城乡数字经济精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇城乡数字经济，期待它们能激发您的灵感。

篇1

【关键词】测绘技术；资源环境；城乡规划；应用

前言

在现代化城市建设中，无论项目工程大小，系统的工程测绘、公路测绘和大面积测绘等，都少不了测绘技术，测绘在建设工程项目中更是起着重要的作用。从一个项目的规划项目开始到结束，都离不开工程测绘这项工作。因为对于一个工程，首先需要对建筑物进行规划定位，确定其实际位置，之后确定准确的标识从而确定该区域是否有设计后新增建筑物或者其他，以保证能顺利施工建设。

一、测绘技术的主要任务

包括：控制测绘，碎部测绘，施工放样，数据处理，地下管线普查等工作。

（一）控制测绘

控制测绘就是在测区范围内建立统一的控制网，以便统一各局部的地形测绘工作，使所测的地形图能相互拼接构成整体，而且精度均匀。控制网分为平面控制网和高程控制网两类都遵循从整体到局部、分级布网，逐级加密的原则进行布设。平面控制网常规布设方法有两种，即GPS测绘和导线测绘。高程控制网常规布设方法有三种，即GPS测绘，三角高程测绘和水准测绘。

（二）碎部测绘

碎部测绘就是在测区内用精密的仪器和方法测绘地形地物特征点的三维坐标，然后绘制出图形来。现代碎部测绘以数字测绘为主，即数据的采集、存储、传输、计算、绘图等以计算机为核心，人工干预为辅。数据采集过程是一个多源数据集成的过程。外业数据的采集与作业区的自然环境、人文环境、经济发展状况有着密切的关系。地形数据的采集遵循“先控制，后碎部”的原则，范围的划定应尽量以自然线状地物的中心以及行政界线进行划分，确保实地的测绘不重不漏，以保证地形图数据的完整性和准确性。数据处理包括控制测绘的观测数据的整理、计算、平差等；碎部测绘的原始数据的整理、计算、修改等；属性数据采集后的整理等。

（三）施工放样

基本流程：选择、录入放样数据文件选择、录入坐标数据文件进行测站坐标数据及后视坐标数据的调用置测站点置后视点、确定方位角输入所需的放样坐标，开始放样实施。实施放样有两种方法可供选择，都可快速进行放样。1）通过点号调用内存中的坐标值。2）直接键入坐标值。

（四）数据处理

数据处理是通过观测获得了一定的数据之后就要进行数据的处理工作了。数据处理软件是GPS定位技术保证质量的关键所在 。对测量中的粗差剔除，系统误差的改正，数据可靠性都是通过软件实现的。在GPS中的数据处理主要是由两个阶段组成的，一是基线解算，二是网平差的处处理。解算中要进行必要的误差数据的剔除，进行检测核对之后，才能够进行基线向量的网平差计算。根据平差计算公式能够得到各个点的相对坐标差值，进而获得各个GPS的坐标。在完成了基线解算之后，就是网平差计算了。网平差计算主要由三种不同的类型组成：无约束平差.非自由网平差和GPS网与地面网联合平差。要根据不同的情况选择不同的计算方式，保证数据得到科学地分析。

（五）地下管线普查

地下管线普查进行城市地下管线普查工作始终都和测绘技术息息相关，在前期的普查工作中的地下管线总量，需要在各种比例尺的地形图上进行估算，进行管线调绘时，要将专业管线标注在1：1000或1：500比例尺的平面地形图上，进行数据采集的过程中，要使用GPS平面坐标点和水准高程点进行控制，进行修测或者是实测时都要编制成1：500的带状数字地形图，数据进行预备处理时先要对大量测绘数据进行检查核实，因此，几乎是每道工序需要利用到测绘技术和产品。只有高精度的测绘技术才能保障地下管线普查工作开展的质量。

二、数字化绘图

数字化绘图是综合利用地理信息系统、遥感、全球定位系统、网络、多媒体及虚拟现实等技术，对城市的基础设施、功能机制进行自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统。数字化绘图以大规模的信息基础设施和海量空间数据为依托，需要社会各相关行业的共同参与和支持，是一项浩大的系统工程。因此，城市测绘部门应该明确自身的责任与优势，关注与研究数字城市，大力发展城市地理信息产业。

（一）数字化绘图的特点

大比例尺地形图和工程图的测绘是传统工程测绘的重要内容，数字化绘图克服了手工绘图存在的许多弊端，如工作量大，作业艰苦，作业程序复杂，烦琐的内业数据处理和绘图工作，成图周期长，产品单一等缺点，符合现代飞速发展的工程需要。目前，数字化成图技术主要有内外业一体化和电子平板两种模式。内外业一体化是一种外业数据采集方法，主要设备是全站仪、电子手簿等，其特点是精度高、内外业分工明确、便于人员分配，从而具有较高的成图效率。

（二）外业数据的采集

在采集数据时，采集人员要准确应用地物代码，以免在内业成图时出现错误；在观测开始时，相关工作人员需严格按照要求应对测站点进行检查，跑尺人员应严格按照自动成图的要求作业，确保能完整地描述地形地貌的特征点，必须通过绘制草图来表明各个地物碎部点的属性及相互关系，测绘坎子时，要量取坎子比高，坎下也要进行地形点采集。当一个测区完成后，如果有必要可把数据备份。

