時間：2023-01-02 05:28:31
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇vr技術論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】視頻；音頻；知識服務；直播在線；學術研討會
學術期刊作為記錄和傳播科研成果的重要載體，長期以來承擔著極大的社會責任，對推動國家科技發展以及創新交流都起著重要作用。然而，由于學術期刊的受眾面窄，優秀學術成果的大眾普及度不高，有需求的讀者較難找到學術研究成果的整體脈絡，學術期刊的知識服務功能受到一定制約。近年來，知識服務得到了快速的發展，期刊行業也試圖在知識服務領域有所作為，然而，大部分學術期刊的知識服務產品形態、盈利模式單一。隨著媒體融合發展的不斷推進，尤其是5G技術的商業化應用，人工智能、虛擬現實、大數據等新一代技術高速發展并不斷融入出版領域當中，這給學術期刊的知識服務創新發展帶來了新的機遇。
一、我國學術期刊知識服務的現狀
1．知識服務產品形態單一從學術期刊產品的形態來看，即便經歷了媒體融合階段，大部分期刊仍舊以紙質期刊為主要傳播載體，雖然它們將數字化內容收錄到知網、龍源期刊、萬方數據庫等期刊平臺，在一定程度上擴大了學術成果的傳播范圍，但出版的載體仍是紙質期刊。不可否認的是，經過媒體融合發展階段，有部分學術期刊社走在前列，實現了線上的數字期刊出版。然而無論是紙質期刊，還是數字期刊，當前我國學術期刊出版的形態仍舊以文字、圖片、數據的平面展示為主，這是產品形態單一的表現。隨著5G商用的推進，智能終端的廣泛普及，人工智能、大數據等新一代信息技術的高速發展，人們獲取信息、學習知識的途徑與方式發生了快速的變化，學術成果紙質化或僅以“文字+圖片+數據”展示的數字版已難以適應當前環境下用戶的需求。
2．知識服務模式單一從服務模式來看，當前學術期刊的服務模式也極為有限，這主要是受限于產品形態單一。從服務對象來看，學術期刊服務的對象以作者為主，服務模式主要是“采—編—發”，作者將稿件投遞到期刊社后，要等待較長的審稿期，最關鍵的是紙質期刊版面有限、刊發周期長，難以滿足作者快速發表成果的需求。服務內容也僅限于版面提供，以及針對論文修改的溝通、建議等傳統服務，服務模式單一。事實上，除了需要發表學術成果的作者，還有大量需要尋找學術研究成果的專家、學者用戶，甚至是廣大的普通用戶。讀者對學術成果的需求，就是快速獲取相關研究成果、數據，甚至預測研究方向。受限于單一的產品形態以及服務模式，學術期刊對專業讀者群體的服務是缺失的，更不用說為廣大普通讀者提供知識服務。而5G時代的到來，知識服務行業快速發展，用戶對學術成果的知識服務需求也將會有較大的改變，這將倒逼學術期刊創新知識服務模式，擴大服務對象，滿足更多用戶展示、獲取學術成果的需求。
二、新技術創新知識服務產品形態
專業、嚴謹、精深是學術期刊的主要特點，也是學術期刊生存的首要法則。然而，利用單一平面化的圖文、數據形式來展示專業的學術成果，無論是對專家學者來說，還是對廣大普通讀者來說，都是相對枯燥的形式，不僅不便于讀者理解獲取，還不利于傳播。在5G時代，學術期刊知識服務首要思考的是結合新技術來創新產品形態，改變以往學術出版枯燥、刻板的形式，如將產品音頻化、視頻化、3D化，甚至結合vr/AR技術等，將學術內容進行多形態、立體的全方位展示，使學術成果更為直觀。
1．多媒體產品形態，直觀展示學術成果與圖文相比，音頻、視頻可以給用戶帶來更為豐富的信息量和更具體的展示，具有更高效的傳播效率。對用戶來說，閱讀科技期刊論文需要擁有較多的知識儲備，需要大量的時間和精力，如果學術成果通過音頻或者視頻的形式展示，用戶可快速理解核心內容。音頻/視頻的講解可以是論文的作者，也可以是行業內知名學者，講解內容可以是經典文獻，也可以是前沿學術成果。音頻/視頻講解的模式成本低、制作期短，期刊社可以多元化開發期刊資源以滿足用戶需求。如醫學頂級期刊NEJM和Lancet就相當注重視頻和音頻的產品形態，在官方網站上專門設立了Audio＆Video欄目，專門作者的音頻及視頻，幫助讀者理解論文的核心內容。Nature每周都會免費的音頻向讀者概述當期文章的核心內容，這其中還包括世界各地記者以及著名科學家對論文的評論和分析。我國也有值得借鑒學習的做法，中國醫學會雜志社在視頻應用方面有深度的應用。2015年8月，該社獲準在線出版《中華心血管病雜志》（網絡版），經過兩年多的探索后，中國醫學會雜志社進一步深度融合新技術，在2018年12月將《中華心血管病雜志》（網絡版）更名為《中華心臟病學視頻雜志》，致力于以視頻和音頻的展現方式報道專業領域的研究成果。《中華心臟病學視頻雜志》不僅以傳統的文本形式展示學術成果，還以音頻及視頻出版方式傳遞知識，使得實驗研究等更為直觀、生動、可視化。除了可聽可見，《中華心臟病學視頻雜志》還可以“見人”，即見作者本人——每篇文章的作者都出鏡介紹自己研究的思路、成果，與讀者進行更為直接的交流。近年來，VR/AR技術在出版領域、教育領域都有較為廣泛的應用。VR/AR可以利用計算機制作一個逼真的虛擬環境，再通過相關的傳感設備讓用戶沉浸在虛擬場景中，通過聽覺、視覺、觸覺等與場景交互。相較視頻和音頻，“VR/AR+期刊”的產品形態無疑更具有互動性，也更便于讀者理解學術成果。尤其是隨著5G技術的商業化應用，AR閱讀眩暈感將得到極大降低，AR內容因數據傳輸造成的卡頓也將減少，同時5G的應用也將帶來AR傳感設備的技術變革，降低設備的開發、維護成本，這就降低了出版機構引入VR/AR技術的成本。因此，學術期刊在結合VR/AR技術領域有較大的探索空間，應當牢牢把握5G時代的VR/AR技術優勢，創新知識服務產品形態。
2．直播和舉行在線學術研討會，創新學術交流服務發表、展示、傳播學術成果是作者的需求，尋找、獲取學術成果是讀者的需求，高效的學術交流亦是作者、讀者不可忽略但又長期沒有得到很好滿足的需求。學術交流有利于擴大科學研究的視野，快速檢驗研究成果，是科研中必不可少的環節。我國學術期刊在建立學術交流平臺、促進學術交流的發展中仍存在較大不足，主要原因是學術交流的形式多以線下會議為主，不僅需要耗費大量的人力、物力、財力，而且要同時協調多方面專家學者的時間，成本高、頻次低，難以滿足學術交流高時效的需求。在互聯網時代，專家學者直播和舉行在線學術研討會成為一種新的學術交流形式，既可以充分發揮線下研討會在交互性、專業性方面的優勢，又能很好地解決線下會議需要召集人員和解決時間、場地等方面的問題，最為關鍵的是時效性強、傳播范圍廣、覆蓋面廣，用戶的參與成本更低。尤其是隨著5G技術的商業化應用，高速率、低時延的技術特點將會促進直播、在線實時培訓交流等形式的常態化發展。通過學術成果的直播，以及召開在線學術研討會，專家學者可以第一時間與其他學者分享交流，及時更新研究動態，避免研究成果出現滯后、重復等問題。如《沉積學報》在2016年就開始嘗試利用QQ群召開在線學術會議，每期有特定的主題，并邀請特定主講人（一般以有一定成果和影響力的科研人員為主）主持，至今已召開數十場在線學術會議。通過線上學術會議，《沉積學報》不僅提升了期刊的學術水平，增強了作者和讀者黏性，提高了約稿質量，還培養了一大批優秀的青年學者，在廣大學者當中建立起良好的期刊品牌形象。未來，《沉積學報》將在線學術研討會當作新型知識服務產品，考慮在線課堂、在線付費會議等形式。無論是專家學者的直播，還是在線研討會的實時交流，都是力求通過新技術來創新、提升知識服務的能力，建立知識服務的橋梁。
三、專業類應用及工具助力知識服務發展
伴隨著人工智能、大數據、物聯網技術的快速發展，專業類應用及工具作為知識服務的一大門類，圍繞學術期刊的科研、寫作等不同環節，可為科研工作者提供相關的工具、應用服務，將會有更多的創新發展。
1．科研工作輔助工具在信息匱乏的時代，人們的主要需求是能夠獲取更多信息；在信息爆炸的時代，如何對科研信息進行篩選、分類、管理、分析、探究，則變得尤為關鍵。如在科研的選題方向上，科研人員需要客觀地評估各項指標，保證科研的創新性、高起點，如果沒有專業工具輔助，科研人員將會受到個人經驗的干擾。人大數媒科技（北京）有限公司開發的移動學術科研服務平臺壹學者，就提供“課題立項助手”服務。這一服務主要基于大數據分析、關聯挖掘和推薦、聚類算法三大技術開發，幫助科研人員快速了解相關學科的研究趨勢及熱點，并且根據研究方向推薦同學科以及跨學科的合作學者。在選題預判環節，用戶可通過輸入關鍵詞，獲取近年來在不同學科領域的文章數量，了解該選題的研究熱度，隨后可以分析文章的收錄系數，了解當前研究文章的質量，還可以分析關鍵詞的研究熱點、研究空白點等。
西格啦芙就是SIGGRAPH呀！那么，SIGGRAPH又是什么東東？其實，SIGGRAPH可以拆成兩部分SIG+GRAPH。這個SIG呢，就是ACM Special Interest Group中后三個單詞第一個字母的縮寫。噢，不就是專屬興趣組嗎，有什么了不起，你可能會說我還當過班里的小組長呢。你可不能小瞧這個小組，它不是你想象的那個樣子，它可是ACM的分組。
那么，這個ACM是什么意思呢？沒錯，是個縮寫，全稱是Association for Computing Machinery，意思是計算機學會。這個學會可是世界上最大的計算機科學與教育的學術組織，聚集了全球一大批杰出的計算機專家學者和工程技術人員。按照他們官方的說法，該組織鼓勵對話，共享資源，征服挑戰，依靠凝聚杰出的計算機領軍力量，不斷提升行業標準，表彰優秀技術先鋒，為全體會員提供終身學習、職業進修和專業交流的各種機會和保障。
我們自然會想到，計算機應用范圍如此廣泛深入，滲透在我們的學習、工作、生活的各個方面，一個專業的學會交叉覆蓋的領域是如此之廣泛，以至于會員都有數十萬，開一次年會不得聚集上百萬人啊？因此，為了有效地開展學術交流，ACM不得不按計算機學科分支舉辦年會。會員可以根據自己的專業方向和研究興趣，加入不同的興趣小組。每個興趣組都有個英文縮寫，前綴都是SIG，后面的字母縮寫就是專業名稱。例如SIGGRAPH中的GRAPH就代表圖形圖像分支，會員涵蓋了來自全球各國計算機圖形圖像和交互技術領域數以萬計的頂級專家學者和業界專業領軍人物。別看它號稱是興趣組，可是每年召開一次的年會總會吸引幾萬名專業人士出席，參會人數最高紀錄達到過5萬之多。
其實人家很文藝
西格啦芙既然是計算機的分支學會，你可能會覺得它是一群玩程序的理工男的世界，錯！其實他們很文藝！不可否認，參加西格啦芙年會的許多大咖在計算機領域都是頂尖的先鋒人物，是圖形圖像技術領域真正的權威，許多參會者帶來的成果展示的確要亮瞎你的眼。
如果你喜歡看電影，甚至是動畫電影，那我就不用多說了，隨便挑幾部很火的動畫片或科幻電影，例如《瘋狂動物城》《星球大戰》《海底總動員》，等等，他們的導演和視效總監，甚至整個主創團隊，都會齊刷刷地來參會，來解密那些精彩的電影都是怎樣拍出來的。迪士尼、夢工廠、皮克斯、工業光魔、數字王國等的導演、制片明星見面會，讓人們眼花繚亂，馬不停蹄地奔波于不同的場次。大多數畫面內容都是首次披露，使用的技術是最新最頂尖的，甚至是別的地方、別的時間再也無緣一見的！
今年的西格啦芙――顯現可能
西格啦芙的年會主要包括5種不同形式的展示交流：學術論壇、藝術畫廊、動畫節、高新技術展、明星見面會。另外，還有掀起會議的大會主題演講和頒獎儀式。今年的西格啦芙于7月24～28日在美國加州阿納海姆舉辦，大會主題是“顯現可能”。
美國航空航天局火星探索女科學家、宇宙飛船操控總工程師娜金?柯格斯做了主題演講。她的演講使近萬名與會者群情激奮，讓人們重新思考自己在宇宙的地位，人類探索宇宙的可能性，以及人工智能機器人能達到的極限。她向來自全世界74個國家和地區的聆聽者放言：“世上無難事，只要有大膽的正確創意。”
西格啦芙萬人矚目的電腦動畫節，給人們不斷地帶來新的驚喜，最佳動畫片《借時間》（Borrowed Time）由美國團隊完成，創意奇特，故事生動，風格h異，制作精良。要知道，西格啦芙的最佳動畫片是可以自動入圍奧斯卡最佳動畫短片獎的噢！西格啦芙的動畫片基本代表了動畫技術的最高水平。
評委會獎獲得者是新西蘭的作品《宇宙洗衣房》（Cosmos Laundromat），這是一部潛在的開放源商業動畫電影。另外，西格啦芙現場創作競賽勝出的是一部由四家3D和游戲公司組成的團隊合作的結晶，作品展現了高超的實時動作捕捉技術。最重要的工程技術獎，脫穎而出的是一項實時面部捕捉視頻圖像山寨技術。
西格啦芙最新技術成果展呈現了20件互動產品，特別強調科學探索、高清晰度、數字影院技術、以及科學藝術融合的互動敘事手法。最為醒目的是一架5米高的巨型機器人Mk.1，體驗者可以登上機器人，通過雙足移動來操縱機器人的運動，該機器人就像是一副巨大的高腳蹬。
VR技術亮點紛呈
今年的西格啦芙還有一個亮點，就是VR村。虛擬現實的確是個熱門話題，人機互動本來就是西格啦芙的強項，圖形圖像可視化又是西格啦芙科研的基礎，虛擬現實（VR）、增強現實（AR）和混合現實（MR）自然是西格啦芙得天獨厚的領域。今年征集的西格啦芙優秀論文里，有5%的VR專題；而在應用展示項目成果中，大會近1/4的項目都與沉浸式的虛擬現實有關，VR深入到每一個項目當中，VR和AR市場越來越大。VR演講者的話題從藝術的VR技術（Artistic VR Techniques）到游戲《邦德》（Bound）創作的解析，帶給人們身臨其境的體驗。
在Artistic VR Techniques中，Oculus公司展示藝術家如何利用Quill工具在VR中完成三維插圖創作。
游戲Bound：Plastic Studio為PS4創作的VR游戲場景演示。
VR電影《入侵！》（Invasion！）中的情節和沉浸式故事講述中的人機交互。
Google Tango項目把現實世界轉換為立體像素。
