三维网页设计与实现

三维网页设计与实现（精选十篇）

三维网页设计与实现 篇1

关键词：聪明逗,Unity3D引擎,互动系统

1 引言

中国的人口政策让国家进入特殊的独生子女时代, 中国儿童教育到了极其关键的阶段。聪明逗系列教具是由聪明逗教育科技有限公司研发的儿童教育电子产品, 能够有效提高儿童的智商, 培养良好的习惯。

本系统是聪明逗的三维交互系统, 提供了聪明逗教具的在线演示和体验功能, 通过在线体验帮助家长更好地了解聪明逗教具的功能, 达到推广教具的作用。本系统采用了3D技术, 为用户提供了更多的观察视角, 更清晰地察看聪明逗教具的外观, 在与聪明逗进行互动时有更好的体验效果。本系统不同于一般的产品体验, 只能观察外观或者看一段预先录制好的体验视频, 而是一个完整的产品互动模拟。体验者可以通过本系统按照自己的意愿完整地体验教具所具备的的全部功能。

本系统所采用的三维开发工具是Unity3D引擎, 由Unity Technologies开发。Unity是一个完整的游戏开发系统:一个集成了整套视觉工具和交互3D组件快速开发流程的强大渲染引擎, 便利的多平台发布, 成千上万的高质量成品插件以及良好的共享社区。

2 系统分析与设计

通过对聪明逗教具功能的充分调查研究, 再结合三维互动系统所应具备的良好展示效果, 对系统进行设计并最终实现了聪明逗三维互动系统。系统功能包括:选择体验教具、教具互动模拟、多媒体互动图书演示、主题建构游戏、魔法盒、教具换装、文字提示、视角调整。其中教具互动模拟、多媒体互动图书演示、主题建构游戏、魔法盒是对聪明逗教具原始功能的模拟, 其他功能是为了使三维互动具备更好的体验效果而增加的。

3 界面

3.1 开始界面

在开始界面上, 体验者必须要选择欲体验的教具宝宝才能进行下一步体验, 因此两个宝宝的形象设置在屏幕的正中央, 非常醒目, 能够迅速获得体验者的注意力。屏幕的左侧预留了一块空白的区域, 用来显示信息。当鼠标滑动到某一个教具宝宝身上时, 信息显示区域就会显示这个宝宝的信息。屏幕的右上角设置一个按钮, 点击后信息显示区域出现聪明逗产品的介绍。

3.2 主界面

在系统中, 教具宝宝依然是体验者的主要互动对象, 因此宝宝的形象依然设置于界面的正中间。宝宝的左边是换装区, 可供宝宝替换的帽子依次排放整齐。宝宝的右边是多张卡片, 这些卡片根据功能的不同分为不同的组, 分别是多媒体互动图书、主题建构游戏等, 每个组的卡片紧凑地放置在一起。界面的右下角是一个魔法盒, 界面的右上角是文字提示信息。

4 系统实现

4.1 文字提示

当鼠标指向地面的时候, 文字提示区域会随机地显示本系统所有可行的操作。通过计时程序等待指定的延时, 这样可以保证每一条提示语句都显示足够长的时间, 避免提示信息更新太快。延时结束后, 再产生第二个随机数, 显示另一条提示。如果第二次随机到的提示和上一次的一样, 则更换显示的提示, 这样保证不会重复显示同一提示。

当鼠标移动到特点的物体上或者移动到宝宝的身体的不同部位, 文字提示区域会显示针对此对象的特定操作提示。通过检测鼠标所在的位置, 判断鼠标当前移动到哪一个物体上, 通过判断该物体所处的层次 (layer) , 最终确定所要显示的文字提示。

4.2 教具互动

系统提供的教具互动包括摸头、捏手、捏脚、按心形肚子、拍打、捏脸等。用鼠标对相应的部位进行操作后, 教具会做出相应的反应, 面部表情发生变化并会发声。初始状态的面部表情是一张预制的3D笑脸静态图片。用鼠标左键点击教具某一部位后, 教具做出反应。脸部的液晶屏幕停止播放当前正在播放的图片或视频, 改为播放预先制作的反应视频。实现中注意对摸头和拍头的动作判断, 因为二者都是使用鼠标对头部进行操作。解决的方法是使用计时器记录体验者使用鼠标操作的时间, 操作时间短于设定时长的是摸头, 反之是拍头。

4.3 多媒体互动图书和魔法盒

所有可以播放的多媒体图书都以卡片的形式整齐的排列出来, 体验者通过鼠标选择需要的多媒体图书。鼠标左键点击选择的图书, 多媒体图书开始播放。在本功能的实现中, 由于图书模块不具有Update函数, 只有通过Get Obj脚本传递过来的调用指令来启动void HIDE (Game Object hit) 函数的执行。然后通过条件语句判断点击的卡片对应的是哪个图书, 接着调用播放模板函数Movie Sound来播放视频和声音。当该代码启动以后, 把图书还原到初始状态。Get Object在传递指令时需要设置正确的参数, 如果没有正确的参数, Get Object无法使HIDE函数开始执行。魔法盒的制作过程类似, 魔法盒中是一些常用物品的使用。

4.4 主题建构游戏

实现本功能时, 先制作好游戏界面, 然后隐藏起来。当构建卡被点击以后, 显示这个隐藏的游戏界面, 进入游戏状态。游戏由几段动画构成, 每播放完一段动画, 必须正确地点击某一物品, 才继续播放下一段动画。游戏开始播放开头动画, 然后在需要点击的物品所在位置放上透明按钮, 判断体验者是否点击相应的按钮, 点击才开始播放后续动画, 若动画没有播放完成, 则相应按钮一直处于隐藏状态, 动画播放完成, 相应的按钮显示, 后续动画的播放也是采用同样的原理。

4.5 教具换装

使用鼠标左键点击欲替换的帽子, 该帽子就会替换到宝宝的头上, 而宝宝头上原来的帽子放回替换的帽子的位置。实现本功能时, 首先给每个帽子都进行编号, 以区分出帽子。在使用鼠标选择完帽子后, 通过switch语句来获得选中帽子的编号和位置信息。使用一个中间变量来记录选中帽子的位置信息, 后面用来摆放被替换的帽子。将选中的帽子放置到宝宝的头上, 由于每个帽子的形状和大小略有不同, 所以在宝宝头上的位置都有微小的差异, 因此使用固定坐标点。替换下来的帽子也放好, 使用中间变量记录的位置, 放在合适的地方。在换完帽子后, 再播放一段音效, 表示帽子已经换好, 如图1, 图2, 图3, 图4所示。

5 系统优化

在进入主界面的时候, 会播放几段视频。这些视频不是预先制作好的, 而是由场景中的组件组合后自行生成的。由于视频数量较多, 生成视频的时间也比较长, 因此进入主界面后直接播放会导致有一段时间屏幕是黑屏, 没有播放的内容。为了解决这个问题, 在加载主界面的同时, 让所有视频预先播放一遍。将所有生成的视频放入数组里, 然后遍历数组, 可以解决这个问题。

6 结语

聪明逗教具的3D互动系统使用的开发工具是Unity3D引擎。系统基本模拟出聪明逗教具的全部功能, 包括与聪明逗教具进行互动、多媒体互动图书的播放、玩主题建构游戏、聪明逗换装等。除此之外, 还有一些作为模拟体验系统所特有的其他功能, 如:视角调整功能、文字提示功能。

参考文献

三维网页设计与实现 篇2

为了实现对城市主干道及其两侧的`街景等三维场景进行自动快速采集,车载三维数据获取与处理系统集成多种传感器:全球定位系统(GPS)、VECTOR、惯性测量单元 (IMU)、激光扫描测距仪(LS)、面阵CCD数码相机、线阵CCD数码相机等.该套系统通过对GPS/IMU组合系统导航解算、VECTOR和升降几何平台进行空间配准、时间同步处理,计算出系统精确可靠的空间时间和姿态航向信息,二维激光扫描仪数据经过滤波去噪、和其他传感器数据融合、三维空间计算,解算出道路和两侧街景的三维空间数据模型,对空间激光数据模型提取点线面特征值,结合CCD相机数据进行立体重建和可视化,实现了实时、主动、完整地获取和处理三维空间数据信息.

