時間：2023-06-15 17:26:37
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇可視化技術(shù)研究，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【關(guān)鍵詞】房產(chǎn)測繪信息;三維可視技術(shù);Web環(huán)境;房產(chǎn)測繪; 三維技術(shù)
中圖分類號： P2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
一．引言
房產(chǎn)測繪是運用測繪儀器、測繪技術(shù)、測繪手段對測定房屋、土地及其周圍的自然狀態(tài)、位置、數(shù)量、質(zhì)量和利用狀況進(jìn)行專業(yè)繪制。三維可視化技術(shù)是對房產(chǎn)測繪的表達(dá)工具，是通過模型的建立和三維空間的組合，顯示和描述房產(chǎn)狀況的一種工具。Web環(huán)境的引入是對三維可視化技術(shù)的延伸，是通過瀏覽器對房產(chǎn)測繪信息的擴展，這突破了地域的限制。目前，國外的Google 地球(Google Earth)軟件，可以通過互聯(lián)網(wǎng)瀏覽地球任意一個地方，我國國內(nèi)很多城市都通過網(wǎng)絡(luò)了3D城市地圖，真正做到足不出戶，便知天下。三維可視化技術(shù)的應(yīng)用，擴大了人們的視野。但是由于房產(chǎn)測繪信息三維可視化技術(shù)本身就是非常復(fù)雜的技術(shù)，加上Web環(huán)境下的不同干擾因素，使得房產(chǎn)測繪三維可視化技術(shù)在Web環(huán)境中還存在諸多問題。
二.現(xiàn)階段Web環(huán)境下房產(chǎn)測繪信息中三維可視化技術(shù)的應(yīng)用。
Web環(huán)境下的房產(chǎn)測繪信息的三維可視化是在GIS地理信息系統(tǒng)、GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、RS遙感系統(tǒng)、VR全景技術(shù)等基礎(chǔ)上，以房產(chǎn)建筑進(jìn)行三維建模，綜合區(qū)域其他資源和信息，通過Web互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，形象直觀的顯示房產(chǎn)相關(guān)信息的技術(shù)。
Web環(huán)境是具有交互性的，在Web環(huán)境中，用戶通過填寫FORM表單向服務(wù)器提交請求，服務(wù)器根據(jù)用戶的請求返回相關(guān)信息。在房產(chǎn)三維可視化技術(shù)中，房產(chǎn)測繪信息是具有區(qū)域性的，在Web環(huán)境下，這一區(qū)域就是用戶希望看到的，所需要了解的區(qū)域，即感興趣區(qū)域（AOI）。房產(chǎn)測繪信息通過WebGIS的支持，在互聯(lián)網(wǎng)的瀏覽器中顯示房產(chǎn)的相關(guān)信息，用戶通過FORM表單選擇請求了解的區(qū)域，客戶端將請求提交給信息處理服務(wù)器，服務(wù)器在收到請求后，將該區(qū)域內(nèi)的房產(chǎn)信息進(jìn)行實時建模，自動構(gòu)建區(qū)域內(nèi)的三維場景，在構(gòu)建完成后，將區(qū)域內(nèi)的三維場景的數(shù)據(jù)包返回給客戶端，客戶端實時顯示區(qū)域內(nèi)的三維場景，滿足所希望了解的需求。這是基于B/S模式的常規(guī)數(shù)據(jù)流方式，是房產(chǎn)測繪信息的三維可視化技術(shù)在Web環(huán)境中的基本工作流程。
在計算機交互式圖形處理中，一般的實時動畫需要圖形刷新頻率為每秒25-30幀，這也要求在建模和繪制等數(shù)據(jù)處理中必須在17μs內(nèi)完成，這促使在三維建模的效率和數(shù)據(jù)處理策略上都要有高要求。由于房產(chǎn)測繪的三維場景中包括幾何模型、紋理和屬性等數(shù)據(jù)，這導(dǎo)致數(shù)據(jù)量的增大，由于網(wǎng)絡(luò)帶寬（固定時間內(nèi)，能通過的最大位數(shù)據(jù)）的制約和網(wǎng)絡(luò)吞吐量的原因，對三維可視化技術(shù)的效果響應(yīng)速度造成很大的影響。
在Web環(huán)境一致的情況下，房產(chǎn)測繪信息三維可視化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間受建模的效率和數(shù)據(jù)量的影響。房產(chǎn)測繪信息量巨大，在建模中需要表述的因素也較多，而且由于房產(chǎn)的差異性，導(dǎo)致建模工程量大。由于三維可視化技術(shù)在房產(chǎn)測繪信息上技術(shù)的不足，導(dǎo)致在處理策略上缺乏經(jīng)驗，由此產(chǎn)生的是數(shù)據(jù)量的巨大。在房產(chǎn)測繪信息三維可視化場景中的WebGIS自動構(gòu)建存在較多的難題，這些因素都阻礙了三維可視化技術(shù)的功能完善和快速發(fā)展。
目前，在可視化軟件上一般采用IBM Visu-alization Data Explorer和Open In-ventor等可視化系統(tǒng)，在建模時，要根據(jù)數(shù)據(jù)模型需要進(jìn)行合適的轉(zhuǎn)換。由于這些軟件開發(fā)周期長、需要投入大量資金，同時數(shù)據(jù)的兼容性較差，開發(fā)成果無法實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，這些問題都造成房產(chǎn)測繪信息的三維可視化信息傳遞滯后，造成信息失效。
目前很多房地產(chǎn)網(wǎng)站開始推出通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程三維看房的業(yè)務(wù)。用戶通過WebGIS瀏覽，獲取小區(qū)的建設(shè)、樓盤的顯示等場景信息，對于小區(qū)綠化和公共資源等信息則需要通過文字介紹進(jìn)行了解，由于提供的資料有限，用戶無法根據(jù)自身需要，了解自己想知道的信息。
三.Web環(huán)境下房產(chǎn)測繪信息三維可視化技術(shù)的發(fā)展。
1.模型庫的建立。
模型庫是對單個模型的資源綜合，是存儲模型的資料庫。在房產(chǎn)信息三維可視化中，是以房產(chǎn)基礎(chǔ)-地形信息為對象，以分散實體為單位進(jìn)行構(gòu)建的，這其中房屋是最主要的組成部分。在三維模型構(gòu)建時，可針對具體房屋，預(yù)先建立房屋模型。對單個對象建立多種式樣的模型，如不同類型的屋頂、不同結(jié)構(gòu)的房屋、風(fēng)格迥異的建筑物等，將這些模型進(jìn)行分類整合，便于在進(jìn)行建模時可參考調(diào)用。模型庫建立后，三維場景是通過模塊的“搭積木”進(jìn)行參數(shù)組合，完成建模。在三維模型庫中，服務(wù)器端的工作從單個模型的建立變成了模型的組合，通過預(yù)先的模型建立，可以節(jié)省建模時間，有效提升建模的效率，這符合Web環(huán)境中實時構(gòu)建的需要。
在模型建立后，要對附加信息進(jìn)行表述，如小區(qū)綠化資源、配套設(shè)施情況等，將三維場景和二維房產(chǎn)平面圖進(jìn)行結(jié)合，將實體的屬性信息和實體場景進(jìn)行整合。對小區(qū)樓盤的地理位置等，進(jìn)行合理的表述，提高房產(chǎn)測繪信息三維可視化的實用性。
2.服務(wù)器端數(shù)據(jù)處理。
通過預(yù)先的模型數(shù)據(jù)庫的建立，可以實現(xiàn)實時建模，同時也可減少網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間，但這對于服務(wù)器端提出了高要求。對于模型庫來說，資源需要越多越好，信息量越大越好，資源越多越能實現(xiàn)實時構(gòu)建的準(zhǔn)確度，信息量越大越能完善信息程度，這無疑就加重了服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。在服務(wù)器端，要對數(shù)據(jù)存儲量要進(jìn)行合理的壓縮和整合，對數(shù)據(jù)的安全性能要加強。
3.房產(chǎn)測繪信息三維可視化的實時構(gòu)建與實時顯示。
通過模型數(shù)據(jù)庫的建立提高了建模的速度和效率，在優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和擴大網(wǎng)絡(luò)吞吐量的條件下，對軟件實時進(jìn)行改善。通過WebGIS平臺的支持，對房產(chǎn)的三維實景可以快速、有效、及時的通過Internet Web給用戶實時顯示，這要求對房產(chǎn)測繪信息的管理模式和應(yīng)用范圍、展示的方法和產(chǎn)品等方便進(jìn)行改變。
模塊化的模型數(shù)據(jù)應(yīng)用，可通過模型庫的單個模型的調(diào)用，利用相同的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行快速建模。對模型庫中的模型要建立參考復(fù)用的數(shù)據(jù)庫，這樣可便于在建模時加快建模速度。依據(jù)實時信息，對用戶需要了解的信息進(jìn)行分析處理，通過信息的調(diào)用、建模、，對房產(chǎn)測繪信息進(jìn)行三維可視化實時顯示。同時要對場景進(jìn)行多方案開發(fā)，便于用戶從不同的視角進(jìn)行瀏覽、鳥瞰、飛行房產(chǎn)三維場景，以此來滿足用戶的多方面需求。
模型庫的參考復(fù)用不能是簡單的復(fù)制拷貝，對操控的多級復(fù)用，要設(shè)置一個參考指針，通過指針復(fù)用三維模型，通過參考復(fù)用的參數(shù)化指針調(diào)用，可以在很大程度上降低數(shù)據(jù)冗余，最大限度的減少三維場景數(shù)據(jù)量。
四．結(jié)束語
Web環(huán)境下的房產(chǎn)測繪信息三維可視化技術(shù)從出現(xiàn)到完善，需要一個長期的過程，隨著計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和進(jìn)步，房產(chǎn)信息的Web三維可視化將真正實現(xiàn)實時化、情境化、真實化、實用化。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；三維場景；快速可視化；LOD；GPU
1 引言
地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS ）是一種采集、存儲、管理、分析、顯示與應(yīng)用地理信息的計算機系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)。隨著人們對GIS行業(yè)越來越深入的了解，伴隨著計算機軟、硬件技術(shù)和通信技術(shù)高速迅猛的發(fā)展，GIS已然滲透進(jìn)入國民生產(chǎn)的各個行業(yè)和國民生活的各個方面。然而傳統(tǒng)的GIS技術(shù)仍然存在著明顯的缺陷，主要表現(xiàn)為它以處理二維信息為主，把連續(xù)分布的三維現(xiàn)實世界抽象成二維的數(shù)字信息，不能給人以自然界三維空間真實物體身臨其境的感受。三維GIS是GIS技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，是進(jìn)行全方位、多層次、多要素時空分析的基礎(chǔ)，開發(fā)結(jié)構(gòu)簡單、功能完善的真三維GIS軟件是當(dāng)前GIS研究人員的重要目標(biāo)。由于空間數(shù)據(jù)具有的數(shù)據(jù)量龐大、內(nèi)容豐富等特點，使得三維GIS中要處理的空間數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)前計算機硬件所能處理的能力，該特點已經(jīng)成為了三維GIS可視化的制約性因素。