由索尼公司、東京大學和山口藝術中心完成的平行眼（Parallel eyes）的項目，通過眼部跟蹤，利用第一人稱視角來探索人類的能力和行為。每個用戶都可以實時看到其他用戶第一人稱視角的景象，同一時間最多4人。這個全新的技術裝置把VR帶入了有形的物理空間，建立了一個巨大的不受限制的VR環境。
日本動畫《攻殼機動隊： VR劇場版》（GHOST IN THE SHELL： THE MOVIE Virtual Reality Diver）投入VR技術，實現360度立體影像，將觀賞時的空間呈現感帶來前所未有的突破。
眼部追蹤在頭戴式可視設備（HMD）中越來越常見了，也有少數人將腦電波傳感器加入到HMD設備中。在AR和VR領域，眼部追蹤已經是一件很簡單的事情，但是腦電波數據有時會受到干擾，在實時分析腦電波原始數據方面還需要做很多工作。VR環境可以根據用戶的壓力層級、注意力來作出反饋，或者幫助我們提升記憶力和學習能力。目前，神經反饋還是一項全新的技術，在VR領域存在著巨大的潛能。
迪士尼帶來一個以叫“IRIDiuM”（Interactive Rendered Immersive Deep Media，交互渲染沉浸式深層媒體）的項目，根據追蹤用戶的頭部姿勢，配置高精細的沉浸實時內容。在第二階段，來自慣性測量單元（Interial Measurement Unit）的數據可以被用來追蹤頭部和上半身，肌電圖傳感器也可偵測到手部活動和抓取動作。它們的實時解算器（real-time solver）會根據傳感器的數據來預估出用戶姿態，從而帶來更深度的媒體體驗。
關鍵詞：虛擬教學；VR系統；生物教學；信息化
中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2016）24-0042-03
VR系統概述
VR（Virtual Reality，簡稱VR），就是虛擬現實。它是指綜合利用計算機圖形系統、各種現實及控制等接口設備，在計算機生成的可交互的三維環境中提供沉浸感覺的技術。虛擬技術可以幫助完成對現實世界的抽象、模擬和仿真。也就是說，我們通過VR系統看到的、感受到的，或者與之互動交互的物體和場景都是虛擬的，不存在的。
VR系統有一套專業的外部設備，如3D眼鏡、電子筆等，還有一種新型的3D顯示器――zspace（所有利用VR技術研發出的產品都需要在zspace設備前才能使用和操作。zspace不僅是顯示屏，還是追蹤器，可以跟蹤3D眼鏡和電子筆兩個裝備，并在人體攜帶這些裝備后通過跟蹤人體頭部和身體的動作調整人們看到的3D虛擬圖像）。除了基本的硬件構成，VR系統還包括其他的虛擬現實設備，如頭盔式眼鏡、數據手套、力反饋裝置等。這些VR設備都是浸入式的，它們能為用戶創造一個近乎真實的、身臨其境的體驗，包括視覺、聽覺、力覺、觸覺、運動等多方面的感知，讓用戶覺得自己是計算機系統所創建的虛擬世界中的一部分，用戶由觀察者變成參與者，沉浸其中并能通過肢體的運動參與虛擬世界的活動。但鑒于目前技術的局限性，在現有的VR系統與應用中，較為成熟的主要是視覺沉浸，還有聽覺和觸覺沉浸技術。
VR系統除了能提供沉浸感外，其最大優勢是強大的交互體驗。操作者通過與虛擬時空中的畫面進行實時交互，如同在真實世界中一樣。有業內人士指出：在不遠的將來，我們只需在家里安裝虛擬現實設備，便可以足不出戶地穿梭于各個虛擬場景，如時而在商店的衣帽間里試穿新衣，時而在足球場上觀看比賽，時而化身為新聞事件的“現場目擊者”等，這種通過三維建模技術模擬出的場景的交互，以其強大的真實性和表現力，拓展了用戶的生產、生活，甚至是情感思維等范疇。
VR系統在生物教學領域的融合點分析
作為一種高新的虛擬現實技術，VR系統進入到教育教學領域能在哪些方面發揮作用呢？相對于常規的教學方式，它有哪些優勢和劣勢？首先，我們來看看在常規的生物教學中存在哪些困難，這些困難能不能通過VR技術來解決。
1.傳統生物教學存在的困難點分析
生物學科主要研究生物的結構、生理行為、遺傳發育等內容，其中涉及很多微觀、抽象的模型結構，這些模型大多數距離學生的生活實際較遠，學生對其缺少感性的認識。在常規課堂中，教師一般都是通過口頭講述或者借助圖片、動畫和模型教具來進行講解，但常常會出現觀察角度和結構疊加導致學生看不到或看不清的問題，即便是在普通的3D模型中通過設置透明、半透明或者高光、啞光等方式將內外不同的結構進行差異化顯示，也僅僅是可以觀察到大概而已，不能實現近距離的解剖式觀察，學生對物體還是停留在觀摩層面，缺乏實時的交互體驗操作。
除了模型結構類知識外，學生對生物學科中微觀世界的探索也常常望而生畏，繁雜又難以與實際生活相聯系，抽象又沒有直接經驗來支撐，只能在腦海中通過想象盡可能去還原不可見的微觀現象，甚至有些內容都沒有統一的標準，所以學生難以對微觀內容有一個正確且清晰的認識，是一個急需解決的學習困難點。
當然，在生物教學中，很重要的一部分也是常規教學中一個很大的障礙是實驗教學。生物實驗中有很多內容在常規條件下，由于受到實驗條件沒有嚴格規范、實驗過程不可控、實驗操作比較危險等因素影響而不易在常規教學中呈現，而且有些研究對象還是一些生物微觀層面的結構或過程，常規實驗顯示不出來。對于這些難以開展的實驗，傳統教學往往以書本閱讀或者教師講解的方式代替真實的實驗操作。有一些已經構建多媒體教學環境的學校為了能突破這一教學難點，也會利用一些簡單的軟件對實驗進行模擬，通過直觀形象的原理演示和現象模擬輔助教學，但利用虛擬實驗軟件進行模擬或演示對很多概念或者原理的認識并不一定能收到理想的效果，學生缺乏實際的實驗操作和真實的感知體驗，無法深入地理解和把握知識點。
2.VR系統輔助生物教學的優勢
（1）立體層次感強，有很好的出鏡效果，拓寬了學習的空間感
常規的結構模型僅能夠實現簡單的觀摩，而VR技術不僅能將立體的結構模型按照教學的需要一層層地剝離開，單獨進行細微觀察，而且還可以拖出屏幕，零距離、全方位、不受空間限制地進行自由體驗。
例如，在學習《植物細胞》一課時，學生可以借助VR技術構建的植物細胞模型從最外層的細胞膜進入到細胞質，在近乎真實的膠質狀的細胞質中，與其間的各種細胞器近距離接觸，每一種細胞器從外觀到內部發生的分子水平的生理反應都可以盡收眼底，再從細胞核到細胞核里面的核膜、核仁、核質和染色體，一切都真實可觸，那感覺就像拿著一個真實的細胞在進行觀察，細胞的結構和功能清晰可見，甚至對于染色體這樣在空間上有復雜聯結的物質，其組成也不再是抽象、靜態的概念上的認知，學生可以從更微小的基因片段和一個個蛋白質拆解來進行俯瞰，以便更直觀地進行沉浸式的體驗和感知。
（2）逼真的畫面效果，身臨其境的感官體驗，讓學習更高效且安全
針對在生物學科中一些微觀不可見的原理演示，或者因實驗條件比較苛刻、實驗操作比較危險而不易實現的內容，VR技術能對畫面進行模擬仿真宏觀再現，其高度的逼真性和現實體驗感讓效果更為真實。相較于一般的動畫演示，VR技術以其高精度的虛擬仿真性和超強的感官體驗徹底改變了在實際教學中只能憑記憶、想象、簡單的模擬等教學方式去掌握這些觀察困難且不易理解的內容的狀況，增強了教學效果。
例如，在《探究螞蟻的通訊》實驗中，由于螞蟻是活體，不好飼養，而且如果脫離了螞蟻的自然生存環境，在室內模擬螞蟻是如何通訊并不是很容易的事情，很難反映螞蟻的真實行為過程；而在室外實驗，螞蟻的行動方向不易受到控制，效果也不明顯，它們到底是通過氣味信息素傳遞的信息還是通過偵查蟻的行進路徑傳遞的信息？在這個探究活動中，利用VR技術的虛擬仿真性不僅能夠營造出螞蟻通訊的自然環境，而且能將肉眼看不見的螞蟻的通訊方式真實地再現，學生在創設的近乎真實的情境中體驗、感知、發現和探究，在頭腦中形成形象化的概念，從而實現對該部分內容的高效學習。
（3）豐富的交互方式，激發學生的學習興趣
除了知識上的直觀感知和模擬可能發生的真實情境外，VR系統還能設置一些和學生互動的交互功能，通過一些外置或者內嵌的虛擬工具或者設備讓學生進行操控。好玩的、有趣的功能，或者是在現實生活中實現不了的操作或者功能，這些都可以通過VR技術的虛擬交互性來實現，讓學習過程游戲化、情境化，最大程度地激發學生的學習興趣。
例如，在《蜂鳥的外部形態》一課的教學中，我們可以借助VR技術讓學生進入一個虛擬的叢林中，邊觀察鳥的外部形態，邊用畫筆勾勒出鳥的流線型輪廓，還可以讓學生摘掉鳥身體上不同部位的羽毛，觀察丟掉正羽或絨羽后對飛行產生的影響等，這些讓學生親自體驗的有趣環節，在某種程度上真正做到了寓教于樂，使學生能主動學習，樂于學習。
3.VR系統在生物教學中的局限性
VR技術在生物教學中有著不可替代的優勢，但它的劣勢也是不容忽視的。其主要體現在操作上有局限性。有過操作體驗的人會有這樣的感覺：電子筆必須對準你要拖拽的物體才能實現移動或者其他操作。VR系統不同于單機版的3D模型，它是三維空間，有橫向和縱向空間的延伸，所以電子筆需要反復去校準那個定位點，使用起來沒有鼠標靈活。而且人長時間佩戴3D眼鏡會有眩暈感，容易疲勞。
那么，如何在生物教學中發揮VR系統的獨特優勢，規避其劣勢呢？我們在利用VR技術支撐生物信息化教學時，如何選擇和設計理想的VR工具和軟件，從而實現教學效果的最優化呢？
開發與應用VR技術的可行性思路
1.注重素材的篩選
從優勢上來說，由于VR技術的親視感和空間層次感，一些立體效果比較明顯的三維結構用VR技術觀察，效果就會比較好，尤其是一些較復雜的、需要從宏觀到微觀進行層層剝離的結構，也包括宏觀上不可見的，如地理上不同天體的運動。再如，一些要表現場景效果或操作現象類的知識都可以借助zspace的逼真效果呈現。
2.開發思路精簡化
（1）內容和功能設置上要精而簡，勿大而全
對于一些內容較復雜、功能較繁瑣的內容，不建議使用VR程序。原因有兩個：一是時間的成本較大。從程序設計上來說，在VR系統中一個簡單的模型的大小調整也會涉及較大的程序運算量。二是從使用者的體驗感來說，不宜長時間學習使用。而且就目前VR系統的普及度來講，不太可能實現教室內人手一臺zspace機器。一般來講，一個頭盔式顯示器加主機的成本要上萬元，這在一些專業領域，如軍事、航空、航天等尚可承受，但對于普通消費市場來說，還是讓人望而卻步。所以在較長時間內，zspace只可能作為課外學習的一種輔助工具應用于教學，所以內容和功能精簡化是需要考慮的因素，哪怕一個程序就講一個知識要點，這樣容易讓學生在短時間內理解，也便于應用。
（2）操作上盡可能避免對空間有精確要求
近乎真實情境的立體空間是VR系統的優勢，但也不可避免地成為其操作環節上的限制因素。尤其是對空間定位有較大要求的操作，校準的時間往往會讓學生沒有耐心進行下去，即便它的畫面效果和功能設置非常精致和齊全。
關鍵詞:虛擬現實;技能培訓;虛擬培訓;模式
中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)31-
Explore the Training System Development Model Based on Virtual Reality Technology
GAO Ben-cai, LIU Guang-ran
(Tianjin University of Technology and Education, School of Information Technology and Engineering, Tianjin 300222, China)
Abstract: Compared to formerly any time,Nowadays,China all needs the high quality technical worker who grasps each skill. Compared with the developed country The Chinese mechanic population as well as the intermediate and senior mechanic's proportion has already a very big disparity, this does not tally extremely with the Chinese high speed development financial circumstance, The traditional mechanic education has not been able to complete the such huge education project. This article will discusses the new training pattern based on the virtual reality technology --- Virtual Training, Analyzes the sole superiority which the virtual reality technology has and pour it into the mechanic development as formidable propelling force, elaborated the virtual training system performance history and attempts to summarize the development pattern. Hoping this article can provide the model for the correlation personnel, provide the powerful talented person safeguard to maintains the high speed development for the Chinese economy.
