空间信息与数字技术（精选12篇）
空间信息与数字技术 第1篇
以厦门为龙头城市的海峡西岸经济区, 空问信息产业已经初具规模, 涵盖了基础空间信息平台软件、空间数据生产、空间信息增值服务、车载导航、嵌入式GIS开发等整个产业链条。每年所需要的复合型、应用型的空间信息与数字技术方面的人才超过1000人。从企业对人才的需求标准看, 需要员工具备较强的计算机应用开发能力和扎实的空间信息基础。因此, 厦门理工学院所培养的空间信息与数字技术本科专业的学生, 定位在培养经济和社会发展一线所需要的具有现代工程技术能力、人文和科学素养兼备、能务实、善创业、敢创新的应用型高级专门人才。要达到这一目标, 构建符合市场需求和专业培养需要的合理的空间信息与数字技术专业实践教学体系, 提高学生动手能力, 提高学生解决实际问题的能力和创新能力是必然的做法。
1 新办院校新办专业实践教学体系的现状
由于多数新办地方本科院校是在专科的基础上“升格”或“合并”而成, 免不了还有专科痕迹的存在, 同时办学定位模糊、办学思路不清晰等问题也会影响实践教学体系的构建[3]。故实践教学体系普遍存在以下问题。
(1) 实践教学体系目标不明确:新办院校的新办专业, 其实践教小学体系目标很容易不顾自身所处的区位、师资、学生等特点, 盲目模仿重点院校的目标体系, 求大求全。由于没有从自身特点出发, 其目标玩玩过大过全, 也很难实现。
(2) 实践教学的考核和评分标准不完善:实践教学的考核和评分标准过于随意由于实践课程占最终的成绩比例较低, 一般为20%～25%, 很多实践考核分数都成了平衡考试成绩的一种手段, 也得不到学生的充分重视。而独立实践课的评分标准又相对复杂, 故实践课程的最终考核成绩主要来自于教师的印象和理论课的成绩。
(3) 实践教学活动缺乏监控:多数新办院校的实践教学过程缺乏监控措施, 导致学生在实践过程中, 课前缺乏预习, 课后的报告不清楚, 相当多的学生敷衍了事。甚至软件实践的机房都成了网吧、游戏室。再加上很大一部分的老师重理论教学而轻实践教学, 甚至有教师不在实践课程现场的现象出现。
(4) 实践教学条件薄弱:新建本科院校教学条件普遍薄弱。存在着场地不足、设备数量不全, 型号老化。开放性、综合性实践课程较难开出。师资方面, 实验指导教师里高级职称的教师较少, 承担的有分量的科研课题也不多, 科研氛围不浓, 不利于学生创新意识的培养。同时, 新建院校的社会资源较少, 不利于校企合作和校外实践基地的建立。
2 实践教学体系的构建
针对以上本科院校的实践教学体系存在的普遍问题, 从2008年至2011年创建空间信息与数字技术专业以来, 以“培养复合型、应用型的空间信息与数字技术本科生”为目标, 结合学校和专业的实际情况, 精心谋划, 整合各方资源, 构建符合专业培养需求的实践教学体系。
2.1 目标定位明确
空间信息与数字技术专业, 涵盖了GIS、RS、GPS等空间信息技术领域, 并在此层次上更重视学生的实践和动手能力。从专业培养目标上来看, 本专业的学生在毕业的时候应该在实践方面获得以下能力: (1) 掌握本专业领域所必需的计算机软件开发、专业软件应用、实验、测试等基本技能; (2) 具有较强的空间信息与数字工程项目设计、开发和项目管理能力, 具备初步的科学研究和组织管理能力。从这点出发, 学生应用实践能力的强弱, 将成为本专业生存的生命线, 也是检验本专业学生是否符合市场、企业需求的一个重要指标。
在此目标之下, 在新专业的培养方案之下, 整个课程体系非常注重对学生实践能力的培养。同时, 根据实践教学目标进一步制定了实践教学大纲, 重点强调学生面向实际工作的软件应用能力和程序设计能力的培养, 明确学生应该掌握的实践能力。从课堂实验、课程设计、集中实习、专业实践、生产实习、毕业设计等诸方面提出对学生的培养目标和要求, 并照此形成可行的实习实践教学大纲, 并按照大纲严格执行, 以达到“应用型、复合型的空间信息与数字技术人才”的培养目标。
2.2 构建实践教学实施体系
根据以实践能力和创新能力为主线的培养目标, 合理安排各个实践环节, 开展实践教学活动。将实践教学活动贯穿于“三个课堂”教学活动中。“三个课堂”即课内小课堂、校园大课堂和社会大课堂。
课内小课堂, 从课程体系注重学生实践能力的培养, 实验课、实习实践课程的课时数占到了总课时数的30%以上, 设置了多达四十周的独立实践课程, 实践教学总学分占到了全部学分的37.6%, 高于一般工科专业25%的规定。
学校大课堂, 将实践教学贯穿于整个学校的教学活动中, 建立与理论教学相对互补的实践教学体系, 把实验、实习、课程设计、社会实践、毕业设计、创新活动等实践环节进行系统整合, 并将社会实践、创新活动、竞赛、计算机等能力的培养贯穿于教学活动中, 保证学生参加在校实践四年不间断, 如表1所示。
社会大课堂, 鼓励学生走进社会, 参与社会、科研和企业实践。建立完善的社会实践课程体系, 让学生到企业实习;鼓励学生参加与专业有关的学术研究型和应用型的社会实践活动, 尽量参与老师的科研项目, 提高学生研究和实际动手能力。
在开展“三个课堂”的实践教学基础上, 进一步完善毕业设计 (论文) 的选题和指导工作, 做到大部分的毕业设计 (论文) 课题来自生产一线或来自于企业的具体项目, 或者引进企业导师, 和企业联合指导本科生毕业设计。保证毕业设计的实践性和实用性, 促进产学研的结合。
2.3 构建实践教学监控与考核体系
实践教学的监控与考核, 是从教师和学生两个方面对实践进行评价的过程。学校建立了实践课程质量评价体系, 并由各系部根据总的质量体系构建适合系部、专业的实践教学评价体系。同时, 根据实践教学质量评价体系, 实施了“校教学督导团系部教学督导组教研室”三级教学督导体系以对实践教学质量进行监控。校教学督导团采取了随机听课与集中检查相结合的方式, 对教师的实践课教学质量进行考评;系部教学督导组则对系内的教师进行不定期的检查和指导;教研室则采用、公开教学、听课评课、教学方法研讨的方式定期展开交流, 促进实践教学质量的提高。每学期末, 根据教学督导、学生评教, 自我总结等综合评价方式, 对教师的教学活动进行评分。
在建立教学监控体系的基础上, 进一步根据具体课程, 建立完善的实践课程评价体系。首先, 引入更多的独立实践课程 (独立实践课程总周数达40周) , 独立实践课程作为单独的实践课程是单独给分, 而不是作为理论课的一部分存在。独立实践课评分方式多样, 实验报告、实践成果 (如软件设计成果) 、实践汇报等都可以作为考核评分的形式, 根据具体的课程由教师灵活确定, 并在教学大纲中给予明确的规定。其次, 对于综合性的实习与实践课程, 则建立完整的、明确的评分标准和规则, 并将其向学生公布, 引起学生对于实习实践课程的重视。再次, 从政策上鼓励学生主动进行科学实践活动, 对于参与学科竞赛、申报大学生创新性实验等项目的学生, 给予一定的创新学分以资鼓励。以上措施, 使得学生对于实践课程的重视程度得以提高, 并且开始喜欢上实践课程。
2.4 构建实践教学保障体系
为建设与当代空间信息技术发展水平相适应的实践教学体系, 强有力的保障体系也是必不可少的。2008年至2011年三年以来, 共投入资金尽500万元, 建立了遥感与地理信息系统实验室、卫星定位导航实验室、数字工程实验室, 测绘工程实验室等四间实验室, 购入微机、服务器、大型GIS与遥感软件、光谱仪、GPS原理实验平台、RTK、大幅面扫描仪与打印机等硬软件设备以满足空间信息与数字技术专业本科教学需要。
在购入设备的同时, 进一步通过各种渠道提高实验室利用率。专业机房在课余时间向学生免费开放, 为学生提供优良的上机环境。同时, 进一步挖掘实验室潜力, 如数字工程实验室, 在满足学生课程设计需求的同时, 也为申报了大学生创新实验的项目组提供硬件和网络保障, 保证学生创新实践活动的顺利开展。
紧密联系企业, 构建校外实践基地体系, 深度整合校内外资源, 实现产学研的深度结合。本专业自建立之初, 就和行业企业了建立紧密的联系, 与厦门精图信息技术股份有限公司、厦门银据地理空间信息有限公司、厦门微信软件公司、厦门闽矿测绘院、福建省地质遥感中心、中地数码集团等十余家行业企事业单位进行深度合作, 创建了一批校内外实习实践基地, 保障了学生的生产实习和毕业实习实践活动的场所需求。积极引进企业里具备实践经验的企业工程师进入课堂, 为学生开设讲座、指导毕业设计、甚至开设某些实践性课程, 充分发挥企业工程师来自一线, 技术能力、实践能力强的优势, 提高了学生的实践能力和科研能力。同时, 整合企业各类资源, 更好地为构建实践教学体系服务。如南方测绘仪器有限公司为我系捐建一套了连续定位参考系统 (CORS) , 就使得本专业的GPS实践课程得到了很好的保障, 并大大节省了GPS接收机设备的成本投入。
利用与福建省空间信息工程研究中心联合办学的优势, 大力引进具备高水准的师资队伍和研究项目, 并积极申报各级科研项目。目前, 全系教师都有在研或者作为骨干在研的项目, 在进行科研的同时, 积极进行科研成果向教学转化, 改进教学方法将项目研究的学科前沿、动态, 和科研的最新成果应用于教学中, 从而促进学生的科学研究能力的养成。
3 结语
自本专业创办以来, 一直致力于构建有效的, 符合专业定位和目标, 符合社会需求的实践教学体系。空间信息与数字技术专业实践教学体系的建立, 从目标的确定到实施方案的展开, 到监控和考核体系的顺利运转, 再到保障体系的进一步完善, 都是在探索中逐步前进的。经过几年的建设和实施, 在我系2011级毕业生的就业去向上有了较好的收获:学生的动手实践能力显著增强, 创新能力也有所展现, 获得各类GIS竞赛全国性奖项, 申报了近10项大学生创新性实验项目, 2011年10%的毕业生考入985、211高校继续深造, 就业率达到96%, 且大部分毕业生都进入了空间信息相关领域工作。有成绩的取得, 实践教学在其中扮演了重要的角色, 也从另一方面验证了该实验教学体系的可行性, 为相关专业的实践教学体系改革提供一点思路。
参考文献
[1]张明华, 唐宁, 等“.空间信息与数字技术”新办专业建设与实践[J].高等理科教育, 2010 (2) :42～46.
