可视化应用

可视化应用（精选12篇）

可视化应用 篇1

摘要：简述了传统装配工艺设计中存在的四个问题, 并分别利用可视化装配技术中三维规划技术、干涉分析技术、三维图解技术、仿真动画技术四个关键技术逐一解决。

关键词：装配,可视化,三维模型

传统的发动机装配工艺设计可以分为发动机装配工艺规划、装配工装的设计和装配工艺规程编制, 主要依赖工艺人员的技术水平、经验以及对发动机二维图纸等资料的理解来完成。二维工程图纸的不直观性, 给复杂结构的发动机装配工艺设计带来了很大难度。随着三维设计软件的引入, 各型号发动机三维模型和型号装配所需的工装模型均已基本齐全, 发展可视化装配技术的时机已经成熟, 可以应用可视化装配技术解决传统发动机装配工艺设计中存在的问题。

1传统装配工艺设计中存在的问题

传统装配工艺设计是指在二维图纸基础上的发动机装配工艺设计方式。其特点在于通过二维图纸传递发动机结构和装配关系信息;实物装配检验作为唯一的装配性检验手段;复杂装配过程设计一次成功率不高。总结传统装配工艺设计中存在的问题如下。

1.1工艺规划周期长, 优化程度低

传统的工艺规划为二维规划, 工艺人员需要查阅大量图纸和文件, 消化吸收, 这需要一个长期过程, 因此在工艺规化阶段很难形成多套工艺方案加以比较寻优。此外由于二维图纸不够直观, 工艺人员在规划时很难统筹思考各方面、各层次的工艺问题, 很难对最终规划进行全局优化。

1.2工装设计一次性成功率低

二维设计环境不具备三维检测能力, 对工装中一些干涉或不合理处缺少有效的检测手段是导致工装设计一次性成功率的根本原因。工装是发动机装配的重要保证, 工装设计一次性成功率低直接增加了装配成本, 影响了发动机装配进度。

1.3装配工艺规程可理解性差

传统装配工艺规程以二维图纸和说明文件为主要内容, 这种方式需要经过一定装配技术培训的操作者才能顺利理解。工艺规程可理解性差, 主要原因有: (1) 二维工程图表达装配信息, 直观性差, 不得不借助大量文字表达装配信息, 导致了规程生涩难懂。 (2) 装配操作者整体技能及专业知识储备不足, 难以直接从二维图中获取装配所需信息。装配工艺规程是指导发动机装配的重要文件, 其可理解性直接影响着发动机装配质量与效率。

1.4缺乏有效的培训手段

目前的培训手段主要是工艺人员依据二维图纸、装配工艺规程反复讲解。这种培训方式周期长, 见效低。发动机结构复杂, 装配操作者需要一定的经验和技能, 熟练掌握经验和技能是个长期过程。缺少生动直观动态示教手段缩短这个过程, 直接导致了人工成本的上升。

2基于可视化技术的装配工艺设计

装配工艺可视化设计是在产品三维实体模型的基础上, 利用计算机技术, 信息技术和人工智能技术, 来规划装配工艺与仿真实际装配过程。其通过建立一个虚拟的装配环境, 可视化地分析各种可行装配方案, 最终得到一个合理、经济、符合人机工程的装配方案, 达到优化工艺设计、避免或减少实物制造、缩短研制周期、降低成本、提高装配操作人员培训速度、提高装配质量和效率的目的。它克服了传统发动机装配工艺设计中主要依赖于人的装配经验和知识以及设计难度大、效率低、优化程度低等问题。

针对目前发动机装配工艺中存在的问题可以利用三维规划技术、干涉分析技术、三维图解技术、仿真动画技术等可视化装配关键技术予以解决。

3可视化装配关键技术的应用

3.1三维规划技术

三维规划技术利用发动机三维数模与设计BOM在计算机中直接进行发动机装配工艺规划, 制定零部件模型装配顺序及装配路径, 并通过仿真, 验证装配序列及装配路径规划的可行性与合理性。

目前主要采取“可拆即可装”的装配序列规划方法, 通过拆卸装配体模型来确定产品的拆卸顺序, 以拆卸顺序的逆序为产品的装配顺序。

中央传动齿轮箱装配序列规划时, 将中央传动齿轮箱总成模型, 依次拆分成图1所示的八个零组件 (2~9) , 其中组件6 (主动齿轮组件) 依次拆分为四个零件 (10~13) , 组件8 (从动齿轮组件) 拆分为九个零组件 (14~22) , 逆序后求得各零组件装配序列。依照拆卸结果, 将整个装配划分为从动齿轮组件装配 (装配顺序如蓝色线路显示) 、主动齿轮组件装配 (装配顺序如绿色线路显示) 、中央传动最终装配 (装配顺序如红色线路显示) 三大工序, 二十一个工步。 (如图1)

通过三维规划技术, 可大大提高装配规划的效率, 并且能够快速得出多种方案, 逐一对比实现装配规划的优化设计。

3.2干涉分析技术

干涉碰撞分析是判定工装设计是否合理的重要手段。现实表明装配工装设计失败, 大都因为存在干涉, 干涉直接影响着工装设计的合理性, 工装设计定型前必须消除。

干涉可分为静态干涉和动态干涉两类。静态干涉主要由于设计失误, 零件几何形状及尺寸存在缺陷, 导致装配体内部零件与零件之间存在干涉。动态干涉是指机件运动过程与装配体其余部件发生的碰撞。

干涉分析技术可直接用于判断工装设计是否合理。工装模型与发动机模型组装后, 通过间隙检查可以直观检测工装与发动机模型间是否存在静态干涉;通过工装功能的动态仿真, 利用交互式冲突碰撞检查可以直观检测工装使用过程中是否与发动机模型发生动态干涉。

图2为高涡转子叶片外撑工装的间隙检查结果, 干涉处以带颜色线条显示。分析表明由于压块设计不合理, 压块与转子叶片存在相交干涉, 需对压块进行切角处理。 (如图2)

干涉碰撞分析可以帮助工艺人员在设计阶段就能发现工装设计中存在的缺陷或错误, 这对于提高工装设计一次性成功率有着极大的意义, 节约了工装设计成本的同时保证了型号装配周期。

3.3三维图解技术

三维图解是利用可视化装配仿真软件输出的具有立体感的高清图片。采用三维图解技术, 可以形象表达发动机结构信息及装配工装使用方法。

三维图解中, 轴向爆炸图可以大致说明装配体各大小零件先后装配次序;三维立体剖切图用于表达装配体内部结构及大小零件相对位置关系, 三维标注可以精确表达各零件相互安装位置及外形大小;局部放大可以表达装配体细节特征, 透视或透明化处理可以看清装配体内部结构。这些手段的综合运用可以直观描述发动机装配信息。

装配工艺规程中采用三维图解 (如图3所示) , 替换原来的二维图解将大幅度提高工艺规程的可理解性, 避免了因理解偏差导致错装、漏装现象的发生。

3.4仿真动画技术

三维仿真动画可以直观演示发动机装配真实过程。

发动机机件繁多, 其装配动作基本都是平动、旋转、变形三种动作及其复合。时序上, 装配序列、装配动作配合视角的调整 (方便观察) 、必要的渲染及装配要点提示, 形成相应的装配动画演示发动机机件装配过程, 指导现场装配。

4结论

综上所述, 可视化装配四种关键技术可以解决目前发动机装配工艺中存在的问题: (1) 通过三维模型进行装配规划, 减少了大量图纸查阅时间, 规划结果可以通过模型直观验证, 大幅度地提高了装配工艺设计效率与质量。 (2) 二维设计环境中难以发现的结构干涉可以通过三维模型直观显示出来, 提高了工装设计的一次性成功率。 (3) 发动机复杂的装配信息可以通过三维图解直观传递, 大幅度提高了工艺规程的可理解性。 (4) 采用三维动画对装配操作者进行培训, 直观、形象、高效, 节约了大量培训成本。

参考文献

[1]夏平均, 姚英学, 李建广.三维数字化装配工艺系统研究[J].哈尔滨工业大学学报, 2004, 37 (1) :36-39.

[2]黄垒, 夏平均, 姚英学.虚拟装配工艺设计技术研究与应用[J].现代制造工程, 2007 (7) :52-55.

可视化应用 篇2

可视化消防管理的应用与探讨

企业的消防安全管理是其综合管理的.重要组成部分,实行有效的消防安全管理,确保对火灾的预防和控制,是企业管理中一项长期的重要任务.

作 者：郭军  作者单位：青岛市公安消防局,山东青岛,266071 刊 名：安全、健康和环境 英文刊名：SAFETY HEALTH & ENVIRONMENT 年，卷(期)：2007 7(11) 分类号：X9 关键词：可视化   消防管理   消防培训  

知识可视化在教学中的应用 篇3

随着社会不断发展，教育事业也需要飞速进步，创新改革是必然之路，多种新兴的教学模式被带入到教育体系中。知识可视化的应用对小学语文教学有着重大革新意义。知识可视化的应用将对学生语文教学质量有显著提高作用。

一、知识可视化在小学语文教学中的重要意义

（一）有助于小学生快速掌握文字及应用文字

知识可视化的教学方式通常会用到许多多媒体设备，这些设备能为小学生进行直观教学，能够形象、直接地展现教学中各个要点，包括字词语句等，从而让学生的学习变得轻松容易，也活跃课堂教学气氛。通过知识可视化的一些情景模拟教学方式，学生们也能更容易学会语言的用法，和在其他地方使用同样的语言文字的能力，学会举一反三。

（二）应用多媒体器材进行课件演示，增强小学生印象

由于小学生接受理解的能力和主观学习能力还处于起步阶段，对知识的拿捏与熟悉度的掌控也才刚刚开始，通过运用多媒体器材的教学便能形象地呈现和展示教学内容，调动学生的积极性和好奇心，从而培养学生的学习主动性，以达成高效的教学质量。

（三）有利于学生直面问题，促进学生的思维开发

知识可视化的教育模式不仅仅是使用多媒体设备进行课程展示，同样还会在课堂上让学生将学习内容里遇到的问题直接提出，并经过讨论来解决，让所有学生进行思维碰撞，分享对知识的认知，促进学生学习思想的发展。