層次細(xì)節(jié)（Level Of Detail， LOD）思想提供了一個解決龐大數(shù)據(jù)量與快速可視化問題A方向LOD技術(shù)主要是根據(jù)人眼的視覺原理，一個物體距離人眼越遠(yuǎn)，人眼看到該物體的細(xì)節(jié)也就越少，因此系統(tǒng)就可以將距離觀察點較遠(yuǎn)的物體用較粗粒度的模型來代替，從而在不降低視覺效果的前提下大幅度降低了計算機需要處理的數(shù)據(jù)量，解決了系統(tǒng)的實時動態(tài)顯示效果。在同樣大小的顯示范圍內(nèi)，采用LOD技術(shù)可以使數(shù)據(jù)處理量基本保持不變，這一特性對海量空間數(shù)據(jù)的實時三維可視化是非常重要的。
近年來，隨著計算機圖形處理器（Graphic Processing Unit， GPU）的計算能力的提升，極大的提高了計算機圖形處理的速度和圖形生成的質(zhì)量。GPU技術(shù)的極速發(fā)展一方面提高了圖形處理的計算速度，另一方面還促使了一些與圖形處理相關(guān)的硬件技術(shù)的進(jìn)步，比如：具有可編程的像素處理模塊和具有頂點處理功能的圖形硬件@染管道。在3DGIS可視化方面，LOD模型正朝著與GPU集成的方向發(fā)展，建模的方法已經(jīng)不再是逐個選擇某個多邊形進(jìn)行繪制，而是在大量的多邊形組中選擇一組進(jìn)行批量繪制，建立適合于現(xiàn)代GPU處理的LOD框架，不再追求盡可能的減少多邊形的繪制，只要能達(dá)到硬件的繪制要求即可。
本文基于對LOD與GPU技術(shù)的研究，設(shè)計并實現(xiàn)了一個3DGIS平臺，并利用該平臺解決了海量空間數(shù)據(jù)實時三維可視化問題。
2 LOD金字塔構(gòu)建
本文使用的LOD金字塔模型是基于四叉樹結(jié)構(gòu)，以分層分塊的方式構(gòu)建的。利用這種方式組織的金字塔模型具有以下特點：
（1）對于樹中任意相鄰的層，從上到下，分辨率呈雙倍遞增關(guān)系，這樣可以很方便的使用四叉樹索引技術(shù)進(jìn)行快速定位。
（2）樹中每個節(jié)點對應(yīng)一塊區(qū)域，這樣可以直接提供不同分辨率的數(shù)據(jù)而無需實時重采樣。
在構(gòu)建金字塔時，首先把原始柵格數(shù)據(jù)作為金字塔的底層，并對其進(jìn)行分塊，形成底層瓦片矩陣。在底層的基礎(chǔ)上，從左下角開始，從左至右、從下到上按每2×2個像素合成一個像素的方法生成像素矩陣，并進(jìn)行分塊，形成上一層瓦片矩陣。
分層分塊后的文件命名要能反映出數(shù)據(jù)所在層數(shù)和數(shù)據(jù)的坐標(biāo)信息，本文采用如下命名規(guī)則：Dataset Name＼Level of LOD＼FileX＼ FileX_FileY.abc，其中，Level of LOD為數(shù)據(jù)所在金字塔模型的層號，F(xiàn)ileX為塊的行號，F(xiàn)ileY為塊的列號。利用該規(guī)則可以實現(xiàn)文件名與文件坐標(biāo)之間的換算。
3 GPU高速并行計算
圖形處理器（Graphic Processing Unit，GPU）是一個專門用于圖形渲染的微處理器，它可以快速的操作和改變內(nèi)存以加快輸出幀緩存中的圖像。
在GPU處理器出現(xiàn)以前，顯卡只負(fù)責(zé)圖形渲染的操作，大部分的運算處理都由CPU來實現(xiàn)。在GPU出現(xiàn)以后，主流計算機中的處理器大都包含CPU和GPU，由CPU和GPU協(xié)同結(jié)合來完成大數(shù)據(jù)量運算和圖形@染的工作。CPU和GPU協(xié)調(diào)工作，CPU負(fù)責(zé)處理邏輯性強的事務(wù)處理和串行計算，GPU則專注于執(zhí)行高度線程化的并行處理任務(wù)。與CPU相比，GPU在運算能力和存儲器帶寬上具有明顯的優(yōu)勢，它可以通過增加并行處理單元和存儲器控制單元的方式來提高計算機的并行處理能力和存儲器帶寬。與CPU相比，GPU具有很多優(yōu)勢：
（1）高度并行性：GPU具備多個@染管道，能并行處理多個頂點和像素數(shù)據(jù)，具有很高的并行性；
（2）GPU具有向量運算架構(gòu)，使得其在處理大規(guī)模向量運算時性能更佳；
（3）只讀高速緩存：GPU中的緩存是只讀的，其主要功能是用于過濾對存儲器的請求，減少對顯存的訪問，這使得它比CPU更適合于流處理計算，處理邏輯分支簡單的大規(guī)模數(shù)據(jù)并行任務(wù)。
4 3DGIS平臺設(shè)計與實現(xiàn)
本文結(jié)合LOD與GPU技術(shù)，通過C++語言，使用Microsoft Visual Studio 2012開發(fā)工具開發(fā)了一套3DGIS軟件平臺，其功能設(shè)計如圖1所示。
如上圖所示，配置文件中存儲一些系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，如默認(rèn)圖層等，系統(tǒng)初始化時通過配置文件模塊讀取配置文件內(nèi)容并創(chuàng)建默認(rèn)對象；場景控制模塊負(fù)責(zé)事件監(jiān)聽，并保存事件觸發(fā)后相關(guān)場景參數(shù)的修改；數(shù)據(jù)調(diào)度模塊使用基于四叉樹的瓦片檢索算法檢索當(dāng)前場景的可見瓦片，并負(fù)責(zé)在緩存或服務(wù)器中獲取數(shù)據(jù)；渲染模塊通過構(gòu)建地形網(wǎng)格和紋理貼圖產(chǎn)生三維場景。測試結(jié)果顯示，當(dāng)三維窗口大小為800×600時，平均幀頻為24.8幀/秒。
5 結(jié)束語
本文利用LOD金字塔與GPU的高度并行計算能力和可編程性解決了3DGIS中大數(shù)據(jù)量場景的快速可視化的問題，并取得了良好的實驗效果。本文的主要創(chuàng)新點是將LOD與GPU兩項技術(shù)相結(jié)合，并成功應(yīng)用到3DGIS軟件的開發(fā)中。
系統(tǒng)在實現(xiàn)時，為了明確系統(tǒng)目標(biāo)，降低編碼工作量和數(shù)據(jù)整理搜集的工作量，僅從局部角度考慮三維GIS的快速可視化，沒有像Google地球和NASA的WorldWind那些從全球的角度來實現(xiàn)系統(tǒng)的三維可視化，這也是本文下一步考慮解決問題。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：城市園林景觀 普查數(shù)據(jù) 三維可視化
中圖分類號：P2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0015-02
隨著計算機信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的二維數(shù)據(jù)可視化和查詢分析功能已不能滿足園林從業(yè)人員對城市園林景觀的規(guī)劃、設(shè)計、管理等工作需求。
目前，園林景觀可視化技術(shù)逐漸從平面的手繪透視圖、效果圖合成照片向三維立體的景觀動畫、仿真表現(xiàn)發(fā)展，本文研究的是仿真應(yīng)用為目的，基于CAD設(shè)計施工圖和現(xiàn)狀普查GIS數(shù)據(jù)的城市園林景觀三維可視化技術(shù)。
三維可視化技術(shù)的應(yīng)用，使得城市園林景觀設(shè)計和管理統(tǒng)籌突破了二維平面和純粹展示的限制，在仿真平臺上能快速全方位多角度的表現(xiàn)出園林設(shè)計對現(xiàn)狀城市景觀的影響，能根據(jù)查詢到的現(xiàn)狀園林景觀信息進(jìn)行城市園林工作的管理統(tǒng)籌，提高規(guī)劃設(shè)計工作的效率和園林管理決策工作的科學(xué)性。
1 研究背景
浙江省某市林業(yè)和園林局2010年啟動了“數(shù)字綠化”管理平臺建設(shè)，旨在建設(shè)精細(xì)化、可視化、智能化和一體化的綠化管理平臺，提高管理設(shè)計工作的效率和科學(xué)性。該市林業(yè)和園林局三維實景展示項目是其子項目，為“數(shù)字綠化”提供直觀的城市園林景觀三維基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，具體內(nèi)容為：（1）城市重點園林景觀工程模型數(shù)據(jù)。（2）行道樹及綠地附屬綠地、古樹名木、公園綠地模型數(shù)據(jù)。基于該數(shù)據(jù)庫，使用者能迅速在綠化管理系統(tǒng)上查看到城市園林景觀建設(shè)現(xiàn)狀及植物種類、樹高、胸徑、種植面積、管理責(zé)任單位等相關(guān)信息。
2 基于仿真應(yīng)用的城市園林景觀三維可視化
2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和數(shù)據(jù)源分析
由于城市公園內(nèi)既有現(xiàn)狀建成的園林景觀，也包含正在施工或待建區(qū)區(qū)域，因而其對應(yīng)的數(shù)據(jù)源是現(xiàn)狀普查GIS數(shù)據(jù)庫和CAD設(shè)計施工圖。
CAD設(shè)計施工圖表達(dá)了城市園林景觀設(shè)計者的設(shè)計理念和設(shè)計意向，包括地形地貌平面和豎向規(guī)劃、園林建筑小品平面位置整飾鋪裝以及綠化植被分布等形態(tài)，如圖1所示。
現(xiàn)狀建成數(shù)據(jù)來源于現(xiàn)狀地形圖和普查獲取的城市園林景觀GIS數(shù)據(jù)。其中，普查GIS數(shù)據(jù)按照綠化分類，分成包括大樹名木在內(nèi)的3份點數(shù)據(jù)、包括公園綠地在內(nèi)的11份面狀數(shù)據(jù)和對應(yīng)的4份綠地屬性關(guān)聯(lián)子表（公園綠地關(guān)聯(lián)子表、居住區(qū)及單位綠地關(guān)聯(lián)子表、道路綠地關(guān)聯(lián)子表和道路附屬綠地關(guān)聯(lián)子表），通過“綠地細(xì)斑代碼”屬性字段進(jìn)行關(guān)聯(lián)，如圖2所示。
2.2 技術(shù)流程和方法
為了滿足客戶需求，城市園林景觀的三維可視化仿真要素包括：地形地貌、園林建筑小品和綠化植被。
其可視化的主要技術(shù)路線有兩點：（1）地形地貌、園林建筑小品基于CAD施工設(shè)計圖和現(xiàn)狀地形圖，利用3dsmax軟件進(jìn)行多邊形建模，結(jié)合現(xiàn)場實拍照片進(jìn)行紋理映射，統(tǒng)一光影和色調(diào)烘焙后，通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換加載到仿真平臺上，利用該平臺實時驅(qū)動完成三維可視化。（2）對于設(shè)計施工階段的綠化植被，可視化基礎(chǔ)來源于CAD設(shè)計施工圖，在3dsmax中利用ForestPackPro插件進(jìn)行植被布置，映射符合設(shè)計意向的植被紋理；而對于現(xiàn)狀建成階段的綠化植被，則根據(jù)普查GIS數(shù)據(jù)中的公園斑塊文件自動生成點位數(shù)據(jù)，在仿真平臺上直接關(guān)聯(lián)植被符號，達(dá)到逼真的可視化效果。
其技術(shù)流程按照三維可視化仿真要素分述如下。
（1）地形地貌要素的構(gòu)建，是整個可視化流程的基礎(chǔ)，所有園林建筑、小品以及綠化植被都必須無縫接合在地形地貌上。在地形圖上提取出等高線和高程點，使用EPS軟件生成具有真實高程變化的5米DEM網(wǎng)格，輸出VRML格式文件導(dǎo)入到3dsmax中，繼而進(jìn)行人行道等鋪地細(xì)分，并將經(jīng)過Photoshop軟件處理后的真實環(huán)境照片帖圖映射到模型上，建成模擬真實的地形地貌模型。