[2]满旺, 邬群勇.面向海西经济区的空间信息与数字技术专业培养方案的制定[J].中国电力教育, 2009 (11) :33～34.
[3]李长坡, 王轩.新建地方本科院校GIS专业实践教学体系的构建[J].测绘与空间地理信息, 2010 (10) , 33 (5) :28～34.
空间信息与数字技术 第2篇
“空间与图形”是小学数学的重要组成部分，《数学课程标准》强调这部分内容的学习应突出培养学生的空间观念。在低年级也就是第一学段中提出“学生将认识简单几何体和平面图形，感受平移、旋转、对称现象，学习描述物体相对位置的一些方法，进行简单的测量活动，建立初步的空间观念。在教学中，应注重所学知识与日常生活的密切联系；应注重使学生在观察、操作等活动中，获得对简单几何体和平面图形的直观经验。”然而，由于小学生的思维基本上处于形象、直观阶段，而空间观念是十分抽象的。所以这部分内容一直是数学教学中的难点。怎样将“空间与图形”的内容教好，也是数学老师一直思考的问题。
这些年计算机的普及，信息技术在教学中的应用，使我们惊喜的发现，利用信息技术这一教学手段辅助“空间与图形”内容的教学，能收到很多意想不到的效果。笔者就信息技术在“空间与图形”教学中的应用进行总结，谈谈一些自己的看法。
对此关于小学数学“空间与图形”，我们进行了专题研讨。在研讨时我们三个年级段数学组成员各抒己见，畅所欲言，既有经验的共享，又有个性化的反思，通过这种交流，大家开拓了眼界。校本教研增强教师之间的交流、合作、提高、共鸣。”
一、本次研讨的议题我们展开了调查问卷，对于本次研讨议题作了认真的思考，现归纳如下：
第1个议题：在“空间与图形”教学中，信息技术强化“图形的认识”该如何操作？
小学数学新课程标准中对于低年级段确定图形的认识了有如下具体的目标：（1）通过实物和模型辨认长方体、正方体、圆柱和球等立体图形。（2）辨认从正面、侧面、上面观察到的简单物体的形状。（3）辨认长方形、正方形、三角形、平行四边形、圆等简单图形。（4）通过观察、操作，能用自己的语言描述长方形、正方形的特征。（5）会用长方形、正方形、三角形、平行四边形或圆拼图。（6）结合生活情境认识角，会辨认直角、锐角和钝角。（7）能对简单几何体和图形进行分类。我们知道小学生在学习空间与图形知识时所表现的理解能力，尤其是低年级段的学生，主要是要调用各种感官，通过创设情景，依靠思维去认识新知识。因此，在空间与图形知识教学中，注重直观形象，把课本上抽象的文字描绘和静止的图像转化为具体、直观的动态过程。信息技术能有效地激发学生的学习兴趣，使学生产生强烈的学习欲望，在宽松愉快的学习环境中形成最佳的学习动机。结合本地区所使用的教材这些内容，我们想让处在这一学段认知水平的学生认知这部分内容是有一些难度的，在我们的日常教学中，采用信息技术辅助的办法来帮助学生进行认知，如在进行一年级下册《认识三角形和平行四边形》的教学中，为了让学生能够从生活的实际事物中清晰的抽象出我们要学习的新内容，我们列举出了具有三角形特征的物体，如“红领巾、三角形小旗、道路警示牌”等，通过课件展示出这些实物，然后从实物上动态抽象出三角形的形状，让学生从生活中的物体抽象出数学知识。它能有效地激发学生的学习兴趣，使学生产生强烈的学习欲望，在宽松愉快的学习环境中形成最佳的学习动机。第2个议题：信息技术辅助“图形与变换”教学，降低教学难度。
对于这部分的内容，在课标中描述是这样的：（1）结合实例，感知平移、旋转、对称现象。（2）能在方格纸上画出一个简单图形沿水平方向、竖直方向平移后的图形。（3）通过观察、操作，认识轴对称图形，并能在方格纸上画出简单图形的轴对称图形。熟悉电脑的同志都知道，平移、旋转、对称现象在电脑中的表述比实际物体来演示还要直观方便，并且学生更容易记忆，而且表现的手法也很生动有趣。我们将生活中许许多多的例子通过信息技术搬进课堂，搬到学生面前，使得知识储备有限的学生们能很直观的认知并能掌握好平移和旋转的特点。再如在进行《轴对称图形》一课教学时，设计了一系列充分发挥信息媒体优势的活动。利用信息技术播放优美的民族乐曲，展示漂亮的轴对称图形，除了直观演示外，更是把计算机作为一种学习的工具，使计算机的初级画图技术和数学知识完美地结合在一起。教师是这样设计的活动：电脑制作轴对称图形，老师先带领学生用剪刀剪出一个轴对称图形“小松树”，然而后，再带领学生按照步骤利用计算机中的画图软件制作轴对称图形。步骤：（1）先画出半面天安门；（2）再复制；（3）把复制好的水平翻转；（4）组合成完整的天安门图案。这堂课有机整合信息技术，充分满足了后进学生的多感官需求，在这样的活动中，后进学生表现出了很高的热情，由始至终，都积极投入学习活动，同时也可以渗透爱国主义教育。第3个议题：信息技术在“测量”教学中的应用 小学数学新课程标准中对于低年级段关于测量的认识了有如下具体的目标：（1）结合生活实际，经历用不同方式测量物体长度的过程；在测量活动中，体会建立统一度量单位的重要性。（2）在实践活动中，体会千米、米、厘米的含义，知道分米、毫米，会进行简单的单位换算，会恰当地选择长度单位。（3）能估计一些物体的长度，并进行测量。（4）指出并能测量具体图形的周长，探索并掌握长方形、正方形的周长公式。（5）结合实例认识面积的含义，能用自选单位估计和测量图形的面积，体会并认识面积单位（厘米
2、米
2、千米
2、公顷），会进行简单的单位换算。（6）探索并掌握长方形、正方形的面积公式，能估计给定的长方形、正方形的面积。这一部分的内容对于学生来说没有认识图形部分知识来的直接，尤其是在单位和面积的概念的理解上，容易发生困难，为了很好的解决这些问题，通过信息手段让学生生动直观的将繁琐的、不容易理解的知识具体化，从而清楚的理解这些知识，如在教学让学生掌握千米、米、厘米等之间的关系时，我们利用信息课件将很远很大很不容易在课堂中拿出来作展示的物体，都展现在学生面前，让学生能够清楚的知道1千米的长和厘米的短，使学生能够有很感性的认识；再如：在教学三年级下册长方形和正方形的面积和周长时，学生容易将这两个概念混淆，其原因就是没能形成面积与周长的正确表象。教学中，我们用信息来动态显示，加强学生感知。当演示周长时，可先用红线圈出周长，再闪动几下，让学生形成周长是一条线的表象；当演示面积时，再用颜色铺满图形，并可以反复显示铺的过程，让学生形成面积是一个平面的表象。通过信息手段，能够很方便的解决学生在学习测量这一块知识存在的困难。第4个议题：信息技术在“图形与位置”教学中应用
这一部分内容在，有空间的概念，处在低年级段的学生不是很容易理解这方面的知识，课标中是这样描述的：（1）会用上、下、左、右、前、后描述物体的相对位置。（2）在东、南、西、北和东北、西北、东南、西南中，给定一个方向（东、南、西或北）辨认其余七个方向，并能用这些词语描绘物体所在的方向；会看简单的路线图。这些来自空间建构的知识，要想让学生能够接受，是要花不少的功夫的。对于描述物体的相对位置而言，学生通过自己身边的实例倒是很容易理解，教师在课堂中只要开展一些小活动，就可以解决这方面问题，但是对于空间的方位来说，学生是比较容易混淆的，认识不是很清晰，这里借助信息是再合适不过了，把处在广域概念的大范围构建到学生的眼前，让学生直观的认识理解。如我们可以通过互联网中Google Earth(谷歌地球)搬进课堂，搬到学生面前，让这个地球上地理方位都呈现到学生面前，在解说学生所处城市的如合肥在淮南的哪个方位时，只要一缩小地球很容易就看出来，这样直观的介绍比我们苦口婆心的慢慢介绍，学生摸不着头脑的去想要方便直接的多了。
实际上，数学课程的设计与实施应重视运用现代信息技术，大力开发并向学生提供更为丰富的学习资源，把现代信息技术作为学生学习数学和解决问题的强有力工具，致力于改变学生的学习方式，使学生乐意把更多的精力投入到现实的、探索性的数学活动中去。信息技术辅助教学作为现代化的教学手段，与常规教学手段相比，有其独特的优势，能根据教学需要将教学内容实现大与小、远与近、动与静、快与慢、整与散、虚与实之间的相互转换，它能突破时间和空间的限制，生动形象地再现事物发生和发展的过程，从而在小学数学学科的抽象性和逻辑性与小学生思维的具体形象性之间架起桥梁，为提高课堂教学效率创设了条件。总之，恰当地运用信息技术辅助“空间与图形”内容的教学，利用它创造的图形、图像、声音、动画等多种信息，刺激学生感官，通过形象生动的画面，悦耳动听的音乐等充分展示知识的形成过程。不仅能激发学生学习兴趣，增强直观表象，而且还能有效地突破难点，提高教学效率。信息真是我们教学的好帮手！研究结果：
二：课题组经过研讨，在教学中逐渐形成了自身的教学风格，对课前设计和教学反思的内容作了明确的规定：
(1)、课前考虑：本课适宜采用哪种教法？你为何选择此方法？如何优化图形教学？通过本节课学习要达到什么目的？同时发展同学哪几种能力？是否与其它学科进行了整合？你准备用何种方法进行效果检测？本课结束后，你要收集哪些资料？
(2)、课堂重视。明确本节课学习内容并向同学出现与当前学习主题的基本内容相关的情境。同学有权选择所出现的学习内容，在此过程中教师应注意发展同学自主学习能力，使同学学会学习。重视训练同学的思维能力。尤其是对求异思维能力的培养，它是创新思维的具体体现。提倡小组协作学习，开展小组讨论。让他们在争论中点燃创新思维火花。通过对学习效果评价，包括自我评价与小组评价和老师评价。让他们享受学习胜利的乐趣。明确自身今后努力方向。（3）、课后分析：a、你选择的教法是否恰当，有没有更好的选择？b.启发的是否胜利？时机是否恰当，有没有更好的时机？C、本课的教学目的是否达到？你所期望的同学能力有否发展？为什么？D、你使用的检测手段是否有效？有什么需要改进的地方？E、你收集的资料能从哪些方面佐证课题？F、本研究课对课题研究有哪些贡献（包括经验和教训）？
课题组成员上课都必需对照操作程序认真进行优秀教案，使以后的研究课不再偏离研究方向，为最大限度地取得实验效果奠定了坚实的基础。
三、研究效果