作 者：魏波 张爱武 李佑钢 冀翼 王瑶 作者单位：魏波,张爱武,冀翼,王瑶(首都师范大学资源环境与旅游学院,北京,100037)

李佑钢(交通部规划研究院,北京,100029)

入侵报警三维仿真系统的设计与实现 篇3

关键词：安全防范；入侵报警；三维仿真；OpenGL；虚拟现实

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 09-0000-02

一、引言

目前，安全防范系统已广泛应用于社会生产、公共安全等领域，对于损失控制和犯罪预防起到了重要的作用，也取得了不少成效。然而，在对安全防范系统的设计、安装及运行等阶段投入了大量财力、物力和人力的同时，我们应该看到其所得的成效并非与这些大量的投入相匹配。很多安全防范系统的设计目的不明确，各个子系统不能达到很好的配合，多数安防设备（如：前端摄像机、入侵探测器等）都未达到最优配置。更多的情况是很多设备的安装位置不正确，甚至存在违规违法的情况。这使得安全防范系统在实际运行中，不能达到应有的防范效果（对违法行为的震慑和遏制），对所防范场景的控制、对重要或可疑事件的监视不理想，所采集的音视频信息不能被法律认可。因而使得大量安全防范系统形同虚设，造成大量资金的浪费。对安全防范系統建立科学的、直观的效能评估体系，建立规范的安全防范系统设计、安装和运行标准，势在必行。

我们以公安部重点实验室为依托，基于已有的研究成果和技术积累，以安全防范系统的设计和评估为突破点，使安全防范的设计与评估更科学、更有效，研究成果可以作为实用工具，为安防工程的设计人员提供设计工具，为方案的评估人员提供客观的评估手段。

二、系统设计与系统功能

三维智慧矿山系统平台的设计与实现 篇4

1系统设计

1.1系统架构设计

系统按照三层架构进行设计, 包括应用层、服务层和物联网感知层。应用层和服务层之间通过局域网或互联网进行连接通信, 传感器通过基站或传感基站进行连接通信, 具体架构见下图1。

1.1.1物联网传感器层

物联网传感器分布在矿山井上下的各个工作场地, 全面感知矿山各类信息, 由基站、传感基站、定位卡、设备开停、CO、风速风压、视频监控等传感器组成, 全面感知包括人员位置信息、设备运行信息、风速风压、CO及有害气体、温湿度、视频监控等相关信息。它是系统运行反应所依赖的外部信息感知, 可以说是整个系统的外部感知神经触角。

1.1.2服务层

服务层包括三维模型数据库、各类传感数据实时存储的数据库、人员及设备信息数据等一系列数据库, 以及三维模型发布和网络运行发布平台。它是整个系统平台运行的后台服务支持系统。

1.1.3应用层

应用层是面对用户的交互系统界面, 可以通过它来进行各类系统功能的实现, 达到对人员及设备的智能化管理。

1.2系统功能模块设计

按照系统的应用需求和系统平台的架构设计, 针对矿山管理的实际情况, 具体设计了以下功能:

1.2.1实现井下与井上的三维全景浏览:包括全景展示、360度旋转、放大、缩小、拉近、拉远、仰视、俯视、井上下自由漫游、巷道内部漫游、地表影像纹理透明度调节、距离量测、面积量测等操作。

1.2.2人员及设备动态管理及定位:包括人员及设备信息的查询与管理、三维场景中人员设备的实时定位、轨迹回放、求救信息查询定位、井下人员统计、相关区域人员统计等。

1.2.3区域相关查询:包括区域经过查询、基站经过查询、区域报警查询、区域超员查询。

1.2.4安全生产及紧急救援:包括紧急撤离通知、紧急求助报警、人员超时报警、链路报警、环境报警、设备运行状态报警以及井上下救援位置对照等。

1.2.5环境量统计分析:包括环境量、模拟量、设备状态量查询, 以及历史环境量的统计分析、图表展示等。

1.2.6考勤查询:可以对整个矿山人员基于月份或者任意时间段进行考勤统计查询, 并可按人员、部门等进行分类统计。

1.2.7设备管理:对基站、传感基站、读卡器、传感基站、CO、风速、风压、有害气体、设备开停、视频监控传感器等设备的属性信息、坐标、位置信息进行查询、定位、管理等, 对链路信息或异常进行查询、定位。

1.2.8信息维护:对员工、部门、班组、职务、区域等信息进行管理, 处理生产过程中的具体业务信息数据。

1.3关键技术

1.3.1井上下一体化三维显示技术

系统基于自主开发的三维显示平台, 利用先进的虚拟仿真技术, 使用矿区最新航空拍摄的高分辨率彩色数字正射影像、地面数字高程模型与矿井CAD数据, 在全球坐标系统下, 对矿山的井下巷道、地面建筑、生产设备及安全监控设施等进行立体建模。以三维模型逼真展示整个矿区的地理及作业场景全貌, 提供可视化的管理和监控操作, 用户坐在电脑面前就可将全矿尽收眼底, 对人员、设备等分布和运行状态一目了然。还可以通过地表纹理透明度的调节, 将地下巷道和地表实际的位置对应起来。

1.3.2人员设备动态管理定位技术

利用当前先进的无线射频技术、数据处理技术、数据通讯技术和地理信息系统, 结合最新的无线网络传输技术, 定位专利技术及煤矿井下通信基站技术, 实现了井下人员的三维空间实时精确定位。系统使用真实地理坐标, 可在三维空间环境下真实显示人员所在位置, 能从地面实时监测井下人员、设备当前位置、行走路径, 并在三维空间下实现轨迹回放, 可以统计井下人员数量和分布情况。也可量测三维空间的距离或者面积, 可进行基于行业标准的净距分析、基于区域的缓冲区分析、设施搜索等专业分析。

1.3.3物联网传感器的集成

矿区内所有传感器所采集的数据通过传感基站, 发送并存储在数据库中。系统利用三维地理信息技术、物联网技术、计算机技术及各种网络, 集成应用各类传感感知、数据通信、自动控制等技术, 将矿山信息化、工业自动化深度融合, 能够完成矿井所有信息的精准适时采集、网络化传输、规范化集成、可视化展现、自动化运行, 通过三维仿真软件对矿山进行立体化数字展示。

1.3.4安全报警防范

系统将提供对生产安全数据的超限报警功能, 以闪烁、声音等形式实时提醒, 并充分利用短消息机制, 及时传递给相关领导和人员。安全生产报警机制可以大大提高对生产现场问题的响应速度, 有利于安全生产的指挥和调度, 提高各级管理者的管理效率, 形成与救护、公安、医疗等部门一体化的灾害处理应急联动机制。

2系统开发及实现

2.1开发环境

系统采用B/S结构, 数据库采用SQL Server 2005, 其他要求如下:

运行环境:Windows XP/Windows7。

开发平台:World Wind, World Wind是NASA (美国) 国家航空和宇宙航行局联合推出的一款开源的三维展示平台, 它的软件架构非常优秀。World Wind开放的设计, 使得Worldwind的扩展非常方便和快捷, 目前已有上百种各式各样的实用插件, 使用.net和java, 研究它的工作原理变得相对容易。

开发语言:ASP.net。.NET是Microsoft XML Web services平台。XMLWeb services允许应用程序通过Internet进行通讯和共享数据, 而不管所采用的是哪种操作系统、设备或编程语言。Microsoft.NET平台能够创建XML Web services并将这些服务集成在一起, 对个人用户的好处是无缝的、吸引人的体验。

硬件配置:服务器中, CPU为Intel Xeon系列, 内存为8G以上, 硬盘1T以上。监控端, CPU为酷睿系列, 内存4G, 独立显卡, 显存1G。

2.2 ASP.NET开发技术

本系统使用ASP.NET开发技术, 它是基于通用语言的编译运行的程序, 它的强大性和适应性, 使它可以运行在Web应用软件开发者的几乎全部的平台上。通用语言的基本库、消息机制、数据接口的处理都能无缝地整合到asp.net的Web应用中。

系统采用B/S结构, 将传统的矿山信息管理系统与三维场景结合起来, 在计算机上真实再现矿区地面的场矿分布、地形高低起伏、交通状况、周围环境状况等直观信息, 且具有可量测性, 在全球坐标系统下实现高精度三维再现。通过矿山巷道的三维场景展现, 可将地下巷道的空间位置关系、矿山设备、其他设备以及井上下与地面的对应关系, 直观真实地显现。可用于矿山事故应急救援, 根据最后一次人员位置坐标信息, 直接在地面准确定位地下围困人员的位置, 还可将地表透明显示, 查看地下巷道位置是否超出范围, 查看对应地面的真实情况等。

3结语

本文就三维智慧矿山系统平台设计和实现的功能进行了简单论述, 达到了矿山井上下人员及设备的有效管理, 可以随时掌握井上下人员的分布情况与状态、各种设备运行情况、环境量变化信息, 实时精确统计每班下井人数, 各类作业人数, 提高了安全生产指挥调度、紧急事件处理等能力。总体来说, 该系统平台可构建三维智慧矿山雏形。

摘要：近年来, 随着国家对矿山企业安全问题的日益重视和监管力度的不断加强, 以及矿山机械化程度的不断提高、计算机技术及物联网的普及, 建立一套有效可靠的对人员及设备进行监控、调度的智慧矿山系统, 已成为许多矿山企业信息化管理的迫切要求之一。如何突破三维智慧矿山建设的关键技术, 建立真正的三维智慧矿山系统平台, 成为必须解决的技术难题。

关键词：三维,智慧矿山,物联网,人员定位,设备监控

参考文献

[1]艾建文, 吴立新, 殷作如, 李玉明.基于Web MGIS的矿山安全实时监测集成系统及其应用[J].地理与地理信息科学, 2004 (02) .

[1]李一帆.数字矿山信息系统的研究及应用[D].中国科学院研究生院 (武汉岩土力学研究所) , 2007.