（三）绘制内业数据处理

无论是工程进程各阶段的测绘工作，还是不同工程的测绘工作，都需要根据误差分析和测绘平差理论选择适当的测绘手段，并对测绘成果进行处理和分析。

三、测绘技术在资源环境及城乡规划中的应用

数字化测绘技术在资源环境以及城乡规划中的成功应用实例可谓数量颇多。数字化测绘技术极大地增强了中国城乡规划的科学性，以下，本文简要分析测绘技术的实际运用，对于有效解决规划难题，增强规划的科学规划性，以更好地促进中国数字化的发展和革新，更好地推动中国城乡规划大局，协调资源、环境等诸多方面的利益。

（一）数字测绘技术在资源环境中的实际应用

不断加快的城市化进程使社会经济、人口快速发展的同时，也给人类社会带来了包括环境污染、耕地减少、住房拥挤、交通阻塞等在内的一系列问题。这些问题的出现加大了城乡规划的工作量，传统的城市的运作方式不能有效的利用、处理和分析这些数据，而GIS技术可以实现支持处理、分析和有效存储海量数据，并利用遥感技术对数据进行及时更新，城乡发展规划面临严峻挑战，如何用更科学、合理的方式对城市进行规划和管理，是社会发展的一个重要课题，而GIS技术就能满足这种科学管理方式，它保证了空间数据的准确性和科学性，准确反映了城市的现状与发展。

（二）对城乡规划的辅助决策作用

利用各种基础数据资料，基于GIS环境的空间查询、统计、分析等功能，为各类规划编制的条件分析、方案制定与评价选择提供空间分析支持和决策辅助。可以辅助规划师，通过对规划方案的模拟、规划方案的选择、规划方案的评估等进行辅助决策支持。利用GIS有效的管理空间数据，进行空间可视化分析，以确定商业中心位置，并根据分析数据进行潜在市场的分析。GIS对城乡规划的动态调整提供技术支持，GIS可以对城乡规划的实施进行监督和反馈，以对规划方案进行调整。例如，对旧城区进行改造时，GIS可以对总建筑物层数、退进变化的高精度三维地理模型进行总量的调查，进而开展拆迁分析，预估拆迁工作量；将GIS利用在城市交通管理信息系统中，统计分析包括城市道路红线位置、主干道车辆流量、人行道上流量等具体内容，为城市交通管理提供有效信息。

结语

随着数字化测绘技术的提高，GIS技术的不断成熟、GPS技术在城乡规划的广泛应用，现代工程测绘必将朝着测绘数字工程化的方向发展。大力开展数字化测绘技术的应用与研究，更好地为城乡规划服务。

参考文献：

篇2

本文中某数字城市的建设主要基于4D数据，无法满足城市现势性发展的需要，2009年国家测绘局［1］了可量测实景影像行业技术文件，为数字城市数据采集开辟了一个全新的技术途径［2］。可量测实景影像是采用移动测量技术采集具有内、外方位元素和时间参数的地面实景影像以及应用接口的统称［3］，可量测实景影像可以作为数字城市中基础地理信息数据的一部分;360°全景影像是指水平视角360°，垂直视角180°的图像，是一种对周围景象以某种几何关系进行映射生成的平面图片，只有通过全景播放器的矫正处理才能成为三维全景，360°全景影像可以作为数字城市中基础地理信息数据的一个补充。本项目包括某市主城区约100km的道路，测区内地势平坦，建筑物密集，配套设施完善，交通便利。项目影像数据采集采用了具有GPS定位、INS惯性导航、CCD视频以及自动控制等多种先进技术的车载移动数据采集系统，以车载遥感的方式，实地快速采集街道、道路带有定位信息的可量测立体影像和采用专业相机采集单点全景影像360°全景影像两种方法，所采集的数据具有更新简单快捷、效率高、信息量丰富等优点，本文主要介绍这两种数据采集的设计方案。