通过实验研究，我们认为运用信息技术上数学课可以创设一个融知识性、趣味性、活动性、自主性、渗透性、考虑性于一体的课堂教学氛围。可以最大限度地激发同学学习积极性，可以有效地培养同学创新思维能力和实践能力。
四、问题与考虑
1、毫无疑问，运用信息技术，对培养和发展同学的创新思维能力
将有着不可低估的作用。但信息技术也不是万能的。运用不当，是否会妨碍、甚至替代同学考虑？自我感悟、自主体验学习过程？另外把信息技术与其它学科进行怎样优化整合现代教育媒体资源，才干适应新课程规范的要求，使同学在主动探索、自主学习的进程中，提高和发展同学的审美能力？这些问题还有待于我们作进一步的实验与探索。
空间信息与数字技术 第3篇
一、创设情境 感受学习乐趣
鲁迅先生说过，没有兴趣的学习，无异于一种苦役。在传统教学中，教学内容的呈现方式多表现为单一性，而小学生生性好动，自控力差。多媒体能使抽象的几何问题动态化，枯燥的问题趣味化，静态的问题动态化，复杂的问题简单化。利用多媒体把几何知识放在一个生动活泼的，贴近生活的情境中去学习，更容易激发学生的学习兴趣。例如教学《平移和旋转》时，先分别出示游乐园的一些游乐项目的动态画面，如：旋转木马、观缆车、大浪淘沙、小火车、缆车等，集声、像、动画于一体，创设一个和谐的学习气氛，拉近学生与数学的距离，感受到数学学科的趣味性。
二、观察比较 感悟图形特征
观察在数学，特别是在几何知识学习过程中的作用很重要。学生从看图到认识图形都离不开观察。利用多媒体，让图形的某些部分闪烁，配上悦耳的声音，引起学生的注意力，引导学生观察图形的表面现象，并学习掌握图形的本质特征，教会他们进行分析、比较，培养学生发现问题、解决问题的能力。例如教学《图形的旋转》时，预设：由一个基本图形A旋转一次可能得到什么图形？让学生动手操作汇报后，媒体演示学生的3种不同的转法(如图1)。
引导学生观察比较，发现每一次旋转，图形都必须绕一个固定点进行旋转。再次通过媒体的演示，并闪烁旋转中心，从而使学生感受到旋转中心的存在。学生在观察媒体的演示后进一步发现了问题：为什么同样是图形A绕着点O进行旋转，得到的图形却不一样呢？这时候，进一步闪烁旋转的过程，及时打出表示顺时针方向、逆时针方向的箭号；旋转前后对应的两条边所形成的夹角。学生感悟到旋转时的另外的两个要素——旋转角度和旋转方向。学具的操作和多媒体的演示有机结合，学生在一次又一次地操作、观察、比较下，知识的建构由浅入深，循序渐进，充分感受到旋转中心、方向、角度三要素，这样的教学，有助于拓展学生的思维，培养学生的观察能力，空间想象力，增强学习的信心。
三、动态演示 构建数学模型
几何图形是小学数学重要组成部分，虽然学生在生活积累一定的感性经验，但是空间观念十分抽象。为了使学生能很快地抓住问题的实质，可以通过多媒体，以不同角度形象演示知识发生过程，把图形进行分、移、拼、旋转，具有较强的表现力和感染力，使学理解知识的产生、发展过程，从而构建学生的知识体系。例如教学《图形的旋转》时，我们知道旋转作为生活中常见的数学现象，只有在运动时，学生才能较好地掌握规律和特征。而教材只展现静止的图片，如果不借助媒体的演示，学生是难于了解由一个简单的图形经过旋转制作出复杂图形的过程。此时，恰当合理地应用形象、直观的多媒体教学手段，展示基本图形图A绕着点O顺时针90度旋转3次得到风车的设计过程，再展示图A绕着点O逆时针90度旋转3次得到风车的设计过程（如图2），使学生了解要得到同样的图形可以有不一样的设计方法。通过多媒体演示，实例观察，使学生获得大量生动、具体和直观的感性认识，有助于形成深刻的印象，开拓视野，加快构建数学模型的速度。
四、展示欣赏 激活创新思维
图形本身处处充满美的韵律。教师在平时的课堂教学中，如能适时、适度、适量运用多媒体辅助教学，并和其他手段结合在一起，不仅有效地帮助学生理解几何知识，还引导学生去发现美，欣赏美，创造美，从而培养学生的美感和良好情操，促进学生创新素质的发展。例如在教学《图形旋转》后，在悦耳的音乐中，展示常见的精美旋转图案和物品，在欣赏美的同时，学生的创作欲望被充分调动起来。此时，教师顺水推舟，让学生充分发挥自己的能动性，进行创新设计自己喜欢的旋转图形。学生设计出的作品让老师大饱眼福，叹为观止。利用多媒体的优势，一方面关注学生的审美体验，培养学生审美情趣，另一方面激发学生的创新思维。
总之，利用多媒体辅助进行教学是教育改革实践中的新探索，不仅能调动学生的学习积极性，而且学生在获得空间与图形的知识的同时，空间观念，推理能力等因素也能得到发展。多媒体也必将给空间与图形这一领域的教学带来深刻的影响。
空间信息与数字技术 第4篇
1 3D电影的空间特性
3D电影“依据双眼视差原理, 采用专用设备让观众在二维幕布上感受到三维深度空间, 就像人们在现实空间中肉眼的自然视觉一样。”[2]在克拉考尔眼中电影是“物质现实的复原”, 增加了z轴的3D电影突破了厚度和边框的限制, 进一步向客观世界靠近, 从这个角度上说它在当下电影形态中最贴近电影的本质。
3D电影的立体感由靠近观众的出屏空间、屏幕平面和最远离观众的屏幕后空间3部分组成。资料显示, 人眼前1.5m左右的位置感知立体效果最强烈, 因此让影像离观众1.5m左右出屏, 是实现立体效果的最好方式。无论是《阿凡达》中向观众飞来的纳美人, 《少年派的奇幻漂流》中窜出画面的动物, 还是最近的《蝙蝠侠大战超人》中从屏幕呼啸而出的黑蝙蝠, 都显示了3D电影在制作“出屏效果”上的高超水平。然而, 营造3D效果还有一个更为广阔却一直被忽视的频段——屏幕后空间。虽然屏幕后空间由于远离观众呈现出的深度感不够明显, 但却能创造出2D电影难以企及的深度和广度。驱动这一空间的方式包括灵活的场面调度和有层次的叙事进展。例如, 使画面主体沿着z轴穿过屏幕后空间, 中部空间和出屏空间3个区域, 或者在z轴方向上安排多个主体达到4至5组 (2D电影中通常有两组) 。电影《雨果》中有这样一个画面:出屏效果最佳的钟一直延伸到远处, 产生巨大的时间压力;时钟之后逃跑的雨果呈现了轻微的出屏效果, 在雨果之后跟着追击他的瘸腿警察和狗, 追逐将两个空间深度勾连并营造出紧张感;远处深深的楼梯则充分运用了屏幕后空间的深度和广度, 铺设出恐惧、危险的底色。与此同时, 镜头还在沿着z轴微微移动, 形成危险空间的独特韵律。在这一个镜头中, 出屏、深度透视、多人物的纵深调度和镜头的纵深调度等多种方式将人与人、人与物之间的冲突关系和戏剧张力表达得淋漓尽致。
3D电影在美学认知上创造了“视觉热点”的概念, 它是指当危险事物突然冲出屏幕时, 观众被惊吓、刺激产生了大叫、后仰等躲避危险的反应。因此“视觉热点”能够将屏幕内的空间延伸到观众席, 此时观众与剧中人的视线缝合, 并对故事内容进行更直接的价值判断。正如尼采曾所宣称的“一切从身体开始”, 观众由身体加入启动并加深了人的审美主体身份, 观众在与剧中人的深度融合中, 参悟并创造出多重意义指向。因此富含“视觉热点”, 3D电影将浅层的观赏升级到高级的体验层面, 声援了西方盛行的“体验经济”所主张的经济生活从商品、服务到达体验层级的时代口号。卓越的视觉体验使作为艺术形式的3D电影成为时代发展的一个标志。
2 3D电视的空间延伸
3D电视是“模拟真实空间关系的新型电视, 它利用人眼的视觉特性产生立体感, 呈现出具有深度的三维场景。”[3]3D电视和3D电影的视听效果相似, 但由于电视和电影有着本质区别, 所以两者在媒介形态上也存在着差异。
首先, 3D电视节目的内容更接地气, 看3D电视的家庭环境近似“公共空间”, 人们可以随意评说、走动, 这种观看经验更加舒适自由。当电视节目中的人与事没有出现在黑暗、行动受限的电影院中, 而是显现于闲适的居住环境时, 剧中场景与家中的光线、声响、温度、家具布局等实在元素相交相融, 观众不只是坐在屋里看电视, 而是将家的空间向色彩斑斓的故事世界敞开, 将闲散的居家感受与紧张、激烈的剧情气氛对接。这个过程扩充了家庭生活的边界, 也完成了向自由化观影的升级。
3D电影的传送依靠影院的放映系统, 3D电视则可轻松调取三网融合体系、数字电视机制作技术的红利, 在传播模式和互动方式的开发上更胜一筹。3D电视节目与观众的交流不止于3D电影由“视觉热点”带动的身体反应, 还在于大范围加入了更深层的互动行为。首先表现在观众能够对3D电视节目的画面效果、播出内容进行控制。随着数字点播技术的完善, 3D数字节目也具有点播、回看等选项满足了观众的个性化收看习惯。同时具有3D功能的数字电视机以及3D电视软件系统还能够让观众自行设置立体效果的深浅强弱。虽然目前这项控制还是局部的, 一般都围绕立体感和舒适度的平衡和微调, 但是这却体现了3D电视在增加观众收看适应力和向着智能机器发展的努力。其次, 专门播放3D内容的中国3D电视试验频道中, 很多栏目都专门设置了互动渠道和互动环节, 这种对节目内容的介入和对节目走向的影响, 是更有效的互动设置。在家收看3D节目的电视观众可以通过节目下方的微博讨论话题, 以及画面一角的微信入口参与到栏目进程中。当然, 更加神奇的接入在于通过将微信二维码在显示深度上设置在屏幕平面上, 观众能够在三维的观赏体验中用手机扫描这个二维码进入节目系统中, 二维空间和三维空间实现无障碍对接。
3 4D电影的感官联觉
视觉、听觉、嗅觉、触觉、味觉五大感受通道的协同合作, 达成了人们对事物全面性的认知。当下人们对感觉系统的强化和拓展, 催发了影视艺术中代表丰富感官体验的联觉意象。
3D电影的英文全称是“three-dimensional”, 单词“dimension”取义为“维、度”。4D电影是指在3D电影的基础上加上环境特效模拟而成的新型电影样式, 观众在看4D电影时, 跟随影视内容的进展可实时感受到雷电、下雨、风暴、撞击、扫腿、喷洒水雾等在身边发生的与剧情相对应的事件, 因此说三维电影和影院的模拟剧情环境组成了四“维”空间。空间科学指定的“四维”概念是空间三维和时间一维, 即科学的四维空间是指时间轴上每一点都是具有三维信息的场景。因此, 这里的“4D电影”是一个伪概念, 但它却是一个规定俗称的名称。在这里我们沿用行业内约定俗成的称谓, 论述4D电影相当于对3D影像在空间真实度和感知全面性上进行的一次延伸。
