可视化矿业工程论文范文

可视化矿业工程论文范文第1篇

可视化技术在地矿工程中应用的另一个重要领域是采矿设计与计划。传统的人工设计方法, 费时、费力, 且难以进行多方案的优化。利用可视化技术, 可以将采矿工艺的各个环节编织成界面友好、交互性强的可视化采矿设计系统, 提高采矿设计的速度和质量。

1 通过上机研发可视化程序

学好、用好可视化技术, 需要学习C++、VisualC++、Creator、OpenGL等多种程序设计语言。

以下为矿井可控可视化程序模块实例:

在上机调试中, 平时应要求学生多上机演练, 熟练掌握各种可视化程序语言。

2 好的算法提高程序的执行效率

算法是程序的灵魂, 需要一定的步骤。对于分布在三维空间的数据场, 根据其可视化结果表达方式的不同, 可以分为两类不同的可视化算法, 即面绘制 (s u r f a c e rendering) 和直接体绘制 (directvolume rending) 。

面绘制首先从三维数据场提取中间几何元素 (如曲线、曲面等) , 并将面上的数据属性值映射为可视元素, 再用传统的计算机图形学技术实现画面绘制。该方法可分为两大类:一类基于等值线的生成方法, 称为切片级重建方法[1];另一类方法是不生成二维切面上的等值线, 而是直接在数据场中抽取等值面, 称为体素重建方法。

光线投射法 (Raycasting) 是像空间体绘制方法的代表。典型的以物空间为序的体绘制方法有Footprint算法、V-buffer算法等。

3 可视化虚拟场景的实现

3.1 矿体整体显示

矿床可视化仿真系统分别提供了两种不同的可视化技术对矿体进行模拟和绘制, 并依据多边形法、距离幂次反对比法和克里格法等不同方案的插值数据, 对矿体进行了整体绘制。

3.2 矿体区间显示

在矿床三维可视化仿真中, 区间现实是观察和分析矿体品位空间分布状态的有力手段。通过自定义待显示矿体的品位区间或坐标区间, 用户可以将注意力集中在感兴趣的区域, 减少参与绘制和显示的体数据规模, 提高绘制速度。

系统实现了两个不同的区间显示功能, 即重点品位区间显示和指定坐标区间显示, 两者的实现原理相似, 都是通过用户自定义待显示矿体的品位区间或坐标区间, 系统自动从体数据场中搜索满足条件的体数据, 并以一定的可视化技术对满足条件的体数据进行绘制和显示。重点品位区间显示功能, 也使系统能够根据边界品的变化, 圈定出不同的矿体边界。用户可以单独定义品位显示区间或坐标显示区间, 也可以将两种区间显示配合使用, 最终得到满足品位区间条件和坐标区间条件的三维矿体效果图。

3.3 剖切显示的实现

剖切显示是显示体数据场任意方向的切片图像。剖面可以用剖切平面到世界坐标系的坐标p和剖面的法向量n确定。剖面显示原理为:用切割平面对三维空间体数据场进行切割, 令剖面方程为L:ax+by+cz+d=0, 对体数据场中的任意一点P (X, Y, Z) , 定义距离D为D=A x+b Y+c Z+d, 则有:若D>0, P点处于平面L之前, P点处于L平面上;若D<0, P点处于平面L之后。P点是否参加投影、对哪一部分题数据进行投影以及剖切平面的方向、位置和个数, 视具体要求而定。

系统提供了三个不同的剖切显示功能, 实现用户对矿体的三个不同可视化需求。

(1) 分层显示:即以分段高度为粉层厚度, 对某一层或某基层矿体进行绘制和显示。矿体的分层显示可以认为是两个水平剖切平面对整个体数据场进行切割, 之后以一定的可视化方法对两切面之间的体数据场进行绘制和显示。

(2) 剖面显示:考虑到采矿工程是需要用到各种剖面图, 本系统提供了剖面显示功能。用户可以得到任意方向、任意水平的剖面图。

(3) 任意剖切显示:为了使用户能够更好的观察和分析矿体内部属性的变化规律, 本系统提供了任意方向的剖切显示功能。剖切平面的位置由用户输入剖切方程的四个参数a, b, c, d得到。

4 结语

由于可视化技术的应用是一门抽象的、难理解的、实践性很强的课程, 这就要求教师在讲解的过程中, 教学时应采用生动化、形象化、多样化等多种手段激励学生学好这门课程。在安全工程可视化教学方面, 尤其应该重视实践指导, 通过学生亲自上机实践, 教师从旁指导更易于学生克服薄弱环节, 从而增强继续学习的信心和决心。

摘要：随着计算机技术的飞速发展, 一门全新的技术——可视化 (Visualization) 应运而生, 并迅速发展且已应用到矿山安全领域。然而由于可视化技术理论比较抽象又涉及多种计算机语言, 不少学生感到学习起来非常困难, 并且老师教起来也不容易。本文主要针对虚拟可视化技术教学中比较困难的部分进行分析探讨其教学方法。

关键词：可视化,采矿,矿山地质,上机实践,教学方法

参考文献

可视化矿业工程论文范文第2篇

【摘要】广播电视编导作为电视媒体重要的工作内容，新媒体时代下，对其工作革新指明方向，也凸显广播电视编导传统工作模式的不足问题，需要广播电视编导工作模式向融媒体、新媒体方向进程。对此，分析新媒体时代下广播电视编导工作创新及改进的必要性，分析新媒体时代下广播电视编导工作的创新方向，提出新媒体时代下广播电视编导工作的改进路径。

【关键词】广播电视编导;改进;新媒体时代;创新

对于广播电视节目而言，广播电视编导的工作在其中发挥主效能。在新媒体时代背景下，为广播电视编导工作的革新提供保障，也以先进技术为导向，弥补、优化传统广播电视编导工作的不足问题，促进广播电视编导的工作思维及方式的变革，使其在新媒体及融媒体视域下良好的开展工作，提升广播电视制作的成效。因此，在新媒体视域下，广播电视编导的工作模式应走创新及改进的路径，发挥广播电视编导工作的成效，达到广播电视编导工作实践的良好模式，進而增强广播电视节目的收视率，赢得受众面的认可。

1. 新媒体时代广播电视编导工作创新及改进的必要性

信息科技的快速发展，大数据技术、人工智能等多技术的生成，促进新媒体时代的来临。新媒体时代下，促进社会发展的多个行业及领域内外部结构模式的变革，尤其针对媒体领域。广播电视编导作为广播电视节目制作中的重要一环，新媒体以其信息内容的丰富性、信息呈现的多元性、信息传递的快速性等特征，为企业工作模式的创新提供支撑。同时，在新媒体时代下，也凸显传统的广播电视编导工作模式不足的问题，促进广播电视编导工作模式向新媒体方向进程。基于此，身为媒体行业的领军者，广播电视编导的工作模式应向新媒体方向进程，并有效的运用新媒体技术，实现多个媒体的融合，并在融媒体视域下开展有效的广播电视编导工作模式，促进资源的共享、分享、获取模式，打造优质的广播电视节目模式，进而达到广播电视制作的成效。同时，广播电视编导工作在新媒体环境下转型是必然的，因此，需要促进多媒体模式的融合，开展融媒体的广播电视编导工作模式，结合大众的实际需要，学习与研究新媒体技术，加强广播电视节目的制作，创新广播电视制作方式，并以丰富多样的广播电视节目制作类型，满足市场发展的需要，增强广播电视编导工作的实践效能，确保广播电视节目内容与服务质量，使广播电视节目在市场发展中更具竞争优势。总之，在新媒体时代下，传统的广播电视编导工作模式迫切转型，以新媒体技术的运用优势，弥补广播电视编导工作的不足，提升广播电视编导工作的实践质量。因此，广播电视编导在新媒体环境下促进自身工作的革新是必要的。

2. 新媒体时代广播电视编导工作的创新方向

2.1 融媒体发展趋势

新媒体时代背景下，为广播电视编导工作的创新与改进提供的契机。而传统广播电视传媒经过了多年发展，形成了相对于完善的媒体工作体系，诸如在广播电视节目的权威性、专业性、真实性、原创性都具有较强的优势。基于此，身为广播电视编导在新媒体环境下，既要汲取新媒体环境中的工作思维、理念及方式，也要延伸传统广播电视编导工作的模式，实现新媒体与传统媒体的融合，以此向融媒体的工作方向进程。可以说，新媒体与传统媒体的融合，使融媒体成为广播电视编导工作革新的主趋势。基于此，广播电视编导应向融媒体方向进程，既要促进自身广播电视节目在新媒体环境中传递，也应延续传统的广播电视编导工作思维，在两者工作融合的基础上，为广播电视编导良好的实施提供源源不断的自身内容。包含，短视频的知识、短音频的知识以及图文并茂的PPT编导理念，都可融入到广播电视编导工作中，创新广播电视编导工作模式的创新化。

