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三维目标论文样例十一篇

时间:2023-03-16 17:14:11

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三维目标论文

篇1

二、音乐教学三维目标的实践意义

(一)利于全面预计和考察教学结果

从本质上来讲,音乐教学三维目标的设置,完全是为了让学生更好的学习音乐而设定的,并非是教师个人意见的体现。在目前的实践过程中,音乐教学三维目标,主要是从音乐教学目标方面,实现形态角度构成的整体结构的转变,这种转变的最大益处在于,利于全面预计和考察教学效果。以往的音乐教学,并没有刻意的实现上述的转变,因此教师往往在最终的考试当中,才能了解到教学上的缺失或者是学生学习当中的阻力。但由于已经临近学习阶段的终点,因此即便发现问题也没有办法较好的解决。通过体验目标、内容目标、过程目标的实践,能够在不同阶段,实现对学生的学习成果预测,并且在各个阶段完成后,实施针对性的考察,这对教师和学生而言,都留有一定的改善空间,能够在后续的教学工作中,及时改正错误,实现学生成绩的稳步提升。

(二)利于教学设计和评价从教学双方入手

现代教育理论认为,灌输式教学和单纯的讲解,已经不再适应我国的学生,且会对学生的发展造成较为严重的影响。在音乐教学中,灌输式教学是绝对不能应用的,因为音乐注重双方的沟通和理解,而不是生拉硬套的教学。从音乐三维目标的实践来分析,不仅体现了音乐教学的双重性,同时在长久的实施后,有利于教学设计和评价从教学双方入手。第一,音乐教学是教育和学习的结合,师生必须在教学过程中,加强理解和沟通,及时的消除矛盾,以的态度,实现音乐教学的共同进步。第二,从双方入手,意味着每一节音乐课程,都要从学生的角度出发,教师应充分发挥多年的教学经验和一些有效的教学手段,以此来达到高效的教学成果。值得注意的是,不同阶段的不同音乐课程,教师必须把握好教育和学习所占的比例,否则很容易造成音乐教学三维目标的不和谐。

篇2

在数学教学中确定合理的三维目标,目标过高过低都不利于学生的数学学习.设置合理的三维目标,要结合高中数学的新课程标准、教学内容和学生的实际能力.例如,在讲“集合的含义及其表示”时,我按照新课标要求,设置了本节课的三维目标:知识与技能目标———通过分析实例,领会集合的概念并掌握集合元素的性质,识记常见数集的符号;过程与方法目标———学会用列举法和描述法来表示集合;情感态度与价值观目标———通过对集合语言的学习,体会形式化表达数学学习的重要性,培养学生学习数学的兴趣,树立学好数学的信心.

2.实现三维目标的整合

数学教学的三维目标一个整体,在教学中我们要注重整合数学教学的三维目标,促进学生学会数学知识与技能,使学生会运用的步骤和方法解答数学题目,乐意积极主动地进行数学学习.例如,在讲“一元二次不等式”时,综合知识与技能目标、过程与方法目标和情感态度与价值观目标,我设置了本节课的教学目标:了解一元二次不等式、一元二次方程、二次函数之间的关系;学会将分式不等式、一元高次不等式转化为二次不等式的方法;注重含参不等式的求解方法,注意二次项的系数是否会为0,掌握二次不等式在求函数定义域、值域和最值中的应用,掌握不等式恒成立问题,方程有解和不等式有解等问题的解决;通过先对对具体的一元二次进行讨论,然后推广到一般情形,使学生形成从特殊到一般的思想.

二、在教学环节践行三维目标

1.备课

备课的好坏关系到教学的质量.在讲课前,教师一定要从“课标、教材、学生、教法、教具”五个方面做好准备工作,自备课开始就践行好数学教学的三维目标.例如,在讲“抽样方法”时,我这样备课:(1)针对知识与技能目标:备课标———新课标要求,理解并运用简单随机抽样、系统抽样、分层抽样;备教材———本节的重点是三种抽样方法的概念、选择和运用;难点是系统与分层抽样的区别和运用;疑点是三种抽样的实质与差别.(2)针对过程与方法、情感态度与价值观:备学生和教法———基于学生初中时对抽样的学习,以学生进行分组探究、共同解决课内范例和课后习题为主,自己的教学为辅,以合作形式充分调动学生学习数学的积极性;备教具———可利用多媒体为学生展示例题、习题的解题步骤,运用多媒体激发学生学习数学的兴趣.

2.授课

在教学活动中,按照备课的内容和实际的教学情况,实施、调整数学教学的三维目标,以提高高中数学教学的质量,促进学生的数学学习.例如,在讲“抽样方法”时,按照备课时的准备,让学生以合作探究的形式进行本节课的学习.但是,在让学生解决课后习题时,我放弃了原定计划的小组解决.我让几个不同水平的学生到黑板上来展示,到黑板上来展示解题过程,从而让我及时了解学生存在的问题,及时弥补他们在知识与技能上的不足,同时也能增强学生的心理素质,让他们不再因站在人前紧张.这样做,在过程与方法上,让学生在看其他同学解题的过程中,了解最合适的解题步骤和方法,从彼此身上取长补短,共同进步.

篇3

【关键词】数字摄影测量技术;三维建模;数字城市

【Keywords】digital photogrammetry; 3D modeling; digital city

【中图分类号】P232 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069(2017)04-0185-02

1 引言

城市化进程的加快促进了数字城市的建设与发展,人们逐渐加强对三维建模精确性与实效性的重视。三维建模为数字城市建设提供科学的数据基础,具有很强的直观性。

2 三维建模的构建方式

作为建设数字城市三维地理信息系统的关键,保证三维模型具有良好的精度,并且提高建模效率对于三维地理信息系统作用的发挥、保证建设周期具有重要意义。通常使用的建模方式包括如下几种。

2.1 航空摄影测量

使用该技术,能够创建立体环境,实现三维模型数据的位置、高度、形状信息的快速与准确获取。然后结合外业纹理采集与正射影响屋顶信息能够进行精细三维模型的构建。完善的DEM与DOM数据生产技术路线能够进行三维场景中地形数据的快速与准确重建,将城市风貌展现出来。

2.2 机载激光雷达扫描

使用该方式能够实现城市建筑与地表模型的快速获取,但是获取到的数据量具有一定的规模性,提升了数据的处理难度,需要采取相对麻烦的人工措施才能将其中有益的信息提取出来。另外,该种方式的三维建模中不能将建筑物色彩与纹理呈现出来。[1]

2.3 使用二维资料

立足于建筑规划的图纸,提取其中的二维资料,使用合适的软件如AutoCAD等进行三维模型数据的建立。该种方式进行数据收集时需要进行大量工作,并且不能保证数据具有时效性。另外,针对建筑物顶部存在的纹理盲区,也需要进行大量工作才能获取高程数据。与机载激光雷达扫描方式一样,不能将建筑物色彩与纹理呈现出来。