很多情境中, 身体的参悟能力比思维和意识更强。近百年来, 技术的发展一直试图跨越时空的界限, 恢复身体的在场性。影视艺术一直在研制“一种‘自然的’、‘直觉的’和‘身体上密集接触’的界面, 模拟立体声、质感和触感, 以及温度、甚至动觉的感官全部整合, 向观者传达自然界复杂结构内的幻觉, 营造最强烈的沉浸感。”[4]这正是4D电影一直期望实现的艺术效果。
对4D电影的审美评价应该归结为是否能够最大限度地激活人的各种感官, 其首要指标是“生动性”。“生动性”是评价电影创设产生感官联觉艺术场域的能力, 例如, 影片中飞船在太空中翱翔, 观众能否感受到这个宇宙空间的“真实”存在。接下来要考虑它的“互动性”和“回应性”, 即观众进入到这个艺术场域的形式和内容中, 并认定自己就是该场域一部分的程度, 比如观众在多大程度上认为自己也身处于在宇宙空间中。接下来要提升其“感觉广度”和“感觉深度”, 即指调动观众的视觉、听觉、嗅觉、触觉等丰富的感官, 并提高每个感官感受的“质量”, 如飞船遭遇碰撞, 观众不但看到此景, 还听到了立体声的巨响, 通过座椅产生震颤, 通过数字头盔闻到一股“烧焦”的味道, 并且借助数字传感手套感受碰撞带来的震荡。
上文所描绘的一切, 或许是数字立体显示技术的美好未来。我们希望影视技术的前景是将幻觉空间构造成一个物理现实空间, 围绕影视作品的是一个微型社会。在那里, 人类获得自由、全面的发展。
摘要：本文的研究对象是3D电影、3D电视和4D电影3种数字立体显示技术。文中系统阐述了3D电影对现实空间的高度仿真, 3D电视对3D电影观赏效果的自由化升级, 以及4D电影对视听经验更加全面的开发。
关键词：3D电影,3D电视,4D电影,立体显示技术
参考文献
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空间信息与数字技术 第5篇
一、“数字城市”及其应用的现状分析
1、国外“数字城市”基础平台建设的现状分析
1)空间数据生产、使用的协调和管理
1994年4月13日，美国颁布了12906号总统行政令，实施国家空间数据基础设施(NationalSpatialDataInfrustructure，NSDI)计划，正式在美国政府和非政府部门中开展直接协调地理空间数据收集和管理的活动。
英国政府在认识和分析美国NSDI成功和问题的基础上，提出了国家地理空间数据框架(NGDF)发展计划。
澳大利亚联邦空间数据委员会制定了空间数据管理机构与领导机构的权利与责任、联邦公益空间数据转让等政策。
2)空间数据框架建设
美国FGDC于1995年4月提出了NDGDF实施计划，开始建立包括大地测量控制、数字正射影像、数字高程模型、交通、水文、行政单元以及公用地块地籍数据在内的.数据框架。
加拿大GeomaticsCanada负责全加拿大国家地形数据库(NTDB)，已经完成1：25万地形数据库和南部人口稠密地区的1：5万地形数据库。
欧洲大多数国家版图较小，数字地理空间数据生产基础较好。英国陆军测量局从1970年开始从事数字化制图，已正式向社会提供数字化地图。
法国地理院从1985年起建立1：5万全国地形数据库(BDTOPO)，x、y精度为2.5m，z精度为1.0m。
德国内务部原大地测量研究所(IFAG)负责完成全国1：20万DLM和1：100万DKM，各州测量局负责完成1:2.5万DLM和1:2.5万DKM，其地物精度要求为3m。
荷兰于1990年建立了地籍信息(非图形)的联网查询，有2500注册用户，完成全国地籍图数字化。
日本是亚洲地区最早开展地理信息化工作的国家。目前已能向社会提供DEM数字地图等系列产品。
3)空间数据标准建设
发达国家的地理信息管理采用国家和地方两级管理体系，在“数字城市”空间数据基础平台的建设中,通常采用自上而下的组织形式，即由中央政府组织相关机构共同推动全国范围统一数据平台的建设。政府在其中主要起到协调政策性事务、组织研究发展、统一数据标准和行业规范等作用。
2、国内“数字城市”基础平台建设的现状分析
我国“十五”计划明确提出：“大力推进国民经济和社会信息化，是覆盖现代化建设全局的战略举措。以信息化带动工业化，发挥后发优势，实现社会生产力的跨越式发展”。作为推进信息化工作的一个重要方面，党和政府的各级领导对“数字地球”给予了高度重视。
11月在首届“数字地球”国际会议上，北京市市长刘淇正式提出了启动“数字北京工程”。初，北京市信息化办公室制定了“数字北京’
空间信息与数字技术 第6篇
新课标指出，“课程的设计与实践，应重视应用现代信息技术，大力开发和提供网络资源，为学生学习、解决问题提供强有力的工具。”同时，新课标还指出，“学科教学活动，必须建立在学生认识发展水平和已有的知识基础上，要设计与学生生活、知识背景密切相关的，又是学生感兴趣的学习情境，使学生体会到所学知识来源于生活又运用于生活，把教学内容、网络资源与生活实际有机地结合起来。”信息技术作为一种辅助教学手段，被广泛应用于学校教育教学之中。从幻灯片到多媒体再到网络，涉及了中小学各学科教学领域，教师的专业水平和信息素养不断得到提高。新一轮课程改革对应用信息技术提出了更高的要求。在教师、学生主体地位发生变化的同时，把信息技术合理、高效地用于学科教学，是广大教师和信息工作者的新使命。
信息数字化建设
教育部在《基础教育课程改革纲要（试行）》中指出：“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。”国家教育“十二五”规划纲要指出：“充分利用优质资源和先进技术，创新运行机制和管理模式，整合现有资源，构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施。加快终端设施普及，推进数字化校园建设，实现多种方式接入互联网。”
一般情况下，信息数字化建设主要有3个部分：网络平台建设（互联网+城域网，互联网+校园网，互联网+局域网等）；“班班通”建设（计算机+电子白板，计算机+大屏幕投影，计算机+电视机及电子阅览室、多媒体教室等）；网络资源建设（经过数字化处理，可以在网络环境下运行的多媒体材料或教学系统，即可被教与学活动所利用的一切数字化资源）。
信息技术与课程整合
以网络技术和多媒体技术为核心的信息技术的不断发展，给我们的生活、学习、工作带来了全新的方式。把信息技术融入到教育教学之中，既改变了“一支粉笔、一块黑板、一本教科书”的传统教学模式，也要求教师在应用信息技术的同时，要像使用黑板、粉笔一样自然、流畅，体现“整合”，达到信息技术与课程整合的根本目的就是有效提高教与学的效果。信息技术与课程整合有以下几种做法。
激发学生兴趣和探究性
信息技术应用为我们提供了许多趣味性、针对性、实用性和探究性强等直观而形象的资源，我们无须再用重复了千百遍的“说教式”来进行教学，只要将生动的图片、动画材料和丰富多彩的视频资源有的放矢地进行整理组合，就能起到事半功倍的效果。有专家研究证明，单凭听觉只能记住15%的内容，单凭视觉只能记住50%的内容，但如果听觉视觉并用，就能记住65%的内容。信息技术手段在课堂教学中的应用，同时刺激学生的听觉和视觉，从而激发学生的学习积极性，促使学生主动地探求知识、掌握知识。
辅助教学突破学习中的重、难点
教师突破教学重难点，常辅以多种教具、媒体直观地实现，以体现学生在教学过程中的参与、合作、探究和创新的行为方式。信息技术教育资源中的“教案示例”“媒体展示”和“示范课例”等各类教学资源，提供了许多便于教学重难点突破的有效途径。如“草原”一课，对大部分的山里学生来说，对草原的认知度极低。教师通过信息技术手段，采用视频、图片等，将草原的一望无际展示在学生面前，不仅突破了教学中的重、难点，而且帮助学生较好地掌握了所学知识。
帮助学习者认知事物发展规律
由于环境的局限，生活在农村的学生很难见到地铁、轻轨、儿童乐园，而生活在城市的孩子，对自然界的许多事物缺乏感性认识。利用信息技术就可以解决这一问题。我们可以设计一些课件来帮助学生直观有序地认识事物发展的规律。如课件《草履虫的认知规律》，不仅将草履虫的采集、培养液的制作及习性观察惟妙惟肖地展示在学生面前，同时还提供了学生自己动手操作的过程，有效地提高了学生对事物发展规律的认识。
扩大学生知识面
信息技术与课程教学有机整合，能在较短时间内向学生展示大量的教学资源，同时可以旁征博引，拓展学生知识面。以多媒体计算机和互联网为学习工具，以网络为信息来源进行的开放式教学，将学生学习和教师教学置于无限的资源背景之中，帮助他们不断扩展对周围世界和科学领域的认知。老师可以通过网络平台给学生布置学习任务，学生可以依托网络平台查询资料、人机互动、合作交流等方式，把学习内容和知识体系相结合并在网络平台上分享。例如，石柱县开展的不同的学生主题活动合作学习小组，通过实地走访、网络获取、合作交流等，将所得信息资源进行加工，做成LOGO和网页。教师组织学生通过平台进行交流、评价、总结、分享，深化了学生所学知识，培养了学生思维能力和想象能力，拓展了学生知识面。
丰富本土教学资源
每个地区都有丰富的民族风情、民间艺术、人文古迹等，我们可以充分利用身边这些宝贵的资源开始教学内容。如石柱县开展的《同城校际间主题活动——旅游资源调查》主题活动，不同学校师生通过对本地旅游资源的调查，再到平台上交流、讨论、归纳、总结，不仅锻炼了学生自主学习能力、合作交流能力，同时也极大地丰富了本地旅游资源和本地教学资源。
总之，信息技术数字化建设和应用与新课程改革的整合有多种途径和方法。学生是学习活动的主体，信息技术与学科教学整合必须建立在学生学习发展需要和已有知识的基础上，提供学生能直接参与的各种科学探究。只要我们教师充分利用信息技术服务课堂教学，以教材为依托，结合新课程提出的教学目标，着眼信息技术素养的提高，信息技术应用于课堂就一定会焕发出新的生机与活力。
参考文献
[1]何克抗.信息技术与课程整合[M].北京:中央民族大学出版社,2001.