2.2 短视频发展趋势

新媒体时代背景下，短视频的生成，为广播电视节目制作及广播电视编导创新提供保障，推助广播电视编导模式向短视频方向进程。短视频模式作为一种强大的力量，对广播电视领域发展形成冲击。在此背景下，广播电视编导的编辑思维、编辑方法都形成了变革。以短视频为基础，开展的广播电视编导工作模式，促进广播电视编导的工作思维及模式转型，达到短视频在广播电视节目中良好运用模式。因此，在新媒体时代下，广播电视编导应践行短视频模式，顺应时代的发展，迎合人们短视频观看需求，转变广播电视编导的编辑思维与模式，进而为受众群体提供针对性强的短视频的广播电视作品，赢得受众群体的青睐，从而推助广播电视节目领域在市场经济中走创新发展路径。

3. 新媒体时代广播电视编导的改进路径

3.1 转变广播电视编导工作思维

在新媒体时代下，广播电视编导应转变自身的工作思维，树立新的工作理念，践行新媒体技术，从而提升广播电视编导工作的质量。首先，树立融媒体的发展思维，在新媒体技术的运用中，也重视传统广播电视编导工作思维的延续，促进传统工作模式与新媒体工作模式的融合，实现广播电视编导工作的创新模式。其次，广播电视编导工作的实施，多在广播电视节目上的创新下功夫，以新媒体平台为导向，重视新媒体中的艺术元素、文化元素、媒体元素的运用，融入到广播电视编导中，从而增强广播电视节目的编导水平。

3.2 关注受众群体的观感体验

在新媒体时代下，先进的广播电视节目的处理技术的生成，使广播电视节目的成效达到优质模式。而优质的广播电视节目呈现模式 能不断的增强受众面群体观看的效能，培养忠实的受众面群体。例如：越来越多的视频处理技术、可视化技术的生成，使广播电视节目内容的成效更为精美、精致。在此背景下，如果广播电视编导的工作，还是以传统的广播电视编导工作模式为主，不重视先进处理技术的运用，还是以传统的思维、技术进行编辑，不能够吸引受众面对短视频作品的关注点。基于此，广播电视编导在新媒体时代下，应根据广播电视节目的编导模式，关注受众群体的观感体验，促进先进技术在其中的运用，增广播电视编导节目的画面感，赢得受众群体对广播电视编导节目的认同与认可，也实现广播电视编导在新媒体环境下的创新与改进的目的。

3.3 注重广播电视节目品牌打造

在新媒体时代背景下，广播电视编导工作的良好实施，需要广播电视编导的参与，并以自身职业化、专业化的广播电视编导能力及思维、素养为基础，以优质的广播电视编导工作模式，注重广播电视节目品牌的打造。尤其面对新媒体平台中，鱼龙混杂的短视频模式，更要重视广播电视节目专业品牌的打造。广播电视节目品牌的打造，需要广播电视编导工作的融入，使广播电视编导工作做得与时俱进化，提升广播电视节目品牌的影响力度，并培养忠实的广播电视听众与观众，使广播电视节目的短视频、视频等在多平台中的发布之际，得到多群體的阅读与观看。在打造广播电视节目品牌中，首先，重视广播电视编导内容的真实性，以真实性的广播电视编导内容为保障，打造品牌，使广播电视节目信息的真实性受到公众的认可。而广播电视编导以真实性的作品为导向，也是广播电视媒体在新媒体平台中良好发展进程的保障。其次，加强广播电视节目品牌的营销，以广播电视编导工作的优质模式，提升人们对广播电视节目品牌的认知度。例如：运用新媒体平台、自媒体平台，加强广播电视节目品牌的营销，并以短视频的优质编辑模式，从而树立良好的广播电视品牌形象。

3.4 加强广播电视编导人才的培养

广播电视编导工作的的进一步实施，应不断的提高广播电视编导人员的培养，发挥广播电视编导人才的作用力度，编导广播电视作品。因此，在新媒体时代下，培养广播电视编导人才是重要的。在广播电视编导人才培养中，首先，重视广播电视编导的编辑能力的提升，广播电视编导不仅应具有传统的编辑思维，也具有新媒体的编辑思维，能以自身能力制作广播电视节目作品。其次，广播电视编导应具有数据思维，在广播电视节目编导中，不仅重视实地信息的获取，也借助新媒体平台，从中获取短视频的信息，明辨内容的真实性，进行信息的提炼，将这些新闻信息融入到短视频作品编辑中。同时，广播电视编导具有数据化思维，也重视运用大数据技术，分析受众群体的广播电视节目的需要，在此层面中进行广播电视编导模式。再次，广播电视编导具有信息素养，重视先进技术及设备的运用，以这些技术与设备为支撑，更好的进行广播电视作品的编制。最后，针对当前社会发展对广播电视编导提出的要求，需广播电视编导重视职业化能力的提升，包含创新能力、交际能力、合作能力、道德素养、文化修养等，以此为编导工作贡献力量，从而促进广播电视编导工作的创新与改进模式。

4. 结语

新媒体时代下广播电视编导工作的创新及改进实践，能依据广播电视编导工作实施的重要性，明确新媒体时代下对广播电视编导工作的冲击，促进广播电视编导技巧新的工作思维及方式，革新广播电视编导的工作模式，提升广播电视编导的工作成效，达到广播电视节目制作及编辑的良好模式。因此，在新媒体时代背景下，广播电视媒体工作的实践，重视广播电视编导工作的实施，立足于广播电视编导工作的不足，促进新的广播电视编导工作思维的融入，优化广播电视编导工作的模式，重构广播电视编导的工作体系，从而彰显广播电视编导工作模式创新及改进的价值性。

参考文献：

[1]潘越.“互联网+”视域下广播电视编导实践技能提升策略[J].传媒论坛，2021，4（06）：173-174.

[2]李文丽.全媒体时代地方高校广播电视编导专业实践教学探析[J].视听，2021（03）：203-204.

[3]郭瑞涛，金洪申，周鹏.融媒体环境下地方本科高校广播电视编导专业教学改革研究[J].高教学刊，2021（09）：162-165.

[4]么旭龙.广播电视编导行业发展的现实环境与人才培养对策研究[J].西部广播电视，2020，41（20）：170-172.

[5]秦一平.新媒体时代广播电视编导在节目制作中的创作技巧研究[J].卫星电视与宽带多媒体，2020（10）：62-64.

可视化矿业工程论文范文第3篇

[关键词] 可视化; 画图; 教学设计; 可视化教学设计

[作者简介] 李芒(1961)，男，河北辛集人。教授，博士生导师，主要从事教学行为研究。E-mail：leemang@bnu.edu.cn。

一、问题的提出

图示是一种非常有效的设计工具。在教学设计的发展过程中，教学设计者最早尝试运用流程图将教学设计的复杂过程直观地呈现出来。尽管这种图示的方法对教学人员的帮助很大，使他们对教学的程序和步骤有了一个比较清楚的认识，但是这一做法限制了教学人员的设计思路，使他们仅仅局限于固定的设计框架，追求适合于各种情景的“通用”模式，使教学设计过于形式化，缺乏教师教学设计的创意和独特表现形式，使教学失去了生机和活力。更有甚者，将教学设计人员的设计思维简单化，希望借助计算机穷尽教师行为的各种可能情况，通过流程图的简单线性模式模拟人的复杂思维过程，就好像用动物的行为反射来简释人类复杂的学习行为一样，犯了行为主义心理学的低级错误。所以说，画图是我们进行教学设计的方法，但我们对画图不能囿于成见，仅限于流程图或程序化图示模式。画图也要从人的思维活动特征出发，而不是从计算机程序设计原理出发。教学设计专家罗兰德认为，教学设计是一个动态的、非确定性的过程，其本质特点是探索性和创造性，教学设计过程会因对象或内容的不同而变化，不赞成用一般规则和程序禁锢教学设计者的艺术灵感与直觉。教学设计的这一特点决定了目标分析、学习者特征分析、内容分析、策略分析及评价分析的独特性和发散性思维特征，其分析过程应该是开放的、人性化的，结果形式呈现应该千姿百态、不拘一格。

对一个复杂的教学内容，可以使用图解的方法描述各个要素的关系。所有的教学设计环节都可以使用图解的方法进行。通过画图、找关系，图解教学，是符合教学设计过程与结果特点的一种视觉表征方法。与现代文字表述不同的是，图示(或者图解)是一种可视化表征的方式。早期的教学设计专家主张对学习内容进行层级分析的方法和图解分析的方法就是一种教学内容可视化的尝试，只是对于如何利用可视化的方法进行教学设计，以及这种教学设计方法的可行性与应用效果缺乏专题性研究，没有系统的理论支持。