二、知识可视化的教育模式对于小学语文教学的实际应用策略

（一）改变传统教学观念，加强知识可视化教学的应用

在社会经济飞速发展的今天，教育将进入快速革新之路，小学语文教学质量同样需要大幅提升。由于小学生年纪还小，学习知识和接受理解知识的能力尚为薄弱，对课堂知识及课文的吸收较缓慢，因此加强构建知识可视化教学模式，将学生吸引到学习中，提升学生们的专注度，并通过加强直观互动性，实现教与学真正一体化，从而培养出小学生的学习兴趣，达到趣味学习的目的，实现小学语文教学理念的提升。例如某小学利用多媒体器材，进行图文演示教学模式。教学中字、词、句的不同组合及应用方法被立体化呈现，并通过图解，形象地描述了词句表达的多面含义，这种图文并茂的多媒体教学方式使学生们对课堂知识留下深刻印象，从而完善小学生对课堂知识的积累。

（二）提升师资水平，以掌握新教育方式的教学手段

多数小学的语文教学中，都存在教育模式太传统单一化，特别是一些稍微落后的地方，师资力量薄弱，很多老师都没有新时代科技知识。不过目前的教育发展必然需要教师们进行自我升级，丰富教学手段，能有效运用知识可视化的教育方式提升教学质量和教学效率。这需要教师们积极转变传统的教育理念，提高自身素质，扩充教学方式方法，学会使用科技教学。教育机构及学校应注意对老师的培训指导，使教师们快速学会并掌握知识可视化的教学方式，对新设备、新技术、新概念有足够的理论基础和实用能力，从而运用到新时代的教学中去。此外，在知识可视化教学中，老师可以鼓励学生积极做学习笔记，从而形成自己的学习知识体系，用于之后的学习中，成为学习经验，有效提高学习效率以及学习主动性，在良性循环的情况下，促进学生学习积极性的提升。比如某校在进行《小蝌蚪找妈妈》课文教学时，运用视频教学方式，生动地演绎了小蝌蚪的出生环境、孵化过程，以及如何经过千辛万苦，克服危险与困难，一路寻找妈妈的成长经历。积极调动了学生们的情绪，期间穿插教学互动，运用学生互相提出讨论问题的课堂教学方式，积极调动了学生们的学习情绪，使课堂气氛活泼且不乏专注。

（三）增加教育革新的投资，提供设备支持

知识可视化教学方式的运用，需要依靠大量多媒体及各种科技设备，正如当今社会发展生产以及人们的生活一般，科技教学在教育体系中，已呈现一种发展的趋势。从培养学生学习的各方面属性来看，先进科学技术必不可少，在结合学生学习与生活及社会发展的情况下，全面促进小学生适应社会及各种能力的提升。所以，只是增强教师教育理念革新思想，应用知识可视化教学模式是不够的，各教育部门还需要提高教育资金的支持，为学校提供足够的科技教学设备，同时还需要社会各界的力量，为小学语文教育做出实际贡献，尽力支持帮助稍微落后的地区以实现科技化教学。正如某贫困地区小学在得到社会各界力量支助下，实现教学现代化，运用大屏幕视频等教育器材，成功提高了学生的学习效率。

结束语：

随着社会经济的不断飞速发展，教育的改革创新势在必行，如何在二十一世纪这个现代化时代里培养出更加全面有用的人才尤为重要。要看到市场的实际需求，也要结合以人为本的素质教育，进行有计划、有针对的教育革新。知识可视化的教学理念将在传统小学语文教育模式下取得重大突破，科教兴国，为祖国的建设发展培养和储备更多优质人才。

地下管网可视化研究与应用 篇4

2010年初, 中石油位于陕西省华县的地下输油管道发生泄漏, 导致黄河沿岸的多地暂停饮用黄河水。

2011年8月30日早晨6时许, 胶州市胶西镇尹家店附近一处地下输油管道破裂, 喷出近2米高的油柱, 现场农田里、水沟里到处都是原油。

2011年7月17日下午2时许, 靖边县中山涧镇水路畔村附近山上的一输油管线破裂, 100多吨泄漏原油, 污染林地近100亩。

……

随着输油管道运行年限的延长, 管道泄漏现象越老越频繁的发生, 造成的经济损失和环境破坏日益严重, 如何及早的发现并及时采取措施预防此类事故的发生, 保障原油生产和环境保护成为现代一个重要的课题。因此, 建立一套可视化地下管网动态管理系统, 通过对管线各项数据的采集整理, 可以比较清楚的掌握管线分布情况和运行状况。

2 地下管网可视化研究现状

目前, 对地下管网可视化研究已经取得了一定的成果, 比较典型的一般都是以GIS为基础平台, 利用计算机图形绘制, 实现了地下管网的三维可视化与管理。

目前, 国内多数管网信息系统是结合国内外大型基础地理信息系统软件与可视化开发语言 (VB、VC、Delphi等) 进行的集成式二次开发。目前的系统除满足GIS基本功能外, 还具有管线管理的专业功能, 如断面分析、爆管分析等, 但大多数系统是2维或2.5维的。

2.1 利用ARToolKvit实现管网可视化

利用ARToolKit在室内实现了管网三维可视化的相关实验, 取得了较为满意的效果。同时根据户外的实际情况, 提出了以GPS RTK和INS相结合进行精确定位, 以电子罗盘和倾角计相结合测定视线方向的混合注册方法, 并对地下管网增强现实系统的框架及功能作了进一步的探讨。增强现实技术可以把计算机生成的虚拟图像或信息叠加到用户所看到的真实世界中。在城市地下管网的管理中, 利用该技术可以让用户通过头盔显示器在现场就能够观察到具有立体感、逼真感的各种地下管线, 并且这些由计算机生成的管网图像与其在真实世界的位置相匹配。

这种方法能够与实际管线位置相对应, 对流程一目了然, 而且很容易找到某个管线的准确位置, 但是, 它只是一个静态的管线显示, 没有动态的数据采集, 不能反映管线的真实运行情况, 因此无法掌握管线的动态变化情况, 无法制定及时的事故预防措施。

2.2 运用OpenGL的图形库和VC++6.0对三维管线可视化

利用管线模型的构造和可视化方面的一些基本理论和算法, 在总结已有工作的基础上, 运用OpenGL的图形库和VC++6.0对三维管线模型的可视化进行了开发。主要完成了以下几方面的工作:分析了城市表面几何对象的模型化方法, 包括城市表面几何对象的范围, 三维数据模型及3DCM空间数据模型的选择, 采用TIN与GRID相结合构建DEM来构建城市地形的方法, 采用面片结构表达城市建筑物或构筑物, 对城市道路和立交桥的模型化方法进行了分析和总结, 并对城市表面几何对象模型化集成进行了分析和研究。结合三维可视化的基本原理及目前常用的可视化工具软件O p e n G L、DirectX、VRML、Java3D, 采用纹理和贴图技术、LOD模型、动态多分辨率的纹理与影像优化技术, 以此来提高城市三维模型的表达、可视化效果和漫游速度。提出了构造管线三维模型的基本方法和相应的实现算法, 使得三维管线无缝连接, 无扭曲现象, 有很好的立体图形显示效果。

这种方法对于管网的立体显示能够比较形象的显现管网结构, 但也无法实现实时掌握管线的参数变化及预警制定。

2.3 地下管网全方位可视化信息管理应用系统

主要应用在非开挖工程的管理和施工工艺中, 系统建立方法工作内容是:借助于GP S系统及控向记录及时完成在建管线位置的数据采集工作;建立非开挖数字管网系统管理及应用平台;根据非开挖数字管网系统的应用对象, 确立相应管理及应用界面, 以满足用户的需求, 特别是全方位剖面的切取, 即三维空间任意方向和位置的管线信息的提取;管线定位系统的选择, 对于不同性质及管径的管材, 要求配备的发射探头既满足管径大小, 同时在结构及性能上满足管材性质, 以具备强的抗干扰能力, 管线定位系统实现对已建管线、在建管线的路由定位。

这种方法能够对已经建立的管网进行测量定位, 对于我们生产单位是比较适用的, 因为我们的管网比较复杂, 在用和不在用的管线都有, 而且由于时间久远, 许多备用的管线和闲置的管线可能都已经不是很清楚它们的走向和用途了。这种方法可以把地下管网都找寻出来并能够立体的再现管网结构, 帮助我们清楚整体的管网情况。但它的缺点也是只有静态的流程图, 无法根据管线参数显示运行情况。

2.4 利用测量平差算法进行地下管网预测管理

根据实际需要进行测量平差算法在地下管网预测管理中的研究和应用, 主要内容分为地下管网平差计算、管网漏损模拟预测分析和地下管网图形可视化三部分。首先, 对三维空间网的坐标平差和初始流量分配方法进行了研究和改进, 为获取地下管网中管点的最优空间位置和最优初始流量分配方案提供了理论依据。其次, 在测量平差计算结果的基础上, 利用BP算法模型的模式分类和辨别功能, 对管网发生漏损事故的可能性进行模拟预测, 建立了导致管段发生漏损的多种因素和管段危险系数之间的非线性关系模型。利用历史数据对该模型进行影响因素训练, 并通过预测某一管段可能发生漏损的危险系数对管段漏损的动态定位进行了研究, 达到了协助管理人员进行安全处理、延长管网寿命、节约管理成本的目的。最后, 对经过平差计算和科学预测后的地下管网进行三维可视化显示。根据管点数据类型的不同, 将图形可视化显示分为二维图形和三维图形分别予以编程实现。在上述理论技术的基础上, 以Visual C++6.0和Matlab为开发工具, 充分利用了它们各自的优点, 并借助OpenGL图形函数包为图形处理工具, 实现了管网平差计算、模拟预测模型以及三维可视化显示三个功能模块的设计, 完成了平差算法在地下管网预测管理软件中的应用研究和开发。

这种方法实现了管线参数的录入和动态检测, 为生产提高实时数据, 能够掌握生产流程的变化情况, 因而能够预警事故的发生, 及时采取处理措施, 对于生产单位是非常实用的。