Key words: virtual Reality; skills training; virtual training; mechanic
在當今中國,技工教育受到全社會的高度重視,知識、技能和創造得到了充分的尊重和發揮,一個有利于技工教育發展的良好氛圍正在形成。
隨著經濟全球化進程的加快,21世紀的中國已經成為全世界的制造中心,我國要想扮演好這個世界制造中心的角色,一大批高素質技術工人必不可少。現代產品的更新換代的周期已經完全的顛覆了一些人所能夠承受時間概念高科技產品更是源源不斷的推陳出新。傳統的技工培訓模式已經不能挑起這么艱巨的任務,亟待開發新的培訓模式。
諸多難題阻礙著現代技工教育的發展,至今技工學校還沒有走出一條適合中國國情的發展道路。我想基于虛擬現實技術的虛擬培訓或許可以解決難題實現破冰,推動技工教育的良好的發展。
1 虛擬現實概念及特征
虛擬現實(Virtual Reality,簡稱VR)是1989年美國的J.Lanier(后來曾是專做VR產品的VPL公司董事長)提出的,國內也有人譯為“靈境”,國外與虛擬現實同類的術語,還有虛擬環境、人工現實及電腦空間等。
虛擬現實有三個突出的特征:沉浸性、交互性、構想性。
2 桌面虛擬現實與虛擬培訓
桌面虛擬現實(Desktop Virtual Reality,DVR)主要是在個人計算機和低級別的工作站上進行環境仿真,依靠計算機的屏幕提供給用戶一個虛擬的平臺,運用虛擬現實的輸入設備實現與虛擬世界場景之間的交互。
虛擬現實技術是利用計算機生成極為逼真的環境,通過生動的視覺、聽覺、觸覺等效果以及隨參與者的動作而變化的場景使人獲得身臨其境的感覺。現階段由于完全的虛擬現實系統價格昂貴目前只用于科學研究,其中基于虛擬現實技術的培訓(簡稱虛擬培訓)采用增強現實的虛擬現實系統(也稱桌面虛擬現實)改變了原有的培訓方式,為用戶提供一個直觀、友好的圖形化培訓環境,適應社會需求。使得用戶在計算機提供的逼真的三維虛擬環境中熟練掌握某一裝置或某一系統的操作使用方法。大大減少了技工培訓中的各種資源的消耗提高了培訓質量和培訓效率,有助于實現對于危險作業或不具備試驗條件的高級培訓。
3 職業技能培訓
職業技能培訓是現代經濟增長的不竭動力。著名經濟學家舒爾茨在考察經濟增長的主要原因時指出:對人力資本的投資是最重要的生產性投資,也是經濟增長不竭的動力。根據人力資本理論,人力資本比物質、貨幣等資本要素具有更大的增值空間,因為作為“活資本”的人力資本,具有創新性、創造性,具有有效配置資源、調整企業發展戰略等市場應變能力。因此,職業技能培訓是人力資本投資的一個組成部分,而且職業技能培訓是實現終身教育,建設學習型組織的主要教育形式,其良性發展能滿足社會經濟發展對高素質、技能型人才的需要,必然對GDP增長帶來更高的貢獻率。
4 虛擬培訓系統的開發過程模式探究與設計實例
虛擬培訓系統是利用虛擬現實技術生成的一類適于進行教育培訓的虛擬環境,它可以是某一現實世界培訓基地或設施的真實再現,也可以是虛擬構想的世界。受訓人員通過與虛擬環境進行交互獲得經驗達到學習和培訓的目的。
4.1 虛擬培訓系統的開發模式
在中國知網上以虛擬培訓系統開發模式為檢索詞分別以題名和全文項進行精確查找,查找結果都是沒有相關的文獻資料,通過閱讀虛擬培訓系統的相關論文資料后也沒有發現關于虛擬培訓系統開發模式的有關論述。通過閱讀虛擬培訓系統的相關文獻,比較各種虛擬培訓系統的開發過程,結合本人實際的設計經驗總結歸納出虛擬培訓系統開發模式。如圖1所示。
虛擬培訓系統的開發過程大致分為四個階段:首先,對將要開發的課程進行系統分析,其中包括對學習內容的分析判斷虛擬培訓系統是不是內容表現的最佳選擇。如果可行就要繼續將學習內容進行必要的分解分成若干的模塊和單元,這樣有利于將復雜的任務簡單化使整個任務比較容易的得以實現;另外要對學習任務進行分析即通過培訓要求學習者掌握的知識經驗的總和并為接下來的教學策略的選擇提供支持,在這項工作中還需要明確學習者要掌握預期的知識經驗需要學習的各種理論知識、動作要領、技能流程以及必須完成的操作練習。其次,同時進行3D圖像建模與交互的設計與實現兩個階段的工作。這兩個階段也是系統開發的兩條主線,在3D圖像建模階段依據前期的素材的準備運用3D建模工具開發虛擬學習環境。這個階段是整個開發過程中工作量最繁重的一個階段,需要開發人員熟練掌握3D建模工具,通過反復細致的設計修改才能開發出逼真的虛擬環境。要根據學習者的特征(不同群體適應不同的交互方式)依據相關的交互理論運用恰當的交互工具科學合理的進行設計與實現。交互的設計與實現階段要特別的引起重視,因為大部分學習任務的完成都有賴于系統的交互功能,交互設計的好壞與最終的學習效果有著直接的聯系。最后,是系統的合成與調試,這一階段能夠保證系統順利的得以實現并應用在教學中。在該階段中包括了將必要的教學策略、理論知識以及一些必要的文字說明嵌入到系統中使它真正成為一個用于教學的工具。在調試是比較繁雜的工作,需要我們有足夠的耐心和精益求精的精神通過不斷的發現問題解決問題使系統不斷的得到完善保證系統發揮最大的作用。
4.2 虛擬現實系統的設計實例
4.2.1 案例簡介
數控機床是技工培訓中的重要課程,由于數控技術較為復雜所以學習難度比較大,學員往往要用很長的時間來了解數控機床的工作原理之后才能夠進入現場實際操練或是根本找不到相應的設備操練。我們設想開發這樣一個虛擬訓練系統使學員能夠利用電腦實現理論與實踐相結合,通過使用這么一個系統學員能夠掌握數控技術的基本理論知識、數控機床的組成及工作原理、基本的操作練習。讓學員在進入實訓現場之前形成必要的知識經驗的準備,增強訓練的針對性提高培訓效率。
4.2.2 設計構想
該虛擬訓練系統首先呈現出的是數控技術的基礎知識和數控機床的工作原理,此處用帶有碰撞的行走動畫來表現。圍繞數控機床的工作程序來設計活動和交互,在給出零件的所有運動、尺寸、工藝參數等加工信息后學員被要求編制出零件加工的數控程序單。對于形狀復雜的零件,學員可以在計算機上進行自動編程(APT)或CAD/CAM設計;編好的數控程序學員會被要求輸入到數控裝置的一種存儲載體上,用動畫形式抽象表現數控裝置從內部存儲器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數控加工程序,經過數控裝置的邏輯電路或系統軟件進行編譯、運算和邏輯處理,輸出各種控制信息和指令給驅動裝置,經功率放大后按照指令信息的要求驅動機床移動部件,以加工出符合圖樣要求的零件;再用動畫顯示位置檢測裝置將數控機床各坐標軸的實際位移量檢測出來,經反饋系統輸入到機床的數控裝置之后,數控裝置將反饋回來的實際位移量值與設定值進行比較,控制驅動裝置按照指令設定值運動;學員在呈現的輔助控制操縱界面中按下按鈕后隨之會發生相應的變化比如刀具的轉換、指令交換工件和機床部件的松開、夾緊等動作。在以上幾個步驟中適時現實必要的文字補充材料以便于學員理解。
4.2.3 技術實現
本系統的開發工作主要集中在虛擬場景建模、虛擬動畫的制作以及交互的設計與實現三個環節。
在建模方面,3DSMAX的建模功能是非常強大的完全能夠滿足桌面虛擬現實系統的建模需求。在虛擬動畫的制作方面,可以用普通的動畫制作軟件如flash等。但是這樣就存在一個不同格式文件相融合的問題,如果直接用3DSMAX制作的話相對來說會比較容易。在交互方面,較為簡單的交互可以將MAX格式轉換成VRML格式通過VRML內部的交互傳感器來實現。在一些較為復雜的交互實現上編程語言更具優勢,但是難度也是很大的。有很多交互我們根據學習任務要進行設計的但是實現起來難度很大,我們就要靈活掌握通過對能夠實現的交互功能進行有限的組合達到預期的效果。在交互的設計實現過程中還要重點關注的一個問題就是有效的教學設計的使用。
5 結束語
全文主要探討了虛擬現實技術應用于技工技能培訓的新模式,介紹了虛擬培訓系統的開發過程,至于具體的應用于技工教育的虛擬培訓系統(軟件)的設計和開發我們正在進行進一步的研究。
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論文關鍵詞 ：虛擬現實 動態網站 B／S模式 網絡系統結構
論文摘要 ：針對虛擬現實技 術的發展和 當前微機組裝的實習現狀 ，提出“動 態網站+數據庫 +虛擬現實”的技 術萬棠．設計基于 B／S模 式的網絡 系統結構模型，該系統更新 、維護方便 ，有良好的通用性和可擴展 性．
虛擬現實 (Virtual Reality簡稱 VR)技術是近幾年迅速發展起來的一種新 的人機接口技術，是一項以計算機技術為核心，綜合視、聽、觸覺為一體，模仿現實三維空間的再現技術，利用虛擬現實技術，在計算機上可以逼真地模擬自然真實環境．隨著計算機網絡技術和計算機圖形學 的不斷發展，結合 VR技術，打破了傳統的基于 Web的二維平 面交互模式，實現了基 于 Web3D三維空間交互模式 的第二代 Web技術(多媒體 +虛擬現實+Internet)．虛擬現實技術已廣泛應用于航空航天、醫學實習、建筑設計、軍事訓練、體育訓練、娛樂游戲等諸多領域．目前，虛擬現實技術已應用于課堂教學，作為教學媒體對遠程教學已產生深遠的影響．
微機組裝是高校計算機專業的一門應用及實用性較強的專業課程，學生在掌握微機原理和了解當前計算機硬件發展最新技術的情況下，自己動手組裝計算機．高校大都開設這門課程，而大多數都是使用已經淘汰的計算機，遠遠落后于實際計算機硬件的發展．由于硬件條件的限制，使得理論與實際相脫節．而且，認識計算機結構，頻繁地拆裝計算機，硬件的損壞程度很大，實驗代價太高。針對以上問題，本研究嘗試將動態網站數據庫技術和虛擬現實技術應用于虛擬微機組裝系統的開發中，提出了一種基于 Web數據庫技術，結合網絡技術和虛擬現實技術口 的網絡虛擬微機組裝系統的結構模型，綜合發揮各種開發工具的優勢，設計研究基于虛擬現實技術的網絡裝機系統 ，為廣大高校學生、電腦愛好者 、電腦經營者提供了一個很好的學習業務推廣平臺，也是今后遠程教育的發展和趨勢．
1 系統結構
本系統是一個基于網絡的共享虛擬微機組裝系統 ．使用者可以通過人機界面對虛擬環境中的硬件設備進行組裝．系統展示的主要功能：計算機硬件設備展示 、安裝過程演示、組裝實驗，并可 以實現多個實驗者協同工作，共同完成實驗．
如圖 1所示 ，該系統的流程分為 3層，自下而上分別為數據庫管理層、應用層和交互層．其中，交互層為使用者瀏覽界面，有關數據計算和數據處理在應用層，Web服務器負責接收遠程或本地的 HTTP請求，根據請求從數據服務器獲取相關資源 ，然后將結果轉換成 HTMI 語言形式 ，生成 Web頁面送到瀏覽器端．
數據庫管理層：負責底層數據庫的 日常管理，包括資源的入庫、修改、刪除、屬性設置等相關管理功能． 應用層 ：是整個系統的后臺管理層．包括文件查詢模塊、在線管理模塊和用戶管理模塊等．根據使用者的實際需要進行相應的操作．
交互層：是系統各功能模塊的可視化顯示 ，使用者通過瀏覽器與服務器相連，完成各種操作．本系統采用 3層完全獨立的結構模型，防止了對數據庫的非法操作 ，系統安全性高．任何數據資源的更新或程序的升級都是由服務器端完成的，不影響客戶端操作， 系統維護和升級 十分方便．對于客戶端只需安裝瀏覽器即可使用．
2 系統開發及運行環境
系統在 Windows2000環 境下開發完成，采用SQL Sever數據庫 、Apache服務器和 PHP等作為網絡開發工具 ，利用CAXA實體設計和 MuhiGenCreator 建模工具 、VRMI 技術及相關圖像處理軟件．客戶端需安裝 IE 5．0以上版本瀏覽器 ，還需安裝 相 應 的 VRML 瀏 覽 器 插 件 (如：BS—ContactVRML，C0SMO一2．1．1-eng，CORTVRML等)．
2．1 虛擬現實技術
虛擬現實技術具有沉浸感、交互性以及多感知性等三大特點，虛擬現實技術是本系統實現的關鍵．Vega是 目前流行的一個虛擬現實應用程序開發環境，隨 Vega發行的還有一個 Lynx圖形用戶界面程序．硬件模型使用與 Vega相關的三維建模工具 Creator實現．使用 Vega開發虛擬現實應用程序的主要流程如圖 2所示．
主要過程如下 ：
1)建模．建模是建立虛擬場景中的地形及各種物體的三維數字模型，這些模型使Creator建模工具，建立虛擬場景中物體的三維數字模型，經過渲染后在計算機屏幕上可以形成逼真的地形和物體．建模任務由Creator軟件實現，能夠滿足虛擬現實應用程序的實時性要求．
2)用 Lynx建立應用程序定義文件。建模形成三維數字模型后，使用 Lynx實用程序定義文件(ADF)．ADF文件描述了用于虛擬現實應用程序中的模型文件、運動模型及其路徑、特殊效果、環境效果等，使用Lynx程序可大大節省編程人員的工作量．
3)編程．在 C、C++或 VC++語言平臺上，利用 Vega的 API和軟件庫，調入已建立的 ADF文件及三維數字模型，對程序進行初始化，編程響應用戶輸入并動態地改變程序的運行，最終完成虛擬現實應用程序的編制．
4)編譯運行．應用程序編譯成功后，調試運行該應用程序，最后系統集成．
2．2 動態網站數據庫技術
整個系統的開發采用 目前公認的開發動態網站最佳組合，即 PHP+Apache+MySQL組合技 術，該技術具有較高的性價比．
1)建立數據庫．利用 MySQI 建立數據庫，對數據庫的操作，可以使用 php My Admin管理器，該管理器具有與標準的 Windows資源管理器相似的界面與操作方式，可以方便地進行數據庫的創建與管理．
