煤堆测量工作中三维立体图生成法的运用研究论文大全

第一篇：煤堆测量工作中三维立体图生成法的运用研究论文大全

国家统计局公布结果显示：2014 年我国煤炭消费量为 35.1 亿 t,占世界煤炭消费总量的 52%.其中用煤第一大户为电力行业，占 50%左右；钢铁、建材行业煤炭消费量分别为 15.9%和 14.9%.很多企业都设有自己的储煤场，例如：火力发电厂生产环节主要包括进煤、储煤、燃煤等，储煤作为“承上启下”的一环，牵制着发电厂的整个运行活动，准确地将储煤量报告给管理部门，对于保证企业的正常生产至关重要。三维立体技术作为一项简便、准确的煤堆测量技术，优势明显，目前正在被迅速推广和使用。三维立体技术介绍

三维立体技术是利用先进的数码合成技术制作相应的三维立体图像。选择清晰的照片扫描到电脑里，之后利用电脑里的三维制图软件对其进行处理，得出一个和原物成比例的数字模型，其精确度超过 99%.目前在具体工程中，三维立体技术主要有以下 2 方面应用[1].1.1 数字地形建模（GIS）

数字地形建模的本质是将地形表面信息进行数字化表达，具有很强的空间位置和地形特征。该技术将地形放置在三维坐标系中，通过一系列的离散点来构建模型，目前在地理信息中应用广泛，和我们的关系也很密切，如 GPS、农业管理等。

1.2 虚拟现实

虚拟现实是利用计算机技术给人以逼真、自然的场景，属于一种大规模的场景建模技术，很多电影娱乐特效都是基于该技术创建的，在以后的工程模拟和灾害预测中必然会得到发展。三维立体图生成法在煤堆测量工作中的应用

2.1 对矩形区域进行三角剖分

三角剖分是计算机图形和几何中的关键问题，其质量直接影响到计算的精确度，其中以 Delaunay三角剖分应用最为广泛。它的一个重要性质就是其外接圆不包括其他数据点，据此技术人员将煤场底面假定为矩形区域，之后进行散落点数据采集，最终建立煤堆三维立体图。

2.1.1 数据结构该算法的具体数据结构如下：①每个数据点都以链表的形式储存，且对应着各自的 x、y 坐标值和高度值；②边界点集由边界上的数据点构成，记录内容相同，不过随着剖分而作实时修改；③内点集由区域内的点坐标构成链表，也要进行实时修改；④三角形集是剖面形成的三角形链表，链上的每个节点都记录着三角形顶点指针，按照逆时针排列[2].三角剖分过程如图 1 所示。

2.1.2 算法的实现数据收集完成后，就要对其进行算法处理，具体步骤如下：

（1）根据原始数据点的所在区域对其加入一定的矩形边界，之后按照扫描步长生成边界的点集和边集，将其作为原始数据点集的组成部分。

（2）在边界的边集中选取 x 值最小的点（即位于区域的最左端）作为基边，之后在右侧搜索第三点，使 cos（∠P1P3P2）取得最大值。

（3）检查第三点，对边界的边集进行修改，如图 2 所示，即在内点集不变的情况下删除原边界集中的边界边，增加新的边界点。

（4）将三角形的顶点号依次记录下来，并认真更新边界的边数、点数。如果内点数为 0,则说明未完成的部分是一个具有边界点的多边形区域。

此时要以该多边形最小内角两条边和另外的两个顶点连接三角形，并对应地修改边界边数、点数、点集，记录三角形顶点号。如果内点数不为 0,而且边数大于 3,则继续从第二步开始；如果内点数为0,而且边数大于 3,则从第三步开始；如果都不是的话就结束三角剖分运算[3].2.2 煤堆三维立体图的生成对三维数据点进行三角剖分后，再经过图形变换，就可以将三维数据点集用三维图形表示出来，其拓扑结构和平面域内的一样。在三维立体图中，轴测图可以比较简单地进行绘制，一般也采用这种方法。轴测图是一种单面投影图，其在 1 个投影面上可以同时反映出 3 个坐标面的形状，接近人们的视觉习惯，一般在设计中用轴测图来帮助构思和想象物体，以此来补充正投影的不足。

轴测图具有平行投影的所有特性：①物体上互相平行的线段在轴测图上仍然是平行的；②物体上两平行线段或同一直线上的两线段长度之比在轴测图上不变；③物体上平行轴测投影面的直线和平面等于轴测图上的实长和实形。

轴测图的主要画法如下：

2.2.1 坐标法根据物体的特点建立合适的坐标系，在坐标中画出各顶点的轴测投影，之后将各点连接组成其轴测图。具体步骤如下：①确定坐标的原点和坐标轴；②作轴测点，按照坐标次序将顶面各点的轴测投影连接；③过顶面各点做 OZ 轴的平行线，量取相应的高度，再连接起来即得到轴测图。

2.2.2 叠加法对于一些图形可以用叠加法来画出其各部分的轴测图，然后再进行整合。具体步骤如下：①将物体分为可叠加的几个部分；②定出原点位置，画出第一部分的轴测图，之后画出第二部分的轴测图；③分别将第一部分和第二部分开槽和整理，最终得到该物体的轴测图。

2.2.3 切割法切割法首先将物体看作一定形状，画出其轴测图，之后按照物体形成的过程对其进行切割，依次画出被切割后的形状[4].在煤堆三维立体图生成过程中，主要应用坐标法和相应的矩阵变换方法，最终形成数据点集的三维图形。