3 基于数字摄影测量技术的三维建模

3.1 基于数字摄影测量技术的三维建模优势

获取、处理与分发数据均为数字形式,并且能够通过计算机实现摄影测量中全部流程;数字摄影测量技术能够帮助设计人员进行目标建筑物的几何空间与高程数据的快速构建,并且精度高、快速成像;地面建筑能够实现达到cm级别的空间几何精度,降低数据更新的难度,能够在规模较大的工程项目中应用,能够为建设数字城市与地球建立基础的数据框架;相较于使用计算机制作动画与景观模拟,基于数字摄影测量技术的三维建模能够在目标建筑物具有的实际地理坐标下进行真实三维景观模型的构建[2]。在该种模型中,建筑物中各元素之间的空间相对位置与实际情况是一一对应的,并且能够对其中的任意点测量三维坐标,能够达到测绘要求的精度级别。

3.2 基于数字摄影测量技术的三维建模方式

论文将某数字城市的三维建模方式作为实际进行分析,该城市基于数字摄影测量技术的三维建模技术线路如图1所示。

3.2.1 航空摄影测量

论文所举的项目实例中使用DMC进行航空摄影,能够取得相关影像资料,与实地比例为1∶5000,地面的分辨率为0.06m。使用航天远景技术中的软件对获取的影像资料、外业像控资料进行空三加密处理,从而获取三维建模中需要的外方位元素c加密点的具体坐标。

3.2.2 DEM的建立

DEM即为数字高程模型,是进行数字城市建设中不可或缺的信息之一。在该项目中使用航天远景技术中的相关软件在经过空三加密的数据基础上进行立体模型的自动生成,并对相对与绝对定向精度进行检查,生成5m格网的数字高程模型文件。按照作业指导手册上相关规定在匹配窗口中编辑等视差曲线或者等高线,保证其中全部曲线与地面相贴紧,最后能够生成数字高程模型,并检查、处理其接边。

3.2.3 DOM的生成

DOM即为数字正射影像图。数字摄影测量技术能够纠正、镶嵌与裁切正射影像。将数字高程模型与数字正射影像图进行叠加,能够得出数字三维景观。在该项目中,先对数字高程模型进行接边处理,然后对其进行纠正,再使用航天远景技术进行进一步的处理,再进行裁切。

3.2.4 TDOM的生产

TDOM即为真正射影像图,属于DOM中的一种。相较于普通的数字正射影像产品,在三维建模中使用的全部背景图纠正了所有建筑物的中心投影,避免出现投影差。使用数字摄影测量技术,能够实现立体环境下几何特征的收集。在进行三维建模背景图的制作中将摄影测量系统采集的关于建筑物的矢量数据作为数学基础,通过该数据再次对正射影像的数据进行纠正,能够将建筑物投影差消除[3]。

3.2.5城市真实三维景观模型的构建

制作基础模型。将建筑物的分类标准作为标准,采集平面几何与高程数据,精度要求为平面几何位置小于50cm,高程精度小于80cm。然后使用合适的软件进行三维模型的生成;提取屋顶纹理。按照相关要求处理原始影像后,在功能合适的软件帮助下匹配影像与基础模型,保证精度的合格,然后软件能够对屋顶的纹理进行自动提取;采集外业纹理。按照相关规范要求,对一定范围中全部的外业纹理进行采集。使用相机对所有建筑物的外部轮廓进行记录;制作三维模型。在该项目的信息系统中,将三维模型分为地形、建筑、道路、植被、市政基础设施等模型类型,从精度上分为精细与标准两种级别的模型。在该项目中三维建模规模很大,要求建模具有较高的效率与质量较好的数据;整合城市的三维场景。使用相关工具软件,优化与DOM、DEM与精细场景,能够进行城市三维场景的整合[4]。

4 结语

论文通过使用项目实例对基于数字摄影测量技术的三维建模进行研究,证明该种建模方式具有很强的优势。在使用该种技术的过程中,仍然存在很多亟待解决的问题,需要行业中人员进行持续探索。

【参考文献】

【1】赵丽梅.基于数字摄影测量技术的三维建模方法探讨――以数字沈阳三维建模为例[J].中国高新技术企业,2015(2):19-20.

篇4

在以前的地面地形测绘工作当中,主要是采用gps设备、人工携带全站仪等相关设备,对野外现有的测点信息进行采集,通过专业软件处理之后生成地形图,与新兴的地形测绘技术相比,固有的测绘方法即使较为稳定,可是,测绘工作人员需面对一些比较危险的状况、不容易达到边坡的标准高度,在采集数据信息的时候所需时间也比较长,测绘工作人员工作强度大、特别容易有意外事故的发生。然而,三维激光扫描技术完全更改了以往的测绘工作方式,缩短了外业工作时间,有效的缩减测绘强度,使得测绘困难获得显著的降低,使得总体测绘质量得到有效的保障。 

1 三维激光扫描技术概述 

1.1三维激光扫描技术 

地面地形测绘工作中,相继GPS技术之后便迎来了三维激光扫描技术这场具有划时代意义的技术性革新,该技术完全突破传统的单一式测量,与以往传统的GPS测量技术对比来看具有较高的测绘效果,并且能保证测绘数据的准确无误,同时还能够提供在物体外表之外的三维点云数据信息。所以,在日常的地面地形测绘工作当中可运用三维激光扫描技术来实现高精确度及高分辨率的准确测绘成果。按照基本测量原则将其划分为:基于三角测距原理、基于脉冲式和基于相位差。遵循用途的不同将其划分为室内外两种,是从不同的长短距离原理入手进行的划分。 

1.2特征 

进行三维快速扫描是三维激光扫描技术的独特之处,而以往传统的测量概念中得知,地形测绘所输出的数据属于二维数据。 

随扫描仪之后形成了快速扫描,通过快速扫描之后测量速度能够高达1000点每秒,然而,通过一般的测绘技术会有2-5秒的浪费情况存在,而三维激光扫描技术的出现完全更克服上述的问题,促使测量工作效率及工作质量得到显著的提升。 

1.3工作原理 

地面三维激光扫描技术在地形测绘中的运用,促使光得到有效的利用,实现目标外表点的三维坐标,以此可以较好的达到三维场景重建、提取地面详细信息数据的目的。一般情况下,完整的三维激光扫描系统包含以下三方面内容:激光测距系统、高精度动态GPS差分定位系统(DGPS)和高精度动态载体姿态测量系统(INS)。首先是激光脉冲二极管把激光脉冲信号发射出去,在通过旋转棱镜射至目标物,可使用探测器把反射形成的激光脉冲信号进行信息数据的接收,而记录器将全部的发展变化过程中的所有信号进行全部的记录,将其转换为有用的数据信息,作为测绘工作者则需学会对数据信息的认真识别,将信息软件进行科学处理,从而进行实体模型的建立。 

1.4数据信息的采集与处理 

其中,在进行点云数据处理的过程当中,需要将点云数据反射强度与地面物体对激光的作用信息当做以后运用点云数据来创建三维模型的重要参考因素,其中,对于三维模型的创建质量也会遭受较大程度的作用及影响。 