三维网页设计与实现 篇5

D．①② 解析：材料中的“灵魂净化”“信念升腾”“耕耘”说明实现人生价值必须提高自身素质、投身社会实践，③④正确，故选C项；①②不符合题意。答案：C 3．胡锦涛总书记在“五四”青年节同中国农业大学师生代表 座谈时说道：“只有深入到基层中去，深入到群众中去，才能加深对社会的认识，增进同人民群众的感情，提高解决实际问题的能力，积极到祖国和人民最需要的地方去建功立业，才能真正实现自己的人生价值”。运用“认识社会与价值选择”的知识，说明广大青年学生为什么要深入到基层中去，深入到群众中去，积极到祖国和人民最需要的地方去建功立业，才能真正实现自己的人生价值？ 解析：本题要求用“认识社会与价值选择”的知识说明相关问题，结合材料信息，可从树立群众观点，坚持群众路线、作出正确的价值判断和价值选择、价值的创造与实现等角度分析。答案： 1 人民群众是实践的主体，是历史的创造者，要求我们必须树立群众观点，坚持群众路线。只有深入到基层中去，深入到群众中去，才能了解群众诉求，真正为群众办实事。2 青年学生只有深入到基层中去，深入到群众中去，才 能作出正确的价值判断和价值选择，才能自觉站在最广大人民的立场上，牢固树立为人民服务的思想。3 青年学生只有深入到基层中去，深入到群众中去，到祖国和人民最需要的地方去，才能在劳动和奉献中创造价值，才能在个人与社会的统一中实现人生价值，在砥砺自我中走向成功。点击此图片进入 提能力 * 2．在个人与社会的统一中实现价值 社会提供的 是人们实现人生价值的基础。人的价值只能在 中实现。只有正确处理 与、与 的关系，才能在奉献社会中实现自己的价值。客观条件 社会 个人 集体 个人 社会 3．在砥砺自我中走向成功 1 实现人生价值，需要充分发挥，需要顽 强拼搏、自强不息的精神。2 实现人生价值，需要努力发展自己的才能，全面提 高。3 实现人生价值，需要有坚定的，需要正确 的指引。主观能动性 个人素质 理想信念 价值观 1．如何理解个人价值和社会价值的关系 1 人生价值是个人价值与社会价值的统一，而对一个人的 价值的评价主要看他的贡献，贡献是首要的、第一位的。人的价值就在于创造价值，就在于对社会的责任与贡献，即通过自己的活动满足自己所属的社会、他人以及自己 的需要，这是人的真正价值所在。2 人的价值的另一方面在于人通过自己的活动，付出 了心血和劳动，满足了社会和他人的需要，同时自己 也获得相应的劳动报酬，得到社会对自己价值的承认，从而实现了对自我的满足。2．如何实现人生的价值 1 树立正确的价值观，遵循社会发展的客观规律，作出 正确的价值判断和价值选择。2 积极参与社会实践，树立群众观点和群众路线，自觉 站在最广大人民的利益立场上。3 在劳动和奉献中创造价值，积极投身于为人民服务的 实践。4 正确处理个人与社会的关系，在个人和社会的统一 中实现价值。5 在砥砺自我中走向成功，充分发挥主观能动性，顽 强拼搏，自强不息；努力发展自己的才能，全面提 高个人素质；树立坚定的理想信念。[误区警示] 只要充分发挥主观能动性就能实现人生价值 警示：实现人生价值需要充分发挥主观能动性，需要顽强拼搏，自强不息的精神； 需要努力发展自己的才能，全面提高个人素质；需要有坚定的理想信念，需要有正确价值观的指引。但是，人生价值的实现离不开客观因素。社会提供的客观条件是人们实现人生价值的基础。人的生存条件和发展条件、享受条件和工作条件都是由社会提供的。3． 2012??山东高考 “风在吼，马在叫，黄河在咆哮„„。” 光未然、冼星海创作的《黄河大合唱》表达了抗日战争时期中国人民的心声，激发了全民族的抗战热情。他们在艺术创作上取得的成功给我们的启示是 A．人生价值的实现取决于人们的价值选择 B．优秀艺术作品可以主导社会关系的变革 C．要在个人与社会的统一中实现人生价值 D．任何事物的发展都是量变和质变的统一 解析：本题以艺术创作取得成功为背景，以给我们的启示为切入点，考查学生对相关哲理的理解分析能力。A 项说法错误，人生价值的实现取决于人们对社会的奉献；B 项错误，优秀的艺术作品能对社会关系的变革起推动作用，但不能主导；C项正确，材料中的艺术家正是将个人的艺术创作与表达全中国人民的心声、激发全民族的抗战热情结合起来，才创作出具有强大生命力的优秀经典作品；D项与题意无关。答案：C 4.2012??北京高考 漫画中人的困境启示我们，实现 人生目标要

A．有坚定的理想信念 B．以客观条件为基础 C．百折不挠反复实践 D．努力发展自身才能 解析：本题以漫画为背景，考查实现人生价值的有关知识，考查学生的漫画鉴赏能力。四个选项均是实现人生目标的必要条件，但漫画的主旨是强调实现人生目标要以客观条件为基础，否则无论个人怎样努力都不能达到心中的那个最高点，因此 B 项正确。答案：B [品味经典] 1． 2012??福建高考 在实现福建科学发展跨越发展的历史时 期，弘扬“爱国爱乡、海纳百川、乐善好施、敢拼会赢”的福建精神，具有重要的现实意义。这说明

①先进的社会意识有利于促进社会经济文化的发展 ②正确的价值观是指符合可持续发展要求的价值观 ③正确的价值观可以转化为服务于经济社会的力量 ④符合规律的社会意识能够直接转化为物质力量 A．①②

B．①③ C．②④

D．③④ [解题指导] 符合事物发展的规律，符合人类的根本利益的价值观才是正确的价值观，社会意识作为精神力量，不能直接转化为物质力量，必须通过社会实践，故②④本身说法是错误的，不选。福建精神作为先进的社会意识，有利于促进社会经济文化的发展；正确的价值观，可以转化为服务于经济社会的力量，①③正确。[答案] B 2． 2012??浙江高考 下边的漫画 选自《人民论坛》总第 354期 可以表明

①社会意识具有相对独立性 ②社会意识有先进与落后之分 ③价值判断是社会存在的反映 ④不同的价值判断源自不同的认识 A．①②

B．①③ C．②④

D．③④ [解题指导] 站在各自的利益立场上，有房者和无房者作出不同的判断，这是根据现实作出的反映，也说明社会意识具有相对独立性，①③符合题意。②与题意无关；价值判断源于客观存在，而不是认识，④错误。[答案] B 3． 2012??新课标全国卷 汉代的匡衡少年时没钱买蜡烛，就 凿壁偷光，勤奋苦读。有一户人家有很多书，匡衡在这户人家当雇工却不要报酬，只是请求主人把所有的书都让自己读一遍。主人深受感动，就把书借给他。后来，匡衡成了大学问家。这表明

①社会和他人提供的条件是实现人生价值的基础 ②发挥人的主观能动性是实现人生价值的决定性因素 ③人生价值能否实现取决于能否用正确的价值观来引导 ④人生价值总是在个人与社会的统一中实现的 A．①③

B．②③ C．①④

D．②④ [解题指导] 匡衡成了大学问家的故事告诉我们要实现人生价值，需要社会和他人提供的条件，①可选；同时也离不开自己的主观努力，要实现个人与社会的统一，④正确。但主观能动性和正确价值观不能成为实现人生价值的决定性因素，②③错误。[答案] C 4． 2012??天津高考 中华优秀传统文化历来推崇“天行健，君子以自强不息”、“大道之行也，天下为公”、“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”。产生于上世 纪六十年代的雷锋精神，以全心全意为人民服务为核 心，具有无私奉献、助人为乐的精神气质，彰显了中 华民族的传统美德。雷锋精神的生命力在于始终与时代发展相对接。2007年，来自全国各地的27位大学生，在选择未来时不只作功利想，不仅为稻粱谋，毕业后奔赴海南省鹦歌岭自然保护区．经过5年艰苦奋斗，他们克服了种种困难，重建了自然保护区工作站，提升了生态保护水平，改变了一方水土。鹦歌岭的大学生因甘于奉献而快乐，因学以致用而充实，因遵从理想而诗意，他们用青春诠释着新时代的雷锋精神，用美好情怀和理想气息感染着越来越多的当代青年。雷锋和鹦歌岭大学生以帮助他人、奉献社会为乐。结合所学知识，探寻他们为何以助人、奉献为乐。答出两点理由即可 解析：本题设问为开放性试题，只要言之有理，即可得分，主要围绕生活与哲学中价值观方面的知识去回答即可。答案： 1 满足社会和他人的需要，以得到社会承认、实现自身价值为乐。2 努力奉献的人是幸福的，积极投身为人民服务的实践，以奉献社会为乐。3 以服务人民、辛勤劳动为荣为乐。4 以践行中华传统美德为乐。答出两点理由即可，其他答案言之有理，可酌情给分 [高考定位] 高考对本部分的考查大多以名人名言和模范人物的先进事迹为载体，综合考查学生的各种能力。考查点集中在人的价值在于创造价值、价值观的导向作用、价值判断与价值选择、人生价值的实现等知识点上。复习中一是要牢记基础知识，二是要学会对所给材料信息的获取。在奉献中实现人生价值 [

三维网页设计与实现 篇6

关键词：网络技术 智能化 E媒体课堂 开放式 集成性

中图分类号：TP391.6文献标识码：A

文章编号：1673-8454（2007）11-0044-04

一、引言

计算机辅助教学（简称CAI）是教育科学与计算机技术相结合而产生的交叉学科。它用计算机技术代替或模拟教师的部分工作，传送教学信息，向学生传送知识和训练技能。CAI教学方式具有形象直观、人机交换等传统教育方式无法比拟的特点，已经逐渐成为现代化教育的主流软件。随着计算机硬件性能的提高以及各种开发工具软件的出现，目前的CAI软件正在向着多媒体方向发展，图、文、声并茂，能有效调动学生学习的积极性。

