时间：2023-08-12 09:15:21
导语：在可视化技术研究的撰写旅程中，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。
【关键词】房产测绘信息;三维可视技术;Web环境;房产测绘; 三维技术
中图分类号： P2 文献标识码： A 文章编号：
一．引言
房产测绘是运用测绘仪器、测绘技术、测绘手段对测定房屋、土地及其周围的自然状态、位置、数量、质量和利用状况进行专业绘制。三维可视化技术是对房产测绘的表达工具，是通过模型的建立和三维空间的组合，显示和描述房产状况的一种工具。Web环境的引入是对三维可视化技术的延伸，是通过浏览器对房产测绘信息的扩展，这突破了地域的限制。目前，国外的Google 地球(Google Earth)软件，可以通过互联网浏览地球任意一个地方，我国国内很多城市都通过网络了3D城市地图，真正做到足不出户，便知天下。三维可视化技术的应用，扩大了人们的视野。但是由于房产测绘信息三维可视化技术本身就是非常复杂的技术，加上Web环境下的不同干扰因素，使得房产测绘三维可视化技术在Web环境中还存在诸多问题。
二.现阶段Web环境下房产测绘信息中三维可视化技术的应用。
Web环境下的房产测绘信息的三维可视化是在GIS地理信息系统、GPS全球卫星定位系统、RS遥感系统、VR全景技术等基础上，以房产建筑进行三维建模，综合区域其他资源和信息，通过Web互联网环境，形象直观的显示房产相关信息的技术。
Web环境是具有交互性的，在Web环境中，用户通过填写FORM表单向服务器提交请求，服务器根据用户的请求返回相关信息。在房产三维可视化技术中，房产测绘信息是具有区域性的，在Web环境下，这一区域就是用户希望看到的，所需要了解的区域，即感兴趣区域（AOI）。房产测绘信息通过WebGIS的支持，在互联网的浏览器中显示房产的相关信息，用户通过FORM表单选择请求了解的区域，客户端将请求提交给信息处理服务器，服务器在收到请求后，将该区域内的房产信息进行实时建模，自动构建区域内的三维场景，在构建完成后，将区域内的三维场景的数据包返回给客户端，客户端实时显示区域内的三维场景，满足所希望了解的需求。这是基于B/S模式的常规数据流方式，是房产测绘信息的三维可视化技术在Web环境中的基本工作流程。
在计算机交互式图形处理中，一般的实时动画需要图形刷新频率为每秒25-30帧，这也要求在建模和绘制等数据处理中必须在17μs内完成，这促使在三维建模的效率和数据处理策略上都要有高要求。由于房产测绘的三维场景中包括几何模型、纹理和属性等数据，这导致数据量的增大，由于网络带宽（固定时间内，能通过的最大位数据）的制约和网络吞吐量的原因，对三维可视化技术的效果响应速度造成很大的影响。
在Web环境一致的情况下，房产测绘信息三维可视化技术的网络响应时间受建模的效率和数据量的影响。房产测绘信息量巨大，在建模中需要表述的因素也较多，而且由于房产的差异性，导致建模工程量大。由于三维可视化技术在房产测绘信息上技术的不足，导致在处理策略上缺乏经验，由此产生的是数据量的巨大。在房产测绘信息三维可视化场景中的WebGIS自动构建存在较多的难题，这些因素都阻碍了三维可视化技术的功能完善和快速发展。
目前，在可视化软件上一般采用IBM Visu-alization Data Explorer和Open In-ventor等可视化系统，在建模时，要根据数据模型需要进行合适的转换。由于这些软件开发周期长、需要投入大量资金，同时数据的兼容性较差，开发成果无法实现网络，这些问题都造成房产测绘信息的三维可视化信息传递滞后，造成信息失效。
目前很多房地产网站开始推出通过互联网远程三维看房的业务。用户通过WebGIS浏览，获取小区的建设、楼盘的显示等场景信息，对于小区绿化和公共资源等信息则需要通过文字介绍进行了解，由于提供的资料有限，用户无法根据自身需要，了解自己想知道的信息。
三.Web环境下房产测绘信息三维可视化技术的发展。
1.模型库的建立。
模型库是对单个模型的资源综合，是存储模型的资料库。在房产信息三维可视化中，是以房产基础-地形信息为对象，以分散实体为单位进行构建的，这其中房屋是最主要的组成部分。在三维模型构建时，可针对具体房屋，预先建立房屋模型。对单个对象建立多种式样的模型，如不同类型的屋顶、不同结构的房屋、风格迥异的建筑物等，将这些模型进行分类整合，便于在进行建模时可参考调用。模型库建立后，三维场景是通过模块的“搭积木”进行参数组合，完成建模。在三维模型库中，服务器端的工作从单个模型的建立变成了模型的组合，通过预先的模型建立，可以节省建模时间，有效提升建模的效率，这符合Web环境中实时构建的需要。
在模型建立后，要对附加信息进行表述，如小区绿化资源、配套设施情况等，将三维场景和二维房产平面图进行结合，将实体的属性信息和实体场景进行整合。对小区楼盘的地理位置等，进行合理的表述，提高房产测绘信息三维可视化的实用性。
2.服务器端数据处理。
通过预先的模型数据库的建立，可以实现实时建模，同时也可减少网络响应时间，但这对于服务器端提出了高要求。对于模型库来说，资源需要越多越好，信息量越大越好，资源越多越能实现实时构建的准确度，信息量越大越能完善信息程度，这无疑就加重了服务器的负担。在服务器端，要对数据存储量要进行合理的压缩和整合，对数据的安全性能要加强。
3.房产测绘信息三维可视化的实时构建与实时显示。
通过模型数据库的建立提高了建模的速度和效率，在优化网络结构和扩大网络吞吐量的条件下，对软件实时进行改善。通过WebGIS平台的支持，对房产的三维实景可以快速、有效、及时的通过Internet Web给用户实时显示，这要求对房产测绘信息的管理模式和应用范围、展示的方法和产品等方便进行改变。
模块化的模型数据应用，可通过模型库的单个模型的调用，利用相同的基础数据，进行快速建模。对模型库中的模型要建立参考复用的数据库，这样可便于在建模时加快建模速度。依据实时信息，对用户需要了解的信息进行分析处理，通过信息的调用、建模、，对房产测绘信息进行三维可视化实时显示。同时要对场景进行多方案开发，便于用户从不同的视角进行浏览、鸟瞰、飞行房产三维场景，以此来满足用户的多方面需求。
模型库的参考复用不能是简单的复制拷贝，对操控的多级复用，要设置一个参考指针，通过指针复用三维模型，通过参考复用的参数化指针调用，可以在很大程度上降低数据冗余，最大限度的减少三维场景数据量。
四．结束语
Web环境下的房产测绘信息三维可视化技术从出现到完善，需要一个长期的过程，随着计算机技术和互联网技术的快速发展和进步，房产信息的Web三维可视化将真正实现实时化、情境化、真实化、实用化。
参考文献：
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关键词：电力大数据；可视化；可视化系统；关键技术；技术研究；趋势
中图分类号：TM743 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）30-0062-02
1 引 言
智能电网技术高度融合了传统的电力技术和信息、控制、自动化等技术，通过对发送、输送、配置、使用以及调试、营销等很多环节收集大量的数据信息，对信息进行分析、挖掘，最终能够掌握并控制各个环节决策并优化，实现电力企业生产效率的提高、电网运行达到较高的稳定性、满足电力客户的用电需求。