2.5 石油长输管线泄露监控定位报警系统

石油长输管线泄露监控定位报警系统是针对油田长输管线泄露及盗油活动猖獗的现状开发研制的新产品。该系统经在胜利油田投入使用以来, 由于报警及时, 定位准确, 已取得了良好的效果, 有效的打击了盗油不法分子的嚣张气焰, 成功的保护了油田的经济利益。

该系统的技术特点:

(1) 首、末站数据交换采用网络技术, 实时在线连接, 系统的稳定性好, 报警可靠性高。

(2) 由GPS全球卫星定位系统实现两站分别与卫星时钟对时校准, 两站间的时钟同步性好, 报警精度高。

(3) 采用工业控制微机, 硬件系统稳定可靠。

(4) 采用进口高精度高稳定压力变送器, 一次信号的可靠性与稳定性高。

(5) 采用负压波模型和瞬时流量模型及输差法同时监控、分别计算、相互补充, 与单一负压波法相比, 提高了系统的灵敏度和可靠性, 使系统的漏报和误报率几乎为零。

(6) 监控、报警、定位全过程由微机自动完成, 不需人工干预, 操作简单方便。

(7) 声音报警, 屏幕显示事件发生的时间、位置及泄露流量, 电子地图方式显示报警地点, 直观明了, 将上述数据自动记录到数据库中并可自动发送到局域网上。管理人员可随时查询盗油或泄露事件的有关记录, 有关领导可通过网络在自己办公室的微机上查阅相关情况。

3 总结

各个企业可根据自己的实际情况选择合理的管线监控系统, 根据需要探测管线的运行参数, 避免管线穿孔泄漏等事故的发生, 同时为及时抢修赢得了宝贵时间。

参考文献

[1]万贤美:《三维管网地理信息系统的研究与实现》

[2]陈钢:《基于OpenGL的三维管线可视化》

[3]乔淑娟, 王华, 崔阳:《基于OpenGL的城市地下管网GIS可视化研究》

可视化应用 篇5

【摘 要】随着人们越来越注重环保意识，清洁能源电力成为人们生活和工作中最主要的消耗能源。电力公司要为广大的群众的提供大量的电力，需要保证电力系统的安全性和稳定性。随着我国电力管理模式发展，电力运营监控可视化管理系统能够实现优化电力公司资源的调配和整合。本文主要分析了电力运营监控的可视化应用研究现状，并针对电力运营监控可视化管理系统的实施进行了研究和探讨，以期保证我国电力运行的安全性和稳定性。

【关键词】电力运营监控 可视化管理 运营分析

随着我国经济实力的提升，人们越来越注重自己生活品质的提升，而电能作为如今应用最广泛，且不会破坏环境的能源，得到人们的广泛利用，因此我国电能的消耗每年都在增长。人们的对电能的需求，推动了电力公司经济效益的增长，为了使电力公司的抓住当前的发展机遇，电力公司需要注重电力体制的改革[1]。随着智能电网的发展，电力公司需要加强电力技术系统的改进，促使电力运用监控可视化管理系统能够从全局助力电力公司的发展。电力运营监控的可视化应用研究现状

1.1 电力管理研究现状

随着我国用电量的持续攀升，电力公司的电力系统规模也在不断增长，从而导致电力信息以及所产生数据不断增多，给电力公司的管理造成一定的压力。传统电力公司的管理方式，主要是由人工的方式，所采用的计算方式也比较简单，因此往往事倍功半。因此，为了使电力公司的管理模式更加规范、标准和自动化，我国电力公司需要加强对国外先进管理模式的学习，借助国外先进管理理念对我国电力公司管理模式进行改进[2]。目前，我国电力公司开始注重管理信息化的建设，主要有三种类型：（1）面向信息流管理的系统软件，这类软件不能完善与电力信息实现交互，同时存在数据质量有偏差的问题。（2）电力公司自主开发的系统软件，这类软件虽然实用性较高，然而却存在不够严密，不能扩充的缺点。（3）引进国外先进系统软件，这类软件尽在短时间内实用性较高，不能随着企业发展进行有效扩充。

1.2 电力系统可视化应用研究现状

可视化技术主要是利用融合人体本身的视觉感知能力和计算机图像处理能力、数据管理等，并用图形图像的形式传达和展现的信息[3]。其能够有效对复杂的数据进行分析，并产生图形图像，从而探索出数据信息更加深层次的涵义。可视化技术的发展较为广泛，将其应用到复杂的电力系统中，能够有效有效帮助电力公司处理庞杂的数据信息[4]。随着科技的进步，针对电力系统的可视化分析软件越来越多，且部分可视化分析软件取得了非常明显的效果。随着电量需求的增多，系统系统所需要处理的数据越来越庞杂，因此需要加强对可视化技术的研究。

目前我国国家电网公司采用可视化展示组件，针对业务数据、人力资源、财务管理等业务的关键指标进行配置，满足了信息应用综合查询作用及分析作用。电力公司利用图表、三维等可视化技术，并根据来自各个系统的指标数据，为人们提供决策数据，满足信息运维综合监管系统的作用。电力公司运用综合可视化技术，针对可视化监控、业务数据等进行设计配置，从而从数据采集、控制等可视化应用方面，提高可视化系统的作用[5]。电力运营监控可视化管理的概述

由于我国人口基数过多，且经济实力在不断提升，对电力的消耗越来越大，因此电力公司需要加强对电力系统的改进。我国国家电网电力运营监控可视化管理系统主要是遵循SG-ERP的建设思路，结合当前信息化业务管理系统，从而形成为具有全面监测功能、分析功能、控制功能以及管理功能等为一体的平台，为电力公司的管理和电力系统提供支持。要使电力运营监控可视化管理系统更加完善，要结合先进的可视化技术，并根据我国国家电网的系统平台，构建出展现国家电网公司成果的管理系统[6]。

电力运营监控可视化管理系统可以利用展示平台作为载体，以丰富形象的展示方式，针对业绩、发展等进行展示，从而促使人们能够全面了解到电力公司的实际运营情况，特别是公司领导可以根据所展示的内容，为电力公司以后的发展做出决策。而且，其还能够针对不同的业务需求，向不同的部门展示不同的内容，从而为不同的部门提供决策支持。电力运营监控可视化管理系统的实施

3.1 运营监控中心

随着我国电网管理的发展和进步，国家电网公司逐渐建立了更加科学规范的电网管理体制，推动了整个电力公司的进步。然而与国际水平相比，我国国家电网公司仍然有很多发展空间。其中运营监控中心是总部与旗下省市公司的综合运行部门，其主要使公司更加安全健康的发展，保障公司内部的协调性。其主要起到协调和检测的作用，并不涉及其他业务部门的工作。运营监控中心主要内容如下：（1）全面监测，主要是通过构建监测模型、设定指标法制等方式，针对公司绩效、业务流程等进行监测，从而加强发现异动的力度，实现自动预警。（2）运营分析，针对电力公司的日常管理，研究不同业务的关系和影响，通过构建分析模型、梳理关联关系，针对全面监测的内容展开分析，明确异动发生的原因以及发展趋势，并利用分析结果为领导提供决策建议。（3）协调控制，该阶段主要是根据上述两个阶段后的结构，通过协作和管控，针对异动问题，协调相关部门进行解决。（4）全景展示，利用可视化技术和大屏幕，展示全面的管理成效。

3.2 可视化管理系统的功能需求

可视化管理系统的功能需求主要包括三个内容：（1）历史数据回溯，可视化管理系统所涉及的数据较多，然而展示平台不可能将所有的数据分析整理后展示出来，而且人们也不需要一次性查看所有的数据。但为了方便相关部门能够查阅以往的数据，因此该系统需要历史数据回溯系统。（2）局部单画面点击切换，由于不同的业务类型所需要的展示内容不同，因此当同一个业务类型的数据一次不能展示完毕时，需要用到局部单画面点击切换功能，将同一个业务类型的数据，通过局部单画面点击切换的方式，保证数据的全面性。（3）树状结构图，很多指标之间都存在一定的联系和逻辑，为了保证相关人员能够明确指标间的关系，需要通过直观的树状结构图向人们进行展示。

3.3 可视化管理系统的非功能需求

可视化管理系统的非功能需要主要包括：（1）实用性，国家电网公司建立电力运营监控可视化管理系统，最主要是需要其实用性和经济性。对于可视化管理系统实用性主要表现在方便工作人员操作和管理，操作界面简单直观，数据库稳定等，同时系统还需要具有高性价比，在选择数据库和相关配置时，需要注重经济性。（2）稳定性，对该系统的稳定性要去主要有查询响应时长短、画面切换响应时长短，能够不间断的工作，且在发生系统故障时，能够保持展示功能不受影响。结语

综上所述，随着我国对电力的需求量越来越高，电力公司为了保障电力的稳定性和公司的健康发展，加强了对电力运营监控可视化管理系统的改进。通过上述分析可知，加强规范不同业务系统的操作流程，完善系统的应急处理机制能够有效促进系统的完善。

参考文献：

可视化应用 篇6

(一)知识可视化概念

知识可视化是在数据可视化、信息可视化基础上发展起来的新兴研究领域。2004年7月MatinJ，Eppler和RemoA.Burkhard给出了知识可视化的定义：“知识可视化领域研究的是视觉表征在改善两个或两个以上的人之间的知识创造与传递中的应用。这样一来，知识可视化是指所有可以用来建构和传递复杂见解的图解手段。”知识可视化超越了基本的事实传递，通过提供比信息可视化更加丰富的、表达用户所知道内容的方式，其目标在于传递观点、经验、态度、价值、期望、看法、意见和预测等，并且通过这种方式帮助他人重构并正确地理解和应用这些知识。

(二)知识可视工具具有以下几种类型

1.概念图。概念图是康奈尔大学的若瓦克(J.D.Novak)博士等(1984)根据奥苏伯尔(DavidP.Ausubel)的有意义学习理论提出的一种教学技术。它通常将某一主题的有关概念置于圆圈或方框中，然后用连线将相关概念和命题连接，连线上标明两个概念间的意义关系。这种知识可视化方法最大的优点在于知识的体系结构一目了然地表达出来，还突出表现了知识体系的层次结构。

