1.1激光扫描建模技术激光扫描建模是利用地面激光扫描仪快速、高精度、无接触获取物体表面的三维信息，量测特征点、特征线、特征面，建立立体模型，并加以色彩信息［5］，实现对现实世界的快速模拟。一般来说，使用该技术构建的模型细节丰富，对软硬件要求较高，经常用于精细模型的创建。
1.2贴图烘焙技术贴图烘焙技术是一种模型预处理技术，把光照信息渲染成贴图的方式，然后将烘焙后的贴图再贴回到场景中的技术［6］。经处理后的模型含有场景中的光照信息和模型自身的纹理信息，软件在进行渲染时，不需进行光照计算便可保持模型的显示效果，大大提高系统运行效率。烘焙一般包含两种类型：CompeteMap烘焙贴图和Light－ingMap烘焙贴图。
1.3地理特征数据库技术FDB的数据组织采用了标准的三级层次结构，分别为数据源（DataSource），数据集（Data－set），要素类（FeatureClass）三个层级。数据源是当前FDB的一个实例，包括了当前FDB实例的所有数据；数据集是数据源的一个逻辑分组，所有的数据使用同一个模型库、贴图库和相同的坐标参考系；要素类是指在数据集中，负责具体组织管理不同的要素。
1.4CityMakerSDKCityMakerSDK采用标准的COM控件技术，提供了3DGIS应用所需的相机控制、三维漫游交互、空间分析、地形分析、特征要素绘制等功能接口，可满足不同用户的开发需要。
2总体技术思路
彬县大佛寺石窟三维数字化档案建设是利用CAD建模技术［7］、三维激光扫描技术、虚拟现实技术等手段完成彬县大佛寺石窟博物馆周边的地理环境、内部各类地物以及各个洞窟的数字化工作，利用CityMaker软件创建三维地理信息数据库，借助CityMakerSDK组件进行三维数字化档案系统研发，形成真实、客观、准确的三维数字化档案，为后期的日常管理、文物立体展示奠定技术基础。包括彬县大佛寺石窟博物馆的三维数字化、数据整合入库、系统研发。
2.1三维模型的创建彬县大佛寺石窟三维数字化档案建设中需要的三维模型数据包括石窟造像三维模型、大佛寺石窟遗址区域地势模型、大佛寺石窟场景模型。石窟寺中含有较多的佛龛造像，并且大小不一，雕刻细致程度不同，为精确记录石窟造像三维数据，采用三维激光扫描仪对其进行精细扫描，基于激光扫描建模方法构建石窟造像模型；为确保数据现势性，采用无人机航空影像数据经加工获取数字正射影像［8］，将其叠加到高精度的数字高程模型得到大佛寺石窟遗址区域地势模型；根据三维激光扫描数据提取建筑物、路灯、广告牌、石凳等场景内地表以上的各类地物立面三维几何信息，结合基础地理信息资料，制作大佛寺石窟场景模型。所有数据均是以已有的1∶500地形图为参考，纹理照片应满足CityMak－er三维模型制作要求。文物工作者对三维数字化的文物要求，主要有以下几个方面：几何精度高；造像神态与实物相符；场景内的各类地物，尤其是标志性建筑，要能表现出深厚的历史文化气息。为创建逼真文物三维模型，提升软件运行效率，需引入贴图烘焙技术，同时在场景中布置合理的灯光，增强模型的显示效果。
2.2数据整合及入库数据制作完成后，需要对数据进行入库前检查，检查的主要内容是模型坐标轴是否置中、单个模型以及纹理文件的大小是否满足要求、模型及纹理的命名、模型的制作效果、坐标是否统一等。地理特征数据库技术采用面向对象的数据组织管理方法，能够真正实现对三维地理特征数据、三维模型和贴图数据的一体化管理［9］。由于数据来源丰富、种类繁多，因此，在三维数字化档案建设过程中，采用地理特征数据库（FDB）技术对各类地理信息数据进行组织管理，真正实现数据的二三维一体化管理（图1）。最终入库时用到的模型数据格式为osg，纹理数据格式为dds，矢量数据格式为shp，栅格数据格式为tif。
2.3入库后数据检查由于不同的软件具备不同的渲染方式，因此，同一种数据在不同软件中的显示效果不同，为了保证三维模型数据在入库前后效果的一致，逼真再现石窟寺原貌，需要对模型显示效果进行对比分析。解决的方法是对建好的模型数据进行烘焙贴图，批量导出为OSG格式的模型数据，然后在CityMakerBuilder中编辑光照信息，增强立体效果。
3系统设计与实现
3.1系统架构系统采用C／S架构，以三维模型数据和基础地理信息数据为数据基础，利用GIS组件提供的GIS应用服务和三维服务研发三维数字化档案系统，实现三维场景漫游、信息查询分析、精确量测和三维展示等功能。
3.2系统开发环境系统采用基于GIS组件的二次开发方法，GIS工具平台采用CityMaker软件，借助于City－MakerSDK组件进行三维数字化档案系统开发，可视化开发平台采用VisualStudio2008，开发语言选用C＃．net。
3.3系统功能彬县大佛寺石窟三维数字化档案系统实现对彬县大佛寺石窟的真三维虚拟展示，为大佛寺石窟的管理和保护工作提供科学的手段，系统功能主要包括用户管理、三维漫游、空间量测、属性查询、信息输出等［10］。（1）用户管理功能记录用户的基本信息及操作信息，对用户的权限、帐号、密码等进行维护记录。（2）三维漫游功能实现在三维场景中不同方式的漫游，包括洞窟内、洞窟外、步行、飞行及设定特定漫游路线等。同时，可以对洞窟外场景数据和洞窟内模型数据进行全方位、多角度的精细查看。（3）空间量测功能对模型数据的几何尺寸进行精确量测，包括长度、宽度、高度、投影面积、体积等。（4）属性查询功能三维数字化档案系统中包含了大量的属性信息，为实现快速查询，系统中提供了根据不同的属性字段对三维数据进行快速查询检索。（5）信息输出功能用户可根据需要，将石窟寺三维模型以图表形式输出，方便日后查询和管理。
4结束语
工程数据的集成是通过业务流程驱动，实现飞机单架次EBOM、PBOM、MBOM、产品数模、工装数模、AO和仿真验证结果数据等信息在系统之间的传递，其主要实现方式如下所述。（1）EBOM、PBOM、产品数模、工装数模的集成。从工程数据集成管理平台导出整机或指定部件单架次的EBOM结构和产品数模及相应工装信息，数据格式包括zip包、Excel等。导出的EBOM和产品数模将导入数字化装配工艺设计与管理系统进行使用。（2）MBOM数据的集成。MBOM分为顶层MBOM和底层MBOM。三维数字化装配工艺设计与管理系统提供顶层MBOM结构导出功能，将三维工艺设计与管理系统完成的顶层MBOM结构文件以XML/Excel格式输出，并导入工程数据集成管理平台，在平台上生成顶层MBOM结构。在工程数据集成管理平台上对顶层MBOM结构进行管理，当发生更改后在工程数据集成管理平台的MBOM编辑器中进行维护。底层MBOM结构在AO中的零组件配套表完成审签后由系统自动解析生成。（3）AO和仿真验证结果数据的集成。通过三维数字化装配工艺设计与管理系统和工程数据集成管理平台的集成，使数字化装配工艺设计与管理系统新增三维AO输出功能。把通过工艺设计和仿真验证后的AO数据以zip包（包含工程数据集成管理平台现有AO编辑器定义XML格式文件、具有工艺指导性的视图及Process、SMG、AVI文件等）形式输出。
2顶层工艺规划与管理
在三维数字化装配工艺设计与管理系统中进行顶层工艺规划与管理的主要工作包括PBOM的构建、顶层MBOM的构建。（1）PBOM的构建。PBOM是在EBOM的基础上，根据产品的特征和企业的制造能力，对产品的结构进行重组，使之符合企业的生产能力，为生产组织、布局、车间分工提供依据，保证生产的可行性、均衡性和经济性。飞机装配顶层工艺规划过程首先是对产品设计产生的EBOM进行重新组织形成PBOM，主要完成新建工艺组合件和划分工艺路线。PBOM在继承EBOM所有属性（产品结构、三维模型属性信息、3D链接路径信息）的基础上，增加了工艺路线、工艺组合件及备注等属性。首先利用制造资源库中每个单位所属的设备了解单位的生产能力，并在三维环境中查看企业生产单元布局，综合工艺专业类型和制造经济性构建工艺组合件；然后根据零部件类型，确定装配流程，结合各车间的业务分工和现有的任务量确定零部件需要流转的车间，进行工艺路线的划分。（2）顶层MBOM的构建。顶层MBOM由多层次的装配单元和AO编号构成。装配单元是装配件的总称，指在飞机装配过程中，可以独立组装达到工程设计尺寸与技术要求，并作为进一步装配的独立组件、部件或最终整机的一组构件。顶层MBOM构建的主要任务是根据产品的装配约束关系进行装配单元的划分，采用从大部件划分到小组件划分的顺序，将产品划分为若干个装配单元。装配单元是工序划分的基础。在PBOM的基础上，利用三维交互方式查看设计模型，分析装配约束关系，划分工艺分离面，将产品划分为几个大的装配单元，即大部件划分；再对大部件进行装配约束关系分析，在每个装配单元下确定并建立子装配单元；划分子装配体，完成顶层MBOM的构建。