数据采集具体流程:现场勘查――相扫――精扫反射体――对目标区域的精扫――拍摄场景照片。

数据处理具体流程:(1)校准。对扫描仪坐标系与相机坐标系进行统一,因唯有将坐标系进行统一之后,才能够使得地贴纹理的精准度得到保证;(2)噪点清除。在受到一系列不可抵抗要素或者来自测量设备等方面因素的影响,必然会有一些噪点的出现,这对于数据质量将会产生非常大的影响,为此,进行云数据操作之前,需完全清理掉不干净的噪点;(3)点云拼接。针对坐标系实施统一的点云拼接基础设施,可为工程精准性测量提供充分的技术支持,得出高准确度的数据信息。 

2 通过地面三维激光扫描技术实现精细地形测绘 

2.1野外数据的采集 

对测绘周边区域的环境进行全面的考察,做出测站数量、标靶及扫描仪的实际方位,最大限度上挑选比较少的测站,这样才能够使得原始数据量得到相应的缩减,促使测量范围之内所使用的扫描得出完整的数据信息,与此同时,获取纹理数据与点云数据,这对于今后数据的匹配处理有着很大的辅助作用,同时根据采样进展情况来选择不同的比例尺寸要求,采取逐站扫描的方式。 

2.2相关数据的预处理 

一般情况下,扫描点云数据是非常复杂的,通常是由不同的站点来最终获得的数据信息,如果将相关数据统一在同一个坐标系上,那么就需要在将点云数据进行扫描之后进行科学的匹配,这对于今后定量化的浅析及模型的建立是非常有帮助的,并且在进行匹配方法的选用上也存在一定的差异性。在精准度较高的地理坐标前提下,能够利用GPS供应各个扫描站点,这样便能够达到在固定的地理坐标体系下包含全部的点云数据信息,此种办法可以得到非常精准的地理方位,便于今后的数据统计。 

2.3地物的绘制与提取 

可以运用三维激光扫描技术来对点云数据进行提取以及后期的相关处理,其中,在地物提取的时候可以从地物的具体特点入手,利用Gyclone软件从点云视图当中进行相关数据的提取,从而在文本文件当中进行对应格式的传输,同时也可以直接导入测绘图软件来进行地物的具体绘制。 

3结语 

总而言之,在具体的地形测绘过程当中,三维激光扫描技术的有效运用能够促使一些存在一定困难的数据采集工作可以在短时间内顺利完成。针对三维激光扫描技术的探究对我国社会经济的未来可持续发展来讲有着非常重要的价值,可是,运用三维激光扫描技术的过程会受到外界环境、目标物体反射面等因素的影响,为此,三维激光扫描技术运用过程当中最大限度上弥补客观方面存在的不足,这样才能够获得准确的测绘成果。   本文由wWw.DyLw.NeT提供,第一论 文 网专业教育教学论文和以及服务,欢迎光临dYlw.nET

参考文献: 

篇5

中图分类号:P258 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)01-0085-02

1 概述

三维激光扫描技术又称作高清晰测量(High Definition Surveying,简称HDS),它是利用激光测距的原理,通过记录被测物体表面点的三维坐标信息、反射率、纹理等信息,将被测实体和场景的三维数据完整地采集到电脑中,进而快速复建出被测目标三维模型及线、面、体等图件数据。

项目位于内蒙古敖仑花铜钼矿露天采场,面积约1平方公里,扫描区域如图1。作业要求:全野外三维点云数据采集、填挖方量计算、1:2000地形图、建立三维模型、生成三维视频。

2 三维激光扫描系统的原理

脉冲式三维激光扫描仪工作原理是激光器发射出单点的激光,通过记录激光的回波信号,计算激光的飞行时间,来计算目标点与扫描仪之间的距离。这样连续地对空间以一定的取样密度进行扫描测量,就能得到被测物体的密集的三维彩色散点数据,称作点云。三维激光扫描仪通过脉冲测距法获得测距观测值S,精密时钟编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值θ。三维激光扫描一般使用仪器内部坐标系统,X轴在横向扫描面内,Y轴在横向扫描面内与X轴垂直,Z轴与横向扫描面垂直,由此可得点云坐标(XS,YS,ZS)的计算公式,如图2、3所示。

3 仪器介绍

本项目点云采集三维激光扫描仪,图4。

此仪器是当今最先进的三维激光扫描系统之一,它是一种高速脉冲式扫描仪,特点如下:

(1)完全的视场角:扫描视场角为水平360°,垂直270°,可获取顶部,垂直方向、水平方向和水平方向以下区域的数据;(2)测量级精度的双轴补偿器:可架设在已知点上进行导线测量、可输入点坐标来放样、精度1”,补偿范围+/-5’;(3)基于标准反射率表面工作距离:300m-90%反射率;134m-18%反射率;(4)高速扫描:扫描速度可达50000点/秒;发射的光斑大小为50m处恒定3mm,大大提高了扫描的速度和精度。(5)测量级精度如表1。

4 Scanstation2外业三维数据扫描

三维点云数据采集,关键步骤如下:

4.1 外业踏勘

首先,要进行现场踏勘、制作扫描规划草图,规划的内容包括:外业操作人员、扫描区域和时间、站点设置、标靶位置等。其次,科学设站,在保证仪器发挥最大功效的同时,应避免重复扫描,另外,后期如进行标靶拼接,一定要设计好下一站标靶的位置以确保两站标靶通视,如进行点云拼接,设站要尽量采集到较多的特征点。最后,标靶设置要规范,标靶摆设要稳固,尽量不要共线,同时标靶的位置最好设置在两站公共空间的最大距离处,以保证拼接精度。

4.2 外业扫描

外业点云数据扫描,主要步骤如下:(1)连接扫描仪和电脑,设置IP地址;(2)添加数据库,确定数据存储位置;(3)添加扫描仪,设置扫描仪参数,主要包括:照片曝光率、扫描范围、点云间隔密度等;(4)选择扫描数据存储的位置并连接扫描仪;(5)三维点云数据及标靶扫描。

5 点云数据处理

在Cyclone系统软件内进行,步骤如下:

5.1 剔除噪音点

在扫描过程中,由于受扫描系统本身的系统误差,如数据采集时激光雷达旋转引起的抖动、在扫描过程中杂散光和被测物体表面粗糙程度、波纹、表面材质等因素及外界环境影响,会产生不属于扫描实体本身的冗余数据,称为噪音点,如图5,6,为了保证数据计算及模型的精度,在数据拼接之前需进行噪音点剔除。

5.2 点云拼接

每站扫描的数据都是独立的自由坐标系统,坐标系原点为扫描仪镜头,其X方向为扫描仪开机时的镜头朝向。因此为了统一坐标系,需将各站数据进行拼接处理。拼接的思路是先将每天各测站的数据拼接成一个整体,然后将各天的数据进行拼接。

(1)点云拼接原理:外业扫描时用全站仪测得标靶的真实三维坐标,各测站扫描时均两两包含三个以上不共线同名标靶,利用各测站间的同名点将各测站数据拼接在一起。

(2)点云拼接方法:共有四种方法:在已知点上设测站扫描(即坐标拼接)、使用标靶将数据转换到统一坐标系中(即标靶拼接)、用点云匹配的方法将点云转换到统一坐标系中(即特征点云拼接)、综合使用上述三种方法。