2.3 消隐处理

三维图形要有明确的意义和真实感，因此要对其不可见部分进行消隐处理。煤堆三维立体图一般由三角面片线框勾勒，消除隐藏线对于增加其真实感是很有必要的。在煤堆立体图中，每个三角面片都有其外法线，外法线和 y 轴夹角是判断该外法线所在平面可见性的重要标准。当该夹角 90°≤U≤180°且 cosU≤0 时，该外法线所在平面不可见；当 0°≤U≤90°且 cosU>0 时，该外法线所在平面可见。cosU 正负号的判断方法按式（1）进行，由公式可以看出 cosU 的符号由 B 决定[5].cosU=UN（1）N=Ai+Bj+Ck（2）式中：|N|为法向量 N 的模，恒为正值；U 为外法线与 y轴夹角；i、j、k 分别为 x、y、z 轴 3 个方向的单位向量；A、B、C 均为系数。三维立体图生成法在煤堆测量工作中的效果分析

选取 1 个 200 m×80 m 区域的煤堆进行测量。

首先利用激光扫描仪将煤堆的三维非规则数据场以图形形式展示出来，提高其可视性；然后将采集到的数据放入到三维图形中，整个计算过程不超过 3s,即可得到三维网格状结构图，如图 3 所示。从布置仪器到得出结果，整个过程比传统方法用时少50%左右，而且其精度能达到小数点后五位（单位为 m3），比传统手段提高了 15%,完全满足了实际使用要求。结 语

煤堆测量作为用煤大户的一项基础性工作，在指导生产、安排企业资金等环节中起着非常重要的作用，积极运用先进技术提高煤堆测量工作的方便性和准确性是目前煤堆测量工作的发展趋势。本文介绍的三维立体图生成法正是在计算机技术的基础上发展而来的，与传统煤堆测量方法相比，优势明显，为类似煤堆测量工作提供了参考。

参考文献：

[ 1 ] 马爱莉。三维重建技术在数字化煤场中的应用研究[ D ].西安：西安工业大学，2011.[ 2 ] 杨耀权，于希宁，施 仁。煤场存煤量测量中煤堆三维立体图生成方法研究[J ].动力工程，1999,19（2）：76-78.[ 3 ] 文 伟。大型三维非规则数据场的显示及应用[ D ].保定：华北电力大学，2001.[ 4 ] 仇林庆，赵 君，卢中山，等。煤堆体积自动测量装置的研制[J ].东北电力学院学报，2000（4）：71-73.[ 5 ] 张健雄，蒋金豹，张建霞。数字测量在煤堆储量测定中的应用[J ].中州煤炭，2003（6）：30-31.

第二篇：数字化测量仪器在考古测量工作中的运用研究论文

考古测量是田野考古工作中记录遗存信息的重要手段之一，主要包括对考古遗存所处地形地貌的实地勘测和对考古工作中所见遗迹、遗物三维坐标（X、Y、Z 三个轴向）的测量。考古测量数据是分析各类遗存之间的空间分布关系、探究人类活动与地理环境之间的联系，进而理解和阐释古代人类行为方式不可或缺的重要资料。随着现代测量技术的飞速发展，RTK、全站仪等高精度数字化测量仪器被日益频繁的应用于考古测量工作中，高精度的测量工作不仅对科学合理的开展田野考古工作大有裨益，同时对于客观真实的记录遗存信息，深入研究遗存的空间分布形态意义显着。在复杂多样的田野考古环境中如何科学合理的选择各类测量仪器值得我们探索和思考。

一、建立遗址三维测绘坐标系统的意义。

为满足考古测量工作的精度要求，在对遗址进行测量时必须首先建立起三维测绘坐标系统，即在遗址上设立一个或多个永久性测量控制点，并通过控制测量获取各控制点的三维坐标，建立起有效的测量控制网①。基于统一的三维测绘坐标系统的考古测量工作不仅能够保障测量精度，同时对于科学的开展田野考古工作亦具有十分重要的意义。

首先，通过对考古发掘区域的精确测量，能够准确记录考古发掘区域在地理空间中的三维坐标，即以北坐标、东坐标、高程三个数值替代了诸如“村西约 200 米”、“县城以南约 1 公里”等含混不清的描述方式。在实际考古工作中，对于工作年限较长的遗址，往往因遗址周边地貌环境发生改变，参加考古工作的人员不断变更等诸多因素造成了难以确定遗址准确位置的情况。而获取了考古工作区域的三维坐标即可确保在长时段的考古工作中随时准确定位历年考古工作区域，为持续开展考古工作和划定文化遗产保护范围提供极大便利。

其次，基于统一坐标系统的考古测量工作，能够确保考古人员在布设探方（沟）时，探方（沟）方向完全统一。而在以往的田野工作中，因利用罗盘、皮尺等工具布设探方（沟），难以建立起遗址统一的测量坐标系统，故而极易造成相邻探方（沟）在距离和方向上出现一定的偏差。尤其是对于发掘年限较长或发掘区域较大的遗址，长时间、大区域在方向和距离上的误差积累，易造成相邻探方（沟）之间出现交叠、错位等问题，此类问题会造成实际发掘区域与图上规划区域不一致，不利于考古人员对发掘区域进行准确规划和对遗址整体布局进行综合判断。同时，相邻探方出现错位等问题亦干扰了准确记录各类遗存的空间信息。