3三维装配工艺设计与仿真
三维装配工艺设计与仿真主要包括底层MBOM构建、装配顺序规划、工装关联以及装配路径规划，并对工艺设计结果进行仿真和优化，将工艺设计结果形成的工艺数据（XML/Excel格式）和仿真文件等发送到工程数据集成管理平台进行统一管理。（1）装配工艺设计。利用数字化装配工艺设计与管理系统的三维可视化环境，针对具体装配单元包含的工序中零组件之间的装配约束关系，进行装配顺序调整，并对装配顺序规划的结果进行爆炸图仿真，及时发现不正确或不合理的工艺过程，进而进行装配顺序调整和优化，图2为某部件的装配工艺设计实例。然后以装配单元为基础建立AO件，并根据工位数量建立多个AO，定义AO代号和名称，确定AO对应装配单元在装配过程中所需要的装配工序，完善装配工序的基本信息，形成装配工艺，并关联各个装配工序的配套零组件、实现的装配约束、配套装配资源等信息。（2）装配工艺优化。飞机零部件尺寸大，精度要求高，装配过程需要协调的部位多，返工困难，为了避免在装配过程中因重点部位的误差叠加而导致装配精度问题的出现，需要在装配工艺准备阶段对装配精度进行预测，并对导致装配精度超差的工艺过程进行优化。直接影响产品装配精度的主要因素包括零件加工误差和产品装配工艺，现有飞机装配精度保证一般是通过测量和协调实现，不能在产品装配生产前实现对产品精度的控制。在MBD技术和数字化装配技术日趋成熟的情况下，为了缩短飞机研制周期，需要将精度控制技术融入装配工艺准备过程，实现基于精度控制的飞机装配工艺优化，确保装配工艺的可靠性。在装配工艺正式前，对产品进行整体装配精度预测（见图3），提前评估各关键特性的工艺能力。由于整体装配精度预测是在零件还未加工的情况下进行的，所以用位置公差（将尺寸公差转化为参考某基准的位置公差）作为输入。基于产品精度MBD模型，利用多维方向偏差搜索算法得出偏差传递路径，用蒙特卡洛算法将输入的位置公差转化为相应的偏差值（偏差值呈正态分布），利用上述的偏差值、传递路径、敏感度等信息来预测关键特性是否超差。在装配精度预测的基础上，通过分析预测结果，确定并优化导致精度超差的工艺因素，最终满足整体装配精度要求。如果预测出关键特性出现超差的情况，可以结合全要素的偏差贡献度分析和实际生产能力评估，确定工艺优化方案。如果该方案需要改变装配顺序、定位基准等工艺内容，则需要再进行装配工艺仿真。通过装配工艺仿真后的工艺优化方案为有效方案。为了避免飞机装配生产线生产瓶颈的出现，在装配工艺设计与仿真阶段，通过工序生产力平衡仿真，可以提前预测生产瓶颈和影响因素。通过对装配工序进行优化，可以在飞机装配生产前实现装配工序生产力平衡。对每个工序进行生产时间估算，评估每条工序任务链的生产时间，并进行生产力平衡，防止因部分工序任务链过长或过短导致生产瓶颈的出现，从而避免生产延误或等待的情况发生。
4三维装配工艺指令的生成与管理
装配工艺指令（AO）是用于规定生产管理单元的完整工艺流程和流程各环节的控制要求及记载生产过程中质量数据的工艺文件。在工程数据集成管理平台中，可获取完整的AO信息以及工艺模板，并自动创建AO。当AO完成审签流程后，系统将自动提取AO中的零组件配套表，将其关联到顶层MBOM结构中形成底层MBOM结构。（1）装配工艺文件编制。每个AO对应一道工序，将工艺组件关联至AO。在AO节点下创建工步，并添加工步属性和描述信息。将工艺组件中的零组件划分至工步，并根据要求将标准件和资源划分至工步。（2）三维工艺信息标注。根据三维信息标注规则，将工艺信息标注在三维仿真动画中，形成具有指导意义的工艺仿真文件。这些工艺信息描述关键的装配尺寸与公差范围、工装和精度要求等生产必需的工艺约束信息，以及在装配动画中无法表达的指导信息。三维工艺信息标注的主要方式包括：颜色、可见性、文本、局部放大等。（3）工艺指令。通过数字化装配工艺设计与管理系统生成AO数据包（Process、SMG、AVI、图片、XML格式的工艺文件等），将AO数据包传到工程数据集成管理平台，利用工程数据集成管理平台的AO编辑器将XML格式的工艺文件生成为AO文件，其余数据作为附件关联到AO，AO实例如图4所示。
5装配工艺知识管理
飞机装配工艺准备所涉及的专业范围广，包含的信息量大，是一种经验性非常强的知识密集型工作。在装配工艺准备过程中，为了实现装配工艺知识的共享和重用，提高设计质量，缩短准备周期和避免设计资源的浪费，需要对装配工艺知识进行建模并构建知识库。飞机装配工艺知识是指在飞机装配工艺准备和实际装配生产过程中形成的，能够用于指导飞机装配工艺规划与仿真的抽象的数据表达。作为飞机三维工艺设计与管理系统的基础数据库，装配工艺知识库主要是存储和管理装配工艺实例、典型工艺模板和制造资源。首先构建3个库的分类结构，定义相应的属性，再将装配工艺实例、典型工艺模板和制造资源等分别放入对应的分类中。将装配工艺实例划分为典型工艺、典型工序和典型工步，并存入装配工艺实例库。典型工艺模版库存储已结构化、参数化的针对典型工艺特点的工艺知识，例如，根据工艺特点不同，将产品分为框类、壁板组件类、地板组件类、管路类和锻件类等，并按照不同类型的装配流程构建装配工艺模板，用于固化装配过程、组织典型装配模板数据。将飞机制造企业的生产资源以装配环境模型、虚拟人体模型、设备模型、工装模型、工具模型等形式进行三维建模，并赋予相应的参数信息，形成飞机制造资源知识。
6结束语
随着CAD/CAM/CAE以及计算机信息和网络技术的发展，欧美各航空制造大国均已全面采用三维数字化设计和制造技术，全面采用三维数字化产品定义和仿真技术，从根本上改变了传统的飞机设计与制造方式，大幅度地提高了飞机设计制造技术水平。波音公司在波音777飞机的研制过程中，由于全面采用了该项新技术，使研制周期缩短50%，出错返工率减少75%，成本降低25%，其研制过程是数字化设计制造技术在飞机研制中应用的重大突破。近几年在美国波音787、F-35、欧洲A400M及A350的研制中，数字化设计及装配技术有了更为深入的应用[1]。近几年，国家加强了对航空业的扶持力度，我国的航空制造业迎来了高速发展时期。当前一些新型号的研制已全面采用了基于MBD的全三维产品设计，飞机产品设计已全面实现三维无纸化设计，取得了产品从二维模拟量到全三维数字量的革命性突破，也为进一步实施数字化制造打好了坚实的基础。目前零件制造部门使用MBD数据已较为顺利，大大减少了因工人对图纸理解偏差导致的质量问题；然而装配工艺设计部门依然按照传统方式进行装配工艺的规划和设计，导致三维数字化的产品数据在装配工艺设计阶段出现断层，使得三维数字化的产品设计数据无法准确顺利地往下一级流动，需要大量的人员手工参与，数据的准确性、连续性被破坏，装配指令（即AO）的编制完全采用文字或者插入少量图片的方式进行表达，工人现场使用时还需参照大量设计技术文件以及各类工艺性文件，可读性和操作性极差，一线操作者意见很大，普遍存在师傅干什么徒弟干什么的情况，无法起到指导现场操作的作用。因此装配工艺设计部门需要适应全三维数字化设计的新形势，采用基于MBD的三维数字化装配工艺设计系统进行装配工艺的设计和规划，利用设计部门在VPM协同设计系统中设计并发放的产品三维数模，通过数据接口将产品数据导入装配工艺设计系统中，并将产品三维数模的路径关联到每个零件上，在三维可视环境下进行产品的装配工艺规划及工艺设计，直观地反映装配状态，最后生成现场使用的三维可视化装配指令指导现场生产。