随着信息可视化、知识可视化领域的应用和拓展，教学设计研究也出现了可视化视觉转向(钱旭鸯，2010)，[1]可视化教学设计研究也提上了日程。同时，思维科学技术的发展也证明，可视化教学设计训练是一项很有意义的工作。

二、从可视化技术到可视化教学设计

尽管“可视化”作为专业术语出现于1987年2月美国国家自然科学基金会召开的一个专题研讨会上，[2]但是研究视觉媒体的霍尔蒂曾在1983年在自己撰写的论文《教学设计与图示化》(Instructional Design and Visualization)一文中就建议教学设计者应该将自己内部的表征外显化。[3]可见，可视化概念的出现并没有一个确定的时间，只是当代文化在转向一种视觉文化的背景下，加上计算机科学技术在图形技术方面的突破，人们更加关注“可视化”的实现。正如法国学者魁奈所表述的，“视觉化并不取代话语，而是使其变得更易理解、更敏捷、更有效率”，[4]可视化也是表征事物的一种方式。早在20世纪初期，人们已经将图表和统计等原始的可视化技术应用于科学数据分析中，更加方便、直观地表述研究结果。随着海量信息的出现，人们对可视化技术更加向往，数据可视化、科学计算可视化、信息可视化、知识可视化等都成为一些专门的研究领域。从信息科学的技术视角理解，可视化就是通过计算机软件的支持，将事物及其发展变化的形式和过程，用仿真化、形象化的方式表现出来，一般而言包括数据、模型和过程等三方面的可视化。对用户来说，可视化主要就是信息提供的可视化，也就是信息服务界面的可视化。[5]潘云鹤院士给出的科学计算可视化的定义是指运用计算机图形学或者一般图形学的原理和方法，将科学与工程计算等产生的大规模数据转换为图形、图像，以直观的形式表示出来。[6]从计算机可实现的技术纬度理解可视化，我们对可视化概念的理解已经过于狭隘，仅仅指称的是人与机器之间的一种交互类型，把人与人的交流排除在外，是不可取的。一个具有更普遍意义的可视化定义认为，可视化是一种使复杂信息能够容易和快速被人理解的手段，是一种聚焦在信息重要特征的信息压缩语言，是可以放大人类感知的图形化表示方法。简单地说，可视化就是把数据、信息和知识转化为可视的表示形式并获得对数据更深层次认识的过程。[7]这种转化任务既可能由人来完成，也可能由计算机工具来实现，这不是可视化最本质的问题。但是，这一定义把可视化看作是手段、语言和方法及其应用，揭示了可视化可实现的目标，已经突破了可视化的技术范畴，是对可视化内涵更加全面的把握。尽管对于可视化概念的理解，不同的学科可以有不同的定义，但可视化的目标却是非常明确的，即帮助人们增强认知能力、理解事物间的联系、降低认知难度。[8]因此，将任何抽象的事物、过程变成图形图像等图示方式的表示都可以称作可视化。[9]简单地说，可视化就是利用图示的方法对事物进行视觉加工处理的过程，至于选什么工具，则由完成任务的属性和将要达到的目的来确定。美国著名思想家贝尔宣称“当代文化正在变成一种视觉文化，而不是一种印刷文化”。图形在人们的日常生活和学习之中占据越来越重要的位置，显示出其不可替代的作用。有关可视化教学内容设计研究(张维忠，2010)、[10]可视化教学过程设计研究(曹晓明，2009)、[11]教学决策可视化研究(叶妙玲，2009)[12]推动了教学设计可视化研究的进程，积累了丰富的研究资料，但这些可视化教学设计的实现都是借助计算机图形技术或程序软件来完成的，其图形结果是可以学习借鉴的，但这种实现过程的技术工具的复杂性反而会影响人们对可视化效果的追求，甚至对可视化望而却步。正像有人所说的，“随着技术的进一步突破和相关研究逐渐获得广泛的认同，包括教学目标分析、学习者特征分析、学习环境分析、教学媒体和资源设计等在内的完整环节的设计过程的可视化也将成为可能”。[13]教学设计的命运就注定一定要和计算机联系起来吗?没有计算机技术的发展，就没有可视化教学设计了吗?

在计算机科学技术非常发达的今天，我们都比较迷恋这种技术，甚至到了一种迷信的地步，在任何工作或者完成任务的过程都希望借助于计算机工具，似乎只有这样，才足以显示该项工作的技术含量和个人的能力水平。其实不然，越是简单，越显示了不可动摇的威力，这个定理是公理性的。奥卡姆的剃刀(原则)告诉我们，如果有两种对立理论可以同时解释某一已知现象，较简单的那个会略胜一筹。如果说在教师进行教学设计时，通过手工画图就能实现教学设计的话，就有理由不再用更复杂的计算机流程图去设计，除非计算机流程图比人工绘图更简便易行。我们相信人类对于“必然”的信念根本不是推论，而只是一种不断观察后的习惯。教学设计者习惯于把任何事情都和计算机联系起来，这也无可厚非，但自动化的设计或把人的教学设计的思维加工过程通过计算机的运算过程完全复演出来的做法并不可取，最后的结果就是让原本充满创造性的教师活动完全变得僵化，使活生生的教学事件变成一个个刻板的、没有灵性的、教条的指令和程序。一个人与人之间的交往活动变成人与机器的交流，其教学交往的效果就会大打折扣。

教学设计者并不关心计算机是如何实现图形转换的，计算机软件可以帮助教学设计者将设计的过程和结果以图形方式记录下来，也可以是人以手工画图的方式记录下来，这两者之间没有多大区别。计算机软件制作的图形看起来是比较精致美观，但这并不代表图形的组合或层级关系是自然形成的，不需要人的思维加工。相反，实验证明，利用计算机软件绘制设计图形的过程可能会影响到人的思维的流畅性或连贯性、敏捷性。美国明尼苏达大学的霍坎森教授就倡导以手绘形式实现可视化教学设计。在他看来，“设计”一词本身就是从拉丁文“做标记”或画画发展而来的。由此，霍坎森认为即使在这个电子时代，使用纸笔的视觉著述相比于其他媒体而言也有诸多好处，如更便捷、快速、直接，设计者的思想也不那么容易被打断或被其他事物干扰。[14]因此，我们相信，最清晰、最简单和最能反映个人真实想法的图形是可以直接通过设计者之手绘制于纸上的。正像有人所说的，无论是以绘画、速写或画思维图的形式，或者是采用基于技术的绘画手段还是纸笔手绘的形式实现可视化，都只是一种选择，而没有强行要求成为“必然”，因为可视化教学设计的根本意义还是为了帮助教学设计者获得更强的表达、创造、沟通和分享的力量，画家的“空间聚敛”力量也是为了更好地表达“感觉”、“力”、“事实”和“事件”，这与实现目的的工具无关。[15]

从可视化技术到可视化教学设计，并不是一种技术的应用和可视化研究领域的简单拓展，更重要的是一种教学设计思维范式的转变，是换一种解决问题的方式。下面这样一个例子，对于利用图形解决问题很有启发，可以发现选择解决问题的方法的重要性。

上周某一天，斯特朗先生所教的几何学课程中的一位得意门生胡安，带着一个自己无法解决的问题来找他，斯特朗先生问胡安先前如何处理这个问题。胡安回答说，自己首先试着回想一些与此问题有关的公理、假设以及定理，然后将它们一一写下来，尝试着将它们拼凑成直觉上似乎可行的证明形式。他将笔记一页一页地翻给斯特朗先生看，笔记上写着不同的尝试，但没有一个能解决这个奇怪的问题，胡安认为自己已经试过所有的可能了。斯特朗先生建议：“为什么不试试另一种方法呢?”“你试过利用视觉图形来寻找可能的解答吗?”斯特朗先生问。胡安没试过，不过他很快使用这种方法开始尝试。斯特朗先生要胡安在黑板上解题，同时提出一些辅助问题。很快胡安找到了问题的答案，并且学会了一种新方法来解决几何问题。[16]

在陈述事实时，相对那些普通文本来说，视觉化信息将它们的观点更加紧密地进行压缩，其逻辑关系表现得比文字更直观、生动、快捷、便于交流，这可以说是“可视化”最大的优势。通过下面这个例子，我们将会对这一点确信无疑。

确定开会时间：

A说不能参加今天下午3点的会议;

B说明天开也可以，但明天10点以前不行;

