序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來(lái)了七篇計(jì)算機(jī)圖形學(xué)論文范文，愿它們成為您寫作過(guò)程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞：圖形學(xué)；發(fā)展；應(yīng)用

1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是利用計(jì)算機(jī)研究圖形的表示、生成、處理，顯示的科學(xué)。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)已成為計(jì)算機(jī)科學(xué)中最為活躍的分支之一，并得到廣泛的應(yīng)用。1950年，第一臺(tái)圖形顯示器作為美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）旋風(fēng)一號(hào)——（Whirlwind）計(jì)算機(jī)的附件誕生．該顯示器用一個(gè)類似示波器的陰極射線管（CRT）來(lái)顯示一些簡(jiǎn)單的圖形。在整個(gè)50年代，只有電子管計(jì)算機(jī)，用機(jī)器語(yǔ)言編程，主要應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算，為這些計(jì)算機(jī)配置的圖形設(shè)備僅具有輸出功能。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)處于準(zhǔn)備和醞釀時(shí)期，并稱之為：“被動(dòng)式”圖形學(xué)。

2計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在曲面造型技術(shù)中的應(yīng)用

曲面造型技術(shù)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，主要研究在計(jì)算機(jī)圖象系統(tǒng)的環(huán)境下對(duì)曲面的表示、設(shè)計(jì)、顯示和分析。它肇源機(jī)、船舶的外形放樣工藝，經(jīng)三十多年發(fā)展，現(xiàn)在它已經(jīng)形成了以Bezier和B樣條方法為代表的參數(shù)化特征設(shè)計(jì)和隱式代數(shù)曲面表示這兩類方法為主體，以插值（Intmpolation）、擬合（Fitting）、逼近（Ap-proximation）這三種手段為骨架的幾何理論體系。隨著計(jì)算機(jī)圖形顯示對(duì)于真實(shí)性、實(shí)時(shí)性和交互性要求的日益增強(qiáng)，隨著幾何設(shè)計(jì)對(duì)象向著多樣性、特殊性和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜性靠攏的趨勢(shì)的日益明顯，隨著圖形工業(yè)和制造工業(yè)邁向一體化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化步伐的日益加快，隨著激光測(cè)距掃描等三維數(shù)據(jù)采樣技術(shù)和硬件設(shè)備的日益完善，曲面造型在近幾年來(lái)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。

2．1從研究領(lǐng)域來(lái)看，曲面造型技術(shù)已從傳統(tǒng)的研究曲面表示、曲面求交和曲面拼接，擴(kuò)充到曲面變形、曲面重建、曲面簡(jiǎn)化、曲面轉(zhuǎn)換和曲面位差。

曲面變形（DeformationorShapeBlending）：傳統(tǒng)的非均勻有理B樣條（NURBS）曲面模型，僅允許調(diào)整控制頂點(diǎn)或權(quán)因子來(lái)局部改變曲面形狀，至多利用層次細(xì)化模型在曲面特定點(diǎn)進(jìn)行直接操作；一些簡(jiǎn)單的基于參數(shù)曲線的曲面設(shè)計(jì)方法，如掃掠法（Sweeping），蒙皮法（skinning），旋轉(zhuǎn)法和拉伸法，也僅允許調(diào)整生成曲線來(lái)改變曲面形狀。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫業(yè)和實(shí)體造型業(yè)迫切需要發(fā)展與曲面表示方式無(wú)關(guān)的變形方法或形狀調(diào)配方法，于是產(chǎn)生了自由變形（fFD）法，基于彈性變形或熱彈性力學(xué)等物理模型（原理）的變形法，基于求解約束的變形法，基于幾何約束的變形法等曲面變形技術(shù)和基于多面體對(duì)應(yīng)關(guān)系或基于圖象形態(tài)學(xué)中Minkowski和操作的曲面形狀調(diào)配技術(shù)。

2．2從表示方法來(lái)看，以網(wǎng)格細(xì)分（Sub-division）為特征的離散造型與傳統(tǒng)的連續(xù)造型相比，大有后來(lái)居上的創(chuàng)新之勢(shì)。而且，這種曲面造型方法在生動(dòng)逼真的特征動(dòng)畫和雕塑曲面的設(shè)計(jì)加工中如魚得水，得到了高度的運(yùn)用。

3在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）的應(yīng)用

這是一個(gè)最廣泛，最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign，CAD）是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)有力的計(jì)算功能和高效率的圖形處理能力，輔助知識(shí)勞動(dòng)者進(jìn)行工程和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，以達(dá)到理想的目的或取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。它是綜合了計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程設(shè)計(jì)方法的最新發(fā)展而形成的一門新興學(xué)科。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展是與計(jì)算機(jī)軟件、硬件技術(shù)的發(fā)展和完善，與工程設(shè)計(jì)方法的革新緊密相關(guān)的。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已是現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的迫切需要。CAD技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面，其主要的應(yīng)用領(lǐng)域有以下幾個(gè)方面。

3.1制造業(yè)中的應(yīng)用。CAD技術(shù)已在制造業(yè)中廣泛應(yīng)用，其中以機(jī)床、汽車、飛機(jī)、船舶、航天器等制造業(yè)應(yīng)用最為廣泛、深入。眾所周知，一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程要經(jīng)過(guò)概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化、仿真模擬等幾個(gè)主要階段。同時(shí)，現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)將并行工程的概念引入到整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，在設(shè)計(jì)階段就對(duì)產(chǎn)品整個(gè)生命周期進(jìn)行綜合考慮。當(dāng)前先進(jìn)的CAD應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)將設(shè)計(jì)、繪圖、分析、仿真、加工等一系列功能集成于一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)。現(xiàn)在較常用的軟件有UGII、I-DEAS、CATIA、PRO/E、Euclid等CAD應(yīng)用系統(tǒng)，這些系統(tǒng)主要運(yùn)行在圖形工作站平臺(tái)上。在PC平臺(tái)上運(yùn)行的CAD應(yīng)用軟件主要有Cimatron、Solidwork、MDT、SolidEdge等。由于各種因素，目前在二維CAD系統(tǒng)中Autodesk公司的AutoCAD占據(jù)了相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)。

3．2工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。CAD技術(shù)在工程領(lǐng)域巾的應(yīng)用有以下幾個(gè)方面：①建筑設(shè)計(jì)，包括方案設(shè)計(jì)、三維造型、建筑渲染圖設(shè)計(jì)等。②結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括有限元分析、結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)、框/排架結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析等。③設(shè)備設(shè)計(jì)，包括水、電、暖各種設(shè)備及管道設(shè)計(jì)。④城市規(guī)劃、城市交通設(shè)計(jì)，如城市道路、高架、輕軌等。⑤市政管線設(shè)計(jì)，如自來(lái)水、污水排放、煤氣等。⑥交通工程設(shè)計(jì)，如公路、橋梁、鐵路等。⑦水利工程設(shè)計(jì)，如大壩、水渠等。⑧其他工程設(shè)計(jì)和管理，如房地產(chǎn)開發(fā)及物業(yè)管理、工程概預(yù)算等。

3．3電氣和電子電路方面的應(yīng)用。CAD技術(shù)最早曾用于電路原理圖和布線圖的設(shè)計(jì)工作。目前，CAD技術(shù)已擴(kuò)展到印刷電路板的設(shè)計(jì)（布線及元器件布局），并在集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)制造中大顯身手，并由此大大推動(dòng)了微電子技術(shù)和計(jì)算及技術(shù)的發(fā)展。

3．4仿真模擬和動(dòng)畫制作。應(yīng)用CAD技術(shù)可以真實(shí)地模擬機(jī)械零件的加工處理過(guò)程、飛機(jī)起降、船舶進(jìn)出港口、物體受力破壞分析、飛行訓(xùn)練環(huán)境、作戰(zhàn)方針系統(tǒng)、事故現(xiàn)場(chǎng)重現(xiàn)等現(xiàn)象。在文化娛樂(lè)界已大量利用計(jì)算機(jī)造型仿真出逼真的現(xiàn)實(shí)世界中沒(méi)有的原始動(dòng)物、外星人以及各種場(chǎng)景等，并將動(dòng)畫和實(shí)際背景以及演員的表演天衣無(wú)縫地合在一起，在電影制作技術(shù)上大放異彩，拍制出一個(gè)個(gè)激動(dòng)人心的巨片。

3．5其他應(yīng)用。CAD技術(shù)除了在上述領(lǐng)域中的應(yīng)用外，在輕工、紡織、家電、服裝、制鞋、醫(yī)療和醫(yī)藥乃至體育方面都會(huì)用到CAD技術(shù)。CAD標(biāo)準(zhǔn)化體系進(jìn)一步完善；系統(tǒng)智能化成為又一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)；集成化成為CAD技術(shù)發(fā)展的一大趨勢(shì)；科學(xué)計(jì)算可視化、虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造技術(shù)是CAD技術(shù)發(fā)展的新趨向。

篇(2)

