數字技術與應用匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇數字技術與應用范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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隨著現代社會的迅速發展，數字化、信息化、虛擬化已成為發展的大趨勢，而這一趨勢是主要通過數字媒體來實現的，因此，數字媒體技術與數字媒體藝術應運而生。

其實數字媒體技術與數字媒體藝術其實是兩種截然不同的專業方向，但是兩者之間卻有著千絲萬縷的關系。在實際應用中，技術是藝術表達的最基礎的軟件操作，而藝術又是技術的內在表現形式，所以，這兩者之間確實是分不開的。

數字媒體技術的應用，主要體現在虛擬現實、人工智能、人機互交等方面，它通過一個虛擬的“網線”，把虛擬與現實結合起來，形成一個可以看得見的技術。想象一下，在未來的世界里，人們可以足不出戶，坐在電腦前或通過虛擬機器，便可真實的可以觸摸的實現周游世界、探索發現、朋友聚會等，當然，這一切要必須通過數字媒體技術來實現。由此可以看出，數字媒體技術在實際應用中的重要性。當前的數字媒體技術主要應用在哪些方面呢？一是遠程教育。數字媒體技術已經實現“坐在家里就可以面對老師學習”，學生通過自己的特點和需求，來選擇針對自身的教學；二是虛擬交易。用戶可以通過一個公平的大眾認可的第三平臺即可實現買賣雙方的交易，方便快捷；三是電子商品。如手機、平板電腦等等，用戶不必通過按鍵等操作方式來實現，只需用手指一點即可達到自己需求的應用；四是生活娛樂。用戶通過無線手柄連接電視等載體，實現運動、玩游戲、打電話等目的。數字媒體技術的應用已經相當廣泛，它的發展趨勢就是由簡單的個體用戶轉向大眾用戶的互動、枯燥繁瑣的操作轉向個性簡單化、局部的連接轉向廣泛的連接。數字媒體技術也正慢慢實現真正的虛擬現實化。

篇（2）

1 概念

數字電子技術主要研究各種邏輯門電路、集成器件的功能及其應用，.邏輯門電路組合和時序電路的分析和設計、 集成芯片各腳功能。555定時器等。 隨著計算機科學與技術突飛猛進地發展，用數字電路進行信號處理的優勢也更加突出。為了充分發揮和利用數字電路在信號處理上的強大功能，我們可以先將模擬信號按比例轉換成數字信號，然后送到數字電路進行處理，最后再將處理結果根據需要轉換為相應的模擬信號輸出。自20世紀70年代開始，這種用數字電路處理模擬信號的所謂"數字化"浪潮已經席卷了電子技術幾乎所有的應用領域。

2 數字電子技術的發展

現代電力電子技術的發展方向是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學，向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件，表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。

2.1 整流器時代

大功率的工業用電由工頻50Hz交流發電機提供，但是大約20%的電能是以直流形式消費的，其中最典型的是電解（有色金屬和化工原料需要直流電解）、牽引（電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等）和直流傳動（軋鋼、造紙等）三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電，因此在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展。目前全國許多制造硅整流器的半導體廠家就是當時的產物。

2.2 逆變器時代

七十年代出現了世界范圍的能源危機，交流電機變頻調速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0～100Hz的交流電。在七十年代到八十年代，隨著變頻調速裝置的普及，大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管（GTR）和門極可關斷晶閘管（GT0）成為當時電力電子器件的主角。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變，但工作頻率較低，僅局限在中低頻范圍內。

2.3 變頻器時代

進入八十年代，大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展，為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合，出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世，導致了中小功率電源向高頻化發展，而后絕緣門極雙極晶體管（IGBT）的出現，又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世，是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。到1995年底，功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上各占一半，IGBT取代GTR已成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率，使其性能更加完善可靠，為用電設備的高效節能、實現小型輕量化、機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。

3 數字電子技術的應用

3.1 一般工業

工業中大量應用各種交直流電動機。其具有良好的調速性能，是由可控整流電源或直流斬波電源供電。近年來，由于變頻技術的迅速發展，使得交流電機的調速性能可與直流電機相媲美。大至數千千瓦的各種軋鋼機，小到幾百瓦的數控機床的伺服電機，以及礦山牽引等場合都廣泛采用電力電子交直流調速技術。一些對調速性能要求不高的大型鼓風機、電鍍、電解鋁、電解食鹽水等都需要大容量整流電源。電力電子技術還大量用于高頻、中頻感應加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源等場合。

3.2 交通運輸

電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術。其直流機車中采用整流裝置，交流機車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。電動汽車的電機靠電力電子裝置進行電力變換和驅動控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機，也要靠變頻器和斬波器驅動并控制。飛機、船舶需要很多不同要求的電源，它們都離不開電力電子技術。

3.3 電力系統

電力電子技術在電力系統中有著非常廣泛的應用。發達國家在用戶最終使用的電能中，有60%以上的電能至少經過一次以上電力電子變流裝置的處理。電力系統的現代化離不開電力電子技術。直流輸電在長距離、大容量輸電時有很大的優勢，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變流裝置。近年發展起來的柔流輸電（FACTS）也是依靠電力電子裝置才得以實現的。晶閘管控制電抗器（TCR）、晶閘管投切電容器（TSC）、靜止無功發生器（SVG）、有源電力濾波器（APF）等新型電力電子裝置具有更為優越的無功功率和諧波補償的性能。在配電網系統，電力電子裝置還可用于防止電網瞬時停電、瞬時電壓跌落、閃變等，以改善供電質量。

3.4 電子裝置用電源

由于高頻開關電源體積小、重量輕、效率高，現在已逐漸取代了線性電源。各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設備中的程控交換機、大型計算機所需的工作電源、微型計算機內部的電源都采用全控型器件的高頻開關電源。所以各種電子裝置離不開電力電子技術。

3.5 家用電器

家用電器中照明用節能燈、變頻空調器、電視機、音響設備、家用計算機、有些洗衣機、電冰箱、微波爐等電器設備的電源都需要電力電子技術。電力電子技術廣泛用于家用電器使得它和我們的生活變得十分貼近。

3.6 其它

不間斷電源（UPS）、航天飛行器中的各種電子儀器所需要電源都離不開電力電子技術。火力發電、水力發電、核能發電、太陽能發電、風力發電等離不開電力電子技術。超導儲能是未來的一種儲能方式，它需要強大的直流電源供電，這也離不開電力電子技術。核聚變反應堆在產生強大磁場和注入能量時，需要大容量的電力電子裝置提供脈沖電源。科學實驗或某些特殊場合，常常需要一些特種電源。以前電力電子技術的應用偏重于中、大功率。現在，在1kW以下，甚至幾十W以下的功率范圍內，電力電子技術的應用也越來越廣。

4 結語

數字電子裝置提供給負載的是各種不同的直流電源、恒頻交流電源和變頻交流電源，它研究的也就是電源技術。在大型風機、水泵采用變頻調速方面以及使用量十分龐大的照明電源等方面，電力電子技術的節能效果十分顯著，因此它也被稱為是節能技術。其廣泛的應用激發了許多學者和工程技術人員學習、研究電力電子技術并使其飛速發展。

參考文獻

篇（3）

20世紀末以來，隨著數字技術的進步與普及，陶瓷藝術設計領域最大的變化就是數字技術日益廣泛的應用。這既是科學進步的需要，更是時代審美理念的體現，因為傳統的陶瓷藝術設計方式既費時費力，也無法滿足現代人不斷更新的審美觀念。數字技術主要以計算機輔助設計的方式融入到陶瓷藝術設計中，它以強大的功能，賦予陶瓷藝術設計以全新的、更為豐富的手段，使陶瓷藝術設計具有了無限的發展潛力。

可以說，數字技術是一場陶瓷藝術設計領域的巨大變革，得到了陶瓷藝術設計工作者的全面響應，以傳統手工畫樣方式進行的陶瓷藝術設計活動已經越來越少，代之而起的是以計算機輔助設計軟件為主導的數字化陶瓷藝術設計。這對于陶瓷藝術設計者來說，極大地提高了其設計工作效率和水平，即使是非常復雜的畫面、造型以及空間形式都可以通過計算機軟件完美地呈現出來，各種藝術風格流派和具有豐富想象力的創意性表現也都可以實現，并且數字技術所展現的虛擬圖像和模型較傳統陶瓷藝術設計的畫樣和模型更具有逼真效果，不僅呈現其本身，還能模擬其環境效果。正因為如此，當前陶瓷藝術設計工作者日益青睞數字技術的應用，從而使數字技術應用在陶瓷藝術設計中全面興起。

隨著高校畢業生的日益增多，能夠應用數字技術進行陶瓷藝術設計工作的人才也日趨增多，這就為數字技術在陶瓷藝術設計中應用的進一步擴展打下了堅實的基礎。數字技術在陶瓷藝術設計中應用的興起，不僅僅從根本上改變了陶瓷藝術設計人才的構成，也悄然改變著陶瓷藝術創作者的創作行為。部分陶瓷藝術創作者根據以數字技術設計出來的畫樣和模型進行創作，帶來與傳統的創作行為所不同的創作體驗。