C说明天晚上才能回来，秘书说，明天的会议室已经有人预定，但后天还没有预定。

决定会议安排在后天上午11∶00比较合适。

图1是对文字信息加工，以确定开会时间的思维过程，比文字信息更清晰、更有逻辑;而图2更加直观地显示了确定开会的时间和依据，凝练了信息，突出了重点。

总之，可视化教学设计就是依据人的大脑思维模式，通过对复杂的教学设计要素进行逻辑分析，并将其过程与结果以直观的视觉形式表示出来。这一分析过程遵循了图示的原则、简化的原则和再加工的原则，实现了文字内容或人的复杂思维过程的直观、简洁、序列和类别化处理。简单地说，可视化教学设计就是运用一切可能的图示方法对教学设计的所有环节进行分析处理，形成教学的实施方案。

从上述定义可以看出，可视化教学设计有以下三个主要特征：其一，可视化教学设计就是通过画图找逻辑关系，更多地体现了直觉分析的方法;其二，可视化教学设计可以简化设计结果表述的方式;其三，可视化教学设计是一种深层次加工处理教学信息的过程，是对简单文字描述的提炼和概括，更有利于指导教学方案的执行。

三、可视化教学设计的理论和方法基础

1. 思维科学和逻辑学原理

语言是思维的工具。语言不只包含口头语言和书面语言、姿势、图画、古迹、视觉现象、手指运动等，这一切有意地和人为地用来作为符号的东西，从逻辑上讲都是语言。思维又是大脑的机能，思维科学就是教会人类养成自觉动脑的习惯并培养人类形成科学的思维方式。思维科学的研究表明，人的思维水平通过训练可以提高，其中画图是一种很好的思维训练工具。分类(分组)、概括(归纳)、演绎、顺序(时间、结构、程度)是思维科学强调的重要能力。在各类思维训练的著作中都强调运用图形来发展人的这些基本能力。就拿学习结构图来说，学生对结构图的梳理本身就是对内在图式修正、调整与重建的过程。同时，在解决问题时，建议运用画图来帮助解决问题。因为在画图的过程中，思维中的三对矛盾，即抽象和想象、概括和具体、分析和综合才能很好地结合起来，帮助人们从多角度、多方位全面地思考问题，寻求解决问题的途径。

在遇到一个复杂、困难的问题时，逻辑学要求我们首先精确地确定问题之所在，把该复杂问题分解为多个相对简单的问题，然后逐个找出解决这些简单问题的可以操作的程序、模式、方法和准则，再给出这些问题的解决方法，进一步检验它们的真假对错等，这就是一个逻辑推理的过程。在这期间要遵循逻辑学的基本规律，即同一律、矛盾律、排中律等，这样才能确保推理的过程具有确定性、一致性、明确性。教学设计就是一个问题解决的过程，不像人们通常在“食谱”或使用手册中发现的教学程序那样，教学设计反对死板、容易复制的结论。从本质上讲，每一个教学设计项目都会有新的创造，使用者不能每一次都遵照相同的方式进行教学，但所遵循的逻辑原理是不变的，即各种思想之间可以只用非常少的几种逻辑关系表示出来，这种简单性使我们有可能找到这些逻辑关系的通用规则，如向上、向下和并向的关系。

2. 脑科学和学习心理学

生物生理学和神经生理学的研究发现，在每个人的大脑中约含有上万亿个脑细胞，其中约有千亿个是活跃的神经细胞，它们每一个可与其他细胞构成多至两万个连接，这个结构反映了构成大脑物理结构的神经元网络系统。人的大脑思维也因此被看作是在一个庞大、错综复杂的网络结构下所进行的并行的、放射性的信息传递和加工过程。现代脑科学进一步发现，人的大脑是由大约140亿个神经元组成，每个神经元都与其他的神经元形成功能网络。人类对大脑的认识已经发展到泛脑网络阶段，泛脑网络学说认为，人的大脑可从宏观到微观分为回路、神经元群、神经元及分子序列等四级层次的网络。[17]人的学习、记忆和思维正是通过这样一个网络系统来进行的。实验表明，人的大脑在进行学习思维时是以并行方式进行工作的。[18]人们习惯的文本学习材料，由于是线性结构，在学习时往往要沿着由始至终的顺序路线进行，缺乏并行性。这种线性而非并行的学习材料和学习方式，不利于复习巩固和有效记忆，也不利于得出内容之间的有机联系和产生联想，也就妨碍了进一步的分析研究和创新理解。[19]知识存储的网状模式证明人的思维完全可以突破时间和逻辑的线性轨迹，使人的各种想法自由翱翔于思维的广阔天地，进行任意的跳跃和生发，也可以任意调换先后次序，进行自由组合。

3. 脑图和概念图

东尼博赞发明的脑图是一种很有效的图示方法，表现形式上是树状结构。它把注意的焦点清晰地集中在中央图形上，主题的主干作为分支从中央向四周放射，分支由一个关键的图形或者写在产生联想的线条上面的关键词构成，比较不重要的话题也以分支的形式表现出来，附在较高层次的分支上，各分支形成一个连接的节点结构。脑图以其放射状的形态，不仅提高了学习者的发散思维能力，而且使其学习内容之间紧密相联，便于记忆内容的唤醒，同时也将整个思维过程直观地呈现出来，有利于对其学习过程作出评价，是一种有效的教学设计图解的方法。概念图是用来组织和表征知识的工具。它通常将某一主题的有关概念置于圆圈或方框之中，然后用连线将相关的概念和命题连接，连线上标明两个概念之间的意义关系。脑图和概念图都是已有的可以利用的可视化教学设计工具，概念图强调知识的组织化，而思维导图强调思维的过程性，但二者殊途同归，最终都以图形方式表示了一种关系状态。研究表明，用结构图的方式呈现内容，比语言的描述让学生更能明白事物之间、概念之间、知识之间、问题之间、行动之间的相互关系和逻辑顺序。[20]

四、可视化教学设计的意义

1. 图解知识有利于教师学习共同体开展集体备课

为了提高教学质量，建立教师学习共同体，鼓励教师集体备课，画图是一种很好的交流工具。图示的结果不但可以帮助上课教师阐明、解释自己的想法，而且有助于其他教师了解上课教师的基本思路。罗伯特霍恩(Robert Horn)在其著作《可视化语言》(Visual Language)中指出，尽管人们日常的工作场所大多是语言性或非图视化的(口语、文字和数字等)，但事实上人脑的80%功能都用于处理视觉信息。因此，罗伯特霍恩将在展示观点时整合视觉语言的各种优点作出简要概括，即视觉语言可以帮助决策、提升印象、缩短交谈、促进共识和利于说服。[21]

2. 图形内容就是学科的基本结构，有利于学习者学习

学科有其逻辑性，倘若学习者理解了学科，就会发现学科有一些关键特征，这些特征将有助于学习者熟练地掌握该学科。图形内容就是学科的基本结构，有利于学习者学习。因为学科知识结构之间存在着某种基本逻辑，学生在理解该逻辑之后再学习细节部分就相对比较容易，有助于学习者熟练地掌握该学科。杜威曾在一篇论文中将学生的学科学习与普通人的探险旅游进行比较。他认为，在游历某个新的地方之后，旅游者会制作一幅地图。该地图并非是为了表现他在旅游中获得的兴奋和快乐，而是为了向其他人展现他们将遇到的主要景点及景点之间的路径关系。对于学习者而言，当其进入某学科学习之初就能看到这张地图，这将帮助他建立起一个关于该学科学习的初步概念，使他们能够为即将面临的问题和困难作好准备。另一方面，对于制图者(教学设计者)而言，这份地图不是只对学科学习过程的片断式的回忆，而是对整个学科概念系统的梳理。[22]

3. 画图可以简化教师的备课形式，引导教师关注学生和学生的学习过程

教学设计是一个问题解决的过程，而画图是一种很有效的思维工具，它可以帮助设计者进行创造性思维。通过画图，设计者能够分清主次，更快更清楚地看出一些主要思想如何彼此关联，形成组织思想并加以深化提炼的能力。图形给了学校教师一个非常有用的中间平台，使他们在思维过程与教学决策之间平稳过渡，而不再重复耗时费力的起草、再起草过程。凭借教师的教学经验，他们发现利用思维导图可以快速、高效地准备讲课教案，除节省时间外，教师在讲课之前迅速浏览一下思维导图教案，便可以轻松把握全盘内容，精确分配讲课时间，传授的知识量也迅速增加。[23]备课形式简化了，教师才会有更多的时间关注学生本身。可视化教学设计的价值真正在于每一位教师都成为设计者，赋予图形以创造性知识，并充分展示课堂教学的生命活力。

