可视化技术

可视化技术（精选12篇）

可视化技术 篇1

“可视化”(visualization)其实质是利用计算机的图形图像处理技术,把各种数据信息转换成合适的图形图像在屏幕上展示出来。这一过程涉及到图形学、几何学、辅助设计和人机交互等领域知识。

在20世纪上半叶,人们就已经利用多种统计表格和图形这些相对原始的可视化技术来分析各种数据。在1986年10月,美国国家科学基金会在其举办的“图形、图像处理和工作站”讨论会上,“科学计算可视化”的概念第一次被正式提出。1987年,由布鲁斯·麦考梅克等人所编写的美国国家科学基金会报告《Visualization in Scientific Computing》[1],对可视化技术领域产生了大幅度的促进和刺激。人们不但利用医学扫描仪和显微镜之类的数据采集设备产生大型的数据集,而且还利用可以保存文本、数值和多媒体信息的大型数据库来收集数据。因而,就要高级的计算机图形学技术与方法来处理和可视化这些规模庞大的数据集。二十世纪90年代初期,人们发起了“信息可视化”的研究领域,其支持抽象的异质数据集的分析工作。因此,目前人们正在逐渐接受这个同时涵盖科学可视化与信息可视化领域的新生术语“数据可视化”。

1 基于处理对象及目的的分类

随着可视化技术的发展,逐渐形成了一些分类,通常情况下,人们习惯于将可视化分为以下四类:科学计算可视化、数据可视化、信息可视化和知识可视化。这四类可视化的主要区别在于可视化处理对象以及目的的不同。科学计算可视化主要用于处理科研领域实验产生和收集的海量数据,力求真实的反应数据原貌,利于模拟实验的进行;数据可视化较为笼统,一般用于处理数据库和数据仓库中储存的数据,目的在于以可视化的方式呈现数据,利于使用者观察;信息可视化抽象层次较高,其目的主要在于让使用者方便地发现数据内部隐藏的规律;知识可视化则主要表现领域知识,使已有的知识能够更加迅速有效的在人群中传播。

1.1 科学计算可视化

科学计算可视化也可称作科学可视化,是指通过运用计算机图形图像处理等相关技术,将科学计算过程中得到的大量数据转换为适当的图形界面显示出来,并能进行人际交互处理的一系列理论、方法和技术。

随着可视化技术的发展,科学计算可视化也出现了一些分支方向,如体可视化、流场可视化。

可视化概念扩展到测量数据和工程数据等空间数据场时,衍生出了空间数据场可视化,一般称之为体可视化(Volume Visualization)。体可视化技术主要研究如何表示、绘制体数据集,以观察数据内部结构,方便理解事物的复杂特性。体数据集存在于很多领域,如工程建筑和气象卫星测量的空间场,超声波探测工业产品和核磁共振产生的人体器官形成的密度场,地震预报的力场,以及航空航天实验和核爆炸模拟等大型实验产生的速度场、温度场数据等,使得体可视化技术应用广泛。

流场可视化技术是流体力学的重要组成部分,是科学计算可视化的分支之一。流场可视化技术的形成与发展有力的促进了计算流力学(Computational Fluid Dynamics)研究的深入。流场可视化技术用箭头、流线和粒子跟踪技术研究二维流场,重现计算流力学中的向量场和张量场数据。

科学计算可视化应用广泛,气象预报、医学图像处理、物理、油气勘探、地学、有限元分析、生命科学等众多领域都已经离不开科学计算可视化了。下面几幅图是科学计算可视化的一些典型应用,图1是美国国家海洋和大气局的预报系统实验室开发的三维可视化软件生成的图像,有效的让气象工作者从大量的二维图像计算中解脱出来,从而可以让精力集中于预报所需的实际数值。图2是美国航空航天局阿姆斯研究中心的航空航天数字模拟设备构筑的“虚拟风洞”,该技术基于三维交互特性,为分析非定常流动中的复杂结构提供了直观的研究环境。图3是英国的PGS Tigress公司开发的可视化软件生成的图像,其可以进行地震数据处理、测井评估以及模拟油气存储和生产的过程,在相关领域得到了广泛的应用。

1.2 数据可视化

一般认为,数据可视化是指对大型数据库或者数据仓库中的数据进行可视化。这使得用户可以不再局限于通过关系数据库来分析处理数据,能以更加直观的方式来观察研究数据。广义的数据可视化则在一定程度上或全部包含了科学计算可视化、信息可视化和知识可视化。数据可视化的一般模型如下图所示:

数据可视化借助于计算机的快速处理能力,并结合计算机图形图像学方面的技术,能够把海量的数据以图形、图像或者动画等多种可视化形式更加友好的展现给人们。其中,丰富的交互手段能够显著改善用户的使用体验,是可视化技术的价值倍增器。用户可以通过人机交互的手段对显示数据进行分类、筛选,并控制图表的生成,便于以最佳的方式看到想要的数据。人机交互使得数据可视化技术更利于发现数据背后隐藏的规律,为人们分析使用数据、发现规律获取知识提供了强有力的手段。图5是某银行的一个数据可视化示例,利用Xcelsius软件制作,后台数据是近10年中每个月份的银行各种业务统计数据,通过数据可视化展现后,可以以饼图、柱形图、折线图以及雷达图等多种形式观察数据,各种业务的市场表现规律清晰明了,并可以通过按钮、单值指示器切换不同业务的数据展示,极大的方便了银行业务决策。

数据可视化经过20多年的发展,形成了多种技术,这里简单做一介绍。

1)基于几何的可视化技术,包括散点图、解剖视图、平行坐标法以及星形坐标法等。该技术主要通过几何学的方法来表示数据。

以星形坐标法(如图6)为例,它可以在二维平面上显示出n维的空间数据。其原理是将n维的空间数据参照建立的坐标轴映射到二维平面上,每一维对应到一条坐标轴上,坐标轴在平面上交与一点。映射之后,n维的空间数据通过二维平面上的一个点来表示。

2)面相像素技术(也称密集像素技术)。其原理是通过一个彩色的屏幕像素来表示一个数据项,并把代表每一个数据的像素归纳入临近的区域。用像素点来表示数据,面临的主要问题是如何合理有效的安排这些像素。该技术针对不同的可视化对象采取不同的方式来安排像素,最终的显示结果能够对数据局部关系、依赖性和热点分布情况提供较为详细的信息。比较著名的像素安排方式有递归模式技术和圆周分段技术。

3)基于图标的技术。其原理是通过一个图标的各个部分来表示n维的空间数据。图标可以是“枝形图”、“针图标”、“星图标”和“棍图标”等。该技术适用于那些在二维平面上具有较好展开属性的n维的空间数据集。以星图标技术为例(如图7),一条射线表示一个维的数据,射线的长短表示数据的大小,射线的条数即数据维数,射线起点相同,夹角想通,端点由折线段相连。

4)基于层次的可视化技术。其原理将n维的数据空间划分成若干子空间,同样以层次结构的方式组织这些子空间,并用平面图形将其表示出来。该技术主要用于那些具有层次结构的数据,如文件目录、单位编制结构数据等。树图是其代表技术(如图8)。

1.3 信息可视化

信息可视化(Information Visualization)主要是指利用计算机支撑的、交互的对非空间的、非数值型的和高维信息的可视化表示,以增强使用者对其背后抽象信息的认知[2]。信息可视化技术已经在信息管理的大部分环节中得以应用,如信息提供的可视化技术、信息组织与描述以及结构描述的可视化方法、信息检索和利用的可视化等。

信息可视化的框架技术还可以分为三种:映射技术、显示技术和交互控制技术[3]。映射技术主要是降维技术,如因素分析、自组织特征图、寻径网(Pathfinder)网、潜在语义分析和多维测量等。显示技术把经过映射的数据信息以图形的形式显示出来,主要技术有:Focus+Context、Tree-map、Cone Tree和Hyperbolic Tree等。交互控制技术通过改变视图的各种参数,以适当的空间排列方式和图形界面展示合理的需求数据,从而达到将尽可能多的信息以可理解的方式传递给使用者,主要技术有:变形、变焦距、扩展轮廓、三维设计和Brushing。

信息可视化的典型工具有:Prefuse、Cite Space、Vita Pad和IVT。

下面三幅图是信息可视化技术的应用示例,图8是树图的一种表达方式;图9是鱼眼技术的应用,凸显选中的节点,缩小其他节点;图10是一种树结构浏览方式,选中一个节点后,就只向节点后展开两层,使用者可以很容易的知道自己所处浏览的位置。

1.4 知识可视化

知识可视化(Knowledge Visualization)主要是指通过可视化技术来构建和传递各种复杂知识的一种图解手段,以提高知识在目标人群中的传播效率。

知识域可视化(Knowledge Domain Visualization)是指对基于领域内容的结构进行可视化,通过使用多种可视化的思维、发现、探索和分析技术从知识单元中抽取结构模式并将其在二维或三维知识空间中表示出来,即对某一知识领域的智力结构的可视化[4]。知识域可视化技术可以帮助使用者快速进入新的知识领域并对其有一个总体上的直接理解,能使使用者更加高效的认识到感兴趣的领域概念及概念间的关系。