2.认知地图。认知地图也被称为因果图，是以个体建构理论为基础提出的，其中的“想法”都是通过带箭头的连接线连起来，但连接上没有连接词，连接线的隐含意思是“因果关系”或“导致”，且没有层次的限制。认知地图主要用于帮助人们规划工作，促进小组的决策。

3.语义网络。语义网络Fisher(1990)将其定义为节点和连接组成的网络，有连接词但不严格限制在层次结构上。与概念图一样，语义网络以概念和有意义的、不受限的连接词为基础，形成基本的实例或命题。

4.思维导图。思维导图最初是20世纪60年代英国人托尼·巴赞创造的一种笔记方法。其初始目的只是为了改进笔记方法，它的作用和威力还是在日后的研究和应用中不断显现出来，并广泛应用于个人、家庭、教育和企业。托尼·巴赞认为思维导图是对发散性思维的表达，是一种非常有用的图形技术。

5.思维地图。思维地图是由(David－Hyerle)博士开发的帮助学习的语言。在这种语言中，教师和学生一共使用8种图，用以帮助阅读理解、写作过程问题解决、思维技巧提高。这8种图都是以基本的认知技巧为基础的，这些技巧包括比较和对比、排序、归类和因果推理。学生在建构知识时要使用多个图来提高基本的阅读、写作、教学以及问题解决能力和高级思维能力。

二、高校专业教育现状

一是外界信息环境的变化对高校专业教育的冲击和影响。随着人类信息量、知识量的迅速增长，如何对它们进行有效的管理、呈现和传播成为一个亟待解决的问题。高校作为知识传播和创造的重要基地，如何学习和应用现代可视化技术，深入高效地开发、组织、管理、传播高校自身丰富的知识资源服务社会，成为未来高校教育承担社会责任的重中之重。

二是高校专业教育本身发展的要求。传统的应试型教育已经不能适应当前建设创新型国家、创新型社会的要求。素质教育对高校专业教育的实行及其效果提出了更高的要求，教育更应传授给学生一种自我学习、终身学习的观念和方法。相应地，在教学中让学生形成对其所学专业的整体化、系统化的认识将更为重要。这将大大推动学生的学习主动性、创造性和积极性，也有利于学生形成自己的知识体系，并不断对其进行完善与更新。因此，大学教育不是单纯的具体知识的灌输，而是传授学生科学学习方法和学习技能，帮助他们建构合理的知识结构。

三是高校专业教育存在的问题。面对信息量、知识量迅速增长的时代现实，高校教育作为为社会培养和输送专业人才的教育基地，如何改变教育理念，优化教育方法和教育手段，不断适应时代发展的需要，培养出一批具有合理知识结构、较强学习能力的创新型人才，成为社会和全体教育工作者普遍关注的重大问题。目前，高校专业教育的现实还存在很多问题。例如：没有高效、优质的方法向学生介绍学科专业的整体知识体系及相互间的关联；学生只关注具体知识的掌握，往往是一盘散沙，不能形成对专业知识的宏观、系统的认识，不能构成自己的知识谱系等。

三、知识可视化技术在高校专业教育中的应用

第一，利用知识可视化技术将隐性知识转化为显性知识。隐性知识是指隐藏在人们大脑之中的，尚未表现出来的经验、观点、意见、态度、期望、价值观等。知识可视化可以将人们头脑中的隐性知识转换为显性知识，参与知识组织、交流、沟通、学习和创新。

第二，为课堂教学内容提供生动的可视化呈现。实验心理学家关于人类获取信息来源的心理实验证实，人类获取外界的信息中有85％要通过视觉。知识可视化技术将知识文本的线形表达，实现图形的、符号的、化复为简的图像表达，将静态知识以动态的知识呈现，从而直观生动地展示教学过程，冲击视觉神经，增强学生对知识的记忆与理解。

第三，整理思路，使思路清晰。对于复杂问题或不确定的想法，通过映射、画出问题中的元素，可以产生一种比较明晰的思路，使用可视化的模型，如采用思维地图等，这样既能给学生呈现一个思维过程，使学生可以通过思维导图理清思维的脉络，又能够构造一个清晰的知识网络，使学生把整个概念体系勾勒清晰。

第四，整合各类知识，优化认知结构。视觉信息可以和大脑中已有的知识网络联系起来，从而优化认知结构。概念图的运用就是一个很好的例子。概念图有助于学习者把握某个知识领域的全貌，将新观念与其已有的知识联系起来，将知识融会贯通。

城市三维景观可视化研究和应用 篇7

随着城市三维景观模型概念的提出和人们对它的认识的不断加深, 从二维向多维动态方向发展成为城市GIS发展的主要方向。城市三维可视化, 具体指的是城市三维空间信息可视化, 即利用虚拟现实技术、GIS技术、计算机建模技术、数据库技术, 将城市空间信息输入计算机, 通过计算机采用视觉、听觉、触觉等多种方式来表现城市空间信息。其内容主要包括模型的三维可视化和建筑信息的可视化[1]。

2 城市三维景观可视化以及空间信息获取

2.1 城市三维景观系统。

城市三维景观系统也称作城市三维地理信息系统 (Three Dimensional Urban Geographic Information System, 3D UGIS) 是指能对城市区域内空间对象进行真三维描述和分析的GIS系统, 是一个可视现实和虚拟现实集成的系统。它可广泛应用于城市规划、住宅小区综合管理、市政管理、公共交通、环境保护、资源调查、区域开发规划、旅游等多种领域。

2.2 城市三维景观系统可视化的过程。

一个完整的三维可视化过程, 包括模型化过程、映射过程、交互过程三过程。

2.3 三维空间信息获取[2]。

三维可视化空间信息, 主要包括DEM数据获取, DLG数据获取, 地面正射影像获取, 纹理数据获取, 建筑物几何数据的获取, 是三维可视化模型的展示, 也是虚拟现实建设的基础工程。2.3.1 DEM数据获取。DEM作为地形表面的一种数字表达形式, 在三维可视化景观模型的建设中起着举足轻重的作用。目前, DEM数据的获取主要有以下几种方法: (1) 野外实地直接测量得到, (2) 从地形图中采集, (3) 用合成孔径雷达 (SAR) 获取, (4) 利用摄影测量方法获取。2.3.2 DLG数据获取。数字线划图 (Digital Line Graphic, DLG) 是现有地形图要素的矢量数据集, 保存各要素间的空间关系和相关的属性信息, 全面地描述地表目标。内容包括行政界线、地名、水系及水利设施工程、交通网和地图数学基础 (高斯坐标系和地理坐标系) 。DLG的获取方法总的来说有三种: (1) 是全野外数字化测图, (2) 是己有图纸矢量化, (3) 是航空摄影测量利用全数字摄影测量系统生成DLG。2.3.3地面正射影像获取。数字正射影像 (Digital Orthophoto Map, DOM) 是利用数字高程模型 (DEM) 对扫描处理的数字化的航空像片或遥感影像 (单色/彩色) 进行几何纠正, 经逐个象元进行投影差改正、镶嵌, 按国家基本比例尺地形图图幅范围镶嵌、剪裁生成以栅格数据存储的数字正射影像数据集。 (1) 航天遥感影像处理, (2) 单片数字微分纠正, (3) 扫描模拟正射影像图。2.3.4建筑物几何数据的获取。 (1) 将线划图中的建筑物轮廓线与建筑物高度 (由层数计算或其他方式得到) 结合。 (2) 使用航空影像进行交互式获取由于航空影像真实地反映了城市建筑的所有顶部信息, 同时也反映了建筑物的部分侧面信息以及大部分建筑物附属信息。 (3) 在地面使用激光扫描仪与GPS, 通过测距求算获取这种方式获取。

3 三维景观模型的建模技术[3,6]

城市三维景观建模的技术与方法很多, 目前CAD系统, 计算机立体视觉, 基于遥感与数字摄影测量技术, 3DMAX软件建模。

3.1 CAD系统建模。

CAD系统中的三维物体建模的目的是为了完整并用图像显示三维表达所涉及的三维物体的信息, 并用图像显示三维物体或计算各种设计参数。但是由于CAD建模的目的与计算机视觉不同, 因此, CAD的模型表达往往不能直接用于以识别为目的的视觉系统, 但是, CAD可作为三维物体表达的一个层次, 经过转换后用于视觉系统。

3.2 计算机立体视觉。

立体视觉是由多幅图像获取物体几何信息的方法。用立体视觉进行三维建筑重建, 在计算机视法觉中是指有两幅或多幅二维图像恢复物体几何形状。

3.3 基于遥感影像的三维景观建模。

这种建模方法是基于遥感立体影像对, 借助数字摄影测量的方法, 根据遥感影像对间的相互关系建立交会模型, 得到地物点坐标, 建立DSM, 然后通过纹理映射, 建立城市三维景观模型。其中遥感影像是三维景观重建的主要数据源, 所以当得到遥感影像之后都要对影像进行几何变形, 纠正, 增强处理和数据镶嵌等操作, 以确保信息的正确性.

3.4 DMAX软件建模。

3DMAX是一套专业的三维动画制作软件, 是集建模, 渲染和动画为一体, 有丰富的材质, 贴图, 灯光和合成器, 在建模方面其三维路径放样, 截面变形放样, 面片建模等功能可弥补的CAD不足。

4 建模过程

北京四维远见信息技术有限公司开发的三维虚拟现实系统软件-超自然真三维地理信息系统 (SUPERNATURAL GIS) , 是基于计算机立体视觉、人工智能、空间信息等技术开发的真三维虚拟现实系统, 属三维信息系统, 为城市规划、设计、管理等部门提供一个完全不同于以往二维平面环境的真三维立体可视、可量测地表环境平台。系统基于数字高程模型 (DEM) , 数字正射影像 (DOM) , 数字矢量图 (DLG) , 以真三维方式显示地表景观, 实现地表的立体显示。

4.1 软件系统工作流程。数据获取 (地形数据, 纹理获取, 三维建模数据获取) , 数据处理, 虚拟现实 (建立三维工程, 三维浏览, 多媒体输入) 。

4.2 城市三维模型的建立。基于JX4数字摄影测量工作站下的城市三维景观可视化建模过程如图1所示。

结束语

针对城市三维可视化的特点, 利用超自然真三维地理信息系统Supernatural GIS建立三维可视化模型是非常必要的, 可以实现城市三维可视化的漫游和交互操作。大大减轻了建模的工作量, 对以后的城市三维建模方面的研究和应用也会起到很大的作用。

参考文献

[1]李清泉等.三维空间数据的实时获取建模与可视化[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社, 2003.