[2]粟朗.跨越数字鸿沟:中小学信息技术教学及应用研究[M].西安:陕西师范大学出版社,2009.
（作者单位：1 重庆市石柱县渝中实验小学；2 重庆市石柱县现代教育技术管理中心）
空间信息与数字技术 第7篇
1 地球空间信息技术与通信技术集成所具有的可行性
将“3S”作为核心的地球空间信息技术不仅可以实现数字化和自动化, 还可以支持与多种通信设备的连接。由于人们对通信技术持有十分认同的态度, 所以在最近的几年里, 通信技术得到了突飞猛进的发展和进步, 尤其是网络技术、WAP技术和微波技术, 这些技术在为人们带来便利的同时, 可为地球空间信息技术与通信技术的集成打下了良好的基础。
2 地球空间信息技术与通信技术集成的模式
2.1 GPS技术
在上世纪八十年代, GPS技术的应用与发展, 使空间定位技术得到了前所未有的改观, 由于是在该技术与通信技术实现结合以后, 更是为科研工作带来了极大的便利。应用GPS技术可以测定目标的三维坐标, 这种突破可以将传统意义上的定位技术进行大范围的延伸, 使其在海洋甚至是外层空间, 都可以完成定位与测量, 而且还从原来的静态影像转变为更加直观和具体的动态形式, 在测量与定位的过程中就可以进行数据的处理与分析, 可以得到的精度从以往的m级单位发展至mm级单位, 这是原有技术根本无法比拟的。在实际情况中, GPS技术与通信技术集成的产物在很多方面都得到了广泛的应用, 比如大型的水利发电站、建筑工程等, 此外, 导航与定位也为重要车辆的监控与管理带来了切实的便利。
2.2 GIS技术
如今, GIS技术的进一步发展一方面是将Client结构作为核心和标准的, 也就是用户端可以通过某些渠道直接使用服务器中的数据, 另外一方面, 在计算机网络技术持续发展的影响下, GIS技术能够在遥远的一端完成空间数据的查找, 包括实时的图像, 并且还可以对这些空间数据进行针对性的分析和处理, 能达到此效果, 正是由于GIS技术与通信技术的完美结合, 是GIS技术的应用得到了质的飞跃。
2.3 RS技术
RS技术的应用已经实现了明显的转变, 从原来的单一资料转变为多时相的层次;从静止的空间数据分析转变为动态检测, 同时也从定性分析向定量测算方面的转变与创新。在国内, RS技术已经基本摆脱了设备上的限制, 不在依托于国外的卫星资料, 而是将我国自主研发的卫星发射升空, 比如气象研究领域的风云卫星等。多源化的基于RS技术的影像在实际情况中的应用已经十分广泛, 比如人们实际生活中的天气预报等。通信技术对于RS技术而言, 是一项必不可少的重要基础, 在RS技术中的空间数据获取、传输等方面都具有重要的作用。
3 技术集成的关键点
3.1 空间数据压缩
在技术集成的过程中, 必将面对多源空间数据信息的处理问题, 由于空间数据量较大, 所以在传输和存储的过程中, 具有一定的难度。大量的数据就算是在宽带高速网中, 也无法实现比例尺的随意改变, 所以, 对空间数据进行压缩是十分重要的。另外, 数据的有效管理和快速应用, 自然也离不开数据的合理压缩, 只有这样, 才能使数据不会丢失, 并发挥出应有的价值。
3.2 空间数据浏览
WAP是无线通信协议的英文缩写, 它是在电话、互联网等多种应用之间完成的标准。从技术的层面讲, 无线互联与宽带本质上的区别和差异就是前者属窄带范畴, 所以其内部环境是非常不稳定的, 许多不利的事情都有可能发生, 而且自身对于技术的要求还过于苛刻, 所以, 无线通信协议想要对空间数据进行浏览几乎是不可能的, 难度极大。
3.3 数据库管理
数据管理是一种创建在互联网上, 应用于空间数据实时更新与存储的数据库, 在数据库中, 通常会将矢量或影像等形式的数据进行整合, 检测到数据需要更新时, 立即发出更新指令, 以此确保数据的实时性。将分布形式的数据库当作核心数据源, 结合数据库的实际功能和服务项目, 经过进一步的认定, 对数据库中存储的源数据进行针对性的分析和处理, 将数据库中具有一定公益性的数据进行公布。充分利用计算机网络技术, 比以此为主要手段, 对数据进行发布, 同时应用虚拟现实等相关技术, 向各个等级的用户和社会各界提供高水平、高品质的空间数据信息服务。每一位用户通过搜索引擎, 都可以在网上快速找到想要获取或感兴趣的数据, 之后对此进行下载, 有些数据是完全免费的, 对于那些收费的空间数据而言, 可通过固定的交易流程完成付款, 以此获取数据。
4 结语
空间信息技术在数字化理念提出以来得到了突飞猛进的发展, 而且该技术的应用也实现了一定程度的突破, 从过去单纯的测绘拓展为更加深层次的研究。随着技术应用的持续多样, 也为其动态性等标准提出了极高的要求, 为了适应这一发展, 就必须采取相应的手段, 将空间信息技术与通信技术进行集成, 放大当前通信技术所具有的良好前景, 引领空间信息技术步入全新的发展平台。相信在不远的未来, 空间信息技术与通信技术的集成将更加完善, 为人们的日常生活带来更多的便利, 促进我国经济快速发展。
参考文献
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空间信息与数字技术 第8篇
关键词：通信技术,地球空间信息技术,技术集成
目前我台正在开展智慧电台的综合发展项目, 而随着计算机、互联网技术的高速发展与全面普及, 我们已经进入到一个信息全球多方式、多渠道飞速传播的时代。地球空间信息技术在时代浪潮的推动下, 已经不再局限于传统的数据统计, 而是向着多角度、多方式、多层次地参与处理信息交互的全过程进行过渡。
地球空间信息技术主要包括卫星定位系统、地理信息系统和遥感等的理论与技术, 同时结合计算机技术和通讯技术, 进行空间数据的采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用等。同时也可以发现, 技术创新将成为新世纪科技进步的主旋律, 而技术创新的主体将是技术集成, 并且通过技术集成, 许多学科将向更高的水平发展。通信技术目前不论是无线通信或是有线传输通信技术都在近年得到了飞速的发展。
地球空间信息技术与通信技术的集成提高了信息的时效性、控制性, 随着进一步的创新与发展, 已经被广泛的应用到现代农业、水资源综合管理、实时交通、环境监测等等各个方面, 为创造更加舒适、智能、环保的人类生活贡献着科技的力量。
1 通信技术与地球空间信息技术集成的可行性
1.1 传统电信网络的革新
现代信息数据的传播与处理更加的多元化、复杂化, 不仅有基本的文字信息和语音信息, 随着网络视频通话的发展, 视频图像信息也在信息传播中占有重要比例。为了降低信息处理的成本, 提高数据传送的效率, 基于IP的分组网被广泛用于电信网, 极大简化了不同网络间的连接, 使视频图像类大数据量的空间数据可以在网上实现自由传送。
1.2 宽带无线接入技术的发展
通信媒体多元化和Internet下载高速化的发展, 使得光纤、家庭 (FTTH) 、XDSL和HFC技术在通信工程领域得到了进一步的应用。这样就为空间数据的网上交互和处理提供了一个快速高效的技术平台。
1.3 卫星通信技术发展
更多的地球同步轨道卫星和中低轨道卫星应用趋向商业化, 使得卫星广播电视、数据直播业务、定位系统、移动电话系统得到了进一步的发展。卫星通信技术向着宽带化和移动化的方向持续发展, 为空间信息技术与通信技术的集成提供了强有力的技术支持。
1.4 通信终端技术发展
多媒体通信和移动通信的创新与发展是网络界和电信界研究与发展的核心问题, 通过整合优质资源, 无论用户在什么位置, 都能够以统一的标准给他们提供多样化、全面化的信息网络服务。视频通话、IP电话、可视电话、呼叫中心等都是通信终端多媒体化和移动化浪潮下催生的产物, 这些都为空间数据的传播创造了可能性[2]。
2 通信技术与地球空间信息技术集成的基本模式
2.1 GPS与通信技术集成
20世纪末期, 空间定位技术在许多方面迎来了历史性的变革, 其中GPS卫星定位和导航技术与现代通信技术相结合, 扩展了研究的广度与深度, 从静态发展到动态, 极大提高了定位的多点性、有效性和精准性, 在各个领域内得到了广泛的应用。其中最为大家熟悉的就是为新一代智能手机提供了全球定位功能。
2.2 RS与通信技术集成