2基于MBD的三维数字化装配工艺的设计过程
基于MBD的三维数字化装配工艺设计不仅仅是指编制三维装配指令，而是贯穿飞机设计的整个过程，在整个过程中不同阶段有不同的侧重点。这个过程主要包含以下三个阶段：第一阶段：工艺系统接收产品初步设计数据，分析产品结构特点，与设计人员协商初步确定工艺分离面并制定初步的装配方案，然后在三维仿真软件内进行装配方案可行性的初步分析，制定总体装配方案，分析可能的装配难点和重点。第二阶段：工艺系统接收产品较高成熟度的MBD设计数据，在三维仿真软件内对重点部位（必要时对全部）结构件、管路、自动化装配设备等进行装配过程和人机功效的详细仿真分析，发现并解决产品、工装以及工艺方面的问题并给出解决方案，如图1～图3所示；这个阶段的工艺工作主要包括：装配顺序的创建和优化；装配路径设计和优化；装配工艺过程仿真模拟、人机功效模拟、自动化定位及制孔设备等的工作仿真。利用三维数字化仿真软件对产品的组件或部件进行装配过程规划，确定组件或部件内零组件的装配顺序；按照工厂现有装配条件和装配单元工作内容，进行装配路径的仿真和优化；最后在数字化装配仿真系统中进行零组件或自动化设备的装配过程及人机功效的仿真模拟，分析装配工艺过程的可操作性和合理性，发现并解决数字化产品模型装配过程中所遇到的产品、工装以及工艺设计中的各类问题，同时也可以进行工具等的选型工作[2]。第三阶段：接收设计部门的最终三维MBD设计数据，创建顶层MBOM以及PBOM等工艺数据，在数字化工艺设计系统中进行装配工艺的详细规划和细节设计以及资源库的创建，在三维可视化的环境下进行零组件以及标准件的划分，在全三维的环境下对装配指令进行工步级的细节编辑，最终生成现场使用的三维可视化工艺指令。
3三维数字化装配工艺设计系统的架构和工作模式
3.1三维数字化装配工艺设计系统的架构
本文所述的装配工艺设计系统是基于达索公司的DELMIA软件平台进行开发的三维数字化装配工艺设计系统，DELMIA软件平台分DPE和DPM两个工作环境，DPE侧重数据管理和工艺规划，DPM则提供一个三维可视化的环境便于产品数据的划分和装配仿真等工作。由于DELMIA只是提供了一个平台且目前MBD设计标准不统一，故需要在原有基础上进行客户化定制和开发，本系开发了多种辅助工艺设计工具以便工艺设计人员只需极少的文字输入即可完成工艺设计，所有关键数据均直接继承自产品MBD数模，保证了工艺信息的完整和准确；此系统中最为复杂难度最大是MBD数模中标准件的处理和划分，由于大型飞机标准件数量都在数十万甚至上百万件以上，采用实体建模将会产生天量的数据，因此目前飞机标准件设计大都采用点线等元素进行简化表达，无法使用DELMIA中标准功能进行标准件的工艺规划，因此系统开发了一套专门处理标准件模型的工具，本系统也是国内目前唯一实现了对以点线表达的标准件识别和划分的系统，如图9所示。本系统依托VPM协同设计平台提供MBD产品数据，在DELMIA中完成PBOM的创建、顶层MBOM的划分、三维装配指令的设计并向协同平台提供底层MBOM以及三维装配指令等数据，由系统平台进行管理和发放。三维数字化装配工艺设计系统的流程及架构如图4所示，整个三维数字化装配工艺设计系统始终保持设计数据的一致性，保证数据的准确性及完整性，同时本系统可给生产管控系统（MES）以及ERP系统设置数据接口[3]。
3.2三维数字化装配工艺设计系统的工作流程
三维数字化装配工艺设计系统主要由需要工艺管理部门和各车间工艺设计部门使用和管理，工艺管理部门和各车间工艺设计部门必须紧密协同才能顺利开展三维数字化装配工艺设计，同时工艺管理部门需要给予车间一级足够的权限，毕竟车间一级工艺人员对产品设计特点有更深入的了解。工艺管理部门主要负责三维装配设计系统数据的顶层设计，其利用DELMIA中的DPE环境下的数据接口进行EBOM导入，通过对EBOM的重组增加工艺组件和路线定义等形成PBOM；在PBOM的基础上构建顶层MBOM；根据各厂际分工要求进行大部件级的顶层工艺组件的划分，如图5所示。各车间工艺技术主管接收工艺管理部门下发的数据，进行各车间内部工艺面的进一步划分并将之分派给具体每个工艺员；工艺员接收工艺主管分发的具体某个装配单元的数据，进行本装配单元装配工艺的层次划分以及具体工步的分解，在DPM三维可视化的环境中中进行零组件及标准件的划分，然后在DPE环境下进一步进行装配可视化修饰等细节编辑，但对于装配工艺所需飞机装配技术条件、材料、工艺规范文件等全部采用专门开发的工艺设计工具进行创建以保证编制数据的准确和完整。最后直接在DPE中输出结构化和标准化的三维装配指令并提交审批，经过审批的装配指令发送到协同平台进行统一进行发放及管理，以上过程见下图6～图14所示。三维装配指令审批发送到系统平台后由工艺管理部门统一管理，不属于装配工艺设计的范畴，本文不再赘述。
4基于MBD的三维数字化装配工艺设计的优势及要求
4.1基于MBD的三维数字化装配工艺设计的优势
1）采用基于MBD的三维数字化装配工艺设计，彻底解决了制约装配工艺设计过程中涉及的数据准确性、完整性的问题，整个装配工艺的设计完全基于设计的MBD数模，保证了与设计数据的一致性；2）工艺人员在三维可视化的环境下进行装配工艺的规划、仿真和设计，使得装配工艺设计更加直观更有操作性，通过装配路径仿真、人机功效仿真以及自动化设备工作仿真等可提前发现存在的设计、工装及工艺规划包含的问题并提前予以解决，大幅减少现场实际生产时的各类问题，提高生产效率并大幅降低生产成本；三维可视化装配指令设计系统使工艺人员完全从枯燥的文字编辑以及事后数据校对中解放出来，工艺人员只需关注装配工艺的可行性和合理性，无需花大量精力进行数据准确性和完整性的检查；3）在三维数字化装配工艺设计系统中输出的三维装配指令彻底颠覆了传统文字化的装配指令，工人只需在系统输出的三维可视化装配指令中进行简单操作即可，无需查找大量的图纸、设计技术文件以及其他工艺性文件，做到了可见即所得、所得即所需的效果，同时工人还可在装配指令的三维视图中对轻量化的设计数模进行各类尺寸的直观测量，便于工人现场操作的进一步了解；4）三维数字化装配工艺设计系统可输出装配部门准确完整的底层MBOM，有利于ERP以及MES系统的实施和管理；5）三维数字化装配工艺设计系统可以与装配知识库系统紧密集成，使得公司积累的知识在装配工艺设计时顺利地的共享和调用；6）工艺管理部门可利用DELMIA软件平台中DPE模块对整个装配数据进行有效的管理，保证下游数据的完整性和准确性，利于工艺设计部门编制完整准确的装配指令。
4.2基于MBD的三维数字化装配工艺设计的要求
1）基于MBD的三维数字化装配工艺设计要求有准确、完整及规范的且严格执行的MBD数模，产品设计数据是所有下游数据的源头，设计数据是否准确、完整及规范是决定三维装配工艺设计系统是否顺畅和准确最关键的要素。因此产品设计部门必须要有科学合理的与制造部门协商过的MBD设计标准和规范且必须严格执行，否则必定会导致整个下游其他系统的数据的混乱和实施困难[4]。2）工程制造部门也须有严格的与设计部门MBD设计标准和规范相协调的各类工艺规范且必须严格执行，用以支撑三维数字化装配工艺设计。本文所述的装配工艺设计系统在开发过程中发现产品设计标准很大程度上体现的是传统二维设计模式的思想，不能很好的适应当前基于MBD的三维数字化设计要求，而且设计人员没有严格执行现有标准化要求，特别是以点线表达的标准件模型存在大量的格式错误等不规范设计，导致系统开发比较缓慢，仅为了解决标准件数模处理和划分就占了近三分之一的时间。因此产品设计应开发专用的标准化设计工具和数据库用以支撑基于MBD的产品设计，同时需要借助专业化的软件工具对MBD产品数据进行标准化等项目的批量检查，最大限度地减少因人为因素导致的产品数据错误。3）工艺设计人员必须具备相当的工程经验，熟练理解并掌握三维数字化装配工艺设计系统所涉及的理念和软件使用要求，三维数字化装配工艺设计系统对工程技术人员来说只是工具，它本身无法识别工艺设计和规划的合理性和可行性，这些都必须由工艺设计人员依靠经验和知识确定。