[2]徐青.地形三维可视化技术[M].北京:测绘出版社, 2000.

[3]周杨, 白玉, 徐青等.数字城市三维可视化技术的研究[J].河南测绘, 2002. (2) :117-123.

[4]朱英浩, 张祖勋, 张剑清.基于Mapinfo的城市三维可视化GIS[J].测绘通报, 2000, (7) :13-17.

[5]朱庆等.GIS三维模型的设计[J].武汉大学学报, 2003, (6) :35-37.

网络安全风险可视化应用研究 篇8

如果将网络系统风险评估与网络整体拓扑有机结合起来，就能实现网络的风险评估从还原论走向整体论。本文以网络系统的几何空间定位和网络风险的融合与评估为出发点，基于网络全局定位思想，通过网络风险场的构建，把网络系统的整体风险置于整体的网络拓扑当中，能够为管理终用户实时准确的依据当前网络遭受的强度和风险等级等调整自己的防御策略，提供全局的可视化管理手段。

1 网络风险可视化模型

现实中的网络拓扑，并不是简单地由数学意义上的节点和边组成，它们都有具体丰富的物理含义。借鉴认知物理学中的场空间的概念，将节点之间的相互位置和相互作用通过场描述引入抽象的数域空间。通过可视化三维视图来展现网络拓扑中节点风险融合规律，实现网络环境的几何空间分布和风险汇聚与评估相结合，网络安全风险场的构建模型如图1所示。

网络安全风险可视化模型主要解决两个问题：网络拓扑的几何空间化和网络风险的融合实现与表达。网络风险的融合可通过基于数据场的思想实现，本文主要解决网络安全风险场的几何空间的点位与可视化，其主要思路可分为以下三个方面：

1)确定数据对象。把信息系统网络拓扑看成一个数据集合，按照节点之间的空间点映射为一个数据对象。

2)确定场分布。根据GNP思想计算网络空间节点的网络坐标，按照节点之间的空间位置分布确定节点之间的场空间位置。

3)确定主机评估和网络风险融合方法，利用主流的评估模型计算单个节点风险量化值，采用数据场思想的势函数及其表达式。计算网络环境下的风险融合效果。

4)网络环境风险的可视化，利用场空间的三维分布，实现该网络节点几何分布相对应的几何空间视图。

2 网络空间的几何定位

2.1 全局网络定位

网络拓扑的结构和性质对于寻找网络中的节点保护对象和病毒传播行为的影响非常重要，而风险又是与节点位置和距离相关的。网络中节点与节点的风险传递也是通过一定路径进行传播的，基于网络坐标的方式预测网络距离，网络距离最早由Ng等人提出，主要利用一组路标节点作为静态的集中探测点,基于迭代的非线性优化集中计算坐标位置。其理论基础是网络中节点间的距离(延迟等)大部分满足三角不等式，因此可以根据极少量的测量结果将节点映射到欧几里德空间中的一个点上,从而根据任意两个节点的坐标,就可以估算出他们之间的距离[7](图1)。测量网络距离的最直接做法就是利用ping或者traceroute等工具进行端到端的测量，本文以环回时延作为网络距离的度量。

由于考虑到网络中的几何主机坐标的计算是可扩展的，首先将整个系统结构分为两部分：第一部分包括少量被称为路标(1andmark)主机的分布式集合，首先在选定的几何空间中计算它们的坐标，以它们的坐标作为参考，并散布到任何想参与定位的主机中第二部分包括任何主机只要拥有路标主机的坐标，就可以计算出自己与这些路标相关的坐标[9]。

为了更好的描述GNP思想,我们将网络空间模型化为一个几何坐标空间S，再将网络中的节点放入这个N维几何空间S中，那么在S中的主机H的坐标记为CHS，在这些坐标上求解距离的函数记为fS(·),计算出的主机H1和H2的距离f S(CSh1,CSh2)记为d赞H1H2S[13]。

2.1.1 路标主机坐标确定

首先在网络中找出一些主机节点作为路标(Landmark),如图2,L1,…LN,目的是为网络其他主机提供参数坐标，以便为S中的其他主机确定各自的坐标。利用ICMP ping包测量这些路标节点间的往返时间(RTT)，作为它们之间的实测网络距离。然后使用测量的距离dLi Lj(i>j)的一个主机来计算路标在S中的坐标。目的是使得测量的距离与S中计算距离的整体误差最小。构造目标函数fobjl(·以确定一系列路标在N维坐标系中的坐标CSL1,…,CSln。

一旦计算出路标主机的坐标CSL1,…，CSLn，它们连同采用的几何空间S的标识、相应的距离函数fS(·)，均可以应用到任何想参与到GNP的普通主机。

2.1.2 普通主机坐标确定

将需要测量距离的普通主机放入N维坐标系，例如，对于主机H，同样使用ICMP ping包测量主机H与这些路标节点的RTT时间，作为主机H到各个路标的实测网络距离。根据这些实测网络距离dHLi，以几何空间S中已经确定的路标主机坐标为参考，计算出主机自己的坐标CSH1,使得通过主机H的坐标到这些路标的坐标的距离与主机H到这些路标的实测网络距离的整体误差最小。

至此，利用GNP思想可以把网络上的任意节点放入N维坐标系。以后，每当需要估计主机节点间的网络距离，就可以利用他们的GNP坐标直接计算他们之间的GNP距离，作为它们在场空间中的网络距离的估计值。

3 网络环境的风险评估

本文将网络安全风险的评估过程分为两部分：

主机基本风险：计算主机的独立风险，不考虑主机间的交互，即不考虑网络中其他主机对本主机安全风险的影响。

网络提升的风险：考虑主机间的交互，通过主机间的通信，重新考虑正存在的或拟存在的远程攻击风险，比如软件和网络本身的安全弱点。

3.1 基于主机的节点评估

主机单元的风险评估，包括对主机内部资产(数据、应用程序、后台服务)的价值评估，主机静态风险因素(安全补丁、杀毒软件、防火墙等)和动态风险因素(注册表变化、进程变化、文件变化、主机对外数据交互等)的风险评估，主要涉及风险因素信息的采集、分析、建模以及评估计算等过程。本文采用层次分析法(AHP)与模糊数学的模糊综合评判[基于模糊数学评估方法]相结合的方法，从主机内部的资产价值、静态风险因素、动态风险因素三个方面对安全风险实施量化评估。把建立主机综合风险量化评估模型。模型结构如图1所示。

3.2 基于网络的风险融合

处于网络背景下的每个主机节点并不是孤立的个点，存在普遍联系和相互作用，具有风险传播和互递特性。对于风险场中某一个节点受到风险的干扰或者破坏，必将通过网络途径对其邻居节点产生一定程度的影响;对节点的干扰，一方面破坏节点本身，更重要的是破坏它与周围邻居之间的关系，从而使得整个网络体系受到影响。

通过高维的网络数据映射到风险场，在描述风险场的属性时，我们引入标量函数-势函数来表达单个节点对场中其他节点的风险影响与汇聚。因为势函数是关于位置或者距离的函数，可以叠加。因此网络空间每一个节点都会对场中任何一个点的势值有贡献，且贡献的大小与距离的平方成反比。场中任何一点的势函数被定义为所有节点的影响之和，给定n个数据节点，D={d1,d2，…，dn}在X上的势函数定义为：

其中，mi为该点di质量大小，由于本文研究是以主机节点为单元研究风险的传播规律，故拟用单元节点的风险值表示节点的质量，一般而言，单个节点风险值越大，它在网络中的辐射面越广，传播性越强，向外传播的概率就越高。风险值越大的节点，它在风险场的影响力也就越大，在网络空间就越“重要”。而风险值越低的节点，我们认为该节点抵抗风险能力就越强，被感染的概率就越低。

事实上,风险节点利用网络路径进行风险攻击和传播牵涉到多方面的因素，考虑到网络中节点的风险传递的强度不但与节点空间位置有关，而且与网络的传播路径、风险类型、节点的抗风险强度息息相关，所以传播概率也是不同的。为了突出本文的实验效果，我们必须考虑到风险传递几率，因此上述函数被改进为：

其中，pi为节点间关联性因子，与实际传播路径有关，主要描述风险传递的可能性。d(x,di)为节点di与对象x间的距离，σ为辐射因子。通过多次迭代和相互作用，就可以计算出风险场中各节点的势。势越大的点，其风险越高。

4 系统原型设计

原型系统基于先上而下、先局部后整体的设计思路，主要由三个模块组成：风险场的构建模块、主机信息采集模块、风险可视化模块。信息采集模块负责风险行为信息的收集和综合，风险的计算模块，分为主机风险与网络风险，负责将收集到的信息转换成定量风险值作为输入，实现风险评估模型的计算过程，风险可视化模块基于风险场构建实现网络风险的可视化视图，客观反映风险的高低与强度。

4.1 实验网络的可视化

本文以某单位综合信息网为例，我们根据GNP思想将实验网络系统(图6)抽象成为一个风险网络坐标空间(图7)，该局域网主要由生活区、办公区、商务区等四个区域网络组成。整个系统采用核心层及接入层两层结构。核心层交换机4台，以千兆连接;接入层交换机，就近接入所在区域核心交换机。实验选用用户终端44个。系统利用几台接入交换机作为参考路标(landmark),通过构建后的网络空间几何分布如图7，值得注意的是，图中节点之间连接关系并不完全对应物理网络中的位置关系，而只是网络空间的路由表达。

4.2 主机节点风险评估

系统拟采用C/S模式实现，每个主机上建立一个Agent，该Agent负责采集各种影响网络安全数据，评估主机的风险，归纳出各风险源统计结果，服务器利用各个主机节点数值构成网络空间风险场，利用各主机提供的静态风险值和网络拓扑可以绘制出风险场的态势图。整个风险评估实验系统采用C/C++语言实现。