智能电网都在不断进步、规模也逐渐扩大，多种智能电表、信息系统以及传感器等异构分布式数据源连续的产生大量数据信息，所以被称作是电力大数据。
电力大数据可以说是电网职能的主要支撑体系，所以在众多工作内容中，对数据的采集、传输、存储、处理、挖掘是工作的重点内容。
2 电力大数据概念以及特征
电力大数据主要是指智能电网在发电、配电、输电、营销以及管理等环节的海量数据。
按照电网企业的主营业务将数据大致可分为电网运行和设备监测数据、电力企业销售数据、及电力企业管理数据三类。
随着智能化设备的广泛应用，大数据的来源包括安装于家家户户的智能电表、数以万计的发电机、变压器、开关设备、架空线路、高压电缆等设备中获取的高速增长的监测数据，光伏和风电功率预测所需的大量的历史运行数据、气象监测数据等。
电力大数据是建设性能稳定、安全可靠、高效运作、节能电网的重要保障。
为了能够分析电力大数据，使得智能电网的管理水平得到提高，需要建立更加科学的数据智能系统。
电力大数据有很多特征，比如体量大、多类型、速度快等：
①体量大：电力大数据所收集的数据规模可以达到PB数量级别。
②类型多：不仅可以得到传统的结构化数据，而且还可以在营销系统、生产管理等方面产生大量的非结构以及半结构数据。
③速度快：电力大数据无论采集还是处理都有着极快的特点。
此外电力大数据可以通过和其他行业的行业数据进行交换实现数据深度挖掘与分析。
3 基于电力大数据的可视化以及在电力系统中的 应用
电力系统工作人员为了能够使得系统运行稳定、高效、经济，就必须对每个环节的设备和工作状态进行随时的监测。但是，电网内大量设备都互联，监测设备的连接方式、设备之间的相互影响是一项艰巨的任务，电力系统运行状态可视化系统可以在其生成的图像中展示大量信息，方便操作人员准确快速理解，实时监控所有设备状态，并完成可靠操作，电力系统运行状态可视化操作系统可以为工作人员的工作带来很大的便利，是一种高效的方案。
智能电网中数据量最大的应属于电网运行和设备监测数据。电网运行和设备状态监测数据主要包括电网运行关键指标、电网潮流、试验数据、设备状态遥信、缺陷记录、供电场所视频监测数据等。提取系统的主参数及配网终端数据，能够构建一个全景的电网络信息拓扑图像，并在图中采取可视化技术手段将相关丰富信息的集中展示。
在此全景的电网拓扑图中能够实现如下几类问题的在线分析：重要设备健康状况的在线监测与分析，专线用户的用电行为特征分析与预测；对电能质量进行在线评价与分析等。
到目前为止，电力系统可视化研究主要包括三个方面，分别是静态数据的可视化研究、动态数据可视化研究、电力系统元件。
运行状态可视化技术实现的关键是各参数指标的关联规则，以及各状态量的关联度及其权重。目前，各种适用于大数据分析的深度关联规则有：基于粒计算的关联规则挖掘算法、基于压缩矩阵的Apriori算法、基于云计算平台Hadoop的快速关联规则增量更新算法（C-FUP）等。
4 可视化系统开发的步骤
在开发这个系统的时候使用面向对象机制，定义不同的模块和插件达到各种功能实现的目的。可以分为七个步骤：
①对资源标识符的格式以及业务系统的对象相关描述进行确定；
②所涉及的图形里面的业务对象列表进行确定；
③定义SGL开发图模，当然也包含了图模所设计的支持状态组以及状态值等内容；
④业务信息设置插件的开发；
⑤在图形里面读取所有图件相关的业务信息，并将从业务服务所获得的数据设置到对应的图件插件中以及业务对象所关联的控制功能插件里面；
⑥系统的运行与检测；
⑦自定义人机界面风格。
5 电力大数据可视化系统的关键技术
可视化系统在完成SGL的模块设计后，可以协同其他模块及可视化关键技术实现各种展示。下面主要详述电力大数据可视化系统开发的关键技术，主要包含云计算技术、区域点密度可视化技术、等高绘制技术、电网潮流和GIS可视化技术、历史流展示技术等。
5.1 云计算技术
随着云计算技术的不断深化发展，云计算的数据存储、分析、处理等方面的技术和理论研究为大数据技术的发展奠定了坚实的基础。因为大数据的数据量和分布式的特点，传统的数据管理技术难以胜任。
云计算的核心思路是分布式文件系统（distributed file system，DFS）和MapReduce技术，DFS有着高容错性的特点，并且是为部署在价格低廉的硬件上而设计的，而且它为应用程序提供高吞吐量的数据访问，适合那些有着超大数据集（large data set）的程序。以分布式文件处理技术为基础，去掉了关系型数据库的关系型特性，数据存储被简化且更加灵活，使PB、ZB级的数据存储成为可能。
另外，该框架中还包含商业智能应用、传统的数据仓库、大数据访问框架、大数据调度框架、网络层、操作系统、服务器、备份和恢复、数据管理等模块。
MapReduce是用来进行并行处理和生成大数据集的并行编程模型。Hadoop包含了MapReduce的开源实现，是引起关注的大数据处理技术之一。Mahout是基于MapReduce的并行数据挖掘项目，对传统数据挖掘算法，性能大幅提升。
5.2 区域密度可视化技术
区域密度可视化技术是把每一个区域用点密度来展示，这种方法的优势就是很直观，目前常用于表示区域用电负荷密度。
点密度图要求必须生成一定的随机点，如果随机点在对应的区域里面输出这个点，如果不在区域中，还需要再一次生成随机点然后再进行判断，持续进行此步骤一直到满足点数要求。在实现区域负荷密度可视化的时候，实际情况的地理边界线可以粗略的认为是多个点相互连接而成的不规则的多边形，所以才通过判断点在多边形内还是外的算法实现这一过程。
算法流程：
①首先需要读取所给的多边形的区域边界条件；
②查找这个多变性里面定点的最大、最小坐标数值，以期得到粗略的范围；
③生产这个粗略范围的随机点；
④判断点在区域内部还是外部；
⑤如果在内部，那么就继续绘制；
⑥如果在区域外部那么就要再次生成就重复（3）然后继续操作，否则就退出结束。
5.3 等高线绘制方法
等高线是地面上高程相同的各相邻点所连接成的封闭曲线垂直投影到平面上的图形.构造节点运行的等高线不仅能反映节点的运行的当前状态，还能对节点运行的将来状态做出预测.等高绘制方法在可视化应用中比较普遍，特点就是有着很强的数据连续性。等高线图例，如图1所示。
绘制过程如下：
①首先需要构造三角网格；
②内插数据等值点；
③搜索并追踪等值点；
④曲线拟合，填充色块儿。
5.4 电网潮流和GIS可视化技术
利用箭头方向、箭头大小表示线路潮流方向和大小，在原有的电网单线图，依据潮流大小用箭头和数值直观反映线路上的功率值。利用GIS可视化把电网的可视化和地理信息系统结合起来，基于已有的GIS系统三维地理信息系统的可视化研究，运用包围盒算法、求交算法等三维场景拾取算法，包含物体三维展示、虚拟现实等技术提供一个可视化的三维地理信息系统，为输配电网管理者提供一个缩微化模型，从而为输配电网的管理、基建、维修、扩建和决策等提供地理信息。
5.5 历史流展示技术
历史流展示技术体现在对电网历史数据的管理与展示上。在电力系统中，深层次的应用分析往往以历史数据为基础。对生产现场的实时监测数据、电网的规划数据和负荷预测数据，通过历史流展示技术，可以绘制出数据的发展趋势并预测出未来的数据走势；通过历史流回放展示技术，可以模拟历史重大事件发生、演变，挖掘历史事件潜在的知识与规律。
6 电力行业可视化智能系统未来趋势分析