數字技術在陶瓷藝術設計中的應用趨勢可以說是不可逆轉的。不過，不能過度地依賴于數字技術，畢竟數字技術再先進，也只是設計的輔助手段，因此，在當前陶瓷藝術設計的數字技術應用熱潮中，一味追求技g手段的方式是不可取的。總之，如何使數字技術與陶瓷藝術設計更加有效地結合，是當前陶瓷藝術設計者必須深入思考和探索的問題，也只有這樣，才能使陶瓷藝術設計中方興未艾的數字技術應用更加健康地向前發展。

二、陶瓷藝術設計中數字技術應用特點

應用數字技術正日益成為陶瓷藝術設計的主流，它能夠呈現出具有很強交互性的虛擬畫面、造型等設計方案，在體積、大小、空間、色彩、材質等方面都有非常精確的數據，。各類常見的輔助設計軟件，如PS、3D、Illustrate、AutoCAD等，都具備了各種豐富的功能，能夠全面滿足設計需要，從優勢上來說，便捷性是陶瓷藝術設計數字技術應用最大的特點。

這種便捷性首先表現在設計方案可以不斷優化。傳統的陶瓷藝術設計依賴于手工制圖，僅作品的效果圖描繪就需要耗費大量的時間與精力，細節的描繪更是費時費力，并且所能提供的備選方案有限，在繪圖過程中，對不滿意之處難以進行修改。但是，應用數字技術，設計者則可以輕松地對效果圖進行任意修改與完善，并且每一步驟都是可逆性的，所有問題都能得到及時的修整，所呈現的效果圖也更加美觀、逼真，特別是動態效果是手工效果圖所無法做到的。這種便捷性還表現在設計方案設計者與客戶之間可以方便地進行更有效的溝通，設計者可以隨時依據客戶的需求進行修改，直到達到令客戶滿意的程度為止。

除顯著的便捷性優點以外，直觀性也是陶瓷藝術設計數字技術應用突出特點之一。這種直觀性首先表現于圖像呈現的直觀性。運用數字技術設計的陶瓷藝術作品圖像，可以是二維的畫面，也可以三維以及動態效果的立體模型，并可以對其可能的展示空間環境進行模擬，包括展廳布置、光照條件等，各方面都可以做到仿真的呈現。這種直觀性還表現在設計思想的直觀性。運用數字技術設計陶瓷藝術作品盡管具有便捷性，但是設計者同樣需要付出很多的心血，甚至有可能因為精益求精而付出更多的勞動。數字技術所設計出來的陶瓷藝術作品包含了設計者豐富的思想感情，是其設計理念的集中體現。一件成功的設計方案圖，觀者可以從設計圖中清晰地看到設計理念。

由于數字技術借助計算機，可以獲得更為廣泛的資源和素材，這就使之較傳統陶瓷藝術設計具有更強的綜合性，因此，綜合性也是陶瓷藝術設計數字技術應用的重要特點之一。而由于綜合性特點，陶瓷藝術設計者往往需要從海量的網絡資源中，選取各種設計素材并將其整合至其所設計的作品中，以集中表達設計者的創意思維。

三、陶瓷藝術設計中數字技術應用策略

應用數字技術進行陶瓷藝術設計工作，對于設計者而言當然是如虎添翼，但是如果設計者不采取積極策略進行設計，其仍然無法設計出優秀的作品。所以，陶瓷藝術設計者應當遵循必要的設計原則并采取適合的策略才能夠使作品設計更加成功、完善。

首先，必須有明確的設計目標。設計者在應用數字技術進行陶瓷藝術設計之前就應該對所設計的作品有明確的目的，包括其形式內容、主題立意、思想內涵等，而不能夠僅憑一點感覺就開始設計。在設計過程中，設計者僅憑個人喜好和習慣，甚至僅僅依賴于電腦軟件所形成的偶發隨機的新奇效果，這些顯然都是不對的。只有明確了設計目標，才能在設計過程中有的放矢，避免設計的盲目性，達到事半功倍的效果。

其次，必須有創新的設計思維。設計者如果應用數字技術僅僅是用來復制和模仿他人的創意甚至作品，或者只是稍加改動，這顯然不是一種真正的設計行為。設計者應當在吸取傳統與現代藝術精華的基礎上不斷進行革新與創造，開發與拓展新的陶瓷藝術形式，并賦予其新的思想。不過，數字技術本身的精確特性，使得陶瓷藝術設計者的創意空間受到一定束縛，設計者應不受到電腦軟件的約束，充分展現思想和靈感。

第三，必須有整體的設計意識。應用數字技術來進行陶瓷藝術設計，可以獲取的素材非常多，而設計者如果僅僅是將選取來的素材簡單地堆砌在一起，或者只是進行一些夸張變形，熱衷于新奇的混搭效果顯然是不可取的。這種追求視覺感官刺激的投機取巧并非真正設計師所為，陶瓷藝術設計者應當利用數字技術在集成方面的便利條件，注重各部分之間的組合，使之產生整體的審美效果。

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數字林業技術指的是利用數字化技術真實再現林業情況，該數字化系統主要由兩種涵義構成：第一，基于3S技術構建數字化的林業信息，即通過RS技術進行圖像信息的采集，以CIS技術對林業信息進行空間定位。第二是對數字信息進行傳輸、處理、儲存與應用。

一、淺析數字林業

數字林業以林業信息網絡為基礎，以智能、虛擬和3S技術為主要表現形式，其具有無縫多級和三維顯示的數據共享系統。該技術的應用為林區建設提供了一個更加形象化和廣泛化的資源處理環境，推動了林區生產各環節的信息化程度，為林區與我國社會發展提供了信息化的服務，保證了我國社會和林區的快速健康發展。

數字林業是在數字地球大框架指導下，應用可視、遙感、計算機、數字、網絡和智能等技術，將各個林區的信息用區位坐標標記并串連起來，實現了數據共享與標準化數據采集和更新的一個過程。

二、數字林業創新途徑研究

（一）制定科學完善的技術創新方案

為確保創新數字林業技術的有序性與合理性，我國相關單位應構建科學合理的創新方案，該方案應緊緊圍繞數字林業的相關單位進行，并輔以相關各大高校與研究機構的研究成果，與此同時，應合理利用政府和社會機構的幫助，開展科學傳播與技術應用活動。該方案雖只是我國林業技術創新體系中的一部分，但其同樣要求相關團體的積極配合。

（二）需建立相關法律法規保護數字林業技術的創新

自我國《森林法》頒布以來，我國林業實現了健康、快速、持續的發展目標，該法規的出臺具有較強的現實意義和歷史意義，表現出我國高度重視林業技術創新的態度。但是要想保證林業技術更快更好發展與更早應用，則必須建立更加完善的法律體系。

（三）運用科學方法創新數字林業技術

現階段我國對林業經濟與林業科技方面的研究主要停留在林業體系的內部經濟構架調適階段，但是為了滿足我國市場經濟變化的要求，應將其轉到相關學科與林業間的研究工作中。要想使林業技術得到快速發展，實現科學有效的管理我國林業的目標，創新科學技術是最主要的工作，通過創新數字林業技術，可以從根本上解決林業管理方面出現的經濟運行阻滯問題，才能快速推動我國林業發展，實現林業經濟發展的規劃目標。

（四）加大林業技術創新人才的培訓力度

人是所有產業發展中最主要的經濟創造元素，要想快速推動我國林業發展，就必須培養一大批素質過硬，技術熟練的優秀的工作人員，創新技術人才的匱乏成為我國林業面臨的主要問題，當前我國很多林業從業人員仍持傳統的老舊知識體系，更不具備符合現代市場經濟需求的綜合素養，因此，如何加大創新型人才的培養力度成為創新數字林業技術的關鍵。持傳統知識的人力資源無法滿足新型的科技含量較高的工作要求，因而無法推動林業技術的快速發展。這樣效率過低的人資不僅不能成為現代林業建設的中堅力量，而且還會成為數字林業技術創新的障礙，因此，要想使林業產業更穩定、快速的發展，就必須切實培養一批專業水平過硬、綜合素質較高的人資作為創新數字林業技術的動力與資源。人才推動林業發展，反之，數字林業技術的創新也會加快人力資源開發速度，全面提升林業工作者的整體素質和技能水平。

（五）政府機構應著力建設數字林業技術創新制度

該制度必須囊括數字林業技術創新的整個流程規定，因此，在該流程中，所有相關的政府機構與科研教育組織都必須作為該流程運行過程中的某一主體，確保流程順利開展與有序進行。從當前我國林業發展的實際狀況看，盈利機構并不是創新數字林業技術主要的單位，也不是培養創新型人才的主要基地，但盈利機構卻擔任著創新技術應用的關鍵角色，這種情況是盈利機構追求利益最大化所導致的。盈利機構通過招聘有關人才或利用其他的社會機構對市場經濟活動進行充分的評估，在制定盈利方案后，盈利機構為獲得更好的人才優勢而招聘技術過硬的人才，因此，這些流程可以由相關的盈利機構完成。當創新技術投入使用且幫助盈利機構獲得經濟效益時，那么就說明該項創新技術體系已經初步建成，并可以很好的投入到林業經濟管理應用工作中。