（2）園林建筑小品等要素，按照傳統(tǒng)的3dsmax建模方法進(jìn)行。考慮到局部園林景觀的布局需要在人視低點角度進(jìn)行瀏覽查詢，因此大于1米的建筑構(gòu)件結(jié)構(gòu)必須通過多邊形模型來表現(xiàn)，使建筑模型更貼近真實性。
（3）綠化植被要素，則根據(jù)設(shè)計施工階段和現(xiàn)狀建成階段的不同分別進(jìn)行。設(shè)計施工階段以CAD設(shè)計施工圖為依據(jù)，把設(shè)計圖布置好的植被通過Photoshop軟件處理成一個個白色像素點，形成一張黑底白點的植被分布圖。通過3dsmax插件ForestPack Pro關(guān)聯(lián)分布圖自動生成跟隨地形的綠化植被，紋理映射比例通過插件參數(shù)控制，從而快速地進(jìn)行植被布局；對于現(xiàn)狀建成階段，為了確保植被模型的真實性，以普查GIS數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行景觀三維可視化。由于記載有詳細(xì)屬性數(shù)據(jù)的公園斑塊文件是二維面狀數(shù)據(jù)，必須以斑塊范圍內(nèi)的總植物棵數(shù)作為依據(jù)，通過編程讓程序自動生成對應(yīng)數(shù)量且不帶屬性的二維點狀數(shù)據(jù)，然后在EXCEL中通過VBA編程將植物屬性字段列表自動關(guān)聯(lián)到點狀數(shù)據(jù)上。在3dsmax中獲取該點狀數(shù)據(jù)對應(yīng)位置的地形高度值后，根據(jù)點對應(yīng)的植物名稱在仿真平臺上通過關(guān)聯(lián)植被符號來實現(xiàn)三維可視化。
整個可視化流程如圖3所示。
2.3 成果技術(shù)指標(biāo)
不同的城市園林景觀三維可視化仿真要素，其主要成果技術(shù)指標(biāo)如表1所示。
2.4 效果截圖（如圖4）
3 結(jié)語
本文敘述了以仿真應(yīng)用為目的城市園林景觀設(shè)計施工階段和現(xiàn)狀建成階段的三維可視化技術(shù)方法和流程。通過該技術(shù)建立的城市園林景觀三維基礎(chǔ)數(shù)據(jù)成果，成功集成到“數(shù)字綠化”管理平臺上，實現(xiàn)在三維可視化環(huán)境下的設(shè)計、管理和決策工作，直觀真實、有據(jù)可依，帶來了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益，對同類項目實施具有一定的借鑒作用。
本文提出的技術(shù)方法和流程有效解決了園林景觀的三維建庫、三維可視化的技術(shù)問題，對推進(jìn)三維仿真技術(shù)在林業(yè)和園林領(lǐng)域的應(yīng)用具有現(xiàn)實意義。相信隨著我國林業(yè)和園林管理理念的發(fā)展，林業(yè)和園林管理工作推向精細(xì)化、可視化、智能化和一體化，三維仿真、可視化技術(shù)將為林業(yè)和園林的設(shè)計管理統(tǒng)籌帶來質(zhì)的飛躍。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新數(shù)據(jù)；可視化方法；管理研究
視化技術(shù)使得人們不再局限于通過文本或關(guān)系數(shù)據(jù)表來觀察和分析數(shù)據(jù)信息，轉(zhuǎn)而以更直觀的方式研究數(shù)據(jù)并發(fā)現(xiàn)其中隱藏的關(guān)系，將單調(diào)乏味的數(shù)據(jù)及其內(nèi)涵關(guān)系美觀形象地展現(xiàn)在人們面前。根據(jù)實現(xiàn)原理的不同，數(shù)據(jù)可視化方法可以劃分為基于幾何的技術(shù)、面向像素的技術(shù)、基于圖表的技術(shù)、基于層次的技術(shù)、基于圖像的技術(shù)和分布式技術(shù)等。
目前，數(shù)據(jù)可視化技術(shù)已經(jīng)在電子商務(wù)、數(shù)據(jù)倉庫、社交網(wǎng)絡(luò)、計算機網(wǎng)絡(luò)等信息領(lǐng)域得到了普及應(yīng)用。由于信息可視化技術(shù)及其應(yīng)用范圍非常廣泛，在本文中，我們僅側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的可視化技術(shù)研究（這兒的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)是指通過網(wǎng)絡(luò)測量、網(wǎng)絡(luò)管理和安全等研究工作所取得的原始數(shù)據(jù)），主要介紹幾種典型的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可視化方法和相關(guān)的應(yīng)用實例。
一、計算機信息領(lǐng)域可視化技術(shù)的需求
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模（特別是Internet）的不斷擴大，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畹谋夭豢缮俚囊徊糠帧Ｍ瑫r，人們對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量（QoS）的要求也越來越高。因此，網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)安全等已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究和應(yīng)用的重要組成部分，而網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在其中所起到的作用也越來越關(guān)鍵。
首先，為了實現(xiàn)性能監(jiān)測的目的，管理人員必須即時對網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的工作負(fù)荷，即數(shù)據(jù)流量、鏈路利用率、丟包率、延時等各項性能參數(shù)進(jìn)行定量評價。因此，網(wǎng)絡(luò)性能的可視化是網(wǎng)絡(luò)運行中重要的組成部分；其次，在針對園區(qū)網(wǎng)、骨干網(wǎng)以及因特網(wǎng)的管理和研究過程中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹P地址和AS域分布范圍的可視化也一直是研究人員的重中之重；最后，針對網(wǎng)絡(luò)安全的惡意攻擊行為，如掃描、蠕蟲、病毒等造成的安全事件、異常流量及影響范圍和演化趨勢的可視化也具有非常重要的實際意義。
與其他領(lǐng)域的可視化需求相比，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的可視化具有三個特點：一是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與時間緊密相關(guān)，因此時間序列數(shù)據(jù)的可視化是其重要研究內(nèi)容；二是由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的海量性和復(fù)雜性，需要快速實時地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析來獲得可視化結(jié)果；三是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的可視化以真實性為首要目的，在保證正確顯示數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)可視化結(jié)果的美觀性。目前，CAIDA、IEPM、SecViz等測量和研究組織和團體已經(jīng)提出并實現(xiàn)了許多適用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可視化的方法和工具。概括來說，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的可視化主要以基于圖表和基于圖像兩種可視化技術(shù)為基礎(chǔ)，其中基于圖表的可視化技術(shù)主要用于網(wǎng)絡(luò)性能的可視化，包括折線圖、散點圖、柱狀圖、餅圖等多種方法，基于圖像的可視化技術(shù)主要用于網(wǎng)絡(luò)管理和安全研究數(shù)據(jù)的可視化，包括氣象圖（WeatherMap）、熱圖（Heat Map）以及三維圖像可視化等許多方法。總之，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的可視化，可以實現(xiàn)：
1.方便快速地獲取更多的網(wǎng)絡(luò)性能、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等參考信息；
2.深入了解和分析已知的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象和規(guī)律；
3.能夠從繁雜的數(shù)據(jù)中找出其中蘊含的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)新問題并提出解決方法。
因此，深入研究和使用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)對于開展網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)管理以及網(wǎng)絡(luò)安全等研究工作具有重要意義。下面我們將通過實際的圖例來詳細(xì)介紹幾種典型的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可視化方法及其應(yīng)用。
二、計算機基于圖像的可視化技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)氣象圖
網(wǎng)絡(luò)氣象圖是一種直觀的顯示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒃O(shè)備節(jié)點和鏈路狀態(tài)等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的可視化工具。網(wǎng)絡(luò)氣象圖最早是由Panagiotis Christia實現(xiàn)的一個基于Perl的開源的可視化工具，以后Howard Jone又在功能、界面等方面進(jìn)行了許多改進(jìn)，發(fā)展成為一個受到普遍歡迎的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。