电力行业可视化是基于大数据分析挖掘理念和可视化展现技术手段，未来“智能系统”将继续在线检测、视频监控、应急指挥、智能查询等展示模式功能上持续扩展完善，同时可视化展示电网及相关设施总体运行情况，突出显示异常信息；实现智能电网场景、设备的三维虚拟仿真等；实现电网运行仿真功能，为互动体验、方式预想及事件重演提供支持。
6.1 应急指挥模式
基于WebGis，快速调用调度各子系统实时、历史数据，以大数据挖掘分析为手段，实现电力应急状态下从现场状况捕获、应急处置方案形成到快速响应、现场时效处置、资源的协助和调动一体化的应急指挥可视化平台，纳入VAS的数据通过本模式任意切换。
6.2 运行监控模式
不但对运行各设备运行参数以及终端用电量参数等经过系统ETL模块进行处理的数据进行检测，结合高分GIS，以多种图表、多维度、多方式的展示出来，而且对非电网而影响到电网运行的实时信息进行监测，包括气象信息、卫星云图、雷电检测等功能，并提供系统告警、影响范围和程度分析及辅助应急处理功能，支持系统分级分类梳理展示。
6.3 快速仿真和建模
有针对性的开发和应用快速仿真模型，市场售电数据、法律法规、风险分析和控制都应被纳入系统模型并量化系统的安全性和可靠性，提供快于实时的超前仿真，该功能首先利用高性能量测和通信系统得到拓扑、潮流、电压、频率、设备实时模型等信息，然后据此进行状态估计和在线分析，最后确定当前系统及设备运行状态的安全性、稳定性、可靠性。
6.4 自定义模式
自定义模式满足各类综合叠加性或各类非标准场景模式下的展示需求，根据实际要求，自定义数据源、显示方式、显示位置等内容，采用拖拽操作，简单易用，同时支持应急指挥的快速响应与故障隐患的排除处理。
7 结 语
基于电力大数据的可视化技术近年来虽然不断取得新的成果，但是将数据绘制成高精度、高分辨率图片的业务模型、智能算法和交互式图形处理工具开发的研究还有很长的路要走，与此同时许多应用不能够得到全方位的支持。所以在以后的研究中更应该致力于数据图形展示、挖掘等综合应用，实现数据多样、精细、全面发展。
参考文献：
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[关键词] 石油勘探；协同；云计算；平台；远程；三维；可视化
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 17. 025
[中图分类号] TP315 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2014）17- 0041- 03
1 前 言
新疆油田作为中国西部第一个千万吨级大油田，经历了50多年的勘探开发，地表地理环境和地下地质条件越来越复杂，勘探开发的难度越来越大，因此必须大力推进信息技术的应用，以信息化、智能化来提升油气勘探开发的水平和效益。
在此形势下，新疆油田公司勘探开发研究院于2005年建成了勘探协同环境，利用“网络存储+服务器+胖客户端”的解释软件运行模式，实现了多学科、多专业的协同工作，极大地提高了勘探科研人员的工作效率。然而随着技术的进步和勘探研究大协同需求的出现，利用云计算技术对原有协同环境进行升级已经迫在眉睫。其中，石油勘探研究中所使用的主流专业软件（如OpenWorks、Geoeast等），都在向着体解释的方向发展，三维显示处于越来越重要的位置，如何实现远程三维可视化，将是协同环境升级为云计算平台至关重要的一步。
2 技术要求
在云计算平台的建设规划中，为了满足大协同的需求，将所有计算、存储和网络资源统一整合到数据中心，利用数据中心的资源开展勘探研究工作，通过网络把结果传输到客户端，科研人员直接面对的客户端将不再承担计算任务。而将后端的硬件资源与前端的客户端有效连接起来的正是云计算平台。云计算平台在整个系统中所处的位置如图1所示。
而在云计算平台的众多功能中，远程图形可视化是硬件设备与用户沟通的桥梁，是与用户体验直接相关的部分，其功能的完善与否将直接影响科研人员对云计算平台的评价，是极其重要的部分。其中二维图形的远程可视化技术已经非常成熟，诸如Xmanager之类的远程桌面软件已经得到了广泛应用。而三维图形的远程可视化技术也在近年来取得突破。远程三维可视化技术可以将应用软件服务器渲染好的图像（包括二维和三维）经过压缩后，通过网络发送给客户端，客户端只需将图像解压后显示。但是要将远程三维可视化技术应用到勘探云计算平台中，就必须满足油田勘探研究的需求：
首先，科研人员在使用油田勘探研究专业软件时，对显示的色彩和形状的准确度和清晰度要求非常高，这就要求远程三维可视化技术需要能够提供无失真的高清晰度画面。
其次，由于客户端通常位于科研人员的办公室，甚至有可能位于公网上，在图像传输时不能占用太大的网络带宽，因此要求远程三维可视化技术在保证图形不失真的前提下有优秀的图形压缩率，保证科研人员在低带宽网络中也能流畅使用。
再次，由于油田勘探研究专业软件种类较多，而且横跨Windows平台和Linux平台，需要远程三维可视化技术有足够出色的兼容性，保证勘探研究中所使用的专业软件都能通过其。
最后，原有协同环境已经实现了科研数据的共享，在此基础上，为了进一步加强不同地区科研人员之间的交流和协作，需要实现远程协同工作，即多名用户能同时登录到同一画面，其中任何一名用户的操作对其他用户均可见。
3 远程三维可视化技术在油田勘探研究中应用的实践
3.1 实践准备
目前主流的远程三维可视化技术有Citrix公司的XenApp，NICE公司的DCV，Halliburton公司的vSite-3D，HP公司的RGS和Schlumberger公司的LiveQuest。只有对这些技术进行充分的研究和测试，深入了解其功能和性能，才能筛选出适合石油勘探研究的远程三维可视化技术。
经过长时间的研究和测试，根据研究和测试的结果，经过综合考虑，勘探云计算平台决定使用XenApp来承担Windows平台软件的远程三维可视化工作，而由DCV来承担Linux平台软件的远程三维可视化工作。两者能够实现的功能如表1所示。
可以看到，在值得关心的技术指标上，这两种技术都能满足要求：
（1）能准确地显示三维图形的颜色和形状。
（2）在带宽占用方面，公司内部的千兆网都能较轻松地承担传输任务，而在公网上，可以通过调低画面质量来实现流畅运行（两种技术均采用差分算法，调低画面质量只对运动画面有影响，静止画面质量不变）。
（3）在兼容性方面，XenApp不支持Linux平台软件，DCV虽然支持两种平台，但Windows服务器必须架设在KVM虚拟机上，不仅性能损失较大，而且硬件资源部署的灵活度也较低。使用XenAppWindows平台软件，使用DCVLinux平台软件可以发挥它们各自的优势，同时互相弥补各自的不足。
（4）在协作模式上，XenApp只支持管理员与客户端的协作模式，不过Windows平台的远程协作方式很多，可以一定程度地弥补这一不足。而DCV支持各种协作模式。
（5）在定制研发方面，两者都能提供定制研发服务。
（6）显卡复用是指一块显卡能支持多用户同时使用需三维渲染的软件，这项功能能够提高硬件资源的利用率和部署的灵活度。两者都支持此项功能。
（7）在服务方式方面，XenApp提供的是SaaS服务，DCV提供的是PaaS服务。相比之下，SaaS服务在系统安全性、使用便利性和用户接受度上较PaaS服务更有优势。不过值得注意的是，科研人员在使用Linux平台的专业软件时经常需要打开Terminal来组织数据，此时PaaS服务反而具有一定的便利性。