三、3S數字林業技術的應用研究

RS（遙感）是上世紀六十年代興起的一項綜合性的探查技術，人們通過探查地面表層物體對電磁波的反射及其發射的電磁波，提取相關物體的信息，可以完成較遠距離識別物體的目標。利用RS技術可以廉價且快速的得到地面表層物體的屬性數據和空間位置。在數字林業技術體系的應用中，RS技術被廣泛應用于林業經營管理、林業資源調查和林業成圖等方面。

數字林業技術體系中，RS技術的應用范圍十分廣泛，上世紀七十年代，人類開始利用RS圖像編制林業繪圖，其具有成圖迅速的特點，能夠大量節約成圖所需的物力和人力。利用RS技術進行林業調查采用的主要方法是森林雙重、多階抽樣、分層、不等概調查方法；航空相片的數量化蓄積量表方法以及回歸估測的調查方法。在利用RS技術開展林業經營管理工作時，其管理內容主要包括林業資源監測、植被分類和土地利用率監測、侵蝕與土地沙化監測、病蟲害與森林火災監測，同時對林業生態進行調研，編制森林土地的合理利用圖、木材生產與管理方案。

CIS（地理信息系統）是將各種信息與地理位置有關的圖像結合在一起，并應用數據庫與圖形技術來輸出、分析、轉換、顯示、編輯、存儲和采集地理屬性數據與地理圖形。CIS不但可以為林業調查監控提供豐富數據流，同時還可以分析統計、設計規劃、經營管理森林資源。CIS改進了當前森林資源的管理方式，將傳統林業資源管理的靜態模式轉化成動態模式，實現了林業資源的圖像與數據一體化管理目標。

GPS 技術在確定林區面積，估算木材量，計算可采伐林木面積，確定原始森林、道路位置，對森林火災周邊測量，尋找水源和測定地區界線等方面，都可發揮其獨特的重要作用。在林區中，常規的測量方法很難有效測量林區的各種資源數值，而利用GPS技術，就可以精確的測定出林區面積與位置，能夠將林區資源優勢充分發揮出來，它可以十分精確的繪制出林區分布示意圖，是林區資源統計與測量作業中最主要的應用工具，如果廣泛應用GPS技術，能夠將林區的社會效益和經濟效益充分發揮出來。

總結

積極建設數字林業，有針對性的解決當前我國存在的林業管理問題，及時更新我國林業管理的技術措施。與此同時，數字林業技術在保證林業快速發展的同時，也能夠促進社會進步和經濟發展，在我國林業經濟建設方面發揮著積極作用，因此，創新并積極應用數字林業技術是加強我國林業管理，確保管理有效性和科學性的關鍵。

參考文獻：

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[2]張旭，李增元，鄧廣，陳艷，雷振宇，范東璞，楊彥臣. 數字林業平臺技術研究與實現[A]. 中國數字農業與農村信息化學術研究研討會論文集[C]. 2005 .

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Abstract: This article from the "3S" technology, network technology, database technology and application examples of several aspects that the digital land engineering technology and application.

Keywords: network technology; database;

中圖分類號： F204 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

數字國土工程包括管理決策、總體規劃、信息系統以及動態監測報警等方面內容，不僅是國土資源信息化的表示也是國家經濟與社會發展基礎信息資源的平臺。數字國土工程以國土資源信息化為目標，為國土資源合理利用提供理論依據，促進經濟可持續發展。數字國土作為數字地球的一部分，起到發展精準農業逐步走上農業現代化的道路、加強水資源等監護、進行合理開發和利用等重要作用，在我國綜合國力持續提升的今天有著重要的意義。

1.1網絡技術

網絡從產生到高速發展的速度是驚人的，也帶動了社會發展的腳步，在數字國土資源的推進中也扮演著不可或缺的角色。因特網速度以十兆、一百兆甚至一千兆接入學校、居民區及辦公大廈，速度飛躍發展不僅提高了使用效率也降低了上網費用。各種遠程功能和電子商務的普及可以溝通連接在不同地點工作的人們，資源的上傳和下載也讓更多的資源共享，拓寬了信息來源和散向面，讓信息的傳遞障礙最小化。信息高速公路解決了數字國土資源要求的海量數據傳輸能力制約的問題，掃清了數字國土工程發展的前期障礙，為數字國土資源發展打下良好基礎。

寬帶網絡是數字國土工程的骨架，擔任著各個系統模塊和數據庫之間的溝通者和聯系者，掌握著系統模塊的生命線，也通過寬帶網絡實現向社會服務的功能。

1.2“3S”技術

“3S”技術是對GIS、RS、GPS三種技術的總稱。

GIS是Geographic Information System的簡稱，即為地理信息系統。利用計算機對地理信息進行存儲和處理，在計算機軟硬件的支持下將繁雜的資源信息與環境參數以空間和地理的坐標劃分編碼存儲，使用時再轉換輸出，以計算機語言存儲信息，實現了人-機交互信息，滿足了信息系統的需求。

RS是Remoto Sensing的簡稱，即為遙感技術。利用飛機、衛星、飛船等載體搭載攝影成像儀，根據光譜的反射特性記錄不同地區光譜信息，轉換成人類可以讀懂的地理信息，進而區分和判定不同信息，完成對信息的分析功能。

GPS是Global Positioning System的簡稱，即為全球定位系統。該系統由覆蓋全球的二十四顆衛星組成衛星系統，以四星定位的方式在地球上任意位置都可以采集該位置的經度、緯度、高度信息，不僅不受采集時間和采集地區的限制，還能夠提高效率，是目前先進技術的體現。

三種技術之間可以結合應用，構成GIS\RS、GIS\GPS、RS\GPS集成等。

在數字國土工程應用中以土地管理和災害防治為例，首先數字國土和衛星遙感技術的結合構建對全省的土地實施動態的監測，包含宏觀與微觀兩個方向，宏觀監測是從整體的角度進行總量監測，如大區域耕地、森林、草地等；微觀監測是從地塊角度進行監測，以一個地塊為單位跟蹤地塊變化，及時反饋監測數據結果，較早發現災害趨勢，做出正確的判斷和預案，將災害造成損失降低到最小。

數字國土工程也可以對農作物的生長狀況和水肥條件、生態環境、病蟲災害方面進行規律的信息提取，并針對信息分析判斷，提出具體耕作計劃，達到提高農田作物的產量與品質的目的。

1.3數據庫技術

數據庫技術的蓬勃發展也推動了GIS的發展，數據庫存儲地理數據，并以可視的方式通過地圖或者其他界面顯示出來，除了應用在地理中也廣泛適用于和地理相關的各領域。數據庫技術不僅快速處理事物型數據也幾乎可以滿足所有數據管理的要求，在開發效率和數據處理優化、系統管理簡化等方面具有優勢，空間地理數據庫框架建立在關系型體系結構基礎之上，保持了系統的安全性、可靠性、一致性、高性能、快速恢復等諸多優勢。

我國國土幅員遼闊，包括陸地、海洋、地上、空中在內的范圍都是數據測定的部分。有國土規劃、區域地質、礦產資源、環境地質、地球物理、水文地質、海洋地質等數據類型。包含數據圖層、文檔、影像、數字和其他多媒體數據，由基于數據庫之間的軟件實現相互聯通，數字國土基礎數據庫包括土地資源數據庫、礦產資源數據庫、輔助決策數據庫和法規標準數據庫四方面的內容。

1.4應用舉例

一：城市水資源信息系統

水資源信息指城市之中地表水、地下水和各種水利實施。流經市區主要河流的水位、水溫、含沙量、流速、流量等各個水情元素動態和非動態的信息數據均包含在系統之內。在調節覆蓋區域內的防洪、灌溉、供水、旅游、供電、生態環保等方面發揮重要作用。將管理水平與能力推向科學化和現代化，為水資源的合理利用提供有效參考和技術支持。

二：土地市場交易與評估信息系統

土地市場交易和評估信息作為城市基本土地資源信息的組成部分，是社會信息的一種疊加，能夠促進對土地有償使用的方式流程化和規范化發展。建立各類土地交易的基準價格，通過評估的方式確立價格因子，然后生成整體的城市地價信息圖，可以查詢區域的土地級別數據，公開土地價格，開發地價評估，預測市場信息變化走向等。使信息的共享逐漸區域完善化，科學的調控土地供應，防止非法的土地交易，使土地的轉讓、抵押和出租等活動合法化，程序簡單化，引導土地使用權進入有形市場公開交易。

結束語

數字國土工程技術的應用要利用新的科學技術成果，從全局角度出發，穩步推進實施，制定切實可行的整體目標和階段方案，相信在不斷的努力和發展中數字國土工程技術的明天會越來越輝煌。

參考文獻：

[1]衛樹斌，劉波.淺談數字國土工程技術與應用[J].華北國土資源，2002(27)：323-325.