目前，網(wǎng)絡(luò)氣象圖在國外許多網(wǎng)絡(luò)中得到了實際部署與應(yīng)用，國內(nèi)的CERNET、中國科技大學(xué)等也都使用網(wǎng)絡(luò)氣象圖作為一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滹@示和監(jiān)測的方法，網(wǎng)絡(luò)氣象圖能夠?qū)崟r顯示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點狀態(tài)、鏈路利用率等信息，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒕W(wǎng)絡(luò)設(shè)備和鏈路狀態(tài)的實時監(jiān)控。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)氣象圖開始與Flash動態(tài)顯示技術(shù)、Google Maps等新的可視化方法相結(jié)合，從而能以更加直觀友好的方式顯示豐富的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，典型的代表是GlobalNoc的RealTime Atlas項目。這里面的數(shù)據(jù)管理，又稱為“數(shù)據(jù)資源管理”，包括所有與管理作為有價值資源的數(shù)據(jù)相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域。對于數(shù)據(jù)管理，DAMA所提出的正式定義是：“數(shù)據(jù)資源管理是指用于正確管理企業(yè)或機構(gòu)整個數(shù)據(jù)生命周期需求的體系架構(gòu)、政策、規(guī)范和操作程序的制定和執(zhí)行過程”。這項定義相當(dāng)寬泛，涵蓋了許多可能在技術(shù)上并不直接接觸低層數(shù)據(jù)管理工作（如關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理）的職業(yè)。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：數(shù)字人體技術(shù)；經(jīng)絡(luò)；探索
我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)有著幾千年的歷史，但是，關(guān)于中醫(yī)的經(jīng)絡(luò)理論，自馬王堆醫(yī)書、黃帝內(nèi)經(jīng)以來，均是樸素的唯物主義描述，缺乏人體解剖學(xué)和組織學(xué)基礎(chǔ)。數(shù)字人體包括虛擬人、物理人、生理人，構(gòu)建數(shù)字人體的現(xiàn)代高科技手段就是數(shù)字人體技術(shù)。數(shù)字人體學(xué)是利用現(xiàn)代高新技術(shù)研究人體的基因、蛋白質(zhì)、細(xì)胞、組織、器官、系統(tǒng)乃至整個人體數(shù)字化及其規(guī)律的科學(xué)[1]。利用現(xiàn)代數(shù)字人體技術(shù)研究人體經(jīng)絡(luò)，探索經(jīng)絡(luò)的實質(zhì)，目前已有一些進(jìn)展。
1 多光譜探測技術(shù)
我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)為經(jīng)絡(luò)是氣血通道，穴位是氣的流通匯聚之點，但經(jīng)絡(luò)的本質(zhì)是什么，經(jīng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如何，至今沒有能夠在人體解剖學(xué)和組織學(xué)方面得到驗證。近年來，國內(nèi)外利用紅外線攝像技術(shù)、液晶熱像攝影技術(shù)、輻射場攝影技術(shù)、超聲技術(shù)獲取人體經(jīng)絡(luò)的影像。1983年美國第一臺成像光譜儀問世，采用成像光譜技術(shù)可以獲取人體光譜圖像信息，利用高科技圖像處理技術(shù)可以獲取人體經(jīng)絡(luò)的各種理化信息及光譜特征，輔以模式識別理論，基本上能夠準(zhǔn)確識別人體穴位和經(jīng)絡(luò)，這將為我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)實現(xiàn)對經(jīng)絡(luò)的數(shù)字化表達(dá)及研究奠定基礎(chǔ)。畢思文研究員等[2]還專門撰文闡述了利用多光譜探測技術(shù)研究中醫(yī)經(jīng)絡(luò)，并提出了利用該技術(shù)對人體經(jīng)絡(luò)進(jìn)行研究的目標(biāo)、內(nèi)容、方法和路線。
2 生物物理測量技術(shù)
"黃帝內(nèi)經(jīng)"曰"經(jīng)脈者，所以決生死、處百病、調(diào)虛實、不可不通。"又指出"血為氣之母，氣為血之帥，氣引而血引，氣滯而血滯"。古典文獻(xiàn)所強調(diào)的"氣"是什么，劉風(fēng)華等[3]利用生物物理測量技術(shù)，針刺足陽明胃經(jīng)上的足三里、陽陵泉、下巨虛、上巨虛、梁丘，記錄了其生物電傳導(dǎo)，對經(jīng)絡(luò)氣血理論進(jìn)行了生物物理論證，證實了中醫(yī)古典文獻(xiàn)上的"氣"是生物電。從人體解剖學(xué)、組織學(xué)角度分析，毛細(xì)動脈、毛細(xì)靜脈、毛細(xì)淋巴微管與組織間隙或組織細(xì)胞間隙中的組織液相通聯(lián)，這種組織間隙中的細(xì)胞群及組織液中的電解質(zhì)構(gòu)建了奇妙的復(fù)式微循環(huán)，這也就是中醫(yī)古典文獻(xiàn)上經(jīng)絡(luò)的基本解剖單位，可以說，十二正經(jīng)、奇經(jīng)八脈都是由復(fù)式微循環(huán)解剖基本單位形成。組織間隙或組織細(xì)胞間隙中的組織液所含的電解質(zhì)，形成了多條毛細(xì)動脈生物電通路、毛細(xì)靜脈生物電通路、毛細(xì)淋巴生物電通路[4]。這個不僅證實了古典文獻(xiàn)上神秘的"氣"，而且還初步證實了十二正經(jīng)、奇經(jīng)八脈是人體生物電的天然通路。
3 微電子電氣網(wǎng)絡(luò)測試技術(shù)
傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的經(jīng)絡(luò)理論一直缺乏解剖學(xué)與組織學(xué)的支持，雖然國內(nèi)外學(xué)者從聲、光、電、同位素到氣體多角度進(jìn)行探索，但一直未獲得充分肯定和一致認(rèn)可。關(guān)于經(jīng)絡(luò)低阻抗的研究，德國的Croon、Voll、Overhof，日本的中谷義雄，美國的Kaslow、Matsumoto、Kripper、Wulfsohn，中國的楊威生、胡祥龍、祝總驤等都做了大量的研究工作，雖有一定的收獲，但基本上是單端口網(wǎng)絡(luò)模型測試，王志功等[5]在國家自然科學(xué)基金"半導(dǎo)體集成化系統(tǒng)基礎(chǔ)研究"重大科研課題支持下，利用微電子電氣網(wǎng)絡(luò)測試技術(shù)，按神經(jīng)信號傳輸特性研究方法針對人體經(jīng)絡(luò)進(jìn)行信號測試，結(jié)果證明人體經(jīng)絡(luò)線上的穴位點輸入到穴位點輸出與非經(jīng)絡(luò)線上的響應(yīng)信號顯著不同，從信號傳輸方面初步驗證了經(jīng)絡(luò)傳輸電信號的特異性，有效的進(jìn)行了人體經(jīng)絡(luò)多端口網(wǎng)絡(luò)模型測試，克服了前人所進(jìn)行的單端口網(wǎng)絡(luò)模型測試的局限性。
4 三維重建可視化技術(shù)
近年來我國科學(xué)工作者利用三維重建可視化技術(shù)對人體經(jīng)絡(luò)進(jìn)行研究，取得了明顯地進(jìn)展。邵水金等[6]利用數(shù)字人體虛擬技術(shù)，以腧穴為控制點，適當(dāng)插值，在合成骨架曲線的基礎(chǔ)上，進(jìn)行面繪制，三維重建任督二脈管狀模型，重建后的任督二脈管狀模型可視化效果明顯，可以充分顯示任督二脈的走形及其解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，通過任督二脈管狀模型三維可視化顯示，可以證實任督二脈走形路線與傳統(tǒng)的經(jīng)絡(luò)體表循行線一致。向培海等[7]以德國漢堡大學(xué)開發(fā)的VOXEL-MAN三維可視化操作系統(tǒng)為平臺，結(jié)合腧穴的相關(guān)人體解剖學(xué)知識對期門穴進(jìn)行數(shù)字人體可視化，三維重建了期門穴模型。在充分顯示期門穴所在位置的矢狀面、冠狀面、橫斷面上，進(jìn)行多角度試刺，調(diào)整驗證其解剖結(jié)構(gòu)和毗鄰關(guān)系，為探討人體經(jīng)絡(luò)腧穴的實質(zhì)進(jìn)行了有益的研究。
目前對人體經(jīng)絡(luò)的研究階段性成果雖然頗豐，但仍有許多奧秘尚待探索，有許多問題尚待解決，經(jīng)絡(luò)的解剖學(xué)和組織學(xué)本質(zhì)和結(jié)構(gòu)尚待證實。隨著數(shù)字人體經(jīng)絡(luò)研究技術(shù)的發(fā)展，我們期待一批重大科研成果問世，以豐富中醫(yī)經(jīng)絡(luò)理論，造福人類。
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摘要：在介紹大數(shù)據(jù)基本概念及特征的基礎(chǔ)上，分析了大數(shù)據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及大數(shù)據(jù)技術(shù)，并針對大數(shù)據(jù)面臨的相關(guān)問題提出了應(yīng)對
>> 大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù) 大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)分析及系統(tǒng)實例分析 淺談大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展 電力信息大數(shù)據(jù)高速存儲及檢索關(guān)鍵技術(shù)研究 電力大數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究及趨勢 投資統(tǒng)計大數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù) 基于大數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 淺析云環(huán)境下的大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù) 面向大數(shù)據(jù)的Deep Web數(shù)據(jù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究 大數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)技術(shù)體系的關(guān)鍵技術(shù)研究 移動數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用探討 社會網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)分析框架及其關(guān)鍵技術(shù) 農(nóng)業(yè)云大數(shù)據(jù)自組織推送關(guān)鍵技術(shù)綜述 基于大數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究 云計算環(huán)境下的大數(shù)據(jù)可靠存儲關(guān)鍵技術(shù)概述 面向大數(shù)據(jù)的分布式系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究 大數(shù)據(jù)時代下軟件工程關(guān)鍵技術(shù)分析 移動互聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù) 電信運營商大數(shù)據(jù)變現(xiàn)之關(guān)鍵技術(shù) 移動通信網(wǎng)絡(luò)中大數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù) 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：l.