4. 问题解决需要手脑并用，画图是个体全身心参与的实践过程

人类的思考、学习、问题解决不仅仅内在于人类的头脑中，而且需要借助于模型、图形、人与人的交流等。在杜威看来，思考或知识的获得，远不是一种坐在扶手椅上就能进行的活动。原因在于，它不完全在脑皮质之中进行，也不会仅仅借助大脑皮质和发声器官一起就能持续进行手和脚，各种各样的仪器和用具，如同大脑中的变化一样，也是思考的组成部分。[24]可视化教学设计实现了手脑并用，实现了图形的空间组合，使教师全身心参与到积极的实践中，更有利于教学问题的解决。

5. 图表使结果表述更加形象直观，易于理解，从而加深学习印象

思维导图、概念图和思维地图等画图工具，它们有一个共同的特点就是将文本形象化、时空层次化、信息秩序化，通过对图像、文字、符号、色彩等视觉元素的综合运用来处理一些单靠文本或数据很难解释的信息间的相对关系，并试图通过视觉语言提高信息传达的感染力、丰富性及交流的效率。“信息图表”就是一个信息传播领域“可视化”运用的例证。并不限于常用的数据图表，“信息图表”将视觉审美艺术同量化、准确的数字文本信息结合在一起，用适当的视觉语言将数字与数字间的关系有效地组织和归纳，形成既易于理解又具有戏剧化色彩的图形格式，使人们以最少的时间消耗和最大的趣味性去理解文本、数据所传达的趋势、差别、变化等，帮助读者理解过于乏味的描述性文字。教学内容设计也可以借鉴“信息图表”的设计方法，形成多样化的视觉表达，帮助学习者理解学习内容，提升学习效果。

五、可视化教学设计的应用实例

其实，教学设计研究伊始，就有可视化的尝试和不同程度的发展，只是没有系统性地开展可视化教学设计应用研究。例如，教学内容的层级分析、教学过程的程序流程图、教学决策的头脑风暴过程等都是可视化的尝试，像这样的图形有许许多多。可视化教学设计研究不是穷尽这些图形，而是找出一些画图的基本规律，而可视化教学设计应用，则在于用这些规律去指导实际的教学设计分析。图形是一个工具，在目标分析、内容分析、学习者分析、策略分析、评价分析的画图方法应该是不一样的，在这方面有必要形成一些基本“规则”，这也是可视化教学设计研究工作的任务。

1. 应用于教学决策

画图的过程，就好像组合型的问题一样，正确答案不是唯一的，或者说，正确答案是自己创造出来的。画图也是决策的一部分，通过教学决策流程图可以使教学决策者明白分析的任务和具体操作步骤。下面可以看到一个具体运用可视化促进头脑风暴会议的实例，基本思路如图3所示。

在可视化设计过程的指导下，一位教学设计者决定利用一次头脑风暴会议来帮助团队突破原来的想法。她给每个参加者分发了几张有粘性的便条，要求他们在2～3分钟之内写出能够想到的当前面临的问题每个便条上写一个问题。在没有揭示出书写者姓名的情况下，她大声读出每个纸条上的内容，并把纸条贴在大活页纸上。在所有的纸条被贴上以后，她询问团队成员是否觉察到了集中的题目。当他们说出总结题目的单词或短语时，她就在大纸的上端写出短语，队员们一起将纸条进行分类，把每个纸条放在合适的标题下面。接下来通过组织与缩减分类项，进一步优化问题。最后以相似的技巧集中于每个问题的解决上，一次处理一个问题首先在粘纸条上写下他们的观点，然后把纸条上交，并大声读出内容，大家进行表决。[25]

2. 应用于教学内容分析

教学内容如果是经过整理的，可以直接拿来画图;但如果内容还没经过整理，也没关系，只要一边画图一边尝试错误，从中整理出有价值的信息就可以了。一般在教学内容分析时，画图要注意以下几个基本环节：熟读材料，抓住核心，明白教什么;内容分类，结构化，制作关系图;确定教学重难点，进行价值判断;教学内容编排，掌握顺序。同时，进行图解是一个深度加工的过程，所以用轻松的气氛开始投入，相当重要。图4和图5是两位教师对小学四年级语文课本中《太阳》这一课文进行的内容分析图，形式上差异很大，这完全符合教师进行教学设计的真实情况。

加拿大学者范梅南认为教学就是“即席创作”，[26]教学不仅需要技术和技能，而且需要艺术素养和审美情趣。目前教育研究界提供的教育教学指导过于单一、机械，忽略了教师工作的复杂性、动态性和审美功能。如果教师实践教学中的知识归纳、分类与图解能力得到重视和开发，将能更好地发挥教师的个性特点，扩大教师的创造空间，放飞教师的思维。

3. 应用于学习评价分析

画图适用于教师教的过程，也适合于评价教学的结果。通过学习，学生在思想和行为上应该出现什么变化?教师怎样知道这些变化已经发生了?图形反映出什么不同，怎么不一样?差异感在哪里?对于以上问题，通过图形分析都可以直接或间接得出结论。

首先，现场通过学生画知识图，依据序号的排列评定学生对知识点的熟悉程度与思维方式。教师强调学生在画概念的同时写下序号，编号靠前是学生获得的新知识框架中最稳固、印象最深刻的概念。构成关系图后，沿着数字递增的顺序，知识点呈现的逻辑状态反映了学生的基本思维方式。

其次，从知识表示的能力看，概念图能够构造一个清晰的知识网络，便于学习者对整个知识架构的掌握，有利于直觉思维的形成，促进知识迁移。通过画概念图可以直观快速地检测到学习者是否把握了一个概念体系。旺得瑟认为，[27]概念图创作连接着学习者的理解、解释、认知转换以及创造力。通过层级分析，也可以了解学生对知识逻辑把握的深度和广度。

最后，思维导图呈现的是一个思维过程，学习者能够借助思维导图锻炼发散性思维能力。同样可以通过画思维导图让学习者回顾整个的思维过程，看清学生思维的脉络。罗宾逊认为，[28]一张思维地图就像教室的一面镜子，反映了学习者思维的流畅性、灵活性和独创性。通过思维导图，不仅可以注意到学生的模仿能力，还能注意到有没有扩展，思维过程是否灵活、概括迁移能力的强弱、是否善于组合分析、伸缩性大小及思维的结果等。

人类的经验证明，不太成功的问题解决者似乎会花更多时间固守着无效的策略或方案，而不会寻找最佳的策略与方案。而成功的问题解决者则很快就会发现他们最先发现的方法是否有效，假如不适宜，他们就会改变策略。经典的教学设计模式将教学设计过程还原为分析、设计、开发、实施和评价等五个阶段，每一个阶段又有具体的任务，但在实践中却很少有人以这样的方式来进行教学设计，这已成为困扰教学设计发展的瓶颈问题。假如从可视化着手，在教学设计的每一个阶段都尝试通过图示的方法进行，传统的教学设计不仅会变得简单易操作，而且因给予了教师创造的空间，也会进一步促进教学设计理论对教学实践的指导。

可视化矿业工程论文范文第4篇

一、信息可视化概念

信息可视化是一个化抽象为具体的过程, 设计者通过对费空间数据的可视化转换, 对海量的信息、数据进行存储, 搜索, 分类与传输, 并从中重点分析各个数据之间的联系与发展走势。将抽象的数据转为具象, 并通过交互式视觉的转换展现在读者面前。从而增强抽象信息的整体感知力。信息的可视化操作可以扩大人们的认知能力与认知水平, 信息可视化主要是以压缩知识的手段, 来把多种隐含的意义, 通过通俗化的叙述手段压缩成具体的文字描述。通过信息可视化的设计与平面设计二者结合, 相互交融, 从而达到解释概念的意义。信息往往需要设计者进行归纳整合, 才会有其实用性跟艺术性的作用。如何在海量信息中做到精准判断, 准确传达信息。目前来看, 仅靠技术是无法实现的, 还需要对信息转化为有形的设计过程, 才能够实现这个目的。设计师应充分分析受众的需求, 了解受众的感知, 识别信息的需求。而后将这些信息交互整合, 提出自己的设计方案, 再通过大数据分析, 帮助人们指引方向, 有助于信息可视化的系统发展, 帮助人们发现信息传播中所隐含的一些问题。数据是死的, 人是活的, 设计可以通过人的运用, 将数据变活[1]。

二、信息可视化中交互设计

将抽象的信息进行可视化操作的过程包括两个步骤, 第一步, 将数据转化成视觉图形, 第二步, 通过人机交互, 将用户控制转化过程的各个阶段加以控制, 以方便获取不同阶段的信息。因此, 信息可视化的交互设计是从原始数据转换开始, 并贯穿于视觉转换、用户操作的全部过程。在对信息可视化交互设计时, 设计师需要注意以下几点:

1) 对原始数据进行筛选。数字化的发展带来了信息时代, 然而海量的信息对人们的生活也带来了一些困扰, 由于信息量过于庞大, 将所有信息全部呈现给用户显然是不合理的。应当根据设计目的, 有选择性的挑选最具代表的信息, 同时保留用户探访更深层次信息的途径, 这是对信息的合理化利用, 为用户筛选无用的信息是信息可视化的工作之一[2]。

2) 信息可视化的转变是一种抽象到具象的转变, 信息交互设计的转换需要合理设置, 在参考用户心智的基础上, 建立视觉模型, 只有最符合用户心智的交互式设计才是最自然最合适的设计。

3) 信息元素的正确表示。信息是抽象的, 是来源于数据的提取, 只有将数据通过技术手段提取出具体信息, 才可以得到最具效果的图像展示。每一条信息都有其最适合的视觉元素来表达。

4) 用户需要进行一定的操作, 或借助一定工具的帮助, 才可以与信息页面进行交流, 这些工具为了方便人们使用, 往往应该放在最为顺手的地方, 以方便人们取用。网页上的各个模块通过超链接的方式可以实现自由切换内容, 例如教学软件“知识树”右下角的互动版块, 通过用户的下拉式操作, 即可得到另一模块的知识。将简单界面背后所蕴藏的更深层次的东西展现出来。

-5) 帮助用户发现问题的设计。一个好的信息可视化转换必然是可以让用户在页面上一眼就看到设计者所要传达的信息。例如通过调节颜色的纯度, 可以起到警示作用, 页面内容密度的分布调节可以起到提示用户发展趋势的作用。此外, 还可以通过其他方式采取一些提示, 警告来帮助用户选中一个连接点, 并依靠这个连接点移动到信息中心, 从而与其他站点形成联系。

三、交互设计的发展方向

1) 更加注重各相关要素的组织和整合。对信息可视化的交互设计应从整体出发, 对于各个模块进行着手, 注重各个要素相互间的联系, 从而对整体进行研究与设计。

2) 交互设计日后会更加注重创建有效情境。学习者在进行根据多个情境的学习, 在头脑中形成相关的信息学习者所处情境。将情境与头脑中的信息相结合, 才可以达到知行合一, 完成相应的操作行为。设计者需要构思出一个有效的情境, 用来服务学习者记忆信息提取的活动。

3) 交互设计需要借助虚拟交互情境创建来解决设计问题。虚拟情境可以通过在线学习实现从虚拟到现实的转换。学习者可以通过虚拟的场景, 得到一个更加贴近真实的体验。使学习者与情境产生更真实的互动, 从而帮助学习者可以更加容易理解跟学习这些实际应用。而设计者的主要任务是如何进行和构建一个有效的, 真实的虚拟场景, 让学习可以更加容易高效。这就是交互设计的发展方向。

四、结论

综合来讲, 信息可视化, 就是将虚拟的数据转化为具体的可视信息的过程。结合交互设计, 方便我们对信息进行观察、交流。这种方式改变了我们的沟通方式。提高了工作效率与学习效果, 是当代信息化数字化发展带来的福利。

摘要：信息时代的到来带来了前所未有的发展空间, 信息发展的速度之快, 是之前人类历史上从未有过的经历。网络的发展加速了信息传播的速度, 信息可视化是指, 将复杂的信息以最快的速度传达给受众, 的一种有效方式。简单讲, 就是讲不可视的数据转化成可视的视觉形态, 并给读者带来良好的交互体验。下面笔者将重点讨论信息可视化的概念, 以及信息可视化交互设计的基本原则, 最后分析了信息可视化操作中的交互设计环节。

关键词：交互设计,信息可视化,原则

参考文献

[1] 覃京燕, 朱向未, 李丹碧林.信息可视化中交互设计方法探议[J].装饰.2007 (03) .

可视化矿业工程论文范文第5篇

摘 要：随着计算机技术的飞速发展，增强现实技术得到了越来越多的重视，成为当下最热门的技术之一。分析增强现实技术在园林植物群落设计方面的应用意义，并结合相关设计实例探索相关模型的构建，并通过对常州地区常用园林植物的三维可视化处理实现部分植物的虚拟展示，以此来搭建常州地区城市园林植物素材库，为后续的园林植物虚拟展示提供资料。

关键词：增强现实技术;园林植物群落;虚拟展示

课题项目：本文系江苏城乡建设职业学院校级课题科研项目“增强现实技术在园林植物群落设计中的应用研究”（2019KYC016）研究成果。

数字时代的到来，使风景园林、景观建筑和城市规划等相关行业和领域都发生了翻天覆地的变化。园林植物群落的虚拟设计可利用增强现实技术打破时空的限制，打破虚拟与现实之间的隔阂。传统的图像、视频展示不能将植被所处的空间、场景等一系列现实性信息全部展现，而增強现实技术能够很好地做到。虚拟式园林植物场景可以展示植物群落真实、全面的信息，为设计、欣赏等相关环节提供丰富的数据支持。同时，将增强现实技术融入园林植物群落设计能为用户提供虚拟仿真场景的新奇体验。

实现植物群落设计过程中的互动和交流、实现公众参与和动态体验、实现植物群落设计的资源节约是该技术的突出优势。目前，增强现实技术在园林植物中的应用主要集中在现实场景的虚拟重建及虚拟展示方面。本文将以三维模型为基础，结合增强现实技术与设备，研究园林植物群落景观的整体构建与虚拟展示的原理和方法。

一、增强现实技术在园林植物群落设计中的应用意义

（一）实现植物群落设计过程中的互动和交流

传统的风景园林设计表现方式可分为语言文字、手绘图纸、实物模型和计算机表现四种类型。随着科技的进步，互联网技术与计算机技术不断迭代，出现了越来越多新型的多媒体展示手段。传统的展示方式已逐渐无法满足客户对设计的要求，因此需要较为新颖的展示手段对园林的效果进行展现，也需要其所能表现的效果越来越逼真。基于虚拟仿真技术、三维模型技术、交互跟踪技术的增强现实技术，实现了表现方式的实时、交互、动态，有着更好的表现效果。

以增强现实技术为表现手段的园林植物群落设计，从某种程度上改变了人们设计和交流的方式。在以体验为主的信息时代，互动性成为展示设计最重要的特征之一。这种具有新的表现手段的园林植物群落设计打破了原本静态展示的单向性信息传递，通过多类型的交互方式，展现出虚拟设计互动交流的性质。从某种意义上来说，与传统展示形式相比，互动交流是虚拟展示更加鲜明的特点。

（二）实现公众参与和动态体验

目前，一些风景园林项目的展示方式较为传统，在展示效果上缺乏吸引力，其主要原因是体验感与互动性的缺失使其无法达到最佳的宣传和参观效果。如果将园林植物群落的展示、宣传与增强现实技术相融合，参观者就可以不受时间与空间的限制，随时随地参观园林，进而大大增强他们前往实地参观的欲望。这种新颖的展示形式所带来的宣传力度将使园林获得意想不到的宣传效果。不仅如此，将增强现实技术运用到风景园林展示中，可将园林景区规划与科技化、现代化相结合，将体验的理念加入园林植物当中，从而达到更好的科普效果。新颖的展示方式不仅能提升植物群落展示效果的多样性，而且能增强其公共服务的功能，使植物群落更有吸引力。总之，将园林植物群落设计与增强现实技术相结合，能实现植物展示时空的跨越，使用户能够更好地观赏植物群落。对园林植物进行数字化处理，能够将处于不同时期的植物群落效果进行展现，帮助用户体验身临其境的视觉效果，弥补人们无法真实观赏的遗憾。除此之外，还可以将现代技术手段放入园林设计内进行综合应用，实现多种展示效果，更有利于增强景区的吸引力。

（三）实现植物群落设计的资源节约

利用数字化技术可以大大节约园林景观开发中的资源。增强现实技术可以在风景园林原貌的基础上大力挖掘其文化价值和经济价值，将风景园林景区的设计图纸转变成立体、形象的模型展现在游客面前。该技术的应用可以使设计师在虚拟空间中进一步完善设计，以此来更好地表达设计意图，展现设计方案，也可以使设计者与施工人员之间实现最大程度的沟通交流，有利于设计方与施工方的成本节约，减少传统沟通过程中对于时间成本及资源成本的浪费，从而改善整体施工的效果。这种方式不仅可以帮助相关部门在进行园林规划时提高策略的科学性，还可以在设计过程中大大节约资源。