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【關鍵詞】數字電子 技術 單片機 應用實例

1 數字電子的技術前景

1.1 數字信號

對于電子電路的處理，往往是利用電信號，包括：數字、模擬等信號。所謂數字信號，是指在一定的時間、數值方面，能夠進行離散而產生的一些信號。而對于計算機，所傳遞的那些信號，往往是屬于數字化的，相反，對于模擬的信號來說，尤其是在時間和數值上，往往表現出的信號具有連續變化等特點，例如：在電流、電壓等方面。

1.2 數字電路

對于數字的電路來說，在進行傳遞、處理這些數字的信號時，往往形成的是具有電子信號的電路。而在這樣的電路下，能夠完成一系列信號的過程，即信號的產生、信號的放大、信號的整形、信號的傳遞、信號的控制、以及信號的存儲和計算等。我們在分析、設計數字電路時需要選擇一定的工具，往往工具具有的特征是：具有邏輯性的、代數的，這也是組成數字電路的一個根本的單元，而對于電路本身而言，是一個具有邏輯特征的電路。

1.3 數制與代碼

對于一個數字電路，其基礎是輸出和輸入的信號作為研究的對象，在其之間存在對應的、邏輯的關系，我們為了分析其主要的作用，往往利用其邏輯性的關系。

在現實中，對于數字設備，往往按照二進制代碼來運算、處理的，而對于電子技術來分析，利用二進制數是顯得尤為重要，所謂的單片機，是指：把計算機的一個個部件都匯聚到一塊芯片之中，這就構成了一個微型的系統。而數字電子技術對于單片機來說，也能夠促進其發展。

對于二進制數來說，采用的是兩個數碼，即零和一，而其基數是二，而技術規律為：“逢二就進一”的原則。在二進制數的各位，其位權是20、21、22……等，而任何一個二進制數，是以其數2為底，作為冥來求和，通過這個數來表示。

除了采用二進制外，在計算機系統中，還使用的是“八進制、十進制 、十六進制”等。往往二進制是用于機器內部來處理數據。而八進制和十六進制不同，是用在書寫、程序方面，尤其十進制用來輸出運算的結果。

1.4 邏輯代數的基本定律

對于邏輯代數來說，具有以下的規律，即：0-1的規律、交換規律、結合規律、分配規律、互補規律、重疊規律、還原規律、反演規律或者摩根定律、以及吸收規率、隱含規律等。

1.5 數字電路的特點及分類

和模擬電路比較，其數字電路特點比較突出，從以下幾個方面來說：

第一、結構簡單，能夠進行集成化、系列化生產，比較方便，而且成本低，使用方便。

第二、具有抗干擾性強、可靠性高、精確度高、穩定性好等優點。

第三、在處理功能方面較強，除了能實現數值的運算，還實現邏輯運算和判斷。

第四、能夠進行編程數字電路，很好地實現在各種運算方面的靈活性。

第五、通過數字信號的應用，更方便進行存儲、加密、壓縮、傳輸。

2 單片機技術

2.1 單片機的定義

對于單片機的定義，往往是指把計算機的一個個部件都匯集到一塊芯片之中，這就組成的一個微型的系統。而單片機的設計，是為了控制其應用而設計的、以及制造其固有的構造，在國際上，也叫微控制器。

2.2 基本結構及特點

在單片機芯片內，往往包括以下幾部分：CPU部分、ROM部分、RAM并行I/O部分、串行I/O部分、定時器計數器部分、中斷控制系統時鐘部分、A/D即模數轉換器部分和D/A即數模轉換器部分、以及WDT監視定時器等部分。

對于單片機，其特點為：1、功能多。2、品種多。3、占用空間少。4、系統所需器件少。對于單片機的應用，包括4大類：第一類：智能儀器儀表;第二類：在工業方面進行測控的;第三類：在民用方面的是一個具有智能型的電子品;第四類：在設備方面是屬于計算機的一個外設及通信的設備。

3 結合數字電子技術與單片機的應用實例

3.1 數字電子鐘

20世紀末，隨著電子技術的發展，現代電子產品已經出現在社會的各個地方，這樣就帶動了社會的發展，即社會變得信息化，以及提高了現代電子產品的性能化。

目前，隨著單片機的發展，使其變得高性能化、多品種化，這就逐漸轉化為CMOS，最終實現了“功率比較低、體積比較小，容量特別大，性能特別高，價格特別低的設備，在電路方面，其具有了內裝片的設備。這種技術屬于微控的一個技術。而在單片機模塊中，最普邊的是數字鐘的使用。對于數字鐘，是利用數字電子技術而實現的，即能進行分秒來計時的裝置，這與機械式時鐘不同，其準確性和直觀性較高。

對于電子鐘，往往按照數字電路來進行的，用時、分、秒的數字來顯示，屬于一個計時的裝置，其應用比較廣泛，大部分是出現在每個家庭、車站，碼頭等地方。對于人們的日常生活來看，也是一個必須的、具備的產品。對于數字鐘及其擴大應用的研究，這是具有很重要的意義。

3.2 由數字電子鐘組成的單片機的選擇

在電子時鐘里，對于單片機的選擇，往往是以AT89c52為核心的，即作為一個電子時鐘的硬件部分。在AT89C52片內，往往利用的是FLASH ROM， 在3V的超低壓下而運行的。其存儲空間具有8KB 的ROM，而在線編程中，隨時可以進行擦除，也不會對芯片產生傷害。一旦把AT89C51作為核心部件，就會對芯片產生傷害。

總而言之，在數字電子技術和單片機的發展前提下，對于我們的生活來說，是有了許多的方便。隨著單片機在智能化方面的應用，使得該系統變得規模小、功能多，操作簡單、造價低、應用廣泛。在數字電子技術與單片機的結合使用，使得單片機的技術發展很快，即具有幾十年的發展過程。所以，我們研究其發展是有著重要的意義。

參考文獻

[1]楊立隆.循環水旋轉濾網的改造[J].浙江電力，200I（06）：l1-13.

[2]李松生，陳勝利，鄭建濤.EDF 18H 型耐海水二次濾網設計、制造及應用[J].電站輔機，2000（04）：19-21.

篇（7）

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012) 05-1033-02

隨著現代人對便利程度需求的與日俱增，信息網絡技術在世界范圍內得到迅猛發展。與此同時，隨之而來的副作用也慢慢顯現出來。例如，許多作品并沒有得到所有者授權，就已經在Internet網絡上被一些個人或者團體進行惡意的傳播，甚至惡意的破壞。許多網絡上的音頻、視頻作品的版權遭到了嚴重的侵害。再比如，很多電子商務網站的客戶信息也被一些網絡黑客進行惡意的盜取，甚至進行違法的金融行為。因此，在網絡與計算機技術飛速發展的今天，實施有效的版權保護和信息安全，以保護作品與個人的信息安全，就變成當前一個迫在眉睫的現實問題。

1數字簽名簡介

進入二十一世紀以來，世界各國的信息產業部門、軍事部門甚至政府部門都加強了對信息安全技術的關注與研究，并投入大量精力建立起了較為完善的安全密碼體制。例如，Peyravian與Zunic在2000年針對保護式通行碼傳輸(protecting password transmis? sion)與保護式通行碼更新(protecting password change)提出了兩個方法。Hwang與Yeh在2002年指出Peyravian與Zunic所提出的方法和一般通行碼驗證方法一樣無法抵御通行碼猜測攻擊(password guessing attack)、服務器欺騙攻擊(server spoofing attack)、及竊聽服務器資料攻擊(server data eavesdropping attack)。Hwang與Yeh為了要抵御上述的三項攻擊，也提出了一個基于服務器公鑰的改進方法。然而，使用公鑰就會需要憑證(certificate)，如此一來會造成額外的負擔。然而，除了身份驗證及密鑰交換協議外，有許多確保安全及提供便利的應用被提出，這就是數字簽名(digital signature)技術。