1实景影像数据采集及建库方案设计

1．1可量测实景影像数据采集及建库方案设计

1．1．1作业依据《可量测实景影像》(CH/Z1002－2009)。1．1．2作业流程框图可量测实景影像是采用移动测量技术采集数据，主要包括内、外业两大部分，数据采集及处理流程如图1所示。1．1．3影像采集准备在影像采集车进行数据采集之前，提前30min在已知坐标点上架设基站GPS接收机，并量测天线高度，保证与车载移动GPS接收机有同步观测的差分数据，以利于内业的GPS差分处理。1．1．4影像数据外业采集1)架设基站30min后，影像采集车沿指定的路线进行数据采集，车上各传感器数据在统一的GPS时间基准下同步采集数据。2)采集的数据包括:车载移动GPS的定位数据、车载惯性导航系统(INS)的姿态数据、车辆行驶路线前方及两侧的连续序列CCD影像数据、记录相机拍照时间的同步时间数据。3)相邻可量测实景影像成像间隔应在12m以内，每一个成像位置的可量测实景影像至少有4个，即前视两个、左视一个、右视一个，前视影像与中心线夹角应小于15°，左视、右视影像与中心线夹角应为20°～45°。4)采集的各种数据自动记录在车载电脑中，并以系统开始采集数据的时间作为文件保存的工作目录名。其中，移动GPS接收机的定位数据记录在工作目录下的GPSINS子目录下的Rover文件夹中，INS的姿态数据记录在工作目录下的GPSINS子目录下的INS文件夹中;同步时间数据以文本文件的格式记录在工作目录下;各个相机拍摄的影像数据保存在工作目录下的相应Camera子目录下的Pic文件夹中，如Camera01表示1号相机拍摄影像的存放目录，并在每个Camera目录下自动创建Pic0000，Pic0001，Pic0002等文件夹，一个文件夹下可以存放1000张图像，放满后自动创建下一个文件夹;而且影像文件的名称是以该影像的拍摄时间来命名的，命名规则为:CC－TTTTTTTTTT－NNNNNNN－SSSSSSSSSS．JPEG，其中C为相机标识，T为同步时间标识，N为影像的序列号，S为同位连续标识，如01－1500370267－0000003－0001306687．JPEG，02－1500370267－0000003－0001307078．JPEG等。1．1．5影像数据内业处理外业采集完指定区域的数据后，在内业完成后续的影像定位等工作。1)利用加拿大Waypoint公司的InertialExplorer8．00软件，对基站的GPS静态观测数据、车载移动GPS的动态观测数据、车载INS数据进行联合差分处理，以得到外业数据采集时车辆的定位信息(x，y，z)和姿态角信息(roll，pitch，heading)。2)利用数据采集时记录的同步时间数据，从GPS/INS联合处理的结果文件中，提取每张影像对应的定位和定姿数据，这样即将影像数据与位置信息关联起来，并将影像的信息存储在数据库中，可以实现任意位置影像的浏览、查询、检索。3)利用针对车载移动测量系统开发的基于立体影像的几何量测软件，将每张影像对应的定位和定姿数据转换成影像的外方位元素，从而在立体影像上进行地物的几何信息(坐标、长度、面积等)的量测工作，并以专题图层的形式存储在ArcGIS的Geodatabase数据库中。

1．2全景影像数据采集及建库方案设计

本次作业采用带有GPS定位功能的360°全景摄影车或便携式360°全景摄影设备，实地获取兴趣点的360°单点全景影像和主要街道的360°连续全景影像。本次影像不包含对涉及个人隐私和安全保密内容的影像进行脱密处理。1．2．1拟订采集计划1)根据业主要求，确定需要进行360°影像拍摄的街道和景点，对拍摄区域进行实地踏勘，拟订拍摄方案和实施计划，以便于影像拍摄工作能够有条不紊的实施。2)为了保证影像清晰并尽量减少流动物体(如人、车)遮挡被拍摄的场景影像，影像数据采集应尽量选择天气晴朗的中午进行。1．2．2影像采集准备为了保证影像定位精度，采用GPS差分定位的方法确定每个360°全景影像中心点的空间坐标。在影像采集车进行数据采集之前，提前30min在已知坐标点上架设基站GPS接收机，并量测天线高度，保证与车载移动GPS接收机有同步观测的差分数据，以利于内业的GPS差分处理。1．2．3原始影像采集采用带有GPS定位功能的360°全景摄影车或便携式360°全景摄影设备，实地采集街道、景点在不同方向上的连续的原始影像，获取制作360°全景影像的图像素材。1．2．4影像拼合采用专用的影像拼合软件对同一时刻、同一点上获取的不同方向上的多张影像进行调色、拼接处理，形成带有方位和空间坐标信息的单个全景影像。1．2．5影像位置信息处理采用GPS差分定位技术，对每个全景影像的定位信息进行处理，获取更高精度的全景影像定位信息。1．2．6建立全景影像库按照统一的文件命名规则对拼合好的全景影像进行命名，建立每个全景影像的坐标文件和元数据文件，并提供索引目录，建立全景影像库。元数据文件的主要内容包括产品名称、生产日期、坐标系统、传感器、数据源、数据分辨率、数据格式、影像采样间隔、影像方位、影像基准点的空间坐标等。

2结束语

篇3

【关键词】精品课程;数字化资源;共建共享

【中图分类号】G420 【文献标识码】A【论文编号】1009―8097(2009)12―0058―03

随着经济全球化、教育信息化的不断发展,高等教育正朝着大众化、国际化的方向发展。如何利用现代教育技术手段,高校、企业贡献各自的智慧与优势,共同参与数字化资源建设,实现优质教育资源的共享,已成为知识经济时代各国普遍关注的问题。教育部启动精品课程建设,推进优质教学资源得到最广泛的共享,其出发点和归宿点都是让广大学生受益。根据教育部文件,2003-2009年教育部、财政部共批准建设国家级精品课程3147门(含网络、军队)。然而,精品课程资源应用效果却并不乐观,网站访问率低、重复建设率高,共建高校少,共享覆盖面窄。精品课程数字化资源共建共享模式研究作为国家社会科学基金“十一五”规划教育学重点课题《以教育技术促进学校教育创新研究》的子课题之一,由湖南大学负责研究,浙江大学、中央美术学院等10余所高校参与。数字化资源共建共享模式研究子课题组积极研究与探索,以不同课程为平台,提出了基于教育部教学指导委员会、教学专业学会、高校职能部门等三种不同的精品课程数字化资源的共建共享模式。