目前知识域可视化的研究对象具体表现为对某知识领域的科技文献,一个知识域可以用一组词来限定。研究方法主要有共引法、共词法、空间向量矩阵、自组织特征图和寻径网等。

1.5 几种可视化方法比较

科学计算可视化技术开创以来,现代可视化技术得到了长足的发展,逐渐形成数据可视化、信息可视化和知识可视化,四种可视化技术相互联系又互有区别。其处理对象从数据到知识是一个越发抽象的过程,数据是信息的载体,信息是数据的内涵,而知识又是信息的“结晶”[5]。数据、信息、知识以及智慧(Data、Information、Knowledge、Wisdom,DIKW)至今没有一个明确的普遍认可的定义,它们是相对的且依赖于所处环境的[6],Zeleny[7]认为DIKW金字塔最能准确表达四者之间的相互关系,数据是塔基而智慧是塔尖,Ackoff[8]认为贯穿于DIKW金字塔之间的核心因素是“理解”(understanding),只有通过“理解”,才能从塔基升华到塔尖。

实际上,四种可视化技术之间的关系正如图11所示[9],它们之间没有明显的界限,从广义上看科学计算可视化则从属于数据可视化,数据、信息和知识在一定程度也是相通的,因此它们彼此都有交叉。

2 基于数据类型的分类

由本·施奈德曼(Ben Shneiderman)[10]概述的按照数据类型进行归类,可以将数据分成以下七类:一维数据、二维数据、三维数据、多维数据、时序数据、层次结构数据和网络结构数据等。从而将可视化分为如下七类:

2.1 一维数据可视化

一维数据即线性数据,如一列数字、文本或者计算机程序的源代码等。文本文献是最常见的一维数据,通常情况下文本文献不需要进行可视化。

计算机软件是一种特殊形式的一维数据,软件维护过程中需要分析大量的程序源代码,并从中找出特定的部分,因此有必要对其进行可视化。美国贝尔实验室的Eick等人利用可视化系统See Soft实现了对百万行以上的程序源代码进行可视化。See Soft系统可以用于知识发现、项目管理、代码管理和开发方法分析等领域,曾被成功用于检测大型软件源代码中与“千年虫”有关的问题代码。

2.2 二维数据可视化

二维数据指包括研究对象两个属性的数据。用长度和宽度来描述平面物体尺寸,用X轴和Y轴来表示物体位置坐标,以及各种平面图都是二维数据的表现形式。最常见的二维数据可视化示例当属地理信息系统(GIS),地理信息的数据可视化极大的满足了人们对地理信息的需求,各种基于位置的社交类软件在电脑和智能手机领域如雨后春笋般繁荣起来,也从一个侧面反映出二维数据可视化的重要性。

2.3 三维数据可视化

三维数据指包括研究对象三个属性的数据。相对于一维的“线”和二维的“面”,三维引入了“体”的概念。三维数据可视化在建筑、医学等领域应用广泛,很多科学计算机可视化也属于三维数据可视化,通过计算机用三维可视化方法模拟现实物体,帮助研究人员进行模拟实验,能有效的降低成本、提高效益。

2.4 多维数据可视化

多维数据指研究对象具有三个以上属性的数据。多维信息已经难以在平面或空间中构建出形象的模型,因此人们对多维数据的认知也相对困难。现实生活中有着大量的多维数据,例如学校里的学生信息,其中包含姓名、性别、民族、年龄、专业、班级、地址等。美国马里兰大学人机交互实验室开发了一个动态查询的框架结构软件Home Finder,该软件可以连接华盛顿特区的售房数据库,使用者可以选择按照价格、面积、地址和房间数量等进行可视化的动态排序。

2.5 时间序列数据可视化

时间序列数据指那些具有时间属性的数据,也称时序数据。时序数据容易反映出事件前后发生的持续情况。学者Liddy建立了一个从文本信息中抽取时间信息的系统SHESS,该系统可以自动生成一个知识库,该知识库能够聚集关于任何已命名的实体信息,并且按照时序组织这些知识,时序覆盖知识库的整个周期。

2.6 层次结构数据可视化

层次结构是抽象数据信息之间一种普遍的关系,常见的如单位编制、磁盘目录结构、图书分类方法以及文档管理等。描述层次结构数据的传统方法是利用目录树,这种表示方法简单直观,然而对于大型的层次结构数据而言,由于层次结构在横向和纵向的扩展不成比例,树结构的分支很快就会交织在一起,显得混乱不堪。在对层次结构数据可视化研究的过程中出现了一些新的方法,如1.3小节中提到的Tree-map等。

Xerox PARC的科研人员开发了Cone and Cam Trees。该方法用三维空间来描述层次信息,根节点放置在空间的顶端或者最左端,子节点均匀的分布在根节点的下面或者右面的锥形延展部分。Cone and Cam Trees可以动态的显示,当使用者点击了某个节点时,该节点就会高亮显示,同时树结构将该节点旋转到图形的前方。一个完整的Cone and Cam Trees图形能够持续旋转,便于使用者观察大型层次等级结构信息,进而理解其中的关系。研究人员在单独的一个屏幕范围内创造的Cone and Cam Trees图形能够描述80页书本的有组织内容。

2.7 网络结构数据可视化

网络结构数据没有固定的层次结构,两个节点之间可能会有多种联系,节点与节点之间的关系也可能有多个属性。网络信息不计其数,分布在全球各地的网站上,彼此之间通过超链接交织在一起,其规模还在继续膨胀。如何方便有效的利用网络信息,成为一个迫切需要解决的问题。

数据可视化的概念范围较大,也有认为这七类可视化更是信息可视化的细分[11]。信息可视化是近年来提出的一项新课题,其研究对象以多维标量数据为主,研究重点在于设计合理的显示界面,便于用户更好的从海量多维数据中获取有效的信息。

3 基于可视数据分析技术的分类

由Daniel Keim[12]提出的基于可视数据分析技术的分类方法,从数据类型、可视化技术和交互技术的角度来分析研究可视化的分类方法。事实上,这三个要素即是数据可视化的主要组成部分。图12描述了这三要素的具体内容[13]。

数据类型和可视化技术在上文中分别都有介绍。交互和变形技术越来越是可视化技术中必不可少的一项技术,它使用户能够直接生动的与可视化视图进行交互,并根据用户研究重点的变化动态的跟进改变视图呈现方式。用户根据研究对象的相关知识和具体需求可以通过交互变形技术使可视化视图以多种不同的效果来进行展示,方便从多角度对数据信息进行分析观察,从而达到更好的使用效果。

4 结束语

以上列举三种可视化分类方法,这三种分类方法比较典型,具有很强的代表性,事实上还有Ed H Chi[14]提出的基于数据状态模型的分类方法等。可视化理论历经了20多年的发展形成了多种方法和技术,已经难以用某一种分类方法去包罗所有,它们的共同特点都是利用相关的计算机技术来进行分析并合理显示数据,然而其概念众多,研究重点也不尽相同,实现方法则更是多种多样。

可视化分类方法可以用来实现需求与可视化技术的匹配[15]。它可以指导使用者选择合适的可视化方法并利用合理的技术来实现不同的目的。本文首先从基于处理对象及目的对可视化方法进行分类,这是最常见的分类方法,并介绍了一些常见的可视化技术;然后介绍了基于数据类型的分类方法,这种分类方法同样较为常见,而实现技术则跟分类方法没有太大关系;最后介绍了基于可视数据分析技术的分类方法,这种方法将之前介绍的可视化技术以及数据类型跟交互和变形技术结合在一起,这种分类方法能够让使用者从宏观上把握可视化分类,并系统的认识可视化技术,加强了可视化类型和可视化技术之间的联系。

可视化技术 篇2

矿床三维可视化建模技术的应用与发展

矿床三维可视技术是数字矿山技术的`核心,是地质学、数学、计算机技术、信息技术、采矿技术相互融合的产物.以安徽某铜矿为例,利用大型矿业软件--DIMINE建立了矿床模型,用基于地质统计学的储量估算方法对矿床储量进行了分析,阐述了矿床三维可视化建模技术的发展趋势.

作 者：陈忠强 王李管 毕林 Chen Zhongqiang Wang Liguan Bi Lin  作者单位：中南大学资源与安全工程学院;中南大学数字矿山研究中心;长沙迪迈信息科技有限公司 刊 名：现代矿业 英文刊名：MODERN MINING 年，卷(期)：2009 25(9) 分类号：P624.7 关键词：三维可视化   地质数据库   地质统计学   储量估算   动态更新  

网络技术中的信息可视化研究 篇3

摘要：本文研究了采用可视化技术将海量抽象的网站相关数据转换成图像信息，从而方便研究者对这些数据的理解和处理。

关键词：网络技术：信息可视化；海量数据

1引言

随着网络技术的发展。从海量数据发现有用信息是很困难的，这就需要采用一种技术帮助人们来研究这些数据，可视化技术便是一种很有效的方法。信息可视化可以定义为利用计算机帮助将抽象的不具有视觉形象的数据赋予视觉形象以便于人们理解和处理的一个过程。信息可视化技术就是将各类抽象的数据信息转换成图形信息，使研究者能真实地观察他们对实际问题的模拟及处理结果，它是随着计算机图形学的成熟，高性能图形工作站的普及以及人们运用计算机图形表达各种信息的需要而发展起来的一门新兴的高技术。

2信息可视化的处理过程

由于信息可视化是对不具有视觉形象的数据的可视化。它的原始信息本身是不具有图形特征的，而且数据量是很大的，要直接从海量数据中发现有用的信息是十分困难的。因此需要将其进行抽象处理转换成图形信息，用直观和清楚的方式显示出来，使用户能方便地使用这些数据。信息可视化技术把这些数据转变成人的视觉可以感受到的图像。这些图像可以将大量的抽象数据有机地组织在一起，并形象生动地显示数据所表示的内容及其之间的关系，从而提高了人们的洞察力。