二、增强现实技术在园林植物群落设计中的

三维模型构建

增强现实技术可以打造虚拟空间，逼真地模拟现实世界，从视觉、听觉、触觉上给人一种真实的感觉。首先，需要有精准的模型来作为表现“真实”的基础。风景园林中的大多数模型都是植物模型。其次，还应有部分建筑模型和地形模型。这些模型在建模方法上主要采取图像建模。目前，大多数设计师在进行园林设计时，所采用的设计软件主要有AutoCAD、3D MAX、SpeedTree、Photoshop等。本文所介绍的设计制作过程中使用的所有模型，均采用上述软件进行创建和处理。此外，设计时必须要考虑到场景的尺寸、纹理、材质等一定要符合增强现实系统的制作规范，这些都将影响到后期的控制管理。

（一）园林植物群落设计中植物三维模型的构建

本文将以常州地区部分园林植物为例对其进行可视化制作，实现植物的虚拟展示，并力求通过后续系列的研究构建本土区域园林植物的素材库，为今后的植物景观设计的虚拟展示提供资料。本文的示例植物来源于常州市东坡公园，具体制作流程如下。

以常州东坡公园内的大叶栀子花为例，具体的模型参数信息为：大叶栀子花高1.2米左右，叶片较大，呈长圆形，叶片茎结明显，花朵大且重瓣。该植物的叶片多为对生或三叶轮生，长7～14厘米，宽2～5厘米，有短柄，革质，倒卵形或矩圆状倒卵形，先端渐尖，色深绿，有光泽，托叶鞘状。6月开大型白花，花最大可达10厘米，单生于枝端或叶腋，径约7厘米，萼裂片6，呈线状，重瓣，具浓郁芳香，有短梗。果实倒卵形或长椭圆形，长3～7厘米，径1～1.5厘米，黄色，纵棱较高，果皮厚。将植物的形态结构通过一系列的参数进行呈现，方便对其进行数字化处理。图1为采用相关设计软件对数据进行处理所打造的三维虚拟植物模型。

（二）园林植物群落设计中虚拟地形场景的构建

地形是虚拟场景设计的一个重要部分，要想将虚拟植物群落展示好，就必须使场景具有极高的真实度。园林植物群落中的地形初始模型是一个可编辑的平面。在对地形结构进行编辑修改时难度不是很大，因为除了园区内的水域部分，其他地方的地形相对平整，变化不多。首先，结合植物群落的真实地形创建虚拟地形轮廓。地形的创建编辑是虚拟场景创建的开端。通过Unity软件创建地形轮廓，并在一个完整场景中利用多个自然地形信息进行组合。其次，利用高度图表现地形起伏。利用高度图可以打造场景地形的高低起伏，因此高度图在创建地形的过程中异常重要。高低起伏的地形需要借助于高度图中灰度值的变化，假如灰度值的差别很小，地形就会相对平坦。因此，高度图中灰度值的大小与地形的起伏呈正相关，改变灰度值能创建出高低起伏的地形场景。最后，用装饰贴图表现地形的质感。高度图仅仅与地形起伏相关，无法展现场地的颜色、纹理、质感等属性。要想展现场地质感就需要设置材质贴图。例如：通过材质贴图表现草地、砂石、泥土等地表肌理，展现地表材质、颜色搭配及纹理效果。

（三）园林植物群落设计中建筑模型的构建

虚拟场景中，建筑模型是场景展现的另一个重要部分，要想将虚拟植物群落展示好，就必须要有真实度极高的建筑模型来衬托。场景中的建筑模型比较复杂，需要先对现场进行拍照，而后根据照片和建筑相关书籍资料来创建模型，并且所有模型创建完毕后，需要对模型细部进行细化，以此来增加建筑模型的真实度。同时，建筑模型材质贴图的制作需要查阅大量与古建筑相关的书籍资料，这样才能制作出具有真实感的贴图。在渲染时，为了使建筑的细节表现更加逼真、画面更加清晰，需要使用环境阻光功能。材质贴图需要反复在VRay渲染器中进行渲染测试，然后调整、修改，以此来达到更逼真的效果。除此之外，古建筑贴图的分辨率一定要合适，一般要将贴图大小控制在2048×2048像素以内，以此来避免材质贴图文件过大影响系统运行速度。

增强现实技术是一种新型的人机交互手段，将增强现实技术融入园林植物群落设计，能为用户提供基于现实的仿真虚拟场景的新体验，实现植物群落设计过程中的互动和交流、公众参与和动态体验、植物群落设计的資源节约。通过系列植物群落模型的创建，力求通过后续的研究构建常州地区城市园林植物的素材库，为后续的植物景观设计的虚拟展示提供资料。

参考文献：

[1]胡海辉，于雷，马珂馨，等.虚拟现实技术在园林植物群落设计中的应用[J].湖北农业科学，2019（16）：80-83，103.

[2]王宏信，赵月宁.虚拟现实技术在园林景观设计中的应用[J].河南科技，2011（15）：53-54.

作者单位：

江苏城乡建设职业学院

可视化矿业工程论文范文第6篇

信息化战争的突出特点，就是战场数据的数量剧增。早在阿富汗战争期间，美军为打击恐怖分子动用的全方位情报侦察监视系统，24小时就产生了高达53TB的数据，致使美军情报人员和一线部队陷入数据的汪洋大海中无所适从。未来的信息化战争，作战优势集中体现为信息优势，信息优势的本质就是数据优势。只有让战场数据主动“开口说话”，才能牢牢掌握信息化战场的战略资源，在激烈的数据博弈中立于不败之地。

无论是美国国防部为打通战车、舰艇、飞机以及空间卫星数据共享“任督二脉”的军事物联网和云作战平台，还是专门针对海量数据已经投入使用的数据挖掘和人工智能算法，包括日新月异的战场可视化技术和智能作战终端，无不是突破战场“数据迷雾”、通过战场数据牢牢掌握战争主动权的“解题手法”。

战场上别吃数据的哑巴亏

在信息化战争风靡全球之前，人们从未对战场数据如此倚重。近年来得益于信息化技术手段的提升和网络融合趋势的加快，看不见摸不着的数据呈现出“爆炸”态势。尤其是无人机、摄像头等新兴技术的发展，正源源不断地传送着大量图像和视频信息。了解把握战场态势，通过战场数据牢牢掌握战争主动权，成为了各军事大国竞相追逐的技术新高地。

未来战场上，各类观测手段、物联网设备和高速计算机都会产生海量数据，如果得不到及时处理，我们将会被“数据致盲”。说起打赢信息化条件下的现代战争，连美军都曾吃过数据的哑巴亏。伊拉克战争爆发当日，美军驻卡塔尔和科威特的前进指挥所由于无法处理保障机构提供的海量数据，不得不自行关闭设备，直接造成了指挥所与部分突击方向的通信联系中断。阿富汗战争期间一次小型反恐行动带来的海量数据，更令美军作战人员措手不及。美军耗费巨资研制的先进隐身战斗机，竟然不能直接与其他作战平台进行信息交换，虽然同样是美军，它们之间的“对话”也得需要“数据翻译”才行。

一方面猜不透数据，另一方面也有人对数据“做起了文章”。从古至今，战场上的攻守双方无不想方设法制造战场迷雾，企图让对手看不清战场态势，最终达到出其不意、攻其不备的战术效果。即便是信息化战争加速到来的今天，给各类战场数据施加障眼法，依旧是行之有效的作战策略。

知己知彼，方能百战不殆。现代战争中各类作战要素不断增多，能否全盘掌握战场信息将成为决定战争胜负的关键因素。数据承载信息，能否消除“数据迷雾”，关键在于如何从战场大数据中挖掘出精准信息。美国国防部近几年来不断开展战场数据挖掘、人工智能数据分析等项目研究，无不是在为赢得战争培育数据分析师。换句话说，能把战争中持续几个小时的视频数据凝练到最关键的30秒，这本身就是一场胜利。

提升部队实际战斗力，必须高度重视数据这一现代战争的重要组成，实现各平台之间基于共同目标的信息共享与数据支援，形成高度一体化的通信指挥和作战体系，依托技术手段填补战场大数据应用的“最后一千米”。

神经网络能否联通未来战场

伊拉克战争中，美國带到战场上的最尖端武器，并非是那些隐形战机、精确制导炸弹等高精尖武器，而是数据链。数据链这种信息网络系统，将美军的作战飞机、指挥所、坦克和作战人员紧紧连在了一起，美军的空中打击力量和地面作战部队才得以在第一时间获取战场情报信息，实施近乎实时的火力打击。