一 精品课程数字化资源共建共享现状及问题

当前精品课程数字资源建设主要由课程建设高校和公司(如天空教室、卓越电子等)共同建设,其它高校共享使用。公司主要是基于商业模式提供数字资源建设的软件平台,其它高校是一种零散的使用,没有参与数字资源的实际建设。评选出的国家精品课程,主要通过全国高等学校教学精品课程建设工作网站、中国开放式教育资源共享协会(CORE)网站、国家精品课程资源网进行开放共享。通过精品课程建设与共享,优质资源起到了一定的示范辐射作用,但从校际间、校企间的共建共享来看,还有很多地方值得进一步改进。

1 缺乏有效的资源管理机制,网络资源标准不统一,课程资源的获取性低

精品课程网站目前主要采用分布式,而课程网站建设方和国家精品课程资源中心间没有建立及时的更新措施,以致课程网站的无效访问度较高。通过全国高等学校教学精品课程建设工作网站的课程资源网站地址,对2003到2008年所有国家级精品课程进行链接访问[1],统计情况如表1所示。

表12003-2008年精品课程网站访问失败率统计情况

2 精品课程重立项、轻建设,课程资源共享内动力不足

部分精品课程在前期的立项、评审阶段投入较多,但在后期的资源更新及网站维护上却基本没有投入[2]。随着时间的推移,一些课程的课程资源陈旧、教学理念相对过时,质量下降。访问者在访问此类精品课程时,心中对其课程资源的优质性大打折扣,大大降低了精品课程资源的共享能力。

3 精品课程共建共享意识薄弱,推广力度不够,课程影响力低

通过调查发现,学生对所学专业以外的的精品课程知晓度很低,大部分教师对全国高等学校教学精品课程建设工作等集成网站比较陌生。同时,由于网络教育资源缺乏有力的版权保护措施,部分学校或精品课程建设者担忧发生知识产权的问题,于是对某些原创性资料采取限制措施,例如:在申报成功后撤下该部分资料或限制访问权限等[3]。

二 精品课程共建共享模式研究及实践探索

总结剖析了精品课程中存在的问题后,为实现精品课程资源在更大范围的推广应用,子课题组选取了《工业设计史》、《大学文化及成人之道》及《高等数学》进行了精品课程共建共享模式的研究,提出了三种不同的模式。

1 基于教育部教学指导委员会推进精品课程数字化资源共建共享模式

以教育部高校工业设计专业教学指导委员会和湖南大学为依托,多所高校共建共享《工业设计史》精品课程。其中教育部高校工业设计专业教学指导委员会主要负责课程建设的宏观调控,协调处理好参与课程建设的高校、企业与课程主建设方三方之间的关系(如图2)。湖南大学作为精品课程数字化资源建设的牵头学校,负责网站的总体规划与建设、更新、维护。包括清华大学、中央美术学院在内的其他15所学校,提供《工业设计史》授课视频 、考试试题及授课教案等课程资源,并建立公共教学资源库。通过定期举行研讨会、培训班等形式加强各校教师的交流,教师在交流和借鉴中不断探索,使得课程资源建设不仅体现了主要建设高校的特色,更融入了国内其它高校的精华。并在课程网站开辟互动评价栏目,访问者可以和教师建立起即时的互动联系,实现精品课程的共同发展。

同时,湖南大学与微软、英特尔等国际著名公司和德国红点等国际顶级创意推广机构建立了战略合作关系。企业参与制定课程建设目标、提供课程建设相关技术支持、提供优秀的企业工程师现场教学等。还利用三维建模的方法,通过虚拟现实技术再现历史上经典的工业设计作品,使学生可以生动地、立体地进行深入分析。

此外,为确保课程资源的有效共享,湖南大学建立了教学资源中心,由专门的机构对各课程网站进行统一管理,并建立相关的监督、考核和激励机制。制定了课程网站建设、共享、优化的基本原则。如:对课程资源库的一些重要信息采取加密技术,避免其遭到破坏;设置双入口,满足不同宽带用户需求。与各联盟高校、联盟企业建立密切的互动,加强课程的宣传推广,扩大课程的影响力。

湖南大学《工业设计史》课程的所有教学内容和授课视频均免费向社会开放,其课程网站一直在百度及谷歌“工业设计史”主题词搜索中名列第一,是国内最有影响的教学网站之一,通过网站点击率及IP地址统计,每年受益的学生达一万人以上,国内大部分高校共享了这一精品课程的数字化资源。

图2 基于教育部教学指导委员的精品课程数字化资源共建共享模式框图

2 基于专业学会推进精品课程数字化资源共建共享模式

以湖南省数学学会和湖南大学作为《高等数学》精品课程建设的依托平台,共建共享《高等数学》精品课程。湖南大学为课程网站主要建设方,负责课程网站的总体规划与建设、维护等工作。湖南省数学学会组织建立《高等数学》精品课程建设联合体,综合该省境内多所学校的课程特色,通过提供授课视频、教案等方式共建《高等数学》精品课程,形成具有区域性特色的国家精品课程(如图3)。既加强了高校的区域性合作,也起到了对精品课程的宣传推广作用,使学生能够充分了解到本校以外的精品课程资源,大大推进了精品课程共享进程。

图3 基于教学专业学会的精品课程数字化资源共建共享

模式框图

3 基于高校职能部门推进精品课程数字化资源共建共享模式

以湖南大学文化素质教育办为依托平台,联合校内各院特色共建《大学文化及成人之道》。湖南大学文化素质教育办作为《大学文化及成人之道》精品课程建设的主要承担方,由课程责任教授牵头,成立建设小组,组织校内各院,例如岳麓书院、建筑学院等,都参与到该门精品课程的建设中(如图4)。通过校内各学院的合作,该课程不但将岳麓书院深厚的人文底韵与湖南大学文化建设现状密切结合,而且融合了各学院特色文化,使得学生不仅能认识、发现优秀的传统文化,而且还可以学习先进的科学文化,促进人文文化与科学精神相融。