第一种方法属于直接法地理坐标转换。与传统的测量方法一样,首先进行控制测量,获得控制点坐标,扫描时在已知点上设站,扫描相当于碎部测量。第二和第三种方法属于间接法的地理坐标转换。首先用至少三个公共点来将相邻测站的点云进行拼接,公共点可以是专用标靶或特征点(如窗户的边角、房角等)。

5.3 点云建模

建模的过程是在Cyclone软件下利用海量点云进行精确计算、拟合几何物体的形状,精确表现扫描物体。矿区扫描点云数据如图7。

点云经过剔除噪音点、拼接、构建TIN三角网,生成Mesh三维模型。如图8所示。

5.4 成果输出

(1)地形图制作:在Cyclone下利用Mesh三维模型自动生成等高线如图9,将点云与等高线导出,在CAD中制作1:2000地形图。

(2)填挖方量计算:项目采用了两种计算方法,一是利用点云数据构建三角网,用方格网法计算;二是在Mesh模型中选定参考面,设置取样间隔,计算土方量,如图10所示。

在Cyclone系统里,应用Mesh三维模型计算时,取样间隔的数值可以设置成0.01至1米之间,均可保证土方量计算又快又准,但如采用传统的方格网法计算,取样间隔即使设置到1米,也是相当费时费力的。

6 结语

本项目采用世界先进的三维激光扫描系统采集三维点云数据,在Cyclone系统里进行数据处理、模型制作,采用两种方法计算土方量,通过与传统测量方法相比,得出以下结论:

(1)数据采集速度快,ScanStation2的扫描速度是50000点/秒,短时间就可完成大区域面积内三维点云数据的采集,既节约成本又提高了工作效率;(2)激光三维扫描,不需要接触被测物体,且是根据物体的反射率和材质来采集数据信息,可进行全天候扫描;(3)点云数据完整精确,在软件下可进行多视角、三维可视化漫游浏览,方便、直观;(4)三维激光扫描仪获取的点云数据信息量丰富,既包含被测物体X,Y,Z坐标信息,还包括RGB颜色及反射率信息,后期对矢量数据可进行深挖掘及研究应用,一举多得;(5)应用三维点云数据可以提取任何线性特征,可以出任意比例的二维图,也可以在图上量取任何想要得到的信息,在保证高精度的同时还大大提高了生产效率,这是目前现有的方法中所不能比拟的。

参考文献

[1]李滨.徕卡三维激光扫描系统在文物保护领域的应用[J].测绘通报,2008年第6期.

[2]李清泉.三维空间数据的实时获取、建模与可视化[M].武汉大学出版社,2003年.

篇6

前言:

三维电子地图研究的核心问题包括地图数据获取、地图数据结构、地图三维可视化及三维地图空间分析。其中,三维电子地图数据的获取方式是地图研究的前提,主要有人工采集、机载或航拍等获取方式,并利用三维建模软件对采集的数据进行人工建模,将各个孤立的三维模型集成到一个三维地图系统中。此类方法花费人工量大、制作周期长且地图信息不易更新,不同获取方式得到的数据格式多种多样,使三维地图的数据融合、存储、表达及对三维对象间宏大的拓扑关系的描写困难重重。

1.三维电子地图的发展历史

传统纸质地图包含的信息量有限,购买新地图是数据唯一的更新方式。电子地图是利用计算机技术,以数字方式存储和查阅地理信息的媒介。利用电子地图,不但可以对普通地图的内容要素进行任意形式的组合、拼接,形成新的地图,还可以按照任意比例尺和范围输出电子地图信息。电子地图不但明显缩短了成图时间,还可以很方便地与卫星影像、航空照片等其他信息源结合,生成新的图种。三维地形建模是计算机图形学领域三维可视化技术的重要研究内容。已经历了线划三维地形图、实体型三维地形图和高度真实感地形图三个发展阶段。三维地形数据的五种获取方式分别为:由地形图等高线及高程数据生成、直接使用地图数据库中的数字高程模型数据生成、通过处理航拍摄影像生成、由机载激光扫描仪直接扫描并经后续处理得到、用干涉合成孔径雷达获取等。基于图像的建模方法主要是地形图像的叠加,通过对多幅图像进行处理,以消除重复的部分产生三维的特征。这种建模技术出现的较晚,由于是基于真实的图像,所以具有极强的真实感。但同时,这种技术具有离散及计算和存贮量大的特性,对硬件的性能要求极高,生成的三维环境不便于实时动态的漫游,立体感也不够强,所以目前地形的实时绘制主要采用基于图形的建模方法。

2.建筑物数据获取方法

按建筑物楼层数目粗略求算建筑物高度。这种方式主要用在使用二维地图数据库的数据来生成三维地图信息方面,这种方法可以利用已有的 2D GIS 数据,是对已有数据的二次利用,避免繁琐的人工信息采集,但是依赖建筑物楼层数据估计高度,精度极低,不适于三维地图的长远发展。从遥感影像中直接提取建筑物高度。这种方法主要有两个研究方向:利用立体像对进行立体量测、通过单幅影像获取高度信息。立体像对量测方法,可以使用成熟的商品化数字摄影测量系统,这些数字测量系统已具备自动空中三角测量、DEM 的自动采集及正射影像的快速制作等功能。通过单幅影像获取方法,以算法推导为主,研究地物阴影和高度的关系,或者研究单幅影像成像姿态与地面高程信息的几何关系。

3.基于遥感图像的建筑物提取方法

从遥感影像中提取建筑物信息并对这些信息进行三维重建,不仅是遥感领域所关心的课题,也是计算机视觉领域的一个重要研究方向。建筑物提取主要有自动提取和半自动提取两类方法。近年来,研究者提出了一些新方法用于建筑物的自动三维重建。前期,阴影分析主要从单张相片检测建筑物,后来逐渐被基于多张具有重叠度的影像获取方法所取代。基于多重叠度影像的建筑物获取方法,是从多张具有重叠度的影像上提取三维线索,以及包括颜色、现有的 GIS 数据、数字表面模型等多种线索,屋顶三维重建出来后直接投影到 DTM 上,并加上垂直的墙面,得到建筑物的三维模型。此外,有人尝试从雷达数据和高分辨率的遥感影像自动提取和重建建筑物。

4.基于高分辨率遥感图像的建筑物提取

遥感图像是三维城市地图中建筑物的重要数据来源,基于遥感图像的建筑物轮廓提取是近年来三维城市地图研究的热点。有效的图像分割是建筑物轮廓提取的重要前提,遥感图像具有多灰度级、信息量大、目标结构复杂等特征,至今没有一种算法能够有效分割获取途径不同的遥感图像。分水岭算法能够对图像进行完整分割,尤其在目标区域分辨率低且具有弱边缘时仍能够提供闭合的轮廓线,但在存在大量噪声时会产生严重过分割。

5.三维地形景观

5.1地形数据格式转换

DEM 是数字高程模型的简称,它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型,是数字地形模型的一个分支。数字地形模型是描述包括高程在内的各种地貌因子如坡度、坡向、坡度变化率等在内的线性和非线性组合的空间分布,其中 DEM 是零阶单纯的单项数字地貌模型,其他如坡度、坡向、坡度变化率等地貌特征可在 DEM 基础上派生。