3.2 实际部署
在实际部署中，由于XenApp已经集成了一整套云计算系统，能够实现云计算系统所需的全部功能，而DCV则仅有远程三维可视化功能，其他功能均需要自主研发组件来实现，其中包括用户管理系统、性能监控系统、负载均衡系统和用户访问门户。在研发这些组件时，考虑到研究人员使用的便利性，将XenApp和DCV两者整合为一个整体，这其中涉及跨平台的用户管理和同步、跨平台的软件授权管理、负载均衡算法的设计、软件单点登录的实现等一系列问题。在攻克了这些问题后，勘探云平台得以成功，其门户界面如图2所示。
可以看到Windows平台的Discovery、GeoMap与Linux平台的OpenWorks等软件在统一的门户向用户。用户点击软件图标后，会根据其所属平台自动使用XenApp或DCV来向用户提供远程可视化服务，为云计算平台的建设奠定了基础。目前该平台已经成功上线运行，效果良好。用户通过远程三维可视化技术使用勘探研究专业软件如图3所示。
3.3 实践中的一些问题
在现阶段，石油勘探研究用的专业软件并不是所有模块都需要三维显示，这部分工作并不需要显卡参与。那么最经济的做法应该是将软件在无显卡的服务器群和有显卡的服务器群各安装一份，并分别作为二维应用和三维应用，用户根据自己当前工作的需求在其中进行选择。但在实际测试时，用户无论其实际需求如何，大部分情况下都倾向于选择三维应用，造成三维应用服务器繁忙而二维应用服务器空闲的现象，并不符合提高硬件资源利用率的初衷。另外给用户额外的选项也会增加用户的困扰，使整个云计算平台的接受度降低。新疆油田勘探公司云计算平台为了提供更好的用户体验，将应用全部部署于有显卡的服务器群，但这就对负载均衡提出了更高的要求。
理想状况是，能将CPU计算资源与显卡计算资源隔离开，形成各自的资源池，当软件仅使用二维显示时，由CPU资源池独立完成用户请求；而当软件需要三维显示时，会调用OpenGL库，此时将这部分请求转移到显卡资源池，两个资源池合作为用户提供完整的图像。这与DCV的工作原理是相似的，其工作原理如图4所示。
DCV就是将图形中的二维和三维部分分离，分别交给CPU和显卡处理，然后在客户端将两者融合显示，而且DCV也提出了远程渲染服务器的概念，图形中的三维部分将通过“网络”传输给远程渲染服务器处理，可以说是云计算的理想架构。但是在实际的DCV产品中，这里的“网络”只能是KVM虚拟机及其宿主机之间的虚拟网络，不同的物理服务器之间是无法进行这样的协作的。而且目前显卡普遍使用的PCI-e 3.0接口的双向带宽高达32GB/s，现有服务器支持的网络无法承载如此高速的数据传输，这种架构必然将造成性能下降。
3.4 展望
随着技术的进步，特别是网络技术的快速发展，400G以太网技术的出现将使CPU资源池和显卡资源池的分离成为可能。当网络技术和远程三维可视化技术都支持这样的分离时，勘探云计算平台的架构应尽可能地向这一方向转变。
同时服务器虚拟化技术也在不断发展，逐渐有虚拟机软件支持显卡，而底层硬件虚拟化的好处是显而易见的，虽然现在勘探云计算平台底层硬件均未使用虚拟机，但从维护工作量和故障转移等方面考虑，当支持显卡的服务器虚拟化技术[1]成熟后，应将其与远程三维可视化技术结合，更好地为研究人员提供服务。而且Nvidia的VGX显卡虚拟化技术的出现也预示着显卡虚拟化时代的到来，虽然石油勘探专业软件更期望多块显卡的整合而非目前的将一块显卡拆分，但是显卡虚拟化技术也为远程三维可视化技术提供了新的可能。
4 结束语
随着信息技术的进步和勘探研究大协同需求的出现，云计算技术已经成为油田信息化智能化进一步发展的不二之选，而远程三维可视化技术在其中扮演着至关重要的角色。在建设勘探云计算平台的过程中，以大量的研究和测试工作为基础，在现有的主流远程三维可视化技术中选择了XenApp技术和DCV技术作为云计算平台的核心，收到了良好的效果。但技术进步的脚步不会停歇，远程三维可视化技术将与网络技术、虚拟化技术进一步结合[2]，使勘探云计算平台不断完善和发展。
主要参考文献
关键词：三维可视化；土地整治；高程数据；航空影像
中图分类号：TU984 文献标识码： A
三维地形可视化技术是指在计算机上对数字地形模型中的地形数据进行逼真的三维显示、模拟仿真、简化、多分辨率表达和网络传输等内容的一种技术，它用直观，可视，形象，多视角，多层次的方法，快速逼真的模拟出三维地形的二维图像，使地形模型和用户有很好的交互性，使用户有“身临其境”的感觉。它涉及到测绘学、现代数学、计算机三维图形学、计算几何、地理信息系统、虚拟现实、科学计算可视化、计算机网络等众多学科领域，在战场环境仿真，娱乐与游戏，地形漫游，道路选线，土地规划，三维地理信息系统等众多领域有着广泛的应用[1]。
该技术在“数字地球”概念的大背景衬托下，显示出了强大的生命力和蓬勃生机，并随着与之相关的学科迅速发展而不断更新。进行遥感图像三维可视化及影像动态分析的目的是综合利用“3S”技术、遥感图像数字处理技术、虚拟现实和全数字摄影测量等高科技，通过遥感图像正射处理、多源遥感图像数据融合、高精度DEM生成和影像复合等工序，按照一定比例尺和飞行路线生成研究区域的虚拟三维影像动画。因此，对其深入研究具有重要的理论意义与现实价值[2]。
1 数据处理
1.1 遥感影像数据处理
本研究项目区域为村庄，位于山区地带，之所以选择这个区域，主要是该区域地势复杂，山势起伏，对土地整治建设项目产生一定难度，同时有利于三维可视化效果的演示。
使用的遥感影像数据为航空影像数据（图1），在数据预处理上，主要是通过几何校正、正射校正、裁剪与拼接，最后与高程数据DEM进行配准。
1）几何校正
几何校正主要解决像元在不同坐标系上的差异，主要表现为位移、旋转、缩放、弯曲等。
遥感影像校正的主要步骤[3]：1、完成模型和投影参数设置2、采集地面控制点3、进行图像重采样（本研究选择最邻近像元重采样法）
2）正射校正
由于此次研究区内地势起伏，所以采用多项式进行影像的几何纠正就能满足精度的要求，利用数字高程模型进行正射纠正。
3）裁剪与拼接
遥感影像图与项目区的范围可能不吻合，所以根据项目区对影像图要进行裁剪与拼接处理，此项操作在ERDAS9.2软件中进行处理。
1.2 DEM数据处理
1）DEM数据简介
数字高程模型（DigitalElevationModel，简称DEM）是场景建模中广泛采用的一种数据格式。它是在一定的地域范围内按一定的规则获取和记录一些点的高程而形成的用来描述地形的数字模型.DEM数据通过灰度渲染形成可视的地形形态，其应用包括农、林、牧、水利、交通、军事以及测绘制图，遥感等诸多领域，可以用于与高程分析有关的地貌形态分析、透视图、断面图制作以及坡度分析、土石方计算、表面积统计、通视条件分析、洪水淹没区分析等许多方面。
2）DEM数据采集
DEM数据采集的方法按采集的方式可分为选点采集、随机采集、沿等高线采集、沿断面采集等；按数据采集的方法分，有人工、半自动、自动采集等；按数据的来源分，有野外实地直接测量获取DEM数据、利用摄影测量方法获取DEM数据、以地形图为数据源的DEM数据获取方法等[4]。
以地形图为数据源的DEM数据获取方法[5]。它是目前应用最广泛的一种方法。因为采用这种方法所需的原始数据源容易获取，对采集作业所需的仪器设备和作业人员的要求不太高，采集速度也比较快，易于进行大批量作业。
本次研究所用的DEM数据源为第三种采集方法，以地形图为数据源获取。
1.3 其他辅助数据