图4 基于高校职能部门的精品课程数字化资源共建共享

模式框图

在进行精品课程共建共享模式研究及探索的过程中,课题组特别注重学习和吸收美国麻省理工学院开放式课件(MIT OpenCourseWare)经验。在课程网站的再建设过程中,将建立与访问者的互动支持系统作为其重点项目[4]。有利于吸取访问者对课程资源、课程网站的意见,促进精品课程数字化资源共建共享的可持续发展。

三 提高精品课程数字化资源共建共享力度的几点思考

1 共建共享精品课程与教育行政推动及用户自发推动相结合

高校与高校、高校与企业、高校与国家精品课程资源中心共建精品课程数字资源,实现精品课程更大范围的共建共享,需要教育行政部门的引导及支持,采取有效的方案、政策、激励措施。在国家精品课程的评审过程中,应提高精品课程共享辐射能力在整个评审指标中的比重,评审后加大资金支持力度,建立共建共享机制。

2 规范精品课程网站建设的标准,建立有效的精品课程监控及互动机制

建立精品课程网站建设的基本标准,以解决目前精品课程共享中因存储服务器、网站格式、课程资源类型等不统一所导致的问题。精品课程网站建设的基本标准应包括课程网站的设计规范、基本功能模块、网站的兼容性测试。同时针对图片、音频、视频等不同类型的资源的存储及建立统一的基本标准。对视频等占用带宽较大的资源,应提供常见的适合不同带宽的版本,以适用不同访问条件的访问者[5]。建立监控机制,确保国家级精品课程网站能够长期正常运行。

3 处理好数字化资源共建共享与知识产权保护的关系

教育部《国家精品课程建设工作实施办法》明确指出:“国家精品课程要按照规定上网并向全国高等学校免费开放,高等学校和授课教师要承诺上网内容不侵犯他人的知识产权。”但在网络条件下数字化教学资源很多情况下难以界定,积极推进共建共享资源必然带来知识产权的相关保护问题。没有相关措施,各高校的优质资源、特色资源很容易被复制,甚至被不法分子所利用。对数字化资源进行集体保护措施研究,保证优质教育资源的有效传播,保障公众对所需资源的自由、便捷的获取,促进资源建设、共享、应用的可持续发展。

4 强化精品意识,丰富优质资源

教育部在《关于启动高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知》中指出,精品课程要做到“六个一流”,即:一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理、一流影响力。在具体的课程建设中还应做到一流的课程网站,一流的教学课程,一流的教学研究,牢固树立精品意识,丰富精品课程数字化资源,提高共享程度、辐射范围与教学效果。课程网站还应开辟学习者互动支持系统,重视用户的参与意识,积极引导用户参与建设。

四 结论

以控制理论为指导,改善精品课程数字化资源建设的开环系统,基于不同主体或平台逐步建立闭环系统,走出目前建设的局限性,是实现精品课程校际之间、校企之间共建共享模式的有效模式与机制。成立精品课程开放协作共同体是确保精品课程资源可持续发展的必然趋势,是实现精品课程资源在更大范围内共享的一种有效策略。建立良好的共建共享机制,使建立的优秀精品课程资源得到真正意义上的共享,实现其价值,将是一项长期、艰巨和系统的工作。

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参考文献

[1] “全国高等学校教学精品课程建设工作”网站[EB/OL].

[2] 教材周刊聚焦组.怎么样?怎么了?怎么办?―专家、学者聚焦精品课程共享[EB/OL].

[3] 冯博琴.高校精品课程建设研究[J].中国大学教学,2008,

(10):9-10.

篇4

关键词：人机工程学；视觉精度；数字图像；像素数；临场感

中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)36-2745-02

Selection of Digital Image Precision Based on Ergonomics

ZENG Yong

(Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, China)

Abstract: Ergonomics is based on physiological characteristics, and instructs the application which industrial design and commercial design related. The various requirement of visual precision has decided the requirement of digital image’s primitive accuracy. Using research data of ergonomics is advantageous to choose the more appropriate precision of digital image. Reference to the request of vision, perspective and telepresence, the corresponding request of image pixels quantity may be obtained.

Key words: ergonomics; vision precision; digital image; pixels quantity; telepresence

1 引言

人机工程学的名称多样，包括人体工程学、人类工效学、人因工程学、宜人性设计等等，体现了这一学科的交叉性和广泛性。按照IEA（国际人类工效学联合会）给出的定义，人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素，研究人和机器及环境的相互作用，研究在工作中、家庭生活中和休闲时怎样统一考虑工作效率、人的安全健康和舒适等的学科。简而言之，就是通过研究人（的各种生理和心理特性），继而设计机（的各种操作面和显示界面，统称人机界面）。[1]

视觉特性的研究对于工业设计和商业设计而言，是非常必要和重要的。信息时代，大量的图片和文字，传达着占据信息流约80%的内容。如何更好地传达信息，使之既准确又快速，首先要了解人的视觉精度问题。具体到应用，数码相机之类设备产生的数字图像，以及数字虚拟产品的视觉输出，其分辨率、像素数等精度要求都离不开使用者的视觉精度前提。[2]