關(guān)鍵詞：圖形實(shí)時(shí)繪制 自然景物仿真

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)(ComputerGraphics，簡(jiǎn)稱CG)是一種使用數(shù)學(xué)算法將二維或三維圖形轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)顯示器的柵格形式的科學(xué)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容就是研究如何在計(jì)算機(jī)中表示圖形、以及利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形的計(jì)算、處理和顯示的相關(guān)原理與算法。圖形通常由點(diǎn)、線、面、體等幾何元素和灰度、色彩、線型、線寬等非幾何屬性組成。從處理技術(shù)上來(lái)看，圖形主要分為兩類，一類是基于線條信息表示的，如工程圖、等高線地圖、曲面的線框圖等，另一類是明暗圖，也就是通常所說(shuō)的真實(shí)感圖形。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)已成為計(jì)算機(jī)科學(xué)中最為活躍的分支之一，并得到廣泛的應(yīng)用。本文將介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究?jī)?nèi)容、發(fā)展歷史，應(yīng)用和圖形學(xué)前沿的方向。

1 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史

1950年，第一臺(tái)圖形顯示器作為美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)旋風(fēng)號(hào)—(Whirlwind)計(jì)算機(jī)的附件誕生了。該顯示器用一個(gè)類似示波的陰極射線管(CRT)來(lái)顯示一些簡(jiǎn)單的圖形。在整個(gè)50年代，只有子管計(jì)算機(jī)，用機(jī)器語(yǔ)言編程，主要應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算，為這些計(jì)算機(jī)置的圖形設(shè)備僅具有輸出功能。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)處于準(zhǔn)備和醞釀時(shí)期并稱之為：“被動(dòng)式”圖形學(xué)。1963年，伊凡•蘇澤蘭在麻省理工學(xué)院發(fā)表了名為《畫板》的博士論文，它標(biāo)志著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的正式誕生。此前的計(jì)算機(jī)主要是符號(hào)處理系統(tǒng)，自從有了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，計(jì)算機(jī)可以部分地表現(xiàn)人的右腦功能了，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的建立意義重大。

2 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用

2.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造

CAN/CAN是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在工業(yè)界最廣泛，最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)被用來(lái)進(jìn)行土建工程，機(jī)械結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，包括設(shè)計(jì)飛機(jī)、汽車、船舶的外形和發(fā)電廠、化工廠等的布局以及電子線路、電子器件等。有時(shí)，著眼于產(chǎn)生工程和產(chǎn)品相應(yīng)結(jié)構(gòu)的精確圖形，然而更常用的是對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，產(chǎn)品和工程的相關(guān)圖形進(jìn)行人—機(jī)交互設(shè)計(jì)和修改，經(jīng)過(guò)反復(fù)的選代設(shè)計(jì)，便可利用結(jié)果數(shù)據(jù)輸出零件表、材料單、加工流程和工藝卡，或者數(shù)據(jù)加工代碼的指令。在電子工業(yè)中，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用到集成電路、印刷電路板，電子線路和網(wǎng)絡(luò)分析等方面的優(yōu)勢(shì)十分明顯。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行異地異構(gòu)系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)，已成為CAD領(lǐng)域最熱門的課題之一?，F(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)已不再是一個(gè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)孤立的技術(shù)問(wèn)題，而是綜合了產(chǎn)品各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域，相關(guān)過(guò)程，相關(guān)技術(shù)資源和相關(guān)組織形式的系統(tǒng)化工程。

CAD領(lǐng)域另一個(gè)非常重要的研究領(lǐng)域是基于工程圖紙的三維形體重建。三維形體重建是從二維信息中提取三維信息，通過(guò)對(duì)這些信息進(jìn)行分類，綜合等一系列處理，在三維空間中重新構(gòu)造出二維信息所對(duì)應(yīng)的三維形體，恢復(fù)形體的點(diǎn)、線、面及其拓?fù)潢P(guān)素，從而實(shí)現(xiàn)形體的重建。

2.2科學(xué)計(jì)算可視化

目前科學(xué)計(jì)算可視化廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，流體力學(xué)，有限元分析，氣象分析當(dāng)中。尤其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可視化有著廣闊的發(fā)展前途。依靠精密機(jī)械做腦部手術(shù)是目前醫(yī)學(xué)上很熱門的課題，而這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)則是可視化。當(dāng)我們做腦部手術(shù)時(shí)，可視化技術(shù)技術(shù)將醫(yī)用CT掃描的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖象，使得醫(yī)生能夠看到并準(zhǔn)確的判別病人的體內(nèi)患處，然后通過(guò)碰撞檢測(cè)一類的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手術(shù)效果的反饋，幫助醫(yī)生成功完成手術(shù)。我們利用了可視化技術(shù)。天氣氣象站將大量數(shù)據(jù)，通過(guò)可視化技術(shù)轉(zhuǎn)化成形象逼真的圖形后，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析就可以清晰的預(yù)見幾天后的天氣情況。

2.3圖形實(shí)時(shí)繪制與自然景物仿真

重現(xiàn)真實(shí)世界的場(chǎng)景叫做真實(shí)感繪制。真實(shí)感繪制主要是模擬真實(shí)物體的物理屬性，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是物體的形狀，光學(xué)性質(zhì)，表面的紋理和粗糙程度，以及物體間的相對(duì)位置，遮擋關(guān)系等等。在自然景物仿真這項(xiàng)技術(shù)中我們需要過(guò)行消除隱藏線及面、明暗效應(yīng)、顏色模型、紋理、光線跟蹤，輻射度等工作。這其中光照和表面屬性是最難摸擬的。而且還必須處理物體表面的明暗效應(yīng)，以便用不同的色彩灰度來(lái)增加圖形的真實(shí)感。自然景物仿真在幾何圖形、廣告影視、指揮控制，科學(xué)計(jì)算等方面應(yīng)用范圍很廣。除了建造計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)的逼真物理模型外，真實(shí)感繪制還有一個(gè)研究重點(diǎn)是研究加速算法，力求能在最短的時(shí)間內(nèi)繪制出最真實(shí)的場(chǎng)景。

2.4計(jì)算機(jī)動(dòng)畫

隨著計(jì)算機(jī)圖形和計(jì)算機(jī)硬件的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫應(yīng)運(yùn)而生。事實(shí)上動(dòng)畫也只是生成一幅幅靜態(tài)的圖象，但是每一幅都是對(duì)前一幅小部分修改，如何修改便是計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的研究?jī)?nèi)容，這樣，當(dāng)這些連續(xù)播放時(shí)，整個(gè)場(chǎng)景就動(dòng)起來(lái)。

早期的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫靈感來(lái)源于傳統(tǒng)的卡通片，在生成幾幅被稱作“關(guān)健幀”，連續(xù)播放時(shí)2個(gè)關(guān)健幀就被有機(jī)的結(jié)合起來(lái)了。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫內(nèi)容豐富多彩，生成動(dòng)畫的方法也多種多樣，比如基于特征的圖象變形，二維形狀混合，軸變形方法，三維自由形體變形等。近年來(lái)人們普遍將注意力轉(zhuǎn)向基于物理模型的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫生成方法。這是一種嶄新的方法，該方法大量運(yùn)用彈性力學(xué)和流體力學(xué)的方程進(jìn)行計(jì)算，力求使動(dòng)畫過(guò)程體現(xiàn)出最適合真實(shí)世界的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。然而要真正到達(dá)真實(shí)運(yùn)動(dòng)是很難的，比如人的行走或跑步，要實(shí)現(xiàn)很自然的人走路的畫面，計(jì)算機(jī)方程非常復(fù)雜和計(jì)算量極大，基于物理模型的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫還有許多內(nèi)容需要進(jìn)一步研究。

2.5計(jì)算機(jī)藝術(shù)

用計(jì)算機(jī)從事藝術(shù)創(chuàng)作，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)除了廣泛用于藝術(shù)品的制造，如各種圖案、花紋及傳統(tǒng)的油畫、中國(guó)國(guó)畫等。還成功的用來(lái)制造廣告、動(dòng)畫片甚至電影，其中有的影片還獲得了奧斯卡獎(jiǎng)。這是電影界最高的殊榮。目前國(guó)內(nèi)外不少人士正在研制人體模擬系統(tǒng)，這使得在不久的將來(lái)把歷史上早已去世的著名影視明星重新搬上新的影視片成為可能。這是一個(gè)傳統(tǒng)的藝術(shù)家無(wú)法實(shí)現(xiàn)也不可想象的。

篇(3)

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)；功能；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：F49文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

由于計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的廣闊應(yīng)用領(lǐng)域和前景，使得我們不得不花更多精力和時(shí)間來(lái)研究這門技術(shù)。本文簡(jiǎn)單介紹了計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的概念和發(fā)展概況，重點(diǎn)論述了計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的功能與應(yīng)用問(wèn)題。希望與相關(guān)學(xué)科的學(xué)者、專家共同探討。