遥感信息的应用分析已经开始摆脱传统静态分析模式的束缚, 向动态的、复杂的、多样的分析方式发展。近年来, 随着我国自主设计遥感卫星技术的不断进步, 已经发射了中巴资源卫星、尖兵卫星、风云卫星等应用于多种研究领域的卫星[3]。遥感应用的基石就是通信技术, 它囊括了数据的收集、发送、处理等全过程的整体技术服务。
2.3“3S”与通信技术集成
“3S”技术是指GPS、RS、GIS技术的统称。这三种技术有效集成之后, 再与通信技术进行优化整合, 可以极大地提高“3S”应用的功效, 最后的科研成果也被广泛的应用于数字城市、智能交通网络、现代农业等各个领域。
3 技术集成在广播发射领域上的应用
地球空间信息技术与通信技术集成后, 作为一个全球性、实时性、准确性高的多功能系统, 可以被广泛运用于现代广播发射领域, 主要包括:播出范围和时间预算、台站项目工程测绘、建台资源审查、播出成果验收、预防不良广播台站干扰等。
通信技术与地球空间信息技术集成发展不断成熟与完善, 为各行各业都提供了有效的技术支持与保障。广播发射作为通信领域下的分支, 和其他行业的技术应用原理基本一致, 但同时也具备本行业特有的技术要求和特点。根据不同发射频率、地形地貌、气候资源的反射波长的不同特点, 应用信息集成技术因地制宜、科学开展广播发射项目。
4 应用技术集成发展现代城市
城市作为人类现代活动中基本的空间依托, 伴随着人类文明的不断发展, 向着科技、环保、数字、创新的方向不断变革。当前世界上主要把数字城市划分为3中形式:第一种, 通过文字图片等形式表现信息资源;第二种, 以电子信息形式表现的城市地形地貌、建筑人口等资源, 例如电子地图;第三种, 以三维数字形式表现的虚拟立体城市模型。这三种形式被认为是未来城市发展的主攻方向和基本形式。在数字城市中, 各种各样的信息服务为居民日常生活、工作学习、交通医疗等众多方面提供全方位、立体化的多功能服务。通过地球空间信息技术与通信技术集成, 我们就可以随时随地定位自己感兴趣的信息, 开展各种网上数字服务, 这都是建立数字信息化城市的技术保障。
5 结论
空间信息技术是以卫星通信、卫星遥感、卫星导航定位、地理信息系统等为核心的技术体系。它的发展在全球经济技术一体化的今天地位举足轻重, 研究应用的领域也更加的广阔, 深度不断加强。空间信息技术不断向国家空间信息基础设施和“数字地球”方向扩展, 这些都对空间信息技术的时效性、多样性提出了更高的要求。在全球信息飞速传播的今天, 地球空间信息技术与通信技术的集成必将为数字生活带来一场新的变革, 融入到现代城市经济发展的方方面面, 具有广阔的市场前景和科学意义。
参考文献
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[4]陈俊勇.地球空间信息的实时获取及其应用[J].测绘通报, 1998 (9) .
空间信息与数字技术 第9篇
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空间信息与数字技术 第10篇
一、运用现代信息技术, 培养学生学习数学的兴趣
教育学家夸美纽斯认为兴趣是创设一个欢乐和光明的教学环境的主要途径之一, 只有让学生在这种科学环境中去探索知识的奥秘, 才能对学生的思维起到一个促进作用.教学过程既是学生的认识过程 (而且是“有领导的认识过程”) , 又是学生发展的过程.数学教师的主要任务就是为学生设计学习的情境, 提供全面、清楚的有关信息, 引导学生在教师创设的教学情境中, 自己开动脑筋进行学习, 掌握数学知识.初中学生的思维仍以形象思维为主, 因此教学的直观性、鲜明性就显得尤为重要.一般来说, 明显的刺激、确凿的对象、反复产生的现象等, 因为过分平常, 不会在感觉后摄入思维中, 完全新颖的、抓不着线索的刺激也不能成为思维的素材.最好是未知的, 通过努力可以认知的事物, 高于自己生理发展的能掌握的知识才是能活跃学生兴趣的感情色彩浓厚的刺激.
例如在进行“勾股定理”教学时, 我们利用多媒体计算机创设如下图文并茂的问题情境.在“在希望的田野上”的背景音乐下, 在一个绿色环绕的池塘里, 亭亭玉立的荷花在微风的吹拂下, 频频“点头”示意然后打出一首诗:
平平湖水清可鉴, 面上半尺坐红莲,
出泥不染亭亭立, 忽被强风吹一边,
渔人观看忙向前, 花离原位两尺远,
能算诸君请解释, 湖水如何知深浅?
诗词入课堂, 课堂顿时沸腾起来, 我适时提问:同学们, 透过这美好的诗意, 你能发现一个什么样的数学问题?你知道这湖水的深度吗?你是怎样算出来的呢?学生们再也按捺不住了, 跃跃欲试!整节课学生体验了数学来自生活, 服务于生活, 提高了数学的应用意识.
二、运用信息技术, 培养学生观察和分析能力
初中数学空间与图形这部分内容的教学, 需要一定的空间想象能力和逻辑推理能力, 这对大多数初中学生来说存在着一定的难度, 单纯是教师的演示, 学生很难产生一定的体验或感悟;单纯是学生个别操作, 又很难达到设定的研究目标.为此, 我们认为必须给学生一些实际操作的数学内容, 运用现代信息技术, 构建交往、互动的工作平台, 极有利于提升学生的推理、归纳等思维能力.
例如苏教版七年级教科书《认识三角形》第一课时的教学, 为使学生通过自己的实际, 得出“三角形的任意两条边的和必大于第三边”的正确结论, 我们利用多媒体计算机及实物投影仪构建了师生和生生交往的工作平台, 可收到事半功倍的效果.
三、运用信息技术, 挖掘学生的自主探究能力
数学具有高度的抽象性, 严密的逻辑性和应用的广泛性.电教手段能够把大量直观、材料展现在学生面前, 能再现事物发生发展变化的全过程, 使教学中空洞、抽象、费解的概念与法则变得具体、直观易理解.从而引导学生积极地从多角度观察、感知、探究, 培养数学思维能力, 使学生主动发现新的规律.在数学教学中“几何画板”除了具有“测算”功能外, 还具有“显示”“隐藏”功能, 利用“显示”“隐藏”功能可引导学生探索定理证明中辅助线的添法.比如在圆周角的性质定理时要分三种情况引入, 就可用几何画板中这种功能来引导学生探索定理证明中辅助线的添法, 体现三种情形证明的统一性.这样通过直观演示与探究相结合, 把抽象的数学知识, 形象、生动、逼真地展现出来, 既丰富了学生的感性知识, 又强化了形象思维, 揭示数学的本质特征.同时学生不仅不感到学习的枯燥, 而且学生学习的积极性被最大限度地调动起来.
四、运用信息技术, 激发学生在想象中创新
新大纲指出:培养学生自主性学习和创新精神是素质教育的主旋律, 在我们的课堂教学中, 教师要抓住教材中所蕴含的创造性因素, 利用多媒体课件为学生提供丰富的感性材料, 营造一个轻松活泼的氛围, 把学生的自主权真正交给学生, 打破常规思维束缚, 凭借自己的智慧和能力, 积极从不同途径、不同角度去思考问题, 主动探索, 创造性地解决问题, 培养创新精神.要培养思维的独创性, 首先要培养学生的想象力, 教师可利用现代教育技术的多种手段激发学生丰富的想象力, 比如, 在数学教学内容的引入时, 可以通过媒体播放生动有趣的生活场景, 让学生先想象, 各抒己见, 给予他们充分的想象空间, 最后通过归纳再下结论.教师还应多角度地培养学生的想象能力, 引导学生从各个方面去思考问题.
信息技术与“空间与图形”教学的整合, 对激发学生学习数学的兴趣, 形成比较准确的概念和规律, 培养和提高学生问题解决的能力都是十分有利的.我们通过近一年的理论学习、实践探究、反思小结的行动研究, 教师的理论水平和实践能力有了较大的提高, 通过四项教学策略的归纳, 为下阶段的进一步研究奠定了基础.在研究过程中, 学生学习数学的水平也有了较大的提高, 各年级数学区统考的成绩, 无论是平均成绩、及格率和优秀率与兄弟学校相比都有了较大幅度的提高.当然这与学校校风、教风、学风的强化建设也有密切的关系.我们将满怀信心地继续开展下阶段的研究.
摘要：新课程标准指出, 数学课程的设计与实施应重视运用现代信息技术, 要把现代信息技术作为学生学习数学和解决问题的强有力工具, 致力于改变学生的学习方式, 使学生乐意并有更多的精力投入到现实的、探索性的数学活动中去.由此可见, 现代信息技术在新一轮的课程改革中将起到不可估量的作用.
关键词：现代信息技术,创设教学情境,构建教学平台
参考文献
[1]王鹏远.设计更理想的数学课堂.信息技术教育, 2005.32, 56-57.
[2]曾勤.运用信息技术, 优化课堂教学.信息技术教育, 2005.33, 61-62.