其涉及的主要数据结构如下：

4.3 网络环境风险融合

为了验证实验效果，我们以一个有50个节点和56条边组成的网络拓扑[11]为例，通过全局网络定位获取网络中每个节点的网络坐标，在节点评估的基础上，利用改进后的风险场势函数计算网络空间节点的融合效果。

融合算法如下：

利用各主机提供的网络风险值和网络拓扑可以绘制出风险场的可视化态势图。

运算得出的等势平面图和三维效果图7和图8，其中红、黄颜色表示风险程度的高低处于危险和警戒状态，从中可以直观寻找最具威胁节点和安全节点。

5 总结

可视化应用 篇9

早在20世纪70年代，桌面操作系统、计算机图形学、图形显示设备、人机交互等技术的发展即已推启了人们对移动互联网下数据可视化技术应用的现实研究风潮。处理范围从简单的统计数据扩展到更为复杂的网络层次、数据库、文本等非结构化与高纬度数据[1]。1986年10月，在美国国家科学基金会的“图形图像处理和工作站”讨论会上，提出了“科学计算可视化”(Visualizationin Sciencific Computation,Vi SC)[2]。此后，国内的各大科研单位开始在数据可视化领域投入了可观的精力，为应用领域认识和使用数据可视化奠定了坚实的基础。近年来，在我国互联网的发展过程中，人们迫切希望能够随时随地从互联网中获取信息和服务，移动互联网[3]应运而生并已在移动网络[4]、移动游戏、移动即时通信[5]、移动购物、移动支付[6]等方面实现迅猛发展。然而数据可视化在移动端的发展并不顺利，张青等人在文献[7]中提出移动互联网端的可视化具有重大的信息价值但却仍然存在以下问题:(1)如何给用户提供更好的交互方式;(2)如何为决策提供更为直观的依据。曾悠在文献[8]中描述了现阶段可视化存在的问题:如何实现高性能的海量数据展示，减少用户的等待时间和应该运用什么样的绘图技术;吴佳鑫在文献[9]中提出早期数据可视化模型主要以流水线模型为主，具体描述了从数据空间到可视空间的映射，包含串行处理数据的各个阶段:数据分析、数据过滤[10]、数据可视化映射和绘制，但却不缺少了用户的交互功能。鉴于此，本文首先提出了一种将流水线改进成回路的数据可视化模型，增加了用户和数据交互的功能;其次分析了Canvas绘图技术的优缺点，并针对移动平台，采用一种基于Canvas的数据驱动可视化工具echart.js，遵循AMD(Asynchronous Module Definition)异步加载规范，传递JSON(Java Script Object Notation)数据，实现图形界面的按需加载。该模式具有更强的可扩展性和可维护性，能够显著提升性能。

1 相关技术

数据可视化是指利用人眼的感知能力对数据进行交互的可视表达以增强认知的技术，能够将不可见或难以直接显示的数据转化为可感知的图形、符号、颜色、纹理等增强数据的识别效率传递有效信息[8]。数据可视化涉及到数据可视化模型以及与其相关的一系列技术。

1.1 数据可视化中的流水线模型

早期的数据可视化主要是以流水线模型为主，重点描述了从数据空间到可视空间的映射，包含串行处理数据的各个阶段:数据分析、数据过滤、数据可视化映射和绘制。该流水线实际上是数据处理和图形绘制的嵌套组合[11]。具体模型如图1所示。

1.2 Canvas绘图技术

Canvas最初是由苹果公司内部使用自己的Mac OS X Webkit引擎进行设计、并组织推出的，苹果大力推广使用HTML5，促进了Canvas的发展和应用[12]。HTML5提供了画布元素<canvas>，同时HTML5定义了很多API支持脚本化客户端绘图操作。Canvas标签和SVG以及VML之间的一个重要的不同就在于，SVG和VML使用一个XML文档来描述绘图。SVG绘图很容易编辑，只要从其描述中移除元素即可做到。而Canvas则是通过Java Script来绘制2D图形的。标签中移除元素，往往需要擦掉绘图，并进行重新绘制。而Canvas以位图为基础，决定了其在绽放处理方面要比SVG的适用性略差。Canvas不允许Java Script使用其本身之外的任何API来执行外部操纵。另外，尽管改善其特性的工作正在进行中，但是Canvas适用于图像操纵，并且基于其不需访问DOM的特点，所以对于在网页上各个方位快速移动多个项目，Canvas表现出可见的良好性能，这即使得其作用将愈显突出。

1.3 esl加载器技术

esl是一款浏览器端、符合AMD(Asynchronous Module Definition)的标准加载器，完整描述了模块的定义，依赖关系，引用关系以及加载机制，适合现代Web浏览器端应用的入口与模块管理。

AMD(Asynchronous Module Definition)是一种用于动态加载Java Script代码的API规范。该规范提出了一种基于模块的异步加载Java Script代码的机制，通过将代码封装进一个个模块，即取得模块的引用[11]。

1.4 JSON数据格式

JSON数据格式是一个无序的“名称/值”对集合。一个对象以“{”开始，“}”结束，每个“名称”后跟一个“:”，“名称”使用“”括起来，“名称/值”之间使用”，”将其分隔。

下面是一个简单的示例:

var user={“username”:“Jim”，”age”:25，”sex”:”male”};

这个对象包含了3个元素username、age、sex，其对应的值分别是Jim、25、male。JSON作为一种轻量级的数据交换格式，不仅具有更轻巧、友好的Web客户端的格式，同时易于机器生成和解析，这些特性使得JSON成为理想的数据交换格式，适用于服务器与移动端的交互。

2 数据可视化回路模型的研究

2.1 数据可视化回路模型

针对于1.1节中“数据可视化流水线模型”缺少了用户交互功能，本文特在此提出了一种数据可视化回路模型。模型将流水线改进成回路后，用户的交互可以出现在流程的任何阶段，如图2所示。

该数据可视化回路模型的结构分为两大类:可视化呈现和用户交互。

首先，针对可视化呈现的过程可详述如下:

(1)选择呈现维度(select)。了解与选择可视化呈现的数据集。

(2)数据的预处理(Pre-processing)。对输入数据集进行预处理，消除错误，弥补缺失的信息。

(3)抽取对应的数据集(Data mining)。在海量、清晰的数据集中抽取相对应的数据集，形成可视数据。

(4)利用Canvas、SVG等进行绘图(Plotting)。将数据进行分析绘制形成相应的可视化视图，呈现给用户。

其次，关于交互的过程则给出如下描述:

(1)用户可通过UI界面进行数据的更改，形成新的数据进行可视化操作。

(2)用户可对数据进行过滤，颜色、大小、布局进行更改，形成新的可视化图形。

(3)用户可以更改绘制器，进行新的数据可视化操作。

2.2 移动互联网下数据可视化交互模式

本数据可视化回路模型采用异步加载的交互模式，如图3所示。

由图3可知，该模式是基于数据驱动的。实现中，主要依靠服务器提供相关的数据，通过Internet向客户端传输指定的JSON数据。当手机浏览器接收到服务器端传来的JSON数据后，即通过esl.js按需加载echart-bar.js生成柱状可视图，同时一并按需加载echart-line.js生成折线数据可视图。利用如上的按需加载特性，服务器端传来的JSON数据将会渲染出指定图形，从而能够显著提升性能。esl.js加载代码如下:

3 移动互联网下数据可视化应用

3.1 Canvas数据格式

本应用根据2014年5～10月淘宝天猫的销售信息数据，包含男装、女装、童装、内衣、家纺等数据。首先定义数据集对象和数据化对象，数据集对象是指所有维度的可视化对象接收的数据;数据化对象则表示了指定维度的数据对象。将数据集对象过滤抽取出数据化对象，完成在浏览器中的图形渲染，得到数据可视化结果。可视化对象由多个Canvas组件构成，考虑到代码重用性，即根据可视化图形的不同Canvas组件定义不同的模块，模块分为接收数据Canvas组件和不接收数据的Canvas组件两种，通过对固定组件进行不同组合，可以得到多样的数据可视化结果。

对于不同模块图形的渲染，可以不局限于使用每一Canvas组件，考虑到Canvas性能和esl.js按需加载的特性，可以选择适合的、且所需的echarts图表在移动端渲染可视化要求涉及的图形界面。

数据集对象需要完成对数据源的预处理，从服务器端返回的数据源一定是JSON格式数据，数据集对象则需要提供特定的API构造成可视化对象option，并调用echarts指定方法进行图像的渲染。可视化对象数据的定义格式如下:

其中，{}表示对象，[]表示数组，相应的模块并非全部需要，可以按照自身需求设计符合期望的可视化产品。

3.2 移动互联网下数据可视化的实现

文字描述较为抽象，而图形图像的展示相对来说要更为生动、形象和直观。通过数据可视化将数据进行更加清晰的展现，有效地传递信息，帮助用户从中发现关系、规律、趋势。本文基于echarts.js提供了丰富的Canvas类库，将数据的格式封装到option对象中，调用echart.js类库中的setoption()方法进行指定数据可视化的渲染。同时将电子商务的部分数据进行可视化分析处理，其中一组结果示例如图4所示。通过数据的横向和纵向比较，可以明白看出电子商务发展状况的总体趋势。从折线图中就已真实反映出:富安娜家销售金额在5～10月有大幅度的增长，水星家纺5～10月销售金额有小幅的下降，梦洁家纺、恒源祥多喜爱、北极熊家纺5～10月份销售金额在2 000万元左右，表现平稳。数据可视化目标就是让用户和系统之间可以进行和实现交互，echarts.js作为一个优秀的可视化工具，提供了一套对数据交互的事件，当用户点击数据视图按钮时将可直接呈现可视化背后的数据，如图5所示。通过将数据呈现给用户，用户可对这些数据进行修改，而后进入新的一轮的数据可视化渲染，从而大大提升了用户的体验指数。