一、計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)概述

1、概念。計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)，由軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)和人員組成。其中，軟件是計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的核心，硬件系統(tǒng)為軟件正常運(yùn)行提供了基礎(chǔ)保障和運(yùn)行平臺(tái)；計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)是一個(gè)輔助工具，系統(tǒng)的運(yùn)行離不開系統(tǒng)使用人員及其智力活動(dòng)。

2、歷史發(fā)展。上世紀(jì)五十年代，第一臺(tái)具有指揮和控制功能的CRT（陰極射線管）顯示器誕生，利用該顯示器，使用者可以用光筆進(jìn)行簡(jiǎn)單的圖形交互操作，這標(biāo)志著交互式計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)的誕生。六十年代是交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展的重要時(shí)期。1962年MIT林肯實(shí)驗(yàn)室的Ivan E.Sutherland在其博士論文中，首次提出了“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”這個(gè)術(shù)語(yǔ)，他開發(fā)的Sketchpad圖形軟件包可以實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)屏幕上進(jìn)行圖形顯示與修改的交互操作。在此基礎(chǔ)上，美國(guó)的一些大公司和實(shí)驗(yàn)室開展了對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的大規(guī)模研究。七十年代，交互式計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)日趨成熟，計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，基于電視技術(shù)的光柵掃描顯示器的出現(xiàn)，這些都極大地推動(dòng)了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展。再之后，有關(guān)的圖形標(biāo)準(zhǔn)被相繼推出，如計(jì)算機(jī)圖形接口、圖形核心系統(tǒng)、程序員層次交互式圖形系統(tǒng)，以及初始圖形交換規(guī)范、產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)等。

二、計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的功能

隨著計(jì)算機(jī)硬件功能的不斷提高、系統(tǒng)軟件的不斷完善，計(jì)算機(jī)繪圖已廣泛應(yīng)用于各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域，并發(fā)揮愈來(lái)愈大的作用。計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)功能強(qiáng)大，主要有計(jì)算功能、存儲(chǔ)功能、輸入功能、輸出功能和交互功能等。

1、計(jì)算功能。計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的計(jì)算功能包括形的描述、分析和設(shè)計(jì)；圖形的平移、旋轉(zhuǎn)、投影、透視等幾何變換；曲線、曲面的生成；圖形之間相互關(guān)系的檢測(cè)等。

2、存儲(chǔ)功能。在計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)中圖形數(shù)據(jù)庫(kù)可以存放各種圖形的幾何數(shù)據(jù)及圖形之間的相互關(guān)系，并可以快捷便利地實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形的編輯、刪除、增加、修改等操作。

3、輸出功能和輸入功能。在計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)中圖形數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算后可在顯示器上顯示當(dāng)前的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)圖形編輯后的結(jié)果，同時(shí)還能通過(guò)繪圖儀、打印機(jī)、一體機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)輸出，以便長(zhǎng)期保存。

4、交互功能。設(shè)計(jì)人員可通過(guò)顯示器或其他人機(jī)交互設(shè)備直接進(jìn)行人機(jī)通信，對(duì)計(jì)算結(jié)果和圖形利用定位，拾取等手段進(jìn)行修改，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)者或操作員輸入的錯(cuò)誤給以必要的提示和幫助。

5、算法生成。計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)所涉及的算法是非常豐富的，圍繞著生成、表示物體的圖形、圖像的準(zhǔn)確性、真實(shí)性和實(shí)時(shí)性，其算法大致可分為以下幾類：基于圖形設(shè)備的基本圖形元素的生成算法；基本圖形元素的幾何變換、投影變換、窗口裁剪等算法；山、水、花、草、煙云等模糊景物的生成算法；三維或高維數(shù)據(jù)場(chǎng)的可視化算法；虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的生成及其控制算法。

三、計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的不斷更新和圖形軟件功能的不斷擴(kuò)充，使得計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)硬件功能的不斷增強(qiáng)和系統(tǒng)軟件不斷完善，計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)在近年得到了愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。目前，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有：用戶接口；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造；科學(xué)、技術(shù)及事務(wù)管理中的交互繪圖；繪制勘探，測(cè)量圖形；過(guò)程控制及系統(tǒng)環(huán)境模擬；電子印刷及辦公室自動(dòng)化；藝術(shù)模擬；科學(xué)計(jì)算的可視化；工業(yè)模擬，一個(gè)十分大的應(yīng)用領(lǐng)域，包含對(duì)各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)模擬和靜，動(dòng)態(tài)裝配模擬，在產(chǎn)品和工程的設(shè)計(jì)、數(shù)控加工等領(lǐng)域迫切需要；計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)中，通過(guò)它可以使教學(xué)過(guò)程更加形象、直觀、生動(dòng)，可以極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。

計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域還有許多其他的領(lǐng)域，追溯計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的起源，計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)技術(shù)自開始出現(xiàn)起就與動(dòng)畫制作、影視廣告、造船、汽車制造、電子、機(jī)械、土建工程、園藝建筑、地理信息、輕紡化工等各個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)緊密結(jié)合。

篇(4)

論文摘要：本文在技術(shù)后現(xiàn)代性的視野下把數(shù)碼畫的技術(shù)分為兩個(gè)層次，即藝術(shù)家自身的技藝和機(jī)器的技術(shù)系統(tǒng)，由于數(shù)碼畫迥異于傳統(tǒng)繪畫的機(jī)械性特點(diǎn)，本文重點(diǎn)闡述了與數(shù)碼畫相關(guān)的機(jī)器的技術(shù)系統(tǒng)，并對(duì)數(shù)碼畫的技術(shù)類型進(jìn)行了限定。

就本體而言，任何一個(gè)畫種都包括技術(shù)和藝術(shù)兩個(gè)方面，所謂數(shù)碼畫藝術(shù)就是一門借助于數(shù)碼技術(shù)手段進(jìn)行繪畫創(chuàng)作的藝術(shù)。然而與數(shù)碼畫相關(guān)的技術(shù)到底有哪些，傳統(tǒng)繪畫的技術(shù)、機(jī)械復(fù)制的動(dòng)畫技術(shù)與數(shù)碼畫的技術(shù)關(guān)系如何?目前理論界尚沒(méi)有做出明確和系統(tǒng)的回答，對(duì)于這一問(wèn)題的回答直接關(guān)系到什么是數(shù)碼畫以及數(shù)碼畫所涵蓋的藝術(shù)類型究竟有哪些。本文重點(diǎn)從后現(xiàn)代性技術(shù)視野下對(duì)數(shù)碼畫的技術(shù)展開闡述。

一、后現(xiàn)代性技術(shù)與數(shù)碼畫的技術(shù)限定

界定數(shù)碼畫首先要對(duì)數(shù)碼畫藝術(shù)中的技術(shù)因素進(jìn)行界定，這一技術(shù)有別于傳統(tǒng)繪畫的前現(xiàn)代技術(shù)，機(jī)械復(fù)制的現(xiàn)代技術(shù)，我們把它定位在后現(xiàn)代性技術(shù)。在西方的藝術(shù)史長(zhǎng)河中，技術(shù)因素是直到現(xiàn)代社會(huì)才充分重視起來(lái)的。

在現(xiàn)代之前，由于生產(chǎn)力落后，和藝術(shù)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展水平也一直比較低，所以在思想家的眼中藝術(shù)的本質(zhì)更多地是和歷史、理念、精神、信仰等因素結(jié)合在一起。而人類進(jìn)人現(xiàn)代社會(huì)以后，飛速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)對(duì)藝術(shù)產(chǎn)生了重大影響，藝術(shù)品從制作、傳播到接受都發(fā)生了本質(zhì)變化。