5.2地形场景实现

Ogre 的场景管理器提供了两种不同(却类似)的场景读取方式直接从磁盘文件载入数据以及从任意的数据流载入数据。其中使用数据流的方式允许你在程序中把网格模型包装构造成通用或者私有的地图格式,并直接发送到场景管理器中。但是大多数情况还是使用从磁盘中读取地图的方法,在这种方法里世界地图文件通常是能直接打开和载入的磁盘上的独立文件。

结语:

在图像处理技术基础上,结合遥感技术,进行图像分割,边缘提取,三维重建,目前是一个很有潜力的研究方向。当前已有的遥感数据获取技术往往受自然和人为等各种因素的限制,存在着不足和缺陷,还有很多值得研究的课题等待人们去解决。可以预见的是,未来的三维地图,将会朝着多元信息化、数据获取自动化、数据更新及地图漫游实时化的方向发展,而对于遥感数据的处理将是这一趋势不可或缺的重要环节。

参考文献:

[1]高翔,赵冬玲,张蔚.利用高分辨率遥感影像获取建筑物高度信息方法的分析.测绘通报.2008.(03),43.

[2]谭仁春,三维城市模型的研究现状综述,城市勘测,2007,(03),42-46.

篇7

众所周知,高职院校是培养应用型人才的高等院校,注重实际操作能力的培养,力求学生毕业后很快地适应工厂的实际工作。学生在校期间的最后一项任务是毕业设计,检验在校期间知识、技能的综合应用能力。

毕业设计是一项综合性很强的工作,对知识的要求很高,由于现在的高职院校的特点,学生在校的学习时间一般为2~2.5年,以我们机电一体化专业为例,本专业的核心是数控机床故障诊断与维修,学生要应用这短短的2~2.5年时间学习到的知识独立完成毕业设计课题,其难度可想而知。那么,如何让学生在毕业设计这一环节中应用学到的知识顺利地完成毕业设计,并且有质的提高?本人运用高职教育项目化的“六步法”作了如下尝试:

提供图纸作为参考

提供给学生工厂实际应用的数控机床或其他机床的二维工程图作为参考,要求学生读懂图纸,并把各零部件部件原理及其在机床中的作用理解透彻。

本专业毕业生要求非常熟练地读工程二维图纸,这一环节再一次加强了学生识读CAD工程图的训练。

实际上,本环节是项目化教学“六步法”的“咨询”阶段,学生在这一阶段获取必要是信息,即二维图纸信息,还有到图书馆或者网络等渠道获得的与课题有关的资料等,为后面的设计工作做好充分的准备。

将二维工程图转换成三维图

这一环节要求学生根据提供的工程二维图,用学过的三维软件(如:SolidWorks、UG或Pro-E等)把二维图转换成三维图,并进行装配以及用软件进行结构受力分析等。

本环节主要训练了学生三维软件的应用,进一步提高了学生的技能。现在有不少用人单位在招聘时就要求学生能熟练应用一种三维工程软件,甚至指定软件的种类(目前,机械制造业常用SolidWorks和Pro-E,模具制造业常用UG和CATIA),因此,在毕业设计中加入这一环节很有必要。

这一环节,就是项目化教学“六步法”的“计划―决策―实施”阶段。学生根据二维图和查询的相关资料进行分析,列出设计的具体方案,同一组是学生进行讨论、分析,选择设计方案,并按方案实施具体的三维设计,在这过程中会有可能出现对设计方案进行修改的反复过程,在这过程中,老师进行引导和协助,帮助学生、有学生自行解决设计过程中出现的问题,一个问题的解决也许会经过多次修改,直至满意为止。

实施阶段除了要用到已有的知识、技能和学习与项目相关的新知识、新技能外,更重要的是通过“工作过程”学习“过程性”知识,同时检验决策的正确性。学生根据课题承担不同的内容,学生在实施方案时记录所遇到的问题、问题的解决方法和最终的结果等,遇到不可解决的问题时,向教师或向同组成员或其他组成员讨论,根据实施过程对方案中不合理、不完善的地方进行修订、补充,最终达成项目目标。

实施阶段的主体是学生,教师作为陪伴者,不直接参与解决问题。

撰写论文

这一环节是毕业设计的关键环节。

撰写论文的要求是:阐述机床(或某个部件)的设计过程。包括零件设计材料的选择、热处理的应用、工艺方法的选择等等,要求说明选择的理由,是否有替代方案,为什么等等。在完成设计过程的阐述后,另外还要求学生选择一个或两个典型零件进行全面的具体分析。

本环节可以说用到了大学期间所学的所有专业理论知识,另外还用到了许多在校期间没有碰到的理论或实践知识,这就要求指导老师进行进一步的辅导。

本环节是项目化教学“六步法”的“检查―评价”阶段。学生通过前一阶段的设计过程的训练,不同程度地对“机械设计”设计有了了解,通过论文的撰写,老师可以阶段性地进行检查、提问、抽检等等,从而对每一个学生有效地进行评价。这阶段的检查分为三种形式,即自查、互查和老师检查,自查和互查以简单的报告形式递交,集中交流,相互间打分,结合老师的评分,最终得到综合评分。

本毕业设计的主要目标跟本专业的核心目标一致,通过毕业设计可以使学生更进一步地了解和理解数控机床或其他一些机械内部结构原理,以方便在机床出现故障时进行分析判断,从而快速有效地排除故障。

篇8

关键词:鼓式制动器;ANSYS workbench;制动鼓;有限元分析;摩擦接触

Key words: the rear drum brake;ANSYS workbench;drum brake;finite element analysis;frictional contact

中图分类号:U463.51 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)08-0091-03

0 引言

目前,大多数重型载货汽车采用的制动系统为鼓式制动器,其中制动鼓是制动系统中的重要部件之一[1]。目前,制动器的失效大多数是由于制动鼓的失效引起的,其主要失效形式有:非正常的磨损、掉底、龟裂、开裂、磨损过大[2],对制动器中的制动鼓进行结构的受力接触和有限元分析,是提高制动系统制动性能和稳定性的重要举措。论文是以东风德纳TD485后单边驱动桥为研究对象,它是东风德纳车桥有限公司全新开发的重型驱动桥,其制动器总成为渐开线S凸轮式与气动式相结合的干摩擦I从蹄式鼓式制动器。利用ANSYS workbench有限元技术的接触分析对制动鼓较为深入的研究摩擦接触副压力分布和摩擦变形,为制动器往后的结构参数的改进与优化提供了可靠依据。

1 鼓式制动器的力学计算模型

1.1 制动器整体受力分析

为了能更为真实地模拟制动鼓的受力分析,本论文首先建立整体的鼓式制动器模型。论文是以东风德纳TD485后单驱动桥鼓式制动器为研究对象,该制动器的主要参数来源于东风德纳车桥有限公司提供的《东风德纳TD485单边驱动桥使用与维修手册》,其部分主要结构参数如表1所示。