可视化技术作用于科学研究的全过程。它从大量的原始数据中通过分析提取有效数据开始，经过各种转换生成图形映射，并完成绘制图像的过程。最终显示出所绘制的图像。

3可视化的基本原则

WWW领域内的可视化有若干原则，主要包括布局、抽象、聚焦和交互性四个方面。

布局(Layout)——网络信息可视化的最简单的方法是这样的：网站是一个图形，有很多算法能画出这样的图形来，选择其中的一种或几种并用它们画出部分Web的图形，这样问题就解决了。但是这种方法并不适用。主要的原因是比例。图形的绘制是一个成长的领域，有用的可视化表示法应该是用尽可能少的节点和边组成的图形，但是能产生这种表示法的一般技术是不存在的。布局要基于任务。如果可视化的主要目的是帮助用户以一种有组织的方式记录某浏览时间段的浏览过的轨迹，使用分级布局方式是一种有效的方法。在这一领域内很多原型采用的都是这种方式。

抽象(Abstraction)——在网络信息可视化方面，抽象技术作用是非常显著的，它可以将那些看上去很混乱的网络进行处理，使复杂网络趋于结构化。抽象原则通常是与聚类联系在一起的，也就是说只有具有同样特征或者同一类型的网页才适用于抽象原则。例如：网络导航生成器工具能按照结构特点或者是内容相关特性把节点分组，抽象成高级“簇”。分层和分类是提高可视化的最有效的方法之一，它在视觉上将各种类型的数据分成不同的层。在网络信息可视化技术中，嵌套图表的使用和动态地对可视化外观进行部分强调和淡化技术是完成分层所需要的部分基础。

聚焦(FOCUS)——聚焦有两种方法，一种方法是选择显示与目前任务相关的信息；另一种方法是强调显示的某些部分，同时以淡化方式保留其他部分以便提供相关的上下文联系。这也就是促成鱼眼和其他强调技术的思想。

交互性(Interaction)——用户不仅能观看到绘制的图形。而且能对图形进行一些主动的操作控制，这样用户获得的信息会更多。在直接操作方面有很多方法可以使网络可视化信息更丰富。

4两种网络技术中的信息可视化

综合分析目前网络技术中的信息可视化可以分为两类：一类是基于网站结构的可视化技术；另一类是基于CUT的可视化技术。

4.1网站结构的可视化技术

基于网站结构的可视化技术可以对大型的网站进行可视化。由于大型网站结构复杂，涉及的网页和链接成千上万，要实现大型网站的可视化是非常困难的。必须采取适当的可视化技术才能较好地达到网站可视化预期的目的。目前比较通用的技术有锥形树、双曲线浏览器、NicheWorks等。

(1)锥形树技术适合层次树。它将所有节点显示在一个虚拟的房间中，每个节点和它的孩子节点的布局呈锥形。为了让用户可以观察到所有的数据，锥形是半透明的，而且层攻树可以转动。

(2)双曲浏览器技术为了在有限的平面中显示更多的节点，采用了广角镜的技术。节点的显示空间根据它到焦点节点的距离而逐渐缩小。试验结果表明它显示的节点个数可以10倍于传统的技术。用户在观察图结构的时候，可以使用鼠标转移焦点。

4.2基于CUT的可视化技术

基于CUT的可视化技术中的CUT是Content、Usage、Topology三个单词的缩写，Content指的是网页内容，Usage指的是访问日志，Topology指的是网站结构，所以基于CUT的可视技术就是基于网页内容、访问日志和网站结构的可视化技术。目前基于CUT的可视化技术在很多工具的设计中得到应用，比较典型的有：WebWiz、磁盘树、WebPath等。

(1)WebWiz用二维方式直观地把网站的结构和日志文件中的网站访问情况显示出来。但是它只针对网页中的HTML文件及其相互间的超链接。用节点表示HTML文件。用边表示超链接，把边的颜色、宽度和节点的颜色、宽度作为参数可以由用户来设置。它在显示网站使用情况时，可以选择特定时间段的访问图像，也可以重新“播放”整个访问过程。

可视化技术 篇4

可视化体系结构的研究是实现舰船装备器材全程可视化的首要任务,也是最为基础的一环,舰船装备器材全程可视化一旦实现后,可以有效提高器材保障准备的针对性、改变器材保障的被动局面、减少保障物资积压浪费、大幅提高器材保障的效率,从而,使舰船装备器材保障能力跨上一个新的台阶。

1 可视化技术在器材保障中的应用

对于器材保障而言,重点需要基于可视化技术,最终实现各种器材的可视化保障。目前,可视化技术在器材存储中进行了不少研究,有的通过虚拟现实技术,实现了储存仓库模型的仿真,较好地实现了现实仓库的环境模拟,但是更多的是停留在对仓库环境和具体对象的可视化,没有真正从现有仓库管理信息系统出发进行可视化。也就是说,还没有以仓库管理信息可视化为目的的研究成果实现器材包、装、储、运等各个环节的可视化,除了要能够形象“看到”仓库的器材装备和环境之外,更主要的目的是直观、准确、方便、快捷地掌握舰船器材在包、装、储、运等各个环节的状态信息和位置信息,并掌握器材的消耗、库存、供应等情况。

大力研发和应用各种自动识别技术,提高信息采集的准确性和时效性。可视化技术不是某一种单独的技术,而是多项技术的集成,可以自动获得资源数据,从而增强系统的识别、跟踪、记录能力以及控制器材、维修过程、力量部署和再部署、设备、人员和器材保障的能力。所谓“全程”是指进入舰船装备器材管理的所有器材的包、装、储、运等各个环节都必须纳入管理且可控,也就是也要能够实现实时可视管理,即为每个器材赋予唯一标识码并实时采集、监测器材所处的位置、状态等各方面信息。对于无法实现按件管理的器材,要能够实现按批次管理,为每个批次的器材建立实时可视系统。所谓“可视化”是指所有的器材资源数据都是可见的,所有的装备器材管理过程都是可见的,所有的器材状态变化都是可见的,具有授权的用户可以通过网络对舰船装备器材管理可视化中的各种数据库进行信息查询,得到不同详细程度的可视化数据

2 可视化技术对器材保障应用案例

基于全程可视化信息的器材消耗预测

利用全程可视化技术,根据器材的消耗信息、调拨信息等对器材库存变化进行预测,并及时订货、再订货,及根据器材的故障失效原理制定相应的维修决策。

2.1 基于灰色预测模型的器材消耗预测方法

对于器材消耗规律符合灰色模型增长趋势(单调指数增长)的器材,依据实际消耗数据结合灰色预测理论确定该项器材的消耗标准,其计算方法是:

3)对符合建模要求的X(1)作紧邻均值生成

其中:

4)将x(0)(k)拟合成一阶线性微分方程

5)按最小二乘法求得参数a,b的估计值,由:

6)确定模型,解微分方程从而求得GM(1,1)模型的时间响应式:

7)利用GM(1,1)模型,求X(1)的模拟值;

8)作累减还原,得原始序列的预测模型,求X(0)的模型值:

2.2 基于多元回归分析法的器材消耗预测方法

对于器材消耗规律不是单调变化的器材,依据实际消耗数据采用多元回归分析法确定该项器材的消耗标准,其计算方法是:

1)模型建立

设因变量y与自变量x1,x2,Λ,xm共有n组实际观测数据,分别为:

y是一个可观测的随机变量,它受到m个非随机因素x1,x2,Λ,xm和ε随机因素的影响。若y与x1,x2,Λ,xm有如下线性关系:

其中:y为因变量,x1,x2,Λ,xm为自变量,β0,β1,Λ,βm是未知参数;ε是均值为零,方差为σ2>0的不可观测的随机变量,称为误差项,并通常假定ε~N(0,σ2)。

2)参数估计

采用最小二乘法估计总体参数β=(β0,β1,Λ,βm)T,其估计量为B=(b0,b1,Λ,bm)T,总体参数的最小二乘估计量:

3)模型检验

回归系数的显著性检验(t检验)

其中:cjj为矩阵(X’X)-1主对角线上的第j个元素。

当,存在显著的线性关系;否则,认为线性关系不显著。

3 可视化技术应用涉及的关键技术

实现器材全程可视化首先是以信息化为依托,主要技术框架为:自动识别技术、车辆定位导航技术、物资编码技术研究和物联网数据安全技术,其技术核心是建立大型的综合数据库。信息技术是提供全程可视化能力的一种很有用的工具。全程可视化专家利用自动化工具收集和报告资源信息并确定资源状态。

3.1 自动识别技术

自动识别技术是获取、汇总和传送数据的一整套管理技术,必须与装备保障和器材供应自动化信息系统结为一体。自动识别技术运用多种读、写存储标签,用于存贮资产识别信息。这些标签主要由条形码、识别卡、射频识别标签等部分组成。自动识别技术装置用于传送器材的识别信息,通过管理信息系统接口访问并更新读写点的在储、在运、在修、在处理装备器材的识别信息,能够实现“器材全程可视化”功能,有效地提高业务工作的效能。

3.2 车辆定位导航技术研究

车辆定位和导航技术主要包括定位技术、地理信息系统和通信技术等。定位系统是指在车辆定位与导航系统中能够随时提供车辆的地理位置信息得系统。现阶段应用最广、技术最为成熟的定位系统是全球定位系统(GPS)和我国自主研制的“北斗”定位系统等;地理信息系统,简称GIS,GIS与GPS(北斗)集成在一起能够实现在运任务的实时调度和实时监控,提高对在运资源的控制能力和器材保障效率。可以通过GPS(北斗)将运输车辆的当前位置在电子地图上进行实时显示,同时根据道路交通状况向运输车辆发出实时调度指令,在必要的情况下实现运输车辆的跟踪和控制。