在影像图的基础上，对项目研究区域现状图进行矢量化制作，由于使用的遥感影像底图分辨率较高，所以为地物识别，提供了精准的参考，对现状图矢量化的成图提供了有力的保障，矢量图件制作完成后，进行符号化，凸显各个地类要素现状性质。高程数据采用DEM数据，为三维可视化模型的建立提供高程数据支撑。
2 三维可视化技术的实现
地理信息系统中，三维可视化模型的建立，主要是通过遥感影像资料、高程数据、矢量数据以及其他辅助数据实现[6]，三维可视化模型构建具体技术一般为：
1.航空影像几何校正和配准
2.现状图矢量化
3.高程数据DEM、二维影像数据与现状图叠加
4.生成三维数据模型
2.1 矢量现状图与遥感影像图的叠加
在ARCGIS里面进行矢量化操作，矢量化后的现状图与项目区的影像图进行叠加，然后导出栅格文件，实现了二维文件的合并，然后再进行图件配准，实现二维图件有坐标系，为与高程数据进行叠加做。
2.2 二维数据与高程数据的叠加
在遥感软件ERDAS里，实现二维数据与高程数据进行叠加，初步实现项目区域三维可视化表达，建立三维可视化模型，增加了地形、地貌等信息，由于项目区地处山区，包括坡度等相关信息，在此基础上进行现状调查与后期规划，更具有直观性。
3 三维模型的动画制作
在三维图件形成的初期，只能显示三维效果，可视性还是较差，因此，可以通过ERDAS遥感软件进行项目区的动画制作，实现全方位的展示与视角，对项目区有更全面的了解与信息的掌握。
3.1 项目区飞行路线的制定
由于土地整治建设项目有侧重点与重点区域，特别是环境特别复杂的区域，那么在进行动画制作的时候，就重要针对这些区域进行操作，制定好详细的路线，以及观测的高度，以便飞行后制作的动画有针对性，可以及时反馈需要的信息，以便为接下来的工作提供基础保障
3.2项目区飞行操作
在制定了详细的飞行路线后，启动飞行，通过窗口对飞行视角进行观测，实时注意视角的变化，以便达到飞行鸟瞰的效果。
4 结语
在本研究中，主要是利用三维可视化地理信息系统技术，把调查的现状要素从通常的二维模式转化为三维模式，这样就为土地整治项目的前期现状调查工作提供了数据基础，受数据精度、工作时间和研究条件的限制，没有对三维可视化及其应用进行更深入的研究，但实验结果仍然具有较强的理论意义和实际价值。
（1） 更直观、更准确的反应了项目区的地形、地貌特征；高精度的三维影像动画，对于宏观观察者（如领导干部、项目决策者等）而言，其实际效果相当于乘坐在一定高度的飞行器上进行航空路线观察；对于遥感图像解译者而言，高精度的三维影像动画提供了可供反复使用的真实、客观、信息连续的宏观分析地面景观影像。提高了土地整治建设项目规划设计的效率与质量。
（3） 随着虚拟现实技术的不断发展，应用三维可视化技术实现动态仿真变成可能[8]。本文以土地整治建设项目为例，通过现状模型三维可视化，可实时、快速、全面的动态演示时空变化，可以为规划设计工作提供可视化载体。
参 考 文 献
[1] 王永明.地形可视化[J].中国图像图形学报.2002，5（6）：“9―456.
[2] 龚建华.地形可视化探讨[J].遥感学报.1999，3（3）：236―244.
[3] 夏春林；马书英；王朝辉.城市地理信息系统中数据更新探讨[J].辽宁工程技术大学学报；自然科学版，2006，25（2）：186-188.
[4] 雷磊.三维地形生成及可视化技术研究.哈尔滨工程大学.硕士论文.2005
[5] 卫亚星，王莉雯.遥感图像增强方法分析[J].测绘与空间地理信息，2006，（4）：24-26.
[6] 罗书，张高平，王光勇，王守斌.CASS大比例尺地形图绘制关键技术研究[J]. 科技创新导报，2010， 89～92
图1 单轴简单图实例
该图为比较性报告实例，展示了所选时间段内，所选计数器组或通道的客流量。该报告以一天的24小时为横轴，将所选各天各个时段的客流量作比较，图表中，不同时间的客流量用不同颜色表示。报告形式有普通条形图、3d条形图、曲线图、点图、点线图、电子表格。图为3d效果的条形图。 2）单纵轴联合图 有些情况单轴简单图不易表示，比如要展示不同的几天各个时刻的信息。这种情况下就需要单轴联合图。 单轴联合图由多个子图表组成，这些子图表共用一个纵轴，横轴坐标可以相同也可以不同。比如客流量报告就用单纵轴联合图实现，如图2所示。 这是一个双向客流的报告。该报告展示的数据内容是所选时间段内、所选计数器组（或区域）的“进”客流、“出”客流、“总客流”（即“进”与“出”客流绝对值的和）、“净客流”（即“进”与“出”客流绝对值的差值）。图表展示的是这四种客流之间的比较，四种客流用四种颜色来表示。图表横轴是时间，纵轴是客流。报告形式有区域图、曲线图、点图、点线图、电子表格。图中的表现形式为曲线图。 3）多轴简单图 针对一些展示信息，它有多个展示指标，而且这些展示指标的计量单位不同，为了在同一图中将不同计量单位的指标进行比较，就需要多轴简单图来展示，不同的计量单位的数据映射到不同的纵轴。如图3所示。
图 2 单轴联合图实例
关键词：Java；MOOC；Alice
中图分类号：TP311 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2017）10-0021-03
近年来，教育信息化领域发生了革命性的变化。基于游戏学习[1]，手机练习[2]和MOOC教学等新型教学模式及方法，不仅可以解决教育研究与教学实践中的一些问题，而且还可以帮助教师改进课程以及提高学生的学习效率。本文的贡献是尝试把可视化编程教学引入到编程教学过程中来，在教学方法和手段上进行研究，努力提高学生对编程课程的学习兴趣。在当前MOOC的大环境下，此项研究有利于充分发挥教师和学生的主观能动性；也可以为在移动互联开放环境下的教学提供辅助支撑和基础研究数据。本文首先介绍编程教学相关研究成果以及目前所面对的一些问题；然后介绍一种专为大学生学习Java编程入门而设计的教学方法；最后对比分析两个学期两个班的学习情况，总结新方法对学生掌握编程技术积极的影响。
一、编程教学现状及问题
程序设计是高等院校非计算机专业学生的基础课程。目前，程序设计语言有很多种，而且更新很快。初学者难以理解其中抽象的概念，难以掌握复杂的语法，无法下手检查程序的语法错误，编写程序成为一项枯燥而又艰苦的工作，让不少初学者生畏，从而失去编程的兴趣 [3]。
在传统的计算机语言教学过程中，教师们主要的教学方法是通过在课堂上以教学为主、课后线下或QQ答疑为辅来实行。在这个过程中，我们强调了学生的课堂学习，却忽视了激发学生兴趣导向的自主学习能力的培养。由于内容抽象难懂，无法引起非计算机专业的本科生学习兴趣。在计算机工科领域，男女比例严重失衡，这对学科长期发展很不利。
二、教学方法设计与实现
本研究项目针对当前武汉市高等教育教学改革和建设中的突出问题，从理论和实践两个方面进行研究和探索，寻求解决问题的方法和途径，主要从以下4个方面的改革入手：教W手段，教学方法，实验内容和评价体系。该项目是以超星-泛雅平台为载体，借助于江汉大学计算中心的自主学习平台教育资源的支持而实现的。在线课程演示图如图1所示。
1.教学手段
数据可视化编程是指通过对可视化元素的相关操作进行程序编写。数据可视化编程就像是拼积木。逻辑积木的组合方式比较灵活，可以尝试很多解决问题的思路。零基础的初学者在完全不懂语法和算法的情况下可以快速实现自己的程序设计。
