造型设计。因此应以坐标面引出投影面，使学生正确选择能够反映出实体特征的投影面，掌握特征建模的技术，加深对投影面的理解。
（二）传统尺寸的定义与三维尺寸约束的不一致
机械制图中的二维图形是通过确定基准、定形尺寸和定位尺寸来定义图形的，可是在三维建模的二维草图中，利用尺寸约束的概念进行尺寸标注，尺寸约束具有驱动几何图形改变的功能。
将形状和尺寸结合起来，通过变量化技术，改变尺寸约束实现对几何模型的形状控制，这是三维CAD技术的特征之一，是平面绘图工具所不具有的。但是在导出二维工程图的时候，必须按照制图规则，依据加工工艺的要求，准确定义基准尺寸、定形和定位尺寸，避免与尺寸标注的标准不一致，导致绘制的尺寸违背加工工艺的要求。
（三）形体分析与特征草图的不一致
机械制图的形体分析，是将复杂实体模型视为基本立体的叠加和挖切，而在三维建模的形体构成分析中，复杂实体模型基于特征操作完成的，比如通过拉伸、旋转、扫描、放样等特征操作，再经过布尔运算完成模型的建立。特征草图必须以完整的尺寸参数为出发点（全约束），不能漏标尺寸（欠约束），不能多标尺寸（过约束）。
四、总结
三维CAD技术主要包括二维计算机绘图和三维建模技术。计算机绘图不仅仅只是利用绘图软件临摹、绘制出二维工程图纸的“甩图版”的工具，还要让学生通过三维软件的学习与应用，掌握计算机三维造型设计原理和方法，培养学生的创新思维能力。
关键词：三维激光扫描；变形监测；建筑；应用
中图分类号：O434文献标识码：A
一、三维激光扫描技术的原理
二、三维激光扫描技术的特点
1、高数据采样率
能高速获取大面积目标实体的空间信息。应用激光扫描测量技术进行目标实体空间三维信息的获取速度非常快，可以实时测定实体表面三维信息，进而可以应用于形变监测等领域。
2、非接触性
三维激光扫描系统是通过发射脉冲信号和接收被测物体反射回来的脉冲信号对目标表面的形态信息进行获取和量测的。因而此过程中不需要人为的接触到被测量的物体，这使得该技术可以广泛应用于危险领域和测绘人员不可达到位置的测量等。
3、具有精度高、密度大的特点
激光扫描测量技术能快速获取大面积的目标空间信息，通过对目标的直接扫描来描述目标特征，使用庞大的点阵和浓密的格网来获取目标信息，采样点之间的间距很小。
4、实时性、动态性、主动性
地面三维激光扫描系统通过主动发射激光信号，经反射棱镜发射和接收发射回来的激光信号来获得目标信息，不受外部光照、气压等条件的限制，能够全天进行实时观测。
5、穿透性
激光具有一定的穿透性，能穿透不太浓密的植被等到达目标实体的表面，瞬间获取目标实体的表面大量点云信息，这些点云信息能描述目标表面的不同层面的几何信息。
三、变形监测实施步骤
1、布设测站
针对建筑物的结构特点及实地环境，布设合适的测站。为减少工作量，在保证单独测站间有点云重叠，并且全部测站扫描能涵盖目标物的同时，选择尽量少的测站，并将仪器架设在已知的控制点上二代。
2、粘贴标靶
在建筑物周身粘贴合适的反射标靶，通过3个或以上的标靶中心确定的平面作为横截面提取的基准面。该标靶也是内业数据处理过程中的点云配准的重要信息。
3、采集数据
根据精度和环境要求，选择合适的三维激光扫描仪对建筑物进行扫描采集数据。为减少内业工作量，提高精度，在前后两期扫描过程中，可选择相同的测站，并将仪器架设在相同的控制点上。
4、数据处理
在经过点云的裁剪、去噪等预处理，并匹配联接后,以合适的间距、厚度对扫描数据进行截面处理提取切片点云，并对切片点云进行重心拟合，得到该横截面点云的中心坐标，即为中轴线该处节点的坐标。
5、变形分析
将前后两期扫描得到的中轴线节点坐标进行比较，提取变形信息。同时，为进行对比验证，可拟合得到两期扫描中标靶中心确定的基准面的中心坐标，并将两期坐标进行比较分析。
四、三维激光扫描技术在变形监测中的应用