2.2 有限元模型的网格划分

将在UG中装配好的三维有限元模型以TXT的格式导入到ANSYS workbench中,并对模型进行几何处理,为了能准确反映制动鼓的压力分布以及几何变形,采用solid226三维二十节点六面体耦合分析单元,采用切分的方法对其各部件进行网格的划分。其各部件的有限元网格模型,如图7所示。其中制动鼓的网格节点数为74456,单元数为14596;制动蹄的网格节点数为40555,单元数为8360;摩擦片的网格节点数为10976,单元数为2046。在网格划分前定义好制动器各个部件的材料属性、单元类型。

2.3 制动器接触对的建立

制动器在制动的过程中,凸轮推动制动蹄,使用铆钉固定在蹄上摩擦片压向制动鼓,使鼓与片产生挤压和摩擦。利用ANSYS workbench中的connections来定义制动器各部件的接触关系,用以模拟这个复杂的运动过程。在接触对的建立过程中,依据接触分析中目标面和接触面的选取原则[7],定义接触各部件的目标面和接触面。制动鼓内表面与摩擦片外表面相接触,根据接触原则,定义鼓的内表面为目标面,片的外表面为接触面,设置接触类型为“摩擦”,摩擦系数选取0.38;同理可得,制动蹄与摩擦片的接触,蹄的外表面为目标面,片的内表面为接触面,设置接触类型为“绑定”。根据各部件选取的材料类型,定义制动器各部件接触类型为柔-柔接触类型。

篇9

中图分类号O29 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)120-0164-03

0 引言

本文根据车辆情况、路面情况以及使用需求的不同,首先在对汽车轮胎花纹形式固定,忽略天气等外界因素,对专业的参数信息进行检索收集。其次以物理知识为基础利用变量控制法和修正系数的思想求得各性能的近似表达公式,用模糊数学的思想建立各种性能指标的权值联系,然后将各性能构建为统一的性能指标,并以此作为规划模型的目标函数。在求解时,为避免各相关性能量纲之间的误差以及减少非花纹结构对性能的影响,引进性能量纲系数并定义为1,性能参数的大小即为各性能的绝对大小。由于车辆、路面情况参数较为客观,将其计入目标函数,而使用需求柔性较大,故把它归入规划模型的限制条件中。从而建立轮胎花纹的设计模型。然后我们用以普通轿车为例对模型进行求解验证,利用蒙特卡罗算法对模型的最优解进行计算,并用SOLIDWORKS软件进行参数化三维建模,结果表明:

对于过程中设计的计算公式与算法的误差研究,我们对模糊矩阵评价法得到的权重,我们将用模糊序列法得到相同的结论,在一定程度上来说,权重是可信的,对于性能参数的数值与相关论文研究中的定性描述做了对应,基本契合,但是性能的绝对量是本文模型的最大问题,但是在某种程度上能反应实际情况。

2 模型建立

本文主要研究普通轮胎花纹形式下的设计要素对汽车性能的影响,以花纹沟的深度、宽度、角度及密集度等要素为规划模型的决策变量,花纹的总体性能参数为目标函数,以工艺设计限制以及使用需求为约束条件,从而建立数学规划模型,并用Solidworks软件进行三维建模。

本模型的大体的架构如同计算机程序般,设置模型的输入端、主体程序、输出端三部分,在输入端,我们考虑到将车辆的情况和路面的情况参数化,其值刚度大主观性小,我们将其建立在目标函数主体,而使用需求参数化,其值刚度小主观性大,故将此建立在规划模型的约束条件部分,为减少模型误差对结果带来的巨大影响,我们对设计要素进行工艺技术限制。我们将花纹的设计要素作为决策变量,并将规划模型的最优解作为模型的输出端,而规划模型即是主题的程序,程序化模型架构让花纹设计更加清晰方便,模型的输出端后我们与建立了程序与应用软件Solidworks的连接,依据结果进行轮胎花纹的三维建模,从而建立花纹设计优化的全过程。

3 模糊数学的权比模型构建

3.1 模糊矩阵评价法计算花纹性能比重

现在用模糊矩阵评价法评估轮胎花纹对汽车轮胎各个性能的影响程度。

轮胎的花纹主要影响汽车牵引性能、防侧滑性能、耐磨性能和排水性能。花纹的影响汽车性能集为U={牵引性能、防侧滑性能、耐磨性能、排水性能},依次对应可记为U=(u1,u2,u3,u4)。

现在来确定两两影响程度的比较fuj(ui)。由前面的评价方法可知轮胎花纹对汽车牵引性能、防侧滑性能、耐磨性能、排水性能影响程度,我们记为:

由此可知,花纹对轮胎各个性能的影响程度可以近似计算得到,牵引性能a0=64.3%、防侧滑性能a1=20.9%、耐磨性能a2=9.6%、排水性能a3=5.2%。所占比的饼状图如下。

4 约束条件确定

4.1 目标函数花纹总体性能的确定

Max f=Pj×a0+Rj×a1+Rj×a2+Wj×a3

4.2 使用需求

噪声需求

噪声的影响因素主要是与沟深有关,研究表明当沟深在一定的范围内噪音较小,并且其值大小能反应噪声减小的效果,故可用其值来近似描述用户在噪声方面的需求。

舒适需求

汽车的舒适度主要体现在汽车的防侧滑性能,其值的大小能说明轮胎花纹对舒适性的需求。

4.3 技术限制

5.2最优化求解

普通轿车轮胎花纹设计规划模型:

决策变量:花纹沟深度a,花纹沟宽度b、横花纹与水平夹角θ、横向花纹块面积占行驶面积的比c、纵向花纹花纹块面积占形式面积的比d

6 模型评价

6.1 优点

1)本文所用模型通过对轮胎的牵引力性能、防滑性能、耐磨性能、排水性能四个性能进行分析研究,较为全面和具有代表性;

2)采用修正系数的思想,将四个性能的标准定义为一个理想最大值的修正值,可以避免其值的多因素研究,为研究带来便利,但是又不失其正确性;

3)本文将复杂的轮胎花纹进行抽象简化,突出主要的影响要素,利用简单的力学和几何学数量关系,从而减少研究的无用功;

4)本文采用模糊数学分析的方法,将本来影响因素众多的几种性能指标,建立较为明确的比重关系,将原本独立的量构建成一个较为成熟的变量来描述轮胎整体的特性,并通过公路对性能的需求参数建立个种类轮胎和各类公路间的契合度,从而得出轮胎适用范围的结论。

6.2 缺点

1)性能参数的计算不是太具体的绝对值,而仅仅是利用1的相对修正;

2)模糊数学方法得出的比重有一定的主观性,不能较客观的反应真正地问题。

参考文献

[1]文学红.轮胎花纹反求与数字化设计研究,广州工业大学硕士论文,2005,5.

[2]杨忠敏.轮胎胎面花纹及其特点,现代橡胶技术,2013,39:3-4.

[3]彭旭东.轮胎磨损的影响因素.中国知网.第50卷2003.

[4]张彦辉,等,潮湿路面上胎面花纹对轮胎附着性能的影响,农业工程学报,2007,236.

[5]俞淇.子午线轮胎结构设计与制造技术.北京:化学工业出版社,2006,1.

[6]申屠流芳.水稻直播机放沦陷轮胎的设计.农机化研究,2009,9(9):91-93.