再次，精确测量遗迹的三维坐标，能够让考古人员明确不同遗迹之间准确的平面距离和垂直高差，例如通过比对三维坐标即可知晓同一处遗址中居址和墓地之间的平面距离和高度落差。而对于城墙、环壕等大型遗迹，精确测量能够获取该类遗迹准确的平面形制图，便于考古人员分析遗迹走向和比对东墙与西墙、南壕与北壕等方面的长度差异和高程落差。对于古代城址、寺院等平面布局相对复杂的遗址，精确测量能够准确记录各处遗迹的三维坐标，这为记录复杂遗迹之间的空间位置关系提供极大便利，遗迹的三维坐标数据也将成为考古工作结束后复原古代城址、寺院等遗址平面形态的关键资料。

由此可见，基于统一的三维测绘坐标系统的考古测量工作，对于科学的开展田野考古工作、客观准确的记录考古资料进而提升考古学研究水平具有重要意义。

二、数字化测量仪器的优势。

传统的考古测量工作多以基线、皮尺、罗盘、平板仪等为主要工具②，存在着误差较大、效率低下等问题，难以客观记录遗存空间信息。而要建立遗址的三维测绘坐标系统必须借助于 RTK、全站仪等高精度数字化测量仪器，数字化测量仪器的引入不仅确保了测量精度提高了工作效率，亦能提升考古测量数据的利用价值。

具体而言，数字化测量仪器的引入，将传统考古测量手段所获取的纸质资料转变为以计算机为载体的电子资料，便于考古测量数据在不同媒介之间进行共享和交流。与此同时，数字化测量仪器所测得的三维坐标数据在计算机成图软件的辅助下，能够便捷地生成遗迹、遗物及地形、地貌的电子三维图像，较之于传统测量方法所绘制的纸质二维图像，三维图像更加真实、准确和直观，有助于对考古遗存开展深入研究和进行生动展示。

然而 RTK 与全站仪作为两种不同类型的数字化测量仪器③，在田野考古实践的各个环节中展现出了不尽相同的工作效能，依据各类遗址的具体情况选择合适的测量仪器方能最大限度的发挥不同仪器的优势，提高考古测量工作的效率。

三、遗址地形的测量。

对遗址地形的测量是为了获取反映遗址环境地貌特征的地形图，以体现遗址微地貌特征和所处区域的自然、人文景观。在建立起遗址的三维测绘坐标系统后，便可借助测量仪器对遗址地形进行测量。RTK（图一）与全站仪（图二）作为两类不同的测量仪器在对遗址地形进行测量时，呈现出了明显差异。

（一）RTK.RTK 技术是在高精度的 GPS 基础上使用的实时动态定位技术，通过移动站能够实时测算出任意点的三维坐标，精度可达厘米级④。在测量时移动站与基准站之间无需通视，由单人操控移动站及手簿即可完成测量。

在对大型遗址，如大型聚落、城址、墓葬群等进行考古测量时，其遗址面积通常较大，遗存散布于多个地点且相互之间难以通视，针对这一特点 RTK 显示出了明显优于全站仪的工作性能。若运用全站仪对大型遗址的地形进行测量，则需 2~3 人频繁搬动仪器以保障通视效果，工作效率低下。

此外，部分大型遗址地表植被茂密，地形较为复杂，近距离通视效果亦较差。因此，运用全站仪对遗存分布零散或地表植被密集的遗址地形进行时测量效率低下且难度较大。而运用 RTK 进行对遗址地形进行测量时，RTK 的信号覆盖范围可达 5 公里左右，且测量点与基准站之间无需通视，单人即可完成测量，每个测量点观测时间仅需 3~5 秒，其工作性能和效率俱佳。由此可见，在地形复杂、遗存分布零散、植被覆盖密集等通视条件不佳的遗址进行测量时，RTK 的工作性能明显优于全站仪。

（二）全站仪。

全站仪通过发射、接收红外射线自动读取、计算坐标数据，精度亦可达厘米级⑤。在测量时全站仪与棱镜需要保持通视，由 2~3 人配合可完成测量。

相较于大型遗址而言，在田野考古实践中更为常见的是面积较小的小型遗址，此类遗址往往遗存分布相对集中，运用全站仪即可快捷的完成对其遗址地形的测量。同时，对于地势平坦开阔，通视效果良好的遗址，即使其面积较大运用全站仪亦能高效便捷的完成测量工作。且全站仪作为光学测量仪器，不受电磁信号干扰的影响，在 RTK 难以正常工作的区域和时段，如高压线、大型建筑附近和信号异常的时段，仍然能够正常工作。因此，在对面积相对较小或其他通视效果良好的遗址进行测量时，全站仪依旧发挥着难以替代的作用。

四、发掘过程中的测量。

（一）布设探方（沟）。

布设探方是目前国内十分常见的田野考古发掘方式，运用全站仪布方，即通过全站仪的放样功能在实地确定出布方点位，一般要放样出一个设计的点位，往往需要来回多次移动棱镜，搜寻目标点，且需要 2~3 人配合操作方可完成。对于发掘地点较为集中的遗址，用全站仪布方尚可，而对于存在多个发掘地点且发掘区互不通视的遗址，运用全站仪布方则效率低下。

若采用 RTK 布方，仅需将预设的布方点位坐标输入到电子手簿中，由单人携带移动站和手簿，RTK 手簿则会自动指引测量员移动到目标点上，无需来回移动搜寻，直至完成布方。无论是对于发掘区域集中还是发掘地点散布多处的遗址，利用 RTK 布方均高效便捷，明显优于全站仪。