2 分辨率和像素数

分辨率又称解像力，它表征数字图像对被摄物体细部的表现能力。分辨率可以量化，标准的分辨率测试样板在每1厘米见方的线条面积中划有10条到100条的黑色线段，能辨认出更多的线段就表明具有更高的分辨率。对于数字图像而言，分辨率受到像素数和像素密度以及成像系统质量的共同影响。

像素数由数码相机等数字图像设备的记录载体上光敏元件的数目决定，一个光敏元件对应一个像素。像素数越大，照片的分辨率也越高，打印等输出的尺寸在不降低质量的同时也就可以做到越大。但是，随着像素密度的过度增长，单位像素受光面积变得过小，这会增加像素点之间的信号干扰，降低弱光下的成像质量，使得分辨率并不等比增长。[3]

3 数字图像精度选择设定

对数字图像精度的选择，取决于视力和所要显示的图像大小。

3.1 视力与像素密度

所有物体和影像，其大小都对于我们的眼睛形成了一个张角。在1.0的视力，即大多数人视力正常的条件下，可以分辨出张角不小于1′的图形。这意味着可以在一般人最近的观看距离，也就是250毫米明视距离下，在一个毫米的宽度里分辨出14个黑白相间的线段，也称为7个线对（7line/mm），简化为7lpm。如果这7个黑线正好由7条连续的黑色像素点组成，就可以标为7点（dot）/mm，简化为7dpm。如果打印、显示等方式展现出的像素密度高于这个数值，就不会被看到一个个孤立的像素（点），而只能感受到连续的影像（线或者面）。

考虑到像素的分布方向与检测标版的黑白线段不一定正好同向，这样就会降低分辨率，降低的程度用“Kell系数”表示。从最大程度计，即呈45度夹角的时候，“Kell系数”为1/ ，简记为0.7，所以实际的像素密度需要提高到 倍，大约10dpm，才能达到正好同向时的清晰度。按照通行的英制，至少达到10dpm×25.4mm/inch≈250dot/inch，简化为250dpi，这就是我们常看到的一种单位。[4]

再考虑到视力较高（通常最高取1.5）人群的要求，可以再提高到1.5倍，因此像素密度的最低限在明视距离下应该为250dpi×1.5=375dpi。

这样，我们就知道了高档画册中会有400以上印刷网目的原因，这里的网目就类似像素点密度。

3.2 图像输出尺寸

下面的两个公式可以计算一定尺寸的输出，需要多少像素，或者一定量的像素可以输出多大尺寸：

像素数 = 输出边长尺寸（迹× 像素密度(dpi)

输出边长尺寸（迹= 像素数 ÷ 像素密度(dpi)

比如一个3000×2000（即600万）像素的影像，可以输出长边为3000÷375dpi=8英寸的图像，这个图像可以保证一个视力优良(1.5)的人在明视距离下看到完美无缺的影像；也可以再放大到1.5倍，即12即笮。这时仍然可以保证一个一般视力(1.0)的人看到优质的影像。[5]

随着观看距离的增加，人眼的识别能力也在减弱，所以像素密度可以相应地减少，输出尺寸可以相应地增大――结果就是观看的视角可以不变，视觉感受也就可以不变。所以一定量的像素数，可以保证稳定不变的观看视角，形成不变的观看效果。比如，上述600万像素的影像，输出到8英寸的图像，可以在明视距离得到逼真的视觉感受，当放大到16英寸时也可以在半米距离看到同样的效果，或者放大到32英寸时在一米距离去欣赏――这就是为什么一个24嫉慕峄檎湛梢杂梅浅F占暗600万像素数码相机来拍摄的原因――因为人们对于这样尺幅的图像，很少在近于一米的距离观看。而如果按照一般人1.0的视力状况，一米外600万像素的最大输出尺寸还可以再放大到1.5倍，即32肌1.5=48迹

3.3 视角、临场感与清晰度

视角在这里是输出的图像相对眼睛形成的张角，分为水平视角和对角视角。临场感，是指一个画面给人身临其境的感觉。唯有临场，方能让人真正投入地去感受这个画面，才能更好地理解这个画面。因此，临场感是各种展览展示和播放所追求的一个视觉目标。

视觉生理学和心理学都认为，视角从20度开始才具有临场感，而要更加逼真传神，需要至少40度的视角。照相机标准镜头（折算成135相机，下同）为40～58毫米焦距，视角为40～53度的范围，满足临场感的要求，因此最接近人的观察；还有一个等视角的说法，就是观看视角尽量与拍摄视角相当，才能更真切地理会拍摄者当时的感受。考虑到小于24mm的超广角镜头其变形太大，已经超过了临场感的真实，所以等视角应该到24mm为止，而不是无限制地复制拍摄时的视角。[7]

600万像素可以输出到8迹在明视距离时的对角视角约为51度，这正是标准镜头的视角。所以，600万像素已经可以满足一般的用途，包括对临场感的要求。但是，如果是用25mm的超广角拍摄的，从等视角的角度考虑，观看的视角也应该更大。从50mm标准镜头到25mm超广角，焦距缩短了一半，视角放大了近一倍，需要把放大的尺寸放大一倍，因此如果维持同样分辨率，其像素密度数应该为原有600万的2倍，而整个画面的像素应该为原有的4倍，即2400万像素。

4 结论

综上所述，根据人机工程学关于视觉生理中视觉精度的研究，可以得出适合一般人群观看图像的像素数要求，而更高的像素数可以使我们获得更高的输出像素密度，或者更广阔的观看视角，有助于获得更逼真的视觉感受，这些对于产品虚拟设计与展示，以及视觉传达的各个领域都是有其实际意义的。

参考文献：

[1] 丁玉兰.人机工程学[M].3版.北京：北京理工大学出版社,2005.