4 结束语

电力系统调度运行可视化功能应用 篇10

电力系统中的可视化功能是利用图表、动态图像直观性的在网络中展示各个参数、指标。调度人员利用这种技术能够把握全局电力的分布情况, 改变负荷的发生条件, 在天气变化下, 对网络运行的影响比较大。

1 电力可视化系统概述

1.1 分类应用

首先, 科学数据可视化的应用, 它能将大量数据快递抽取, 保证数据的整体性。在应用方式中主要能够实现潮流走向、电压分布状况等。然后, 应用系统在人机界面体现的可视化, 主要实现人机的交互接口, 方便系统的操作性, 主要应用在对电气操作票中点图成票的拟写。最后, 对信息检索实现可视化, 主要对信息图形产生的集成化信息进行索引, 主要应用在限额的稳定性、定值的保护以及设备信息的可视化[1]。

1.2 特征分析

可视化系统在应用期间具有多种特征, 首先, 它具有实时性以及在线功能。由于图形中的数据信息是实时化的, 能够展示数据结构。而且, 它能体现追踪性, 改变电网在运行期间的状态, 特别是动态化的电网负荷、电网在运行期间的基本状况。最后体现良好的预防与预警功能, 利用系统中的图形以及色彩对电网在运行期间存在的安全问题进行提示, 然后根据预警信息进行检测等方式。

1.3 应用目的

电力系统在构建平台后, 实现了预警功能。因为电力系统实现的可视化系统能够对系统中的数据进行采集, 能够分析基础形式, 所以系统应具备开放性的接口形式。不仅能够保证电力系统的对接形式, 还能对其他产生的数据源进行分析。调度人员在关注信息期间, 在界面上能够利用多种功能来实现, 在可视化技术和数据平台分析下实现数据的挖掘处理[2]。

1.4 预警功能

可视化系统在运行期间能够对电网进行自动跟踪, 但在系统扫描中会存在一定的安全隐患。如果电网在运行期间出现超限情况, 系统就会在线进行预警行为。将得到的可视化信息在决策基础上来实现。在可视化信息分析形式下, 它不仅能对全局、细节信息进行展示, 将电网在运行期间的状态展示给调度人员, 还能帮助调度人员在一些问题环节进行调整、控制。

2 电力系统调度运行可视化功能应用

2.1 电力系统地理图形的可视化

引入地图图形能够电力地理图形, 在电力网络与地理图形结合方式中, 在地图展现方式上它能够反应出电力系统中的运行状况, 特别是场站、线路以及用户中的相关信息等。对于一些关键的运行设备, 也能够实现地理位置, 在可视化地图上, 能够形成地理接线图。电力系统在运行调度基础上实现了各个信息的展示。

2.2 运行状况的可视化

2.2.1 网络电压可视化

系统能够对场站中的电压进行展示, 由于电压在电网运行中能够保证一定的安全标准, 所以在场站中就要对电压的运行状况进行实时监控行为。在系统运行中, 对各项指标进行展示、调用, 然后利用实际电压对正常电压标准、预警电压以及考核电压进行对比, 利用不同颜色进行标记, 从而保证电压在运行期间的直观性。

2.2.2 系统性电压

在网络管理期间, 控制节点电压并不是它的重要内容[3]。在多种变化情况下, 调度人员应对网络电压中具体的分布情况进行分析、了解, 然后根据科学消息对整个电网的运行设计合理的调度方案, 从而实现科学的平衡性和调度行为。所以说, 可视化系统中, 系统性的电压也是重要一部分。主要利用等高线以及云图对数据、空间进行连续性的、分布式展示。

2.2.3 潮流改变可视化

潮流改变在可视化变化中是一种动态性的改变方式, 在可视化系统中, 它能对实话展示潮流的变化情况, 改变潮流在展示期间的限额与裕度。调度人员在判断期间也能对潮流改变趋势实现良好的帮助行为, 从而保证潮流在断面期间的重载方式。可视化系统中的剪头能够展现潮流改变的大小和方向, 利用饼图、色彩以及百分比都能对潮流情况直观展示, 从而保证数据信息的直观性, 并方便调度行为。

2.2.4 设备状况可视化

电力系统在控制过程中, 最主要的内容就是保证设备的运行状况。如果保证设备在运行期间的稳定性, 就能实现电力在供应期间的稳定性。所以就要对设备中的容量、设备的运行状况进行监控, 利用可视化系统对设备中的参数以及运行的基本状况进行展示, 根据设备机组容易出现的状况进行查找、解决, 从而避免相关问题的发生。

2.2.5 系统运行参数可视化

系统在运行期间的参数也能实现可视化, 不仅仅在电压、电流以及设备上实现可视化现象, 电力系统在运行期间实现的技术参数、运行参数也能实现可视化。如:在运行期间发生短路电流、变压器的负载状况、发电机的运行功率以及场站的监控参数等, 这些情况中体现的参数能够直接与设备进行联系、与线路进行联系、与区域进行联系等条件, 并在各种图形展示过程中为调度人员的管理工作提供一定帮助。

3 结论

在电力中实现网络调度主要在电气操作、非电气操作上来实现的。对于电气操作来说, 它能够对操作票进行编写、发布。对于非电气操作来说, 它能够对机炉进行开启或暂停、能够对电能计划进行修改、能够对电能在交易期间的行为进行执行、输入等方式。所以说, 可视化技术在调度操作过程中, 能够体现良好的操作界面, 不仅能实现设备运行的稳定性, 还能保障调度人员在处理期间的速度和能力。

摘要：电网调度可视化的建立在现代化技术发展下具有积极意义, 它不仅能实现电网的运行管理, 还能保证系统在运行期间的直观性, 从而实现整个网络系统的安全性。本文通过在本公司的运行来阐述可视化功能应用。

关键词：电力系统,调度运行,可视化

参考文献

[1]何四海.电力系统广域测量数据实时动态可视化技术研究[D].电子科技大学, 2013.

[2]李彪.可视化智能调度系统在地区电网中的开发与应用[D].山东大学, 2012.

可视化应用 篇11

【关键词】信息系统；可视化；三维模型

引言

随着系统工程理论和计算机技术的发展，信息管理手段与方法也得到了长足的进步与提高，并在企业管理中发挥了显著的效果，决策者们逐步认识到利用信息管理软件辅助管理、决策是现代化管理的必由之路。因此各式各样的应用软件进入各行各业，大大提高了管理和业务办理效率，为企业的管理节省了大量的人力、物力和时间，也为社会节约了大量的资源。

如今，信息系统已经为人们所依赖，很多业务的办理已经再也离不开信息系统，管理者们的决策更是离不开信息系统的支持，要想做出正确的决策都需要信息系统提供大量的信息数据、统计报表、分析结果等。但目前大多数管理软件对于数据的表达不够形象、具体，而大多领导都是非专业的，要从一大堆专业的数据表格、分析报表中快速获取信息，迅速理解并正确、及时地做出决策是一件十分困难的事情。

因此，利用三维模型技术构建可视化的信息管理系统是非常必要的。所谓可视化，就是在系统中运用图像技术将信息数据转换成形象化的、直观的图形方式展示出来，让用户能够一目了然。

基本思路

实现信息系统中数据信息的图形化表示，首先需要对信息系统所涉及的管理对象进行建模，构建精细化的三维模型，并确定管理对象与三维模型的对应关系，据此关系和业务统计数据调整三维模型的纹理及形态，构建专题模型，达到数据的可视化展示，实现思路主要分为建立模型、数据映射、模型控制三个步骤。

第一步：建立模型

三维模型是物体的三维多边形表示，是利用基本的几何元素（点、线、面、长方体、球体等）通过一系列几何操作，如平移、旋转、拉伸等来构建的现实物体的几何形态，通常用计算机或者其它视频设备进行显示。任何自然界存在的物体都可以用三维模型来表示，可以是现实世界存在的实体，如建筑物、风景、工程设备、交通工具等，也可以是虚构的东西，比如电影、游戏中的人物、场景、资源等。三维模型可以用专门的三维建模工具软件手工制作，也可以按照一定的算法自动生成。作为点、线、面和其它信息数据，三维模型可以以虚拟的方式保存在计算机文件中。

（一）手工绘制三维模型

手工绘制三维模型一般要借助三维图形工具软件，当前比较常见，知名较高的建模工具软件主要有3DMAX，SoftImage，Maya以及AutoCAD等等。它们的共同特点是提供一些基本的几何元素，如点、线、面、立方体、球体等，同时提供一系列几何操作方法，对这些元素进行平移、旋转、拉伸以及布尔运算等来构建复杂的几何图形，一般还内置了许多常用模型构件（树木、房屋、电线杆等等），用户通过选取、拖拉就可以完成比较复杂物体的建模。

（二）参数化自动建模

比较大的物体，比如一个城市、一条公路等，如果采用手工建模，那工程量将是巨大的，采用参数化自动建模将大大缩减建模工作量，所谓参数化建模，就是将比较大实体分解成小模型构件，再将各类构件分解成几何参数（长、宽、高、曲率、曲线方程等）以及颜色、纹理等参数，通过设计或者从已有的设计图纸中获取各类构件参数，由计算机批量创建实体模型。

（三）模型的叠加

将建立好的模型与三维场景（比如高清三维数字地图等）进行叠加、融合，也就是将三维模型构建的物体置于高度仿真的场景中，使三维模型的表现更加真实。模型与场景的叠加需要根据三维模型的坐标、方向、高程等参数信息与场景的坐标、高程等信息进行比对、计算，进行一系列的操作，如对场景地面进行降低或者升高、挖掘或者填补，使模型与场景达到融为一体的视觉效果。

第二步，数据映射

一般信息系统中，业务数据都围绕管理对象发生，比如公路建设管理系统，其中的所有业务数据都是与某个工程实体相关的，将信息系统中管理对象与三维模型或者模型构件进行对应，建立联系，以信息系统管理对象（如工程实体）为桥梁，建立起数据信息与模型的关系，是实现数据信息可视化表示的关键步骤。