2)完成數據庫間的交互．數據庫與 Web相連，轉換成 Web頁．PHP4支持 MySQL數據庫，不需要外部支持庫就可以實現對 MySQL的全部操作，利用 PHP4調用相關的數據庫管理函數，從而實現web與 MySQL數據庫之間的交互．
3)數據庫的管理與維護．利用 Dream weaver制作數據庫管理頁面，并且提供遠程維護功能，用戶可以通過瀏覽器登陸數據庫管理頁面，對數據庫進行管理和維護，提高了系統維護的靈活性，為本系統的隨時更新提供方便．
3 應用測試實例
學生以學號登陸后，即進入實驗系統．首先 ，從元件模型庫中選擇相應的硬件，如主板、內存、硬盤、鼠標、鍵盤等．然后 ，進行硬件的插接．將內存條插入主板，插接時若報警 ，則內存條選取有誤；若發現所選內存條為 DDR 內存條 ，而 主板插槽 口需 要SDR內存條與之匹配那么，重新選取內存條后繼續上一步操作；系統仍報警，是內存條方向不匹配則旋轉內存條至適當方向后 ，再插入主板內存插槽中．圖 3顯示已將 內存條擺放到正確位置，即將插入主板時的狀態．
硬盤數據線與電源線的插接，將數據線和電源線的方向調整正確后 ，硬盤即插接成功，如 圖 4所示．主機箱內還有光驅網卡、顯卡等硬件的插接，這里不再一一贅述．至于外設，現在大部分是 USB接口的外部設備．同樣可能遇到方 向需要調整的情況 ，將插 口調整好后 ，連接主機箱相應 的插槽即可．這樣 ，將所有硬件連接好 ，一臺計算機組裝成功．
基于 VR技術的虛擬微機組裝 系統，在高校實驗教學中得到良好的應用效果．為學生提供了一個自由實驗的平臺，增強了學生做實驗的自主性 ，不再受實驗室忙、設備少的約束 ，進一步提高了學生的學習積極性、主動性和創造性．對于高校實驗室管理來說，也節省了實驗準備時間，降低了實驗成本，使實驗室管理和開放更加現代化、人性化．在設備不斷更新的基礎上，使得實驗緊跟時代的發展，有助于學生了解最新的硬件發展情況．此系統也可以應用于計算機銷售市場，具有很好的應用前景．
4 結語
本研究給出了基于 VR技術的虛擬微機組裝系統的設計結構模型以及應用測試實例，據此亦可以設計出其他學科的網絡虛擬實驗系統．相信不久的將來，隨著 VR技術的發展，結合人工智能、神經網絡等學科，VR技術將應用于更廣的范圍，交互式的、人性化的網絡虛擬平臺，將成為實驗教學與應用性學習的主流。
參考文獻
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1新技術驅動下科技期刊封面設計存在問題
封面是科技期刊最重要的形象展示區，期刊的核心信息與品牌展示要素都集中于封面。國內科技期刊封面設計主要存在如下問題。
1．1封面設計水平有待提高
科技期刊封面設計要素主要包括期刊標志、插圖、刊期、導讀、版權信息、期刊榮譽等，據研究顯示，在影響期刊銷售的因素中，期刊內容占10%，期刊名稱和口碑占15%，而期刊的封面設計占75%，可見封面設計對期刊的重要性。以中國科學引文數據庫(CSCD)核心科技期刊的封面設計為例，很多科技期刊對封面設計重視不足，封面內容多年不變，封面設計過于嚴肅、呆板，色彩搭配過于單調，封面設計不重視插圖的作用。國家圖書館館藏的2191種科技期刊中，采用科學可視化封面設計的科技期刊僅占31．72%，部分封面設計與期刊特色、當期內容與主題風格并不統一。例如，《建筑結構學報》《建筑材料學報》《建筑科學與工程學報》封面科學可視化設計較為保守，新技術應用較少。
1．2封面設計新技術運用不足
在智能終端和移動互聯網技術普及的背景下，越來越多的圖像識別技術被廣泛應用，科技期刊也關注并且嘗試利用新技術。科技期刊的新技術應用主要集中于封面設計，通過新技術設計封面，實現移動互聯網、移動支付、社群傳播等功能和跨平臺媒體融合發展。目前，二維碼是科技期刊封面功能的核心技術，基于二維碼可以實現信息獲取、網站跳轉、廣告推送、手機電商經營、防偽溯源、優惠促銷、作者管理、手機支付等功能，通過分析83種建筑類科技期刊二維碼使用情況，發現建筑類科技期刊封面和封底的二維碼使用率均為21．69%，且大多停留在關注微信公眾號層面，新技術應用明顯滯后于其他行業。由此可見，建筑類科技期刊運用新技術設計封面的意識仍需要增強。
1．3封面功能開發不足
封面設計水平直接影響科技期刊的視覺形象，科技期刊的形象由學術水平、行業地位、視覺形象、公眾評價等構成，其中視覺形象是目標受眾最直接感知的要素。科技期刊封面設計所傳遞的信息，不僅限于期刊名稱的基本識別功能，在新技術支持下還可以實現更多新的功能，應該重新定位科技期刊封面，發揮科技期刊封面設計的作用。利用新技術，科技期刊封面可以實現雜志新媒體運營管理職能，也可以成為廣告經營平臺，同樣科技期刊封面還承擔著科學傳播的職能。由此可見，科技期刊封面設計大多以基本的期刊識別功能為主，同時承擔廣告功能，均未涉及移動采編、讀者需求細分、社群傳播等諸多領域，新功能開發不足。因此，科技期刊需進一步提升視覺形象設計和新技術應用能力。
2科技期刊封面設計新技術運用趨勢
新技術不斷推動傳統媒體發展，不僅改變了傳播形態，也影響了科技期刊的經營理念，科技期刊的封面不再是單純的期刊識別與展示功能，新技術可以讓科技期刊封面實現更多的功能。
2．1封面設計與社交媒體融合
科技期刊目標受眾大多是具有高學歷、高職稱的專業技術人員，他們目前使用最多的是微信、微博等社交媒體，科技期刊與社交媒體的融合發展已經成為重要的發展方向，科技期刊也在探索利用社交媒體提升期刊的運營效果。科技期刊最重要的版面是封面，目前在封面的設計中，除了期刊標志、刊期、文章導讀、插圖、辦刊單位、期刊榮譽等設計要素以外，二維碼也成為科技期刊新增的設計元素之一。封面設計中的二維碼主要作為微信公眾號和官方微博入口，利用二維碼識別技術，打通了科技期刊與移動社交媒體接口，在廣告經營、期刊采編、溝通服務、信息等方面賦予了科技期刊封面新的功能。因此，科技期刊封面設計在與社交媒體融合中將發揮越來越重要的作用。以建筑類科技期刊為例，分析國內83種建筑類科技期刊封面設計發現，微信、微博二維碼已經成為建筑類科技期刊重要的封面設計元素。建筑類期刊中封面和封底各有18種期刊加入了二維碼，其中3種建筑類雜志封面和封底同時加入二維碼，實際應用二維碼的建筑類雜志達到33種，占統計總數的39．76%，這些二維碼基本上都是微信公眾號或者微博二維碼。
2．2封面融合設計
國內增強現實(AR)技術和虛擬現實(VR)技術發展迅速，隨著智能移動終端的普及和移動網絡技術的支撐，越來越多的傳統媒體開始與AR、VR等新技術融合，顛覆了傳統的封面設計方式。增強現實技術利用智能移動終端APP掃描封面圖片，通過網絡調取后臺存儲影像數據，從而在移動端呈現虛擬的影像，AR技術可以在科技期刊廣告經營和科學傳播中發揮重要作用。期刊經營者認為AR雜志將成為紙媒轉型的新形式，AR技術將靜態轉變為動態，將有限的紙質版面延伸到更為廣闊的數字空間，這種閱讀方式是媒體形態的再造和媒體傳播空間的延伸，更是優化用戶體驗感的創新。科技期刊可以利用新技術強化學科優勢，提升封面設計視覺效果，增加廣告經營收益。AR與VR技術適合建筑類、醫學類、機械類、生物類等科技期刊封面，利用新技術能夠設計新穎、生動的封面廣告，提升廣告宣傳展示效果;AR和VR技術在封面可視化設計中，還可以作為科技期刊的科學傳播載體，讓目標受眾更直觀、形象地獲得科學知識，提升封面科學傳播效果。目前國內科技期刊封面VR/AR設計還在理論探索階段，但是其他類型期刊已經運用AR技術。例如《今日重慶》雜志應用AR技術設計封面，通過移動終端掃描后，封面上的人物從靜態的雜志封面里“走”了出來，兩側同步彈出相應背景視頻，圖中原型人物用重慶話繪聲繪色地講解雜志封面的內容。也有研究者開始探討科技期刊嵌入VR/AR技術的必要性和可行性，推動科技期刊出版與VR/AR技術融合，提升讀者體驗，實現科技信息傳播效果的最大化。
關鍵詞：VRGIS 虛擬現實 GIS 三維地質建模 向家壩水電站
1.前言
當今社會已步入信息化時代，計算機信息管理的水平，已成為衡量大型工程現代化施工管理水平的重要標志之一。在大型工程的建設過程中，勘測資料、設計資料、施工資料、驗收資料等數據量浩如煙海，這就給收集、匯總、查找工作帶來了極大不便，而且，資料的管理不善還會延誤工期，造成不必要的國民經濟損失，這是業主和施工管理者面臨的一大難題。因此，對重大工程來說，建立一個適合自身需要的信息管理系統勢在必行[1，2]。
向家壩水電站位于金沙江下游，是金沙江流域水電開發中的重要控制性工程。其設計正常蓄水位380.00m，最大壩高161m，總裝機容量6000MW。該工程地質構造復雜，勘測數據龐大，地質工作者很難對其在工程巖土體中的分布規律有一個整體和直觀的把握，為了適應這一當代巨型水電工程建設的需要，提高地質工作者的工作效率，促進可變更設計與信息化施工等新技術的推廣和應用，利用三維建模技術[3，4]與虛擬現實技術，建立一個VRGIS系統是極為必要的。
領域
用途
科學視覺化
數學、物理、化學、生物、考古、地質演化、災害模擬、行星表面重建，虛擬風洞試驗，分子結構分析
醫學
外科手術，遠程遙控手術，身體復建，虛擬超音波影像，藥物合成
教育
虛擬天文館，遠程教學，虛擬實習
藝術
虛擬博物館，音樂
商業
電傳會議，電話網路管理，空中交通管制
景觀模擬
建筑設計，室內設計，工業設計，地形地圖
軍事
飛行模擬，軍事演習，武器操控
太空
太空訓練，太空載具駕駛模擬
機械人
機械人輔助設計，機械人操作模擬，遠程操控
工業
電腦輔助設計
娛樂
電腦游戲
2. VR與VRGIS
2.1 VR技術
虛擬現實技術(Virtual Reality，VR)是一種在計算機圖形學、計算機仿真、傳感技術、顯示技術等多種學科交叉融合的基礎上發展起來的計算機技術，最早可以追溯到美國學者Ivan Sutherland于1965年所發表的論文“終極顯示”（Ultimate Display）[5]。經歷了20余年的發展，該技術已經廣泛地應用于許多行業中，如表1所示。它具有以下三個基本特征：
（1）沉浸性。虛擬現實技術是根據人類的視覺、聽覺的生理心理特點，由計算機產生逼真的三維立體圖像．使用者戴上頭盔顯示器和數據手套等交互設備，便可將自己置身于虛擬環境中，達到身臨其境的感覺。
（2）交互性。虛擬現實系統中的人機交互是一種近乎自然的交互，使用者不僅可以利用電腦鍵盤、鼠標進行交互，而且能夠通過特殊頭盔、數據手套等傳感設備進行交互。計算機能根據使用者的頭、手、眼、語言及身體的運動，對虛擬環境中的對象進行考察或操作。
（3）多感知性。由于虛擬現實系統中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應裝置，因此，使用者在虛擬環境中可獲得視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種感知，從而達到身臨其境的感受。
2.2 VRGIS
VRGIS(Virtual Reality Geography Information System) [6]是地理信息系統與虛擬現實技術相結合的產物，是目前地理信息系統和虛擬現實技術研究的熱點和前沿方向之一。盡管GIS和VR技術的發展可追溯到20世紀60—70年代，但是，第一個較為成功的VRGIS卻出現在90年代初期，是美國僑治亞州教育學院的校園環境信息系統。從那以后，出現了大量的關于VR和GIS相結合的應用和理論研究，VRGIS日益引人注目。
簡單地說，VRGIS可看作一個特殊的“傳統型”GIS，它具有傳統GIS系統所具有的空間數據的存儲、處理、查詢和分析等功能，只是將VR技術作為主要的用戶界面和交互方法。根據Faust在1993年提出的VRGIS概念，一個理想的VRGIS應具有以下幾個方面的特征：（1）空間數據的真實表現；（2）用戶可從任意角度進行觀察、浸入、實時交互，可在所選擇的地理范圍內外自由移動；（3）具有基于三維空間數據庫的基本GIS功能；（4）可視化部分作為用戶接口是一個自然而完整的部分。
4.VRGIS在向家壩水電站工程應用
4.1系統功能需求
向家壩水電站地處松潘甘孜褶皺與揚子地臺的交接部位，地質歷史時期經歷了復雜的構造演化過程，地層出露齊全、地質造構復雜。大量工程實踐證明，重大工程的前期工程地質勘測起著舉足輕重的作用，地質構造不查清，重要不良地質現象被忽視，往往是工程事故的隱患。對于工程設計與勘測部門來說，不僅要搞清工程區的地層分布情況、巖土物理力學參數，更要清楚工程區的巖體結構與不良地質情況對工程設施的影響，并據此提出相應的工程處理措施。
為了滿足向家壩水電站可行性研究階段勘測設計的需要，作者利用虛擬現實技術（VR）與三維建模技術，建立了向家壩VII壩址虛擬漫游信息系統（VRGIS），這對輔助工程決策、壩址地質分析和預測，有著十分積極的意義。
4.2系統開發步驟簡介
首先，作者對已有的鉆孔數據進行整理，建立一個龐大的鉆孔數據庫。接下來，定義屬性模板，從而在三維空間中定義鉆孔位置屬性。與此同時，針對一些平面圖、剖面圖數據，在AutoCAD環境下進行預處理及配準工作，從而在三維空間中定義地層、斷層位置屬性。
然后，是系統開發的關鍵步驟，建立壩址區的地址模型。通過選取合適的數據，建立各個地層面和斷層面、風化面、水位面、基巖與覆蓋層分界面，進而通過地層面建立各個地層的實體模型，用地形表面和覆蓋層裁剪模型，得到向家壩VII壩址的三維地質模型[4]，如圖2所示。