技術(shù)，尤其是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)能從形式和內(nèi)容兩個(gè)方面對(duì)藝術(shù)產(chǎn)生巨大影響，關(guān)于此，德國(guó)思想家瓦爾特.本雅明的理論尤其值得重視，哈佛大學(xué)的學(xué)者林賽·沃特斯這樣概括本雅明的理論:“藝術(shù)作品中沒(méi)有一個(gè)突然出現(xiàn)并能夠解決一切難題的藝術(shù)創(chuàng)造者;相反，那兒卻有一個(gè)機(jī)器，它與人一起創(chuàng)造了如電影和搖滾樂(lè)等一些思想高超的人寧愿其流產(chǎn)的藝術(shù)形式。這其中，隱含的話語(yǔ)是有一種技術(shù)(那是代表機(jī)器的技術(shù))參與了藝術(shù)品的創(chuàng)作，由此可以看出，藝術(shù)中的技術(shù)自此分為兩個(gè)層次，一是以人的“肉體”為基礎(chǔ)的“技藝”，即藝術(shù)家制作藝術(shù)品的技能二是以機(jī)器為基礎(chǔ)的“技術(shù)系統(tǒng)”，前者是主體所具備的技能技巧，后者是指人類社會(huì)發(fā)明的機(jī)器所構(gòu)成的系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可以幫助人們擴(kuò)張自己的技能技巧，它是獨(dú)立于藝術(shù)品和藝術(shù)家的技術(shù)體系。后者是在前者的基礎(chǔ)上被發(fā)展起來(lái)的(其發(fā)展的動(dòng)力就是科技進(jìn)步)?；蛘哒f(shuō)被“科學(xué)化”的技藝構(gòu)成了數(shù)碼畫的技術(shù)系統(tǒng)。應(yīng)該說(shuō)，數(shù)碼畫技術(shù)的這兩種含義是統(tǒng)一的，因?yàn)榧夹g(shù)系統(tǒng)的功能應(yīng)該是人類自身技藝的延續(xù)和拓展，就像麥克盧漢所說(shuō)的，技術(shù)是人的延伸，人是技術(shù)的主人。因此在技術(shù)現(xiàn)代性的背景下，數(shù)碼畫的技術(shù)已非傳統(tǒng)繪畫的“肉體技藝”，而是包含了“機(jī)器的技術(shù)系統(tǒng)”。該系統(tǒng)包含了現(xiàn)代的機(jī)械復(fù)制技術(shù)系統(tǒng)以及后現(xiàn)代的數(shù)字仿真技術(shù)系統(tǒng)，本文論述的重點(diǎn)不是前現(xiàn)代的“肉體技藝”，也不是現(xiàn)代的機(jī)械復(fù)制技術(shù)而是與數(shù)碼畫相關(guān)后現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)的技術(shù)，它涉及到數(shù)碼畫的創(chuàng)作、傳播與接受環(huán)節(jié)。這些技術(shù)主要分為三大類，一是數(shù)碼畫的制作(生產(chǎn))技術(shù)，包括類傳統(tǒng)繪畫技術(shù)(非真實(shí)渲染靜態(tài)作品的技術(shù))、三維技術(shù)、動(dòng)畫技術(shù)等二是數(shù)碼畫的傳播技術(shù)(網(wǎng)絡(luò)等技術(shù));三是數(shù)碼畫的接受技術(shù)(多媒體互動(dòng)技術(shù)等)。

生產(chǎn)數(shù)碼畫的技術(shù)，數(shù)碼畫技術(shù)的核心是其創(chuàng)作(制作、生產(chǎn))技術(shù)，即數(shù)碼畫的創(chuàng)作者在創(chuàng)作數(shù)碼畫時(shí)使用的技術(shù)，它能夠直接造成數(shù)碼畫的獨(dú)特藝術(shù)形式及類型。它實(shí)際上包含了接受環(huán)節(jié)與大眾互動(dòng)的技術(shù)以及在創(chuàng)作環(huán)節(jié)與其他畫家或大眾互動(dòng)的技術(shù)，在創(chuàng)作數(shù)碼畫的時(shí)候同樣也要考慮到數(shù)碼畫的傳播環(huán)節(jié)與接受環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)碼畫創(chuàng)作技術(shù)上的限制。

1.非真實(shí)渲染靜態(tài)作品的技術(shù)

計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅速發(fā)展對(duì)人類的藝術(shù)活動(dòng)產(chǎn)生了廣泛而深刻的影響，提出了許多新的命題和挑戰(zhàn)。在視覺(jué)藝術(shù)領(lǐng)域數(shù)字藝術(shù)迅速成長(zhǎng)和壯大，漸漸成為主流的藝術(shù)形態(tài)。數(shù)字藝術(shù)以嶄新的理念和多樣的形式向我們展示了它的迷人魅力，但是我們也驚奇地發(fā)現(xiàn)，在數(shù)字圖形圖像的研究和表現(xiàn)領(lǐng)域還存在著一種以模擬傳統(tǒng)繪畫風(fēng)格為目標(biāo)的技術(shù)和藝術(shù)，它在滿足藝術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域需要的同時(shí)，也體現(xiàn)了人們對(duì)傳統(tǒng)藝術(shù)的留戀之情。對(duì)傳統(tǒng)繪畫的數(shù)字仿真，專業(yè)名稱叫“非真實(shí)渲染”，又叫“非照片真實(shí)感繪制”，顧名思義，是“指利用計(jì)算機(jī)生成不具有照片般真實(shí)感，而具有傳統(tǒng)手繪風(fēng)格的圖形的技術(shù)。非真實(shí)渲染以模擬傳統(tǒng)繪畫效果作為自己的目標(biāo)，很自然的我們就會(huì)想將它與傳統(tǒng)藝術(shù)進(jìn)行比較，非真實(shí)渲染和傳統(tǒng)手繪都是在二維平面上以點(diǎn)、線、面等造型元素構(gòu)成的一種藝術(shù)形式，因而所呈現(xiàn)出來(lái)的視覺(jué)特征總體來(lái)說(shuō)是一致的，而且，非真實(shí)渲染就是把模擬傳統(tǒng)手繪的效果作為自己的根本任務(wù)，傳統(tǒng)繪畫的藝術(shù)效果正是非真實(shí)渲染技術(shù)所孜孜以求的。

2.基于三維建模的模擬繪畫技術(shù)

傳統(tǒng)繪畫中由于透視規(guī)律的發(fā)現(xiàn)大師們創(chuàng)作出了在二維平面中描繪深度空間的杰出作品，數(shù)碼畫中的三維技術(shù)則虛擬性的統(tǒng)攝下創(chuàng)造了類似雕塑圓雕的全方位的空間效果，就是說(shuō)我們可以從任何一個(gè)角度欣賞數(shù)碼畫，這進(jìn)一步拓展了繪畫表現(xiàn)的空間，三維技術(shù)是數(shù)碼畫的一項(xiàng)主要專業(yè)技術(shù)，應(yīng)用三維軟件建模后再導(dǎo)入繪畫軟件，可以在三維的空間中實(shí)現(xiàn)模擬繪畫的效果，或者在三維軟件建模后直接渲染出繪畫效果，目前在創(chuàng)建的三維模型上可以渲染出國(guó)畫等畫種的效果，至于渲染的其他更多更好的繪畫效果有待于軟件師和畫家們的共同努力。

3.計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)

計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)是指使畫面由單純的靜止?fàn)顟B(tài)流動(dòng)起來(lái)的的技術(shù)，包括二維、三維技術(shù)，一般來(lái)說(shuō)，按電腦軟件在動(dòng)畫制作中的分類，電腦動(dòng)畫有電腦輔助動(dòng)畫和造型動(dòng)畫兩種。電腦輔助動(dòng)畫屬于二維動(dòng)畫，造型動(dòng)畫屬于三維動(dòng)畫。電腦動(dòng)畫的產(chǎn)生大致有這樣幾個(gè)程序:(1)關(guān)鍵幀(原畫)的產(chǎn)生;(2)中間畫的生成;(3)分層制作合成;(4)著色;(5)預(yù)演。傳統(tǒng)的數(shù)字動(dòng)畫就是靜圖的連續(xù)播放，而新的動(dòng)畫技術(shù)允許通過(guò)各種特殊的插值技術(shù)產(chǎn)生動(dòng)畫系列，F(xiàn)lash動(dòng)畫甚至允許用戶互動(dòng)，動(dòng)畫給數(shù)碼畫帶來(lái)了新的有別于傳統(tǒng)繪畫的面貌，數(shù)碼畫不僅需要?jiǎng)?，而且?dòng)的技術(shù)是數(shù)碼畫的核心技術(shù)之一。

4.計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)

數(shù)碼畫的素材可以包括數(shù)碼化的傳統(tǒng)繪畫，也可以包括利用計(jì)算機(jī)軟件直接繪制的圖畫。在創(chuàng)作的過(guò)程中這些素材都可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)進(jìn)行處理和重新布局。一般意義上，照片和電視掃描片等現(xiàn)有圖片的修改或解釋稱為圖像處理(image processing )。盡管在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理中所使用的技術(shù)有所重疊，但兩種領(lǐng)域著重于不同的操作。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，計(jì)算機(jī)用來(lái)生成圖形;而圖形處理技術(shù)用來(lái)改善圖片質(zhì)量、分析圖像或?yàn)闄C(jī)器人應(yīng)用識(shí)別可視圖案。然而，圖像處理技術(shù)經(jīng)常應(yīng)用于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的方法也頻繁應(yīng)用于圖像處理。數(shù)碼畫的生成和修改(包括構(gòu)圖)都經(jīng)常應(yīng)用到這種技術(shù)。這也是數(shù)碼畫與傳統(tǒng)繪畫的區(qū)別，就是說(shuō)數(shù)碼畫不一定是“畫的”或者說(shuō)“繪的”，它可以是運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)生成處理出來(lái)的，目前這一技術(shù)廣泛應(yīng)用于數(shù)碼畫制作之中。

5.基于創(chuàng)作的互動(dòng)技術(shù)及基于創(chuàng)作在接受環(huán)節(jié)的互動(dòng)技術(shù)