5结束语
关键词：四维金融投资技术；宏观经济规律；外汇；期货；股票
中图分类号：F830文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）06-0103-05
在当今世界经济研究领域，各种经济理论如雨后春笋，蓬勃兴起，经济理论研究工作呈现出一派繁荣景象。然而，在这表面繁荣景象的掩盖下，经济学家的研究工作实际上早已进入了一个徘徊不前，无法突破的研究怪圈：忽视对宏观经济走势的研究，过分重视和追求经济理论和方法的创新。比如，当我们以“实践是检验真理的唯一标准”的观点去检验经济学家的理论是否有效时，我们发现经济学家的新理论、新方法、新法则，无论是多么富有创见，多么令人耳目一新，但最终还是经不起实践的检验，无法把握经济的变化规律。自1825年英国第一次爆发经济危机开始，至2008年的184年间里，世界主要资本主义国家经历过21次经济危机。期间，没有一位经济学家能做到提前把握世界主要国家的宏观经济趋势何时将出现拐点，经济危机将何时发生。经济学家所做的只能是眼睁睁地看着经济危机发生，给世界经济带来重创，而经济学家至今却拿不出有效的理论和方法来避免和防止经济危机的发生。
经济学家认为，经济理论研究包括纯理论研究和现实经济问题研究。前者是对经济理论的改进和完善，后者是对经济实际运行中出现的新问题进行理论研究，对有关经济现象做出理论上的解释，并创立出新的理论。其实，在我们看来，正是经济理论研究上的主次混淆、舍本逐末是导致今天经济理论研究工作进入一个怪圈的真正原因。经济理论研究应该包括主次两个方面：主要方面是研究如何依据经济运行过程中产生的经济现象和数据把握宏观经济走势。次要方面是对经济运行过程中的经济现象做出理论上的解释并发展新理论。这种理论上的解释必须既要顺应宏观经济趋势，同时又能起到对经济发展的微观调整的作用。如同一个良医，既要有诊病的技术，又要有治病的药方一样，经济学家既要有把握宏观经济变化趋势的能力，又要有把握这种趋势必须具备的理论和方法，两者不可偏废其一。在经济研究领域，宏观经济走势的研究必须占据主导地位，经济理论的研究应服务于宏观经济走势的研究。
宏观经济走势是什么？宏观经济走势是指在经济运行过程中那些尚未发生的、仍处在“无”的状态下的变化趋势。也就是说，宏观经济运行趋势是无形的，看不到摸不着的，所以一直以来经济学家无法在这一领域取得技术上的突破，甚至包括那些获得诺贝尔经济学奖在内的经济学家都坚持认为，未来的经济运行趋势具有不确定性和随机性，这些不确定性和随机性的因素是造成经济学家无法把握宏观经济规律的根本原因。因此，经济学家的通常做法是根据现行的经济理论和个人的经验，去预测未来经济变化趋势。预测是事先推测或猜测，只能达到50%左右的准确率。尽管如此，在报端、学术刊物以及经济理论研讨会上我们经常会看到经济学家针对同一个经济问题发表观点相左的预测文章，公说公有理，婆说婆有理，与猜谜语毫无二致。比如，自中国从计划经济向市场经济转型以来，关于经济理论、经济现象的分析日渐活跃，从宏观经济到产业经济，各路经济专家纷纷上阵，发表他们的经济预测文章。这方面有两个实际的例证。一是对后奥运经济的预测，在北京奥运会召开之前，就有专家到处发表言论，预测奥运会后中国经济将持续较快增长。二是对中国房地产业走势的预测，清华大学、北京师范大学早在2007年就有人以专家学者的身份，用的方式坚称房价将会呈上涨趋势。他们的错误预测往往是误导了公众，对政府决策也会产生负面影响。
无独有偶，自19世纪初至今的200多年间里，西方经济学家、金融学家、金融投资者为了获取高额的投资收益，先后研究出不下百余种的图表和指标分析技术，简称技术分析。长期的投资实践表明，技术分析仅能达到一种类似于猜测的50%的准确率，无法把握外汇、期货、股票的未来变化规律，因而掌握指标分析技术的投资者往往赚少亏多，外汇、期货、股票市场成为吞噬资金的无底黑洞。令人痛惜的是，从部级的投资集团，到大名鼎鼎的金融投资机构，再到普通投资者，年复一年，日复一日，仍然在沿用西方技术分析，在国际金融市场的大舞台上，正不断地上演着一幕幕投资失败的悲剧。 例证一：2007年11月27日，中国平安保险股份有限公司（简称中国平安）宣布从二级市场直接购得富通集团约4.18%的股权，称为富通单一第一大股东，后增持至4.99%，前后共斥资超过238亿元人民币。到2008年11月份，富通的股价已下跌超过96%，导致中国平安238亿元人民币投资只剩下10亿元人民币。例证二：2008年10月21日，香港中信泰富有限公司（Citic Pacific Ltd.）称，因一位管理人员用判断澳元走势的衍生工具进行了不当操作，该公司面临着近20亿美元的损失。中信泰富是一家得到部分中国政府资金支持的香港上市公司。
从表面上看，经济规律似乎与外汇、期货、股票规律没有多大的关系，甚至有人认为两者毫不相干。但如果从这些规律的属性上进行一番深入研究，我们就会发现无论是经济规律还是外汇、期货、股票规律，其实都属于同一类规律。比如，经济学家要做的是如何把握未来的宏观经济运行规律，金融投资者要做的是如何把握外汇、期货、股票未来的变化规律，所以两者面临同样一个技术难题，即如何把握各自未来的变化规律。在规律的属性上，经济规律和外汇、期货、股票规律均属于未来的变化规律。在现代经济社会中，经济学家和金融投资家所做的就是要把握未来中的那些对社会经济发展有着非常重要作用和价值的无形规律，如经济、金融、以及外汇、期货、股票规律等。令人遗憾的是，迄今为止，经济学家和金融投资家尚未找到如何把握这类无形规律的行之有效的技术方法。
从1991年我们的技术研究工作开始，至2006年四维金融投资技术研究取得成功，历时15年，我们不仅从理论上找到了世界经济学家无法把握宏观经济趋势和金融投资家无法把握外汇、期货、股票的未来变化规律的症结所在，而且找到了如何破解这种规律的方法。归纳为如下三点：
第一点，有形物质存在于三维空间。三维空间研究的是由一种有形物质形态向另一种有形物质形态的转化规律。把握三维空间中的有形物质变化规律的方法是分析、判断、推测、猜测等“有为”的技术方法。
第二点，无形物质存在于四维时空。四维时空是三维空间和时间的合称。四维时空研究的是无形物质与有形物质的相互转化规律。把握四维时空中的无形物质变化规律的方法是 “自然无为”的技术方法。
第三点，宏观经济规律和外汇、期货、股票规律都属于未来的变化规律。未来囊括了所有的无形物质。宏观经济规律和外汇、期货、股票规律属于四维时空中的无形物质与有形物质的相互转化规律，必须使用“自然无为”的技术方法，才能把握这种规律。
我们认为，经济学家无法把握宏观经济规律和金融投资者无法把握外汇、期货、股票的未来变化规律的症结就在于：错误地认为宏观经济规律和外汇、期货、股票规律属于三维空间中的有形物质规律，因而使用把握三维空间有形物质变化规律的分析、推测等有为方法，去把握存在于四维时空中的经济和外汇、期货、股票规律。
3．如何破译“有生无”数字式“210”中的“0”
为了便于理解，我们还必须从“有生无”数字式“210”说起。“21”表示的是，阴阳两种形式的有形物质信息――空间数字和时间数字“2”，向空间周期数字与时间周期数字完全对应组合的“1”转化。此时的物质形态仍属于三维空间的有形物质。
（1）“10”表示的是空间周期数字与时间周期数字完全对应组合的“1”向无形物质的“0”转化。此时的物质形态已转化为无形物质。
（2）“0”是一种无形的物质，它存在于时间中。由于时间囊括了一切无形物质，我们要把握“0”这种无形物质的规律，就必须从“10”化生阶段中的时间周期数字入手。