最后，也是本系統開發最核心步驟，采用三維虛擬現實系統（VRMap）建立三維虛擬場景。VRMap是一種功能較強的由北京靈圖公司開發的桌面虛擬現實系統，它的主要功能是提供三維場景虛擬與三維物體管理與查詢的功能，并且提供二次開發類型庫，使用戶能方便靈活地建立滿足特定要求的三維管理信息系統。采用該系統導入地址模型后，定義場景中的物體（地層、斷層）信息屬性，建立相關的屬性數據庫，最終實現信息查詢、圖層管理、虛擬現實操作、場景操作等功能。
4.3虛擬漫游信息系統（VRGIS）主要功能
虛擬漫游信息系統是一個集虛擬現實和信息管理為一體的軟件平臺。它能為工程信息管理提供具有三維真實感的實時瀏覽和查詢環境，使工程與工程地質信息管理的水平躍上一個新臺階。并且可以根據用戶需要比較容易地裝載不同的工程場景和工程地質模型，開發滿足不同專業需求的信息系統。
本信息系統可以與數據庫連接，實現信息查詢和信息管理，使用戶在瀏覽過程中可以隨時查詢各個實體的信息，如地層信息、斷層信息等。本信息系統還具有完善的圖層管理功能，用于復雜工程與地質結構的觀察、分析和信息分類管理。本信息系統操作簡便，可以利用鍵盤，完全由用戶手動控制在三維場景中的飛行瀏覽路線。也可以采用自動控制功能，自定義瀏覽路線并在需要的時候自動回放。
4.3.1虛擬漫游
虛擬漫游有兩種方式，一種是手動方式，用戶可以使用鍵盤上的四個方向鍵控制漫游的前進、后退、左轉和右轉，使用Home、End、Page Up和Page Down鍵控制漫游視點的升高、降低、俯視和仰視；另一種是自動方式，即用戶可以預先定義一條漫游路徑，在需要漫游時直接播放即可。
4.3.2信息查詢功能
本系統可以與Access等數據庫連接，在給虛擬場景中的物體（地層、斷層）定義信息屬性后，在瀏覽的各個階段都可以隨時查詢各個物體（地層、斷層）的相關信息。
4.3.3圖層管理功能
虛擬場景中的各個物體都可以根據其性質分別放置在不同的層中，在漫游時可以根據需要打開或關閉某個或多個圖層，是用戶對信息的把握更加集中。
4.3.4虛擬操作功能
場景中的各個物體的位置、方向和比例都可以隨時根據需要進行調整，對于場景較大范圍的調整也可以采用工具條上的縮放、旋轉、平移等工具進行更加快捷的調整。
轉貼于 5. VRGIS功能應用
具有以上功能的VRGIS已在向家壩水水電站的設計單位中南勘測設計研究院內使用，受到好評。其主要成功應用表現為如下幾個方面：
5.1提供了更先進、直觀、易用的勘探資料管理環境，提高勘探研究成果的技術含量；
5.2可直觀地重新評價原始勘探資料解譯的合理性與正確性，提高勘探成果的水平；
5.3 對已有勘探成果進行很好的展示，為各種匯報提供高度濃縮和有影響力的素材；
5.4 有利于領導、經營、設計、地質與科研人員進行充分交流與共同合理決策；
5.5 有助于確定更合理、更經濟的地質工作補充與加深的勘探方案；
5.6 更利于進行合理的地質分析、推測與預測；
5.7 為工程地質分析評價、巖體穩定分析、設計與施工等工作提供很好的基礎。
6. 結語
虛擬現實與信息系統有機結合的VRGIS，是解決大型工程資料管理的一種有效途徑，它可以在工程規劃階段，滿足動態規劃和布局的需要，能充分利用工程前期勘探資料，并為合理布置正式勘探工作，節約工程勘探投資和設計施工成本提供幫助。另外該系統可以根據需要靈活裝載其它地質模型，其應用前景十分廣闊，并且已在機場建設，公路設計及其它水電工程中獲得了成功應用。
參考文獻：
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關鍵詞：礦山，現狀，發展，評估
0引言
自2 l世紀以來，以信息技術為代表的技術革命迅速發展，而數字化更是成為信息的表現形式，1999年召開的首屆“國際數字地球”大會上又提出了“數字礦山”(Digital Mine，DM)的概念后，“數字礦山”在礦業中發揮出越來越大的作用，是礦業發展的目標和方向。而構建數字礦山，以信息化、自動化和智能化帶動采礦業的改造與發展，開創安全、高效、綠色可持續的礦業發展新模式，是我國礦業生存與發展的必由之路。
1數字礦山的概念
1.1 數字礦山的概念
數字礦山就是指在礦山范圍內建立一個以三維坐標為主線，將礦山信息構建成一個礦山信息模型，描述礦山中每一點的全部信息。按三維坐標組織、存儲起來，并提供有效、方便和直觀的檢索手段和顯示手段，使有關人員都可以快速準確、充分和完整地了解及利用礦山各方面的信息。
2、數字礦山的研究現狀
2.2 國內數字礦山的研究現狀
美國、加拿大、澳大利亞等礦業發達國家在數字礦山方面的研究起步較早。2001年，中國礦業聯合會組織召開了首屆國際礦業博覽會，其中包括一個以“數字礦山”為主題的分組會。2002年，以“數字礦山戰略及未來發展”為主題的中國科協第86次青年科學家論壇召開，2006年，煤炭工業技術委員會和煤礦信息與自動化專業委員會在新疆烏魯木齊召開了“數字化礦山技術研討會”。20世紀末以來，國家主要科研資助機構和相關行業部門相繼立項支持了一批數字礦山課題。包括2000年開始的一項國家自然基金課題、2006年開始的一項863課題和一項“十一五”支撐課題等。2000年以來，國內多所高校、科研院所、企事業單位相繼設立了與數字礦山有關的研究所、研究中心、實驗室，主要有：2000年設立于中國礦業大學(北京)資源與安全工程學院的“3S與沉陷工程研究所”、2005年設立于中南大學資源與安全工程學院的“數字礦山實驗室”、2007年設立于東北大學資源與土木工程學院的“3S與數字礦山研究所”和2007年設立于中國礦業大學(徐州)計算機科學與技術學院的“礦山數字化教育部工程研究中心”等。山東新汶礦業集團泰山能源股份有限公司翟鎮煤礦是我國第一座數字礦山，與北京大學遙感與地理信息系統研究所合作，在國內首開數字化礦井技術應用之先河。此外，中國礦業大學等單位相繼開展了采礦機器人、礦山地理信息系統、三維地學模擬、礦山虛擬現實、礦山定位等方面的技術開發與應用。
3.數字礦山的技術分析
3.1“3S”技術
GPS主要用于實時、快速提供目標、各類傳感器和運載平臺(車、船、飛機、衛星等)的空間位置；RS用于實時或準實時地提供目標及其環境的語義或非語義信息，發現地球表面的各種變化，及時地對GIS的空間數據進行更新；GIS則是對多種來源的時空數據綜合處理、動態存貯、集成管理、分析加工，作為新的集成系統的基礎平臺，并為智能化數據采集提供地學知識。以GIS為核心的“3S”集成是當前空間技術發展的重要方向，這主要是在空間數據處理中的GIS、RS、GPS既各有特色，有存在著密切的聯系。在解決實際問題中常常要3個系統聯合使用，用RS技術來獲取信息，再由GPS進行定位及導航GIS負責最后的處理，并提供各種圖形，提出決策實施方案。免費論文。所以3S集成系統的研究已越來越被人們所關注。免費論文。
3.2可視化技術
3.2.1可視化建立的必要性
可視化模型是數字礦山建設的基礎，只有完全掌握了礦床及井下開采環境情況，才能夠為數字礦山的建設提供基礎平臺，數字礦山建設后續的通訊系統、生產調度及人員設備定位、生產過程安全監控與預警系統、生產過程虛擬現實系統都需要以此為基礎平臺進行設計開發和系統運行。
3.2.2可視化的建立方法
可視化建模采用TIN(不規則三角網)技術產生數字地形表面模型和地質體(包括床體、巖層及斷層)實體線框模型，同時采用變塊技術建立礦床資源評價塊段模型。最終采用地質統計學方法對塊段模型進行估值，得出既有結構性又具有隨機性的復雜地質體的空間分布及品位和開采環境綜合評價技術成果，并在此基礎上進行開采方案優化與設計。
3.3虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR）技術
3.3.1虛擬現實技術的概念
指利用人工智能、計算機圖形學、人機接口、多媒體、計算機網絡及電子、機械、視聽等高新技術，模擬人在特定環境中的視、聽、動等行為的高級人機交互技術。免費論文。VR 在許多工程領域和基礎研究方面已經得到較為廣泛的應用，在國外礦業領域的研究起步比較早，出現了一些2.5維的虛擬礦山系統。通過對虛擬礦山實體進行操縱，可以構造出逼真的三維、動態、可交互的虛擬生產環境，用以模擬完成在真實礦井中進行的工作。
3.3.2虛擬技術條件下礦山模擬開采技術研究
以地質及礦床模型為基礎，結合其它關鍵信息構造虛擬礦山，進行數字模擬開采，完成礦山長、中、短期開采計劃編制、地下礦巷道標準斷面設計、峒室設計、開拓設計、采礦方法設計、穿爆設計、通風設計、災變應變預案等工作。
4、數字礦山的發展趨勢
(1)實現生產過程管理和控制一體化。礦山生產過程管控一體化是指應用可視化技術，實現生產過程、工藝、設備、儀器的自動監測與控制。
(2)開發各種功能的礦山應用軟件。必須針對不同的應用和礦山工程需求，研究開發適合不同用戶、具有不同功能的礦山應用軟件，如采礦CAD、虛擬礦山、采礦仿真、人工智能和科學可視化等軟件工具。
(3)朝著構建生態礦業工程方向發展。生態礦業工程就是當人類開發礦產資源引起自然生態平衡破壞時，建立人為的生態平衡，構建生態礦業工程對實現可持續發展具有非常重要的現實意義。
(4)人工智能技術研究。自20世紀80年代中后期以來，人們已開始應用人工智能理論與技術來解決采礦工業中的各種實際問題，并逐步顯示出無法取代的優越性。運用數據挖掘與知識發現、專家系統等人工智能技術實現生產調度指揮、資源預測、安全警示、突發事件處理等決策支持功能，實現礦山的智能化。
5、結論
我國既是采礦大國，又是資源消費大國。隨著經濟的高速發展和工業化進程的快速推進，中國對礦產資源的消費將持續呈現快速增長態勢，將長期保持旺盛的需求。但是，中國礦產資源所面臨的資源短缺，供應乏力的嚴峻形勢，目前已經成為發展工業的瓶頸，如果這種勢頭繼續發展下去，勢必對國民經濟的可持續發展產生深刻影響。因此，客觀的實事求是的評價資源現狀，充分合理的利用和保護資源，以建設數字礦山來改變和確保礦產資源長期穩定供給是中國礦業走可持續發展一條正確之路。
參考文獻:
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[5]吳立新,殷作如,鐘亞平.再論數字礦山特征、框架與關鍵技術[J]-煤炭學報 2003,28(01):1-6
【關鍵詞】虛擬現實技術 3D建模 虛擬環境 房地產展示
1 虛擬現實技術概述
虛擬現實技術（virtual reality，簡稱vr）是一門以計算機技術為核心，結合了圖形學、人機交互、實時分布系統、控制學、多媒體技術和電子學等多個領域的學科。它在一定的范圍內生成與真實環境高度相似的數字化環境，用戶借助相關設備，通過視覺、聽覺、觸覺等方面與數字環境中的對象，進行交流，實現交互作用，從而得到等同身受的真實感受和體驗。
2 房地產建模的實施過程
3D Studio Max，簡稱為3ds Max， 是一款由AUTODESK 公司開發的三維動畫渲染和制作軟件。它在建模、動畫和圖形制作方面功能強大，性價比高，易上手操作，極大的推進了建筑設計、動畫制作等領域的發展。我們在該房地產展示系統中就使用該軟件進行建筑模型的制作。
房地產展示系統建模的實施過程分為數據采集、三維實體建模兩個步驟進行。
2.1 數據采集
數據采集的過程中，根據實際情況，選擇適用分辨率以及精確度比較高的圖片。包括 ：實體電子照片采集；向項目的施工和設計部門收集原始資料，例如地形圖、平面圖、建筑單體施工圖以及大比例尺效果圖等。獲得這些資料后，使用 Auto Cad 進行相關校正，從而得到區域平面圖。按照相關比例將獲取的圖片，制作成為模型貼圖。貼圖包括透明紋理以及不透明紋理，需要采用圖形處理軟件進行處理，形成.rgb格式文件，建立模型紋理庫。特別要注意的是貼圖的長度和寬度必須是 2 的冪次整數，否則不能夠獲得真實顯示。
2.2 三維實體建模
2.2.1 Polygon 建模法
Polygon 建模法既多邊形建模方法。房地產建筑物模型外觀往往都是比較規則的，因此很適合使用Polygon 建模法。3DS Max軟件本身帶有幾十種基本幾何體和擴展幾何體，用于建模時實際模型的外形制作。先使用基本的幾何體確定模型大概的輪廓和長寬高比例，再依照模型的具體細節來使用擴展幾何體進一步劃分并刻畫出模型形狀。
2.2.2 NURBS建模法
NURBS建模法既曲面建模方法。對于一些不是很規則的模型，我們先用曲線把物體的某個剖面、切面或者是其他能體現出物體外部特征的地方畫出來，再用修改器對曲線進行修改，最終形成物體模型，可是這樣生成的物體沒有厚度，所以叫做曲面模型，主要適用于棱角不是很分明和很規則的物體建模。
我們在3DS Max環境下，使用貼紋理命令在相應的建筑模型上貼上紋理，完成后經過烘培處理，三維建筑模型建立完成。在三維建模中應遵循的三個原則 ：在保證建模的真實性以及可靠性的前提下，減少模型所含的面數，盡量使用簡模；盡量使用貼圖技術；最大限度壓縮紋理。只要堅持這三個原則，就能夠生成最小的數據文件，達到模型逼真效果。例如：電話亭、路燈以及樹木這些物體建模，重復性較高，因此在建模中，我們最大限度的減少面的使用，而采用貼圖技術來代替細節模型，模型屬性設置成實點旋轉，就可以達到形象逼真的效果。
3 房地產展示系統中的虛擬場景及互動設計
隨著虛擬現實技術的發展，其開發引擎也是層出不窮，從最開始的VRML虛擬現實建模語言到現在的CONVERSE3D、VR-Platform等平臺軟件，功能逐漸強大，具有更強的可操作性。我們在該房地產展示系統中采用了VR-Platform這款軟件，它是由北京中世典數字科技公司獨立開發的三維虛擬現實軟件。該軟件適用性強、操作簡單、功能強大，廣泛地應用于裝飾設計、工業仿真、城市規劃等各個行業。