3.3 物联网数据安全性分析研究

随着物联网军事应用的逐步推广,安全和保密愈加成为制约物联网军事应用的重要因素。物联网军事应用的成败,关键在于安全保密问题是否得到解决。因此,要构建一个完善的物联网军事应用安全保障体系,既要从信息安全技术的角度来确保安全,同时又要贯彻执行完整的安全标准规范和强效的安全组织管理,从制度上确保安全。

物联网军事应用中集成了RFID技术、无线传感器网络技术等多种感知层高新技术,而各种高新技术本身并不是天衣无缝的,因此,物联网在感知层存在着各种安全隐患和漏洞亟待解决。在网络层,物联网采用的则仍是传统的各种网络技术,传统的网络信息安全问题依然束缚着物联网的推广应用。军事活动的特殊性致使在军事应用中物联网定应具有更高的安全性、保密性、可靠性要求,使得系统的实现难度也随之加大。因此,除要解决传统网络的安全问题外,物联网军事应用还面临一些新涌现出的信息安全技术挑战。

信息安全的内涵在不断地延伸,从最初的信息保密性发展到信息的完整性、可用性、可控性和不可否认性,进而又发展为“攻(攻击)、防(防范)、测(检测)、控(控制)、管(管理)、评(评估)”等多方面的基础理论和实施技术。从信息安全工程的实际经验来看,安全技术才是解决安全问题的关键!可以毫不夸张地说:没有信息安全技术就没有信息安全!因此,要构建一个完善的物联网军事应用安全保障体系,就是要在横向逐层确保安全的基础上,纵向仍要贯彻执行完整的安全标准规范和强效的安全组织管理。

4 结论

实现装备器材管理全程可视化是海军装备技术保障信息化建设规范的一项重要内容,该成果有助于理清装备器材管理活动的主要框架,落实器材全程可视化建设顶层设计要求,并采用系统分析方法,完成器材保障全程可视化总体框架的设计与分析;提出了全程可视化的实现过程,结合海军舰船器材装备保障实际,探讨了具体应用,并就确定了涉及的关键技术。这对加快器材管理建设步伐,优化建设内容,提高建设效益具有重要的参考意义。

其研究成果的采用将会缩短装备器材管理全程可视化系统的开发周期,提高系统开发的质量和系统之间的协同能力,对于满足现代战争对器材保障快速反应的要求具有重要的指导意义,推广应用前景广阔。

摘要：器材保障过程中数据采集环节手段单一、工作量大、效率低下、实时性差等突出问题,需用科学的需求工程方法提出合理、规范的器材管理全程可视化建设需求,通过引入全程可视化概念,提出可实现器材保障全程可视化的应用方案,为舰船装备保障条件建设提供支撑,并举例说明可视化技术在器材消耗中的作用,总结出全程可视化涉及的几项关键技术。

关键词：器材,保障,识别,技术

参考文献

[1]吕志彤,于胜学.可视化器材物流管理系统的研究[J].中国修船,2007,20(3):23-25.

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[4]顾金星,苏喜生,马石.物联网与军事后勤[M].北京:电子工业出版社,2012.

可视化技术 篇5

关键词：网络安全数据；可视化；研究

伴随着科技发展速度的持续加快，人们社会生产生活的各个领域都开始广泛的应用计算机网络技术。计算机信息技术具有广泛、开放、联结的特点，给我们的生活带来了便利，因此也在信息传输的私密性和质量方面隐藏着许多安全问题。信息安全问题不容小觑，小则个人用户隐私泄露，大则国家机密失窃。基于此，研究计算机网络信息与安全的防护策略于国于民都具有相当重大的意义。当前网络安全数据可视化技术则是重要的网络安全防护手段，研究这一技术对于人们的网络安全而言具有重要的意义。

1网络安全可视化的重要性

网络安全这一概念的形成在国内的历史并不长，是最近几年人们才开始逐渐意识到的问题。这是因为国内的计算机网络技术的发展起步较晚，虽然发展迅速，但是人们主要将重点集中在网络技术的研发上，而网络安全方面则常常处于被忽略的地位。但是随着网络安全案件的频繁发生，使得人们使用网络的安全性受到严重影响，而且网上办公的逐渐普及，一旦网络安全得不到保障，就会使得国民经济严重受损。正因如此，国内开始逐渐加强对网络安全防护技术的重视。以往的网络安全技术由于其日志信息的可视化因为自身性质而存在一定的局限，并且时效性太差，日志信息上传的过程需要耗费的时间太长，不能满足当前以高效率、快速度为特征的网络要求。并且，还存在一些较为实际的问题，在检测的过程中，日志信息可能会出现变化，这样一来检测结果的精确度就会大大降低。此外，数据分析人员在研究日志数据时，也存在一些问题。例如，管理部门传输的警报信号过多，导致管理人员的工作量极大，若是使用旧式的网络安全技术就会不能及时全面的解决和处理警报问题，导致网络安全得不到保障。因为以前的网络安全技术存在上述种种缺陷，所以为了提升网络的安全性，一些技术人员研究发现了一种以数据流为基础的网络可视化的安全防护方法，这一技术能够实现对网络流量的24小时监控，从而使网络数据的安全变得可视化。网络安全数据可视化技术的原理在于将可视化技术连同网络安全态势二者进行合理融合，从而能够更加高效的提升网络外部环境的可靠性以及安全性。

2网络安全数据可视化技术

网络安全可视化是一类新式的计算机可视化技术，主要是使用人类视觉对结构以及模型的信息提取功能，把较为抽象难懂的网络信息数据使用图像的方式进行表现，为网络信息分析人员提供帮助，使得分析人员能够更加便捷的判断网络中是否存在异常状况，在有危险因素入侵网络时能够及时发现并处理，同时还具有一定的网络安全事故预测能力。其关键应用范围如下：

2.1科学计算可视化

这一应用最初是由美国的一位专家所提出，当前在计算机的图形领域得到了很好的应用。科学计算可视化的理论基础为将规模较大的数据转变成为能够被人更加容易理解、更加具有直观性的图形或者图像，这一信息表现方式可以使人们能够更加直接的理解一些较为复杂的现象。并且，还具有计算以及模拟的视觉交互功能，操作起来简单便捷，并有着高效的网络安全防护能力。在计算机技术的持续发展背景下，这一技术具有广阔的应用前景，将来计算机图形学一定能够得到更好的发展，而科学计算可视化技术也将得到更好的完善。

2.2信息可视化

信息可视化与人们平日的生产生活活动具有重要的联系，对于网络安全数据可视化而言具有十分重要的地位。计算机科学技术的发展，促进了信息可视化技术的提升，同时也是当前计算机技术领域内的重点研究对象。计算机可视化即指使用计算机技术将内容结构十分复杂难懂的信息进行简化，使其能够用一种更加直观的方式表现处理，信息可视化技术是由多种学科知识的综合所得。由于当前网络信息呈现爆发式增长的状态，造成信息的数量愈来愈庞大，复杂的、多余的信息使得人们甄选出的想要信息的效率越来越低，造成严重的信息危机。但是信息可视化的使用能够有效的处理上述问题，因为其具有能够将复杂的信息转变成直观、易懂的信息，从而降低了人们获取信息的难度，给人们的信息处理和查找带来了便利。

2.3数据挖掘和可视化

数据挖掘可视化即在海量的数据中搜寻获得时效性好、潜能强且有效的信息。使用数据挖掘技术来获取信息主要依照下述步骤：数据管理、数据存储、数据分析、数据转换、数据挖掘、价值评价、数据显示。其在搜寻数据的同时能够与知识库以及使用者之间进行互动，从而使其获得数据更加具有正对性。数据可视化技术能够使用分析和观察数据表格的方式来获取想要的信息，能够更加全面的分析数据的内在含义，从而据此准确发现网络中存在的异常状况。数据可视化的使用能够使使用者更加直接的了解数据信息，同时分析数据的功能也比较强大，从而使用户获得更好的使用体验。

2.4安全数据可视化

网络安全数据的可视化的原理与信息可视化类似，都是通过将海量、复杂的信息使用简单、易懂的图像形式表达出来，再安排专门的技术分析人员使用评价、分析、交互的方式对这些数据进行处理，从中获取数据中含有的网络安全信息，以此达成网络安全数据的可视化处理，使得网络安全得到保障。

3网络安全可视化的措施

使用网络安全数据可视化技术能够使得网络安全程度得到提升，从而减少网络信息泄漏、网络攻击等事件的发生。当前，国内的网络安全形式并不乐观，时常出现网络病毒扩散、端口扫描、服务器被攻击等安全事故，这时网络数据流量会显示异常。所以，可以对网络流量进行实时监控，这样能够更好的防范网络安全，实现网络安全的最大化。用户在使用网络时可能会遇到网络电脑高手，电脑高手若是发动网络袭击，就会使得用户的私人信息被窃取。而对于企业公司而言，网络上存有公司的许多机密文件和信息，一旦被窃取或者因网络袭击而丢失都会给自身带来严重的经济损失。由此可见，电脑高手的存在使得网络的安全性降低，恶化了网络环境，对于网络的安全使用带来了严重的威胁。因此，网络技术安全防护人员需要寻找解决方法，阻止电脑高手的恶意行为，从而使得用户的网络安全得到保护，避免人们的隐私权受到侵害。技术人员通常会使用入侵系统对网络环境进行分析和探究，判断其中是否存在病毒或者漏洞，然后将获得的信息传递至分析人员，分析人员依照这些信息数据对网络系统进行病毒库升级和漏洞修复，从而使得网络安全得到提升，使网络安全数据可视化进一步加强。