空间信息与数字技术 第11篇
关键词：3Ds Max；效果图表现；效率
[本文系2014年度湖北科技学院校级科研项目，编号：ky14025]
数字化的室内效果图画面逼真，形象直观，是企业招标、工人施工及与客户沟通的好帮手。与传统手绘效果图相比，具有更高的效率，并且更易于修改。随着软件技术的革新，数字化的室内效果图表现已经逐渐成为室内效果图表现方法的主流，是室内设计师工作中重要的一部分。
一、软件简介
（一）AutoCAD
AutoCAD是美国Autodesk公司出品的一款计算机辅助设计软件，操作简单易上手，被广泛应用于土木建筑、工业制图、工程制图等多方面领域，在室内效果图表现中主要用来制作平面布置图及立面图等。
（二）3Ds Max
3Ds Max是基于PC系统的三维软件。3Ds Max的制作流程简洁高效，虽然命令较多，但可以针对自身行业学习部分模块即可，如室内效果图表现只需要掌握基础操作、建模及了解基础灯光、材质即可。只要操作思路清晰，上手是比较容易的，在国内拥有非常高的人气。
（三）VRay
VRay是由著名的3Ds Max插件提供商chaosgroup和asgvis公司推出的一款体型较小，但功能却十分强大的渲染器插件。VRay在室内外效果图表现中，速度极快且渲染效果极好。安装后在3Ds Max中由七个部分构成，分别是：VRay渲染器、VRay对象、VRay灯光、VRay摄影机、VRay材质贴图、VRay大气特效和VRay置换修改器。
（四）Photoshop
Photoshop是由Adobe公司开发的图像处理软件，拥有极高的知名度和应用人群。在室内效果图表现中，主要用来制作材质贴图及对渲染图片进行后期处理。
二、室内效果图表现流程
一个科学的流程，会使工作更加快捷有效。
（一）建模
在室内效果图中建模，是将二维的平面布置图转变为三维对象。首先需在AutoCAD中对平面布置图进行优化，删除家具、标注、轴线、文字等图层，只保留墙体结构线，再将平面布置图导入3Ds Max中进行建模。在导入3Ds Max前需注意将单位与AutoCAD中制作时保持统一，以免模型比例发生偏差，一般室内效果图表现较多使用毫米为单位。导入的平面布置图调节好坐标后需马上凍结，以避免操作时发生位移，造成模型错误，影响后续工作。在创建面板中使用样条线命令，并激活2.5D捕捉命令（需勾选“捕捉到冻结对象”），沿着内墙线进行顶点捕捉绘制出墙线。在修改面板中使用挤出修改器，以真实墙高的数据对墙线轮廓进行挤出，制作出墙体、天花板、地板。再将模型转换为可编辑多边形后进行编辑，使用连接、挤出、倒角剖面等命令依次制作出踢脚线、门框、吊顶等，完成基本的室内空间模型创建。家具、电器等模型可以通过“文件—合并”命令直接导入，但在导入前需确定室内效果图的整体风格。
（二）材质（粗调）
材质（Material）可以看成是材料和质感的结合，它包含物体表面的色彩、纹理、光滑度、透明度、反射率、折射率、发光度等可视属性。VRay的材质模块设置简便、功能强大、效果逼真，基本可以完全替代3Ds Max自带的材质。在布光之前，先调整室内模型中面积较大的材质，如地板、墙面等物体的颜色或纹理，因为它们会对灯光的实际效果产生更大的影响。
在这个阶段，一切对渲染速度影响较大的参数都需关闭，如光线跟踪、增加细分等，因为在粗调阶段只需观察整体的灯光效果是否合理。但是透明的材质一定要在此阶段调节好，否则可能会影响到灯光，比如窗玻璃没有调为透明，那么阳光就不会射入到室内，这也是很多初学者经常遇到的问题。
（三）渲染速度优化
在灯光布置阶段，只需要观察整体的明暗是否合适，色彩是否匹配，而不需要细腻的渲染品质，通常的做法是在渲染设置的输出中，将分辨率按最终输出的分辨率等比降低。在VRay渲染器中，关闭“抗锯齿过滤器”，使用“固定”图像采样器；开启间接照明（GI），使用首次反弹（Primary bounces）为发光贴图（Lrradiance map）与二次反弹（Secondary bounces）为灯光缓存（Light cache）的组合会达到渲染图像质量与渲染时间上的平衡。发光贴图是基于发光缓存技术，仅对场景中某些特定的间接照明进行采样，然后对剩余的点进行插值计算，速度会远远超过直接计算，特别是具有大量平坦区域的场景，且不会产生大量的杂点。灯光缓存则是建立在追踪从摄像机可见的光线路径的基础上，存储每一次沿路径的光线反弹信息。在测试渲染阶段将发光贴图的预置设置为“非常低”，并降低采样的比率为“-5，-4”，半球细分为“20”，灯光缓存的细分为“200”，则会大大缩短渲染的时间。
（四）灯光布置
灯光的布置是对技术和审美要求最高的阶段，首先要对最终的效果做到胸有成竹，清楚画面的颜色、配景、光线、构图等；其次要对场景进行全面分析，确定室内照明的主光源、次光源，通常我们要遵循“环境光—人工光—补光”的布光原则；最后需分析场景氛围匹配的色彩，如卧室空间通常以暖色调为主，会给人以温馨和安逸的感受，但一幅画面如果只有暖色也会很不舒服，所以应在适当的地方出现一些冷色来进行冷暖色的互补，来达到视觉上的色彩平衡。
环境光可以使用“VRay天空”贴图制作，在“环境贴图”中单击弹出贴图对话框，选择“VRay天空”贴图，并将贴图同步至材质编辑器，设置合适的强度倍增值（如使用普通摄像机一般选择0.03左右），此时的渲染效果非常暗，可以使用VRay灯光在进光口处创建1盏灯光继续加强环境光的照明效果。需将VRay灯光的颜色设置为蓝色，并勾选“不可见”，完成环境光的布置。
室内的人工光主要有灯带、吊灯、落地灯、台灯、筒灯、射灯等。灯带分为直形灯带和异形灯带，直形灯带可以使用“VRay灯光”直接模拟；异形灯带则需使用样条线绘制，并将样条线设置为“可渲染”，并在对象属性中关闭其“产生阴影、接收阴影、对摄像机可见”等属性，赋予样条线“VRay灯光”材质来进行模拟。吊顶（吸顶灯）、台灯、落地灯都可以使用“VRay灯光”来模拟，灯光类型采用球形，大小比灯的模型略大一些即可。筒灯与射灯通常使用光度学的“目标灯光”进行模拟，在 “灯光分布”中选择“光度学Web”，选择一款合适的光度学灯光文件，根据场景的大小及灯距离的不同自由设置参数，一般以cd和lm为灯光倍增的单位，并勾选启用阴影，类型为“VRay阴影”。
补灯的主要作用是为了烘托画面的氛围，如画面暖色调过重，或画面过于平淡，添加合适的补光会使整个画面更加活跃，并能调节画面的总体色调。
（五）细调材质
当灯光布置完成后，就需要表现材质的质感了。需对要表现材质的特性进行分析，并结合环境来考虑。
1.物体的固有色
当光线照射到物体上的时候，物体会吸收一些光色，同时也会漫反射一些光色，这些漫反射出来的光色到达人的眼睛之后，就决定物体看起来是什么颜色，这种颜色常被称为“固有色”。在VRay材质球中，使用“漫反射”的颜色来进行模拟，如物体具有独特的纹理，像木纹、大理石纹等，则可以使用“贴图”来实现。
2.光滑与反射
一个物体是否有光滑的表面，往往不需要用手去触摸，视觉就会告诉我们结果。因为光滑的物体，总会出现明显的高光，比如玻璃、瓷器、金属。而没有明显高光的物体，通常都是比较粗糙的，比如砖头、泥土等。光滑的物體表面反射出光源，产生物体的高光区，它的颜色是由照射它的光源颜色决定的，随着物体表面光滑度的提高，对光源的反射会越来越清晰，在材质编辑中，越是光滑的物体高光范围越小，强度越高。
3.透明与折射
自然界的大多数物体通常会遮挡光线，当光线可以自由穿过物体时，这个物体就是透明的。由于透明物体的密度不同，光线射入后发生偏转现象，这就是折射。比如插入水的筷子，看起来是弯的。不同的透明物体的折射率也不一样，如水的折射率为1.33，玻璃的折射率依据成分的不同在1.5-1.9左右，自然界中折射率最高的是折射率为2.417的钻石。
（六）最终渲染输出
最终渲染输出是最简单的一个阶段，主要是设置渲染输出的大小和提高渲染品质，在此阶段打开“抗锯齿”，提高GI的采样进度及材质、灯光的细分。
（七）后期合成处理
在Photoshop中进行后期合成处理，不仅能使渲染出来的图像变得更加精彩，还能解决在渲染时出现的部分细节漏洞，如重新设置渲染需耗费大量的时间，在Photoshop中可能只需要很短的时间就可以调整完成。通常情况下，渲染的图片保存为不经过压缩的“TGA”或“TIFF”格式。为了方便后期合成处理，通常还会使用脚本渲染出单个物体的通道图及渲染出AO （ Ambient Occlusion，环境光遮蔽）图，对图像质量的进一步提升是非常重要的，甚至是必不可少的。
三、结语
以上就是笔者总结出的基于数字化效果图的表现流程，只有在软件使用的过程中不断进行分析总结，才能提炼出更为科学的一套工作流程，它能大大缩短工作时间、提高工作效率。
参考文献：
[1]火星时代.3dsMax&VRay室内渲染火星课堂[M].北京：人民邮电出版社，2009.
[2]李菲.Vray在简约卧室效果图制作中的应用[J].中国信息技术教育，2015.
[3]李斌，朱立银.3dsMax/VRay室内家装效果图表现技法[M].北京：人民邮电出版社，2012.