三維模型建立完成之后，便將其導入虛擬現實開發軟件中進行虛擬場景設置和交互設置。我們使用VRP與3Ds max之間的架構，可以方便的將3ds max中的模型，導入到VRP中，并進行以下操作：
3.1.1 打開碰撞檢測
為使虛擬場景符合物理客觀定律，必須將部分模型的碰撞檢測開啟，這樣才不會出現人物視角飛天入地或者穿墻而過的不正常現象出現。另外應該對場景邊界進行透明阻擋，避免用戶進入死角或者是走出虛擬場景之外；
3.1.2 添加相機
虛擬現實的場景漫游是通過相機移動實現的。VRP擁有飛行相機、行走相機和動畫相機，來滿足漫游的不同需要。虛擬漫游中，可以通過切換多個相機來快速變換漫游的地點；
3.1.3 設置“bill-board”物體
將3D max中用平面做成的樹木、樓房、山石等物體可以設置為“bill-board”類型，這樣物體將始終面對著用戶，減少3d建模工作量；
3.1.4 設置動畫貼面
噴泉、水體、移動車輛等物體需要在材質上加設“ATX動畫貼圖編輯器”生成的ATX動畫貼圖，來模擬出動畫效果；
3.1.5 處理天空、背景
在vrp中使用天空盒的設置為虛擬場景添加背景；為了增強場景的感染力，設置霧和太陽光暈兩種實時的特效方式；
3.1.6 操控界面的設置
VRP 提供了靈活的操控界面編輯模式，用于創建包括導航圖、按鈕等在內的虛擬漫游系統的操控界面；
3.2 虛擬現實系統的互動設計
【關鍵詞】智慧工地系統；工程管理；建筑工程
1引言
建筑行業屬于勞動密集型產業，傳統的管理模式使得工程建設過程中勞動力、材料存在嚴重浪費，在勞務、安全、綠色、質量等方面也存在諸多問題。通過將各種高科技管理手段進行整合應用到工程建設中，形成智慧工地系統，從而達到加強勞務管理、減少勞務糾紛、加強施工安全管理、遏制事故發生、實現綠色施工、杜絕各種違規操作和不文明施工、提高工程質量的目的。
2工程概況及管理的重難點
富士康科技小鎮項目位于廣州市增城區，建筑面積約1.78×105m2，由1棟綜合樓和9棟高層住宅樓及相連的2層地下車庫組成。該工程屬于群體建筑，項目工期緊，各棟主體同時施工，交叉作業多，施工難度大，質量要求高。現場施工班組隊伍分工復雜，施工工人較多，高峰期施工工人超過700人。施工工人主要為農民工，安全意識較為薄弱，且流動性大，安全生產若不能全面把控，將存在很大的安全隱患。
3智慧工地系統的組成和實施
該項目建立智慧工地管理平臺，主要由勞務管理、安全管理、綠色施工、BIM建造及遠程監控5大主要系統組成。
3.1勞務管理系統
項目部嚴格推行勞務實名制管理，首先為新進班組各勞務人員建立個人信息檔案，個人檔案信息與當地派出所實現互聯互通，防止不法分子混入工地，給工地現場和工地周邊治安造成不良影響。采用員工實名制通道、閘機、人臉識別等硬件與管理軟件相結合的技術，實時、準確地收集進出工地現場和職工生活區人員信息，進行勞務實名制管理。該系統可以通過手機APP、PC端、場區大屏幕實時反映工地當前用工狀態，按照各勞務隊伍和不同工種的實際用工數據統計，為項目部提供勞動力生產要素用工分析。另外，還能對項目所有作業人員信息進行統計分析，自項目開工至今，項目總進出場人數、各專業部位用工數量、地域分布和少數民族情況等，為項目管理層提供勞動力數據參考。項目部落實現場安保制度，實現現場全封閉管理，工人通過人臉識別進出施工現場。人事部對三級教育合格班組人員掃描身份證，錄入人臉數據，對退場班組、人員在系統辦理退場手續。在工人信息登記時，對特殊工種進行附件掛接、信息維護[1]。
3.2安全管理系統
施工現場建有VR安全教育體驗館，虛擬現實技術（VirtualReality）提供一個沉浸式的仿真環境。通過BIM+VR的結合，實現施工現場的仿真模擬，工人通過沉浸在虛擬環境中，對高空墜落、坍塌、物體打擊、機械傷害、觸電等安全事故進行模擬。基于VR的安全教育具有場景多元化、真實感強烈，它能夠很好地解決傳統安全教育的不足。該項目共安裝有6臺（QTZ80）塔吊，通過在塔吊上安裝吊重傳感器、回轉傳感器、幅度傳感器、高度傳感器、傾角監測器、多塔防撞監測器等，獲取塔吊的作業全過程數據，并將塔吊作業數據傳輸至系統平臺上。管理人員通過點擊塔吊模型，就能看到該塔吊的實時數據，也能查詢歷史數據。根據不同塔吊進行參數設置，形成預警機制，塔吊運行時數據超標將觸發報警。該項目共安裝有9臺（SC200/200G）人貨梯，通過在人貨梯操作臺旁安裝人臉識別裝置，提前錄入合格操作人員信息，驗證通過后便可操作人貨梯，有效避免了操作人員非持證上崗及其他人員違規操作等問題。通過安裝各種檢測模塊，如超載檢測、上下限位檢測、防墜檢測、防沖頂檢測等裝置，同時結合無線通信模塊，便可實現將人貨梯運行全過程數據傳輸并保留至系統平臺。通過在樓層內側安裝無線樓層呼叫器，有效解決樓上人員呼梯不應的問題。
3.3綠色施工
項目部根據施工平面圖建立全封閉裝配式沖孔圍擋，高2.5m，圍擋上面安裝噴淋系統，每隔1.5m安裝一個霧化噴頭，塔吊上也安裝噴淋系統。工地4個面各裝有一臺霧炮機。在現場特定位置放置揚塵和噪聲在線監測系統，系統在運行的過程中對施工現場的環境進行24h不間斷監測，并且把監測到的數據傳輸到系統平臺，平臺對數據進行分析，針對超標的項目采取有效措施進行處理，當現場的揚塵數據超標時會通過電磁閥自動觸發噴淋、霧炮設備進行噴淋、噴霧降塵。待揚塵監測數據降低至預設范圍后，系統會通過電磁閥自動關停相應降塵設備。
3.4BIM建造管理系統BIM建造管理平臺是通過BIM技術，將項目在整個施工周期內不同階段的工程信息、過程管控和資源統籌集成，通過三維展示，為工程施工提供可視化、協調性、優化性等信息模型，使該建筑信息模型設計、施工一體化和各專業相互協同施工，從而達到工序銜接合理、節約施工成本的目的。此外，BIM建造平臺可實現在線預覽，聯合生產、技術、質量、安全等關鍵數據，通過BIM展示進度、工藝、工法，將BIM技術應用的關鍵成果集中呈現，為工程施工奠定良好基礎。本項目采用SSGF工法，主體采用鋁合金模板施工。在設計圖紙下發后，根據設計圖紙對鋁合金模板進行施工優化，包括門垛、門窗企口、飄窗、下掛梁板、構造柱、滴水槽、水電壓槽等一次成型。對該工程建筑物各專業分別進行建模，把預留孔洞在三維模型中顯示，直觀地顯示出各個位置的預留孔洞口，防止遺漏，建造時及時提醒現場人員做好洞口防護，消除安全隱患。在結構、建筑、水電、設備模型都創建完成后進行合模，分析出各碰撞點，與設計單位進行溝通，對設計圖紙優化修改，經設計單位確認后，按優化后的圖紙進行現場作業施工。有效解決了管線碰撞問題，減少因圖紙問題造成返工，確保項目施工順利進行，節約工程工期[2]。
3.5遠程監控系統
為加強該項目日常施工管理，項目部建立了建筑工地遠程監控系統，安裝視頻遠程監控高清攝像頭，管理人員通過手機APP和PC端實時監管，知道每一個工作面有多少個工人，是否滿足施工需求；知道工人到底在干什么，是否違規操作和違反工藝流程。實時了解施工現場的進展情況，做到透明施工。對突況及時上報、應對、溝通、協調、解決，既減少事故的發生，又加強了建設項目在公司及項目內部調控監管力度，有效地提高了工作效率。
4結語
關鍵詞 高校圖書館 數字圖書館 數字閱讀
技術是驅動信息服務發展的主要因素之一。世界知名咨詢公司埃森哲的《2016技術趨勢與展望》報告提出，數字化滲透到了萬事萬物中，也帶來了無處不在的、前所未有的改變：新的技術、新的解決方案、前所未有的數據量、傳統與新系統交織……新的一切。在數字信息技術的推進下，經過10多年的發展，我國高校圖書館已經基本建成了數字圖書館服務系統。2016年是“十三五”規劃的開局年，國家“十三五”規劃明確提出加快公共數字文化建設，各大高校圖書館也都紛紛提出加快發展數字圖書館。未來5年，高校圖書館的數字圖書館平臺與資源建設、數字閱讀服務與推廣等將會面臨一系列新的問題與挑戰，需要學界與業界對高校數字圖書館的發展進行跟蹤研究，感知變化，洞察趨勢，為改進高校圖書館數字閱讀服務出謀劃策。
1數字閱讀趨勢與高校圖書館的角色
2016年4月在杭州舉辦的“中國數字閱讀大會”上，中國音像與數字出版協會了《2015年度數字閱讀白皮書》，數據顯示目前中國數字閱讀用戶規模已近3億。2016年4月中國新聞出版研究院的第十三次全國國民閱讀調查數據顯示，2015年我國成年國民數字化閱讀方式（網絡在線閱讀、手機閱讀、電子閱讀器閱讀、光盤閱讀、平板電腦閱讀等）的接觸率為64%，較2014年的58.1%上升了5.9個百分點，國民數字化閱讀方式接觸率迅猛增長；其中，2015年有51.3%的國民進行過網絡在線閱讀，60%的國民進行過手機閱讀，8.8%的國民在電子閱讀器上閱讀，11.3%的國民使用Pad進行數字化閱讀，2.1%的國民用光盤閱讀；對電子書報刊的閱讀情況考察發現，2015年我國成年國民電子書閱讀率為26.8%，人均電子書閱讀量為3.26本，電子報的閱讀率為12%，電子期刊的閱讀率為9.4%；2015年我國成年國民每天接觸新興媒介的時長整體上均有不同程度的提升，手機閱讀接觸時長增長顯著，人均每天手機閱讀時長為62.21分鐘，人均每天互聯網接觸時長為54.84分鐘，人均每天微信閱讀時長為22.63分鐘，人均每天電子閱讀器閱讀時長為6.82分鐘，人均每天接觸平板電腦的時長為12.71分鐘。可見，數字閱讀已是大勢所趨。尤其是對年輕人，生于網絡時代的他們從小便習慣在計算機和智能手機、平板電腦等多屏設備間切換，對跨屏使用的需求尤為強烈，未來必將成為影響互聯網發展的重要力量。
在數字閱讀迅速普及的同時，數字閱讀內容的質量卻參差不齊。在2016年4月19日舉辦的全國新聞出版單位數字出版工作交流會上，中國新聞出版研究院院長魏玉山作了題為《數字化閱讀新趨勢》的主題演講，他指出，從數字化閱讀的發展趨勢來看，數字化閱讀方式接觸率尤其是手機閱讀接觸率連續保持高速增長，以手機閱讀為代表的數字化閱讀方式的閱讀時長超過了多數傳統媒介的閱讀時長，但從數字化閱讀內容來看，與傳統的紙質閱讀相比，其數字閱讀的內容質量需要提升。在推進數字閱讀走向深刻的進程中，數字圖書館可以發揮獨特的作用。2007年國際圖聯（IFLA）的《國際圖聯數字圖書館宣言》明確定義數字圖書館為數字對象的高質量在線館藏。由此可見，高校數字圖書館服務在推進深度數字閱讀服務上扮演了不可或缺的重要角色。根據前述兩個調查報告的數據，目前我國有數字化閱讀行為的國民年齡主要在18-29周歲、30-39周歲之間，與高校大學生、年輕教職員工的重合度較高，隨著越來越多的年輕學生與學者通過互聯網獲取學習與學術研究信息，λ們而言，高校數字圖書館已成為至關重要的專業數字閱讀資源與服務平臺。
2高校圖書館數字閱讀服務現狀
2.1數字圖書館系統與平臺建設
經過多年的發展，目前世界范圍內的數字圖書館建設進入了一個相對穩定和成熟的發展階段。我國高等院校圖書館也已基本建成數字圖書館系統。2000年以來，隨著移動互聯網的發展，移動數字圖書館也逐漸普及。同時，各高校的數字圖書館系統還陸續嵌入各類公共互聯網平臺與社區，如即時通信、BBS、博客、微信、微博、豆瓣等。總體看來，我國高校圖書館已經初步形成了數字閱讀服務矩陣，包括網絡數字圖書館、移動數字圖書館、圖書館虛擬社區等服務平臺。在移動圖書館服務方面，從2003年北京理工大學率先開通移動信息服務到2015年底，高校移動數字圖書館發展迅速。根據筆者的在線調查統計，目前已有超過93%（約108所）的“211工程”院校建成移動數字圖書館。在圖書館虛擬社區方面，國內很多高校圖書館已經在探索把Web 2.0技術應用到圖書館虛擬社區服務當中，例如上海大學圖書館的圖書館社區、重慶大學圖書館的民主湖論壇等，將圖書館虛擬社區建成了有特色的個性化服務平臺。武漢大學數字圖書館積極借助第三方平臺，包括新浪微博社區、博客、豆瓣等社會性網絡服務（Social Networking Services，SNS）空間以及Wiki、RSS等社會化網絡服務應用等，搭建知識社區并開展服務。筆者通過在線調查發現，我國“211工程”高校圖書館中有83所圖書館（約占71%）開通了微博。2012年以來，隨著微信公眾平臺的崛起，越來越多的高校圖書館開始關注微信平臺，嘗試利用微信平臺開展推送消息、讀者互動、在線服務等，根據筆者的在線調查統計，目前我國“21l工程”高校中有103所圖書館（約占89%）開通了微信公眾服務號。
當然，我國高等院校圖書館在初步建成數字閱讀服務平臺的同時，也存在一些問題，比如，移動數字圖書館系統和圖書館社區的普及程度有待提升，服務功能有待改進，對大數據、云計算等新興信息技術的應用需要加強等。
2.2數字資源建設
根據美國伊薩卡戰略與研究部對2013年大學圖書館進行的調查發現，大學圖書館正在從重視紙質藏書向重視數字資源轉變，研究層次越高的大學對數字資源的依賴度也越高。近年來，在數字出版高速發展的同時，高校圖書館積累的數字信息資源也越來越豐富，這些數字資源涵蓋電子圖書、電子期刊、數據庫、網絡資源等類型。目前我國高校圖書館數字資源的總體情況是數量迅速上升，品類漸全，比重逐漸超過紙質資源。