本次被监测建筑物为某学校校园内一幢教学楼，砖混砌体结构，地面楼层数为四层，楼高约15.1米，工程竣工期为1991年。根据现场实际情况，扫描需在学生上课期间完成，以避免人员行走频繁对点云数据完整性的影像。教学楼东侧为密集房屋，无法进行架设仪器，故本次只针对教学楼的南、西、北三个立面进行扫描，分别在南、西、北三个方向布设3个变形监测点，并保证无扫描盲区，最大限度的保证立面的数据完整性。
1、数据采集
本次扫描设备采用LeicaScanStationC10三维激光扫描仪，C10三维激光扫描仪是一款高速激光扫描，拥有内置400万像素高清晰相机，300m的远距离扫描范围，360°*270°(水平*垂直)的超大视场角，50000点/秒的超高速扫描速度，全中文触摸式彩色操作界面，让外业的数据采集过程既简便高效又可获得项目需要的数据。
C10可以采用四种设站方式：已知测站点和定向点坐标方式；已知测站点坐标和定向方位角方式；后方交会方式；任意设站方式。本项目首次扫描采用第二种方式，假设1号观测点为已知测站点，2号观测点方向为定向方位，将扫描仪架设在1号观测点上，2号观测点为定向点，测得2号、3号观测点坐标并保存记录已备第二次进行扫描。2号、3号测站点的扫描就可以采用第一种设站方式，这样3站扫描获得的数据就在一个独立的坐标系中，避免了内业点云拼接的步骤，提高了工作效率。扫描采用中等密度采集方式进行全景扫描(100米处每隔0.1米采集一点)，满足了变形监测的需要。
2、数据处理
2.1点云去噪
在数据采集中，由于车辆、行人、树木等因素的影响，我们采集到了很多无用的数据，这些数据称作噪声数据，将这些数据的剔除过程叫做数据滤波。噪声数据与有用数据点云的区别在于噪声数据是不连续的、无规律的、比较稀疏而杂乱，利用这一特点可以将噪声数据剔除。例如教学楼南面的几棵大树，外墙上的空调等。这些数据都会影响到最后的分析成果，所以必须去除。
2.2点云切割
本项目为方便数据分析以及后期成果输出的效果，以教学楼单个外立面为单位进行分析比对，所以需对去噪后的点云进行切割，获得单面的点云数据。
3、数据分析
数据分析是利用检测软件GeomagicQualify对前后两期扫描获得的点云数据进行对比分析，两期同一扫描面中相同位置之间点云的位移，即可视为两个时期的变形量，并创建出三维彩色偏差图来量化两者之间的结果偏差。
4、结论
在变形监测中，常规观测方法是基于点的测量，得到的变形点的变形了起伏较大；而三维激光扫描方法是基于面的测量，测量出的平均变形量起伏较为平缓，更能反映出目标建筑整体的变形情况。采用三维激光扫描技术对建筑物进行变形监测，在保证一定扫描距离和点云密度的条件下，数据处理结果能够满足变形监测的要求。其主要优点是可以一次快速、完整全方位采集建筑物的表面数据，加快了数据采集速度，但也存在着一些问题。
(1)由于现场情况比较复杂，利用三维激光扫描仪进行数据采集时，不可避免地存在测量“死角”，例如在教学楼北面有树木遮挡，未能获得教学楼北面墙完整的点云数据，对点云数据数据分析产生一定的影响。
(2)在点云去噪时，采用的是人工去噪的方式，有可能会把正确的点云删除。尤其是在墙面上的电线和门窗等，这些点云数据紧贴着墙面，很难根据噪点数据的非连续性、离散性等特性删除，增加了去噪的难度和工作的效率，使数据分析精度受到影像。将三维激光扫描技术应用于建筑物变形监测领域，具有良好的应用前景和可行性。
结束语
三维激光扫描是利用激光进行高速、实时、自动获取给定区域目标表面三维坐标的测量技术，是一种大面积高密度的非接触式主动测量技术。该技术突破了传统的单点测量，通过扫描可以获得高精度的海量点云数据，其扫描速度可达数万点每秒，且数据采集不受天气条件影响。不同于常规变形监测中离散点的探测，基于三维激光扫描点云的变形探测，往往是面探测。在变形信息提取时，往往采用法向量变形提取、曲面拟合变形提取等方法，在建筑物的变形监测应用中存在工作量大，数据处理复杂等不足。
[1]吴侃,黄承亮,陈冉丽.三维激光扫描技术在建筑物变形监测的应用[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2011,30(2):205一208