作者单位：
空间信息与数字技术 第12篇
广州市市政园林局是广州市政府所辖主管全市市政、供水、燃气和城市园林管理工作的工作部门,在其城市道路、排水、污水处理、绿化、自来水、燃气的建设和管理中,信息化管理手段显得尤为重要。
由于局管理的各专业数据分散在不同的单位和部门,缺乏有效的整合,无法实现互联互通、资源共享,这在一定程度上影响了市政园林局整体的工作效率和管理水平,同时也难以有效地利用现有信息资源实现有力的决策支持。
为了贯彻落实市领导“精心打造城市、精心美化城市、精心管理城市”的批示精神,同时也为了响应国家、省、市关于加快“电子政务”建设的要求,市政园林局以广州“申亚”成功为契机,提出建设数字化市政、园林、公用事业管理信息平台,从而提高工作效率与管理水平,为市民提供方便的公共服务,为行业管理提供有效的决策支持,同时也为“数字广州”的建设贡献力量。
1 项目目标及内容
1.1 项目目标
“数字市政”总体目标是建设以市政园林公用事业各项核心业务为主线,以空间地理信息等基础数据为载体的信息化体系,充分利用GIS(地理信息系统),GPS(全球定位系统),MIS(管理信息系统),DSS(决策支持系统)及多媒体、虚拟仿真数字化信息技术和网络通信等技术建立各项应用、管理和决策支持系统,统一数据管理与数据交换机制,将各种数字信息加以整合,并充分利用,实现动态监测和辅助决策服务,最终实现全局范围的数据信息化、管理信息化、服务信息化、决策信息化,建成具有广州市市政园林局特色的“数字市政”综合体系。
1.2 项目内容
该平台的建设内容包括以下几个方面:
(1)采用ArcGIS软件平台,建立广州市1:500、1:2000、1:5000及1:1万全要素的基础地形数据集,为“数字市政”提供空间数据基础平台;
(2)基于Geodabase数据模型,建立广州市1:500综合地下管线数据库,为“数字市政”的专业分析提供市政专题数据分析基础平台;
(3)在对“数字市政”各专业数据进行充分调查研究的基础上,制定“数字市政”基础数据、市政设施、供水专业、燃气专业、排水专业、园林绿化数据标准以及元数据标准;
(4)研究并制定“数字市政”各专业数据代码、分层、编码及说明、属性结构、更新维护的内容、原则、机制、数据交换、数据安全等内容;
(5)在上述标准或机制的指导下,在系统地收集“数字市政”各专业数据的基础上,基于Oracle+Geodabase数据模型,建立“数字市政”各专业数据库。
2 平台框架体系及关键技术
2.1 平台选型
无论是在数据库平台选型方面,还是GIS软件选型方面,“数字市政”空间基础地理信息平台建设项目都采用了先进技术。
根据是否支持本系统的关键技术、海量数据存储能力、与GIS平台(ArcGIS)的完美结合、是否支持OLAP分析、数据仓库与数据挖掘、支持Web应用、XML技术、完善的数据备份、恢复等安全机制、支持各种主流技术标准、是否拥有出众的性能及良好的市场服务体系等因素综合分析,该项目选用Oracle 10g作为数据库平台。
基于是否支持海量数据的管理、长事务处理和版本管理、系统的可伸缩性、面向对象的数据模型、是否支持移动GIS等因素考虑,该项目选用了ArcGIS9作为GIS平台。
2.2 技术标准
“数字市政”空间基础地理信息平台建设项目在遵循国家、行业等有关的地形图图式、地形图数字化规范、地形图要素分类与代码、城市工程管线综合规划等相关规范、标准的基础上,在数据系统的收集、转换、建库过程中制定了“数字市政“特有的相关数据建库标准,包括,“数字市政”基础数据标准、市政设施、供水专业、燃气专业、排水专业、园林绿化的数据标准以及元数据标准,每个标准针对数据的术语、代码、分层、编码及说明、属性结构、更新维护的内容、原则、机制、数据交换、数据安全等都作了详细地说明和约定。
2.3 技术路线和工艺方法
“数字市政”空间基础地理信息平台建技术路线主要包括市政地下管线建库、基础地形图建库和数据管理系统等几个方面。
(1)市政地下管线建库技术路线
建库前的管线数据按1:500分幅形式存放,数据量巨大,近七千个图幅,十万多个图层文件,近10GB大小,数据格式为MapInfo TAB格式,且未建立有效的空间拓扑关系,在建库过程中,采用了如下的技术路线:图幅合并→数据分层→数据格式转换→符号库制作→符号配置→数据入库→拓扑规则的建立→拓扑属性的确定→拓扑关系的建立→拓扑关系正确性检查→拓扑关系错误处理→入库后的综合检查等程序。
(2)基础地形图建库技术路线
由于原有基础地形图采用MGE平台,而“数字市政”采用的是ArcGIS平台,因而在数据建库过程必然涉及到格式转换,为此采用了如下的技术路线:确定转换的MGE数据范围→用MicroStation GeoGraphic中的自动构面工具对所有房屋及道路等地物进行处理,生成面填充图层→运行Translate MGE to MapInfo模块,按地物要素的代码实现了MGE图形和属性数据到MapInfo的转换→编制MapInfo批量转换程序,实现TAB到MIF文件的转换→运行ArcToolBox的import mif to shape模块,实现MIF文件到SHP文件的转换→运行ArcToolBox的shapefile to Geodatabase模块,实现SHP文件到空间数据库的转换→入库后的综合检查→符号库制作→符号配置,采用此技术路线,高效、快速、准确地实现了广州市1200多平方公里的1:500地形图、3500多平方公里的1:2000地形图,7400多平方公里的1:10000地形图的建库工作,如图1所示。
另外,以技术标准为指导,在基础地形数据、综合地下管线数据以及市政各专业数据系统建库的前提下,采用ArcGIS Engine开发了数据统一的查询浏览、编辑修改、制图输出等系列功能,如图2所示。
2.4 平台框架体系
“数字市政”空间基础地理信息平台整个框架体系包括平台技术支撑体系、基础地形、综合地下管线、市政各专业数据入库质量控制流程以及数据交换体系等内容,如图3、图4所示。
3 项目组织、管理和控制
3.1 项目组织和管理
“数字市政”空间基础地理信息平台建设项目管理的基本目标是成本低、工期短、质量高和安全好这四项指标。因此质量控制、成本控制、进度控制、安全控制就是本项目管理的主要任务,实行本项目管理的目的就是使成本、质量、进度、安全系统结合,以达到质量优、工期短、成本低、效益好、用户满意的目标,为达到此目标,采取如下四项措施。
(1)明确具体的工程建设指导思想
为达到项目建设的合理目标,我们首先制定了“数字市政”基础地理信息数据库建设项目的指导思想:“统一规划、标准先行;分级管理、资源共享;多途补充,现状完整;以用促建,动态更新;道路为纲,管线为网;融合整合,平台至上;分步实施、并行展开”。
(2)构建合理的工程组织体系
为保证项目能够按期、顺利、高质量的完成,成立了专门机构来管理、实施及监督项目的进度和质量,完成本项目的工作内容。由业主指派专人,全面指导、协调项目的建设。为此,成立了项目领导层、项目管理层及项目实施层。
(3)建立有效地成本控制机制
首先制定了各专业数据建库的标准及规范,其次,积极调动市政园林局各下属部门和各公司专业技术人员的主观主动性和专业上的特长性,在标准和规范的指导下,参与本专业数据的收集、整理及建库工作,这不仅提高了工作效率,同时大大降低了项目的成本。仅拿供水来讲,单是自来水管连接起来就可以绕地球一周,涵盖了广州100多年供水史产生的数据,整理数字化十几万幅图。市政园林局客观地评价项目虽然资金非常有限,但由于有效地成本控制,平台最终建设成果事实上解决了日后地下管线众多问题,“省下的资金不可估量”。
(4)制定系统的文档管理流程
该项目工程文档规范、完整,从项目的启动、建设以及最终验收,本项目先后提交了平台建设方案、数据库设计方案、数据标准等一系列文档。
3.2 质量控制机制
数据质量是决定“数字市政”成功与否的重要条件。因此,数据的质量控制贯穿本项目的整个建设过程。在实施项目过程中,主要从精度的检查、属性数据的准确性、图幅数据的完整性、空间数据精度、数据情况说明、数据逻辑一致性等方面进行数据的质量控制。
在数据检查及验收方面,该项目制定了《广州市数字市政空间基础地理信息数据检查方案》,同时依据此检查方案对所提交的成果数据进行了测试,并完成了《广州市数字市政空间基础地理信息数据测试报告》。检查方案对数据组织检查、属性内容检查、逻辑一致性检查、数据完备性检查、数据坐标系检查、数据覆盖范围检查、数据种类检查、数据库字段内容检查、数据外业精度检查等作了详细规定;测试报告从数据是否采用广州平面直角坐标及高程系统、地下管线数据信息分层种类是否齐全、基础地图信息分层种类是否齐全、各属性表中的属性项类型、长度等是否正确、基础数据的文本注记标注的内容与图面是否一致、地下管线信息属性项定义内容是否正确、地下管线信息属性内容与图面一致性、不同比例尺的地图要素一致性、多边形的闭合情况、线状要素的结点匹配情况、各要素的图面是否清洁、各要素是否遗漏多指标对所提交的数据进行了详细的测试,对测试中存在的问题进行了修改、完善。
通过制定严格的项目质量控制机制,该项目顺利完成了市政道路、桥梁、排水、供水、燃气、公园绿地等广州市政管理所涉及的全要素空间数据成果,满足了数字市政利用GIS技术构建“数字市政”空间基础地理信息平台的数据要求和功能应用需求,最终实现了数字市政信息化管理的空间数据基础地理信息平台的建设目标。
4 结束语
该项目自投入运行后,平台所提供的先进信息化管理手段使得市政园林局在市政建设、管理、抢险等方面遇到的许多难题迎刃而解,同时也可以为通信、煤气、电力等管线铺设,以及市政抢险提供计算机辅助决策支持和最佳电子预案。项目实施以来,产生了下列显著地应用效果:
(1)“数字市政”空间基础地理信息平台已成为市政设施管养的“指南针”;
(2)“数字市政”空间基础地理信息平台已成为市政施工的“透视镜”;
(3)“数字市政”空间基础地理信息平台已成为应急抢险的“分析师”;
(4)“数字市政”空间基础地理信息平台已成为日常市政管理工作的“好帮手”;
(5)“数字市政”空间基础地理信息平台已成为市政设施服务市民的“直通车”。
(6)因为项目成果有着突出地应用价值,该项目获得了国家测绘局的优秀测绘工程金奖。
“数字市政”空间基础地理信息平台是整个“数字市政”的精髓和支撑,它为广州市市政园林公用事业的规划、设计、管理和维护提供了重要的空间地理信息支持,有利于提高业务处理效率和市政信息管理的水平,具有极大的经济效益和社会效益。通过该项目的建设,完善了广州市“数字市政”的框架体系,也有效地推进了广州市“数字城市”的建设。同时,本文也希望借此能为国内其他城市市政领域信息化建设工作提供参考及借鉴。
参考文献
[1]张萍,王岚,任明星.GIS在市政设施管理中的应用[J].城市管理和科技,2000,2(2):40~44.
[2]刘敏,杨顺新,程建川.城市道路设施管理系统设计[J].山西建筑,2005,31(5):1~2.