從購置經費看，根據教育部高等學校圖書情報工作指導委員會（以下簡稱“圖工委”）的《高等院校圖書館文獻資源發展狀況報告（2005-2013）》，全國“211工程”院校圖書館的電子資源購置經費自2013年開始超過紙本資源。圖工委的《2014年高校圖書館發展概況》顯示，2014年高校圖書館的電子資源購置費繼續大幅攀升，549所填報數據的高校圖書館電子資源的總采購經費平均值約占館均文獻資源購置費的49.7%。在2015年北京圖書訂貨會的全國圖書館出版社高層論壇上，清華大學圖書館公布的文獻采購經費中，電子資源占到了65%，其中20%用于購買國內的產品，80%用于購買國外數據庫。《北京大學圖書館2018行動計劃》也提出逐步調整數字資源和紙質資源的經費結構比例，力爭在5年中由目前的4：6調整到5：5。
在館藏數量及比例方面，一些高校圖書館的數字資源比例迅速提高。從2012年起，武漢大學圖書館的數字化文獻資源的館藏量開始超過印刷型文獻資源館藏量，2015年該館共收藏紙質圖書593萬冊、紙質期刊96萬冊、非書資料22萬冊，收藏電子圖書794萬冊、電子期刊146萬冊、數據庫474個；根據復旦大學圖書館館藏統計，2015年該館共有紙本文獻總量達500余萬冊，紙質期刊6124種，電子圖書233.93萬種，電子期刊6.52萬種，中外文數據庫271個。據有關調查統計，“985工程”高校圖書館中90%以上單位擁有100個以上的數據庫，20%以上擁有200個以上的數據庫；中文數字資源幾乎囊括了國內各大中文數據庫，主要集中在中國知網、萬方數據資源系統、維普知識資源系統、人大復印報刊資料、超星數字圖書館等；外文數據庫也是極其豐富，涵蓋了期刊論文、電子圖書、視頻多媒體、圖像資料、網絡資源等，幾乎涉及了所有的學科領域；這些中外數據庫中，電子期刊的數量遠大于電子圖書；此外，一些高校圖書館自建特色數據庫，包括教學參考書系統、本校畢業生學位論文數據庫、本校專家學者學術庫、學科導航庫等。
總的看來，我國高校圖書館的數字資源類型中，電子圖書與電子期刊、數據庫數量相對豐富，而對公共網絡信息資源的開發相對較少。數字資源以文本資源為主，多媒體資源相對不足。適合移動終端的數字閱讀資源不足。缺乏對數字資源的進一步組織與挖掘、聚合。館際數字資源的共建共享也比較薄弱。
2.3數字閱讀服務
數字資源建設的根本目的是為了服務用戶，近年來我國高校數字圖書館的建設也逐漸從注重系統建設、數字化資源建設轉移到數字閱讀服務領域，以用戶為中心，利用前沿數字技術，拓展多元服務形式，包括數字資源整合與導航、移動服務、數字閱讀推廣、數字閱讀社區等，不斷提高用戶的滿意度。目前，絕大部分“985工程”高校圖書館的電子資源門戶已經實現了OPAC和資源導航整合，建立了面向用戶提供跨平臺、跨數據庫、跨內容的新型檢索平臺。目前我國高校移動數字圖書館的普及率不斷攀升，服務方式主要有APP應用軟件、WAP瀏覽器和短信息，根據筆者對“211工程”院校圖書館的在線調查統計，幾乎所有“211工程”高校圖書館都開通了APP應用軟件服務，其中86所（約占74%）開通了WAP瀏覽器服務，19所開通了短信息服務。在開展數字閱讀推廣方面，筆者通過在線調查發現，絕大多數“211工程”高校圖書館均通過各種方式進行數字閱讀的推廣，推廣方式主要有數字資源宣傳推廣、好書推薦、微信推送文章、書評、影評、掌上閱讀達人評選、創辦主題論壇、館辦電子期刊等。在數字圖書館社區實踐發展方面，目前國內大多數高校圖書館都在嘗試提供社區，但總體上仍處于探索階段。
根據一些高校圖書館2015年的年終閱讀服務數據統計報告，我國高校圖書館開展數字閱讀服務的成績比較顯著。從圖書館網站主頁訪問統計數據看，2015年，復旦大學圖書館主頁訪問量達407萬次，中國人民大學圖書館主頁總訪問量計505萬次，武漢大學圖書館網站主頁訪問量為771萬次。從圖書館的電子資源利用統計數據看，2011-2015年北京大學圖書館電子資源的檢索和下載量逐年攀升，2015年全年電子資源檢索量達1.8億次，電子資源下載量達2773萬次；2015年上海交通大學圖書館電子期刊全文下載量達1700萬篇，電子圖書下載量313萬冊；2015年南京大學圖書館數據庫總訪問量超過2000萬次；2015年武漢大學圖書館電子資源訪問總量為409萬次，其中中文數據庫訪問量292萬次，外文數據庫訪問量116萬次，不同類型數字資源的訪問量占比分別是中文學位論文54%，中文全文電子圖書13%，中文電子刊6%，外文學位論文11%，外文全文電子書6%，外文電子刊10%；2015年中國人民大學圖書館最受歡迎的中文數據庫包括中國期刊全文數據庫（中國知網）、國家標準全文數據庫（中國知網）、讀秀知識庫、中國人民大學學位論文庫、中國博士學位論文數據庫（中國知網）、國泰安經濟金融研究數據庫、超星電子圖書、萬方數據資源系統一數字化期刊全文庫、中經網統計數據庫、中國優秀碩士學位論文數據庫（中國知網），最受歡迎的外文數據庫有JSTOR、Web of Science-SCI、Web of Science-SSCI、Elsevier ScienceDirect、EBSCO-Academic Search Premier；2015年上海交通大W圖書館全文下載量排名前100名的外文電子圖書中，Springer出版社和約翰?本杰明出版社（John Benjamins Publishing Company）的電子圖書所占比例最多，分別為24%和20%；從學科分布來看，人文、藝術類的電子圖書占40%，工業技術類占27%，生命科學、醫藥類占21%，社會科學類占7%，自然科學類占3%，經濟、管理類占2%；2015年武漢大學圖書館最受歡迎中文數據庫（排名前5位）是中國知網、萬方數據知識服務平臺、讀秀中文學術搜索、維普資訊、中文社會科學引文索引，最受歡迎外文數據庫（排名前5位）是Web of Science、ElsevierScienceDirect、EI Engineering Village、Wiley Onlinelibrary、Springer Link。據微博與微信用戶統計數據，2015年北京大學圖書館的微博關注人數達2.7萬人，微信關注人數達2.3萬人；復旦大學圖書館官方微博關注人數新增2031個，總數達2萬個；微信關注人數新增9043人，閱讀數58萬次，轉發3.8萬次；南京大學圖書館微博關注人數約1.4萬人，微信關注人數總數已達2.3萬人。
由此可見，目前我國高校圖書館用戶已經基本形成通過互聯網閱讀電子圖書與電子期刊、查詢數據庫的習慣，尤其是電子期刊和數據庫，不少用戶已經產生依賴。不過，現有的高校圖書館數字閱讀服務方式還比較簡單，移動服務和社會化服務水平急需提升，數字圖書館社區服務以圖書館資訊為主，數字閱讀服務的比例并不高；被動服務居多，主動服務較少，對用戶數字閱讀需求與行為的研究不夠，對數字閱讀推廣的重視程度相對不足，各高校圖書館之間鮮有協同服務創新舉措。
3高校圖書館數字閱讀服務展望
盡管我國高校數字圖書館的建設與服務已經取得了一定的成績，但在技術、內容、用戶等因素的協同驅動下，未來高校圖書館的數字閱讀服務將會發生更多的變化。2014年美國佛羅里達理工學院開啟了一項新的改革，用電子書代替了紙質書，開設了一個全電子圖書館。未來，數字閱讀服務在高校圖書館閱讀服務中將發揮越來越大的作用。
3.1數字閱讀比重繼續加大，閱讀行為逐漸泛化
在“互聯網+”時代，網絡向社會的各個角落滲透，以無比強大的力量沖擊、改變、吞噬著大眾身邊的一切，正逐步成為無時不在、無處不在的泛在網絡，人與“人”、人與“信息”、人與“服務”等各種關系也將加速重構。“互聯網+閱讀”將進一步促進數字閱讀的發展，在數量上，近年來國內外一系列關于數字閱讀的調查報告均顯示出數字閱讀的快速擴展，未來數字閱讀的比例將會進一步提升；在內涵上，越來越多元化的數字內容生產與出版傳播技術不斷催生立體、融合性的流媒體內容，數字閱讀行為會逐漸與視聽、體驗等融合，成為立體閱讀、多維閱讀，閱讀行為的內涵越來越寬泛。
3.2以年輕用戶為重點，兼顧其他用戶群
在服務對象上，高校圖書館將以用戶迅速增長的數字閱讀需求為依據，以年輕的大學生、教職員工用戶群體為重點，兼顧校內其他用戶群和校外社會用戶，開展數字閱讀服務。
根據中國互聯網絡信息中心2016年8月的《中國互聯網絡發展狀況統計報告》，目前我國網民年齡結構以10-39歲為主，占整體的74.7%。根據中國新聞出版研究院的第十三次國民閱讀調查數據，我國成年數字化閱讀方式接觸者中，18～29周歲人群占到38.6%，30～39周歲人群占28.1%，40～49周歲人群占21.1%，50～59周歲人群占9.1%。高校圖書館應重點面向年輕用戶群體開展數字閱讀服務，同時充分利用數字圖書館平臺的便利性，面向有閱讀需求卻因時間、交通等壓力無法到館的校外用戶延伸服務，既擴大了用戶群，提高了影響力，也能有效避免高校圖書館面向社會化服務帶來的空間不足和用戶管理上的難題。
3.3數字閱讀服務技術與時俱進
在服務技術手段上，高校圖書館將與時俱進，及時利用新技術，不斷改進數字圖書館系統與平臺，形成功能更強大的服務矩陣。以互聯網和移動互聯網為支撐，充分利用云計算技術和多元智能終端，依托大數據、語義挖掘等信息技術等開拓智能化的數字閱讀服務。
（1）大力發展、普及移動數字圖書館系統。互聯網正在加速向移動互聯網遷移，當前我國的移動通信正在普及4G，并逐步向5G邁進；移動互聯網用戶數迅速增長，根據中國互聯網絡信息中心（CNNIC）2016年8月的《中國互聯網絡發展狀況統計報告》，截至2016年6月，中國網民規模達7.1億，互聯網普及率為51.7%；手機網民規模達6.56億，網民中使用手機上網人群占比提升至92.5%。未來的互聯網將進一步移動化，直至實現全面的移動互聯。在移動互聯網的支撐下，高校數字圖書館系統可以實現情境感知的嵌入式服務，面向用戶在不同情境下的閱讀需求，基于越來越多元的智能移動終端（如智能家居、智能汽車、智能手表、智能眼鏡等），實現即時精準的個性化數字閱讀服務。
（2）在不斷普及數字閱讀的同時，高校數字圖書館還將不斷提高數字閱讀服務的智能化水平。應用數字資源發現與整合技術，將各種分散、異構的數字資源集成到一起，建立數字資源統一檢索平臺，通過簡單易行的操作界面對外，使用戶能更便捷地獲取各種數字化信息。運用語義信息等技術對數字內容進行智能組織與挖掘，基于大數據、云計算等技術開發數字閱讀推薦系統，實現面向用戶的精準、個性化的數字閱讀推薦服務。
（3）及時應用新興信息技術，利用3D全息投影、虛擬現實（Virtual Reality，VR）、增強現實（Aug-mented Reality，AR）、混合現實（Mix Reality，MR）等現實呈現技術為用戶提供各類新型立體閱讀服務，利用電子墨水技術、新型屏幕制造技術等模擬并超越紙質閱讀，改進用戶的數字閱讀體驗。
3.4數字閱讀服務內容逐漸深化和立體
在服務內容上，高校圖書館將在穩定發展紙質文獻的基礎上，重點發展數字信息資源，既包括傳統文獻資源的數字化，也包括各種新型數字資源。在內涵上，加強對數字信息資源的組織與挖掘，滿足用戶深度閱讀需求；在形式上，拓展多媒體信息資源，滿足用戶立體閱讀的需求。
（1）數字閱讀正在逐步走向深度閱讀，高校圖書館可以發揮自身優勢，不斷推進深度數字閱讀服務。艾瑞咨詢的《2015中國手機網民微信自媒體閱讀情況調研》表明，學習知識、獲取資訊、休閑娛樂是微信公眾號用戶的三個最主要的用途，占比分別為63.1%、53.6%、50.0%。百度與教育部教育管理信息中心l布的《2015中國互聯網學習白皮書》顯示，2015年有近七成網民使用互聯網進行學習。可見，深度數字閱讀服務將逐漸成為主流。高校圖書館應順應潮流，加強數字資源（包括傳統文獻資源的數字化和各種新型數字信息資源）的建設工作，將購買的商業數據庫和自建數據庫有機結合起來，加強機構知識庫、原生數字資源、開放獲取資源的建設，建立特色數據庫。中國互聯網絡信息中心（CNNIC）的報告顯示，青少年網民分享意愿、評論意愿、網絡依賴程度和對互聯網的信任程度均高于總體水平，信任互聯網信息的比例達60.1%。高校圖書館可充分利用公共網絡信息資源，加強網絡信息資源的整合與開發，將其與館藏數字資源相融合，統一為用戶提供數字閱讀服務。2015年7月聯合國召開了互聯網大會，目標是“建設可持續發展的知識社會”，聯合國報告指出，世界的大方向要往包容性、可持續的知識社會去發展。《國際圖聯戰略規劃（2016-2021）草案》提出，從信息和知識提供、文化遺產傳承、自身能力構建等方面著力，加強圖書館在社會中作為信息中心、教育中心、研究中心和文化中心的作用。高校圖書館應加強知識管理，對館藏數字資源進行深度加工、聚合，滿足用戶深層次閱讀需求。
（2）拓展立體閱讀服務。網絡環境下，不斷創新的數字信息技術突破了技術對內容呈現的阻礙，從文本到圖文、音視頻等多媒體，甚至3D、VR、AR等，內容表現力越來越強。而媒介的融合發展使數字信息資源逐漸呈現出多媒介（文本、圖片、語音、電影、電視、動漫、AR、VR等）、多形態（數據、資料、知識、情報等）信息融合的趨勢。高校圖書館應順應多媒介信息融合的趨勢，擴展數字多媒體信息資源，包括有聲數字資源、視頻數字資源、多維呈現的數字資源等，拓展立體閱讀服務。目前視頻媒介發展迅速，視頻讀物的規模越來越大。隨著近年來虛擬現實技術的突破，VR讀物逐漸嶄露頭角，將成為圖書館新的采購對象。有聲圖書自20世紀60年代在美國興起，80年代以后在美國圖書市場逐漸普及，目前在美國、英國、德國等發達國家發展態勢較為強勁。進入數字時代，各種屏幕信息讓人應接不暇，人們的眼睛不堪重負，需要開發耳朵的“閱讀”功能，高校圖書館可以擴展（采購或制作）有聲數字資源，發展聽讀服務，既能解放人的眼睛，又能滿足用戶在各種運動休閑時間的信息利用需求，延伸高校圖書館的閱讀服務。
3.5數字閱讀服務策略越來越多元和有效