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[關(guān)鍵詞]GIS三維；可視化技術(shù)；輸電線路；運維；應(yīng)用
中圖分類號：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）47-0277-01
前言
GIS三維可視化技術(shù)是指以計算機技術(shù)處理圖像為基礎(chǔ)，將獲取的信息轉(zhuǎn)換為三維圖形，并且在顯示屏上顯示出來的一種技術(shù)手段。目前，GIS三維可視化技術(shù)在輸電線路運維中的應(yīng)用非常普遍，利用GIS三維可視化技術(shù)可以為輸電線路的運維提供一種新型的管理理念和方式，這對于輸電線路運維的決策和方案具有決定作用。因此，現(xiàn)階段研究GIS三維可視化技術(shù)在輸電線路運維中的應(yīng)用顯得至關(guān)重要。
一、線路走廊危險地物的檢測
根據(jù)我國有關(guān)輸電線路運維有關(guān)法律法規(guī)的要求，輸電線路的線路走廊中各種地物的安放應(yīng)該符合一定的安全距離。因而需要對線路走廊的危險地物進(jìn)行檢測，首先應(yīng)該測量各種線路走廊地物到輸電線的距離，這個距離至少應(yīng)該滿足保證輸電線路安全運行的距離要求，當(dāng)然，不同的地物要求與輸電線的距離要求也不一樣，因而需要將地物進(jìn)行分類。其次，將地物分類完成后，還需要對輸電線與絕緣子之間的結(jié)合點進(jìn)行處理。最后，還需要測量和計算所有地物與輸電線的距離，以保證輸電線與地物的距離能夠符合安全輸電運維的要求。一旦發(fā)現(xiàn)某種地物到輸電線的距離不滿足安全輸電運維的要求，GIS三維可視化技術(shù)可以提供自動報警，這樣維護(hù)人員就可以及時對輸電線路進(jìn)行維修。當(dāng)然，在對輸電線路的使用距離進(jìn)行檢測時，應(yīng)該充分考慮外界環(huán)境因素的影響，尤其應(yīng)該考慮到當(dāng)?shù)刈畲箫L(fēng)和最高溫度的情況。因此，必須根據(jù)GIS三維可視化技術(shù)采集到的數(shù)據(jù)，對當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)速和溫度等條件進(jìn)行預(yù)測，進(jìn)而為建立輸電線路模型提供有效的依據(jù)。
二、線路走廊地形地貌變化檢測
在輸電線路的線路走廊內(nèi)，由于地形、風(fēng)速和溫度等外界因素，當(dāng)然，輸電線的桿塔高度由于可能會發(fā)生坍塌、滑坡和位置偏移等問題。很顯然，這些因素對輸電線路的安全問題埋下了極大的隱患。因此，在輸電線路運維的過程中，需要采用GIS三維可視化技術(shù)對這些因素進(jìn)行分析，首先需要比較準(zhǔn)確地觀察到線路走廊地形地貌變化對輸電線路運維的影響，從而使得輸電線路安裝人員及時發(fā)現(xiàn)這些隱含的環(huán)境問題，從而為制定輸電線路運維的方案提供依據(jù)。因此，采用GIS三維可視化技術(shù)對線路走廊地形地貌變化進(jìn)行檢測對于提高輸電線路的安全運維具有現(xiàn)實意義。
三、輸電線路三維可視化管理
目前，傳統(tǒng)的三維數(shù)據(jù)采集的手段還比較落后，主要還是以人工測量為主。但是，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GIS三維可視化技術(shù)可以準(zhǔn)確地測量出三維走廊的地形、地貌和塔桿的位置等，從而更加方便地為輸電線路的運維提供數(shù)據(jù)支持。采用GIS三維可視化技術(shù)采集到的數(shù)據(jù)還可以通過有關(guān)軟件進(jìn)行處理后，就可以產(chǎn)生精度更高的數(shù)字模型。基于GIS三維可視化技術(shù)采集到的數(shù)據(jù)，我們可以精確地建立三維模型，以匹配實際的輸電線路的運維方式。同時，在建立三維數(shù)據(jù)模型時，還應(yīng)該考慮輸電線路運維地區(qū)的房屋和樹木等因素。這樣才能保證建立的三維模型更加準(zhǔn)確，還能減少后期制定輸電線路運維過程中對數(shù)據(jù)的處理量。因此，GIS三維可視化技術(shù)可以清楚地反映外界的三維真實情況，從而使得輸電線路運維工作人員更加準(zhǔn)確地了解整條輸電線路的情況，進(jìn)而實現(xiàn)對輸電線路的三維可視化管理。
四、樹木砍伐評估和管理
輸電線路的運維穿越樹林是非常常見的現(xiàn)象，尤其是在一些山區(qū)，因而需要評估輸電線路穿越樹林的面積和高度等。傳統(tǒng)的估計方法不僅成本較大，而且估計的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，進(jìn)而給后期的輸電線路運維過程帶來了很大的不便。但是，GIS三維可視化技術(shù)為估計樹林的面積和高度提供了有效的估計手段。同時，GIS三維可視化技術(shù)還能準(zhǔn)確地獲取樹林的很多結(jié)構(gòu)信息，主要包括樹林的幾何特征等。通過GIS三維可視化技術(shù)獲取的樹林信息，有助于我國對輸電線路穿越的樹林進(jìn)行管理，尤其是當(dāng)需要砍伐一定量的樹木時，GIS三維可視化技術(shù)采集的信息可以提供準(zhǔn)確的砍伐量。但是，目前我國利用GIS三維可視化技術(shù)在樹木砍伐中的應(yīng)用還處于起步階段，尤其與西方發(fā)達(dá)國家相比，這方面的技術(shù)還存在較大的差距。因此，我國利用GIS三維可視化技術(shù)實現(xiàn)對樹木砍伐進(jìn)行全方位的估計和管理還有很長的距離。
五、輸電線路的增容分析
為了進(jìn)一步提高輸電線路的載流容量，首先，我國需要考慮溫度對輸電線路材料造成的影響；其次，當(dāng)輸電線路的載流量增大后，還需要考慮由于在載流量的增大而需要重新考慮輸電線與地面的距離。同時，利用GIS三維可視化技術(shù)對線路走廊進(jìn)行快速掃描，可以準(zhǔn)確地觀察到線路走廊的三維空間位置，再利用計算機軟件技術(shù)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，就可以為輸電線路運維提供有效的依據(jù)。目前，我國已經(jīng)開發(fā)了很多監(jiān)測輸電線路的設(shè)備，但是只有GIS三維可視化技術(shù)最受歡迎。因此，利用GIS三維可視化技術(shù)實現(xiàn)對輸電線路的增容進(jìn)行分析顯得非常重要。
六、總結(jié)
總而言之，GIS三維可視化技術(shù)在輸電線路運維中的應(yīng)用是一項系統(tǒng)化的工程。由于我國研究和利用GIS三維可視化技術(shù)的起步比較晚，尤其與西方發(fā)達(dá)國家相比，我國在應(yīng)用GIS三維可視化技術(shù)方面還存在很大的差距。但是，近年來我國在利用GIS三維可視化技術(shù)在輸電線路運維中的應(yīng)用也取得了一定的成果。為了更好地將GIS三維可視化技術(shù)應(yīng)用于輸電線路中，因此，現(xiàn)階段研究GIS三維可視化技術(shù)在的輸電線路運維中的應(yīng)用具有非常重大的現(xiàn)實意義。以上是本人的粗淺之見，但是由于本人的知識水平及文字組織能力有限，因此文中如有不到之處還望不吝賜教。
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摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和教育信息化的推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源逐漸豐富，家長間的學(xué)習(xí)交流也變得更加頻繁，家長群體自身學(xué)習(xí)需求
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關(guān)鍵詞：三維可視化; GIS; 空間數(shù)據(jù)
中圖分類號：C37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
一、前言
目前，科學(xué)可視化、計算機動畫和虛擬現(xiàn)實技術(shù)蓬勃發(fā)展，并成為計算機圖形學(xué)領(lǐng)域的三大熱門研究方向，它們的核心都是三維真實感圖形[1]，也就是三維可視化技術(shù)。三維可視化技術(shù)是目前計算機技術(shù)和圖像圖形學(xué)發(fā)展的熱點之一，它是依靠視覺效果將數(shù)據(jù)所要表達(dá)的信息直觀顯示出來的一種最好的方法。傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)對實物的空間立體感表達(dá)就比較抽象，將三維可視化技術(shù)引入GIS領(lǐng)域中可以動態(tài)地、形象地、多視角地、多層次地、如實逼真地描繪地球科學(xué)中的客觀現(xiàn)象。如通常所見的地形三維可視化、虛擬戰(zhàn)場、數(shù)字社區(qū)和虛擬城市等。本文結(jié)合在GIS中的應(yīng)用介紹三維可視化開發(fā)的基本方法。
二、 三維可視化GIS關(guān)鍵技術(shù)
三維可視化技術(shù)可以簡單的分解為三種技術(shù)的結(jié)合:可視化、三維和GIS。下面分析了可視化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實、體視化技術(shù)、三維技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。
1、可視化技術(shù)
可視化，也稱為科學(xué)計算可視化(Visualization in Scientific Computer),它是指運用計算機圖形和圖像處理技術(shù)，把科學(xué)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可視的、能幫助科學(xué)家理解的信息，并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。GIS可視化技術(shù)是目前信息領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的一項技術(shù)，它通過強大的、有效的地圖系統(tǒng)將復(fù)雜的空間和屬性數(shù)抓以地理的形式進(jìn)行描述，具有界面風(fēng)格人性化設(shè)計，實現(xiàn)了文本、圖形和圖像信息相結(jié)合的定位、查詢、檢索模式信息表達(dá)形象化、自觀化操作簡單便利等特點[2]。
2、虛擬現(xiàn)實
虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality)技術(shù)是一個由圖像技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及人機對話技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，利用高性能、高度集成的計算機硬、軟件及各類先進(jìn)的傳感器，去創(chuàng)造一個使參與者處于一個三維視覺、聽覺和觸覺的環(huán)境，具有完善的交互作用能力、能幫助和啟發(fā)進(jìn)入虛擬境界的參與者的構(gòu)思的信息環(huán)境。利用計算機系統(tǒng)提供的人機對話上具，同虛擬環(huán)境中的物體交互操作，使用戶仿佛置身于現(xiàn)實環(huán)境之中，使參與者足不出戶就能身處異景，如遙遠(yuǎn)的太空、海洋深處、甚至是微觀世界。