然而，CAI软件毕竟是“设计者”的教育思想和教学方法的体现，它的整体性、固定性、特定性、封闭性的特点，从另一方面影响了教师教学能力的充分发挥，主要表现在以下三个方面：一是课件整体性、固定性、特定性的特点不利于不同的地区和环境下的因材施教；二是重“教”轻“管”的通用性课件淡化了课堂的教学管理，不利于学生的全面发展；三是单一媒体下的课件已经不能适应多媒体教室、互联网和学科实验室三位一体的教学模式的需要。

究其原因，一方面是由于目前的课件开发工具对课件的“开放性”和数据的“管理”缺乏有效的技术支持；另一方面，目前的开发工具只是在课件的开发方式和演示效果上做文章，淡化了多种环境下数据管理的统一性要求。

文章基于CAI设计理论，开发了“基于web的智能化通用三维教学系统”。该系统实现了教学环境、教学资源、教学内容、教学进度和学生信息等数据的智能化管理，为一线教师提供了一种面向不同环境、开放式、可编辑、能够对课堂教学中的多类数据进行智能管理的多媒体课件开发与集成系统。对于一线教师来说，本系统可以作为一个备课工具和教学资料集成系统，同时又是一个课堂演示系统；对学生来说，该系统是一个集成化的课外学习辅导工具。

二、基本结构设计与性能分析

基于WEB的智能化通用多媒体三维教学系统是一个集课件编辑、整合、发布于一体的个性化课件开发平台。在该系统的支持下，教师可以根据教学的需要，一方面综合运用多媒体教学资源、教学策略进行教学设计和备课；另一方面，可以凭借后台知识库、试题库、学生库灵活处理教学过程中的关键数据，例如，自动生成试题库、章节表、课堂日志等；第三方面，集成系统充分考虑以学生的发展为中心的教学宗旨，在备课和上课过程中加强对学生的学习状况和学习进程的有效管理，例如，学生自动考勤、题库支持、自动提问和即时评价等。

本系统由后台数据库、多媒体网络采编工具、课件演示播放工具和E媒体电子画笔等部分构成。其结构示意图如图1所示。

系统提供的客户端功能主要有资源管理、备课系统、课件编辑系统、课堂教学演示和E媒体笔五部分，其结构示意图如图2所示。

1.资源的智能化管理

随着多媒体和计算机网络技术的发展，目前，众多学科都研制了一大批丰富的课件资源。基于WEB的智能化通用多媒体三维教学系统有效地实现了不同环境下，不同类型资源的集成和共享。系统将教学过程中的资源分为两大类，一类是课程数据资源，一类是学生数据资源。在因材施教的原则下，不同班级的学生或者同一班级的不同学生，其教学进度和教学方法及教学内容不会完全相同，对数据的智能化管理就是充分考虑了学生的个性化发展。特别是对一个教师可能会同时教两门不同的课程，或者一个教师教多个不同班级的情况，课程数据和学生数据的管理就显得尤其重要。这一功能的实现是在系统启动初始化过程中和启动后的目录管理模块和学生管理模块中自动实现的。

系统对数据的智能化管理，还体现在系统对不同类型数据的兼容性支持，在图3所示的资源管理目录中，单击选定的文件即可在统一环境中打开不同类型的数据。

2.基于学生需求的教师备课模块

传统意义上的教师备课是教师把教学大纲和教学内容写成教案，现在更多的教师是利用Powerpoint 直接做成课件给学生播放，但这两种方式都存在着一个无法克服的缺点，教师在备课过程中无法获取学生的需求，从而导致教学内容和学生的接受程序严重脱节。基于学生需求的教师备课模块实现了学生课堂接受信息和课外反馈信息的在线浏览功能，教师可以根据学生的反馈信息对教学进度和教学内容作出正确的决策，从而做到有针对性的备课。

3.基于IE的课件（教案）编辑

基于IE的课件编辑是以Internet Explore为演示平台的课件编辑系统，系统基于网络实现了课件和教案的完整统一（如图4所示），具体可以实现以下五种功能：

（1）课件编辑：利用可视化的课件编辑器、编辑模板和各类辅助编辑工具可以快速制作课件。（2）课件列表：教师可将上课所需的图片、各种office文档、网页课件等多媒体资源装入课件列表，在上课时实现主控式的同步浏览。（3）课堂测验：可进行现场学习效果测试。（4） 电子“黑”板：根据传统板书的特点，采用分屏、分块技术实现了多文档多视图操作（如图5所示）。（5）电子粉笔：类似Powerpoint中的画笔，但功能更加强大。（如图6所示）

4.基于WEB的多媒体课堂教学

该系统实现了课堂教学的三维化，教学策略的智能化，课件、平台的统一化。课堂教学的三维化是指：一是把网络建在教室、把教室建在网上。教师可以在课堂教学的任一时刻，调阅网上的教学资源；或者把没来得及在课堂上讲的内容或者课堂中新出现的教学问题发送至网络课堂上，让学生继续学习和讨论。二是把课件库搬到教室，利用多媒体技术形象的演示来代替教师空洞的语言。三是把实验室搬到了教室，学科实验的动态模拟，让学生如临其境。

教学策略智能化：智能化的教学策略是教师在课堂教学中调控教学信息流的一个重要环节。教师可以根据学生的学习状态、课堂气氛和掌握知识的情况适时调整教学策略。目前，我们在该教学系统中为教师提供了自动设定教学策略的功能，如互动教学策略、情景教学策略、兴趣教学策略等。

E媒体课堂：该系统可以把用户利用不同开发工具制作的各类教学课件统一到一个集成化平台中，方便了课件资源的共享和交流。

5.多媒体音频、视频播放和多媒体录像功能

集成化的多媒体平台支持音频和视频播放，保证了多媒体素材的集成化处理。如果系统配备了摄像设备，还可以利用摄像机对课堂教学进行实时数据采集，如图7所示。

另外，本系统还提供了课堂管理、考勤管理、题库管理等功能。其中，学生管理功能、课件讲义管理功能、网上课堂等功能由服务器端实现。

三、关键技术设计与实现

该系统由登录模块、课件管理模块、课件编辑模块、课件发布模块和课堂管理模块组成。其信息管理的拓扑结构如图8所示。

在功能上，与国内多媒体开发系统相比, 基于WEB的智能化通用多媒体三维教学系统有如下几个特征：提出了多媒体教室、互联网和实验室等三维教学的统一性理论；做到了教学过程中各类数据管理的开放性、集成性和智能性的统一；较好地实现了把以学生为主体的教育思想贯穿于课件开发的始终；在多媒体演示课件中提供电子黑板、白板和电子笔功能等；在课件中提供屏幕演算功能；同时，在结构化数据和非结构化数据的统一管理、多媒体音频、视频播放与文本的同步处理方面也取得了一定的突破。

1.多媒体资源的集成管理和展示

该系统在技术上实现了支持“多媒体信息载体的多样性”和“多个多媒体课件的集成展示”功能，实现了各类媒体素材的同步，以及数据库、非结构化数据与文本的智能互访技术。

根据管理内容的不同，我们采取了不同的数据处理方式，对文本素材（包括章节表、教案和讲义）使用对话框方式或视图方式进行管理，且以TXT文件、RTF文档存储，实现了课件的异构，可以面向不同的平台。对于图形、图像素材的处理，是按位图或矢量图的不同分别进行管理。对于音频和视频元素，用户在编辑课件时做出相应的标记，展示时，系统可以自动调用播放器播放。

2.数据操作的智能管理

根据不同的数据类型，我们分别选用了ＯＤＢＣ、ＤＡＯ、ＡＤＯ、ＯＬＥＤＢ等技术，较好地实现了数据库的快速访问，实现了对数据的智能提取、智能检索和智能存储等，提供了多种数据管理机制，可以方便地对数据进行管理，支持对话框、文档和视图方式对数据进行提取和展示。

该系统支持大容量存储、高速传输、人机交互、超时空交流共享等特性。其突出功能表现为动态模拟展示、课件编辑、查询、课堂教学管理、模拟操作、反馈练习、多媒体情景创设以及游戏等。

3.基于超文本链接的扩展链接与多媒体元素的开放管理

基于HTML的超文本链接实现了信息的导航和定位，基于XML的超文本链接实现了扩展链接，允许通过定义任意一组标记来满足不同内容的需求。

多媒体元素是指课件中所包含的任一文本、图形、图像、音频和视频信息，本系统支持多媒体元素的开放管理，是指用户可以根据教学需要，分离或组合课件所包含的任一元素，或者增加若干相适应的元素，更有利于个性化地因材施教。

4.课件的个性化编辑

系统设计了一个个性化的文本编辑器，该编辑器不仅具备通常文本编辑器的特性，而且能够集成多个类型的类数据，包括试题库数据、学生库数据、章节表数据、检索数据、课堂日志数据、讲义教案数据等。根据需要，用户可以灵活增加其它的数据，如主题词数据等。结构化的数据用数据库表示，半结构化和非结构化的数据用文本和其它格式（如XML格式）表示。该编辑器和图形图像浏览器、音频、视频、动画播放器一起组成一个课件发布的完整平台。

个性化的文本编辑器＝“文本编辑器”＋“个性化数据库访问”。通常的文本编辑器没有数据库的访问技术，无法实现文本和数据库的互访；个性化的文本编辑器使用Microsoft的ActiveX Data Objects（ADO）技术，实现了通用数据的高速访问，构建了文本与数据库之间的桥梁。