4结束语

社会信息化发展已是大势所趋，网络安全防护日益重要。只有在保证网络安全的情况下，信息化社会才能更好更稳健更长远的发展。因此我们应加大对网络安全防护的重视，在日常生活中加强网络安全防护意识，积极采取防范措施，减少漏洞的产生，更加良好的了解和应用网络安全数据可视化，并对这一技术进行不断的优化和改进，从而避免潜在危险影响到人们的网络安全，使人们的权益得到更加全面的保护。

参考文献

可视化技术 篇6

【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

林区地形三维可视化关键技术 篇7

一、地形三维可视化概述

地形可视化概念是在20世纪60年代以后随着地理信息系统的诞生而逐渐形成的。它是一门以研究数字地形模型或数字高程域的显示、简化及仿真等内容的学科, 涉及遥感、地理信息系统、虚拟与现实及地形的穿越飞行等领域。各相关科学技术的飞速发展, 大大促进了该技术的更新, 为三维地形可视化及其实时绘制技术的实现提供了条件。针对不同的应用目的, 常用的地形三维可视化技术大致有利用曲面生成三维地形、利用分形技术生成三维地形和基于数字地形模型数据的地形可视化3类。

二、林区DEM的建立

1. DEM的主要表示模型。

DEM的实质是对地球表面地形地貌的一种离散的数学表示。DEM主要有3种表示模型:等高线模型、规则格网模型 (GRID) 和不规则三角网模型 (TIN) 。等高线模型根据已知点高程值的集合来表示整个区域的高程状况, 每一条等高线对应一个已知的高程值, 故一系列等高线的集合及其高程值即构成了地面高程模型。GRID将区域空间划分为规则的格网单元, 每个格网单元对应于一个数值。对每个格网单元数值的解释有两种观点:一是将其看做格网栅格, 数据表示栅格中所有点的高程值, 因此该数字高程模型是一个不连续的函数;二是认为该网格单元的数值是网格中心点的高程或该网格单元的平均高程值, 这样就需要用插值来计算每个点的高程, 是一个连续的函数。TIN通过不规则分布的数据点生成连续三角面来逼近地形表面。区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内;若点不在顶点上, 该点的高程值可通过线性内插方法得到, 故其是一种三维空间的分段线性模型。

2. DEM数据的获取与建立。

DEM数据的获取方式主要有4种, 分别是野外实地直接测量获取DEM数据、利用摄影测量获取DEM数据、以地形图为数据源获取DEM数据和通过遥感图像处理获取DEM数据。由于建立数字高程模型的数据源不同, 所采用的数据存储结构即DEM的建模方法也不同。普遍情况下, 规则格网建模方法能满足地形三维显示的要求, 而且表达简单, 表面分析功能强, 可利用此方法对地形建模。在此基础上, 将地形图数字化、矢量化得到等高线和高程点等三维数据, 利用等高线构建TIN, 通过TIN内插成DEM。

三、区遥感影像处理

地形地貌是自然界最复杂的客观实体, 很难用数学模型准确描述, 特别是林区地形表面的地貌更是千变万化, 不可能用统一的模型进行描述。遥感的出现解决了这一问题, 遥感成像周期短、图像信息丰富, 能真实地记录地表状况, 成为三维地形仿真的主要数据源。将遥感影像作为纹理贴于三维地形表面, 可大大提高林区三维地形仿真的精度和真实感。

1. 辐射校正。

受大气吸收、散射及其他随机因素影响, 可能造成图像模糊失真、分辨率和对比度下降, 故需要通过辐射校正复原。辐射校正包括系统辐射校正和大气辐射校正。系统辐射校正处理的是由传感器本身产生的畸变, 畸变可导致接收的图像不均匀, 产生条纹和“噪声”。一般来说, 这种畸变在数据生产过程中由生产单位根据传感器参数进行校正。大气辐射校正有直方图最小值法和回归分析法2种方法。直方图最小值法的前提是在一幅图像中总可以找到某种或某几种地物, 其辐射亮度或反射率接近于0, 亦即存在理想黑体, 那么, 在理想状态下直方图的最小亮度就应该为0, 若不为0, 就认为是大气散射所致。根据具体大气条件, 各波段要校正的大气影响是不同的。为确定大气影响, 显示有关波段图像的直方图, 校正时将每一波段中每个像元的亮度值减去本波段像元亮度的最小值即可。回归分析法则在不受大气影响的波段图像 (近红外波段) 和待校正的波段图像中, 选择从最亮到最暗的一系列目标, 对每一目标的两个波段亮度值进行线性回归分析, 回归直线在纵轴上的截距就是该波段的程辐射度, 将该波段的所有像元的亮度值减去此截距值就实现了大气校正。

2. 几何校正。

遥感图像在获取过程中, 由于多种原因导致多种目标物相对位置的坐标关系在图像中发生变化, 这种现象被称为几何畸变。遥感影像几何校正包括几何粗校正和几何精校正2种方法。粗校正一般是由地面站处理。精校正则在粗校正基础上进行, 利用地面控制点对由各因素引起的图像的几何畸变的校正。它直接利用地面控制点数据对图像的几何畸变进行数学模拟, 并认为总畸变是挤压、扭曲、缩放、偏移及其他变形综合作用的结果。首先, 利用地面控制点数据确定一个模拟几何畸变的数据模型, 以此建立原始畸变图像与标准空间的某种对应关系;其次, 利用这种关系将畸变图像空间中的全部元素转换到标准空间, 实现几何精校正。

3. 影像融合。

遥感技术的发展为人们提供了丰富的多源数据, 这些来自不同传感器的数据具有不同的时间、空间和光谱分辨率。单一传感器获取的图像信息量有限, 往往难以满足应用需要;影像融合则能实现不同传感器、不同分辨率的海量数据的有效结合。林区植被类型丰富, 遥感响应较为复杂。全色影像一般具有较高的空间分辨率, 多光谱影像含有丰富的光谱信息, 将全色影像和多光谱影像融合, 既可以提高多光谱图像的空间分辨率, 又可以保留其多光谱特性。根据信息抽象程度及融合应用层次的不同, 融合可划分为像素级融合、特征级融合和决策级融合3个层次。像素级融合是最成熟的遥感信息融合方法, 包括色彩变换方法、数字统计方法、数值计算方法及多分辨率分析方法等。

4. 正射校正。

正射校正其实是一种三维的影像校正方法, 它根据影像的内外方位元素和摄区的DEM, 采用数字纠正方式完成影像的校正, 生成正射影像。由于原始遥感影像存在一定的几何变形, 而该几何变形是由各种各样的系统误差和非系统误差引起的 (如地形起伏、量测误差等) , 若在没有经过校正的图像上直接测量, 获取的信息与数据则会不精确, 数据实用性将降低。正射影像校正处理扩展模块ERDAS Ortho BASE, 可以对来自不同类型的相机或传感器的图像进行快速而精确的三角测量和正射校正, 与传统方法相比, 可以减少很多费用和时间。

四、林区地形三维可视化实现

可视化数据包括图像栅格数据、地理要素矢量数据和文字符号标注数据等多种类型数据, 它们之间的叠加以地理坐标为基础。要制作林区三维地形影像, 必须做到不同数据间的坐标匹配, 目的是将不同来源的数据转换到同一坐标系中。通常先设定一个参考坐标系作为配准依据, 而后将其他数据转换到该地理坐标系中。DEM是由数字化地形图上的等高线和高程点生成的, 在对地形图进行矢量化之前, 利用Arc GIS进行了地形图的校准, 从而建立坐标系统。遥感影像的来源渠道较多, 坐标信息亦千变万化, 而影像的几何精校正完成了投影坐标的转换, 实现了图像与DEM的配准, 使遥感影像与DEM具有相同的投影坐标系。地理要素和文字符号注记均是依据地形图内容而进行的特征数字化或文字符号注记, 与地形图存于同一坐标系中, 不需要重新配准。

频谱态势三维可视化技术研究 篇8

电磁态势是客观、准确、直观、生动表征电磁环境时域、频域、空域以及能量域当前状态和未来趋势的特性量, 是由时域、频域、空域以及能量域形成的特定图案, 这些变量组成了战场上可识别的电磁频谱特征, 是频谱管理的一个重要依据。电磁态势的可视化是支撑制定频谱使用计划和管理方案的一个前提和基础, 它为指挥人员提供一种掌握电磁态势的手段, 将“看不见、摸不着”的电磁环境直观、生动、可见的展现出来。早期的学者更多的采用了二维图形的方式对电磁频谱态势时域、频域、空域不同切片上的特征进行了表征。但电磁频谱态势信息是超六维的信息, 为更加直观、有效的将电磁频谱态势信息展示出来, 以便于指挥人中员更好的理解、掌握电磁环境, 需要利用三维或超三维的形式。本文正是基于此目的, 对电磁频谱态势的三维展示技术进行了研究。

频谱态势三维可视化是一门研究频谱栅格模型的显示、简化、仿真等内容的综合性学科, 它属于计算机图形学的一个分支。除了计算机图形学外, 高等代数和解析几何也是它重要的基础知识。同时, 它的应用涉及三维地理信息系统GIS (Geographic Information System) 、战场电磁环境仿真、频谱栅格数据的可视化等领域。

二、电磁频谱栅格模型

1. 概念

电磁频谱态势三维展示反映特定时刻、特定频率不同地理位置、不同地面高度电磁能量全空域分布特性;表征思路是以地理经度和纬度为水平坐标、地面高度为纵向轴, 以三维着色体数据表示电磁能量强弱变化。结合装备特点, 电磁能量空间分布态势可推演得到通信台站覆盖空间、雷达探测范围等态势。