[2] 赵敬卫.报纸版面优化与视觉心理[J].记者摇篮,2003(10):35-36.

[3] 薛以平,曾勇.现代摄影教程[M].北京：中国建筑工业出版社,2008

[4] 周师亮,殳家骐.高清晰度电视(HDTV)[M].北京：中国广播电视出版社,1992.

[5] 杨佩理.图像处理中分辨率的选取[J].电脑技术,2000(7):69-70.

[6] a雁,黄培.数字图像分辨率的应用分析[J].电脑知识与技术,2007,3(24):141-143.

[7] 贾庆轩,宋荆洲,孙汉旭,等.高临场感多投影面虚拟环境系统的设计与实现[J].中国工程科学,2006(8):33-38.

篇5

【关键词】 数字成像；静脉造影；静脉疾病；静脉瓣膜功能不全

在下肢静脉疾病的诊断方法中，下肢静脉造影是最可靠的方法之一，是下肢静脉疾病诊断的“金指标”。随着X线设备的不断更新和静脉外科的发展，静脉造影诊断下肢静脉疾病愈来愈受到重视，同时也愈来愈广泛使用。数字胃肠机的使用使这一技术变得更加方便和准确。本文总结了2000～2006年采用数字胃肠机所进行的75例下肢静脉造影的资料加以分析。

1 资料与方法

1.1 一般资料 男35例，女40例，平均年龄41岁。共75侧肢体，其中左侧35肢，右侧40肢。病程3个月～25年。主要的临床症状为下肢静脉曲张，下肢肿胀，下肢溃疡，下肢皮肤色素沉着，软组织肿块。

1.2 方法 于意大利产Superix180-d800mA数字化X线胃肠机上进行检查。造影时患者取仰卧位，教会病人作乏氏试验。于踝关节上方扎止血带阻断浅静脉回流。距止血带10～15 cm范围内，用7～9号静脉推注针头作足背前半部浅静脉穿刺，迫使浅静脉造影剂通过交通支流向下肢深静脉，然后患者取30°头高足低斜立位（避免患肢负重），将350 mg/L的碘海醇（Iohexol，商品名欧乃派克）50 ml与生理盐水50 ml混合后在3～7 min内以持续手推或自制弹簧注射器注入。在电视监视下分别摄小腿轻度内旋位及侧位、膝部及大腿平静呼吸和乏氏呼吸的正位片。查看造影图像满意后，即可拔出针头，压迫1～12 min止血。

2 结果

根据下肢静脉形态、通畅及返流情况，Valsalva瓣膜功能实验（简称乏氏实验）结果及有无侧支循环形成，本组病例检查结果如下。

2.1 正常下肢静脉 共14肢（占18.7%）。全下肢静脉通畅，静脉瓣膜影清晰可见，瓣窦对称性膨出，整个静脉呈竹节状外形，乏氏呼吸试验显示股静脉瓣关闭，瓣膜下可见透亮区，无交通静脉逆流及其引起的浅静脉显影征象。测量股静脉第一对瓣膜下的宽径为（1.18±0.09）cm，静脉的宽径为（0.82±0.05）cm，胫总静脉的宽径为（0.75±0.04）cm。股静脉近端第一对瓣膜的瓣窦直径与瓣膜远侧静脉宽径之比为1∶(1.36±0.17)。股静脉瓣膜多为二瓣形，平均为3.47对（2～6对），股静脉第一对瓣膜邻近股骨小粗隆平面，远端瓣膜通常在股静脉与股骨下段交叉点稍上方。

2.2 异常的下肢静脉 共61肢（占81.3%）。按静脉病变的主要X线表现分以下6型 [1] 。

2.2.1 单纯性浅静脉瓣膜关闭不全 有6肢（占8%）。为大隐静脉近端瓣膜关闭功能不全，并大隐静脉曲张，乏氏实验见显影的静脉血流自股总静脉向大隐静脉逆流而使后者显影，而下肢深静脉和交通静脉瓣膜功能正常，深静脉和交通静脉均无逆流征象。

2.2.2 交通静脉瓣膜功能关闭不全 有8肢（占10.7%）。显影的静脉血流通过小通静脉向浅静脉逆流。交通静脉本身大都扩张、扭曲，瓣膜影消失，而深静脉瓣膜功能正常。

2.2.3 原发性下肢深静脉瓣膜关闭不全 有19肢（占25.3%）。表现为深静脉扩张，瓣膜稀少，瓣膜影大部分模糊，瓣窦不膨出，整个深静脉呈直筒状，乏氏实验见显影的静脉血流通过功能不全的瓣膜向远端逆流，瓣膜下透亮带消失，部分病例合并有不同程度的浅静脉和交通静脉扩张扭曲。