由此可见，在对各类遗址布设探方时，RTK 展现出了明显优于全站仪的工作性能。

（二）对考古遗迹的测量。

在对田野考古发掘中常见的灰坑、房址、墓葬、窑址等遗迹进行测量时，运用 RTK 或全站仪均可便捷的开展测量工作。且全站仪不受电磁信号干扰等因素的影响，在 RTK无法正常工作的地点，全站仪仍然能够照常工作，对环境的适应性优于 RTK.但在实际考古工作中存在着测量难度相对较大的部分特殊遗迹，在对其测量时需要采用相应的技术手段方能顺利完成测量工作。依据遗迹的形制本文将其分为洞穴类遗迹和崖壁类遗迹。

1.洞穴类遗迹。

洞穴类遗迹包括古人活动的洞穴、砖（石）室墓、洞式墓及古代矿井等类似洞穴式的遗迹。在对此类遗迹进行考古测量时，因其多处于一个相对封闭的空间，RTK 无法接收来自卫星和基准站的差分信号，故而无法正常工作。而全站仪则无需接受电磁信号，在相对封闭的环境中依然能够正常对遗迹的三维坐标及进行精确测量。

2.崖壁类遗迹。

此类遗迹包括悬棺、崖墓、摩崖石刻等，多分布于陡峭崖壁的一类遗迹。因地形所限，此类遗迹所处的空间往往十分狭窄险峻，没有足够的空间架设全站仪全套设备，且将全站仪搬运至遗迹所在地也存在诸多不便。若运用 RTK 对此类遗迹进行测量，则仅需将 RTK 基准站在附近区域开阔地带架设完毕，由单人携带移动站到达指定地点即可开始测量，RTK 操作起来十分便捷，不受空间狭窄、难以架设仪器的限制。

由此可见，对于大多数较为常见的考古遗迹，运用 RTK或全站仪均可顺利完成遗迹的测量工作，而对于测量难度较大的遗迹，应针对遗迹所处环境和其自身的特点，选择合理的测量仪器方能较好的完成测量工作。

五、总 结。

与专业大地测量不同，考古测量其目的在于获取和记录遗存的空间信息。而更加便捷的开展田野考古工作和更加精准全面的采集遗存空间信息是考古测量技术手段不断革新的根本动力。在充分了解各类测量仪器性能和熟练掌握仪器操作的前提下，针对不同遗址的特点搭配使用相应测量仪器或许能够最大限度地发挥各类测量仪器的优势，以便于更加全面精准地采集遗存信息，深入地分析和研究考古遗存，进而不断提升考古学研究水平。

第三篇：水利测绘中GPS高程测量的运用研究论文

科学技术在21世纪得到了迅猛的发展，同时给国内设计技术等方面带来了不小的挑战。在高程技术测量方面，传统的控制测量方法已经渐渐地被GPS高程测量所取代。因此，该文将主要聚焦两大问题，分别是GPS高程测量技术及在水利测绘方面中的应用现状及针对制约实际操作的因素给出建设性意见。说到GPS高程测量技术，就是利用此技术对地面进行三维定位，通过接收人造卫星发出的电波和对电波的分析，测量出目标点的大地高、正常高和三维坐标值。和传统的高程测量方法相比，GPS高程测量方法能使操作更便捷和节省时间。并且，在国内外专家科研团队的研究探讨下，GPS高程测量技术的精度也有了明显提高，所以此技术方法得到了广大工作者的喜爱。GPS高程测量及其在水利测绘方面应用的现状

1.1 GPS高程测量的测量方法及误差

单点定位是GPS高程测量的主要方法。与另外两种操作方法相比来说，单点定位这种测量方法相对简单。利用卫星发出的电波计算出某一个点的三维坐标数据是单点定位的工作原理。一般情况下，4个以内的卫星信号可以被此方法接收并且加以分析，但是，此种测量方法的精度还不够高。除了单点定位之外就是相对定位，相对定位包括动态测量、静态测量和快速静态测量3种。与静态测量法的精度相比，动态测量还不如静态测量。所以，从精度要求方面对比，静态测量比较可靠。GPS高程测量的误差主要有：接收线相关误差、卫星相关误差和信号传播相关误差等。严重影响GPS测量精度的重要因素之一就是多路径误差，在测量中，目标测量对象范围内的其他区域也会反射卫星信号，使测量值出现偏差。

1.2 GPS高程测量在水利测绘方面的应用

为水利工程建设服务的专门测量就是水利测绘工程，平面高程控制测量、纵横断面测量、定线放样测量、地形测量和变形观测等是水利工程测量的主要内容。重力场模型内插法的效果显着高于传统的高程测量方法，而且精度较高，所以此方法可以被广泛地应用在水利测绘工程上。但是通过运用连续的数学曲面对大地水准面进行拟合的曲面拟合法却不能满足所有的测量要求。传统的高程测量方法不可以实现单点测量，只能通过一个已知点的高程来测量目标点，并且工作量很大，但是GPS的高程测量方法却可以，这大大提高了水利测绘工程的工作效率，并且节省了时间和人力。传统的高程测量方法是通过人工利用三脚架来瞄准，再用人眼读数的测量，我国国内有研究者通过一组实验比较了GPS高程测量与传统测量方法测量出来的数据，实验结果显示，GPS高程测量方法准确度较高，并且比三脚架的传统测量方法简便很多。

1.3 GPS高程测量在水利测绘方面的误差分析

众所周知，大气层的对流层在地面4 0 0 0 m以上的区域，GPS卫星信号在通过对流层时会发生传播路径弯曲的现象，这时的测量距离就发生了偏差，这就是所说的流层折射误差。电离层导致误差存在的原理和对流层差不多，但是电离层比对流层高。对于卫星相关的误差，表现在卫星星历误差，即卫星的实际位置和星历给出的卫星所在位置间存在误差。最后一种误差的产生原因是由接收线造成的，这种误差的原理是信号的方向和位置会影响天相相位中心的位置，观测站中心位置与接收机天线线位中心间产生的误差就是接收机位置的误差。GPS高程测量及将来会被更广泛的应用原因