根据课件的使用方式，对已做好的课件的管理分为章节表管理、索引管理和使用方式管理等部分。章节表管理给出本课程的所有章节；索引管理可以对任一章节进行检索；使用方式管理分为“行出现式”和“整屏出现式”，行出现式模仿教师板书方式，符合教师和学生的思维方式，整屏出现式适合学生自学和教师浏览总结。

本模块的核心技术是ADO、SQL技术，以及图形图像的编码、音频、视频编码、解码技术等。

5.题库管理

第一次登录时，系统会根据用户输入的学科名称和类别建立本学科的试题库，用户对试题库的管理分两个层次：一是编辑层次，即在课件编辑和备课过程中编辑、增加、删除和修改题库中试题内容；二是在课件演示过程中，随时点击相应按钮，所选文字自动入库。这样大大增强了教师选题的灵活性，通常是在一门课程授完之后，一个完整的试题库就建成了，不仅方便了期末的考试和考查，而且更有利于本学科的课程建设。

6.课堂管理模块

本模块的核心技术是动态数据库编辑和数据采集技术。

课堂管理模块由课堂考勤、课堂日志、课堂提问和课堂分析四部分组成。本系统利用条形码技术实现考勤的自动化，不论是课堂授课还是大型讲座或报告，只需在教室或入口处放置一台条形码识别仪，报告者便可得到与会者的第一手资料。如果不方便使用条形码方式，可使用手动方式实现。课堂日志是教师根据上课时间、地点、内容和听课人数、讲课内容、提问方式和回答效果等几项内容的实时记录，在上课前启动课堂日志，下课后，把课堂日志存盘实现的。这样不仅方便了教师对学生的日常管理，而且做到了教学效果的实时反馈，加强了教师对教学过程的管理。基于试题库的课堂提问方式，可以以提问、抢答和游戏的形式对学生的学习效果进行有效的检测。课堂分析是对课堂日志综合分析后形成的课堂教学效果的综合评价。

四、结束语

随着教育技术和计算机技术的发展，基于多媒体教室、互联网和学科实验室的三位一体的教学模式已逐渐形成规模，学生的学习方式已经从多媒体教室、图书馆扩展到无限的网络空间。在教学过程中，教师要努力适应这一正在发生着巨变的教学模式，除了加强学习和提高自身素质之外，还必须有一套适应这一变化的备课、上课的工具。从多媒体开发角度分析，基于web的智能化通用多媒体教学系统把多媒体数据的集成提到了智能数据管理和智能集成领域，是一种技术跨越。从课件开发的角度来分析，基于web的智能化通用多媒体教学系统首次把学生管理做为多媒体教学中“数据管理”的一部分提出并应用其中，是多媒体课件开发工具中的新观点，它的应用必将会产生深刻的影响。从课堂教学管理的角度来分析，基于web的智能化通用多媒体三维教学系统为不同类型的课件提供了一个集成化的平台，增加了教师在课堂教学中使用多种课件资源的灵活性和适应性，提高了教师工作的效率和教育的质量。

本系统已经在笔者单位推广应用近三年，受到了师生的一致好评。该系统在2006年10月通过河南省科技厅组织的成果鉴定，“达到了国内同类研究的领先水平”。

参考文献：

[1]王爱民.智能化CAI设计理论及其应用[J].计算机工程与应用，１９９８（４）：４５－48

[2]Ristan Richardson，Quentin Stafford-Fraser，Kenneth R Wood et al. Virtual Network Computing [J]. IEEE Internet Com-puting，1998，2(1)

[3]R Rajeev，S Seshadri，P Bohannon. Improving Predictability of transaction execution tines in real-time databases [J]. Real-Times Ｓｙｓｔｅｍｓ，２０００，１９（３）：２８３－３０２

[4]A Stankovic，K Ramamritham，D Niehaus et al. The spring system；Integrated Support for Complex Real-Time Systems[J]. Ｒｅａｌ－Ｔｉｍｅｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ，１９９９，１６（２／３）：２２３－２５１

[5]崔洪斌，王爱民译.J2EE Web Services 高级编程[M].北京:清华大学出版社，2005

三维网页设计与实现 篇7

关键词：VRML,三维建模,三维交互,虚拟实验,数码单反相机

1 研究思路

目前, 基于网络对实验对象进行三维交互展示的有效处理方法是使用专业的设计软件, 如AUTOCAD、3D MAX等将实验对象的三维模型设计出来, 这种方法建模过程直观形象, 但生成的模型和动画不能和用户进行交互, 所以, 需要将三维模型导出为相关虚拟现实设计软件所需要的格式文件, 用虚拟现实设计软件进行三维展示的交互设计, 最后将它发布到网站上2。整个研究思路如图1所示:

2 开发平台的选择

经过多年的发展, 虚拟现实技术的实现也派生出多种不同的方法, 现在较为流行的有VRML、Java 3D、CULT3D、X3D等多种实现方法。它们各自有不同的优缺点。其中, VRML (Virtual Reality Modeling Language, 虚拟现实建模语言) 是一种网上广泛使用的三维形体和交互环境的场景描述语言。VRML具有平台无关性、三维交互性、多媒体集成、境界逼真等众多优越的特征, 所以我们选择该软件作为开发平台。虽然VRML可以通过直接编程进行语义描述, 建立实验对象的三维模型, 但这种方法适合建立简单规则的模型。数码单反相机主要有机身和镜头两部分组成。机身上又包括取景窗口、液晶显示屏、曝光模式选择盘、控制拨轮、以及各个操作按钮等, 相对来说, 结构比较复杂, 所以, 不宜直接用VRML语言进行语义描述, 而是利用3DS MAX建立整个模型, 并赋予材质、色彩、光照, 导出VRML的格式文件 (.*wrl文件) 。因此, 我们选择3DS MAX进行建模, 再使用VRML软件进行交互设计并实现网上发布, 建立逼真的交互式三维虚拟实验环境, 可以让学生随时通过网络浏览三维场景, 并通过人机交互进行仿真实验。

3 三维虚拟数码单反相机的设计与实现

3.1 三维建模

实验对象的建模是虚拟实验开发过程中最重要的一步, 模型的好坏直接影响运行的效果和场景的沉浸度。为了便于在VRML浏览器中设计三维数码单反相机的交互, 可以真实的模拟实际操作进行镜头的旋转、曝光模式选择盘的转动、控制拨轮和按钮的操作等, 在对数码相机进行建模时, 将其各部分分别建模, 后期组装。由于在3DS MAX中生成的各种模型, 输入到VRML中后, 文件数据量比较大, 不利于网上传输, 就需要我们在建模和文件导出时特别要注意一些关键技术的运用, 最常用的是建模技术和场景优化技术。在建模过程中还需要注意:应控制模型的面片数量, 形状比较规则的物体尽量使用Box;建模时尽量使用较少的多边形, 能合并的面应该要尽量合并, 以优化模型、提高响应速度;对齐应该对齐的面和顶点, 消除多余点和烂面, 冗余几何元素的存在一方面会使模型文件数据增大, 同时, 模型交互时会频繁出现闪烁的现象;给物体合理的命名和分组, 最好用英文来命名模型等3。

3.2 导出、优化程序

将数码单反相机的三维模型建好后, 在3DS MAX中应用输出插件导出*wrl格式的文件, 导出后的VRML文件的源代码可以在VRMLPad中查看, 并可以通过VRMLPad自带的压缩功能对文件进行优化压缩。在运用VRML构建三维模型的过程中和运用3D MAX模型导出VRML文件后要充分注意优化VRML程序。优化技术是三维虚拟建模过程中至关重要的一个环节, 优化结果的好坏将直接影响三维数码相机的显示速度和交互效果。

VRML程序优化是要充分利用VRML提供的高级造型技术, 如使用内联技术 (Inline) 来减少文件的长度;利用原型构造技术 (PROTO和EXTERN PROTO) 来创建扩展节点, 尽量为各相同类别的对象建立模型资源库, 这样可以减少相同代码的重复编写;对于比较复杂的模型, 采用LOD节点来控制一些复杂模型的重现程度, 它可以减少重现时多边形的数目, 对于结构相同或相似的模型, 采用DEF/USE来重用场景以避免进行重复的设计工作4。

3.3 使用VRML语言结合Javascript实现虚拟数码单反相机的交互功能

我们对数码单反相机的三维展示主要分为3种方式: (1) 自由旋转展示, 在这种方式下, 相机自动在浏览器中旋转, 让学习者从不从的角度上观察相机的结构; (2) 手动控制展示。在这种方式下, 学习者可以自主转动相机, 从不同角度上细致地观察相机; (3) 与各部件进行交互。当用户鼠标指向相应的部件时, 在页面上会对这一部件的名称、功能进行说明;3种方式有下述4种实现方法。

3.3.1 自由旋转展示

为了实现相机的自由旋转展示, 可以运用TimeSensor (时间传感器节点) 和OrientationInterpolator (方向插补器节点) 。TimeSensor节点的作用是创建一个虚拟时钟, 可以像时钟一样标记时间的流逝, 它设置开始动画, 结束动画和控制动画的播放速度等属性, 并向插补器节点输出时间事件, 产生相应的动画效果。OrientationInterpolator可改变观察方向, 或者改变形状体的方向。插补器节点使用一组关键时刻和关键值来描述一个动画。关键时刻列表在插补器节点的key域中指定, 关键值列表在插补器节点的keyvalue域中指定。浏览器在渲染时将根据这些关键时刻所对应的关键状态在场景中通过线性插值计算技术自动生成连续动画。实现自由旋转展示部分相应代码如下:

3.3.2 手动控制展示

为了能从各种角度来展示相机, 运用SphereSensor传感器节点, 对相机进行了手动的三维展示。SphereSensor节点用于感知观察者的拖动动作, 并且计算旋转角和角度。通过使用它的rotation_changed域输出变化的参数, 对相机整体进行360度上下左右的旋转来完成了相机的手动展示。代码如下:

3.3.3 与相机机身上各按钮进行交互

对于VRML窗口与网页之间的交互主要是通过Javascrip和VRML中的Touchsensor节点完成的, 由于TouchSensor节点能感知用户的鼠标事件, 一般的鼠标操作通常有3种:移动、点击、拖动。在这一部分当中, 主要使用了移动操作, 当用户进行移动操作的时候会使TouchSensor中的isOver公共域变为TRUE, 传递出去一个真事件。我们在网页中用javascript接受到该事件再运用相应的程序完成相应的操作, 然后在VRML场景中运用了Onmousemove感知鼠标的移动事件。VRML场景中主要代码:Touchsensor{

其中lcd_button是相机机身上的液晶显示器触发传感器TouchSensor的名称, 然后进行相应的处理操作。运行效果如图2所示:

3.3.4 网络发布

VRML是在VRML页面上实现VRML父节点控制其他VRML节点的活动。实现三维模型交互性操作的具体位置有HTML页面的控件以及VRML页面的节点, 一个VRML文件可以采用超级链接的方式把HTML文件和VRML文件链接到一起, 这对三维模型的虚拟展示具有十分重要意义。HTML文件格式的标准并不支持对VRML文档的嵌入, 但非标准HTML提供标记可实现VRML文档的嵌入4。例如下面语句实现了VRML文档camera.wrl在HTML文件中的嵌入, 其中SRC域指定关联的URL, “camera.wrl”是一个VRML文件。

在网页中要进行对VRML的操作只进行上述嵌入是远远不够的, 我们还要通过javascript中的M_e=camera.Engine;或取对相机VRML场景的句柄并赋给M_e, 然后对VRML场景中的每一个节点中的每一个域和事件的值进行获取用到了M_e Nodes ("节点名") .Fields ("域或事件名") 。

4 结束语

利用VRML技术, 结合支持VRML的开发工具构建一个虚拟实验环境, 并利用支持VRML的开发包, 实现了用户与虚拟环境之间的交互, 可以满足数码摄影虚拟实验教学的需要。在此基础上, 可以做进一步的研究, 使用户能够对虚拟实验的设备和实验场景进行更加复杂逼真的交互操作, 为搭建多种虚拟实验环境提供一种有效的方法。

参考文献

[1]王玉田, 刘成新, 陈长虎.摄影仿真系统的设计与实现[J].现代教育技术, 2008 (1) .

[2]田茵.基于虚拟现实的三维产品展示[J].计算机教育, 2009 (2) .

三维网页设计与实现 篇8

关键词：电气虚拟教学,Cult3D,互动性

随着武器装备信息化程度的提高, 电气系统越来越复杂, 因此对装备电气教学训练提出了更高的要求。目前, 装备电气教学一般是采用书本教材、挂图结合实装的方式[1], 但这种方式面临诸多问题:

(1) 电气设备连接关系复杂, 一张电路图往往涉及多个电气设备, 而这些设备在武器装备内部又并非在同一空间位置;

(2) 在训练场地进行实装教学, 不易于学生理解电路原理;而在课堂上脱离实装学原理, 又难以弄清电子元器件在装备上的具体位置;

(3) 由于装备数量和训练场地有限, 学生的操作实践难以保证, 训练效率低下;

(4) 装备电气功能结构复杂, 造价昂贵, 对装备的拆卸容易造成设备损坏。

因此, 需要从装备电气教学的手段和方法上进行创新, 开发符合学生实际需求的教学设备和手段。随着计算机软硬件技术的迅速发展, 基于虚拟现实技术装备电气教学系统可以解决传统教学的诸多问题, 能极大提高学习效率, 对培养“技指结合”的学生、提高学生的装备维修能力有着重要意义。

1“武器装备电气系统”虚拟教学系统

我教研室开设的武器装备电气系统系列课程包括电气原理、故障诊断和模拟训练3个子课程。为了将原理教学和训练教学更加紧密地联系起来, 开发了武器装备电气系统虚拟教学系统。该系统由电气原理、虚拟装备结构、虚拟电路板和虚拟仪器四大功能模块组成 (如图1所示) 。

(1) 电气原理模块主要展示传统的电气教学元素, 包括装备电气原理讲解、电路图浏览、视频、课件的播放等。

(2) 虚拟装备结构模块主要用于装备外观、内部结构的教学, 学生可以在装备内部进行虚拟漫游, 熟悉电气设备在装备内部的空间位置, 也可以对电气设备进行分解、结合, 掌握电气设备的正确拆装步骤。

(3) 虚拟电路模块用于模拟实际电路板的电气属性、连接关系、测试热点等, 学生通过与界面的交互, 了解电路原理图与实际设备的对应关系。例如点击原理图上的某个元器件, 便可查看该器件具体位于哪个电气箱体的哪块电路板上以及它其他元器件的实际连接关系如何。

(4) 虚拟仪器模块用于模拟实际仪器的测试效果, 可以对虚拟电路板上的测试点进行电气测试, 并能模拟实际仪器的换挡、读数和波形等, 避免了真实测试操作的危险性和破坏性。

系统采用Borland Delphi 7.0编程工具与Cult3D三维虚拟技术, 实现装备电气教学的动态交互设计, 完成三大虚拟模块的功能需求。

2 虚拟教学系统设计流程

3DS Max和Cult3D是两个不同的应用软件平台, 装备电气三维模型的建立是在3DS Max软件上完成 (格式为“*.max”) , 模型交互动作是在Cult3D软件中编辑完成的, 最终具有交互动作的产品 (*.co) 要发布到Delphi软件平台上使用。Cycore公司提供的Cult3D Exporter和Cult3D Viewer两个插件分别用于3DS MAX向Cult3D Designer (*.max->*.c3p) 和Cult3D Designer向Delphi (*.c3p->*.co) 3个软件平台接口的格式转换 (如图2所示) 。

武器装备电气系统虚拟教学系统采用3DS Max+Cult3D+Delphi来实现学生与模型的交互, 具体方法如下:

2.1 构建静态模型

教学系统的虚拟环境首先要构建被观测对象的静态模型, 即某型号装备电气系统的三维模型, 使其能够逼真地展现实装备电气设备的外观。本系统采用3DS Max 2010软件制作模型的立体几何形态和外观材质, 细节部分的材质采用实物照片贴图方式, 从而生成电气设备的三维静态模型文件, 即“*.max”文件。

2.2 动态模型设计

为了使学生更加直观地理解装备电气系统的构成、连接关系和组装方式, 需要对静态模型进行动态设计, 转换成动态模型, 提高学生的操作兴趣和虚拟现实的沉浸感。

Cult3D是Cycore公司开发的一种3D网络技术, 它可以把图像质量高和速度快的交互、实时物体送到所有因特网用户手上。Cult3D技术可以做到档案小、真实互动、跨平台运用, 并有优秀的三维质感表现[2]。

本系统采用Cycore公司提供的Cult3D Exporter插件将“*.max”文件转换为Cult3D Designer软件可以操作的“*.c3p”文件。

在Cult3D Designer里对静态模型进行旋转、缩放和拖动的动作设计, 针对不同的模型, 设计XYZ坐标旋转轴点、鼠标敏感度和响应速度;并且通过制订模型配件的约束路径, 设计用户对设备的拆卸动作。图3是Cult3D Designer软件中对某电气设备拆分动作的映射图。

动态模型生成的最终文件输出为 (*.co) 压缩文件, 该格式文件占用空间小, 可嵌入HTML网页或Word, PPT, Acrobat等多媒体应用软件中。

2.3 教学系统交互功能的实现

武器装备电气系统虚拟教学系统采用Borland Delphi 7.0软件开发, 并选用Active X技术完成对“*.co文件” (动态模型) 的调用。

Active X控件是一组采用COM (Component Objec Model, 部件对象模型) 使得软件部件在网络环境中进行交互的技术集, 可嵌入到包容器宿主应用程序中, 与开发平台无关[3]。本系统采用显示调用动态链接库的方法实现动态模型到Delphi软件平台的嵌入。

3 应用情况和实践效果

学生在学习武器装备电气系统的电气系统总体结构时, 可使用本系统的虚拟装备结构模块, 浏览电气设备在装备上的空间位置, 并直接进行拆装操作。图4所示为学生对某电气设备的拆装过程, 可在提示模式下根据提示步骤进行操作, 也可在考核模式下进行考核。

学生在学习电路原理时, 可通过电路图直接切换到虚拟电气设备中进行电气连接关系查看, 也可以直接对设备的正常状态或故障状态下进行虚拟测量。图5所示为学生使用虚拟万用表测量某虚拟电路板。

武器装备电气系统虚拟教学系统提供了逼真的学习交互环境, 使电气知识更加形象化, 克服了二维电路图、照片等局限, 在教学中能让学生有身临其境的感觉。Cult3D技术的引用使该系统具有较好的开放性和良好的网络传输性, 可为学生提供课余时间的练习机会, 能较好地培养学生动手操作设备仪器的能力, 可缩短学生实装操作训练的时间, 提高训练效率;同时可防止装备在不当操作中的损坏和由于频繁使用造成的零件磨损, 减少训练经费的开支。

在教学实践中, 分成A, B两组学生进行教学, A组运用武器装备电气系统虚拟教学系统, B组不运用。对这两组学生进行的调查可以发现, 有条件 (接触网络, 有计算机) 且应用武器装备电气系统虚拟教学系统进行操作练习的学生, 在实装训练过程中, 其积极性、出错率、训练成绩等方面和其他学生明显不同, 其动手能力和空间想象能力也明显高于其他学生。

参考文献

[1]何嘉武, 赖煜坤.武器装备虚拟维修训练系统设计与实现[J].科技导报.2010, 28 (24) :71-74.