2. 表征方法

栅格模型通常有三角网和等值面两个不同的表示方法。其中用不规则三角网来表示电磁频谱态势图, 人们最初觉得它与三角形地形网应该相匹配, 叠加在一起比较吻合;用等值面来表示频谱能量域的数据是随着计算机的出现而提出的, 它实际是用一个二维数组来表示频谱的能量值, 其格网的宽和高通常是缺省的。

三角网的数据结构是三类网格阵列表示中最复杂的, 通常要在处理时间与内存占用之间找到平衡。一方面, 要向在三角形的修改时, 能快速搜索到需要的数据, 就得采用复杂的数据结构。而另一方面, 复杂的数据结构需要消耗更多的内存。由于三角网地形的复杂度, 远远超过了栅格数据的精细度, 导致依据地形三角网插值栅格数据大量消耗内存。

等值面地形实际上就是一个二维数组, 其元素为栅格结点上的能量值和场强加属性的值。一般从等高线转换到栅格频谱图, 通常需要找到格网结点周围等高线上的点, 然后进行插值计算。采用四叉树插值的算法。对于一层Div上的态势数据如果其起始点态势数据为F (a, b) 中止点数据为F (a+1, b+1) , 则由双线性差值算法可知在Div层上有任意点 (x, y) 上态势数据如公式 (1) 所示为:

四插树差值表征的数据层显示流程如图1所示, 对于地图上一层Div n的态势数据, 经由细分和缩放显示, 需要获得经度是Div n数据量4倍的Div n+1的态势数据, 由此可知, 态势数据地图的处理和显示需要消耗大量的内存和时间, 而进行实时动态显示更是如此, 因此三维态势可视化技术的研究是及其有必要的。

从频谱态势显示的角度来看, 等值面的地形较有优势, 因为大部分三维显示设备的显示速度只与栅格的数量有关, 而几乎与栅格的大小无关, 而且三角网地形简化到格网纹理后, 还使三角形的数量大大减少, 这样也可以大大提高显示的速度。

三、频谱态势三维可视化技术

1. 离散数据融合

频谱态势数据融合要根据实际的卫星影像、勘测的高程和频谱态势数据建立, 实测数据越丰富精确, 得到的三维地形图越能够真实描述出这些信息的空间分布规律。对于不同的地形数据, 需采用不同的融合函数。频谱态势数据 (X坐标、Y坐标和能量值Z) 、地表地形测量数据 (X坐标、Y坐标和地表高程Z) 、卫星影像信息 (空间位置点X坐标、Y坐标和地心相对坐标Z) 等的曲面图形生成可归结为双自变量离散数据的融合。空间曲面数据融合有以下构造方法, 如与距离成反比的加权方法 (Shepard方法) , 径向基函数融合 (Multiquadic方法) 等。

2. 细节层次推进LOD (Level Of Details) 可视化技术

LOD技术是指为了更好地实现三维复杂模型的动态显示, 将三维物体用多种不同的精度表示, 并根据观察点位置的变换而选择不同精度的模型予以成像的技术。一般来说, 地形的数据流是很大的, 利用一般的方法构建大型的地形需要消耗大量的内存并且也会严重的影响渲染速度。然而, 并不是系统每次都必须消费大量的内存和CPU来渲染大数据量的地形, 因为当观察点距离地面很远时, 地形的图像在屏幕上占据很少的像素点, 在这种情况下, 用大量的多边形面片去精确表示地形是不必要的。所以, 系统只需要在观察点离地面很近, 需要精细的描述地貌的时候, 才需要渲染大量的多边形来逼近真实地形;而在观察点远离地面时, 则可以简化数据量来达到提高渲染效率和减少内存消耗的目的。如图2所示, 进行第n层到第n+1层的缩放的时候, 只需要关心区域1的内容, 而对2、3、4区域不进行计算显示。

LOD推进的每个结点都是一种细节层次的表达方案, 需要设置每个方案所对应的观察范围, 当观察者与LOD结点的距离处于这个范围之内的时候, 该方案被启用, 该级方案对应的子节点被正常执行;否则该子节点将不会被节点访问器触及。作为备选方案的子节点可自行设计, 使用多组由简到繁的绘制方案来实现同一个模型的渲染, 并正确设置由远及近时的LOD切换动作, 以达到减轻系统负担同时保证渲染质量的目的。

四、态势显示仿真

1. 频谱态势可视化框图

基于三维高程离散采样数据的融合的思想, 即将离散数据转化为连续曲线曲面, 三维地形建模与可视化的过程是, 从地形数据库中提取各点的坐标位置及矢量与影像对应坐标, 通过不同的离散数据融合函数得到三维叠加的三维地形文件, 通过LOD可视化技术对地形推进, 采用三维计算机图形显示。

频谱态势可视化研究框图如图3所示:

2. 初步开发与应用

为了达到逼真的显示效果, 在三维几何模型上叠加实物影像数据。地形的纹理的构造可由LOD生成的模型中的三角形与山体的正射影像图的扫描坐标匹配, 从而取得三角形内影像的灰度值或RGB值, 然后把数据叠加到地形模型上, 由此得到真实光照和表面纹理的显示效果。为了提高三维地形模型的显示速度和效果, 以及减少纹理贴图时处理数据的量, 应使用视点相关的动态多分辨率纹理模型。远近不同的区域其纹理分辨率不同, 即影射的距离观察者较远的区域, 其纹理具有较低的分辨率, 相反具有较高的分辨率, 这也符合视觉原理。频谱态势图利用态势离散数据的融合, 应用LOD可视化技术把这些数据对应的能量图绘制出来, 形成用不同颜色插值显示的三维地形, 频谱态势显示效果图如图4所示。

五、结束语

电磁频谱态势三维可视化显示是一个极富挑战性的课题, 尽管前人已做了很多这方面的工作, 但真正实用且适合不规则三维地形的可视化显示的算法还不多。虽然频谱态势数据的离散度极具复杂, 但在三维地形上叠加显示范围是有限的, 本文提出基于四插树差值和LOD技术的三维可视化的实现方法具有规范、响应快的优点, 又能适合随着视点的变化而进行连续、动态的三维频谱态势的显示, 并取得了良好的仿真效果。

摘要：针对如何将“看不见、摸不着”的电磁环境准确而快速展现出来, 提出了电磁频谱栅格模型的表征方法, 给出了三维频谱态势可视化的细节层次推进算法, 采用四插树差值和LOD技术进行频谱态势三维显示, 解决了三维频谱态势可视化的时间占用度和空间占用度高的问题, 并通过编程实现了细节层次推进的三维频谱态势可视化, 获得了良好的仿真效果。

关键词：频谱态势,细节层次推进,电磁环境,可视化

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继电保护故障可视化技术研究 篇9

关键词：继电保护,故障可视化,继电可视化

1 前言

继电保护装置能使电力系统出现故障时快速的分离故障设备, 是电力系统中十分重要的一个环节, 保卫着系统的安全运行, 但是继电保护装置有时也会发出错误的动作以致电力系统受到威胁。鉴于以上情况, 对继电保护装置的运行及动作情况进行监视、评价是必须做的一项工作, 传统的继电保护装置监视、评价的方式是对其记录的动作信息进行打印、分析, 该方式工作量大, 效率低, 且只能看到表象的东西, 无法对其内部潜在的问题进行监视。

本文提出的新型继电保护装置是基于一体化的信息管理平台, 在故障情况下对故障记录数据、动作顺序数据等相关数据进行专业化、综合化智能分析, 并将分析结果简洁明了的以图形或图表的形式展现到可视化界面上。

2 继电保护故障信息流方案

本文以新型智能继电保护设备为例, 分析了继电保护故障记录信息流的方案, 提出了可视化分析的图形应用模型及继电保护逻辑图形的自描述方法, 在以上基础上提出了继电保护故障的全站保护信息流方案。

如下图1所示, 数据12是故障录波文件信息, 被用来分析处理, Ⅱ区域的服务器为数据接收器、网关机;Ⅰ区域为服务器、记录动态的设备, 监控主机作为信息的接收方, 接收着中间节点发出的信息流11。

3 保护逻辑图的描述方法

在实际的使用中把保护逻辑图中每个单元节点每一个元素设定成模板, 每一个单元的初始化默认值是-1, 每一个单元均同时具有keyid及id属性, 单元的keyid属性通常被用来链接中间连接单元的文件、数值及判定结论。常见的基本元素模板基本均含有如下几种结构: (1) 端子。每一个端子均含有2个keyid, 其作用是用于连线。输入端上的端子接收keyid3上的数据, 把keyid2用于对逻辑“非”进行识别, keyid2保留。端子只存在于基本图元中, 不被用来进行绘图。 (2) 连接线。每个连接线含有3个keyid属性, 这三个属性相互连通。

基本图形元素包括以下几种。 (1) 形态判别输出:keyid经过单元中间节点的信号传递通道发出一个反馈信号, 其中含有一个输出端子, 其keyid值取单元节点所对应的中间通道中的值。 (2) 形态判别输入:keyid作为一个信号通道不仅存在一个输出端子, 而且其取值等于中间节点文件与其相对应的通道号中的值。因为所有的基本图元都具有坐标属性, 可以很容易快速的找到某个单元所处位置。

4 故障可视化分析

在故障录波分析设备中添加可视化模块即可实现故障可视化, 按时间的先后通过不同文件, 不同记录方式记录下故障发生过程并对其产出的保护动作进行慢动作回放。中间节点文件、动作情况简报文件及故障波文件构成了继电保护设备遭遇故障发生动作后所记录的文件, 故障信息文件的传输方式采用KL/T860的文件服务。