[7]江苏工学院,农业机械学[M],北京,中国农业机械出版社,1981.

[8]刘志强.轮胎安全性能影响因素的分析、评价与建模.汕头硕士论文,2003,6.

[9]彭旭东.表面粗糙度对冰路面上滑动轮胎摩擦牵引力影响的研究,汽车工程,2000,22(4):240-243.

[10]赵文杰.轮胎花纹变形特性数值模拟分析,西华大学硕士论文,2012(5).

[11]王野平.论轮胎的磨损,汽车技术,1999(6):19-22.

篇10

1.三维激光扫描技术介绍

三维激光扫描技术被誉为既GPS技术后,空间信息获取技术的又一项革命。它利用激光扫描这一强大的工具实现了人们“所见即所得”的空间理想,使得快速获取空间信息并进行加工处理进而得到三维的显示变为现实,使得人们摆脱了传统平面显示三维空间信息的束缚,是实现“大数据时代”的一个强而有力的工具。目前,市面上的三维激光扫描仪主要通过点云的方式把这些三维空间数据采集存储到电脑里,再借以点云处理软件,三维建模软件快速重构出计算机中的三维模型,再现客观物体的数据显示。如果借助三维打印技术,可以将客观物体按不同比例不同材料打印成实体模型。这对于逆向工程,文物的保护与检测维护有着重大的意义。

2.浮雕介绍

我们这次的研究对象是贵州民族大学青春广场上的一座浮雕。浮雕主要展现了贵州省各少数民族一起和谐的生活画面。浮雕上的人物均穿着民族服饰,手拿民族乐器,载歌载舞,惟妙惟肖,是一个创造性的艺术杰作,是贵州民族大学的标志建筑。浮雕高约两米,长约十四米,浮雕上的民族服饰,人物样貌非常生动,这就要求我们在通过激光扫描再现浮雕时要考虑细节要求。

3.研究内容和方法

虽然我们所选择的这个浮雕只供一面观看,但是如果只采用一面扫描的话,浮雕细节的一些死角实际上是无法扫描到的,所以我们大致采用左中右三个不同角度对浮雕进行全景扫描,通过后期的标靶拼接将三个浮雕数拼到一起。为了保证点云拼接时的精度,我们这里采用了三个标靶作为拼接点云的目标依据,而且在布置标靶时尽量不要把三个标靶布置到一条直线,三点之间互成一定角度,这样能较好的保持点云拼接的方向。

三维激光扫描仪可以设置扫描方向和扫描区域或者做全景扫描,但是扫描仪无法智能判断那些点有用,那些点无用。这就要求我们在后期点云处理的时候剔除噪声点。对点云的处理我们在进行通过标靶拼接完成后,对整个扫描物体进行去噪处理。这一过程在软件cyclone下进行。

在完成点云的去噪和拼接处理后,为了获得浮雕的三维模型,我们就需要利用三维建模软件在点云的基础上,进行三维建模。三维建模软件市面上有很多种,如3D MAX,ACAD,MAYA等,在这里我们用的是逆向工程建模软件Geomagic。由cyclone输出.PTX点云文件。将文件导入到Geomagic中,将点云由不同大大小小的多边形连接起来,进而由孤立的点云,得到一个光滑曲面。多边形选择数目越多,浮雕表面显示越精细。即便我们采用了多站扫描,对于浮雕的细节还是有些地方没有获取到,所以在这里的浮雕模型曲面上就会出现一些空洞,这就需要用Geomagic的单独填孔命令对这些空洞进行处理。这里不建议用全部填孔命令,因为软件会把某些未剔除的噪声点也判定为空洞填掉,所以在这一步最好进行手动填孔并去噪。

4.主要设备

本研究采用的是Leica Scanstation 2 三维激光扫描仪。该仪器有效扫描距离最高可达300m。可360度全视场扫描,几乎没有死角。高精度双轴补偿可达到5秒级。该仪器采用脉冲式激光,扫描速率每秒50000点,点位采样密度最小1mm,点位精度可达到2mm。几乎可以满足所有的常规测量精度要求。

5.研究结果示例

在Geomagic中处理的浮雕是一个面,如果我们需要进行三维打印的话,还需要给浮雕加上一个厚度,可以用Geomagic中压缩的命令,使它成为一个立体的浮雕。

图2 拼接后的点云(未去噪)

图3 对中间块浮雕在Geomagic中处理

6.小结

三维激光扫描技术在浮雕保护中的研究,获取了浮雕表面的实际三维信息,反应了浮雕的细节,为浮雕的保护,设计改造提供了可靠的数据来源。三维激光技术在类似的保护工作中还有很大的研究空间,需进一步加以扩展和完善。

参考文献

[1]李必军,方志祥,任娟.从激光扫描数据中进行建筑特征提取研究[J].武汉大学学报:信息科学版,2003,Vol.28 (1):65-70.

篇11

中图分类号:G642 文献标识码:A

Analysis of University "Three-dimensional Modeling " Course Teaching Reform ZHANG Hu

(West Anhui University, Liu'an, Anhui 237012)

Abstract With the increasing development and universal access to the field of computer technology, three-dimensional animation design professionals (3ds MAX) received more and more attentions in colleges and universities, with its own powerful features and wide range of applications. From the "three-dimensional modeling" course goals to start, combined with the author's years of teaching experience,the author is exploring the "three-dimensional modeling" course content, teaching methods, assessment mode, ect.

Key words 3ds MAX; teaching content; teaching methods; assessment model; teaching reform

“三维建模”课程是高等院校艺术设计专业的必修课,它充分体现了设计专业的特色,同时它与设计行业紧密联系,通过课程的学习能够使学生自主创建三维模型,提高学生三维模型设计水平,为学生在将来设计领域的发展起着重要作用。

1 教学内容的改革

1.1 教学的目标与要求

如今三维设计领域的市场需求非常大,对三维设计中的效果图制作也提出了相应的标准与要求。为满足社会对三维设计专业人才的需求,体现高等艺术院校对三维基础教学目标的特点,“三维建模”课程的教学主要以3ds MAX软件的学习为基础,以室内外建筑行业设计进行开展,对“三维基础”课程的相关知识和学生掌握三维软件能力的目标做出具体要求。

通过3ds MAX软件的学习,学生们要逐步认识3ds MAX软件的用途及特点,熟悉软件的基本操作流程;清楚3ds MAX软件的各种功能界面,能独立创建二维物体并进行再次的修改,同时掌握二维物体转化为三维物体的命令;熟练掌握三维模型的创建和修改,熟练运用材质编辑器中的各种编辑命令,掌握材质渲染的设置参数,能制作室内外建筑框架模型,独立创作各种家具模型,同时能很好的把家具模型组合到房屋结构中,并给予模型指定的材质和相关贴图,完成三维模型的最终渲染。

配合专业能力培养的同时,本课程还突出强调职业通用能力的训练,具体分解如下:(1)仿制能力。通过临摹优秀的三维模型作品,不断提高自己塑造三维模型的设计水平。(2)时间控制能力。制作模型的方法有很多种,选择以最短的时间完成模型和渲染的方法。(3)信息技术运用能力。能搜集并运用相关技术、下载各种三维模型和材质。(4)沟通能力。在三维模型的制作过程中能与老师、同学建立良好的协作能力。