3、體視化技術(shù)
三維體可視化技術(shù)是真正的三維。它是由完全的三維空間體數(shù)據(jù)構(gòu)建模型，可以對模型切割來獲取內(nèi)部信息。它是每一個空間點對應(yīng)三個方向，x, y, z，也就是在一個空間坐標(biāo)上放置每一個屬性點，可以由關(guān)系V = .f (x, y, z)表示，V表示空間點的屬性值，x, y, z分別表示空間坐標(biāo)[3]。
空間三維實體的可視化，即體視化主要是處理和分析各種體數(shù)據(jù)，并對這些體數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、操作和顯示，其目的是讓人們更清楚地認(rèn)識蘊含于體數(shù)據(jù)之中的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。體數(shù)據(jù)可以看成是在有限空間中的一種或多種物理屬性的一組離散采樣，它可以表示成:ƒ(x)，x ∈Rn；{x}是n維空間的采樣點的集合，因此也有人把體數(shù)據(jù)成為數(shù)據(jù)集。
4、 三維技術(shù)
三維立體顯示的出發(fā)點是運用三維立體透視技術(shù)和計算機仿真技術(shù)，通過將真實世界的三維坐標(biāo)變換成計算機坐標(biāo)，通過光學(xué)和電子學(xué)處理，模仿真實的世界并顯示在屏幕上。三維技術(shù)廣泛應(yīng)用在資源環(huán)境模型、地形模擬、CAD輔助設(shè)計、影視特技、廣告設(shè)計等方面。它具有可視化程度高、表現(xiàn)形式靈活多樣、動態(tài)感和真實感強、資料更新方便等優(yōu)點。
三、 三維可視化算法
直接體繪制技術(shù)具有能夠產(chǎn)生三維數(shù)據(jù)場的整體圖象，包括每一細(xì)節(jié)，并具有圖象質(zhì)量高，便于并行處理等優(yōu)點，因而成為當(dāng)前科學(xué)計算可視化中有吸引力的重要研究課題之一。鑒于直接體繪制技術(shù)的優(yōu)勢，下面重點介紹了光線投射法，移動立方體法以及Z-Buffer消隱算法[4]。
1、光線投射算法
光線投射算法是目前使用最廣泛的體繪制方法之一。對于圖像平面上的每一象素，從視點投射出一穿過該象素的視線，該視線穿過體數(shù)據(jù)空間，算法直接利用該視線上的采樣值計算該象素的光強。其過程包括：數(shù)據(jù)預(yù)處理；數(shù)據(jù)值分類；重新采樣；圖象合成。
2、移動立方體法
移動立方體法(Marching Cubes算法)是三維數(shù)據(jù)場等值面生成的經(jīng)典算法，是體素單元內(nèi)等值面抽取技術(shù)的代表。與光線投射法不同，移動立方體法屬于表面擬合算法之一。
移動立方體法基本思想為：首先逐個體素依次處理，找出該等值面經(jīng)過體素的位置，求出該體素內(nèi)的等值面并計算出相關(guān)參數(shù)，以便繪制出等值面。等值面的定義如下：
{(x, y, z)| s (x, y, z) = c0}，c0是常數(shù)。其中s(x, y, z) = a0+a1x+a2y+a3z+a4xy+a5xz+a6yz+a7xyz
ai (i=0, 1,..., 7)為常數(shù)，它們由體素的八個角點值唯一決定。
該算法中，體素是一邏輯上的立方體，由相鄰層上的各四個象素組成立方體上的八個頂點。算法以掃描線方式逐個處理數(shù)據(jù)場中每一立方體體素，求出每一體素內(nèi)包含的等值面，由此生成整個數(shù)據(jù)場的等值面。
3、Z-Buffer消隱算法
從一個視點去觀察一個三維物體，必然只能看到該物體表面上的部分點、線、面，而其余部分則被這些可見部分遮擋住。如果觀察的是若千個三維物體，則物體之間還可能彼此遮擋而部分不可見。因此，如果想有真實感地顯示三維物體，必須在視點確定之后，將對象表面上不可見的點、線、面消去。執(zhí)行這一功能的算法，稱為消隱算法。
Z-Buffer算法的步驟如下：(1)初始化，幀緩沖器CB置成背景的光強或顏色，Z緩沖器ZB置成最小z值；(2)對多邊形P，計算它在點(I,j)處的深度值zij；(3) zij>ZB(i,j)，則ZB(i,j) =zij, CB(i,j)二多邊形P的顏色；(4)對每個多邊形重復(fù)(2), (3)兩步，最終在CB中存放的就是消隱后的圖形。
四、三維可視化GIS實體的表達(dá)和三維數(shù)據(jù)的可視化
對于三維地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)的表達(dá)和二維地理信息系統(tǒng)有一定的差別，因此在數(shù)據(jù)實體的表達(dá)上，也有三維地理實體的特點。國內(nèi)學(xué)者李清泉等人提出了以下表達(dá)建筑物和地形的三維信息[5]：地形被表達(dá)為數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字地形模型(DTM)；建筑、構(gòu)筑物等用實體(CSG)和邊界表示(B-rep)。每種不同的表達(dá)方式都有各自的特點，根據(jù)不同的口的和不同的要求而定。在國內(nèi)，地形數(shù)據(jù)的表達(dá)普遍采用的是DEM和DOM匹配，生成地形圖；建筑物通常以2.5維的形式存在，之后進(jìn)行紋理貼圖。
DTM是描述地表單元空間位置的和地形屬性分布的有序集合，是定義于二維區(qū)域之上的一個有限向的向量系列。它以離散分布的平面點來模擬連續(xù)分布的地形，通過存貯在介質(zhì)上的大量的地面點空間坐標(biāo)和地形屬性數(shù)據(jù)，以數(shù)字形式來描述地形地貌。它隨用途不同具有不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但一般均可變換成為規(guī)格點組成的柵格數(shù)據(jù)形式。
DEM通常用地表規(guī)則網(wǎng)格單元構(gòu)成的高程矩陣表示，廣義的DEM還包括等高線、三角網(wǎng)等所有表達(dá)地面高程的數(shù)字表示。在GIS中，DEM是建立三維地形的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其他的地形要素可由DEM直接或間接導(dǎo)出，成為“派生數(shù)據(jù)”，如坡度、坡向。DEM主要有三種表示模型:規(guī)則格網(wǎng)模型(GRID、等高線模型和不規(guī)則三角網(wǎng)模型(Triangulated Irregular Network，TIN)。
由于三維幾何表示能提供物體的幾何描述，使空間物體可用計算機來存貯、處理、顯示。物體3D表示可以有多種方法，大致分為基于體表示和基于面表示兩大類，其中，具有代表性的是結(jié)構(gòu)實體表示(Constructed Solid Geometry, CSG)和邊界表示(Boundary representation, B-rep)方法。CSG方法在計算機輔助設(shè)計(CAD)中應(yīng)用廣泛，它通過預(yù)定義的模型單兀來表示空間物體，這些單元具有規(guī)則的形狀，如:立方體、圓柱體、圓錐體等，單元間的關(guān)系主要是布爾操作。CSG方法的優(yōu)點是模型關(guān)系簡單，便于顯示和數(shù)據(jù)更新，缺點是空間分析難以進(jìn)行:而B-rep表示方法，可以通過對構(gòu)成物體邊界的點、線、面和體四種類型兀素的精確描述，即能夠精確表示物體幾何位置以及兀素間的拓?fù)潢P(guān)系，雖然B-rep方法適于空間操作和分析，但存儲空間占用多，計算速度較慢。
五、三維可視化在GIS中的應(yīng)用
目前在社會的各行各業(yè)中，地理信息三維可視化系統(tǒng)都得到了廣泛的應(yīng)用[6]：
1.城市：地理信息三維可視化系統(tǒng)應(yīng)用于城市建設(shè)的很多領(lǐng)域，如大樓的建筑結(jié)構(gòu)和住戶管理、空氣污染與流動狀態(tài)監(jiān)測、地下水源污染監(jiān)測、地下管線的規(guī)劃與管理等。
2.環(huán)境：二十一世紀(jì)全社會都更加重視環(huán)境保護(hù)，地理信息三維可視化系統(tǒng)可以表達(dá)大上、地面、地下多層次的環(huán)境狀況，更好地模擬真實三維環(huán)境，幫助人們更好的管理與治理環(huán)境。
3.地質(zhì)：地質(zhì)是資源、礦山、環(huán)境等眾多學(xué)科與工程應(yīng)用的基礎(chǔ)。地理信息、三維可視化系統(tǒng)應(yīng)用于表達(dá)復(fù)雜的三維地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)(如地層界面、不整合面、斷層等不規(guī)則的面狀構(gòu)造)，表達(dá)巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)(如層理、紋理、走向、孔隙度、孔隙連通方向等微細(xì)的內(nèi)部構(gòu)造)以及巖體內(nèi)部物質(zhì)的分布狀況。
4.礦山：在礦山領(lǐng)域，地理信息三維可視化系統(tǒng)平臺應(yīng)用于表現(xiàn)礦體及圍巖形態(tài)，表達(dá)巷道、采礦工作面形態(tài)，表達(dá)礦井風(fēng)流狀況、瓦斯?jié)舛取⒌貓鰬?yīng)力等三維現(xiàn)象，如果再加上各種知識庫、專家系統(tǒng)，還可支持三維環(huán)境下的工程管理與決策。
5.海洋：二十一世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，海洋的研究與管理在我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中將占據(jù)越來越重要的位置。海洋在不同深度的含鹽量、水溫、壓力、水流方向都是不同的，地理信息三維可視化系統(tǒng)應(yīng)用于表達(dá)海洋世界，可以幫助人們更好地研究與開發(fā)海洋。
6.氣象：地理信息三維可視化系統(tǒng)應(yīng)用于反映不同高度上氣流、氣壓、大氣成分的變化情況。
六、結(jié)束語
目前，三維可視化地理信息系統(tǒng)的研究已成為國內(nèi)外研究的熱點，隨著計算機技術(shù)以及相關(guān)三維可視化技術(shù)的發(fā)展和地理科學(xué)、大氣科學(xué)、海洋科學(xué)等研究三維空間特征的深入，三維可視化地理信息系統(tǒng)的研究與開發(fā)已成為地理信息系統(tǒng)研究領(lǐng)域的重要方面和今后發(fā)展的一個趨勢。
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關(guān)鍵詞：少數(shù)民族預(yù)科；信息系統(tǒng)；人工智能；可視化計算
DOIDOI：10.11907/rjdk.161573
中圖分類號：TP319
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號文章編號：16727800（2016）009008503