(1).媒介的發(fā)展導(dǎo)致了媒介的革命。藝術(shù)家的藝術(shù)作品就伴隨著媒介的發(fā)展而改變，采用新的表現(xiàn)載體，不斷地刺激人類的視覺(jué)感官，挖掘人類的主觀能動(dòng)性。信息社會(huì)最大的科技革命就是人類對(duì)信息的接受從被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)，所以藝術(shù)創(chuàng)作主體、客體與創(chuàng)作對(duì)象之間的關(guān)系也發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變。藝術(shù)對(duì)象既可以是欣賞者，又可以直接參與到藝術(shù)創(chuàng)作之中，成為藝術(shù)創(chuàng)作的主體。這就需要在創(chuàng)作環(huán)節(jié)互動(dòng)技術(shù)的支撐，藝術(shù)家和觀眾可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在創(chuàng)作上進(jìn)行互動(dòng)，藝術(shù)家必須預(yù)先考慮到藝術(shù)品在欣賞的時(shí)候與觀眾的互動(dòng)而在創(chuàng)作時(shí)就把這種互動(dòng)技術(shù)包含在數(shù)碼畫的作品之中。藝術(shù)對(duì)象與創(chuàng)作客體之間不再是被動(dòng)的關(guān)系，而是互動(dòng)的關(guān)系。互動(dòng)比之前的藝術(shù)表現(xiàn)形式更加深化了藝術(shù)創(chuàng)作對(duì)象與客體之間的交流和溝通。從如今的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，客體愈加智能化、人性化，它越來(lái)越渴望扮演人類的角色，從而與創(chuàng)作對(duì)象以及接收對(duì)象之間建構(gòu)了一種人際關(guān)系。

(2).傳播數(shù)碼畫的技術(shù)，任何數(shù)碼畫作品都還原成相應(yīng)的藝術(shù)信息，最終是數(shù)碼性，二元性，是0和1的組合，那么數(shù)碼畫發(fā)揮作用的過(guò)程也就可以被還原成信息傳播過(guò)程。所以，傳媒技術(shù)對(duì)數(shù)碼畫這一藝術(shù)范式的形成具有革命的作用，正如麥克盧漢所說(shuō):“機(jī)械媒介將藝術(shù)的存在普及并強(qiáng)加在人們頭上，因此越來(lái)越有必要研究傳播對(duì)社會(huì)的功能和影響。

(3).接受數(shù)碼畫的技術(shù)，即數(shù)碼畫傳播終端的技術(shù)。這種技術(shù)決定人們接受時(shí)的狀態(tài)。比如同樣是接受小說(shuō)的內(nèi)容，維多利亞時(shí)期的貴族是流行聽仆人把小說(shuō)的內(nèi)容念出來(lái)，他們接受的是人的聲音信息;現(xiàn)代社會(huì)讀者習(xí)慣于捧著書閱讀，他們接受的是文字的信息;當(dāng)媒介技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的時(shí)候，讀者可以通過(guò)廣播聽小說(shuō)聯(lián)播，可以通過(guò)電視觀看小說(shuō)改編的電視劇，此時(shí)他接受的是電子聲頻的信息。不同的技術(shù)導(dǎo)致了人們完全不同的接受狀態(tài)，也造就了不同的藝術(shù)形式。數(shù)碼畫可以通過(guò)流媒體技術(shù)、手機(jī)、電腦顯示屏、電視接收機(jī)等媒體與觀眾交流互動(dòng)。我們也可以把這三種技術(shù)看成是廣義上的傳媒技術(shù)，因?yàn)槿魏我环N傳媒技術(shù)都能涵蓋藝術(shù)的制作、傳播和接受的過(guò)程。

篇(5)

論文摘要：計(jì)算科學(xué)主要講述了一種科學(xué)的思想方法，計(jì)算科學(xué)的基本概念、基本知識(shí)它的發(fā)展主線、學(xué)科分支、還有計(jì)算科學(xué)的特點(diǎn)、發(fā)展規(guī)律和趨勢(shì)。

引言：隨著存儲(chǔ)程序式通用電子計(jì)算機(jī)在上世紀(jì)40年代的誕生，和計(jì)算科學(xué)的快速發(fā)展以及取得的大量成果。計(jì)算科學(xué)這一學(xué)科也也應(yīng)運(yùn)而生?！队?jì)算科學(xué)導(dǎo)論》 正如此書的名字，此書很好的詮釋了計(jì)算科學(xué)這一學(xué)科，并且指導(dǎo)了我們應(yīng)如何去學(xué)好這一學(xué)科。使得我們收獲頗多。并且讓我深深的反思了我的大學(xué)生活。正如趙老師書中所講的：“計(jì)算科學(xué)是年輕人的科學(xué)，一旦你選擇了計(jì)算科學(xué)作為你為之奮斗的專業(yè)類領(lǐng)域，就等于你選擇了一條布滿荊棘的道路。一個(gè)有志于從事計(jì)算科學(xué)研究與開發(fā)的學(xué)生，必須在大學(xué)幾年的學(xué)習(xí)中，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，才有可能在將來(lái)學(xué)科的高速發(fā)展中，或在計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的開發(fā)和快速更新?lián)Q代中有所作為。

什么是計(jì)算科學(xué)和它的來(lái)歷

計(jì)算科學(xué)主要是對(duì)描述和變換信息的算法過(guò)程，包括其理論、分析、設(shè)計(jì)、效率分析、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用的系統(tǒng)研究。全部計(jì)算科學(xué)的基本問(wèn)題是，什么能（有效的）自動(dòng)運(yùn)行，什么不能（有效的）自動(dòng)運(yùn)行。本科學(xué)來(lái)源于對(duì)數(shù)理邏輯、計(jì)算模型、算法理論、自動(dòng)計(jì)算機(jī)器的研究，形成于20世紀(jì)30年代的后期。

隨著存儲(chǔ)程序式通用電子計(jì)算機(jī)在上世紀(jì)40年代的誕生，人類使用自動(dòng)計(jì)算裝置代替人的人工計(jì)算和手工勞動(dòng)的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。計(jì)算科學(xué)的快速發(fā)展以也取得大量成果，計(jì)算科學(xué)這一學(xué)科也也應(yīng)運(yùn)而生。

計(jì)算科學(xué)的發(fā)展

a、首先先介紹圖靈機(jī)

圖靈機(jī)的發(fā)明打開了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的大門和發(fā)展之路。圖靈機(jī)通過(guò)一條兩端可無(wú)限延長(zhǎng)的袋子，一個(gè)讀寫頭和一組控制讀寫頭的（控制器）組成它有一個(gè)狀態(tài)集和符號(hào)集，而此符號(hào)集一般只使用0和1兩個(gè)符號(hào)。而就是這個(gè)簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理隱含了存儲(chǔ)程序的原始思想，深刻的揭示了現(xiàn)代通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的核心內(nèi)容。現(xiàn)在通用的計(jì)算機(jī)是電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，而電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展是建立在圖靈機(jī)的基礎(chǔ)之上。他的二進(jìn)制思想使計(jì)算機(jī)的制作的簡(jiǎn)化成只需兩個(gè)穩(wěn)定態(tài)的元器件。這在今后的計(jì)算機(jī)制作上無(wú)論是二極管或集成電路上都顯示了明顯的優(yōu)越性。

b、計(jì)算機(jī)帶動(dòng)的計(jì)算學(xué)科

1946年隨著現(xiàn)代意義上的電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC的誕生。掀起了社會(huì)快速發(fā)展的嶄新一頁(yè)。計(jì)算機(jī)工作和運(yùn)行就擺在了人們的面前。

1、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言

我們要用計(jì)算機(jī)求解一個(gè)問(wèn)題，必須事先編好程序。因此就出現(xiàn)了最早的機(jī)器指令和匯編語(yǔ)言。20世紀(jì)50年代后，計(jì)算機(jī)的發(fā)展步入了實(shí)用化的階段。然而，在最初的應(yīng)用中，人們普遍感到使用機(jī)器指令編制程序不僅效率低下，而且十分別扭，也不利于交流和軟件維護(hù)，復(fù)雜程序查找錯(cuò)誤尤其困難，因此，軟件開發(fā)急需一種高級(jí)的類似于自然語(yǔ)言那樣的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。1952年，第一個(gè)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言Short Code出現(xiàn)。兩年后，F(xiàn)ortran問(wèn)世。作為一種面向科學(xué)計(jì)算的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，F(xiàn)ortran的最大功績(jī)?cè)谟诶喂痰貥淞⒘烁呒?jí)語(yǔ)言的地位，并使之成為世界通用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。Algol60的誕生是計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的研究成為一門科學(xué)的標(biāo)志。該語(yǔ)言的文本中提出了一整套的新概念，如變量的類型說(shuō)明和作用域規(guī)則、過(guò)程的遞歸性及參數(shù)傳遞機(jī)制等。而且，它是第一個(gè)用嚴(yán)格的語(yǔ)法規(guī)則——巴科斯范式（BNF）定義語(yǔ)言文法的高級(jí)語(yǔ)言。還有用于支持結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的PASCAL語(yǔ)言，適合于軍隊(duì)各方面應(yīng)用的大型通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言ADA，支持并發(fā)程序設(shè)計(jì)的MODULA-2，支持邏輯程序設(shè)計(jì)的PROLOG語(yǔ)言，支持人工智能程序設(shè)計(jì)的LISP語(yǔ)言，支持面積對(duì)象程序變換的SMALLTALK、C等。