在学习编程的过程中，首先是学生自己用最简单的方式尽快实现程序的主要功能，这样有助于增强初学者信心和进一步明确学习需求；然后在进一步的学习中，学生会很快发现不是所有需求都能用可视化编程实现，为了实现某些特定需求自己必须编写代码；接下来学生可以带着问题，一边阅读相关书籍，一边不断修改调整已有代码；最后经过学习再使用程序设计的架构来组织代码。这样学生既能最快地完成工作，又能逐渐养成较好的编程习惯和深入理解程序设计思想。
针对在Java编程课教学中遇到的一些实际问题，本项目通过使用Alice 3[4]；该系统是一种面向三维模型的编程工具，学生可以使用系统来创作出三维动画游戏，或导演一部动画故事。在该系统中，抽象的类、对象已经换成可视的三维模型，系统中建造好的模型库，包含各类动物、人、建筑物以及场地等，而且可以不断地从网上补充新的三维模型到库中。因为该系统是Java语言写成，学生能将所编的游戏或者动画程序通过Netbeans开发环境转换成对应Java源程序[5]。
2.教学方法
采用游戏教学法[1]，激励学生编程的兴趣和欲望，培养计算思维能力，逻辑分析能力和发展创新能力。打破传统按章节知识点授课的方式，从实际游戏项目出发，在游戏设计开发的过程中，学生很容易初步掌握编程的基本概念及基本技能，从实战中找到自信，再通过充分调动其自主学习能力，充分利用网上丰富学习资源，自行深入继续学习。让学生从亲身经历的案例中分析原理，从实际现象中看出本质，最后将自己抽象领悟出来的概念同书本上的理论知识相对应。例如：Java程序设计课程重难点一般包括：常用系统类的使用，数组的运用，OOP设计及实现。通过让学生导演自己的电影或者创作游戏将知识点隐形的传达给学生。本课程包括8个主要章节，21个课程知识点，以及32个学习任务。首先，学生通过学习一个个的教学小短片了解主要知识点；然后，完成课后小测验，检查自己的学习情况；接下来，到课堂实验时，可以有的放矢的提出问题；最后，通过完成一个完整的实验项目，掌握所学知识。这种教学方法相对于传统教学来说有其复杂性，大大增加了教师的工作量；需要教师投入更大的精力和时间，更加全面的，合理的制定教学策略。具体课程模块设计图如图2所示。
3.实验内容
根据学生的不同专业背景，设计不同的类型题材的实验。对于非计算机专业的学生，程序设计是一个全新的领域，计算思维是一种新的思维方式；当人初次接触一个新事物时，抵触和恐惧往往大于好奇和兴奋。对这类学生，需要采用投其所好的教学策略。首先从他们熟悉的方向着手，再慢慢的使其解除抵触心理，最后引导学习掌握新知识。学生专业与游戏类型的例子如表1所示：
4.评价体系
平时和期末成绩各自占比为40% 和60%。平时成绩主要考察学生动手能力，团队协作能力，以及表达能力。采用Quizzes + Project + Presentation形式作为平时成绩考核。其中Presentation是由学生讲解自己完成的作品，其余同学根据其讲解给其作品评分。期末采用统一集中上机考试方式进行考核。
三、教学效果对比分析
本文介绍的新教学方法已经应用到2015-2016学期的Java教学中，对学生掌握编程技术有积极的影响。如图3所示：左图为2014-2015学期Java程序设计课程A班学生成绩，右图为2015-2016学期Java程序O计课程B班学生成绩。A班一共有54名学生；采用传统教学方式授课。B班一共有56名学生；采用本文介绍的新教学方式授课。两个班都是由非计算机专业学生（商科）组成，没有编程基础。通过一学期的学习，A班平均分为51.68/100；B班平均分为54.23/100。B班高分段有6人，但是A班在高分段为1人。B班不及格人数比A班不及格人数少6人。A班最高分为82分，但是B班最高分为90分。
四、结语
本文所介绍的新教学方法，将传统的“课堂 + 多媒体”教学模式，过渡到“移动互联 + 学生自主学习 + 开放式自学方式”的模式。强化实践教学，提高教学效率和质量，增加基于移动互联网络的自主学习，建立MOOC课程，学生可以随时随地在网上完整地学习到一门课程，通过在线测评，检查学习情况。借助Alice3D可视化编程技术手段，带动学生的学习积极性，优化教学效率。下一步研究主要是在挖掘学生相关数据的同时注重学生隐私保护，体现学生为教学中心的指导思想。
参考文献：
[1]张思，向华. 基于游戏驱动的Java程序设计课程教学改革研究[J]. 计算机时代，2015（1）：72-74.
[2]张思，吴开诚，廖恩阳. 基于Android的在线考试练习系统设计与实现[J]. 计算机时代， 2015（3）：27-29.
[3]Lahtinen， E.， Ala-Mutka， K.， &J？]rvinen， H. M. （2005， June）. A study of the difficulties of novice programmers.In ACM SIGCSE Bulletin （Vol. 37， No. 3， pp. 14-18）.ACM.
关键词：电网，自动化技术，可靠性
中图分类号： F407 文献标识码： A
经济的发展需要强大的电力系统支持，如果一个城市的电网系统跟不上现代化发展需要，那么这个城市的发展步伐必定赶不上时代的节奏，经济全球化趋势对电力城市电力系统的实力提出了更高的要求，城市用户对供电质量和供电可靠性的要求也越来越高，实现城市配网自动化是电网发展的必经之路，城市电网改造对提高城市配网自动化技术与可靠性提出了亟待解决而且必须解决好的课题。城市电网改造将给配网自动化技术与可靠性水平带来前所未有的发展机遇，这一改造将打破传统的配电方式，构建电网的网架结构，形成自动供电系统，提高供电质量和供电可靠性，为城市的现代化建设提供电力保障。
一、城市配网自动化系统概述
（一）城市配网自动化系统简介
配网自动化是对配网的开闭站、小区配电室、电缆分界室、自动开闭器、负荷开关、用户分界开关等进行实现远方监控的系统。对城区公司各类站点的配网自动化系统可采取不同的实施方案，例如开闭站、带保护的小区配电室可以采用保护管理机与配网自动化主站按104规约进行通信，转发保护装置采集的所有10 kV遥测、遥信信息，并实现对10 kV开关、自投的远方控制。这一措施可以保护管理机与站内直流系统通信，转发直流母线电压及直流系统的异常信号，保证区域内通信正常进行。
（二）配网自动化系统的功能
城市配网自动化系统的功能具有多样性，重要有数据采集、信息处理、遥控、安全管理、历史库管理、报表生成与打印、画面编辑与显示、Web浏览、事件顺序记录、调度员培训模拟等。配网自动化系统的调度主站在整个调度自动化监控和管理系统中处于核心的重要地位，调度主站与人大脑的中枢神经一样冲整体上负责者整个配网系统调度自动化的监视和控制，分析电网的运行状态，对整个网络进行有效的管理，保证整个系统处于最优的运行状态。
在市配网自动化系统的重要节点往往采用双机热备用，这一举措能够提高整个电网系统的可靠性和稳定性，当其中有服务器出现问题不能正常运行时，所有运行在该服务器上的数据都会自动地切换到另一台服务器上而不至于中断，能够保证整个系统按照正常的程序推进，对突发事件时期的供电提供了一定的保证。同时配网自动化系统具有健全的权限管理功能，当故障发生之时能够快速、平稳地切除系统本身的故障，并且不至于影响到系统中其他正常节点的运行。在WEB浏览功能上，配网自动化系统能够通过WEB服务器，支持多个客户端实时数据、静态数据、图形、曲线、报表事项等查询，浏览功能十分强大。