破译“0”的方法包括如下两点：第一点，计算时间周期K线数字：就是从“1”包含的时间周期数字入手，计算空间周期数字范围内的时间周期K线数字。比如，美元指数从昨天的最低点81.000开始，到今日的最高点81.500，总计上升500点。据此，提取的空间周期数字应是500点，时间周期数字应是5分钟K线。计算时间周期K线数字的方法是，在空间周期数字500点的范围内，计算从最低点81.000到最高点81.500之间，共有多少根5分钟K线数字。若得出5分钟K线数字是12，12就是时间周期K线数字。第二点，时间周期K线数字是数字密码。在“10”化生阶段中，是“1”化生出了“0”。同样道理，“1”包含的空间周期数字和时间周期数字，化生出了“0”包含的时间周期K线数字。时间周期K线数字就是那些隐藏在经济和外汇、期货、股票规律中，并且对经济和外汇、期货、股票规律起着支配或决定性作用的数字密码。
（二）四维时空数字计算式的创立
宏观经济规律和外汇、期货、股票规律属于“有生无”的转化规律，所以要想破译这种规律，必须首先破译老子“有生无”数字式“210”的密码含义，创立一套完整的、可重复使用的、具有自然无为属性的四维时空数字计算式。
宏观经济规律和外汇、期货、股票规律属于四维时空中的自然无为的规律。规律是不以人的意志为转移的，任何试图以有为的方法去把握的这种自然无为的规律的做法，注定要失败的。这就要求四维时空数字计算式，既不可以掺杂任何在三维空间科学研究中人们业已习惯的有为的技术方法，也不可以使用文字语言，因为文字语言是三维空间的产物，是人与人交流所必须使用的“有为”的技术手段，具有模糊性和不确切性的缺点，所以必须使用数字语言。数字是自然的产物，四维时空数字计算式唯有使用数字语言，才能以自然无为的方式，直观地、准确地把握宏观经济规律和外汇、期货、股票规律。
四维时空数字计算式为：宏观经济规律和外汇、期货、股票之“有生无”的转化规律＝已经到达的空间周期数字＋提取的空间周期数字＋提取的时间周期数字＋计算得出的时间周期K线数字。解释如下：
1．“已经到达的空间周期数字”，是经济和外汇、期货、股票在前一个阶段运行过程中已经到达的空间周期数字，它相当于“有生无”数字式“210”中的“2”。
2．“提取的空间周期数字＋提取的时间周期数字”，不是一般的数字相加，而是从经济和外汇、期货、股票前一阶段的时空周期数字中提取的一对完全对应的空间周期数字和时间周期数字。它相当于“有生无”数字式“210”中的“1”。
3．“计算得出的时间周期K 线数字”，是在空间周期数字的范围内，计算时间周期K线得来的一组时间周期K线数字，它相当于“有生无”数字式“210”中的“0”。
为了简化四维时空数字计算式，我们不妨用N来表示“宏观经济和外汇、期货、股票‘有生无’的转化规律”，N＝已经到达的空间周期数字＋提取的空间周期数字＋提取的时间周期数字＋计算得出的时间周期K线数字。
四维时空数字计算式包括如下三个步骤：第一步，计算出经济和外汇、期货、股票“已经到达的空间周期数字”。第二步，根据经济和外汇、期货、股票在前一阶段运行过程中产生的时空数字，首先“提取空间周期数字”，然后根据提取的空间周期数字，“提取时间周期数字”。第三步，根据已提取的时间周期数字“计算得出时间周期K线数字”。
最后，根据计算得出的时间周期K线数字，也即密码数字，可以确定并预知经济和外汇、期货、股票未来一个周期的运行趋势和升跌周期数字。
三、四维金融投资技术的应用概况
（一）四维金融投资技术的计算实例
1．2008年12月18日计算美元指数未来一个空间周期的运行趋势及空间周期数字。已知：美元指数从2008年11月21日最高点88.463，下跌至2008年12月18日的最低点77.688，共计下跌了一个10.775点。10.755点包含了一个10.000点的标准空间周期。
四维时空数字计算式的三个步骤：第一步，计算出美元指数从最高点88.463下跌10.000点空间周期所到达的周期数字，即88.463-10.000=78.463。第二步，空间周期数字是10.000点。根据已提取的空间周期数字10.000，提取的时间周期应为2周K线。第三步，根据时间周期2周K线，计算得出10.000空间周期范围内的2周K线数字是3。
兹列出四维时空数字计算式如下：
N＝78.463＋10.000＋2WK＋3
根据以上计算式的数字密码，得出计算结果是：其一，美元指数的下跌周期结束，开始进入一个上升空间周期。其二，美元指数未来将有一个10.000标准周期的上升空间。美元指数未来要到达的标准空间周期数字＝最低点77.688＋10.000＝87.688点。
一般情况下，惯性因素造成的延伸数字的计算，要依据美元指数到达87.688时的市场人气旺弱的情况，另行计算。有时为了便于把握美元指数的最大上升空间数字，也可以提前计算美元指数的延伸数字＝最低点87.688＋（10×30%－50%）＝90.688－92.688，即未来美元指数至少可以上升到90.688－92.688点。
2．2008年10月28日计算中国股票指数“中证流通”下一个空间周期的运行趋势及空间周期数字。
已知：“中证流通”从2008年1月15日的最高点5736.52，下跌至2008年10月28日的最低点1626.04，总计下跌了4110.48点。4110.48点包含了一个4000点的标准空间周期。
四维时空数字计算式的三个步骤：第一步，计算出“中证流通”从最高点5736.52，下跌4000点空间周期所到达的周期数字。即5736.52－4000=1736.52。第二步，提取的空间周期数字是4000点。根据已提取的空间周期数字4000，提取的时间周期为20日K线。第三步，以时间周期20日K线，计算得出最高点5736.52至1736.52之间的20日K线的数字是9。
兹列出四维时空数字计算式如下：
H＝5736.52
N＝1736.52＋4000＋20DK＋9
根据以上计算式中的数字密码，得出计算结果是：其一，“中证流通”的下跌空间周期已经结束，开始进入上升周期。其二，“中证流通”未来有一个1000点标准周期的上升空间。未来“中证流通”将要到达的标准空间周期数字＝最低点1603.96＋1000＝2603.96点。惯性因素造成的延伸数字的计算，要依据2603.96到达时的市场人气旺弱的情况，另行计算。
（二）四维金融投资技术的准确率
四维金融投资技术是人类科学史上第一项超三维空间科学的技术。根据宏观经济和外汇、期货、股票“有生无”转化规律的自然属性，四维金融投资技术是在破译了老子“有生无”数字式“210”的基础上成功创立出一套自然无为的、可重复使用的四维时空数字计算式，在整个计算过程中，它使用的全部是数字语言，没有加入半点人为的分析、推测的成份，所以四维金融投资技术能够达到100%的准确率。
（三）四维金融投资技术的应用范围
1．四维金融投资技术可以用于计算和把握一个国家和地区的宏观经济规律。只要有详细的、完整的经济或金融运行数据（包括月、季、年的数据），我们就能够掌控经济变化的动态情况：其一，宏观经济运行趋势是继续平稳的向上运行还是将出现经济下滑？其二，若继续平稳运行，可以计算出宏观经济走势将平稳运行至未来哪一年。其三，可以提前一至三年计算出宏观经济走势下滑的大致时间。
2．四维金融投资技术可以用于计算和把握国际外汇市场、期货市场和股票市场所有投资产品的运行规律。
3．四维金融投资技术可以用于计算和把握现货市场中的任何一个产品的运行趋势。
四、四维金融投资技术的科学价值与市场价值
（一）四维金融投资技术的科学价值
第一，技术的准确性。四维金融投资技术是人类科学史上第一项四维时空科学的技术，具有100%的技术准确率。
第二，技术的可重复性。四维金融投资技术效法老子“有生无”数字式“210”，创立了一套自然无为的、可重复使用的四维时空数字计算式，通过提取和计算相关数据，就可以十分准确地计算出经济和外汇、期货、股票未来的变化趋势。