在服務策略上，高校圖書館將以用戶為中心，依托各種數字服務平臺和主流服務方式，大力開展融和移動閱讀服務、社會化閱讀服務、微閱讀服務、智能（個性化、精準化）閱讀服務、融合服務（多屏融合、新舊媒介融合、虛擬與現實融合）、閱讀推廣服務等于一體的數字閱讀服務，提高高校圖書館數字閱讀服務的效果和用戶的滿意度。
（1）建立以用戶為中心的數字閱讀服務機制。數字時代，用戶獲取內容的渠道越來越多元化，面對競爭，高校圖書館將不斷強化用戶驅動的服務機制，基于數字服務平臺，運用數據挖掘等手段，即時跟蹤、分析用戶的數字閱讀需求與行為特征，開展用戶自助、個性化、智能化等閱讀服務。
（2）移動優先，不斷拓展移動閱讀服務。隨著越來越多的用戶從互聯網向移動互聯網遷移，高校圖書館將逐漸普及移動數字圖書館的建設與服務，利用智能手機、平板電腦、電子閱讀器等移動終端為用戶提供隨時隨地的閱讀服務。
（3）不斷普及社會化閱讀服務。2016年4月中國互聯網信息中心（CNNIC）的《2015年中國社交應用用戶行為研究報告》提出，社交應用成為網民生活中不可缺少的一部分，溝通交流、關注新聞熱點及感興趣內容、獲取及分享知識是人們使用社交應用的主要目的。高校圖書館將會充分利用微博、微信、SNS等各種公共的社會化服務平臺或自建的用戶互動平臺，設立圖書館用戶服務社區，即時與用戶互動，既可為用戶提供交流閱讀心得、反映閱讀需求的平臺，又可從中了解用戶的閱讀動機、讀興趣，有針對性地進行閱讀指導，宣傳推廣、交流分享各種數字閱讀精品。
（4）利用微信息服務平臺開展微閱讀服務。隨著微博、微信、微視頻等微信息服務平臺的崛起，越來越多的知識以碎片形式散布于微信息環境之中，用戶直接參與碎片知識的生產與傳播，在知識需求、獲取、利用及交流等行為方面都發生了深刻的變化，催生和促進了微知識服務的發展。微知識服務具有內容簡約、傳播直接、用戶易于接受等優點，高校圖書館應充分利用各類微信息平臺開展微閱讀服務，基于用戶的需求，推薦優秀電子圖書與期刊論文摘要、深度網文等內容。
（5）不斷提高數字圖書館的智能化服務水平。隨著移動互聯網、物聯網、大數據、知識組織與挖掘等信息技術的發展，情境感知服務、個性化服務、精準服務等智能化服務不斷出現。高校圖書館可以利用移動互聯網、物聯網等技術開拓館內外智能感知式閱讀服務，提供基于用戶所處實時情境的知識服務；可以利用大數據技術對高校圖書館用戶需求與行為特征進行挖掘，利用語義網等知識組織技術對數字資源進行重組、聚合，針對不同的用戶群開展智能推薦、個性化閱讀服務，提高高校數字圖書館服務的精準度和用戶的滿意度。
（6）不斷提高數字閱讀一體化服務的水平。集成各種技術支撐的服務方式，積極開展多屏融合服務、新舊媒介融合服務、虛擬與現實融合服務，實現數字閱讀一體化服務，優化用戶的閱讀體驗。發揮云計算、云存儲和跨屏云服務的優勢，在云中集中組織、分發閱讀內容，并統一管理用戶閱讀數據，滿足用戶在多元終端上不斷切換、連續閱讀的需求。協同安排線上與線下服務，對數字閱讀服務與傳統紙質閱讀服務進行統籌安排，打通傳統閱讀用戶群和數字閱讀用戶群，滿足用戶在線上線下關聯閱讀的需求。
（7）加強數字閱讀推廣，從被動服務逐漸轉向主動服務。以熟悉數字閱讀的年輕館員和推廣經驗豐富的骨干館員為核心，建立專業的數字閱讀服務宣傳推廣隊伍。通過搜索引擎優化等技術，引導用戶使用高校圖書館數字資源。對館藏數字資源與互聯網上的知識資源進行收集、加工整理、聚合，通過網絡推薦書目、網絡文摘、網絡書評、專題或熱點知識推薦和鏈接等為用戶提供知識推薦與導讀。利用個性化推送技術，捕捉用戶的興趣愛好，即時將可能引起用戶興趣的內容推送給用戶。圍繞社會熱點需求、主流用戶的核心需求，主動開展專題閱讀服務，通過送上門等多種手段吸引用戶。通過社會化平臺與用戶互動，舉辦各種數字閱讀推廣活動，更好地滿足廣大用戶對數字閱讀的需求。發揮高校圖書館的學術資源優勢，努力拓展深度數字閱讀服務，進行優秀數字讀物的導讀、解讀，引領越來越多的用戶養成深度數字閱讀的習慣，提高其數字閱讀素養。
Abstract： This paper introduced the independent testing application of coronal mass ejections. The coronal mass ejections image data is from LASCO（Large Angle Spectrometric Coronagraph）. The key of this program is to transform Cme into bright ridges by Hough in the （time，height）diagram. Secondly， to mark different Cmes with morphology. This program's output event list similar to the traditional manual directory. It also contains the start time， main angle， angular breadth and speed. Compared with manual operation， the automatic monitoring method can detect the Cmes 24h a day without manual intervention. So this detection method is not only rapid but also objective.
關鍵詞：日冕物質拋射；Hough變換；自動檢測
Key words： coronal mass ejections；Hough transform；automatic detection
中圖分類號：P182.6+2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）30-0207-02
0 引言
早期，對于日冕拋射物質的檢測，主要是有經驗的科技工作者通過檢查連續的日冕觀測圖像判別是否有Cmes產生，這種方法很準確但是效率很低，而工作量巨大。因此，我們開發了一種軟件CACTus（“Computer Aided CME Tracking”）用于檢測日冕圖像的日冕物質拋射。Berghmans et al. （2002a，b）[1]介紹了早期的CACTus軟件包。本論文主要介紹對CACTus的改進機制。這個方法包含了兩個步驟①圖像處理，②特征提取。第二部分主要介紹的是圖像預處理模塊，該模塊融合了c2和c3圖像，提高了Cme（coronal mass ejections）之間的對比度。將c2與c3圖像進行合并并經證明較之早期版本是比較優良的改進操作，在此操作中應注意不同的時空分辨率。第三部分是主要介紹圖像識別模塊。由于靠近c3日冕最邊緣的信噪比變得很低，所以此部分最難的部分是Cme運動提取。因此，Cme信號提取后，該模塊使用聚類和形態學閉運算將這些日冕物質區分開來。第四部分主要是人工檢測Cmes方法和自動檢測Cmes方法對比分析。
1 圖像處理模塊
初始的Lasco圖像（在http：//sohonascom.nasa.gov可以看近期圖像）包括準靜態k冕流結構和一些緩慢移動的恒星，行星和彗星，F冕，還有一些儀器發散的雜光，因此不適合日冕物質拋射的檢測。此外，由于Cme間的對比度降低，視場邊緣處噪聲急劇增加，Cme很難被檢測出。日冕圖像有很高的空間分辨率，遠遠超出了我們檢測日冕物質對圖像的需要。一個典型的日冕在亮度上有很微弱的變化，只能從某些時刻圖像中看到。基于這些原因，我們需要識別出在大量數據中呈現出亮度變化的微弱的信號。如果對1024*1024的圖像直接使用圖像識別模塊會導致非常大的計算工作。為了避免以上情況，使用圖像處理模塊重新格式化初始圖像：
①讀入從LASCO C2和C3得到的LEVEL 0.5圖像，使用曝光時光標準化并且移除明亮的點狀源（行星或恒星，宇宙射線撞擊產生的）。
②將圖像從直角坐標（x，y）轉換到極坐標 （θ， r）。將（x，y）下的1024*1024圖像轉換為182*34的c2（θ， r） FOV和180*197的c3（θ，r）FOV。2003年的研究表明這種低分辨率圖像適合CACTus區分Cme的種類，并且增加了信噪比，顯著加速了程序運行效率。
③對于Cme通道中的每一個極坐標[θ， r]下的像素值都有一個正的偏差值。Cme的對比通常是用ΔB/Bbg。ΔB是指日冕中亮度差的最大值，Bbg指的是背景亮度。Sime和Hundhausen （1987）[2]指出ΔB/Bbg變化范圍為百分之幾。跟以往不同的是，改進程序不再使用一張背景圖片，這里使用差分圖像并且逐像素的將差分圖像的尺寸擴大到原始圖片的大小。最終求得某個像素強度Bt的值是：
事實上ΔB是δB/δt（因為圖像沒必要要求等時間間隔）我們不使用背景圖片，而使用差分圖像，這個過程輸出的是[θ，r，t]，這個結果比之前輸入的要小很多。并且其中很多非Cme信號被去除或強烈地衰減。
2 圖像識別模塊
為了應用特征識別技術檢測日冕物質拋射，我們需要清楚地了解Cme的定義。Hundhausen et al.[3，4] （1984； Munro et al. 1979）給出了Cme的定義，指出日冕結構在幾分鐘或者幾小時的明顯變化，在日冕儀圖像中呈現的一種新的，離散的，明亮的白光。現在我們稍微改一下這個定義，日冕是指是一種日冕儀器拍攝的新產生的，離散的，明亮的有著徑向向外速度（Schwenn 1995）[5]的白光。
實驗證明圖像分割技術不能用在自動檢測每個日冕圖像的日冕的位置和范圍方面。Cme表面上的多變性使得不容易識別出它們的范圍，特別是它們的尾部邊緣，而且很容易和其他的日冕拋射融合在一起。因此，我們不在極坐標圖像檢測Cme，而是著眼于[θ，r，t] 數據立方體中θ對應的[t，r]切片。如果角度為θ的[t，r]切片穿過Cme，則會在t，r]切片中看到明亮的脊線。1999年sheeley et al首次在[t，r]切片中檢測Cmes。 [t，r]切片和Cmes脊線都在預處理模塊處理的圖像中，這樣的話圖像就有了更好的對比度并且包含了低噪聲。
使用[t，r]切片的好處在于所有的Cmes看起來是一樣的，甚至亮度較弱的Cme也能清晰顯示出來，而且斜脊線的檢測自然滿足上述指定徑向向外移動特性的必要條件，最令人興奮的是，Cme的運動速度可以從Cme的傾角中得到。
Hough變換在1997年被用于在噪聲中檢測出直線，在1999年被用于LASCO/c2圖像中檢測極羽。每條在[t，r]霍夫空間的直線可以通過兩個變量t0和Δt參數化表示。RMIN和RMAX對應的邊緣視場在徑向方向。Δt為CME花費在視場中的時間。描述這條直線的方程：
修正的霍夫變換線性擬合是在[t0，Δt]平面（所謂的累加器空間）的一個點與該強度的沿著相應的積分線中的原始圖像。然后（t0，Δt）空間局部最大值在原始的的圖像中呈現出不同的直線。這里使用修正的霍夫變換擬合（t，r）切片。在這一步驟中，把時間間距不等的圖片也考慮進去，如果圖像的時間間距是相等的，脊線就看起來像一條直線。在變換空間中，使用信號濾波器，選出一些重要的信號。（t，r）切片中每一個角度為θR的脊R可以用起始時間 tR，速度vR（～Δ1t）和亮度IR來表示。我們可以通過讓每一個脊線[vR，θR，tR]=IR，建立一個數據立方體[VR，θR，TR]=IR。
由于Cme是個大尺度的結構，每個角度對應的起始時間和速度只是很小的變化。這就意味著[θ，r，t]數據立方體中的Cme可以用數據點的密集群表示。檢測Cmes的問題就轉化為在3維散布圖中識別集群。我們僅僅沿著速度方向集成[v，θ，t]立方體，并且將[θ，t]Cme概觀圖中集群的位置確定為Cme發生的時間和跨越角度。在論文的算法中我使用一些閾值來限制假的Cme的數量。
3 對比分析
實驗表明，根據日冕圖像序列自動監測Cmes是可行的，主要是估計日冕拋射物質的起始時間、主角、角的寬度、速度并且像人工監測日冕物質拋射一樣得到一個日冕目錄。當前版本的程序在實時且幾乎相同的起始時間和主要角的基礎上，幾乎恢復目錄中的所有的Cmes。CACTus發現了的Cmes的個數將近是人工檢測目錄中Cmes個數的3倍。CACTus目錄中包含了一些變化比較弱的Cmes，而這些在人工檢測中被當作“gusty outflow”而檢測不到。雖然如此，人工檢測的Cmes也符合第三部分給出的Cme的定義。在某些情況下，CACTus去除了目錄中一些不重要的Cme，只留下了一些重要的Cme。當分析大量的Cme數據時，前面的有關于Cme的統計可以起著重要的參考作用。人工目錄也不是100%正確，因為CACTus確實發現了一些目錄中沒有的確定的Cmes。
4 結論
較之前的人工檢測方法，CACTus有許多優勢。但CACTus并不是完美無缺的，一些改進工作也正在進行，例如：Cme加速度的確定等。該程序應用于空間天氣預測方面，不僅Cme的速度而且它的強度和質量都是一些重要參數。CACTus軟件的輸出結果可以被當作一些自動實時程序的輸入數據，而用于每天的天氣預報。
參考文獻：
[1]Berghmans， D. 2002b， ESA SP-506， 85.
[2]Sime， D. G.， & Hundhausen， A. J. 1987， JGR， 92， 1049.
[3]Hundhausen， A. J. 1993， JGR， 98， 177.