因此在建立模型时需要在模型中增加分类、位置或者编号等信息，用以区分每一个模型甚至模型构件。比如公路上的桥梁模型，需要标识每一个桥梁模型的分类（即桥梁）、所在路线、所处的里程桩号等信息；图书馆中的书架模型，需要标识书架所在的房间号、书架的编号、所在层数等等，通过这些标识信息，可以找到确定的某一个或者某个范围内的一批（桥梁或者书架）模型。同时在信息系统数据库或者文件中建立管理对象与模型或者模型部件的关系对应表，比如房地产、公路、铁路等工程建设项目管理系统中，需要建立工程量清单与模型或者部件的对应关系表。通过关系对应表，可以通过工程实体中的项目信息找到对应的工程模型，也可以通过模型找到对应的工程实体，从而建立起模型与业务数据的关联，公路建设工程实体与三维模型的对应关系表示例如下图：

图1：工程对象与模型对应关系示例

第三步，控制模型

绘制的三维模型是物体的设计状态，是静态的，而在信息系统中经常需要表现事物的动态信息或者过程管理信息，比如公路、铁路、房地产等建设信息管理系统，经常需要反映工程的建设进度情况；图书馆管理系统中，需要反映每个书架每本图书的借出、归还状态。因此我们需要根据信息系统中的日常管理数据或者统计分析数据信息以及实体与模型的关系，调整三维模型的贴图、色彩、样式、透明度等控制三维模型的表现形态，达到可视化的数据表现效果。比如，根据图书借、还情况表，将借出的图书调整成透明或者半透明状态；根据工程进度统计表，将完工部分工程对应的模型调整为不透明，将未完成部分对应的模型调整成透明状态，即可形象地表现图书库存情况或者工程的进度状况，从而实现信息数据的三维可视化，

结语

淌塘铜矿三维可视化建模及应用 篇12

随着地质统计学、数学、计算机图形学和网络技术的发展,在科学计算可视化的基础上,工程地质逐渐向综合集成化、数字化、可视化的方向发展[1,2,3]。矿床三维可视化建模已成为数字化的一个重要方面,并成为当前地学信息技术领域最富有活力的研究方向之一[4]。通过建立地质体实体模型来研究矿床空间关系、分布规律以及进行工程设计等工作已逐步取代传统手工方式[5,6]。三维实体模型不仅准确、直观的诠释了地质体空间形态,并且为采矿工作者进行辅助工程设计提供了可靠的依据[7]。本文以淌塘铜矿为例介绍了三维可视化建模技术在矿山中的具体应用。

2矿山地质概况

矿区位于扬子地台康定地轴中段东缘,为东西走向的金沙江褶断带与川滇南北向构造带的交接复合部位。构造运动从晋宁期、澄江期到印支期均有表现,并伴有相应的岩浆活动。多期、多阶段构造—岩浆活动及变质变形作用,构创了本区良好的成矿地质背景,为区内丰富的矿产资源形成提供了有利条件。淌塘铜矿床赋存于前震旦系会理群淌塘组第二段第二层中亚层(Pt2t22-2)中部主含矿层中,与炭质凝灰质千枚岩关系密切[8,9]。

淌塘铜矿床共圈出3个矿体群,由东向西、由浅表至深部分别为:①、②、③号。矿体呈层状、似层状产出,局部有分枝现象。矿体走向总体北10°东,倾向北东,陡倾,倾角69°～76°,平均倾角72°。已控制矿体走向长620m,倾向延伸300m。矿体最大厚度37.47m,最小1.00m,平均厚度10.41m,厚度变化系数72.12%[8,9]。矿石类型以原生硫化矿为主。

3矿山地质实体模型构建

3.1钻孔数据库及统计分析

地质数据库就是将不同的地质数据信息按照一定的关系有机地组合在一起,共同表示钻孔完整信息的数据集合。对样品进行统计分析一方面是为了掌握矿床铜以及其它金属元素的分布情况,另一方面是指导后面品位推估时采用何种方法进行变异函数计算与分析。本次建模收集到125个钻孔和坑道数据,样品数量为4 752个。

根据地质统计学原理,为确保得到参数的无偏估计量,所有的样品数据应该落在相同的承载上,即同一类参数的地质样品段的承载应该一致。因此,在建立品位模型之前,需对样品按钻孔长度进行组合。在组合过程中为了降低样品组合过程中可能导致的品位平均化程度,取组合样长度为平均原始样品长度1.2m,最小组合样长为原始样品的75%,即0.9m。另外,为了在储量计算时能够比较准确地反映有用组分的实际储量,缩小特高品位对平均品位计算的影响,需要对特高品位进行处理。

品位值高于平均品位的6～8倍的样品为特高品位,品位变化系数大时取上限(8倍),品位变化系数小时取下限(6倍),品位变化系数计算公式如下[10]:

式中:Vc——品位变化系数;

δc——品位均方差,;

——矿体算术平均品位;

c1,c2,…cn——已知的采样品位;

n——样品总数。

不同的品位变化系数下,铜样品的稳定程度见表1所示。

淌塘铜矿较高样品个数极少,样品最大值为9.45%,特高品位用平均品位代替的方式进行处理。样品组合后的统计结果见图1所示。

从图1中看出Cu元素服从对数正态分布的规律,Cu均值0.29%、标准差为0.48。

3.2变异函数的计算和拟合

由于矿体分布具有一定的方向性,区域化变量在不同方向可能会具有不同的结构性和变异性,即具有空间各向异性特征。因此,在进行变异函数的计算和分析时将针对不同的方向分别进行。根据经验,对于金属矿床,要按走向、倾向、厚度3个方向进行变异函数的分析,因此,对于Cu元素品位进行这3个方向的实验变异函数计算,具体参数见表2。

变异函数的理论模型又分为有基台和无基台两大类,其中有基台的模型有球状模型、指数模型和高斯模型;无基台的模型有幂函数模型、对数函数模型、纯块金效应模型及空穴效应模型等。本次研究采用球状模型[5],其拟合Cu元素曲线见图2、图3和图4所示。

3.3交叉验证

理论变异函数参数将用于后续的矿床品位推估或储量计算中,因此,理论变异函数参数取值的正误对品位估值结果的准确性具有非常大的影响。进行交叉验证的目的就是对理论变异函数参数的取值进行检验,判断应用这些参数进行品位估值时的估值效果。

利用上述得到的3个方向的变异函数参数进行交叉验证,结果见图5。根据交叉验证的结果,误差均值0.0005(趋近0);标准差0.438;2个标准差范围内误差所占比例95.12%。由图5可以看出误差分布为正态分布,符合交叉验证的两个理论判据,可以用于进行克立格估值。

3.4地形表面模型的建立

数字地形模型是用来虚拟地形和表面的,一般由若干地形线和地形特征散点组成,考虑到每个点的坐标值,将所有点联成若干相邻的三角面,然后形成一个三角网随着地面起伏变化的单层模型。表面模型只能描述面,在平面上不具有重叠功能,即在同一个X、Y上只能有一个Z值。

根据淌塘的1:5000地形等高线,生成的地形表面模型见图6。

3.5矿体模型

矿体模型是一个封闭的3D模型,一般采用剖面相连的方法来创建。如果两个剖面之间矿体轮廓变化不大,几何匹配性相对较好,只需要段间自动相连就能够满足要求了。但实际上,矿体的赋存状况是非常复杂的,或者矿体内部存在夹石,或者出现矿体受断层错动现象。因此,如何有效处理这些问题显得尤为重要。这要求进行解译的地质工程师既掌握全面地质矿床理论、规范,又具有丰富的工作经验,既熟悉各种复杂的连接方式又有熟练的连接技巧。

本研究中依据工业指标,参考建立的钻孔数据库在三维环境中对矿体轮廓线进行了圈定。建立的矿体模型见图7所示。

3.6矿体三维属性模型

属性建模是在三维结构模型基础上,利用采集到的空间属性信息,采用地质统计学方法,完成三维属性建模,主要表征实体内部属性。

本研究中采用外存八叉树模型的构建技术来创建属性模型。基于八叉树的块段模型不同于传统块段模型,其建立过程中不需要对原型进行初始栅格化,只是对三维目标的空间位置进行栅格化,这样可以大大避免冗余数据的产生,同时没有“基本单元块”的限制,这样不同的地质目标可以有不同的体元粒度,实现多分辨率的要求。构建过程分为构造原型和目标赋属性两个步骤,其中“目标赋属性”就是对属性模型中目标范围内的三维空间栅格化(划分为若干个体元),并对每个体元赋上相应的属性,体元的大小可以根据目标的规模以及属性记录的精度要求而定。体元尺寸选择主要依据矿床规模、空间形态、勘探网度和拟采用的开采方式。考虑到淌塘铜矿为急倾斜矿体,且矿体走向长度和倾向延深远大于矿体厚度,因此在选择模型单元块尺寸时,Y方向尺寸应相对较小,经综合分析后,本次以2m×5m×5m的规格为基础块尺寸建立属性模型原型。

3.7储量统计

属性模型建立好以后,按照不同的边界品位进行统计分析。储量统计结果见表2。

3.8三维可视化采矿方法设计

根据矿体赋存条件及岩石力学条件,矿山采矿方法选用浅孔留矿法,应用三维建模软件对单体采矿方法进行了设计,如图8和图9所示,根据DIMINE三维矿山软件提供的工程量计算方法,计算了采场内的设计工程量和支护量,自动输出的设计结果见图10所示。

4结语

(1)利用三维可视化建模技术建立实体模型更加逼真地反映地质体空间形态,根据建立的矿体模型可为品位估值、储量计算、采矿设计等提供很好的平台。

(2)通过三维矿业软件实现了地、测、采专业间的数据共享,消除了信息孤岛。

(3)通过三维软件可以实现采矿方法的精确设计,可以快速实现多个方法的对比。

(4)通过引入DIMINE三维矿业软件,使淌塘铜矿及时掌握了矿山现有资源储量的空间分布、数量、品位和可靠程度,合理评价了矿山的资源储量,为矿山的正常生产持续、深部开拓工程布置和后期规划提供了可靠依据。

参考文献

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[5]龚元翔,王李管,冯兴隆等.三维可视化建模技术在某铜矿中的应用[J].矿冶工程,2008,28(3):1-4.

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[9]403地质队.四川省会东县淌塘铜矿地质勘查报告[R]. 2006.