第三，技术的社会贡献性。有了四维金融投资技术，我们可以做到：准确把握宏观经济运行趋势，预知经济危机的发生时间，提前采取有效措施，预防和避免危机的发生。准确把握世界金融市场中的任何一个金融产品的运行趋势和升跌周期数字，帮助那些需要得到技术支持的投资财团，避免投资失败悲剧的重演。
四维金融投资技术的诞生，不仅在理论上理清了宏观经济规律和外汇、期货、股票规律是一种什么样的规律，而且在技术上破解了这个困扰着全世界经济学家和金融投资者200多年的世界性难题，结束了经济学家和金融投资家不能把握宏观经济规律和外汇、期货、股票规律的历史。
（二）四维金融投资技术的市场价值
从三维空间科学和四维时空科学来划分，科学技术可以分为两种：
一种属于三维空间科学范畴的有形物质变化规律的技术，如发明一种世界顶尖级的机器、设备、元器件等，可以用多少万，多少亿美元精确地计算出其市场价值，叫做“有价之宝”。
另一种属于四维时空科学范畴的有形物质与无形物质转化规律的技术，如宇宙天体、基本粒子、经济金融等，其经济价值无从估计，无法估计，没有数字可以计算出其市场价值，叫做“无价之宝”。四维金融投资技术是人类科学史上的第一项四维时空科学的技术成果，当属于“无价之宝”。
（三）愿望与建议
亚太经济合作组织第十六次领导人非正式会议上，国家主席强调：迅速采取有效措施，遏制金融危机扩散和蔓延。在眼下的这场由金融动荡演变为经济动荡的危机中，中国虽然没有像欧美及俄罗斯等国那样受到强烈的冲击，但我们应把别人的危机当作自己的危机，反思中国经济发展模式，反思对宏观经济走势把握的不足，尽快提高我们把握宏观经济规律的能力。为此我们做出如下三点建议并愿为此做出自己的努力：
其一，充分发挥四维金融投资技术的作用，提升对宏观经济走势的把握水平，使之为政府所用，为企业所用，为市场所用。
关键词：三维技术；数字地形图；测绘工程
1.引言
地形图是对客观存在的特征的一种科学的概括（综合）和抽象。由于其客体是一个丰富多彩、千姿百态的三维空间实体，所以，人们一直在探讨一种既能全面、准确和直观地反映这个实体，又能在其上面方便地进行分析、规划和设计的“地形图”。随着数字地形图的广泛应用，为了便于进行空间方面的量测和分析，人们对它表示地物和地貌高程的方法和精度提出了更高的要求，为此，在借鉴二维数字地形图和数字地面（或高程）模型优点的基础上，克服二维数字地形图在空间表示和应用方面的不足，提出了测绘三维数字地形图的想法。
本论文主要结合三维技术，将三维技术应用于数字地图测绘方面，以期从中找到合理有效的三维数字地图测绘技术的应用方法与经验，并以此和广大同行分享。
2.三维数字地图概述
三维数字地形图具有如下特征：
①它既能反映制图区域内地球自然表面的高低起伏，又能反映其上地物立体形状。
②它是用三维离散点表示地形或地貌以及地物空间立体形态的矢量地图，在反映地物的平面位置或大小与竖直方向的高程或高度（所谓高度就是地面上空一点沿铅垂线到地面的距离）时，都是按1：1或同一比例尺表示的。
③它在反映空间地理信息时都是比较精确、细致和详细的，用比例尺（或空间分辨率）的概念表示就是大比例尺（或高分辨率）的，如1：500（或0.05米）、1：1000（或0.1米）和1：2000（或0.2米），且通常都是小区域的。
④它只能是数字或电子形式的，不能是纸质的。
三维数字地形图是基于抽象符号的三维空间数据显示和可视化表达，它对客观世界的表达更完整准确，它以立体造型技术向用户展现地理空间现象，可以全面准确的反映地理实体的空间特性，不仅能够表达空间对象间的平面关系，而且能描述和表达地面的高程和地物的高度，极大地提高了数字地图的空间表现能力和量测水平，从而提高了地图的空间认知能力和空间分析能力。所以，我们可以将其应用于许多工程项目当中去，尤其在复杂地形里更会体现其应有的价值，它包括查询任意特征点的平面坐标和高程即三维坐标，测量或查询任意两个特征点之间的倾斜距离、水平距离、高差、坡度、水平方位角和空间方位角；计算或查询电线、公路、铁路、灌渠等线状地物的空间长度等三维量测；以及空间两点的通视分析，灯光照射范围分析等三维分析。这给各种工程规划和设计带来了许多方便，而且其效果是立竿见影的。另外，以三维数字地形图为基础制作各类三维影像地图或进行三维空间数据的可视化，可以使它们更加逼真、更加准确。就像二维数字地图是二维GIS的基础一样，三维数字地图也是三维GIS的基础。因此，三维数字地图是三维空间数据显示和管理技术――虚拟现实技术和三维GIS的数据基础和技术基础，研究三维数字地图将有力地推动虚拟现实技术和三维GIS的发展。
3.三维数字地图测绘关键技术探讨
3.1 三维空间数据的实时获取
(1) 卫星导航定位技术
卫星定位和全站仪集成的技术将是未来测量技术发展的一个方向。传统的控制测量是一件十分辛苦的事，特别是在地面测量控制点缺乏，地标不明显的时候，测量工作格外困难。GPS定位无需仰仗地面控制点，只要在没有遮蔽的情况下，几乎不受地形、地物、天气的限制，抗干扰性能好，实时定位速度快，所以使用GPS作为控制测量的工具，大大改善了传统测量的不便。事实上，GPS已成为我国控制测量的主要手段，在精密工程测量中也得到了广泛应用。从GPS技术出现之时起，科研人员就在不断地探索希望能够提高GPS的定位精度并拓宽其应用的领域。差分GPS技术的出现，大大提高了原有GPS的精度。随着定位精度的进一步提高，此后又产生了实时动态测量技术(Real Time Kinematic，RTK)用来满足广大用户实时、高效的需求。但是GPS RTK的应用受制于城市中卫星信号接受不足以及高程异常的缺陷，在获取地物的高度值h时有一定难度。
(2) 激光测量技术
随着激光技术和电子技术的发展，激光测量技术已经从静态的点测量发展到动态的实时跟踪测量再到三维立体量测领域。上个世纪末期，美国的CYRA公司和法国的MENSI公司率先将激光技术应用到3D测量领域。它通过采用高速激光扫描测量的方法，大面积、高分辨率地快速获取被测空间对象表面的三维坐标数据(x ，y， z)，为快速构建目标物体的三维模型提供了一种全新的技术手段。由于其具有快速性，不接触性，穿透性，高密度、高精度，实时、动态、主动性，数字化、自动化等等诸多优点，其广泛的推广应用会像GPS一样引起测量技术的又一次革命。
3.2 地图特征要素的提取
要实现三维数字地形图的测绘，关键是要实现对地形图建筑物等三维物体的数字建模，而如何有效获取地形图的特征要素，无疑是提高三维数字地形图模型的精度的最直接有效的方法。提高三维数字地形模型建模的精度，有两种最有效的方法：
(1)改善原始数据的精度，原始数据中地形采样点的分布、密集程度都会直接影响到三维数字地形的精度，可以通过在原始数据中增加高程控制点的方法来改善其精度。
(2)特征地形要素的提取，通过采集或者原有的数据提取的地形表面的点、线特征数据（包括地形特征点、谷脊线、断裂线以及构造线等），然后将这些特征地形要素数据加入到原始高程控制点数据中参与建模的整个过程，可以更加真实、逼真的反映地形信息。在实际工程应用中，由于新地形采样点的加入或者目标对象的动态变化例如道路改建、地表深陷或隆起等，就需要提取新的特征地形要素即插入新的采样点或者删除已变化的采样点，实现对三维数字地形图的动态修改和更新。
三维规则格网模型Gird在表达特殊地形方面有更大的优势例如陡崖(坎/岸)、凹陷、隆等地形起伏明显的地方，不用像二维数字地形图一样用二维符号来表示，而用三维规则格网地形模型就直观的显示，一目了然，省略了符号表示的复杂和不直观性。
4.结语
三维数字地形图在工程应用中有着的重要地位和广泛前景，是一种较新的三维绘图技术，目前正处于初始探讨研究阶段，本文开展了三维数字地形图测绘技术理论和方法的研究，详细探讨了三维数字地图测绘实现的关键技术问题，对于今后进一步提高三维数字测绘地形图技术的应用具有较好的借鉴和指导意义。
参考文献：
[1] 郭岚,杨永崇.三维数字地形图及其应用的研究[J].测绘通报,2002,(2):57-62.
[2] 郭岚,杨永崇,唐红涛.地理信息的三维表达理论与技术的研究[J].工程勘察,2009,37.