2.1 GPS高程测量的注意事项

对于GPS高程测量这个技术手段，在使用时，需要工作人员注意很多事项。观测的时间段可以选取在一天的任何时候，但是在观测过程中，如果出现天气突变等情况应该立即放弃观测，因为一个时间段内，天气情况的不稳定会导致测量结果的不准确性增大。然后再在天气情况合适的条件下，重新选取一个时间段进行观测。如果观测一定要在雷雨天气下进行的话，在使用仪器测量时一定要防止雷电，避免雷击给实验带来的误差和经济损失。在观测前，一定要对机器进行严格地对中与整平，并注意相关仪器和设备的操作方法和注意事项。采用光学对电器进行对中并采用垂球进行检核，对中误差应控制在2 mm以内，天线定向标志线应指向正北。对于GPS高程测量使用的仪器，在使用之前，都应该进行仪器的检定，在使用之后都应该进行仪器的维护。项目中所必需使用的GPS接收机及天线都必须按照相关规定对其进行观测前和观测后的检验。通过检验后符合要求的机器才能在机器的有效期内进行使用。如果在使用有效期内，出现了任何问题和故障，应该立即予以检验，以保证机器的寿命和观测实验的正常进行。

2.2 GPS高程测量在水利测绘方面的前景

就水利工程来讲，大多建设在偏远地区，交通自然不顺畅，因为地形非常复杂，所以高程测量也就变得十分困难。与传统的高程测量方法相比，GPS高程测量方法有很高的利用价值。GPS高程测量方法不需要通视、拥有较低的工作强度并且效率要比传统方法高许多。通常对高程测量的要求是能够达到四等及以下几何水准，所以在这方面，GPS高程测量系统得到了广泛认可与应用，因此可以将更大的精力和资金投入到GPS高程测量中，来为我国的技术领域特别是在水利工程方面做出更大的贡献。任何事务都有两面性，有优点必然也有缺点的存在，和GPS高程测量所拥有的优点及所带来的便捷相比，GPS高程测量的缺点也就显得微不足道了。但是大家不能被优点和便捷遮住了双眼，从而忽视缺点，而应该减少缺点给测量带来的不利因素，更加地注重细节、完善每一个步骤，从而使测量变得更为准确。

2.3 根据误差分析所给出的建设性意见

考虑到对流层和电离层折射所产生的误差，为了减少这种测量距离造成的误差，可以利用同步测量数据求差的方法，也可以在天线上安装抑制板来抑制不需要的反射信号，采用同步观测和双频观测的方法可以减弱误差的存在。对于相关卫星产生的误差，可以采用对同一个卫星设置多个观测站观测的方法来减少误差的产生，由此可知，相对论效应是接收机与卫星中间在不同形态下产生的误差。在实际观测过程中，面对接收线的相关误差，就要求工作人员要有信心，更要谨慎，以尽量减少或者避免误差。结语

通过比较与论述，可以了解到GPS高程测量方法有着精度高、操作方法便捷等一系列的优点，并且能达到山区四等水准要求，因此可以判断出GPS会为将来的水利测绘方面做出更大的贡献。因为应用越来越广泛、技术越来越熟练，所以在基线的数据处理上更应该细心与认真，以保证参加高程控制拟合计算的基线全部通过两个重要的专业实验。随着GPS高程测量的普及与广泛应用，可以看出此方法的应用前景非常好，但是不要忘了，时代的脚步在不停地向前，科学技术也在不断发展，这就要求大家不应该满足于现状，应该不断地区去探索与创新，让我国的高程测量技术更上一层楼。

参考文献

[1] 杨爱明。水利水电测绘科技论文集[M].湖北：长江出版社，2003.[2] 徐绍铨。GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社，2002.

第四篇：实体三维化平面设计拓展研究论文

摘要:本文在平面设计的基础概念上，提出“平面设计≠‘平面’设计”的观念，打破平面设计二维化的既定思维，将平面设计向三维空间拓展。使平面设计的含义不再狭隘，明确现代“平面设计”应该包括基于实体化三维空间的平面设计。通过结合不同领域的成功案例分析得出通过材料、工艺、媒体等形式使平面设计实体三维化。

关键词：平面设计；实体三维空间；拓展

在中国，“平面设计”是翻译于“graphicdesign”，“graphicdesign”是不带有维度概念的词，但中译后的“平面”一词，使我们对其的理解局限在二维上，使其平面设计概念也变得模糊化，含义变得狭隘。在一定程度上限制了我们对于“graphicdesign”的拓展[1]。加勒特埃克伯说：“人们生活在一个三维的空间中……人生最伟大的体验之一，就是置身在这个完美的三维体量之中”将“平面设计”融入三维，观者能更好地体验、感受、理解设计师所要表达的“平面设计”作品。所以平面设计的概念应该包括基于二维空间的平面设计、基于虚拟三维空间的平面设计和基于实体三维空间的平面设计。将平面设计向实体三维空间效果拓展，不仅可以提升作品的感官体验效果，同时还能增加与观者的互动性、融入性，增强观者的想象空间，拓展观者的思维。因此，本文结合三维空间的理论，以及应用于平面设计的“三维空间”实体案例进行分析，得出平面设计向三维设计拓展的必要。由此，研究二维、三维空间与平面设计的关系，能够更好地激发设计者创作的多样性，表达设计者所想表达的设计内容，也能够使观者能动地，带入性地了解作品，理解设计者的设计主题。