(1) 中间的节点文件同时包含了设备内部保护逻辑的详细动作情况和故障录波文档中的全部信息, 主要用在可视化的图形回放保护逻辑图形上。故障波文件和中间节点文件所记录的内容属于一类, 只是前者记录的是故障的初步概况分析, 后者记录的是故障的深层次分析, 记录了故障发生过程中的每一个细节。

(2) 继电保护故障可视化技术是将时间作为框架来对故障进行梳理、分析、排出, 其归纳了故障简报文件、中间节点文件、故障波文件这三种文件并将核心功能组件嵌入到故障波分析器中, 记录并可以回放故障发生的整个过程及故障发生时每个保护原件动作的前后顺序。可视化保护逻辑图在进行分析时, 不同中间节点动作详情会在图形中以高亮显示, 可以在基本图元中对绘图进行自定义。各个图元中均包含一个sta属性, 其是用于表达图元个数的属性;图元中内部的sta属性用于表达图形元素所处形态及自定义图元时各个图形元素的状态。图元模板中内部对象可依据sta的值对该对象进行条件绘制, 为了图形简介明了, 将连接线连接时需依据keyid3的值进行条件绘制sta为0时绘制红色线, sta为1时绘制绿色线。

(3) 通过G语言构建不同设备之间的互操作保护逻辑来实现不同服务器之间的自描述, 可以提升可视化图形的处理能力, 不同生产厂家的设备可以实现互操作。

继电保护故障可视化系统大大提高了故障的处理效率及处理精度, 其随着继电保护设备的启动开始记录各种故障信息, 同时上传到可视化系统中进行可视化分析, 提升了技术工作人员对故障处理的直观度, 以便快速找出最优处理方案, 减少故障带来的损失。

5 结语

本文所提出的是继电保护故障可视化分析方案, 该方案在实现故障可视化的同时, 也完美解决了传统设备标准不一, 不同厂家生产的同型号设备不兼容、互通性差的问题。同时也实现了逻辑图形和保护程序完美协调运行, 该方案稳定性强、适用范围广, 操作简洁, 适合大范围推广应用。

参考文献

[1]罗杲.基于新一代智能变电站继电保护故障可视化分析方案的研究[J].电力建设, 2013, 32 (02) :125-126.

[2]黄新东.刍议新一代智能变电站继电保护故障的可视化分析方案及应用评估[J].大科技, 2014, 33 (07) :366-367.

矿井通风可视化技术发展概述 篇10

近年来矿井通风的可视化技术取得了一系列的成果, 其中在国际上尤其以波兰和美国两国在这个领域处以领先水平。国内的主要代表是辽宁工程技术大学的MVSS3.0是其中的主要代表;1993年中国矿业大学研发了矿井火灾救灾决策支持系统, 实现了通风系统图的计算机辅助绘制;山东科技大学在1999年发布了“矿井灾变处理系统”, 在这个系统中, 人们可以直观的通过二维图形的方式来表达矿井发生火灾的最佳避灾路线;辽宁工程技术大学开发了矿井通风可视化仿真系统, 具有自动生成固定宽度的双线图的功能。随着科学技术的发展, 可视化技术在矿井通风管理中的作用日益增大。

一、矿井通风可视化方法

(一) 基于Map Obiects实现矿井通风可视化

该系统基于Windows系统平台, 运用了组件化的程序设计方法, 结合地理信息系统与矢量化的概念, 使用VB6.0和地理信息系统的控件—Map Obiects相结合的方法进行开发。实现了矿山常用通风系统图的方便绘制, 并且可以处理矢量图形和栅格图形, 达到了使图形输入和结果输出可视化的结果。该系统可以实现以下功能:

(1) 提供矿用矢量图形系统, 具备绘制通风安全用图, 并提供对图形的查询、更新、打印等功能。

(2) 可以进行矿井通风网络的解算功能, 并计算最佳避灾路线等功能。

(3) 输出的结果可视化:包括风量、风压、风速等的可视化;当发生紧急情况如火灾的时候, 可以可视化显示烟流的运动轨迹;巷道的温度显示等。

(4) 可以预测瓦斯、煤尘的爆炸。

(5) 可以与矿井的生产安全管理、安全监察、监控等集成, 提供可视化的界面, 方便进行管理。

(二) 基于Auto CAD的矿井通风可视化

由于Auto CAD的在图形处理方面的先天优势, 导致它被国内外的很多煤矿所接受与应用。矿井通风技术人员也因此对这款软件有了很熟练地掌握。所以基于Auto CAD的矿井通风可视化研究也会符合大多数人的操作习惯, 有利于该系统的推广。该系统利用Visual C++2005和Object ARX开发, 具有以下技术优势:

(1) 由于在Object ARX编程里面可以实现对实体的自定义技术, 自定义开发了巷道、节点、风流方向、风机、风门、局扇等图元。这些设计的图元与之前技术人员所熟悉的基本保持一致;

(2) 该系统可以自主地进行拓扑之间的建立和维护。可视化技术在通风上的运用是建立在拓扑关系上的。利用巷道对象与节点、风门、风机、风流方向等对象之间相互保存句柄的方法, 由此可以达到对拓扑之间关系的自主建立和管理。相对之前的软件而言可以更加省时省力、效率高实现方式简单;

(3) 实现了矿井利用Auto CAD实现可视化的技术。共节点巷道在双线巷道模式下会产生交叉点闭合, 针对这个难点, 三角形法来找出共节点巷道的内闭合点和外闭合点, 从而达到使共节点巷道闭合的目的。为了达到二维巷道所要具有的消隐机制, 用线段来组成双线巷道的轮廓线。计算出交叉巷道的交点位置, 动态修改轮廓线实现了二维巷道的消隐功能。利用面向对象编程的继承原理, 由节点类 (Node) 派生出复合节点 (Simple Node) , 复合节点类内保存了简化的节点与巷道列表。通过鼠标点选的方法向复合节点中动态添加节点与巷道, 实现了通风网络局部简化的功能;

(4) 开发出类似CAD的人机接口。设计开发了命令行、菜单、工具条三种人机交互方式。

(三) 基于Open GL的通风系统三维可视化

三维可视化技术作为一种计算机技术在过去的一段时间内得到了长足发展, 它结合了许多相关领域的技术, 如图形学、图像处理、计算机网络、数据库理论等并且逐渐完善, 在各个行业中都得到了推广使用。在应用了可视化技术后, 矿井可以实现不管是在正常生产或者是发生了火灾等事故之后, 更有效的显示井下通风参数等的变化情况, 降低了由于人的原因而形成的误差等不确定因素。经过长时间的发展, 人们开发出了一系列的专业图形软件包, 其中Open GL在应用中最为普遍。它是一个使图形和硬件相联系的接口。是一套具有120个图形函数的三维图形处理库。开发者可以利用它来实现三维模型的建立和实时的三维交互。同时, Open GL作为可以跨平台使用的三维开发图形库, 现在在矿井通风系统应用的最为广泛。

利用Open GL图形处理库首先进行了巷道可视化的方法研究, 其次结合粒子系统原理, 实现了对通风路线进行动态显示的效果, 进而达到了对巷道的三维可视化显示的目的。因此, 具备实时显示巷道内部通风参数变化的效果, 同时也降低了由于人的原因引起的误差和不确定。运用Open GL技术使得交互式成为可能, 也就是说在通风线路发生改变的时候, 技术人员可以根据实时情况进行修改, 因此有良好的实用价值, 改善了现有的矿山系统在应用到实际时交互情况不理想的状态, 本系统在实际矿山应用中也发挥出了很好的作用。

(四) 基于B/S共享模式矿井通风网络解算结果可视化

本系统是在矿井通风可视化的理论研究越来越深入的基础上, 对矿井通风网络分析上存在的不足之处进行开发的通风可视化系统。

该系统采用了B/S即服务器与浏览器的结构, 用户通过安装在客户端的浏览器来使用此系统, 服务器负责接收来自客户端的信息, 对这些信息进行分析和处理, 并建立与数据库的连接, 进而完成系统的各项功能。通过本可视化系统, 利用计算机技术将数据库与图形结合, 不但便于矿井通风系统管理者直接通过图形进行查询和数据管理, 同时客户端用户也可通过本系统获得网络数据共享功能, 使得通风管理方式更直观快速和高效。

二、可视化技术的发展趋势

矿井通风可视化技术未来的发展趋势主要有: (1) 真三维可视化支持, 可以以3DMine软件为基础, 建设数字矿山平台, 不仅将可视化技术运用在通风, 而且用于矿山的总体设计、矿区储量的估计以及矿山的安全管理; (2) 以二维、三维或动画形式模拟通风、瓦斯相关参数的空间动态变化; (3) 强大的空间分析功能; (4) 强大的网络功能以及专家智能决策支持功能等。

摘要：文章首先通过介绍可视化的概念和可视化在国内外的研究现状, 进而介绍了现今有的可视化的实现方法, 分析了各种可视化方法在矿井通风中的特点和作用。并对可视化在矿井通风中未来的发展趋势进行了预测, 对以后可视化技术在矿井通风中的应用有了一定的指导作用。

关键词：矿井通风,可视化,发展趋势

参考文献

[1]魏连江, 等.构建矿井通风可视化仿真系统的关键问题研究[J].煤矿安全, 2007, 38 (7) :6-9.

[2]李伟.基于AutoC AD的矿井通风可视化研究与开发[D].辽宁工程技术大学, 2010.