关键词：数字化；淮剧文化；保护
淮剧又名江淮戏，源于清代，是流行于江苏、上海和安徽部分区域的一种古老戏曲剧种。最初淮剧多为汉族人民的生活小戏，是由农民号子和田歌发展而成的一种说唱艺术，形式为一人单唱或二人对唱，并配合以竹板击节。后与苏北汉族区域流行的香火戏结合，再受到徽戏和京剧的影响，在唱腔、表演和剧目等方面逐渐丰富，最终形成了淮剧。近年由于淮剧文化因为受众市场下降，生存环境变得恶劣，这种传统文化艺术形式正面临着消亡的威胁，急需通过不同手段给予科学有效地保护与传承。
数字化是以计算机信息处理技术为基础，以传播学理论和当代艺术理论为指导，以图、文、声、像为形式，对社会各个领域的信息进行的采集、存取、加工和应用的过程。淮剧文化的数字化保护研究，以研究淮剧这个传统文化为切入口，将极大地促进戏剧文化的保护与传承，并可以积极促进我国以非物质文化遗产为主题的文化创意产业及其相关产业的发展，促进文化原创产品的设计于应用。另一方面将促进数字化技术本身不断的发展和提高，在淮剧数字化文化保护上的实践与应用中取得的经验，让数字化影像技术、虚拟现实技术、多媒体交互技术得到更好的更快速的发展，促进数字化时代的发展。淮剧的数字化保存促进了文化和科技的深度融合，具有深远的意义。
我国的数字化技术经历了从静态摄影、无声影像、数字摄像、动作采集、虚拟现实等不同历史阶段。传统的数字化主要以图片和视频为手段文件进行保存，都是有限的二维角度的保护，如果需要对其进行修改，需要演员重新进行表演，具有很大局限性。近年来动作捕捉技术的完善，多种交互展示手段的开发，三维数字化淮剧文化产品，通过网络供人们学习研究，更进一步的发展了淮剧的数字化保存。为更好地进行淮剧数字化保护，必须克服现在非物质文化保护中存在的问题：
（1）数字化保护理论匮乏。现存的数字化体系研究还没有构建起文化保护传承的数字化体系支持。数字化信息技术相关理论支持不足，使得文化保护数字化变成无本之木、无源之水。数字化采集与保护的流程、规范等方面还要更深的理论研究。
（2）数字化技术手段有待提高。数字化技术的革新改变了传统的文化遗产数字化保护和开发方式。虽然三维技术得到了快速的发展，但是在实际应用上还存在设备昂贵、生产效率低下的问题，但是我国现阶段数字化层次还比较低。因此，需要积极完善技术的弊端，把多种多样的数字化保存技术和手段实践应用。
（3）文化内涵知识未体现。数字化文化保护主要是对非物质文化的数字化再现，运用图像、视频、三维等技术可以得知文化的表演形式及其内容，但是我国文化中很多知识是隐形、系统的。面对不同文化的不同区域特点、时间特点、无法完整地反映文化中深厚的知识联系，其应该具备的历史文化价值也得不到充分的挖掘。
面对我国文化遗产数字化中许多不完善的地方。淮剧的数字化技术和应用研究，需要根据淮剧的特点进行重点的保护，有些是以舞蹈动作为主，有些是需要耍道具配合、有些是需要耍乐器伴奏、有些是需要耍伴奏与音乐结合。这要求我们在数字化保护中提取角色、服饰、道具、动作、器乐等不同信息，以计算机能识别的格式分别进行编码。因此，在数字化过程中，可从模型、动作、声音、视频四方面进行研究：
（1）模型数字化技术。淮剧的数字化保护包括与其相关的人物角色、场景环境、道具等物质性资源。为了满足对淮剧形式真实的再现，需要通过数字化技术，对其形象进行三维虚拟还原再现。参考数字化技术队中模型数据的要求，建立模型数据的规范化采集和保存。三维建模包括模型建立，材质处理。模型是需要按照真实作品建立，材质需要通过图像处理技术把真实物品的颜色取下来了，最后贴图到三维模型上。
（2）动作数字化技术。戏剧演员动作语言在淮剧文化中有着重要的地位，对其进行数字化保护有利于非物质文化遗产的广泛传播和展示。尤其对于以舞为主的淮剧曲种等非物质文化遗产项目，对动作数据的采集不仅是必不可少的，而且是最重要部分。动作的保存主要通过运动捕捉技术来实现动作数字化的真实性。淮剧的运动作捕捉技术是通过在淮剧演员的关键部位放置跟踪器或者标记点，在运动的场地周边放置很多用于动作捕捉的摄像头，在演员进行淮剧动作表演的同时，摄像头捕捉标记点的空间位置和运动轨迹，电脑通过运动处理软件将数据记录，并在三维空间中对虚拟的淮剧演员角色模型进行关联，实现动作还原，最后完成淮剧等动作的数字化集。
（3）声音数字化技术。声音是戏剧文化中的重要组成部分，保持淮剧文化的一种重要途径。我国现在对戏剧文化的声音保护中，有一大批伴奏音乐和淮剧现场表演的音频包资料，这是一种成功的方式，但是存在着很多问题，如格式不统一、质量参差不齐。数字化声音保护应该更加注意音频资源采集规范和元数据规范。而且应该根据淮剧表演主要是在室内表演的特点，结合淮剧对乐器伴奏、唱词唱腔的表演需求，参考更标准的数字化音乐相关技术，指导淮剧音频资源的数字化保护。
（4）视频数字化技术。视频是现在戏剧文化数字化保护的最主要形式，但数字化视频技术仍然需要改进，其中存在着视频格式、清晰度、视频压缩、视频编码等方面的差异，阻碍了淮剧资源的保存和信息的共享。因此，如何在淮剧数字化视频采集上找到一条切实可行的高操作性技术规范十分重要。提出淮剧的视频数字化保存是应该坚持多机位多角度拍摄，从多方面还原淮剧文化的真实性原则。根据这个核心原则注意在实践中不断完善拍摄技巧，以满足淮剧文化数字化保存的需要。
我国文化遗产数字化技术不规范统一、不完善的问题，需要借鉴数字化技术的发展来不断提升，淮剧文化的保护更是要根据自身的特点，结合数字化采集技术和保存规范来实现。文章从四个方面，将研究指导完善淮剧文化数字化技术规范的建设，促进戏剧类非物质文化遗产数字化技术的发展及应用，提升淮剧保护的技术水平，促进淮剧文化知识的学习交流与传承创新。
参考文献：
[1] 黄永林，谈国新.中国非物质文化遗产数字化保护与开发研究[J].华中师范大学学报，2012（02）.