2、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和軟件開發(fā)方法

現(xiàn)代意義上的計(jì)算機(jī)絕不是一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)了而也包括了軟件（系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件）。各種各樣的軟件使得計(jì)算機(jī)的用途大大增強(qiáng)。而軟件開發(fā)也成為了一個(gè)重要課題和發(fā)展方向。軟件開發(fā)的理論基礎(chǔ)即是計(jì)算模型。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、分布式處理和多媒體的發(fā)展。在各種高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中增加并發(fā)機(jī)構(gòu)以支持分布式程序設(shè)計(jì)，在語(yǔ)言中通過(guò)擴(kuò)展繪圖子程序以支持計(jì)算機(jī)圖形學(xué)程序設(shè)計(jì)在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中已非常的流行。之后，在模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換等接口技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的支持下，通過(guò)擴(kuò)展高級(jí)語(yǔ)言的程序庫(kù)又實(shí)現(xiàn)了多媒體程序設(shè)計(jì)的構(gòu)想。進(jìn)入20世紀(jì)90年代之后，并行計(jì)算機(jī)和分布式大規(guī)模異質(zhì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展又將并行程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、并行編譯程序、并行操作系統(tǒng)、并行與分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等試行軟件的開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)依然與高級(jí)語(yǔ)言和計(jì)算模型密切相關(guān)，如各種并行、并發(fā)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，進(jìn)程代數(shù)，PETRI網(wǎng)等，它們正是軟件開發(fā)方法和技術(shù)的研究中支持不同階段軟件開發(fā)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和支持這些軟件開發(fā)方法和技術(shù)的理論基礎(chǔ)----計(jì)算模型

3、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)

在計(jì)算機(jī)的硬件的迅速發(fā)展中。隨著它的存儲(chǔ)容量的增大，也掀起了計(jì)算機(jī)的巨大改革。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理技術(shù)的發(fā)展，促使圖形化界面的出現(xiàn)。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是使用計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)生圖形并對(duì)圖形進(jìn)行處理的科學(xué)。并由此推動(dòng)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）、計(jì)算機(jī)輔助信息處理、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）等方向的發(fā)展。圖形化界面的出現(xiàn)，徹底改變了在一個(gè)黑色的DOS窗口前敲代碼輸入控制命令的時(shí)代。同時(shí)也成就了一個(gè)偉大的公司Microsoft 。

4、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

隨著用戶迫切需要實(shí)現(xiàn)不同計(jì)算機(jī)上的軟硬件和信息資源共享。網(wǎng)絡(luò)就在我們的需求中誕生了。網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和信息資源的交換使每臺(tái)計(jì)算都變成了網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)。這也促進(jìn)計(jì)算機(jī)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

計(jì)算機(jī)學(xué)科的主線及發(fā)展方向

圍繞著學(xué)科基本問(wèn)題而展開的大量具體研究，形成學(xué)科發(fā)展的主流方向與學(xué)科發(fā)展主線和學(xué)科自身的知識(shí)組織結(jié)構(gòu)。計(jì)算學(xué)科內(nèi)容按照基礎(chǔ)理論、基本開發(fā)技術(shù)、應(yīng)用以及他們與硬件設(shè)備聯(lián)系的緊密程度分成三個(gè)層面：

1、計(jì)算科學(xué)應(yīng)用層

它包括人工智能應(yīng)用與系統(tǒng)，信息、管理與決策系統(tǒng)，移動(dòng)計(jì)算，計(jì)劃可視化，科學(xué)計(jì)算機(jī)等計(jì)算機(jī)應(yīng)用的各個(gè)方向。

2、計(jì)算科學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)層

它是為應(yīng)用層提供技術(shù)和環(huán)境的一個(gè)層面，包括軟件開發(fā)方法學(xué)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)，程序設(shè)計(jì)科學(xué)，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)。

3、計(jì)算科學(xué)的基礎(chǔ)層

它包括計(jì)算科學(xué)的數(shù)學(xué)理論，高等邏輯等內(nèi)容。其中計(jì)算的數(shù)學(xué)理論涵蓋可計(jì)算性與計(jì)算復(fù)雜性理論形式語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)理論等。

計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)安全

(1)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與病毒

一個(gè)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)被定義為包含存儲(chǔ)器、處理器、功能部件、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、匯編程序、 編譯程序、操作系統(tǒng)、外部設(shè)備、通信通道等內(nèi)容的系統(tǒng)。

通過(guò)上面定義，我們發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)也被加入到計(jì)算機(jī)當(dāng)中。說(shuō)明了網(wǎng)絡(luò)的重要以及普及性。21世紀(jì)是信息時(shí)代。信息已成為一種重要的戰(zhàn)略資。信息科學(xué)成為最活躍的領(lǐng)域之一，信息技術(shù)改變著人們的生活方式。現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科研、教育、企業(yè)生產(chǎn)、與經(jīng)營(yíng)管理、信息服務(wù)等各個(gè)方面。全世界的互聯(lián)網(wǎng)Internet 正在爆炸性的擴(kuò)大，已經(jīng)成為覆蓋全球的信息基礎(chǔ)設(shè)施之一。

因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)的快速發(fā)展與應(yīng)用，我們各行各業(yè)都在使用計(jì)算機(jī)。信息安全也顯得格外重要。而隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全受到嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，來(lái)自計(jì)算機(jī)病毒和黑客的攻擊及其他方面的威脅也越來(lái)越大。其中計(jì)算機(jī)病毒更是很難根治的主要威脅之一。計(jì)算機(jī)病毒給我們帶來(lái)的負(fù)面影響和損失是刻骨銘心的，譬如1999年爆發(fā)的CIH病毒以及2003年元月的蠕蟲王病毒等都給廣大用戶帶來(lái)巨大的損失。

我們想更好的讓計(jì)算機(jī)為我們服務(wù)，我們就必須很好的利用它，利用網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)我們也應(yīng)該建立起自己的防護(hù)措施，以抵抗外來(lái)信息的侵入，保護(hù)我們的信息不受攻擊和破壞。

( 2 )計(jì)算機(jī)病毒及它的防范措施：

計(jì)算機(jī)病毒是一組通過(guò)復(fù)制自身來(lái)感染其它軟件的程序。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，嵌入的病毒也隨之運(yùn)行并感染其它程序。一些病毒不帶有惡意攻擊性編碼，但更多的病毒攜帶毒碼，一旦被事先設(shè)定好的環(huán)境激發(fā)，即可感染和破壞。

、病毒的入侵方式

1．無(wú)線電方式。主要是通過(guò)無(wú)線電把病毒碼發(fā)射到對(duì)方電子系統(tǒng)中。此方式是計(jì)算機(jī)病毒注入的最佳方式，同時(shí)技術(shù)難度也最大。可能的途徑有：①直接向?qū)Ψ诫娮酉到y(tǒng)的無(wú)線電接收器或設(shè)備發(fā)射，使接收器對(duì)其進(jìn)行處理并把病毒傳染到目標(biāo)機(jī)上。②冒充合法無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)。根據(jù)得到的或使用標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線電傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，發(fā)射病毒碼，使之能夠混在合法傳輸信號(hào)中，進(jìn)入接收器，進(jìn)而進(jìn)人信息網(wǎng)絡(luò)。③尋找對(duì)方信息系統(tǒng)保護(hù)最差的地方進(jìn)行病毒注放。通過(guò)對(duì)方未保護(hù)的數(shù)據(jù)鏈路，將病毒傳染到被保護(hù)的鏈路或目標(biāo)中。

2．“固化”式方法。即把病毒事先存放在硬件（如芯片）和軟件中，然后把此硬件和軟件直接或間接交付給對(duì)方，使病毒直接傳染給對(duì)方電子系統(tǒng)，在需要時(shí)將其激活，達(dá)到攻擊目的。這種攻擊方法十分隱蔽，即使芯片或組件被徹底檢查，也很難保證其沒(méi)有其他特殊功能。目前，我國(guó)很多計(jì)算機(jī)組件依賴進(jìn)口，困此，很容易受到芯片的攻擊。

3．后門攻擊方式。后門，是計(jì)算機(jī)安全系統(tǒng)中的一個(gè)小洞，由軟件設(shè)計(jì)師或維護(hù)人發(fā)明，允許知道其存在的人繞過(guò)正常安全防護(hù)措施進(jìn)入系統(tǒng)。攻擊后門的形式有許多種，如控制電磁脈沖可將病毒注入目標(biāo)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)入侵者就常通過(guò)后門進(jìn)行攻擊，如目前普遍使用的WINDOWS98，就存在這樣的后門。