二、城市配网自动化系统运行现状
随着社会经济的飞速发展，社会各界对电力需求不断增长，工业、商业、金融、人民生产生活等各类社会行为对电力的依赖程度越来越高，城市配网自动化技术在日常的社会生活中扮演着越来越重要的角色。但目前在我国，现有配网自动化系统平台并不是统一的，电网自动化技术并不高，功能十分单一，各区域之间的电网系统之间很难实现相互联系和信息共享，电网系统重复建设现象严重，造成了国家电网系统信息资源的严重浪费，这些现状都极大的限制了电力系统的发展，同时也造成电力系统难以满足社会各界对电网系统使用的需求。
三、城市配网自动化技术的可靠性
在现代社会，配电自动化已从各种单项自动化林立阶段向开放式、一体化和集成化的综合自动化方向发展，即实现了“多岛自动化”配电向“大一统”迈进。现代城市配电自动化系统采用分层集结策略，各层技术都有相应的保障，在大城市配电自动化系统一般分为四个层次，以第一层为例，城市配电自动化系统的第一层称为现场设备层，这一层主要由 FTU、TTU、远动终端单元（RTU） 和电量集抄器等构成，它们是配电自动化终端设备，RTU一般依靠其自身携带的免维护蓄电池来维持运行；FTU一般采用高性能单片机作为CPU，这使得其本身具有带光电隔离的开关量输入和交流采样、故障检测和上报、抗恶劣环境等功能，能够保证系统在运行过程是安全可靠的；TTU是配电变压器处安装的监测单元，它能够完成对配电变压器常规监测，同时还可以低压侧无功电压综合控制，分散用户抄表集中器与电能核算；电量集抄器安装于配电变压器附近，它能够采集分散用户的电量数据，为科学管理用户用电量提供依据和保证。城市电网应在未来的几年内加速网架结构建设和城区配网自动化系统建设，提高供电质量和供电可靠性，以满足现代化建设的供电需求。
畅通、快速、安全的网络环境和实时、准确、有效运行信息的无阻塞传递是社会对城市配网自动化系统的要求，提随着信息化的普及和深入，在市配网自动化系统发展问题上，专家们越来越多的将目光投向了数字化变电站和数字化电网的研究开发上。城市电网自动化系统必定会朝数字化方向发展，实现测量信息、管理信息、控制信息和市场信息等方面从模拟信号到数字信号的转换，实现数据集成、信息共享，让数字化变电站成为市配网自动化系统的主体。让市配网系统朝着数字化方向发展必定能使一些新兴技术在未来调度自动化系统中得到广泛深人的应用，实现电网监控分析的数据统一和规范化管理，实现电力信息化和可视化、智能化调度，提高决策效率和电力系统的安全、稳定、经济运行水平。
参考文献：
[1]钱成兵；苏娟；董志玲；配网自动化的建设应用[J]；农村电气化；2011年07期
关键词：计算机动画技术；研究性教学；数字媒体
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）22-0180-02
随着我国动漫产业不断发展，计算机数字媒体专业作为一个新兴的培养方向，为相关领域的企业及研究行业输送越来越多的专业人才。计算机动画技术成为高等院校中必修的专业课。近年来，我校从设立数字媒体专业开始，经过不断的教学改革与实践，在计算机动画技术课程专业建设上取得明显的效果，对提高学生整体素质发挥了极大的作用，它的教育模式也从原有的科普型讲述形式转变为以掌握核心动画技术为目标的技术应用示范方式，形成了鲜明的专业特色，成为我校计算机专业课程系统中的重要课程。
一、计算机动画技术课程的教学现状
计算机动画技术是计算机图形图像技术的综合运用，是当前数字媒体领域中的重要技术之一，正不断向规模化、网络化、多样化方向发展。然而在目前实际应用过程中，对具体技术较为熟悉，对各种核心技术的原理、算法及处理机制较为陌生，不利于高效地解决动画制作中的各种难点、问题。因此，在教学过程中需要对教学方法进行研究和完善。以本人所在高校的计算机学院的数字媒体系的学生为例，从以下几个方面分析当前计算机动画技术课程的教学状况和学生的学习情况。
1.采用“灌输”式教学模式讲授。将大量的动画技术理论直接“灌输”给学生，略显枯燥单调。对于本科阶段的学生或基础较为薄弱的学生来说，“灌输”的理论知识很难消化理解，更难以应用于实践，造成学习效率和效果都不理想的状况。在期中考试成绩中，发现“死记硬背”的应付考试的现象，理解应用类的题目普遍存在得分率较低的现象。因此，需要改变目前的授课模式，充分激起学生的学习兴趣，提高学习效率。
2.全面依赖教材的教学内容。在目前的教学活动中主要以教材内容为课堂讲授内容，而教材内容很难涵盖某些前沿重要的技术应用、技术改良实例，使得要求学生掌握的知识与现实的实践活动存在一定的时间跨度；同时，教材中的教学素材与案例具有简单、应用背景单一的特点，与当前主流的动画技术的结合度较低。以上两点将大大降低学生获得动画技术的兴趣，以及解决实际问题的能力。因此，教学内容中需要引入前沿的技术应用实例，如新版本的3ds Max、Maya商业软件中关于动画制作一些功能与动画技术的结合。
3.实验课时安排不足。目前的教学计划中对于动画技术课程的课时分配主要集中在理论课，学生学习过程中对具体算法或技术的操作体验、实践时间不充分，因为动画技术是计算机应用领域中的热门技术之一，在实践中才能领悟其中的核心思想。过多的理论学习使得知识难以被真正理解掌握，难以在问题解决过程中发挥作用，也使理论知识的学习无的放矢，缺乏目的性。因此，理论课时与实验课时最好应平均分配，一周内安排一次实验课，把理论课上的内容通过若干实验得到充分的消化吸收，落实提高学生技能水平的要求。
4.课程学习的目的性模糊。通过对现有的授课学生进行调查，大多数学生对课程的学习目的存在误解，认为动画技术仅仅是一门普及性的理论课程，只是常识性地补充现有的知识体系，并不认为这门课程是理论与实践相结合的技术型课程。所以在学习的过程中没有投入全部的精力与积极性，为了应付考试而采用“临时抱佛脚”的策略。这些现象与是否在专业学习的开始阶段进行学科建设规划、目标与要求的说明与强调有很大关系。学院领导与专业教师应反复强调每一门专业学习的重点与目标，让学生明确动画技术课程是数字媒体系学生在今后职业生涯规划中不可或缺的专业基础课程之一。同样，这种误解也可能会影响学生的择业方向及专业的发展方向。数字媒体专业不是向社会培养如动漫画家、动画技师一类的美术艺术人才，而是在数字化媒体行业空前发展的大背景下，培养一批利用先进的计算机技术专门解决与媒体应用相关的领域中的问题，从而大力扩展计算机的应用领域的人才，他们的核心竞争力仍是高水平的计算机技术，而目标变成针对某个特殊性领域的学习与深造。因此，教师有必要时常与学生沟通，引导他们向正确的学习目标努力。
二、研究型教学方式的设计模型
通过对现有的教学情况及学生的学习效果进行全面的分析，可以清楚地看到，现有的教学模式需要调整与改良。因此，我在计算机动画技术课程的教学过程中，做了一些试探性的创新与改良，形成一种针对本科生教育的研究型教学方式，在理论与实践中，让学生真正掌握技术的应用效果，提高掌握技能及解决问题的能力。为了改变动画技术课程的单一的技能性培训的教学目标，增加理解技术原理的教学目的，提高学生解决问题的能力，既能“知其然”，也能“知其所以然”，我选择难度水平稍高的教材《计算机动画算法与技术》[1]作为课程的内容依据，并选择其中具有代表性的、难度较低的章节进行讲解和实践。另外为学生推荐辅助的参考书《计算机动画的算法基础》[2]，其内容相对简单、易懂。课程主要内容如下：