摘要：平安社区是和谐社区建立的基石，和谐的社会应由众多平安的小社区组成。坚持科学发展观，建立一套科学合理的平安社区构建体系，对于提高平安社区管理的效率，促进平安社区的稳定和协调发展有着至关重要的意义。研究的目的是以三维数字化平安社区平台为基础框架，建立三维空间地理信息、人口管理信息、实时视频监控、科普知识体系、电子健康档案等信息数据平台，实现综合治安管理、人口信息管理、物业服务管理、居民健康管理、科普知识推广等各项工作的有效开展。
关键词：平安社区；构建体系；三维数字化；三维空间地理信息；基础框架
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）19-4567-04
1 概述
基于三维数字化平安社区平台基础上，完成综合治安管理、人口信息管理、物业服务管理、居民健康管理、科普知识推广等五大功能系统的建设，可以有效地解决社区管理及服务中存在的重复劳动、工作效率低、各单项工作资源不能共享等问题，再造工作流程，提高行政效能，将社区人口、物业小区、居民楼院、社区公共服务等纳入系统管理，在三维全景可视化的环境下，社区的各类基本情况一览无余，使社区管理真正实现了三维数字化、全方位可视化、全面信息化管理[1]。
2 三维数字化平安社区建设研究的主要内容
2.1 平安社区管理模式的研究与创新
当前， 进一步完善和谐社区建设必须有效进行社区管理与服务体制和机制的创新， 必须找准基本的着力点，因此，我们在建设和谐社区的基础上，提出了建设三维数字平安社区这一创新型的理论。
平安社区的建设，既是和谐社区的建设，又是健康社区的建设。所谓和谐社区， 是指在坚持以人为本的基础上， 发展社区物质文明、精神文明政治文明、生态文明， 促进社区各构成要素自身的发展以及相互之间关系的和谐， 最终达到人与自然、人与社会， 以及人与人人的自我身心内外和谐统一的社区[2]。所谓健康社区，是指既从技术上解决社区居民的健康评估和个性化量化干预指导，又形成一套完整的政府投入与商业营运相结合、依托基层卫生资源积极开展居民健康管理的机制。
同时，平安社区建设的理论，又是建设三维数字化平安社区平台的基石，因此，三维数字化平安社区平台的体系，既包括了理论的创新，也包括了创新技术的应用。
2.2 三维数字化平安社区平台的研究与建设
三维数字化平安社区平台综合应用三维数字化、GIS、实时视频监控、传感与自动控制、网络与数据库等技术，遵循GML规范，生成三维空间地理信息系统，将传统社区管理的各项功能以空间可视化、管理智能化的形式集成于本平台，以构建政府主导与社区自治相结合的平安社区管理体系[3]。
2.2.1 三维数字化社区模型的建立
建立三维数字化社区的GIS系统，利用三维工具软件对小区所有建筑物等设施建立三维全景立体模型，配以精确的数据标识，采用专用的摄像头视频采集工具车进行三维视角的小区遍历。并将模型导入交互软件开发平台。
2.2.2 三维数字化平安社区平台模块系统的建设
三维数字化平安社区平台由社区规划、社区综合治安、计生管理、社区健康管理、三维应急信息处理、社区交通、社区服务、社区事故处理等系统模块组成， 重点完成社区综合治安、计生管理、社区健康管理、社区服务、社区事故处理等系统模块的建设。
2.2.3 各类基础信息库的建立
在三维数字化平安社区平台的建设中，为实现上述系统模块的功能，需要完成包括人口信息（常住、流动、计生、特殊人群）、楼宇（包括水、电、气等传感设施）信息、车辆信息、居民电子健康档案信息、安保设施（防火、防震、防涝）信息、视频监控设施信息、科普（电子图书、图像、视频）信息等基础数据库的建设。
2.2.4 六大应用系统的规划与设计
即综合治安管理、人口信息管理、社区服务管理、居民健康管理、社区信息、科普知识推广等六大系统的规划与设计。这六大应用系统，涵盖了社区工作的全部内容，这些系统借助三维数字化社区的GIS系统，可以直接、精确地体现社区工作的各个层面，使得社区工作更具立体化、直观化。
2.2.5三维数字化平安社区中基础设施的规划与实施
在三维数字化平安社区中，为使得上述各项系统有效实现，需要进行各类（有线、无线）传感器设备的规划与安装实施，包括视频监控传感器、（电、水、气）监测传感器、停车区域定点传感器等[4]。
3 三维数字化平安社区平台功能模块介绍
“三维数字化平安社区”平台，包括了社区工作的各个层面，具体功能系统模块如图1，现对各个子系统模块分别说明。
3.1社区规划子系统
主要是应用于社区规划的可视化系统， 建立有关规划的三维模型， 供人们对了解社区的建设布局和安全布局，并指出布局的不足之处， 以便进行改进。
3.2人口管理子系统
主要是应用于社区中有关人口信息的可视化系统，具体包括常住人口管理、流动人口管理、育龄妇女管理、计生宣传管理、避孕节育服务等功能。
3.3社区事故处理子系统
主要是将社区内建筑、人口、生命线的可视化系统、交通等基础数据录人系统中， 并针对特定的事故灾害收集相关数据， 通过各相关专业人员共同努力， 建立事故的分析和评价模型， 并利用进行分析， 达到有效地预防和消除灾害， 并有针对、胜的提出应急救援的方案。
3.4社区综合治安子系统
主要建立社区安全防范系统， 并应用三维数字化技术， 使安全防范系统达到高效和可靠程度。其中包括治安的综合管理、预防恐怖主义，以及对重点设备设施的监控， 以使社区内的居民的居住环境更加安全。
3.5社区交通子系统
用智能型交通监控装置， 对社区内的道路和车辆进行控制。解决社区交通、停车场等管理问题， 避免不必要的拥挤和塞车在灾害发生时负责指导人们逃生的路径和方向， 排除路上可能遇到的障碍， 也可以指导救援队伍快速抵达事故发生区域[5]。
3.6社区服务子系统
社区服务子系统， 主要提供安全方面的教育，解决供水、供电、供气等物业项目的管理。对保安进行教育管理和日常管理工作。
3.7社区健康管理子系统
社区健康管理子系统是公共卫生和社区建设的重要组成部分，居民电子健康档案是开展社区卫生服务的依据之一。在此基石出上， 对居民的健康进行分析， 并确定重点人群管理范围。同时还要监测社区的卫生状况和传染病， 普及健康教育。
3.8三维应急信息处理子系统
三维应急信息数字化子系统的功能主要是针对各种可能发生的灾害提供应急计划、应急资源配备、医疗救助、公共广播和向外部求援。通过调用该系统， 可以使应急管理者及时了解应对事故灾害的计划和应急资源的配置情况， 以便在第一时间指挥应急和传达消息如果需要增援， 可以及时与外部相关部门联络。
4 三维数字化平安社区平台架构
通过对基层社区工作的需求特点分析，为实现上述需求目标，推动社区工作向三维数字化、信息化方向发展，三维数字化平安社区平台由以下几个部分组成，如图2。
4.1信息流控制
是模型数据库信息获取、交流、更新以及与其他GIS系统、MIS系统交换信息的核心，起着信息枢纽和安全控制的作用，信息流控制平台通过一系列接口和服务，实现信息实时调用， 授权共享[6]。
4.2信息维护
在整个系统的建设中有重要的意义，是系统正常高效运行的保障。信息维护平台包括地图数据的维护和基础信息的维护。
4.3综合信息
由三维空间数据库、三维模型数据库、人口信息数据库、健康档案数据库和物业设施数据库等五个部分组成。
4.4决策支持
决策支持平台是系统的最高级的应用平台， 主要为区领导提供各种决策支持。在决策支持平台上实现以下高级应用：GIS综合查询、GISOLAP综合分析、统计分析与支持等。
4.5功能服务
应用三维数字化可视技术，实现平台的各项功能，有效进行社区各项常规管理的工作。
4.6权限管理
对各类人员分配和设置不同的访问权限。
5 结论
社会管理的重心在基层，社会稳定的根基也在基层。加强创新社会管理，必须大力加强基层社会建设。近几年来，通过深化基层民主、推进村（居）民自治、加强城乡社区建设、搭建基层服务平台等方式，有效提升了基层社会的管理能力。但基层社会管理网络还不完善，城乡社区自治和服务体系、功能还有待增强[7]。为此，我区投入大量人力物力财力打造“三维数字化社区”平台，通过这一平台可以全方位了解社区的基本情况：将辖区人口、地理地况、资源、环境、辖区单位等复杂信息建立电子数据，实现地理信息由平面向立体三维的转变，实现工作方式由分割向统筹发展的转变。“三维数字社区”平台，实现了辖区居民的人口数据、婚姻状况、生育节育状况等相互关联、资源统一共享；“三维数字化社区”平台与WIS、GPL系统相结合，实现了街道、社区计生工作的规范化、精细化、数字化，落实了“以现居住地管理为主，户籍地管理为辅”的人口管理模式，为多部门联动齐抓共管提供了便利。
综上所述“三维数字化平安社区”平台实现了“五个转变”： 一是实现了社区管理的网格化，使街道社区工作由被动应对向主动服务型转变；二是实现了社区管理的数字化，使街道社区工作由传统模式向电子技术转变；三是实现了社区管理的动态化，使街道社区工作由滞后型向动态管控型转变；四是实现了社区管理的精细化，使街道社区工作由粗放型向精细化方向转变；五是实现了社区管理的信息化，使街道社区工作由管理型向服务型转变，对于推进和谐社区建设、提升街道社区管理和服务水平，落实以人为本的服务理念，具有重要的现实意义[8]。 通过“三维数字化平安社区”平台来实现我们基层社区管理，在国内还是首创，是社会基层管理模式伟大创新，有效解决基层政务管理与服务中存在的重复劳动，重复投入、工作效率低、各项工作相互分离、资源不能共享等问题，充分体现我区领导干部群众通过深入学习科学发展观，落实科学发展观，不断探索社会基础创新管理模式一大举措。
参考文献：
[1] 闫丽萍，师明德.WebGIS和VRML结合在数字化社区中的实现[J].科学之友，2009（18）.
[2] 覃兰.数字化社区服务平台[C].第四届中国数据广播高峰论坛，2005.
[3] 卢信文.虚拟现实平台的开发及其应用领域的研究[D].电子科技大学，2008.
[4] 向红梅.城市空间基础数据的建库方法与技术[J].工程勘察，2008（11）.
[5] 戚晓明.基于GIS组件和视景仿真技术的社区信息管理通用平台[J].北京测绘，2002（3）.
[6] 东凯，方裕.空间数据库模型概念与结构研究[J].地理信息世界，2004，2（2）.