概括的說，數字簽名技術就是采用密碼學理論中的信息加密方法與技術，借助于某個加密技術中的信息加密與解密算法體制，對要傳輸或保護的信息報文實施數字簽名，以達到在接收端所獲取的信息的完整性(integrity)及版權專屬(ownership)。數字簽名技術的研究早在上個世紀七十年代就已經開始。1976年，兩個科學家迪菲和赫爾曼首次提出了數字簽名的概念[1]，數字簽名技術開始逐漸引起了學術界的廣泛重視，吸引了大量學者從事該領域的研究，推動了其規范化的進程。1984年9月，國際ISO組織開始著手為數字簽名技術立項，指定由SC20下屬的WG2組織來負責制定數字簽名的技術標準。之后的幾年，數字簽名技術得到了數學界、信息學界與計算機界眾多學者的廣泛關注，使得數字簽名技術得到了快速的發展。1988年5月，針對使用Hash函數的數字簽名，SC20又提出了一個新的建議草案，即DP9796草案。不僅在美國，在歐洲的一些國家里，也投入了對該研究極大的熱忱。世界各國都加緊了自己的數字簽名的標準化工作。隨著新技術的不斷出現，1991年NIST又推出了自己國家的數字簽名算法標準，命名為DSA/DSS數字簽名算法標準。進入上世紀九十年代，隨著信息網絡技術的飛速發展和廣泛應用，數字簽名技術獲得了更加廣泛的研究和應用。Girault在1991年提出自我驗證公鑰(self-certified public key)，如此一來，便不再需要額外的憑證[2-3]。這也極大的促進了數字簽名技術的發展。在2000年，Shieh等人提出了多個多重數字簽名(multisignature)方法，這些多重數字簽名方法都是基于一個新的滿足了一些行動系統的特殊要求的數字簽名方法，且不再需要額外的訊息。不久之后，Hwang及Li指出Shieh等人的方法無法抵御偽造攻擊(forgery attack)，且他們宣稱仍需要額外的信息來抵御這些特定的攻擊。

2數字簽名方案分類

按照不同的標準，數字簽名技術有不同的分類方式，但目前最廣泛采用的還是SC20所給出的分類方案。規定根據SC20的規定，目前的數字簽名可以大致分為三類：使用Hash函數的數字簽名、帶印章的數字簽名、以及帶影子的數字簽名。從信息加密密鑰的角度，也可以對數字簽名技術進行不同的分類。根據加密密鑰和解密密鑰之間的關系不同，目前的密碼學體制可以分為對稱密鑰密碼和非對稱密鑰密碼體制。相應的，數字簽名技術也可以分為兩大類：對稱加密（單密鑰體制）數字簽名和不對稱加密（公鑰密碼體制）數字簽名。在對稱加密數字簽名中，數字簽名的加密方案是由一組加密變換和一組解密變換組成。信息加密后，可以借助密鑰進行解密變換，進而恢復信息。在該方案中最為重要的就是密鑰的設計，因為密鑰是信息得以保密傳輸的關鍵。與此不同，非對稱加密數字簽名體制是一種保密密鑰體制(secret key cryptography)，其含義是：信息無法通過一組加密變換和解密變換得到保護 與恢復，對于每一對加密和解密密鑰來說，其雙向的恢復都是非常“不容易”的，即難以從解密密鑰獲得加密密鑰，也難以從加密密鑰中獲得解密密鑰。

1976年，斯坦福大學的兩位研究人員Diffie和Hellman提出了一種全新的具有不同加密密鑰和解密密鑰的密碼系統，稱為非對稱加密體制系統，又稱公鑰體制。在這種系統中，要求每個使用者擁有兩個密鑰：一個公鑰(簡稱公鑰)和一個私有密鑰(簡稱私鑰)。當其他用戶給某用戶發送加密信息的時候，他們使用該用戶的公鑰；當這個用戶需要解密信息的時候，他使用自己的私鑰。因此，在這種體制下不可能很輕易地從加密密鑰推導出解密密鑰。此外，還有一種系統，它采用對稱密碼算法加密數據文件，而用公鑰密碼算法來傳送對稱密碼算法所使用的密鑰。這樣就既能利用對稱密碼算法的速度，又能有效解決密鑰分發問題。與此同時，它能保證每次傳送都可由發送方選定不同的密鑰進行，更好地保證了數據通信的安全性。它使得普通網絡用戶采用“強”加密技術保護自己的信息安全成為可能。

對應于這三類系統，目前數字簽名方案主要有三種：對稱密鑰簽名，公鑰簽名和基于消息摘要的數字簽名。

3用于數字簽名的算法

加密（cryptography）是一套用于加密和解密數據的數學技術，借助于它資料可以被安全的傳送，并且無法被未經授權的個人和團體解譯[4-5]。加密將算法結合密鑰來保護數據，而密鑰（key）是指用來加密或解密信息的數值。即使算法是公開的，安全性也不會受到威脅，因為在沒有密鑰的情況下，數據是無法讀取的。換言之，密鑰提供了安全性，而不是提供算法，算法只提供了密鑰套用的基礎架構。

目前，已經發展起來許多著名的加密算法，每一種都支持不同的安全性操作[6]。常用的非對稱算法是以RSA算法最為代表。這種算法在一開始的時候產生兩個極大的數字（512bit~或更大），我們稱之為密鑰對（公鑰與私鑰）。私鑰由使用者保存，公鑰由第三人機構留存或由特定第三者簽署憑證，當簽署者以私鑰對電子文件作加密（簽署）后，可透過第三者機構所留存的公鑰對簽章加以驗證，以確認是由簽署者所簽署，達到不可否認性。除了使用非對稱算法之外，還會使用到哈希（Hash）算法[7]，這種算法可以將大量的數據以極少的字節來表示，且無法預知在何種數據的情況下會產生同樣的哈希值，以達成數據完整性。表1列出了幾種著名的加密算法：

表1幾種著名的加密算法

4數字證書與PKI

目前我們最常使用的電子文件簽章方式是以PKI（Public Key Infrastructure）技術為基礎的數字簽名方式[8]。PKI是通過包括由私鑰及公鑰組成的在線安全機制，借助加解密且不使用同一把鑰匙，可確保網絡上信息流傳輸過程中的安全；其中公鑰是公開的，而私鑰則由使用者持有保管。這一對密鑰其中一把對數據進行加密后透過網絡進行傳輸，使得在傳輸過程中一旦數據被竊取時，竊取者仍無法輕易將數據進行解讀；另一支密鑰則作為解密用途，以獲得原始資料內容。這二把鑰匙皆由幾何方法產生一定位長度（如64、128 bit），確保被破解的難度，依安全程度不同，目前私鑰儲存型態或方式有：計算機軟硬盤、IC卡、智能卡（Smart Card）等組件。

公鑰基礎設施被視為現階段網絡交易最安全的一種方式，它是以公鑰密碼學技術為基礎而衍生的架構，在電子數據通過網絡傳遞與交換過程中，提供電子數據身分的確認性、數據的完整性、交易的不可否認性、數據的隱密性等信息安全應具備的四大需求功能。

除了公私鑰技術之外，PKI最重要的核心為憑證中心CA（Certification Authority），CA必須是一個公正的第三者（包括政府、銀行、一般法人等）來成立，公鑰透過CA來進行認證，私鑰則由交易雙方中的一方向另一方提出要求取得，不得分享第三者。CA所進行的認證程序就如同在國內，不管是政府或私人企業向戶政事務所申請印鑒證明，使用在不動產交易契約及字據等重要事項。在網絡交易環境里，也必須建立類似簽名或蓋章的信賴機制，數字簽名技術構建的電子認證機制，可以提供類似網絡身份證或電子印鑒的功能，滿足網絡交易所需的身份鑒別、數據防偽及不可否認等安全需求。

參考文獻：

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[3] Satoshi Koga,Kouichi Sakurai.A Distributed Online Certificate Status Protocol with a Single Public Key[C].PKC 2004,LNCS 2947, pp.389-401.

[4]鄭羽.加密與解密實踐入門[M].北京:電子工業出版社,2006.

[5] Atul Kahate.密碼學與網絡安全[M].北京:清華大學出版社,2005.

篇（8）

中圖分類號： P901 文獻標識碼： A 文章編號：

從人類文明的誕生開始，人們在千百年的自然環境中尋求自然的真理，探索自然的奧秘。席地而居、入洞為室，人類的居住空間不斷的發生了變化。如今我們居住的星球，這個有限的空間不僅在只是一個遮風避雨，繁衍子孫的場所這么簡單，它更多的是容納我們人類賴以生存的伙伴。這個生存空間容納了我們多彩的生活，是人類工作之余精神休憩的良好場所。生活本來是多元且復雜的，隨著世紀經濟的發展，物質基礎已經不能滿足人們對高品質的居住環境的需求。景觀設計和建設不能準確把握地域人文特質，實現景觀特有性，多樣性、舒適性的環境需求。如何運用及整合新的設計表現手段來解決景觀設計中的不足以成為景觀設計行業的一道新難題。“數字景觀”采用高仿真模型系統與計算機軟硬件系統相結合的工作模式，根據人機結合的方式指導并檢驗設計項目。這一系統不僅要通過設計師、規劃師及決策者從視覺上對設計項目進行檢測，同時，還需要采取計算機數據分析處理的形式得出最終檢測報告。對設計規劃項目的可操作性、與周圍環境的協調性、設計項目建造尺度、比例、色彩搭配等方面具有強大的現實指導意義。