基金項目基金項目：云南省教育廳科學(xué)研究基金項目（2015Y245）
作者簡介作者簡介：楊悟道（1982-），男，云南昆明人，碩士，云南民族大學(xué)預(yù)科教育學(xué)院助教，研究方向為可視化計算與人工智能；吳燁（1977-），男，云南昭通人，博士，云南民族大學(xué)預(yù)科教育學(xué)院副院長，研究方向為教育經(jīng)濟管理。本文通訊作者為吳燁。
0引言
少數(shù)民族預(yù)科教育是少數(shù)民族地區(qū)學(xué)生通向國家高等教育的金橋。隨著招生規(guī)模的擴大，生源的差異性和特殊性，高等學(xué)校民族預(yù)科管理工作變得繁瑣和復(fù)雜[1]。為有效促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)管理的深度融合，滿足少數(shù)民族預(yù)科學(xué)生學(xué)業(yè)評價與測評需要，基于可視化計算融合社交網(wǎng)絡(luò)平臺，設(shè)計并開發(fā)了適合預(yù)科教育的綜合管理評價系統(tǒng)。
1系統(tǒng)概述
少數(shù)民族預(yù)科學(xué)生教育管理工作具有自身特點，需要投入更多的時間和精力，需要更為先進(jìn)的管理理念和技術(shù)[1]。傳統(tǒng)的學(xué)生信息管理系統(tǒng)僅僅只是記錄學(xué)生基本信息，對日常行為的跟蹤和痕跡管理沒有明確記錄，適應(yīng)民族學(xué)生特點的管理信息系統(tǒng)處于空白狀態(tài)。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，社交網(wǎng)絡(luò)平臺能夠跨地域、跨時間和空間被普通用戶快速接受。進(jìn)校后的少數(shù)民族學(xué)生對智能手機的使用率達(dá)到96%，民族預(yù)科學(xué)生管理迫切需要擺脫傳統(tǒng)管理模式的束縛。基于此，采用靈活先進(jìn)的教育理念和信息化管理方式，以少數(shù)民族學(xué)生為中心，基于移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計和開發(fā)一套適合少數(shù)民族預(yù)科學(xué)生特點的智能學(xué)生信息管理系統(tǒng)勢在必行。
設(shè)計項目組成員在少數(shù)民族預(yù)科基地對2 700人進(jìn)行了問卷調(diào)查，內(nèi)容涉及到民族學(xué)生學(xué)籍管理、考勤管理、選課管理、課程表管理、成績登陸查詢、考試管理等模塊的現(xiàn)狀分析以及期望意見。針對可視化移動互聯(lián)網(wǎng)解決方案，設(shè)計人員提出幾個思考問題：①如何將信息化解決方案與少數(shù)民族預(yù)科教育教學(xué)實際進(jìn)行深度融合；②如何提高融合信度；③如何提高基于移動社交網(wǎng)絡(luò)快速擴散信息傳播速度；④如何通過本平臺對痕跡行為跟蹤，從而對提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化渲染。以上4點也是本課題要解決的難點。作為綜合評價系統(tǒng)，不僅是信息記錄和反饋，更重要的是自動化分析和評價，從而為管理者建立合理和健全的管理評價體系提供強有力的支持。同時，自動化評價機制要有相應(yīng)的技術(shù)作支撐。系統(tǒng)設(shè)計流程如圖1所示。
2系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計
基于建構(gòu)主義的可視化技術(shù)為教育信息化建設(shè)開辟了一個新的領(lǐng)域[2]。可視化技術(shù)在大數(shù)據(jù)時代，將以往一堆枯燥乏味的數(shù)據(jù)變得生靈活現(xiàn)，讓數(shù)據(jù)變得不僅有意義，還讓其變得直觀、易懂，達(dá)到個性化特點[3]。本課題在可視化計算方面，將從語義網(wǎng)入手建立本體語義規(guī)則，運用教育技術(shù)領(lǐng)域概念圖[7]等技術(shù)開發(fā)數(shù)據(jù)可視化圖解對象。軟件系統(tǒng)采用Java Web框架引擎開發(fā)，斯坦福大學(xué)開發(fā)的本體建模工具Protégé用于生成自動推理機引擎，利用惠普實驗室的Jena API包構(gòu)建語義本體語義解析語義規(guī)則庫，可視化表示層采用MIT媒體實驗室開發(fā)包processing2.2.1。
2.1系統(tǒng)開發(fā)步驟
系統(tǒng)開發(fā)分兩階段：①軟件系統(tǒng)研發(fā)階段；②試運行進(jìn)行系統(tǒng)測試。
軟件需求分析是科研項目的重要環(huán)節(jié)，課題的最終實現(xiàn)是以軟件系統(tǒng)實施到預(yù)科教育教學(xué)管理當(dāng)中，科研成果最終是服務(wù)于少數(shù)民族廣大師生。軟件系統(tǒng)研發(fā)的成功因素高度依賴于軟件需求分析報告，整個系統(tǒng)研發(fā)均采用瀑布模型，見圖2。
2.2系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)架構(gòu)見圖3。
5系統(tǒng)功能
系統(tǒng)優(yōu)化了教育教學(xué)資源，使相關(guān)使用人員能夠?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)過程進(jìn)行設(shè)計、開發(fā)、利用、管理和評價。
實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化過程中視覺表征語義符號能夠通過自動推理機引擎進(jìn)行解析和推理，并在推理過程中使用本體語義規(guī)則，符合語義的表達(dá)從而提高其相似度。
（1）結(jié)合高校教育教學(xué)管理特點，認(rèn)真履行高校政治思想教育要求，建立符合少數(shù)民族預(yù)科生特點的教育教學(xué)綜合管理評價體系。
（2）綜合評價體系以建構(gòu)主義思想為基礎(chǔ)，符合現(xiàn)代教學(xué)系統(tǒng)理論，評價系統(tǒng)力求讓學(xué)生在認(rèn)知過程中積極主動構(gòu)建自己的學(xué)習(xí)及生活行為習(xí)慣，為開發(fā)學(xué)生行為痕跡管理提供依據(jù)[7]。
（3）綜合評價體系需要計算技術(shù)和信息技術(shù)進(jìn)行交互，從而建立人際交互關(guān)系。社交網(wǎng)絡(luò)利用可視化技術(shù)分析個人、群體和社會[8]。
6系統(tǒng)測試
系統(tǒng)性能評估[9]數(shù)據(jù)分析見表2。
7結(jié)語
本系統(tǒng)運用智能化來優(yōu)化教育教學(xué)資源，促進(jìn)教育教學(xué)管理人員對民族預(yù)科學(xué)生的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)過程進(jìn)行設(shè)計、開發(fā)、利用、管理和評價；利用系統(tǒng)的痕跡管理對學(xué)生的行為進(jìn)行追蹤取證形成綜合性評價管理，從而提高預(yù)科基地教學(xué)及學(xué)生管理水平。使用該系統(tǒng)大大降低了管理成本，輔導(dǎo)員能第一時間快速了解學(xué)生情況，學(xué)生能快速地與學(xué)校進(jìn)行互動。下一步工作是加大學(xué)生痕跡管理可信度，提高系統(tǒng)的自適應(yīng)能力。
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關(guān)鍵詞：生物制藥；大數(shù)據(jù)審計；數(shù)據(jù)可視化
一、引言
近年來，大數(shù)據(jù)的發(fā)展給各行各業(yè)都帶來了不同的機遇及挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生是時展的結(jié)果，隨著社會數(shù)據(jù)的日益增長，數(shù)據(jù)無論是從體量上還是維度上都日益繁雜。因此，分析如何利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來支撐審計的監(jiān)督工作，具有重要的理論意義和實踐價值。大數(shù)據(jù)的概念最早起源于20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初的美國，但大數(shù)據(jù)真正開始引起人們的關(guān)注是因為2008年美國的《自然》雜志推出的一系列有關(guān)大數(shù)據(jù)的專刊，這些專刊詳細(xì)地討論了有關(guān)大數(shù)據(jù)的相關(guān)問題。而其興盛時期是在最近10年，也就是2011年至今。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，數(shù)據(jù)具有容量大、類型多、來源分散等特點，這使得傳統(tǒng)的以問題為導(dǎo)向的審計原則不能滿足如今的審計需求，那么如何使審計人員快速“洞察”被審計單位的大數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可視化成為必然[1]。在本文中，筆者結(jié)合目前社會的問題及大數(shù)據(jù)研究現(xiàn)狀，研究基于大數(shù)據(jù)可視化分析技術(shù)的生物制藥行業(yè)ST企業(yè)的審計方法。
二、大數(shù)據(jù)環(huán)境下常用電子數(shù)據(jù)審計方法的不足
電子數(shù)據(jù)審計可簡單概括為“將電子數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、預(yù)處理、整理、挖掘以及分析等過程”，通過這些過程可發(fā)現(xiàn)審計線索，進(jìn)而獲得審計證據(jù)。在審計過程中，數(shù)據(jù)的處理及分析尤為重要，而常用的審計數(shù)據(jù)處理與分析方法有賬表分析、數(shù)據(jù)查詢、審計抽樣、統(tǒng)計分析、數(shù)值分析等。面對數(shù)據(jù)密集、數(shù)據(jù)量大、復(fù)雜性高及信息化程度高的數(shù)據(jù)現(xiàn)狀，常用的電子數(shù)據(jù)審計方法已不能有效應(yīng)對當(dāng)下的審計困境。例如，賬表分析是審計人員將被審計單位的備份財務(wù)數(shù)據(jù)還原成電子賬表，然后審查被審計單位的憑證、總賬、明細(xì)賬以及相關(guān)財務(wù)報表等。但這種方法只能分析被審計單位的部分?jǐn)?shù)據(jù)，并且都是以財務(wù)數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主，并不能審計如文本、地理位置等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)或其他輔助數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)查詢主要是使用Excel、Oracle等審計軟件，這些審計軟件的應(yīng)用都是審計人員根據(jù)自己的實踐經(jīng)驗來進(jìn)行抽樣審計工作的開展。例如，利用SQL數(shù)據(jù)庫和Excel函數(shù)來分析電子數(shù)據(jù)，其中，系統(tǒng)對賬審計、重號審計、斷號審計及Benford定律審計是比較常用的審計方法[2]，但這些審計方法都是審計人員根據(jù)已有經(jīng)驗進(jìn)行選擇，不僅審計效率低下，而且審計范圍不能全面覆蓋，使得審計人員不能根據(jù)當(dāng)前被審計單位的獨有數(shù)據(jù)進(jìn)行有針對性的審計，這大大降低了審計效果的準(zhǔn)確性及全面性。此外，當(dāng)前許多數(shù)據(jù)審計平臺的運算及擴展能力有限，無法滿足海量數(shù)據(jù)的分析要求。從分析角度來說，即使有些審計分析軟件有自帶的可視化功能，但它們無法針對數(shù)據(jù)規(guī)模大、分析結(jié)果信息量較大等問題進(jìn)行更加精細(xì)、直觀的可視化分析。