现代战场，如果把作战指挥系统比作大脑、武器装备比作肌肉，那么数据链就是遍布全身的“战场神经”。数据链以通信网络为纽带，以信息处理为核心，将遍布陆、海、空、天的战场态势感知系统、指挥自动化系统、火力打击系统和网络战武器等作战要素有机相连，实现战场数据的全维感知、实时传输和智能处理。

美国空军为实现在阿富汗作战的不同装备互联互通，就紧急开发出战场机载通信节点载荷。波音公司专门为第五代战斗机和第四代战斗机“通话”而设计的飞行吊舱，能借助LINK-16数据链把F-22战斗机飞行编队内部数据传送给美国空军的其他作战机群。近年来，美军对战场区域内的各种作战场景进行研究表明，传感器平台必须能同时跟踪包括敌我双方的战机、水面舰艇、潜艇、民用飞机、船只、车辆和其他关键设施等3000个目标，并实现相关信息的有效传输。因此，美军正在加紧研发传输速率更高、抗干扰性更强的高性能数据链，美国海军也正在加紧生产Link-22数据链的新一代加密装置。

早在伊拉克战争期间，军事物联网的雏形就已经初步显现。美军规定任何进入其所辖战区的物资必须贴有射频标签，这样就可毫不费力地得到一张战场动态物流全景图。按照这张全景图调配部署，后勤补给可更快、更精确，大大缩短了美军的平均后勤补给时间，后勤物资保障效率也大幅提升。

目前，美军正加速全球战场资产的联网部署，这种将各种作战要素接入同一网络，实现各军种在空中、陆地、海洋、太空和网络等作战域协同、快速遂行作战任务的网络就是军事物联网。美国空军正在广泛投资数据共享能力，除购买用于搜集战场信息的先进设备外，也在积极部署诸如手持式安卓战术攻击套件等新型联网设备。此外，美国空军正在研究将空军作战平台接入其他军种武器平台，将组建可使武器平台变成网络节点、实时共享信息的军事物联网。美国陆军也在加速建设战场物联网，通过部署大量的自主传感器和机器人部件来自我感知、持续学习，实现上述设备与网络、人类和战场环境的相互作用。

伴随着云计算和物联网技术的快速发展，行走在战场上空的“云”，为打破各类作战平台所面临的“信息孤岛”提供了新的技术思路。所谓作战云，就是基于“云端”的联合作战信息网络，从体系层面实现战场资源的动态高效管控和快速分布式处理。基于作战云开展的云作战，势必构建起跨战场维度、跨军兵种的网络化“云杀伤”作战能力。

早已嗅到数据火药味的美国空军率先提出了作战云理念，通过战术通信网络快速交换C4ISRK体系内作战单元的战场数据，实现信息资源的高度整合。美国海军针对远征作战、反潜战、一体化防空反导等作战样式提出“战术云”概念，通过可发布数据应用的平台确保实时战场感知。此外，战术基础设施企业服务、战术薄云等项目的实践，重点解决了云计算等前沿技术在战场上的“接地气”问题，为云作战探索了战术应用的技术核心。目前，美国国防部已计划在10年内投入100亿美元，用于企业-防务联合基础设施云作战项目的研发。预计投入使用的云作战平台，将最大限度地发挥隐身装备、精确打击武器、先进指挥控制系统和有人-无人系统的技术优势，成为应对信息化战争的制胜方略。

事实上，美军早就开始了在战场上对云作战的实战检验。2014年9月，美国空军F-22战斗机首次率领联合空袭机群，对叙利亚境内的“伊斯兰国”极端组织目标实施空袭作战，标志着美国空军云作战实战检验的开始。美军另一款先进战机F-35更是网络中心战的概念产物。F-35战斗机拥有突出的战场态势感知能力，甚至能在无线电静默情况下与E-3预警机组成空战机群，在超视距接敌中实现“A机+B弹”的完美配合，事实上就是云作战的“小试牛刀”。

在数据的海洋中尽情遨游

在尝试解决数据通联问题的同时，还必须对战场数据“动刀子”。目前较为热门的战争算法，就是源自实战中美军遇到的棘手数据难题。从无人机源源不断传来的海量视频资料，让数千名美军情报分析员忙得焦头烂额。借助人工智能算法，美军算法战跨职能小组正在研制可将无人机收集的海量视频数据快速分类的软件，以实现对目标的探测、分类和预警计算，从而提供更多具有实际价值的情报。

近年来，美国国防部已经在人工智能、大数据和云计算领域愈发“上心”，人工智能与人机合作早已进入美国武器库及其情报机构。人工智能恰好可以为可用资源和紧迫需求之间搭起了一座弥补差距的“算法之桥”。借助算法在海量数据中“泅渡”，情报分析自动化程度大幅度提升，人们再也不用耗费大量时间找寻坦克在哪里。他们可以花更多的时间考虑坦克为什么在那里、下一步坦克要做什么。

目前，美国国防部正加紧研发可辅助情报人员识别恐怖袭击的人工智能技术，并计划借助人工智能算法分析整理极端组织情报数据。无独有偶，美国中央情报局正在开发用来获取社交媒体数据的人工智能，法国军事情报部门也在积极寻求借助人工智能筛选大量原始战场数据，以便有效支援一线部队作战。美国中央情报局此前就曾公开透露，目前正依托硅谷的开发商开展137个人工智能情报处理项目。这些项目的涉猎范围也相当广泛，大到通过对比数据变化来预测未来重大事件的发生可能，小到让计算机自动标记出能引起情报分析员注意的人或物。

统计数据显示，单凭现有的人工智能技术，已经实现了75%工作量的自动化。2017年底，美军就在中东地区开展了人工智能情报分析试验。加载有特殊算法的计算机被用来辅助分析无人机采集的视频信息，从中自动识别出人、汽车以及各类建筑物。经过不断学习和算法更新，人工智能在复杂环境下自动识别率已经超过80%。此外，美国军方也正花费数十亿美元建立地理空间情报系统，这些涉及到“人文地理”的网页、电子邮件、即时消息和社交媒体等离散化数据，恰好可以通过人工智能和机器学习实现收集处理自动化。

除借助人工智能算法对数据大动干戈，更加轻松地在数据海洋中遨游外，美国军方也在积极投入数据挖掘技术研究。美国特种作战司令部就在开发一个数据挖掘程序，能在各种网站和数据库中自动进行关键字搜索，从而使作战人员尽可能实时地了解他们所处的作战环境。

给你一双洞察数据的“慧眼”

有了对数据的快速处理过程，更需要一双洞察海量数据的“慧眼”，战场数据的可视化已经成为军事领域的研究热点。通过综合运用计算机图形学、多媒体、人工智能等，可视化技术能将战场数据以图像形式呈现给指挥员，将在军事训练、战场指挥决策、装备研发和后勤保障等领域发挥重要作用，成为看透战场数据的“火眼金睛”。

为布局可视化技术发展，美国国防部高级研究计划局已经开始研制可实时显示大规模数据的可视化情报系统。这种可视化系统不仅能增强美军对战场威胁的实时分析能力，还能根据海量数据发现态势变化的“蛛丝马迹”。美国海军研究中心支持研制的“龙”战场可视化系统，利用虚拟现实技术，搭建起战场数据获取传输、作战态势显示与指挥控制的综合作战平台，提升了指挥员对战场数据的认知和分析能力。

未来通过战场可视化技术，能根据战场数据实时构建战场态势详图，甚至还能通过三维视图和虚拟现实技术建立逼真的“虚拟战场”。在这种决策环境下，各类信息化装备早已织成一体化数据网，战场指挥员不仅能快速准确获取战场信息，甚至还能进一步由战术数据激发出作战方式的“无尽联想”。

对战场数据的“精打细算”最终要服务于作战。美军已经开始列装的“内特武士”单兵移动云通信指挥系统，通过一个酷似智能手機的触屏面板和无线电装置，就能实时发送短信和语音通话，还能显示周围地形、友军和目标位置。美国雷神公司还曾研发过一款名为“雷神智能战术系统”的智能手机，能通过向士兵传输图片和视频的方式，获取周围2千米范围内所有卫星图像及空中、地面侦察情报，甚至还能与战友实时共享态势，有力提升单兵从信息枢纽中获取战场态势的能力。美国陆军即将配发的“第三代增强型夜视镜”和单兵武器瞄准具系统，除能把夜视仪所“看到”的画面实时传回眼前的“第三代增强型夜视镜”外，还可通过WiFi方式将单兵的态势感知信息在战场上与战友分享，战场“直播”如在眼前。

未来，手握这些智能终端的信息化士兵，配合先进的数据传输和分析系统，不仅能实现战场态势的快速感知，甚至还能配合卫星导航进行“战场直播”，远在千里之外的指挥部可以据此完成要打击目标的匹配制导，势必开启信息化作战的新模式。