1數字景觀技術

20世紀以來，伴隨著科技的進步發展，計算機信息得到了廣泛的的推廣。計算機網絡在我們的生活中扮演著至關重要的角色。21世紀的今天，我們生活在充滿信息資源的世界，計算機網絡已經成了人們相互聯系的密切工具了。CUDI國際城市發展GIS空間運行模型研究院認為城市人與地的關系系統的數字化是城市的信息化的實質，它為了使城市的既能能更好的發揮其作用，便以人為本，通過城市信息化來體現城市的運作系統，將城市中的人與地親密的結合在一起，實現了系統的優化性。信息數字化在景觀設計過程中產生了重大變革，人機交流、數字模型創建、多媒體表現。核心的理念是用數字化的手段來處理景觀設計過程中呈現的問題，從而達到優化資源的分布及利用，通過對海量地理數據的獲取，實現其多分辨率、及三維圖對環境的描述，以此來支持和改善和提高人類的生活質量。同時，設計本身則又多了一門表現的語言。新一輪的設計思潮更注重的是生態應用,結構更合理，新材料的融入，能源的節約。藝術與技術的結合，能產生意想不到的效果。景觀數字化將通過虛擬現實、參數化控制、生態模擬，遙感監控等技術的有機的整合,并開發和應用數據庫對設計進行評估，規避設計風險，節約資源，實現可持續發展。這對于實現數字化的識別及重現有著莫大的作用。居住區環境景觀的構成可分為自然要素和人工要素，自然要素包括構成居住區原生景觀的樹木、綠地、河流、地形地貌等。人工要素是居住區景觀的主要構成要素，包括廣場、道路、鋪裝、水體、雕塑、涼棚、座椅、燈光、果皮箱等等。對設計師而言，是對居住區住宅周圍或住宅和住宅之間環境要素的整體考慮和設計在現在的科學領域階段，信息源會產生較多種類的信息數據，人的力量還不足以對這些數據進行分析。由于沒有專業有效的數據分析手段，許多的數據資料被浪費，這對科學研究來說，是一筆很大的損失。計算機技術在現在的景觀設計過程中，扮演著越來越重要的角色。可視化數字技術是計算機技術中的佼佼者，對于景觀設計與表達發揮了極大的作用，使景觀設計走向一個新階段。可視化（Vi sualization)是利用計算機圖形學和圖像處理技術，將數據轉換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并進行交互處理的理論、方法和技術。它涉及到計算機圖形學、圖像處理、計算機視覺、計算機輔助設計等多個領域，成為研究數據表示、數據處理、決策分析等一系列M題的綜合技術。景觀環境模擬由場地三位景觀空間的構建始，集中在地形、植被、水體、建筑和空氣等景觀要素的模擬與仿真逐步深化到場地的四位景觀(景觀的日變化、季相和景觀的多年變化的動態研究)，在此基礎上對景觀規劃要素進行疊加，預測景觀的作用特種系列和后效特征。對景觀系統進行模擬與仿真，研究景觀各種因素相互間的作用規律和作用過程，同對景觀發展演變趨勢進行預測研究。景觀要素的模擬。景觀設計中，常用制作三維模型的軟件為3ds Max、Sketchup、ylcad、Rhino等。它可以對設計對植物、水體、地形、建筑、園林小品、動物等想法進行實現。這些工具使得設計師的想法不再存在于我們的腦海中，而是以更加直觀的方式出現在了我們的眼前，它更具多視角、多逼真，同時能對細部進行更加深刻的描繪。它現在已經是設計們創意表達和引導的好幫手。在現代技術應用下的景觀創意與規劃思想表達充分發揮人的主觀能動性，而規劃過程則變得更加客觀和科學。

2 數字景觀技術與城市發展的影響

我們現在都倡導和諧社會，人與自然的關系猶如毛與皮，人皮之不存，毛將焉附？人類賴以生存的地球正在遭受嚴重的生態破壞。據調查，目前有十大環境因素困擾著地球：二氧化硫排放過度；全球生物多樣性減少；酸雨快速蔓延；全球森林面積銳減；土地荒漠化加劇：大氣污染日益嚴重；城市污水污染率加重等。這些污染使得地球的“自凈能力”和“自衛能力”大大降低，從陸地到水下的生物都遭到了嚴重的破壞，人類活動，有利也有弊，若不能做好環境資源的保護，反過來對人類的生產、生活和生存也會產生危害的作用。其中，全球氣候變暖給地球帶來了嚴重的后果，例如：南極冰雪受熱融化，海平面升高，直接威脅著沿海國家以及世界上30多個海島國家的生存和發展。我國目前也承受環境污染和生態惡化所帶來的危害。多數城市空氣污染超標，年酸雨量增加，荒漠化擴張的勢頭日益加劇。為了生存，為了脫貧致富，長期以來，濫墾、濫樵、濫牧等加重了本就十分脆弱的生態負擔，導致水蝕、風蝕加劇，形成惡性循環。生態環境的保護，僅僅依靠環境保護領域來解決是遠遠不夠的，唯有全方位的綜合生態環境整治才是根本出路。在進行居住區環境景觀設計時，需要考慮到的因素有：居住區的地理特征、地域文化背景和居住區周邊環境狀況，以及居民的習慣和喜好，從而達到居住區的風格與環境相協調。現在有許多人引用歐洲的建筑幾何對稱、開闊、壯觀的風格。國內出現了歐陸風格、草坪風格等風格的住宅小區。許多人甚至不懈追求西方皇家園林的豪華氣派，如洛可可庭園、多利亞宮廷園林等園林風格，還有那些歐式羅馬住宅、歐式噴泉等等。居住環境中可以適當參考國內外居住區環境景觀的一些特點，針對有特別需要的人群適當營造一些歐式居住環境，可以豐富我們的居住區風格樣式，滿足多元化的居民審美需求。但是不應追求極端的“風氣”和“時尚”。例如，歐式的園林中運用了過多的中國園林式風格，中國園林式風格中融入了過多的歐陸風格，就形成了“四不像”工程，現代許多富家人群追求豪華，但又想中國式風格，所以在未調查環境特點與當地風特殊時就沿用一些前衛的設計方案，造成了許多啼笑皆非的案例，此處就不多贅述。設計師在設計的過程中需要將地域文化與居住區的環境進行詳細的調查后方可給出可實操的方案，以免造成風格與環境不相協調的設計作品。現在有許多居住區的風格注重綠林草地，但卻忽視了喬、灌、草復層植物生態群落需要進行合理的營造，致使居住區的生態植被結構單一，生態效率低下，并且在遮蔭與透光、擴大綠地面積與營造活動空間、圍和與通透等矛盾沖突未被解決。而且，大面積草坪的養護需越是要付出昂貴的費用。很多人認為生態居住區就是有綠化面積越大，就越顯得“生態”，生態效率就越高。從而引起了越來越多的人則更重視居住區的綠化，開發商也順應了這種潮流，掀起了居住區綠化熱的現象，大量盲目追求綠化效果和綠化率。一些設計師本以為超大的綠地面積能給人帶來恢弘的氣勢，但卻南苑被，這些設計作品被冠以單調、乏味之名。同過大的綠化率不僅占用居住區內其他功能用地，還會增加居民的物業支，與生態居住區節約能源和資源的要求截然相反。

3 結束語

作為未來的城市規劃設計師，我們要為今后的城市環境深思，在地球環境日益惡化的今天，以我們微薄的知識去做一點切實的改變，為全球的生態環境和子孫后代的資源共享獻出微薄的力量，在可持續發展的道路上，我們還需不斷努力探索。

篇（9）

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)24-6029-03

The Application and Research of Digital Technology in Civil Aircraft Design

LIU Ning

(Shanghai Aircraft Design and Research Institute, Shanghai 200232, China)

Abstract: To analyze digital technology in respect of virtual reality, three-dimensional modeling, visualized post-processing, digitalized management platform. The development of computer digital technology brings new research method and way of working to the progress of design, technology demonstration and marketing. It also brings the process rationality, humanity and efficiency. Civil aircraft, as the representative of the high-end product, shows the future of the technology development. The greatest value of civil aircraft is marketing promotion, recognition and reputation by customs and clients. These are the keys to improve the international competitiveness of China.