除此之外,课程教学的内容应对效果图的制作提出严格的规范和技术的标准,并使学生熟悉相关专业的理论知识。

高校艺术设计专业教育在完成教学任务和学习模式外,还要注重培养学生的独立自学能力,并对学生进行专业技能适应性和专业综合素质能力的训练。

1.2 教学内容的表现

能独立创建三维模型项目是完成教学内容的主要表现。三维建模与市场有着紧密联系,艺术设计专业的学生在制作模型时要与市场项目为目标,最为常见的项目为:室内不同功能房间模型和室内不同公共场所模型的制作,其中客卧厅模型的制作是最为常见,因此完成一项室内模型是学生在未来学习的过程中必须完成的项目,在教学当中将一个项目分解成多个项目点,且每个项目点都包含教学内容。

1.3 教学步骤

在教学过程中,教师要以项目为目标,将模型分成若干个项目点,通过项目点逐步掌握三维建模的全过程。完成项目点制作的具体步骤分为以下几个阶段:

(1)基础阶段。通过临摹相关建模过程,掌握基本建模方法,根据每个项目点的操作逐步完成三维基础模型。

(2)修改阶段。对制作方案思路不够宽,表现手法不够活,制图速度不够快,整体效果图缺乏生动性和感染力的项目进行反复修改,制作出自己认为更好的模型。

(3)深入阶段。作品在设计方面要具有独特的个性,同时要具有很强的表现力,项目完成后可以对项目进行总结,并衍变成相近的模型。

2 教学方法的改革

2.1 教学方法的运用

根据课程特点以及对应的岗位能力要求,在教学过程中既要培养学生高水平的专业技能,也要培养学生自学,创新能力等综合素质,因此教学中采用了项目驱动、方案讨论、角色模拟等多种教学方法。①

(1)从“基础练习”到“实践创作”。通过大量基础练习逐步了解作图的基本流程,进而掌握制作技巧。根据市场实践的要求,制定新的教学内容,加强专业技能的训练,培养学生具有高素质的职业能力,通过实践中对项目的不断修改到完善的过程,提高学生对专业设计的创作热情。(2)设定“项目”。设定某一工程项目,由学生在规定时间内完成教师提供的相关设计思路及专业技术,在学生“创作”项目后,由教师点评学生作品,并进行分组讨论。这样不仅巩固了学生专业技能知识,同时又培养了学生的团队组织能力。(3)经典案例展示。选取一些优秀大赛的作品或知名企业的部分成功案例,向学生展示其制作流程和后期效果,激发学生的创作能力,提高学生的思想认识,实现教学与实践的对接。

2.2 现代多媒体网络教学技术的应用

高校艺术设计专业中“三维基础”课一般采用电子演示文稿、区域联网教学、多媒体演示等各种网络教学手段。现代多媒体教学手段具体表现在:(1)鉴于3ds MAX软件的自身特性,应通过多媒体教学系统中的 “广播教学”为媒介,边授课边演示,能够让学生时时看到教师的操作效果。(2)网络教学信息资源是网络教学系统的重要组成部分。②教师可以在局域网上向学生提供相关的参考图片、案例分析资料、不同户型的效果图和优秀的设计作品等供学生参考。③

2.3 课程的教学特色

越来越多的高校开设了计算机美术专业课程,它与传统的设计专业教学相比有了质的发展,教学效果更加生动活泼。但是,受传统美术教学模式的影响,目前我国绝大多数开设艺术设计专业的高校中,仍然是采用分段式的教学模式,④理论知识教学占有的时间过长,造成计算机设计课程与基础专业设计课程严重失衡,计算机设计课得不到充分发展,无法发挥计算机设计课程的优势。

为适应现代计算机美术专业课程的需要,可以把教材作为某一项目,然后将专业理论知识与实践相结合,在结束教材课程时完成其项目。

(1)教材应吸纳Auto CAD、photoshop软件、美术基础等多学科知识,训练学生的逻辑思维能力和实际操作能力,培养学生在制作效果图设计方面的能力。

(2)使用项目教学,在教学过程中将抽象难解的设计理论变成某一项案例,通过项目案例逐步了解并掌握相关知识。课前可以让学生欣赏一些具有针对性的案例效果图,根据不同项目点以提问的方式作引导,既活跃了课堂气氛,又提高了计算机三维教学效果。

(3)通过多媒体网络视频教学方式,每个学生通过自己的电脑就可以清楚的看见教师的PPT课件和3ds MAX软件的操作流程等,方便学生了解并掌握课程的重点与难点。在教学过程中注重理论与实践相结合,依据相关素材和三维模型资料,将其分发给学生,要求他们完成相关的教学任务,这样既丰富了三维基础课程,又提高了学生学习的兴趣。

(4)在上课过程中,教师根据教学内容选定一些有问题的设计项目,让学生提出自己的想法,叙述自己的观点和改进方法,培养学生独立思考问题和解决问题的能力,同时培养熟练的语言表达能力和思维创新能力也是关键,只有以掌握知识为基础,把重点放在创新能力的培养上才能真正实现创新。⑤

3 教学考核方式的改革

在教学过程中考试也是其中重要的一个部分,它可以考查学生学习的情况,同时可以改正教师在教学过程中的问题,对提高教学质量有着重要的促进作用。传统的“闭卷”考试不能充分全面的反映学生对三维基础课程的掌握和操作应用能力的实际情况。学生考核的重点应由三维基础理论知识的掌握转变为能很好的运用所学的知识完成实际设计项目的能力。在三维基础课程中,学生考试成绩分为“平时成绩、案例制作、期末考试”三个部分,方法如下:(1)在完成3ds MAX不同阶段功能命令时,通过制作相关的模型考核学生对所学的功能件命令掌握的程度。(2)在一定的时间内完成一项案例,考查学生对三维基础每个操作命令实际掌握程度,同时教师对学生完成的效果图,给予相应的评定。(3)期末理论考试是考查学生对教学知识点掌握的程度,并给予相应的成绩。

通过“平时成绩、案例制作、期末考试”几个方面来综合给予评定,可以促进学生更好的学习,认真做好每一个案例模型,同时也提高了学生的制作能力,逐步掌握3ds MAX软件的能力。

“三维基础”课程是一门专业性很强的课程,学生掌握其知识后,可以在实践工作中得以应用,因此学生对学习3ds MAX软件抱有强烈的学习欲望。“三维基础”是一门容易考核的课程,通过完成三维模型就可以了解学生对所学知识的掌握和软件操作能力,同时也是检验教学效果成功与否的标志。但知识的融会贯通、熟练运用,创新等则是课堂教学中极为重要,却又容易忽略的部分,况且目前三维基础课程的专用教材还不全面,如何科学合理的提高三维基础课程教学效果,还需要我们不断地探索。

注释

① 胡虹.室内环境设计专业“表现图技法”课程教学改革的体会[J].设计教育2006(157):120-121.

② 冯愿.网络教育环境下教学信息资源的设计与开发[D].上海:华东师范大学(硕士学位论文),2006.

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