1.对动画制作进行概述。首先，讲述动画在人类视觉方面的原理；其次，通过不同时期的动画技术列举动画制作的过程，了解动画的发展进程。图1展示了动画制作的一般工序：
2.技术背景知识介绍。计算机动画技术需应用《计算机图形学》中的一些理论知识，因此在讲授主要动画技术之前，先介绍这些背景知识在动画技术中的应用。包括两部分：第一部分阐述了与计算机图形显示管线相关的基础知识以及处理图形数据时的潜在问题源。第二部分主要探讨定向表示方法，对于动画技术中的方向插值计算很重要。图2显示具体包含的知识点。
3.插值技术介绍。动画是在一段时间内改变数据值进而影响视觉效果的过程，因而插值技术在动画技术中占有重要的地位。对于理解动画技术的应用有很大帮助。这部分讨论与各类插值技术以及逼近曲线相关的基础知识，并阐述曲线上的顶点移动控制方案。随后，对方向插值技术加以介绍。另外，还将简单介绍路径的工作方式。同时，安排4次实验课对插值方案进行编程实现，并对比插值计算结果。
4.插值动画方案介绍。讨论数值插值方案在计算机动画制作过程中的应用方案。首先讨论基于关键帧的动画系统，该过程可视为与传统手绘动画对应的三维计算机动画版本。然后，对动画语言加以分析。动画语言可用于控制高层算法，且从历史角度来看，该语言多与数值插值应用方案相关。实际上，大多数语言均针对特定的动画场景构建，并在各关键帧及其插值过程中设置相应的转换操作。最后，将分别探讨对象的变形技术、三维对象形状间的插值技术以及二维变形技术。同时，安排5次实验课对插值动画方案的技术细节通过程序实现的方式深入理解、掌握。具体知识点如图3：
在改进后的教学模型中，学生对计算机动画技术的学习兴趣较旧的教学方式下，有了明显提升，主要反映在课堂教学的互动活动、平时作业的完成情况、实验课的实践任务的进展情况等方面。学生开始主动思考、探索问题，而不再是单纯被动接受教学内容。在期末测试中主观题目的答题率和正确率均有提高，由于理解性地记忆相关知识点的概念，客观题目的答题时间也相对缩短。由此不难看出，在研究型的教学模式下，学生更容易获得应用技术的方法，掌握发现问题、分析问题及解决问题的要领。此外，随着学习的深入，学生也能逐渐明白数字媒体专业的学习方向及要求，端正态度，有助于其他专业课程的学习。数字媒体专业是计算机应用技术下一个新兴的专业方向，与之相关的计算机技术不断地发展，因此，我们需要适时地调整已有的教学模式，使专业教育与时俱进，才能不断为科技发展及社会进步提供高水平的专业人才。
参考文献：
关键词：计算机应用；网络维护；数据可视化；拓扑图
0 前言
随着信息时代的发展，网络的普及，固定宽带网络作为一种高效、低价和稳定的互联网接入方案仍然是目前用户的首选。随着用户数量的与日剧增，相应的通信基础设备也在不停的增多。目前，基础通信设备的数量已经很难用常规的方法进行管理和维护，在可预见的将来，大量的网络设备的管理和用户信息监控将成为网管部门工作的难点。如何在大量数据的状态下准确定位设备，维护设备，保证工作质量，提高工作效率成了急需解决的问题。
目前，在工作实践中原管理方式存在几个突出问题：
（1）维护人员使用传统的手工输入命令的方式进行网络设备的信息检索与维护。这种原始的方法一方面人工输入的方式增加了错误发生几率，另一方面人工输入方式效率极低，无法应对未来发展。
（2）没有严格的权限管理。权限的开放使得所有维护人员都可以对设备进行管理，甚至越权管理。在出现问题的时候没有办法追溯问题原因，追究责任，造成过程不可知、结果不可控的问题。
（3）设备数量的增长导致维护任务的增多，在保持原有维护人员和管理方法的情况下，会造成管理跟不上数据的增长的现象。没有一套实用又简单的管理程序代替工作人员完成繁琐的数据整理工作将会使管理任务堆积，设备可靠性降低。
针对以上问题和矛盾，设计并研发了网络设备管理系统。该系统能够对现有城域网中设备的管理，通过数据可视化技术对设备进行图形化检索和展示，降低了底层维护工作人员的操作难度，简化了操作流程。同时，系统能够实时采集用户上网信息，分析并进行过滤处理，能够提高错误定位效率，极大提高了障碍处理的速度。
2 网络设备管理系统
网络设备管理主要针对接入网络内的以下几种设备：
（1）OLT（Optical Line Terminal）
OLT是光线路终端，用于连接光纤干线的终端设备，可以与前端（汇聚层）交换机用网线相连，转化成光信号，用单根光纤与用户端的分光器互联。
（2）ONT（Optical Network Terminal）
ONT是光网络终端，是xPON网络接入方案中的产品，是一种用于用户端的光网络设备，主要应用于最终用户。
（3）ONU（Optical Network Unit）
ONU是光网络单元，也是一种用户端的光网络设备，他与用户之间通常还有其他的网络设备，比如交换机、路由器、网桥等。
针对网络结构的特点和具体的业务需求，系统主要分为用户账户管理、上网信息管理和设备信息管理三大模块。网络设备管理系统的主要特点如下：
①系统采用B/S架构，以HTML5通过浏览器呈现数据，无需安装客户端，能够适应几乎所有的操作系统平台。②系统基于开源数据库存储数据，自主加密数据储存，数据的安全性、可靠性得到充分保证。③系统具有一定的自我维护能力，能够辅助管理人员，将管理人员从繁琐、重复性的工作中解放出来，提高维护效率，真正实现软件适应用户。④系统数据展示方式多样，除了传统的表单方式，还有更加直观的图形方式，使管理人员操作难度降低，提高用户体现。⑤系统实现了从网管中心到分局的数据全面共享，使不同部门的操作人员管理、协作更加方便。⑥规范化的操作日志记录功能将所有账户的操作情况记录在案，做到所有操作可追溯，方便责任认定。⑦系统可根据管理员提供的关键字查询OLT设备、ONT设备和ONU设备的信息，可以对ONT设备进行注册、删除操作，替代传统的拆装机工作。
在开通PITP（Policy Information Transmission Protocol，策略信息传送协议）或PPPoE（Point-to-Point Protocol over Ethernet，以太网上的点对点协议）功能的服务器上，可追踪话单信息，查询用户所使用端口、VLAN、MAC地址、登陆账号、登陆时间和离线时间等信息。当出现障碍时，维护人员可以通过系统查询用户登陆账号或MAC地址等关键信息快速定位到用户设备所在地，做到故障及时排查。
3 数据可视化
传统系统采用列表式展示数据结果，在设备数量过多时，具有相同关键字的数据将会特别多。比如以区域进行检索，结果常常达到数百条，维护人员很难在长达4-5页的检索结果内定位故障设备。分局信息以拓扑图形式直观的展示出来，通过点击分局可查看分局下挂接设备的拓扑结构。点击OLT设备可查看板卡端口使用状态。选择板卡端口可查看下挂接设备信息及结构。通过拓扑图方式，网络设备的层次结构，状态信息得到了直观的展示，维护人员可以不依靠关键字，甚至不依靠键盘的情况下依靠鼠标或触摸设备准确查询设备信息。这种方式还适用于移动便携式客户端使用，为现场处理故障提供了可行、可靠的判断依据。
总之，本文的网络设备管理系统，采用了跨平台的HTML5技术，设计并开发了基于数据可视化的拓扑图的展示功能，维护人员行为追溯功能，权限管理功能等，新系统上线以来受到维护人员好评，生产中采样测试结果以及实践运行证明，本文系统能够显著提高工作效率。
参考文献：
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