Key words: civil aircraft design; digital technology; virtual reality; three-dimensional modeling; visualized post-processing; digital graphic art and design

1 數字化技術的定義

數字化技術指在一定的硬件基礎上，通過計算機軟件的運算方式來實現產品的設計研發、可視化術分析、虛擬產品展示等過程。這種過程可以簡單稱之為數字化技術。數字化技術以其豐富全面的功能在航空航天、科技、制造、多媒體等領域中得到了廣泛的應用。

2 國內外航空業數字化技術的發展

2.1 國外數字化發展現狀

國外數字化技術是隨著信息技術、互聯網技術、計算機硬件技術、CAD/CAE/CAM等技術的發展而逐漸發展起來。它主要以產品的數字化設計、協同平臺管理、虛擬現實等技術為主要標志，促進了傳統工作模式到數字化工作模式的根本性轉變。隨著產品制造模式的變化，這種工作模式在國外民機設計領域也得到了廣泛的應用，極大提高了工作效率，節省了人力成本和硬件成本。

2.2 國內數字化發展現狀

國內航空業近年逐漸開始應用數字化技術，經過近數年的努力取得了顯著成效,集中體現在以下幾個方面：

1）虛擬現實技術：利用數字化技術實現三維模型的可視化、建立數字樣機。在詳細設計階段進行結構件和部分系統件的三維數字模型、預裝配、干涉檢查與運動模擬效果，并利用渲染技術體現了產品的外形輪廓、材質的表達、環境的渲染等。模擬效果逼真。

3）數字化管理平臺：絕大多數飛機制造企業引進了產品數據管理（PDM）平臺。部分企業還制定了數字化設計/制造管理標準。

4）在數字化技術推廣應用：各航空企業對數字化設備均有著較大的投入，從整個行業來看，數字化類固定資產已占到固定資產原值的三分之一以上；工作站、服務器已達幾千臺；CAD等各類軟件已達千余套；數控設備五百余臺；產品數據管理（PDM）終端用戶超過500個。

5）以數字化技術為前提的數字化藝術：利用三維設計軟件(如Pro Engineer、Caxa、Alias studio、Maya等)，展示了優美的飛機外形、優雅的飛行姿態、美觀的噴涂設計等。利用三維軟件結合虛擬現實軟件(如Division Mockup)對飛機的內部結構、管路、電氣等的設計情況進行分析、利用數字化平面設計軟件展現飛機舒適的內飾環境和美輪美奐的燈光效果等。這種全新的視覺效果對飛機的宣傳工作都起到了至關重要的作用。

3 虛擬現實技術

3.1 虛擬現實技術的定義

虛擬現實技術是近年信息技術迅速發展的產物, 是一種創建和體驗虛擬世界的計算機系統。它通過計算機硬件和軟件系統共同實現。虛擬現實是在虛擬的數字空間中模擬現實世界中的事物,這是現實世界的事物在數字空間中的可視化和感官化的表現。

3.2 虛擬現實技術的特點

1）Immersion（沉浸感）、Interaction（交互性）：對于產品展示，傳統表現模式無疑受到了空間和時間的條件的束縛。而想要在真實產品前就可以評估其設計的合理性，需要的時間和人力成本將是十分巨大的，而虛擬展示設計具有感官上的真實性的特點。一個受測試者置身其中，通過操作一定的設備如手套、頭盔、立體眼鏡等，不僅能獲得身臨其境的感覺，而且其交互性使用戶有著強烈的主動式的體驗。在人工虛擬建成的數字世界中，用戶的得到了類似置身實際場景的真實體驗。

2）準確性：虛擬的展示設計一般通過純數字化、模型化、圖表化的來展示。依托于數據生成的模型、數據結果保證了可視化結果的準確性。各相關領域的專業人員通過行業認可的計算手段進行數據計算、分析。通過可視化分析結果，分析產品設計的合理性。例如飛機模型展示、模擬裝配、場景展示，使研發工作人員及市場研究人員對飛機的設計的進展情況有著充分的了解，可以做到及時發現問題，解決問題。為設計人員節省了繁瑣的人工勞動。

3.3 虛擬現實技術發展趨勢

如今，虛擬現實技術的發展成為數字技術發展最為迅速的領域之一，也是目前信息技術產業的熱點之一。全世界很多發達國家虛擬現實技術在很多行業都得到了廣泛的應用并取得了很大的發展，給企業帶來了良好的社會效益和經濟效益。未來，虛擬現實技術將從借助外部設備式的被動立體實現裸眼式的主動立體，效果將更加逼真、運算過程更加迅速；利用全球協作，將輕松做到分地實時渲染、數據同步更新。目前已有國內航空企業開始使用虛擬現實技術進行研發設計、技術分析。如Division Mockup。

4 數字化三維建模技術

4.1 數字化建模技術定義

基于數字化模型的建模技術是由專業人員通過使用專業CAD/CAE/CAM技術的應用，運用計算機圖形學、幾何學以及自身的專業知識，搭建出物體的三維模型。三維建模技術給工程設計領域帶來了根本性的變革，幫助設計師從傳統的、枯燥的繪圖方式中解脫出來，設計師可以不再花費大量的時間和精力去測量模型的尺寸、公差等設計特征本身，更好的理解和觀察設計對象，優化產品設計。

4.2 數字化建模的原理

三維設計軟件模塊眾多，覆蓋面廣泛，軟件功能強大，界面友好、操作方便。軟件提供最基本的單元幾何造型模型庫，如球體、圓柱、圓錐等。創立簡單的零件，可通過對其結構進行分析，將其分解成若干基本體，再對基本體進行三維實體造型，之后再對其進行交、并、差等布爾運算，便可得出零件的三維實體模型。對于較復雜的圖形，軟件提供草圖工具，設計人員可以通過它先勾勒出截面，再拉伸出較復雜的幾何形體。為了滿足人們不斷提高的審美要求，目前主要流行的幾款三維設計軟件基本都提供面片模塊，該模塊為設計人員提供了非常方便的曲面設計工具。對于具有大塊曲面的零件，設計師可以方便地對單個面或片體進行變形處理，以達到需要的曲面。

4.3 數字化建模的應用

三維數字化模型可以更準確地對產品的數據進行定義，幫助相關專業人員對產品設計進行評估，并行地完成相關工作。更重要的是三維數字模型可以實現產品信息的數字量傳遞，直接作為制造加工的依據。

如今的航空領域，數字化技術中的建模技術已經應用的非常廣泛。利用CAD軟件，飛機的設計完全可以實現無紙化設計。為民機研發設計人員提供了極大的方便。

三維數字化模型同樣可以與虛擬現實技術相結合，它是產品設計過程中最基本、最重要的工作之一。如圖1、圖2所示。

5 工程可視化后處理軟件

5.1 可視化后處理軟件

目前在航空領域可視化后處理軟件有很多。其中Ensight為其中之一，它是一套適用于各種工程和科學的后處理與計算結果可視化與協同軟件。在工業、科研、產品設計等領域應用廣泛。可支持各種類型的工程分析數據。全球眾多工程師、科學家及科研工作者都使用其來查看、理解、交流各種計算機處理數據結果。可處理百萬甚至上億的結點單元，具有并行處理與渲染的優勢，并支持VR 系統環境以及實時協同等功能。通過Ensight可以將模擬計算飛機各種運算的數據進行可視化。

5.2 可視化后處理軟件的特點

1）支持圖形質量和輸出選擇

2）動畫功能

3）不限制的腳本實現批處理模式

4）虛擬現實的功適合演示

5）深度的右鍵單擊選項，能夠交互操作視圖

5.3 可視化后處理軟件的應用

可視化后處理軟件在航空業的起步較晚，在汽車行業，后處理軟件已較多的運動在氣動外形分析、動力分析等方面。國內航空業已有企業利用可視化后處理軟件對飛機設計的進行計算、分析（如圖4）。今后可視化后處理軟件將越來越多的應用航空領域。

6 數字化管理平臺

目前國內航空業主流的數字化平臺品包括PTC公司和法國Dassault Systemes公司的PLM系統。其中美國PTC公司的產品是基于Windchill內核技術，該平臺的主要作用是管理飛機產品數據及流程，用于進行主制造商與供應商之間有實現在線協同設計等，該公司具備多年豐富的技術積淀和航空領域項目實施經驗，全球很多航空企業是其合作伙伴。VPM是基于ENOVIA技術，用于管理飛機初步設計階段的數模，與CATIA的無縫集成，是其在全球航空領域得到廣泛應用的重要因素之一。

達索為各種企業提供電子商務解決方案，幫助企業實施數字化戰略。ENOVIA專注于幫助企業管理數字化產品、流程和資源的綜合性模型、協作模型及分布式模型。其核心優勢主要是在數字化制造解決方案，不僅僅提供了生產過程的仿真，同時還提供了車間和生產線的仿真，人機工程等。

6.1 PLM產品的發展趨勢

1）進一步和CAD/CAM集成實現數字化生命周期管理；2）貫穿從市場開發到后續產品運維的整個產品生命周期管理；3）進一步加強PLM產品研發和SCM供應鏈管理兩大核心業務的集成和協同；4）真正的將前端的市場和產品規劃，組合計劃過程和后續的產品研發集成起來。

7 數字化平面藝術

如今，數字化技術越來越廣泛的被運用在平面設計上，電子數碼產品、多媒體產業、電子信息處理系統成為新技術的核心，平面設計成為數字化革命的實驗田之一。數字化的平面技術帶了藝術形式的新的表達形式，產生了數字化的平面藝術。