[3]张水平, 等.基于B/S共享模式矿井通风网络解算结果可视化研究[J].有色金属科学与工程, 2012, 2 (6) :52-56.

[4]李成, 谭海樵.基于GIS的矿井通风网络可视化仿真模拟研究[J].金属矿山, 2009, 12:103-106.

[5]闫宁, 等.基于OpenG L的通风系统三维可视化实现[J].煤炭科学技术, 2006, 34 (2) :87-89.

可视化技术 篇11

关键字：制造物联供应链可视化

Abstract： Manufacture IOT technology breaks through the existing limitation of integration and collaboration in the manufacturing systems， which involves data acquisition， control， human-computer interaction and management. By using the manufacturing environment sensing devices， such as RFID and sensors， it improves the performance of the distributed collaborative supply chain system， and greatly improves the manufacturing efficiency. The visualization of supply chain is an innovation of the enterprise operation and business process. Therefore， reduce the cost of the product and the consumption of resources， to provide more visual and individual service for the user.

Keywords：Manufacture IOT，Supply chain， Visualization

制造物联技术是互联网技术、嵌入式系统技术、通信技术以及 RFID技术等电子信息技术与制造技术相融合，实现对产品设计、制造与服务过程中制造资源与信息资源的感知、传输、计算、控制与服务的一种新型的制造模式和信息服务模式 [1]。制造物联通过对制造过程的全面感知、可靠传递、智能处理使数据到达不同目标，实现共享，从而实现制造中的“物与物”相联、“人与物”相联以及“人与人”相联。

供应链是围绕制造企业主要生产单元，通过对信息流、物流、资金流的控制。供应链是从采购原材料开始，制成中间产品以及最终产品，最后由销售网络把产品送到消费者手中的将供应商、制造商、分销商、零售商，直到最终用户连成一个整体的功能网链结构。

在以需求为导向的创新条件下，随着物联网时代的数字、信息和计算机革命，传统制造业的生产方式和制造模式正在发生重大改变。大规模定制需要及时的信息交流、处理与沟通，包括人与人、人与物、物与物之间的信息交流与沟通。由于产品的复杂程度越来越高，定制要求越来越复杂，今天的制造生产合作更加复杂，精度要求更高。

可视化供应链系统是一套基于物联网技术的制造供应链业务流程控制系统。从整合供应链上各方的信息源入手，通过简单易用的信息查询和确认反馈界面，做到物料可视化、工序可视化和仓储可视化，从而达到准时化供应链管理的目的。制造企业的主要生产单元与零部件供应商之间的良好供求关系是实现“精益生产”的前提，是企业制造过程管理的重点。可视化供应链系统的构架如图所示。

1.物料可视化

物料可视化系统是主要生产单元提供给物料供应商使用的协同控制界面。通过和内部 ERP、MES系统的实时交互，供应商能够及时准确地了解物料的需求和库存状况，并根据事先约定的规则，主动确认订单，主动发货，并对采购单的执行结果进行跟踪。

2.工序可视化

工序可视化系统是给生产管理人员提供的一个直观的供应链在线产品监控平台。生产线上的每个工序都设为一个监视单元，显示该工序上的在制品编号、数量、开工时间和批序号等信息。通过各单元的串联可以在一个屏幕上显示整条生产线的工作状态，并可以支持多种返工、紧急插单等多种生产类型。

3.仓储可视化

仓储可视化系统是对于零部件库存的可视化管理的系统。首先要对存储单元进行分类编码和属性定义，包括：容量、位置和可存放零件等，在零部件或总成产品入库时，系统将自动按空间占用最优原则分配存储单元。出库时系统将按先进先出的原则自动提示操作人员从指定的存储单元上取货。此外，仓库管理人员可以在图形化的界面上实时监控到每一个存储单元的状态。

可视化供应链系统平台通过制造物联技术在整个供应链上针对不同权限的设置实现信息共享。平台的构成主要分为采集层、显示层和应用层 [3]。

采集层——RFID数据收集层的任务是提供物流数据。这里主要运用的是标签阅读器与定位天线集成，这些天线安装在固定点上，比如仓储设施入口，或者集成到叉车和其他设备，通过一个或多个天线来识别和读取数百个标签。如此，不同区域设备的准确位置和出发时间被精确的确定并分别记录。这样，各个订单的物流运作状态数据就确定了。

显示层——它允许用户通过网络浏览器使用在互联网上的业务功能，是系统的用户界面。这一层提供系统用户输入和管理输出显示。用户可以根据他们的身份使用系统中不同种类的服务，可以直观、实时、准确的了解订单信息。

应用层——实现物流功能和传递设计好的物流服务，例如报价单、订单安排、运行状态跟踪或者顾客发票，这些功能是由业务组成模块和数据组成模块来实现。该系统还与通知服务器相互连接并以短消息的形式告知顾客业务信息，比如发票信息或货运单据。

可视化的供应链管理在企业中的作用体现在 [3]：

（1）节约交易成本——用信息的可视化串联整合供应链，将大大降低供应链内各个环节的交易成本，缩短交易时间。

（2）降低采购成本——促进供货商的管理。由于供货商能够方便地取得存货和采购信息，采购管理人员等均可以大幅提高工作效率，从事具有更高价值的工作。

（3）减少存货量——通过扩展组织的边界，实现联合库存，供货商能够随时掌握存货信息，因此核心制造单元、物流企业均不需要维持较高的存货量。

（4）减少循环周期——通过供应链的自动化系统，预测精度将大幅度提高，这将能缩短生产的时间，提高客户的满意度。

（5）收入和利润增加——过组织边界的延伸，企业能履行它们的合同，增加收入并维持和增加市场份额。

当前，我国制造业与世界先进水平还存在一定的差距。以制造物联技术为代表的智能制造技术具有人力投入小、资源消耗少、推动产业深度融合发展等特点，智能化意味着智慧型计算机在嵌入制造设备后能够使生产设备更快地感知、自我反应、计算判断、分析决策和操作。符合个性化需要的个性化产品的大规模定制生产成为可能，部分已经成为现实。利用制造物联技术与制造技术融合，可以形成制造业信息化的核心使能技术，带动制造业信息化不断迈上新台阶，推动我国制造业持续发展。随着制造物联技术及应用的飞速发展，制造物联的理论与技术水平也必将快速提升，在各制造领域的应用也随之多点开花。

[参考文献 ]

1.胡青霞等，基于物联技术的 MES可视化系统研究，《现代电子技术》，2013

2.陈达文，基于物联网的供应链可视化管理，物流工程与管理，2011-3

基于地形影像可视化技术探讨 篇12

一、数据的组织管理及内存调度

1. 数据管理方案

图像金字塔模型的本质就是分辨率递减集合, 底部为分辨率较高的图像, 向上顺次递减。将用户需求作为基本导向, 对地图进行分割, 形成多分辨率的层次, 方便后续管理工作的进行, 同时也可以帮助用户对其进行读取。所以可以通过金字塔模型的方式将原始数据分辨为基本的影响模型, 提供相应的地形数据, 从其中发现规律, 建立起具有针对性的空间索引, 便可以对一定范围内的所有数据进行极速搜集, 保证空间连续显示。当前四叉树结构LOD是该方面工作人员广泛使用的计算方式, 该模型当中的所有节点都相应的覆盖一部分区域, 从节点的角度出发对区域进行渲染, 达到层次植染的根本目的, 保证实际工作效率。四叉树模型表示图及四叉树结构图如下图1、2所示[1]。

2. 数据调度及内存管理

首先需要针对窗口大小来设定空间坐标的范围, 对满足空间需求的坐标范围内文件进行加载。鼠标在窗口内部移动时逐渐转变为空间坐标, 二次计算窗口可以承载的空间范围, 从算法的角度对瓦片文件的数量进行计算。代入代码可以计算出窗口位置加载空间自身索引值, 从X、Y双方向入手对其进行查询, 判断地形所处位置, 再用下图3所示流程来实现[2]。

3.内存分配及管理

因为整体数据量比较大, 所以能否合理的分配内存以及优化程序, 便成为工作人员的首要参考因素。通过总结实践工作经验发现, 鼠标在窗口移动的过程当中, 窗口所显示出的图像必须要随时更新, 保证文件集的完整性。窗口范围内可体现的图片更新之后, 便要对上一层次的文件进行比较, 从比较结果中选择共性因素留下, 合理分配内存, 将不必要的内容清空, 方便后续文件的使用, 具体流程如下图4所示[3]。

二、点云可视化系统

点云可视化系统需要在Windows XP系统下运行, 在进行数据管理的时候使用了SQL SERVER 2005模式下的数据库, 与此同时还将Open GL当作所有图像染库, 根据实际情况对系统进行划分。

1. 数据的管理模块

该模块会直接影响到数据预处理工作最主要的实现部分, 对具体的点云进行分割, 通过上述措施为后续工作提供具有一定可靠性的数据。

2. 可视化模块

点云可视化模块自身主要功能就是对处理后的数据进行显示, 结合投影方式与渲染的方式等来完成图像浏览。

3. 分析查询模块

该模块需要依靠点云可视化技术为基础, 对用户提供的命令进行分析与查询, 为后续的几何性分析与计算提供相应的数据与技术基础。

摘要：近年来, 地理信息系统技术不断发展, 计算机三维建模及其相关显示技术依然成为当前地理信息研究领域中的宠儿, 成为各方努力研究的热点课题。随着相关技术的不断发展与完善, 在资源调查及国土管理等领域中, 计算机三维建模显示技术得到了广泛的应用且取得较好的成果。本文以当前我国该方面的发展情况为出发点, 对图像显示问题进行分析。