[2]苏威洲, 童仲豪, 叶翰鸿.实现网络三维互动:Cult3D应用指南[M].北京:清华大学出版社, 2001.

三维网页设计与实现 篇9

同时移动三维地理空间信息服务的应用有着巨大的市场, 以移动和三维可视化平台软件构件为基础, 将移动设备, 如手机、PDA或其他无线设备与全球定位系统 (GPS) 、数字移动通讯技术 (GSM) 、地理信息技术 (GIS) 、虚拟现实技术 (VR) 、遥感影像 (RS) 、有机的融为一体, 建立新一代的移动三维地理空间信息服务系统是未来的发展方向, 它能为用户提供更为直观, 更新时间更快的无缝拼接的地理信息服务, 甚至覆盖全球的地理信息服务;基于该平台结合相关业务进行应用开发, 也能为移动目标提供实时、准确的自动导航、调度管理、防盗报警、远程控制和监管和移动通讯等服务。这些技术将在物流监管、城市消防、医疗救助、林业消防、警力部署和调度、汽车导航服务、导游服务等领域都有着广泛的应用。

1 国内外现状以及发展趋势

国内GIS公司在此方面的移动业务主要以二维矢量数据为主, 少有实景影像、三维模型信息, 缺乏地形特征, 应用面较窄。市场上少见到基于三维数据地理服务的相关移动产品, 独立开发的平台更少, 研发的投入与产品的开发力度和高度都不够。

GOOGLE利用自身现有的海量影像数据, 以及数据管理平台的优势, 正大力推出相应的软件产品。Blue Point Studio公司开发了Pocket Earth软件。日本、韩国、以色列等国, 在三维导航、导游服务方面, 已经有相关的产品出现。但这些国外产品只可进行有限的应用拓展, 不能满足国内用户应用的个性需求, 效果也不够理想。

随着基于下一代互联网络IPV6网络平台与3G移动系统的推出, 实现实时动态传输的三维搜索查询、漫游以及面向公众的移动三维地理空间信息服务将是一大趋势, 同时与网络运营商联合, 基于该系统可在网络平台、数字电视、3G手机等领域实现跨平台的应用并带动相关产业的形成。

2 研究内容

2.1 海量数据调度管理

采用金字塔结构来组织数字地形和影像数据实现海量数据在移动设备上有限资源的动态调入。按照金字塔结构来处理后的数据形成一个多分辨率的层次结构, 并采四叉树来索引这个结构中的不同层次中的块 (Tile) , 从塔顶至塔底分辨率由低到高变化, 相应的分块数则由少到多, 主要包括数据分块、合并、光滑等一系列处理过程。

2.2 空间基础数据信息数字技术标准规范的统一

由于数字移动三维空间信息涉及到基础地理空间数据, 专业空间数据和影像数据以及相关的属性数据, 另外还有专业数据的内容, 面对如此巨大的数据量, 数据的组织和管理是关键问题, 而技术标准规范是进行数据组织管理的基础。

2.3 数字移动设备系统的可视化

采用COM接口利用Direct Mobile3D API建立主要面向三维空间场景描述。其一种快速有效的建模工具, 同时又给虚拟系统的各个不同应用之间提供了一种信息交换标准。针对数字移动系统涉及的对象, 除了具有三维空间信息以外, 还具有时间和多重属性等信息。需要考虑定义新的对象层次结构和适合于地理信息对象造型的方法。

2.4 面向应用层的数据管理

以GIS数据、三维模型数据为一体的数据库为数据后台支持的三维空间信息管理系统。根据地理分区、逻辑分层的原则, 利用网格技术, 根据数据之间的关联进行组合及分层管理, 实现各种信息的一体化管理, 并实现各类空间数据的三维数据管理。

2.5 面向移动的可视化

数字移动三维的可视化建模理论涉及到多方面的可视化建模理论和信息可视化技术。针对于数字移动三维地理空间公共服务, 需要在以下几个关键技术进行开发研究。

(1) 动态时空信息可视化:系统涉及的对象的各种信息之间息息相关, 要更有效地、更合理地描述对象和建立多维对象之间的关系, 综合考虑对象的多维时空信息利用BSP树结构研究目标对象的多媒体表现和虚拟现实系统的可视化方法。

(2) 无级比例尺数字地面模型生成和显示:包括大跨度比例尺由粗到细的显示浏览, 多分辨率数据的管理, 不同分辨率模型以及时间受限的分辨率模型的平滑过度和无级变换, 时间受限的分辨率模型的选择并对各种交互技术进行研究。

(3) 分级LOD (细节层次) 自动加载:数字城市涉及的数据规模非常之大, 所以, 不必针对全部细节的信息进行处理, 而要面向具体的应用, 适合移动终端模拟的数字地面模型的LOD距离调用方法。

3 系统实现

3.1 系统总体设计

系统采用目前通用的三层结构进行设计, 如图1所示。

整个移动三维地理空间信息服务系统由手持设备, 数据服务器, 地理信息基础数据库, 三维模型数据库组成, 其中移动终端设备自带或者接有GPS接收机, 移动终端设备通过GPS获得当前位置的位置信息, 并将位置信息发送到数据服务器。数据服务器根据收到的信息, 查询相应的三维地理信息数据并实时返回给用户。

整个平台采用三层软件机构模型, 如图2所示。

业务层为移动终端设备, 提供用户交互接口, 数据层为由影像数据库, 地形数据库, 三维模型数据库组成的三维GIS数据库, 中间层为数据服务器, 负责业务层和移动终端之间的通讯, 同时进行安全验证等操作。

软件模型采用中间件技术机型网络通讯, 用户数据请求被发送到中间件上, 中间件使用对象传输协议, 将请求传输给数据服务器, 数据服务器执行相应查询, 并将查询结果数据集进行编码, 在通过中间件返回给移动三维地理空间信息浏览器, 浏览器解码该三维GIS数据, 通过三维引擎进行数据的调度和快速渲染和浏览, 将三维图像呈现给移动终端用户, 如何解决让有限的硬件资源的移动终端快速、流畅的进行三维展示, 是整个设计方案可用性的关键所在, 也就是说三维场景引擎在有限的硬件资源下实现三维场景渲染的效果, 左右着该移动三维地理空间信息服务系统的用户体验感受和可用性。

从该系统的软件结构模型中我们可以看到该系统包括4个主要部分:场景数据库、对象建模、场景引擎、交互模型。

(1) 场景数据库:场景数据库管理三维场景中的所有实体数据和关系数据。系统涉及大量模型数据、影像数据、地形数据场景数据库必须负责数据的简化、压缩和结构存储, 同时负责数据查询、提取和信息恢复等任务。 (2) 对象建模:虚拟可视化系统中各种不同实体和关系非常复杂, 对象建模将有效地简化系统的设计。 (3) 场景引擎:场景引擎负责虚拟系统的绘制和事件以及消息机制的实现。也是可视化系统的关键, 如何解决场景的复杂度和移动设备图形和性能不足之间的矛盾, 是场景引擎研究的主要问题。 (4) 交互模型:交互模型是虚拟可视化系统与用户的界面, 它负责接收和理解用户的交互命令, 并将这些命令转化为系统的内部行为与消息。

3.2 基于Direct3D MOBILE的三维场景引擎的渲染

创建D3DM对象和设备。

(1) D3DMPRESENT_PARAMETERS结构体。

这个结构用于设定将要创建的D3D设备对象的一些特性, 主要包括后备缓冲表面的宽度, 高度, 象素格式, 后备缓冲表面的数量, 通常只有一个, 全屏抗锯齿的类型, 指定表面在交换链中是如何被交换的, 窗口模式, D3D是否自动创建深度、模板缓冲, 深度/模板缓冲的格式, 屏幕刷新率等。

(2) 创建设备。

创建相关设备并且设置设备的相关属性, 包括指定对象要表示的物理显示设备, 设备的类型, 与设备相关的窗口句柄, 指定一个已经初始化好D3DPRESENT_PARAMETERS结构体等。

(3) 设置渲染状态。

利用D3D设置场景引擎的多种渲染状态, 它影响几何物体怎么样被渲染。渲染状态有默认值, 主要包括裁剪开关、光照开关、Z缓冲开关等。

创建要渲染的场景对象。

(1) 顶点缓冲的创建。

顶点类似于数学上点的结构, 但DirectX的顶点包含了许多附加的属性, 如位置、颜色、法线向量、纹理坐标。一个顶点缓冲区是一块连续存储了的顶点数据的内存。

(2) 索引缓冲的创建及索引数组的计算。

为了表现复杂模型的时候, 减少重复的顶点数, 系统创建顶点列表和索引列表 (index list) , 其中顶点列表包含所有不重复的顶点, 索引列表中则用顶点列表中定义的值来表示每一个三角形的构造方式。