在航空領域飛機的外觀和內飾中，平面設計已經是不可或缺的一部分，飛機的外觀形象在飛機的宣傳和銷售過程中其實是非常重要的，國內以往整體效果偏向保守穩重，而近年國內民機的飛機噴涂有了新的變化，如上海世博會期間東航公司的“世博號”噴涂，積極的運用了新穎的圖案設計元素，給飛機的整體外觀注入了新的活力。國內某支線客機的藍色圖案和紅色彩虹主題圖案，也分別象征了該型號飛機的大氣和活力。給我國自主研發的飛機的宣傳起到了積極的作用。內飾方面，國產大型客機展示樣機也同樣大量的運用了平面設計元素。結合了中國祥云、龍的傳統元素，搭配大氣端莊的色彩，大型客機展示樣機在2010年亮相珠海航展時，得到了國內外一致的好評。

8 結論

數字化技術的應用，為飛機的研制提供高效可靠的設計手段；提高了飛機設計的可靠性和可維護性；通過有效的平臺管理，確保了研制過程的高效化、無紙化、保證了數據源的唯一；設計過程清晰可追溯，便于協調；通過工程可視化和后處理軟件，測試產品零件的合理性，減少零件間的干涉；減少了因為設計不合理所造成的設計更改，縮短新機研制周期，節省飛機的研制成本；展現了飛機外觀內飾的美學設計，提高了飛機的國內外知名度。

因此，數字化技術將有助于我國民機事業的發展。飛機的研發和制造是一項復雜龐大的系統工程，在技術上，未來飛機研制的趨勢將更多地運用數字化技術為之服務。在人力上，掌握數字化技術的人才將為飛機設計的研制周期、質量、安全性帶來保證。

參考文獻：

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[2] 潘云鶴,孫守遷.數字化藝術與設計研究進展[C].杭州:第五屆國際CAID&CD會議,2003.

篇（10）

隨著國家經濟的快速增長，城鎮建設的步伐越來越快，相對應的土地利用價值越來越高，怎樣提高土地的綜合利用率，是政府迫切要求解決的問題。而地籍測量工作的展開，對地籍圖的要求也越來越高。地籍測量的工作需要采集大量的數據以及繪制大量的地籍圖等，工作繁復復雜，而按照常規的測算方式，想要達到現如今的要求標準，變得非常的困難。隨著科學技術的發展，走向數字化與自動化的地籍測量已經成為時代的必然，由于數字地籍圖的地籍信息能夠完整地覆蓋每一個區域，在所形成的地圖上詳細的標記了每塊土地及其附著物的基本情況，所以它不但實現了土地的經濟價值，還為政府部門做各項宏觀決策提供了基礎的資料和科學的依據。

1.現代地籍測繪技術的基本情況

數字化地籍測量是依據計算機為平臺，用先進的數字化采集設備采集基本的地籍測量數據，然后將數據輸入計算機里，然后在數據處理軟件和繪圖軟件的使用下自動生成地籍圖。現代測繪技術是運用到地籍測量中的一些先進的技術和方法，它是融地籍測量外業、內業于一體的綜合性作業系統。其最大優點就是在完成地籍測量的同時可建立地籍數據庫，并通過一定的途徑建立地籍管理系統，為完成“數字國土”工程、實現電子政務和現代地籍管理奠定基礎。現代地籍測繪主要是采用自動采集地籍要素的方式，利用全站儀、計算機或PDA采集地籍要素，傳輸到計算機上，運用專用的地籍數據處理軟件，對其進行分析、整理、編輯和入庫。

由于采用的是高科技在野外采集初級數據，不經過人工，自動記錄存儲，并可直接傳輸給計算機進行處理、繪制地圖，不但提高了工作效率，而且有利于以后的信息修補變更工作。另外數字化地籍測量的精度主要取決于最初對采點和地面建筑物的數據采集精度，而其他方面都是通過計算機來進行數據的處理、面積的統計、以及自動繪圖等，其誤差對地籍測量成果的影響都很小。在成圖以后的修改變更時，因為要對所有的構筑物和建筑物依附物進行全面的調繪，所以根據已繪成圖的部分進行全面的檢查，錯誤部分就可徹底糾正。而且在修正的過程中，對原有地籍圖中的各個部分也進行了自動的測試，從而更正了其中的錯誤部分。

此外數字化地籍圖提供了完整的地形特點以及使用情況，可以使政府相關部門在做出城市發展規劃的時候，有切實可靠的信息來做為依據，防止規劃的無序性，使其更加科學性，速度化。而且能對城市發展、環境保護以及各個投資項目等方面做出正確的決策。

2.數字攝影測量與遙感模式

應用數字攝影測量與遙感模式進行地籍測量前景非常廣闊。隨著航空航天影像信息獲取手段朝著多平臺、多時相、多傳感器、高分辨率、高光譜和快速機動的方向發展，高分辨率衛星遙感影像將成為地理空間信息獲取與更新的主要數據源，以激光測距系統（LIDAR）、激光成像雷達、雙天線SAR系統、數字攝像機、GPS/INS為主體的機載三維數字攝影測量系統等多種數據獲取手段的迅速發展，不但能完成地籍線劃圖的測繪，還可以得到各種專題的地籍圖，同時利用衛星遙感進行地籍資源調查和地籍利用動態監測，為快速及時的變更地籍測量作好參照。由于地籍測量的精度要求較高，數字攝影測量主要以大比例尺航空像片為數據采集對象，利用該技術在航片上采集地籍數據，其控制點和目標點主要采用航測區域網法和光束法進行平差，即所謂的空三加密，進而通過專有數字攝影測量的數據處理軟件，完成地籍測量的內外業。

數字攝影測量與模式得到的地籍圖信息豐富，實時性強，既具有線劃地圖的幾何特征，又具有數字直觀、易讀的特性；地籍圖上的界址點完善。不受通視條件的限制；除要用GPS像控和地籍權屬調查外，大部分工作均是在內業中完成，既減輕了勞動強度，又提高了工作效率，是一種廣有前途的地籍測量模式。

3.RTK技術應用于地籍控制測量

RTK技術采用差分GPS三類（位置差分、偽距差分和相位差分）中的相位差分。這三類差分方式都是由基準站發送改正數，由流動站接收并對其測量結果進行改正，以獲得精確的定位結果，所不同的是發送改正數的具體內容不一樣，其差分定位精度也不同。前兩類定位誤差的相關性會隨基準站與流動站的空間距離的增加其定位精度迅速降低，故RTK采用第三種方法。地籍控制測量的精度是以界址點的精度和地籍圖的精度為依據而指定的。根據《地籍測繪規范》規定，地籍控制點相對起算點中誤差不超過±0.05米。由于地籍圖根控制點密度是根據界址點位置及其密度決定的，城鎮地區城區控制點的密度一般為每隔100-200M一點，郊區或建筑稀疏區地籍控制點的密度一般為每隔200-400M一點，因此應用RTK技術測繪控制點，效率非常高。

4.GPS RTK應用于地籍細部測量

GPS RTK （Real Time Kinematic，實時動態）技術是在GPS基礎上發展起來的，能夠實時提供流動站在指定坐標系中的三維定位結果，并在一定范圍內達到厘米級精度的一種新的GPS定位測量方式，是GPS應用的重大里程碑，它的出現為工程放樣、地形測圖、各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業作業效率。

地籍細部測量是地籍調要組成部分，目的是真實準確測定每宗地籍的權屬界址點、線、位置、形狀、數量等各項地籍要素。地籍調查規程要求，地籍平面控制測量基礎上的地籍細部測量，對于城鎮街坊界址點及街坊內明顯的界址點間距允許誤差為10cm，城鎮街坊內部隱蔽界址點及村莊內部界址點間距允許誤差為15cm。界址點測量是地籍測量的核心，其精度直接影響地籍調查成果質量，準確的測定界址點是管理地籍產權的基本保證，GPS RTK技術標準完全能夠保證其精度要求，在適合布設GPS點的開闊測區優先使用RTK技術，能夠提供工作效率，節約時間。對于影響GPS衛星信號接收的遮蔽地帶，可以用全站儀、測距儀等測量工具，采用解析交會法、極坐標法、圖解交會法等進行地籍勘丈，有利于加快地籍細部測量進度，城鎮地籍調查規程規定的精度要求如表2所示，界址點對鄰近圖根點點位誤差系指用解析法勘丈界址點應滿足的精度要求，界址點間距允許誤差及界址點與鄰近地物點關系距離允許誤差系指各種方法勘丈界址點應滿足的精度要求。

5.結語

隨著現代測繪技術的發展，高精度、高效率的新型測繪儀器的出現，地籍測量與現代測繪新技術的結合逐漸緊密，地籍測量的儀器和方法都有了較大的改變。傳統的地籍測量手段已經難以滿足實際工作的需要，現代測繪技術和方法在地籍測量中正發揮著巨大作用。數字化測繪技術帶來的測繪技術的革命化變化，具有更加精確、更加高效的測繪能力，是測繪技術在信息化時代進行自我完善的一種表現。隨著信息技術和地理信息技術的發展，以及社會經濟發展需求的變化，測繪事業正在向測繪地理信息事業轉型發展，從生產型向服務型、應用型轉變。

參考文獻：