三、基于大數(shù)據(jù)可視化分析技術(shù)的生物制藥行業(yè)ST企業(yè)審計方法原理分析
（一）可視化分析技術(shù)簡介
可視化分析并不是簡單地把數(shù)據(jù)、文本等信息分析對象變成圖表，它是以信息為基礎(chǔ)，以可視化為手段，目的是描述真實信息，探索信息本質(zhì)。一般來說，人的大腦對視覺信息的處理優(yōu)于對文本、數(shù)據(jù)等信息的處理，所以使用圖表、圖形等元素可以幫助人們快速地理解信息中的含義、趨勢及相關(guān)性。也就是說，可視化分析其實是將抽象概念進(jìn)行形象性表達(dá)，將抽象語言進(jìn)行具象圖形可視的過程。可視化分析的基本原理是將數(shù)據(jù)庫中每一個單元數(shù)據(jù)作為單個圖元元素表示，然后將大量的數(shù)據(jù)構(gòu)成圖像，同時以多維的形式將數(shù)據(jù)的各個屬性值表示出來，從而可從不同的角度觀察和分析信息，使分析者能夠?qū)Ａ啃畔⑦M(jìn)行更加全面、透徹的分析。當(dāng)前的可視化分析技術(shù)主要包含條形圖、樹狀圖、氣泡圖、散點圖、熱力圖以及地圖等。針對審計行業(yè)，可視化分析技術(shù)能夠使審計工作從問題導(dǎo)向型審計向挖掘型審計轉(zhuǎn)變，可視化分析技術(shù)能夠以更加簡潔清晰的方式展現(xiàn)出海量審計數(shù)據(jù)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)關(guān)系，如層級關(guān)系、強弱關(guān)系、時間關(guān)系等。如此能夠使審計人員從海量信息中迅速發(fā)現(xiàn)審計疑點，從而提高審計效率。由此可見，隨著審計信息量的高速增長，大數(shù)據(jù)可視化分析技術(shù)是審計人員快速明晰復(fù)雜信息的關(guān)鍵分析技術(shù)，通過將審計數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化轉(zhuǎn)化，進(jìn)而掌握被審計信息的特征與含義[3]，這對審計人員在海量審計信息中發(fā)現(xiàn)審計思路、挖掘?qū)徲嬀€索、尋找審計證據(jù)具有重大意義。
（二）基于大數(shù)據(jù)可視化分析技術(shù)的生物制藥行業(yè)ST企業(yè)審計方法原理
在實際操作中，基于大數(shù)據(jù)可視化分析技術(shù)的生物制藥行業(yè)ST企業(yè)的審計方法原理可簡要概述為：根據(jù)對被審計對象的了解與調(diào)查，除了采用傳統(tǒng)的訪談、現(xiàn)場觀察等審計方法外，還需要采集被審計對象的內(nèi)外部相關(guān)大數(shù)據(jù)，分別從ST企業(yè)的如相關(guān)財務(wù)數(shù)據(jù)等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及企業(yè)以前年度審計報告等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后通過審計軟件對審計數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理[4]，在此基礎(chǔ)上，審計人員可結(jié)合自己的審計背景知識，利用人類視覺的敏感特性，從總體上系統(tǒng)地對可視化圖像進(jìn)行觀察、分析、總結(jié)，從而發(fā)現(xiàn)審計線索，尋找審計證據(jù)[5]。與此同時，審計人員可根據(jù)審計需要改變審計軟件的相關(guān)設(shè)置，從而根據(jù)不同的可視化圖像展示不同的被審計數(shù)據(jù)特征，進(jìn)而從所觀察到的審計特征中挖掘?qū)徲嬀€索，剖析數(shù)據(jù)異常的原因，最終更加快速、全面地獲得審計證據(jù)。通常情況下，上市公司出現(xiàn)下面兩種情況將會被ST。第一種情況是連續(xù)兩年業(yè)績虧損，這樣的股票就將被ST，如果第三年繼續(xù)虧損，則會被退市，從股票市場消失。第二種情況是上市公司出現(xiàn)重大違法違規(guī)行為，將直接被ST，甚至還將被直接退市。因此，通過基于大數(shù)據(jù)可視化分析技術(shù)的生物制藥行業(yè)ST企業(yè)審計方法的研究，可利用可視化技術(shù)分析哪些上市公司被ST屬于第一種情況，又有哪些ST企業(yè)是因為重大違法違規(guī)行為而被ST，在此基礎(chǔ)上，分別對其產(chǎn)生的原因進(jìn)行細(xì)化分析與探究。由此，通過大數(shù)據(jù)可視化分析技術(shù)進(jìn)行分析、匯總，為以后開展審計工作提供經(jīng)驗參考。
四、基于大數(shù)據(jù)可視化分析技術(shù)的生物制藥行業(yè)ST企業(yè)審計方法分析案例
（一）案例背景
隨著時代的發(fā)展，人們對健康的關(guān)注逐漸加強，因此生物制藥行業(yè)在近些年乃至未來都有巨大的發(fā)展空間。尤其是在疫情期間，生物制藥行業(yè)更是取得了顯著的成就，從疫苗開發(fā)到制藥研發(fā)新模式都反映出該行業(yè)正在蓬勃發(fā)展。猶是如此，生物制藥行業(yè)依舊有多家企業(yè)被ST。因此，本案例以探索生物制藥行業(yè)中企業(yè)被ST的原因為背景，以2016—2020年間A股生物制藥企業(yè)的財務(wù)報表為例，研究大數(shù)據(jù)可視化分析技術(shù)在該類審計中的應(yīng)用。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，數(shù)據(jù)可視化工具主要包括兩種分析工具：其一是有關(guān)開源、可編程的工具，如R語言、python等；其二就是商業(yè)化產(chǎn)品，如Tableau、IBMCognos、MicrosoftExcel等。其中，Tableau是桌面系統(tǒng)中最簡單的數(shù)據(jù)可視化工具軟件，它實現(xiàn)了數(shù)據(jù)運算與美觀的圖表的完美結(jié)合，用戶只需要將大量數(shù)據(jù)拖放到數(shù)字“畫布”上，便能創(chuàng)建好所需要的各種圖表，這對于計算機基礎(chǔ)薄弱的審計人員來說是最具可操作性及實用性的軟件。因此，本文以Tableau為例分析基于大數(shù)據(jù)可視化分析技術(shù)的生物制藥行業(yè)ST企業(yè)審計方法。
（二）基于大數(shù)據(jù)可視化分析技術(shù)的示例
在Tableau中，將2016—2020年間A股生物制藥企業(yè)的行業(yè)信息表、利潤表以及利潤表進(jìn)行多表連接，然后在數(shù)據(jù)源中進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，對2016—2020年期間A股的ST企業(yè)年度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以下僅利用了可視化圖像中某幾個圖像為例。條形圖是數(shù)據(jù)可視化分析中的常用圖形之一，它是一種以長方形的長度為變量的統(tǒng)計圖表，適用于比較兩個或兩個以上的項目，只有一個變量，從而可以以更加直觀的視角展示各個項目之間的差別[6]。條形圖除了可縱向排列外，亦可橫向排列，或用多維方式表達(dá)。比如，在本案例的生物制藥行業(yè)ST企業(yè)中，通過條形圖分析企業(yè)凈利潤，以X軸表示企業(yè)名稱及會計期間，Y軸表示各個企業(yè)的流動比率，其分析結(jié)果如圖1所示。從圖1中可以看出ST企業(yè)在近五年的凈利潤情況都不容樂觀，尤其是康美藥業(yè)在近五年的虧損顯著嚴(yán)重，由此審計人員可以通過這一問題進(jìn)一步分析其被ST的原因。散點圖表示因變量隨自變量而變化的大致趨勢，由此趨勢可以選擇合適的函數(shù)進(jìn)行經(jīng)驗分布的擬合，進(jìn)而找到變量之間的函數(shù)關(guān)系。散點圖偏向于研究型圖表，能夠使審計人員發(fā)現(xiàn)審計數(shù)據(jù)之間的隱藏關(guān)系。在圖2中，通過利用散點圖分析，可以發(fā)現(xiàn)康美藥業(yè)近五年的營業(yè)利潤率分布情況比較離散，尤其是在2020年時情況最為嚴(yán)重。營業(yè)利潤率如此離散，說明康美藥業(yè)的盈利能力弱，經(jīng)營風(fēng)險大，由此，審計人員可根據(jù)影響營業(yè)利潤率的因素進(jìn)一步挖掘跳躍點產(chǎn)生的原因。例如，可從企業(yè)的銷售數(shù)量、單位產(chǎn)品平均售價、單位產(chǎn)品制造成本、控制管理費用的能力、控制營銷費用的能力等角度分析。圖2ST企業(yè)營業(yè)利潤率比較分析示例樹狀圖是一個由不同大小的嵌套式矩形來顯示樹狀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計圖表。在樹狀圖中，父子層級由矩形的嵌套表示。在同一層級中，所有矩形依次無間隙排布，它們的面積之和代表了整體的大小。在圖3中，通過樹狀圖可以發(fā)現(xiàn)中珠和康美的成本費用利潤率為負(fù)，說明他們的成本費用控制能力很差，獲利能力很弱。根據(jù)這些分析線索，審計人員可做進(jìn)一步的詳細(xì)分析，查找這些公司的具體成本費用支出，從而找出其獲利能力弱的根本原因。圖3ST企業(yè)成本費用利潤率比較分析示例
五、總結(jié)
在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，審計人員不得不面對大數(shù)據(jù)帶來的挑戰(zhàn)，那么如何使審計人員在開展審計工作時從整體上快速發(fā)現(xiàn)可疑信息，挖掘?qū)徲嬀€索，找到審計證據(jù)，得出審計結(jié)果，這些都需要應(yīng)用到大數(shù)據(jù)技術(shù)。而大數(shù)據(jù)可視化分析技術(shù)正是解決這些問題的有效手段之一，本文以Tableau為例，研究了基于大數(shù)據(jù)可視化分析技術(shù)的生物制藥行業(yè)ST企業(yè)審計方法，通過實例可以發(fā)現(xiàn)：可視化圖形更能有效利用人類視覺特性來開展審計工作。當(dāng)然，本文的研究方法并不能全面解決大數(shù)據(jù)時代下的審計問題，但能有效彌補常用審計方法的不足，拓展審計方法的應(yīng)用。
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