1平面设计中的“三维空间”与实体三维空间

在“平面设计”中，三维空间可以简单地分为虚拟三维空间和实体三维空间。虚拟三维空间是指依旧在二维的平面设计范畴内，利用错视觉的引导，所产生具有明确的轮廓的虚幻空间。换句话说，就是二维的平面设计里的“视觉”三维。

1.1二维设计里的“视觉”三维

“视觉”三维指的是视觉感官上平面内的“立体”空间。点线面、明暗、色彩作为平面设计的基本要素，它的变化往往能使平面设计具有律动感和空间感，使画面具有“立体”空间效果。图1是由KurtWenner（美国）通过透视原理在同个水平面内利用人的视错觉关系描绘了这幅立体街头绘画（3-DStreetPainting）——三维立体画《Reections》。它是利用人眼立体视觉的特点产生描绘的作品，利用人眼视觉空间的延续性，将二维作品以伪三维的形式展现，使作品的表现力丰富，意境深远。但是依旧没有脱离二维空间的局限，以一种平面的、单一的面的空间形式存在，并不是真正意义上的，真实的三维空间，“立体”的平面设计。平面设计师乔尔森泰说过“设计师在不断通过明暗手法、矛盾空间、色彩色调、叙事结合的手段来强化三维效果时，其实都被手法欺骗了眼睛”。也就是说，在“平面”二维空间内的制造出来的“视觉”感官的三维效果，是基于虚拟三维空间的平面设计。

1.2实体三维空间与平面设计

三维空间的概念是：日常生活中可指由长、宽、高三个维度所构成的空间[2]。三维设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础，它是建立在平面和二维设计的基础上，让设计目标更立体化，更形象化的一种新兴设计方法[3]。平面设计向三维空间拓展既需要设计者突破“平面设计”的字面含义，更需要设计者不拘于既定思维，突破球星。与印刷形式的平面设计相比较，包括实体三维化的平面设计给我们带来更多的拓展空间，以书籍为例，书籍即是二维也是三维。就页面来说，每一页都是两个二维面的贴合，但翻阅的过程则是一个三维过程。1.2.1立体书籍封面单以页面来说，通常可见的书籍设计属于印刷作品，惯性在于无法摆脱传统的二维平面的束缚，通过印刷文字、图形对视觉感官的刺激来传达信息。而将二维的设计作品与实体三维空间中的真实元素相融合，如图2是来自拉脱维亚设计师艺术家MandarinDuck的书籍封面设计，除了增强视觉效果，也可以更全方位，多角度传递设计信息。图2设计师通过增加二维平面设计中没有的触觉体验，来增加作品的真实感与吸引力。1.2.2书籍内容立体化强化阅读的三维空间感，使阅读过程中的思维想象转变为一个观感过程，则在书籍中融入三维设计元素，例如图3Sabuda,Robert创作的立体书《绿野仙踪》的表现手法，给故事书建造了一个可看，可触碰的具体空间，使静态的书，具有动态的“趣味”效果。不管是表现形式，还是传达功能上也拓展了平面设计的领域。实体三维化的平面设计能够打破传统束缚，增强感官体验；融入观者参与，更好传达信息；增强趣味性，吸引观者目光。实体三维设计能够更好地将以人为本的设计思想进行贯彻，通过与观者的互动过程中，使作品更好地被了解，也更好地了解观者的需求[4]。传统的二维平面设计对观者来说只是以“局外人”的视角，看设计作品，因此不能很好地融入设计作品，甚至去影响设计作品。但是在遵循互动行为时，利用现代新型媒体手段或者融入观者的行为动作使平面设计完整等，来实现必要的互动性设计。总之，突破传统的印刷形式，空间束缚，使平面设计形成多方位可见，互动性强的实体三维化的平面设计。

2平面设计向实体三维设计拓展的方式

本身存在的空间（平面）＋媒介＝实体空间（三维）。本身存在的空间指的是通过印刷形式的二维平面设计作品。二维平面只是平面设计中的形式之一，对细致刻画作品的内在含义，是难以做到“完美”的。因此，设计者必须通过对引入媒介来探索平面设计的“实体三维”空间建设。通过“实体三维”建设的研究手法打破印刷形式的品面局限，从二维走向三维，从平面走向立体，从立体空间的多角度重新认识印刷形式的二维设计和实体媒介相结合的多样性表现，从真正意义上突破二维空间的传达设计，达到实体三维化设计[4]。陈逸飞先生在创立逸飞集团时说过：“我们致力于打破视觉局限，颠覆视觉惯性，创造一种全新的、“大视觉”的视觉文化。这是一个颠覆的时代，视觉艺术已经突破了传统平面美术的束缚，它的外延正在无限地扩展。”由此看来，平面设计突破印刷形式需要引入媒介[5]。对于媒介的映入我们可以通过以下的手法：运用材料本身的特性、手工艺的技法技巧，光与影与人的关系，突破二维平面设计的限制，真正实现三维视觉空间的立体设计。简单地将“媒介”分为以下3种：

2.1材料的运用

利用材料本身所属的三维空间在平面上设计，突破了传统、二维的印刷设计的范畴，平面设计师利用各种材料、工艺形成新的平面设计，即实体三维化的平面设计，在保留材料、工艺自身属性的基础上，改变了印刷形式的平面设计的视觉观感，创造出实体三维效果。图4原研哉设计的梅田医院视觉指示系统，巧妙地将印刷作品和实物进行结合，将作品中的印刷主体物或重点表达处用实物代替，能更直接、更有效地表达设计作品所要表达的重点、主题，也更具创意。将印刷与实物结合，拓宽平面设计领域。