纹理的创建。

对于纹理的创建, 首先要创建纹理表面, 他包括该纹理图面的宽度、高度以及指向的指针等, 再从内存中读取数据到纹理表面。

渲染过程。

一旦创建好顶点缓冲区和索引缓冲区及计算好索引后并且各纹理光照等条件都已经到位, 则接下来就可以进行渲染, 主要包括设置资源流、设置索引缓冲区、绘制三方面的工作。

3.3 三维数据快速浏览的实现

(1) 三维数据加载优化。

由于移动终端资源有限, 对大块三维数据的操作需要较长时间。因此我们将三维数据通过另一种压缩算法先分好块再存储起来, 这样可以避免频繁操作大块三维数据的情况, 给浏览器的其他处理留下了充分的时间。

(2) 三维数据存储优化。

三维数据通过压缩算法进行压缩后压缩比达到五比一, 大大的缩小了需要占用的存储空间, 极大减少了移动终端的资源占用。又因为在压缩时采用了分块存储并建立了索引的方法, 加速了读取速度, 很大程度上提高了读取的效率。

(3) 基于LOD的三维数据的生成。

在实际开发中注意相邻复杂度模型中低复杂度模型的多边形数目是高复杂度模型多边形数目的75%。采用LOD技术不但可以增强场景的逼真度, 也可以减少场景绘制的多边形的数量, 既提高了可视性又节约了系统资源。

(4) 三维数据拼接缝消除。

使用LOD技术时在不同精度的层之间的连接就会导致拼接处有明显的缝隙, 给人明显的不连续的感觉, 会大大降低场景的真实性, 因此我们在不同精度层的拼接处采用建立顶点索引并对这种块进行重新分配空间及调整三角面列表的生成序列的方法来解决。

4 结语

本系统针对移动终端在计算能力和三维图形处理方面存在的局限性, 采用三维多细节层次LOD建模方式, 同时对该建模方式进行了改进和优化, 消除了不同精度的三维数据拼接缝的问题, 对基于D3D MOBILE的三维场景引擎进行了优化设计和研究开发, 综合使用中间件技术、压缩技术、渲染技术等优化了移动终端的三维虚拟场景。

通过对以上技术的综合运用, 该系统能快速、直观的在移动终端上实现三维场景, 在渲染速度、实时性、精度、稳定性等方面取得了很好的效果, 通过与相关业务应用的结合可以针对移动目标在军事、科学考察、应急指挥、旅游、娱乐等领域发挥巨大作用。

摘要：本文针对移动终端实现了一套移动三维地理空间信息服务系统, 该系统由服务器和客户端组成, 服务器端主要实现三维GIS数据的存储, 客户端采用windows mobile为操作系统, 移动三维空间信息服务浏览器运行于windows mobile上面, 系统在设计过程中, 针对移动终端系统硬件能力的限制, 实现了三维场景引擎, 能快速, 直观的实现三维场景重现, 数据量小, 实时性强, 精度较高, 并且支持三维GIS的各种交互手段以及全景数据浏览等功能。

关键词：地理空间,信息服务,三维空间

参考文献

[1]陈飞翔, 杨崇俊, 等.基于LBS的移动GIS研究[J].计算机工程与应用, 2006 (2) :200～201.

[2]高山.虚拟城市的三维建模[J].测绘通报, 2004 (6) :4647.

[3]手继周, 李成名.嵌入式移动GlS研究[J].测绘科学, 2005:51.

三维网页设计与实现 篇10

随着虚拟仿真技术、管网探测技术的不断发展和计算机软硬件条件的改善, 使三维GIS仿真技术的实现成为可能。通过建立三维管网仿真场景, 真实反映管线的空间位置关系, 为规划建设、辅助决策提供科学的软件平台。结合酒钢三维管网信息系统建设, 阐述了基于Arcgis三维管网信息系统系统建设的设计方案。

1 系统建设原则

1.1 实用性

系统应用功能齐全、结构完善、操作方便、显示直观, 同时具有良好的用户界面, 易于维护, 便于灵活扩充。

1.2 扩展性

系统应具有良好的扩展性。

1.3 安全性

系统应考虑到数据的保密与安全, 对于数据的安全管理问题进行不同层次的设置, 通过对决策部门、职能部门、业务部门和设计部门等多层管理体系进行不同权限的设置和管理, 有效地保证数据的安全性。防止非法访问, 避免重要数据外泄, 造成重大的经济损失。

1.4 兼容性

系统应提供开放、标准、规范的数据格式, 能够实现多种数据格式的转换。

1.5 标准性

系统应实现数据标准化, 与各种其他的软件和数据建立关系, 方便资源共享。

2 系统建设目标

三维管网信息系统以基础测绘数据为主要源数据, 实现CAD和ArcGIS数据的双向转换、数据裁剪、输入输出、管网设计、符号管理、数据显示、数据查询、数据统计、标注、量算、断面观察、管网分析、三维显示和权限设置等功能, 对管线二维和三维数据能实时管理、设计和动态更新, 确保数据的现势性、准确性, 切实发挥管线空间分析及辅助决策等功能。

3 系统开发方式

三维管网信息系统采用目前流行的Microsoft VisualStudio系列开发工具, 基于C/S工作模式, 结合SQLServer 2005数据库系统, 在ArcGISEngine地理信息系统二次开发组件平台上进行二次开发。

C#语言可以创建运行在微软最新平台.NET上的应用程序, 它从C语言和C++语言演化而来, 是唯一为.NETFramework设计的语言, 其灵活性和安全性成为我们选择它的主要原因。同时, 基于AE+C#的二次开发方式在技术上已经比较成熟, 在商业市场上应用也较为广泛, 因此我们选用C#和ArcGISEngine开发三维管网信息系统, 如图1所示。

4 管线三维模型算法

在获得管线基本数据的基础上, 通过对管点空间数据文件进行处理, 由埋深、地面高程可以求得每个管点的绝对高程z, 结合平面坐标 (x、y) , 构成管线中心线的节点坐标。这样获取的坐标和管径是管线三维建模的必需数据。

三维管线模型构造步骤如下:

1) 表面微分处理

在管线三维透视图中, 管段可以用圆柱面表示, 圆柱面的轴心即为管线中心线, 圆柱面的截面半径为管线在截面处的半径。为了构造管线三维图形, 系统采用将管线表面分段构造成众多四边形的办法来实现, 管线表面等分得越细, 模拟管线在直观上就越接近真实管线, 但模型的计算量增大, 计算机显示速度会降低;反之, 模拟管线比较粗糙, 计算机显示速度较快。

2) 管线衔接处圆滑处理

在管线平面图中, 一般以二维折线表示一条管线段。在三维透视图中, 圆柱面的首尾衔接构成虚拟管线段。为使虚拟管线形象逼真, 又不影响系统的运行速度, 故将管线衔接处圆滑过渡, 其实现方式为:将管线中心线的拐角以圆弧替代, 弧线弧度等于相邻线段的夹角弧度, 圆弧所在圆的半径等于管径。将圆滑处理后的管线中心线分段处理, 拐角圆弧的细分程度由圆弧弧度大小决定。

3) 管线段的连接

管线段的连接处一般为管线分叉或管径变化部位, 由三通、阀门、变径接头等附属设施相连接。它们在三维系统中作为立体符号存储在数据库中, 显示时根据管线的空间走向, 调整附属设施角度, 使它们与管线紧密结合。

在管线三维建模过程中, 根据管线端点坐标以及管径, 通过空间解析几何建模, 获取管线各个片的顶点坐标, 然后通过使用ArcEngine提供的接口, 将这些点集合生成多片, 经过组合生成管线的三维多片模型数据。

5 系统功能

系统功能包括:数据管理 (数据转换、数据录入、数据存储、数据更新等) 、地图表现 (地图的快速定位、访问、三维立体显示、横断面图、纵断面图等) 、统计分析 (数据统计、空间分析等) 、系统管理 (用户管理、系统设置等) 。三维场景, 如图2～3所示。

6结束语

三维管网信息系统的建立, 实现管网数据的信息化管理, 增强管网运行的稳定性、安全性, 建立更加完善的管网管理体系, 为工程管理提供辅助决策, 实时更新已有的管网信息资料, 保证管网数据的现势性。结合AE+C#二次开发的语言特点、功能设计和主要技术方法, 阐述了基于Arcgis建立三维管网信息系统的的关键技术, 对其他管线信息系统的建立具有一定的参考价值。

摘要：主要阐述了基于Arcgis三维管网信息系统设计与实现的关键技术路线, 系统采用AE+C#相结合的开发模式, 数据库选用SQL SERVER EXPRESS 2005, 实现了管线三维场景的动态生成。

关键词：三维管网,数据库,AE二次开发,动态生成,ArcSDE

参考文献

[1]蒋波涛.ArcObjects开发基础与技巧[M].武汉大学出版社, 2006.

[2]汤国安.ArcGis地理信息系统空间分析实验教程[M].北京:科学出版社, 2006.

[3]韩鹏.地理信息系统开发—ArcEngine方法[M].武汉大学出版社, 2008.

[4]刘彦博.Visual Studio 2005技术大全[M].北京:人民邮电出版社, 2008.

[5]冯敏, 尚庆生, 郭建文, 等.ArcSDE访问接口在.NET环境下的应用研究[J].第六届ArcGIS暨ERDAS中国用户大会论文集, 2004 (下) :840-846.

[6]刘兴权, 卢赛飞.基于ArcEngine的三维可视化实现[J].地理信息空间, 2008, 12 (1) :5-7.