2.2.4 继发性下肢深静脉瓣膜关闭功能不全 有11肢（占14.7%），下肢深静脉虽然显影，但表现为管壁毛糙、管腔粗细不一和密度不均匀，瓣膜影消失或残缺不全等。浅静脉和交通静脉扩张扭曲，分布较紊乱。

2.2.5 下肢深静脉血栓形成 有9肢（占12%）。表现为下肢深静脉某一段出现持久性充盈缺损或不显影的闭塞现象，显影的静脉血流突然受阻中断，周围有侧支循环形成，显影的静脉血流仅从浅静脉和网状侧支静脉回流。

2.2.6 先天性静脉发育异常 有6肢（占8%），如Klippel-Trenaunay综合征。特征性表现为下肢后外侧异常的浅静脉扩张或曲线，常与股静脉沟通，部分深静脉缺如、狭窄。

2.2.7 静脉瘤样或弥漫血管湖病变 包括海绵状血管瘤和静脉瘤2肢（占2.7%），前者表现为与静脉沟通的异常血窦组织，后者表现为静脉本身局限性瘤样扩张。

3 讨论

数字成像技术是将传统摄影与电子技术相结合即应用X线平片数字化比较成熟的X线诊断设备，目前在国际上广泛运用。数字成像可在成像的同时自动处理图像，将采集的图像信息由计算机进行数字处理，再显示在电视荧屏上，方便、快捷、准确 [1] 。数字化X线胃肠机成像系统利用动态对比控制数字图像处理，与模拟信号相比，无噪声干扰，能直接获取高质量影像。与影像增强电视系统相结合，能进行多种常规和特殊数字成像。本文中采用的X线成像机监视器可以同时显示2～16幅图像，并可进行图像的放大、翻转、标记、合并及动态图像回放，便于观察选择，并可在检查过程中即刻观察到所摄图像是否满意，以便及时加摄或重摄。应用图像后处理技术还可以对所摄的数字化图像作进一步的调整，包括测量大小、调节灰度和对比度、边缘增强、局部放大和标记及正负像翻转，使图像细节更为清晰和突出[2] 。通过对高质量图像的观察和分析，提高了诸如瓣膜轻度关闭不全、微小血栓、静脉血管壁毛糙等微小病变的诊断检出率，对血管径线的测量更加准确，较传统的下肢静脉造影更提高了下肢静脉疾病诊断的准确性。

自80年代以来，静脉外科发展迅速，下肢静脉疾病的诊断方法很多，但下肢静脉造影仍是迄今为止诊断下肢静脉疾病的“金指标” ，能直接反映静脉解剖结构、瓣膜功能。目前认为，下肢浅静脉曲张仅是下肢静脉疾病一种症状，原发疾病很多。仅靠临床检查不能对各种下肢静脉疾病病因作出正确的诊断。下肢浅静脉曲张患者，若不进行必要检查以明确病因，就进行传统的隐静脉高位结扎及剥离术，术后的复发率可高达40%。而下肢静脉顺行造影是一种符合正常生理途径的简便方法，能观察和了解深静脉的形态，是否通畅，较好地判断深静脉瓣膜和交通静脉瓣膜的功能。下肢静脉造影还具有操作简单，成本低廉，易于掌握等优点，且对患者损伤小，造影剂易于排出，对肝、肾功能影响小。数字成像技术与下肢静脉顺行造影相结合更能清晰地反映下肢静脉的全貌、瓣膜的数量和功能状态，确定血栓的有无。随着数字成像技术的普及，数字成像下肢静脉造影技术在临床上运用越来越广泛。

根据笔者的经验和有关文献，我们认为数字成像下肢静脉顺行造影中，尽管采用数字成像技术能给我们带来高质量影像，但因造影技术或血流动力学因素，造影中仍可造成以下一些类似病变的假象[3]，甚至作出错误的诊断，必需加以认识和改进，才能使数字成像下肢静脉顺行造影在下肢静脉疾病的诊断上更加准确:①静脉充盈缺损或充盈不良假象：这种情况常发生在股深静脉与股总静脉的汇合部，类似于静脉血栓形成造成的充盈缺损。分析其原因可能为部分病例股深静脉无造影剂充盈，股深静脉内不含造影剂的血液汇入含有造影剂的股总静脉，并出现湍流时，可引起股总静脉腔内出现密度降低的圆形和类圆形充盈缺损影。其影像特征是范围较小，不占据整个静脉腔，且形态可变。在瓦氏试验时，缺损影可消失或改变形态；②静脉闭塞假象：常见于小腿深静脉，可类似深静脉血栓形成中血栓完全阻塞静脉腔造成的假象。引起的原因大致有:踝部止血带结扎过紧，使小腿深静脉如胫前静脉或胫后静脉不显影;在肢体负重情况下造影，由于肌肉的收缩压迫，造成深静脉不显影或显影不佳。这些原因造成的静脉闭塞假象的影像特征是，时间短，不持久，于透视下观察或不同、不同时间的摄片中，可见该部分静脉逐渐显影；③静脉狭窄假象：常见于较粗大的静脉，如月国静脉。当仰卧位膝关节过伸时，月国静脉由于过度牵拉可出现狭窄征象。如在膝关节轻度屈曲或侧位时观察，可见月国静脉狭窄现象消失。

参考文献

1 Kamm KF.The quality of digital X-ray image.Diagnostic Image Asia Radiology，1995，（1）:6.