2.2工艺技术

工，巧饰；艺，艺术。工艺可以理解为“巧饰的艺术”，那么工艺技术就是将原材料或半成品加工成产品、艺术品的方法、技术。用“工艺”的方式，结合材料的特性，来寻求生活和艺术相结合，使平面设计脱离全印刷的平面形式。在技术发展的今天，工艺技术不再那么复杂，图5是爱沙尼亚设计师EikoOjala的剪纸作品，就是依靠剪纸这种工艺技术完成的作品，使平面的山水画破纸而出，光影效果强烈的三维视觉感官，使作品的既视感更为强烈。

2.3媒体运用

“技术启发艺术，艺术挑战技术”当平面设计遇见光时，通过光艺术，使平面设计的表现形式丰富，视觉效果新颖，光的可变性也是平面设计变为具有动态效果的独创性设计，媒介也从实体材料扩展到了光学。开启了平面设计创作的新“空间”。图6是EMart的3DQRCode创意，利用正午时光的照射与长短不一的code的阴影形成一个完整的二维码。正是这种三维的效果使EMart中午时段的销售额大大提升，而且也带来了更大的曝光率。实体三维化的平面设计拓展方向在于打破印刷形式的二维束缚，但是印刷形式的二维设计也是推动平面设计由二维向实体三维设计拓展的有利因素，传统设计中在乎运用明暗颜色、虚实对比等并非是落后的手段，如果将其与真实效果结合，就能够完整地凸显三维效果[6]。

3结束语

设计无定式[7]。纸和印刷相结合的“平面”设计确实在平面设计领域中取得了很好的成绩，但是技术的发展，对平面设计师的要求在发生着变化。用空间的眼光看待“平面设计”，打破平面设计“平面”化的既定思维，将平面设计从二维空间向实体三维化空间拓展。实体三维化平面设计讲的是二、三维，虚实的结合。将实体材料放置于印刷作品中，形成一种新的视觉感官的平面设计。平面设计突破空间限制，突破单一的印刷形式，赋予更多的真实效果，实体视觉刺激，如此才能为其拓展更广泛的领域。

参考文献

[1]牛玉慧,刘方林.平面设计的空间性研究[J].包装工程.2007.11.192-194

[2]百度百科

[3]百度百科

[4]孙斐.二维平面设计中的三维视觉空间表现[J].美术大观.2010.11.206

[5]黄婷.平面设计向三维空间拓展研究[J].包装工程.2011.05.18-21

[6]姜昕.平面设计向三维空间拓展研究[J].艺术科技.2014.12.172

[7]李耀新.新时代新使命新格局——以创意设计引领创新转型的初步思考[J].设计.2015(22).148-149

第五篇：海洋水文测量要素研究论文

1、绪论

海洋中存在的许多自然现象如台风，人们从海洋中获得利益如浅海养殖，获取海盐等都与海洋水文的要素有很大的关系，人们要想最大效益的使用海洋，就必须对海洋水文的要素进行详细的观测和探究，最大程度的掌握这些要素的性质和变化，因此此研究具有非常重要的意义。

2、海洋水文测量的要素

2.1温度

1、海水温度的影响

在海洋水文要素中，一个基本的需要测量的要素就是温度，在海洋中发生的许多自然现象都与温度有很大的关系。温度对海洋声学中对声速的计算具有一定的影响。在对海洋的温度测量前，要了解海洋温度的变化：海洋温度与纬度成反比，纬度增高，海洋温度呈现出不规则的下降态势；等温线在暖寒流交汇处密集，而且梯度也大。

海水的温度与台风的形成有很大的关系。能量、环境、地球自转偏向力，这三个条件关乎的台风的形成，其中能量可以理解为海水温度在26-27℃以上。在这三个条件中，地球自转偏向力在一年四季中都是一样的，不一样的是其他两个条件。海水的温度在一年四季中的变化形势为：天气由冬天转为夏天时，太阳队海面的照射强度变强，海面从太阳辐射中接收的热量多余海面本身所散发的热量，这使得海水温度逐渐升高，而从夏天变为冬天时，情况则正好相反。然而夏天是台风形成的季节，而且数量很多，因此可以看出海水温度对台风形成的影响。当海水逐渐升温后，因为温度的升高使得海水的流速加快，带来的非常大的水汽循环，当海水的温度达到一定程度后，热带气旋也就是人们常说的台风开始旋转，这样台风就形成了。通常海洋表面海水温度达到78到82华氏度（26到28摄氏度）之间才可能引发强烈的水汽输送，急剧上升的气流形成的风暴会生成热带气旋。形成水汽对流的温度极值与海洋表面平均温度密切相关，这是由于大气温度的变化会涉及到海平面以上数英里的范围。

2、海水温度测量

目前在海水温度测量中常用的方法就是表层水温表测量，其主要测量的是表层温度，量程在—5～+40℃。表层水温表在测量海水温度时要注意测量位置要远离监测船0.5m，并且要沉入海水1m左右，在沉入3min后，将水温表取出，快速读取水温表上显示的温度，读取后再测量一次，两次取平均值，即为海水表层的温度。

2.2盐度

1、盐度的影响

以化学方法为基础的盐度定义：为在一千克海水中，所有碳酸盐转化为氧化物，溴、碘一氯置换，而且有机物全部氧化后所含所有固体物质的总克数。（单位是克／千克，符号S‰，又称绝对盐度）。