4．?dāng)?shù)據(jù)控制鏈侵入方式。隨著因特網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)病毒通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制鏈侵入成為可能。使用遠(yuǎn)程修改技術(shù)，可以很容易地改變數(shù)據(jù)控制鏈的正常路徑。

病毒攻擊的防范的對(duì)策

1．建立有效的計(jì)算機(jī)病毒防護(hù)體系。有效的計(jì)算機(jī)病毒防護(hù)體系應(yīng)包括多個(gè)防護(hù)層。一是訪問(wèn)控制層；二是病毒檢測(cè)層；三是病毒遏制層；四是病毒清除層；五是系統(tǒng)恢復(fù)層；六是應(yīng)急計(jì)劃層。上述六層計(jì)算機(jī)防護(hù)體系，須有有效的硬件和軟件技術(shù)的支持，如安全設(shè)計(jì)及規(guī)范操作。

2．嚴(yán)把收硬件安全關(guān)。國(guó)家的機(jī)密信息系統(tǒng)所用設(shè)備和系列產(chǎn)品，應(yīng)建立自己的生產(chǎn)企業(yè)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的國(guó)產(chǎn)化、系列化；對(duì)引進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要在進(jìn)行安全性檢查后才能啟用，以預(yù)防和限制計(jì)算機(jī)病毒伺機(jī)入侵。

3．防止電磁輻射和電磁泄露。采取電磁屏蔽的方法，阻斷電磁波輻射，這樣，不僅可以達(dá)到防止計(jì)算機(jī)信息泄露的目的，而且可以防止“電磁輻射式”病毒的攻擊。

4．加強(qiáng)計(jì)算機(jī)應(yīng)急反應(yīng)分隊(duì)建設(shè)。應(yīng)成立自動(dòng)化系統(tǒng)安全支援分隊(duì)，以解決計(jì)算機(jī)防御性的有關(guān)問(wèn)題。

很多公司都有因?yàn)殡娔X被入侵而遭受嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失的慘痛經(jīng)歷，不少普通用戶也未能避免電腦被破壞的厄運(yùn)，造成如此大損失的并不一定都是技術(shù)高超的入侵者所為，小小的字符串帶給我們的損失已經(jīng)太多。因此，如果你是數(shù)據(jù)庫(kù)程序開發(fā)人員、如果你是系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用程序開發(fā)人員、如果你是高級(jí)計(jì)算機(jī)用戶、如果你是論壇管理人員......請(qǐng)密切注意有關(guān)字符漏洞以及其他各類漏洞的最新消息及其補(bǔ)丁，及時(shí)在你的程序中寫入防范最新字符漏洞攻擊的安全檢查代碼并為你的系統(tǒng)安裝最新的補(bǔ)丁會(huì)讓你遠(yuǎn)離字符帶來(lái)的危險(xiǎn)。經(jīng)常殺毒，注意外來(lái)設(shè)備在計(jì)算機(jī)上的使用和計(jì)算機(jī)對(duì)外網(wǎng)的鏈接。也可以大大有效的避免計(jì)算機(jī)被攻擊。

總結(jié)

在學(xué)了計(jì)算科學(xué)導(dǎo)論之后，讓我更深入的了解了我將來(lái)要從事的學(xué)科。計(jì)算科學(xué)導(dǎo)論指導(dǎo)著我們?cè)撛趺磳W(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)。讓我更清楚的知道我們信息安全專業(yè)的方向。正如計(jì)算科學(xué)這座大樓一樣，在不斷的成長(zhǎng)。信息安全也必將隨著網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展而更多的被人們重視?？傊畬W(xué)習(xí)了這門課之后讓我受益匪淺，也知道自己應(yīng)該好好努力，爭(zhēng)取在自己的專業(yè)領(lǐng)域上有所成就。

參考文獻(xiàn)

1、《計(jì)算科學(xué)導(dǎo)論》（第三版），趙志琢著 ，科學(xué)出版社2004版

2、《計(jì)算機(jī)病毒分析與對(duì)抗》 傅建明 彭國(guó)軍 張煥國(guó)編著武漢大學(xué)出版社2004版

3、《計(jì)算機(jī)應(yīng)用于基礎(chǔ)》（第三版） 丁愛萍 著 西安電子科技大學(xué)出版社 2006版

4、《軟件工程》 薩莫維爾 著 機(jī)械工業(yè)出版社

篇(6)

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)學(xué)科；軟件學(xué)院；克萊門森大學(xué)；中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)

文章編號(hào)：1672-5913（2013）18-0073-05

中圖分類號(hào)：G642

0 引言

為促進(jìn)國(guó)家新型軟件工程的成長(zhǎng)，教育部在中國(guó)內(nèi)地37所大學(xué)建立國(guó)家示范性軟件學(xué)院。軟件學(xué)院的建立對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整起到了重要的促進(jìn)作用，其辦學(xué)模式、管理體制和運(yùn)行機(jī)制也是我國(guó)高等教育改革和創(chuàng)新的一種有益嘗試。張堯?qū)W院士曾指出：“軟件學(xué)院是一個(gè)連接學(xué)校與產(chǎn)業(yè)的開放式平臺(tái)”，軟件學(xué)院應(yīng)“以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的多層次實(shí)用型人才”。

克萊門森大學(xué)創(chuàng)建于1898年，位于美國(guó)南卡羅來(lái)納州的同名城市，是一所歷史悠久的公立大學(xué)，2011年U.S.News&World Report的排名為全美公立大學(xué)25名。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)軟件學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱科大軟院）每年會(huì)聘請(qǐng)克萊門森大學(xué)的教授進(jìn)行授課，軟件學(xué)院的教師也可前往克萊門森大學(xué)進(jìn)修，同時(shí)學(xué)院的優(yōu)秀學(xué)生可申請(qǐng)赴克萊門森大學(xué)攻讀碩士及博士學(xué)位。筆者于2012年1～7月在該校計(jì)算機(jī)學(xué)院進(jìn)行了為期半年的訪問(wèn)學(xué)習(xí)，體驗(yàn)和學(xué)習(xí)了克萊門森大學(xué)在教學(xué)、管理和科研方面的優(yōu)點(diǎn)和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，在軟件學(xué)院課程建設(shè)、人才培養(yǎng)方面進(jìn)行了一些思考與探索。

1 克萊門森大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教育體系

1.1 培養(yǎng)方案

克萊門森大學(xué)的計(jì)算機(jī)學(xué)院分為3個(gè)專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)（Computer Science）、可視計(jì)算（Visual Computing）和人本計(jì)算（Human-CenteredComputing）。這3個(gè)專業(yè)中，計(jì)算機(jī)科學(xué)覆蓋的領(lǐng)域包括計(jì)算理論、算法、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；可視計(jì)算的重點(diǎn)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、可視化、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理、電子游戲設(shè)計(jì)、特效和動(dòng)畫藝術(shù)；人本計(jì)算則是一個(gè)較新的領(lǐng)域，專注于如何使用計(jì)算技術(shù)更好地影響社會(huì)。

克萊門森大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院的碩士研究生學(xué)位專業(yè)方向分為計(jì)算機(jī)應(yīng)用、計(jì)算基礎(chǔ)、圖形學(xué)和可視化、交互式計(jì)算、軟件工程以及系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)。碩士學(xué)位分為學(xué)分學(xué)位和論文學(xué)位。學(xué)分學(xué)位要求學(xué)生完成10門（30學(xué)分）認(rèn)可課程的學(xué)習(xí)，為完善學(xué)生知識(shí)體系，每個(gè)專業(yè)方向的學(xué)生除了完成專業(yè)必修課之外，必須選修其他專業(yè)的一門必修課，且GPA不低于3.0。論文學(xué)位則適用于對(duì)研究感興趣的學(xué)生，除獲得足夠的學(xué)分外，還要求學(xué)生原創(chuàng)性地完成具有創(chuàng)新性的項(xiàng)目，研究成果在期刊或者會(huì)議上發(fā)表，同時(shí)論文需通過(guò)院指導(dǎo)委員會(huì)的答辯。

克萊門森大學(xué)的學(xué)期分為秋季學(xué)期（8月底～12月底）、春季學(xué)期（1月初～5月初）以及可以自由選修的暑期小學(xué)期。2012年度Clemson計(jì)算機(jī)學(xué)院在春季和秋季學(xué)期分別開設(shè)了50門左右的課程，包括計(jì)算機(jī)語(yǔ)言、操作系統(tǒng)、算法、編譯、網(wǎng)絡(luò)、圖形學(xué)、GPU、虛擬現(xiàn)實(shí)、軟件工程、數(shù)據(jù)挖掘、生物信息等多個(gè)領(lǐng)域。從課程編號(hào)即可了解課程的適用范圍。課程從100～999編號(hào)，其中，100-499為本科課程，以教師講解為主，主要是理論和基礎(chǔ)課程，都有相應(yīng)配套的實(shí)驗(yàn)課；500～699為高年級(jí)本科生和低年級(jí)研究生課程；700～799則是碩士研究生課程；800及以后則適用于博士生，偏向研究，授課特點(diǎn)是教師提出研究問(wèn)題，學(xué)生課后實(shí)踐，上課討論；900之后的為Seminar講座課程，一般由教師和學(xué)生對(duì)自己的研究課題進(jìn)行講解。