海水的盐度对海参的养殖有很大的关系。海水盐度为24度到35度时，是适合海参养殖的，但是如果海水盐度低于20度，就不利于海参的存活，对海参养殖带来影响。但是，海参长期生活的海域盐度如果出现剧烈变化，而且变化幅度超过千分之5，那么海参就无法适应了。

2、盐度的测量方法

光学测定盐度法。目前使用的仪器有：通用的阿贝折射仪、多棱镜差式折射仪、现场折射仪等。

比重测定盐度法。根据国际海水状态方程，当测得海水的密度、温度和深度时，就可以反算出海水盐度。该方法一般只适用于室内，在精度要求不高的场合可直接用该法测定，如制盐场和渔业系统。

2.3海洋透明度

1、影响

海洋透明度对人们行为的影响主要有：海洋交通运输、军事、捕捞以及海水养殖等；影响人们观测海流和流隔的分布；影响海洋渔场的确定和开发。

2、透明度的测量

人们将直径为30cm的白色圆盘垂直沉入海底，直至开不见白色圆盘的深度，即为海水的透明度。在主甲板的背阳光处，将透明度盘放入水中，沉到刚好看不见的深度，然后再慢慢地提到隐约可见时，读取绳索在水面的标记数值（有波浪时应分别读取绳索在波峰和波谷处的标记数值）。读到一位小数，重复二到三次，取其平均值，即为观测的透明度值，记入水温观测记录表中。若倾角超过15°，则应进行深度订正。当绳索倾角过大时，盘下的重锤应适当加重。透明度的观测只在白天进行，船到站观测，观测地点应选择在背阳光的地方，观测时必须避免船上排出的污水影响。

另外，常用的透明度观测仪器有透明度仪、光度计等。

2.4潮汐

海洋潮汐：海水受到月球和太阳的吸引力作用，产生一种规律性的升降运动，这种海面升降现象叫做海洋潮汐。产生潮汐现象的主要原因：地球上各点距离月球和太阳的相对位置不同。潮汐主要分为正规半日潮、不正规半日潮、不正规日潮、正规日潮、风暴潮。

1、潮汐的影响

潮汐能是一种不消耗燃料、没有污染、不受洪水或枯水影响、取之不尽且用之不竭的清洁能源。在各种海洋能源中，人类对潮汐能发电的技术研究最为成熟，利用规模也最大，在很多具备条件的国家，潮汐能被广泛应用于发电领域。

利用潮汐造成海面升降的现象可以增大港口中船舶的通行能力，且海港码头的建设与潮汐有关，即海港码头的高度要大于此处潮汐的最大高度。内陆河流都会带有一定的泥沙，这些泥沙在进入海洋后，会在港口的航道上停留，这时就可以利用潮汐的力量，“以水攻沙”，将泥沙推入预定的位置。

潮汐还对海洋中的捕捞作业有影响。潮汐的大小与鱼群的聚集有关，因此掌握潮汐的运动，对于捕鱼业确定捕鱼定点、选择张网高度、航线等都有影响。另外潮汐上涨时，会使得高盐度的海水进入盐田，节省了大量的人力物力。

2、潮汐的测量

目前常用的测量潮汐的方式就是水尺验潮。在水尺上标有最小刻度为cm的度量刻度，水尺的长度一般为3m-5m，使用时将其固定在码头壁、石壁或者海滩上面，测量人员直接读取数据，即可测得这一时刻潮汐的高度。另外常用的潮汐测量的仪器有井式自记验潮仪、超声波潮汐计、压力式验潮仪以及船载（浮球）GPS验潮。船载（浮球）GPS验潮采用载波相位差分技术作为定位基础，利用大地高反算潮位。

2.5海流

1、海流的影响

海流影响最大的就是海洋养殖。世界上四大渔场，其中有三个是因为海流的流动，带动鱼群随着其流动而形成的。海流可以使得海水搅动，带动海洋底部的营养向海洋上部移动，这些营养促进了浮游动物的生长，从而为鱼类的生存带来了丰富的饵料。同时在海流交汇处为不同的鱼类提供的各自适宜的生存环境。

海流的气候也会产生影响。海流分为暖流和寒流，暖流经过时沿海的温度高，寒流经过时沿海的温度低。海洋占了地球表面积的一大半，是个巨大的储热库。海洋最上面3米的海水里贮藏的热量，比整个大气驻藏的热量多。每秒钟能运送1.27亿平方米被太阳晒热的海水，这比烧50亿吨煤产生的热还多。海流经过的地方，气候起了变化。湾流的终点是英国，冬天平均温度是0下12度到9度，比同一纬度但湾流不经过的加拿大拉布拉多的气温要高

2、海流的测量

海流的测量包括两种，一种是测量流向，一种是测量流速。常用的测量海流的仪器就是ADCP，即声学多普勒流速剖面仪，其他的仪器还有机械螺旋桨式海流计、电磁海流计、声学海流计等。常用的测量方法有浮标漂移测流法、定点测量法、走航测量法等。

3、结论

本文对海洋水文要素的测量进行了研究，主要有温度、盐度、透明度、潮汐、海流等水文要素，这些要素都与人们使用海洋有很大的关系，这些要素的准确测量对人们使用海洋会带来很大的益处。

参考文献

[1]阎俊岳等.中国近海气候[J].科学出版社, 313~ 321, 1993

[2] 顾平,杨燕军.影响我国近海航海的水文气象要素气候分析[J].海洋预报，1997