1.2 授課特點(diǎn)

筆者在克萊門森大學(xué)旁聽了操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言翻譯、算法設(shè)計(jì)與分析等多門課程，其中體會(huì)最深刻的是克萊門森大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院在授課中體現(xiàn)的理論聯(lián)系實(shí)際、強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力的特點(diǎn)。這點(diǎn)也在和赴美學(xué)習(xí)的科大軟院的學(xué)生交流時(shí)得到印證，也是美國(guó)工程教育回歸工程、服務(wù)社會(huì)的一個(gè)例子。

克萊門森大學(xué)的授課非常注重學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手實(shí)踐。教師課堂上的理論講解與課后的作業(yè)及項(xiàng)目要求結(jié)合緊密，充分體現(xiàn)學(xué)以致用。以計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言翻譯課程為例，課堂上教師的講授從詞法分析、語(yǔ)法分析到代碼生成和優(yōu)化，逐步實(shí)現(xiàn)編譯器的各項(xiàng)功能，在課程最后實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的編譯器。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的目標(biāo)是介紹C++語(yǔ)言，教師基于SGL圖形庫(kù)，在課堂上由簡(jiǎn)到難，一步步完成一個(gè)游戲的設(shè)計(jì)。課堂上，教師主要進(jìn)行代碼編寫和演示，在發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的過(guò)程中引入傳參、指針和引用等重要的概念。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程中，不同于國(guó)內(nèi)大量的公式和算法的鋪陳，學(xué)生在了解基本概念后，馬上開始學(xué)習(xí)使用程序?qū)崿F(xiàn)一些簡(jiǎn)單的圖形，然后不斷編程實(shí)現(xiàn)圖形，進(jìn)行色彩、形狀等方面的美化。在課程的后半段學(xué)習(xí)使用瑪雅這樣的大型軟件。最終學(xué)生可以設(shè)計(jì)出以假亂真、媲美動(dòng)畫電影的圖片。

克萊門森大學(xué)授課的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是課程內(nèi)容變化和更新快。計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速，知識(shí)更新快，相應(yīng)地，授課內(nèi)容也需要隨之調(diào)整。在筆者旁聽的幾門課程中，教師基本沒(méi)有指定教材，而是給出參考資料或查詢網(wǎng)址。在操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程中，教師要求學(xué)生在硬件設(shè)備上實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)，課程主要內(nèi)容便是相應(yīng)的代碼設(shè)計(jì)，隨著軟硬件的發(fā)展和更新，每年的具體實(shí)現(xiàn)都不相同。另外，不少教師所承擔(dān)的課程與他們的研究領(lǐng)域密切相關(guān)，科研和教學(xué)結(jié)合得比較緊密，可以自行組織授課材料。以算法導(dǎo)論課程為例，授課教師本人的研究方向是算法，上課所用的教材也是教師自己編寫，且隨著研究進(jìn)展和深入不斷更新。

最后在旁聽過(guò)程印象深刻的是大多數(shù)的課程中課堂氣氛極為活躍。因?yàn)閲?guó)內(nèi)外文化的差異，學(xué)生習(xí)慣于隨時(shí)舉手打斷教師的授課進(jìn)行提問(wèn)，教師也會(huì)隨時(shí)停下，詢問(wèn)學(xué)生是否有不解之處。教師還會(huì)在教授新內(nèi)容之前，對(duì)學(xué)生在課后任務(wù)中遇到的問(wèn)題進(jìn)行講解。師生關(guān)系融洽的另一表現(xiàn)是課堂上允許適當(dāng)?shù)娘嬍?，有教師也?huì)帶上自己做的甜點(diǎn)分發(fā)給學(xué)生。嚴(yán)格的成績(jī)管理和寬松的氛圍相輔相成，帶來(lái)更好的教學(xué)效果。

1.3 程管理和考核

克萊門森大學(xué)的教學(xué)非常注重過(guò)程管理，課程考核嚴(yán)格，學(xué)生的最終成績(jī)?nèi)Q于期中和期末考試成績(jī)、課程項(xiàng)目、到課率、課堂測(cè)試成績(jī)以及作業(yè)成績(jī)等多方面。嚴(yán)格的考核制度的另一個(gè)體現(xiàn)便是課程難度大。在克萊門森大學(xué)，碩士研究生1個(gè)學(xué)期一般只能完成3～4門課程。

不同于國(guó)內(nèi)的研究生課程主要由期末考試成績(jī)決定，克萊門森大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院在授課過(guò)程中基本每月都有課堂測(cè)試，每次的考試成績(jī)都會(huì)影響到最終得分。因此學(xué)生在1個(gè)學(xué)期4個(gè)月中，基本時(shí)刻處于緊張狀態(tài)，在每一階段都需要掌握好相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，而不是靠考前突擊。

另一個(gè)影響成績(jī)的主要因素是課程項(xiàng)目。課程項(xiàng)目一般從課程早期便開始，要求代碼量大，實(shí)用價(jià)值高，因此難度也很大。課程項(xiàng)目通常設(shè)立若干時(shí)間節(jié)點(diǎn)，若過(guò)了提交的截止時(shí)間，該段的成績(jī)便記為0分。

教師還通過(guò)提供office hour進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的管理。部分課程的教師要求學(xué)生在指定的時(shí)間段進(jìn)行當(dāng)面交流，還會(huì)針對(duì)課程內(nèi)容和學(xué)生的作業(yè)及項(xiàng)目進(jìn)行提問(wèn)。這種做法一方面可以有效甄別學(xué)生是否獨(dú)立完成作業(yè)以及學(xué)生對(duì)課程的掌握程度，另一方面可以檢查授課效果，對(duì)教師的授課也起到促進(jìn)作用。

另外，和很多西方大學(xué)一樣，克萊門森大學(xué)強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生溝通能力和表達(dá)能力的培養(yǎng)。如課程項(xiàng)目的最終檢查方式是由項(xiàng)目組成員進(jìn)行演講和匯報(bào)，每人分別對(duì)自己的工作進(jìn)行介紹，教師和其他學(xué)生可以隨時(shí)打斷，提出問(wèn)題。小組合作以及匯報(bào)演講可以鍛煉學(xué)生的表達(dá)和組織能力、分工協(xié)作能力以及增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)精神。

1.4 科研情況

在大學(xué)高等學(xué)府中，科研和教學(xué)相互促進(jìn)，相輔相成。積極開展科研活動(dòng)不僅可以提高教師本身能力和教學(xué)水平，同時(shí)可以通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生參與，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科研能力。

克萊門森大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院學(xué)術(shù)氛圍濃厚，學(xué)院下設(shè)20個(gè)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目組。計(jì)算機(jī)學(xué)院基本每周都有其他大學(xué)的教授前來(lái)作學(xué)術(shù)報(bào)告，進(jìn)行交流。筆者參加過(guò)的幾場(chǎng)，幾乎每次都座無(wú)虛席。學(xué)術(shù)交流對(duì)于了解業(yè)內(nèi)的最新進(jìn)展、拓展思路、促進(jìn)個(gè)人研究都很有幫助。

在促進(jìn)學(xué)生科研方面，除帶領(lǐng)本校學(xué)生進(jìn)行科研外，克萊門森大學(xué)會(huì)提供暑期的學(xué)生交流崗位，由教師提供崗位和研究經(jīng)費(fèi)，供外校學(xué)生申請(qǐng)。在暑期科研交流結(jié)束之際，學(xué)生負(fù)責(zé)將自己的工作制成海報(bào)，每人在自己的海報(bào)前，向全院的教師和學(xué)生做展示。聽取了部分學(xué)生的匯報(bào)后發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生在暑期中完成的工作量大，質(zhì)量高，而且具有來(lái)源于應(yīng)用、服務(wù)應(yīng)用的特點(diǎn)。同時(shí)，學(xué)生思路開放，涉及多領(lǐng)域合作，橫跨化學(xué)、生物基因、氣象科學(xué)計(jì)算等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。

2 對(duì)中國(guó)科技大學(xué)軟件學(xué)院教育改進(jìn)的啟示

中國(guó)的軟件學(xué)院經(jīng)過(guò)10年的發(fā)展，在培養(yǎng)學(xué)生人數(shù)、學(xué)生就業(yè)率、實(shí)驗(yàn)室和實(shí)習(xí)基地建設(shè)以及企業(yè)對(duì)學(xué)生滿意度等各方面都取得了很大的進(jìn)步。

科大軟院是國(guó)家教育部和國(guó)家計(jì)委首批批準(zhǔn)建立的示范性軟件學(xué)院之一，秉承中科大優(yōu)良的教風(fēng)和學(xué)風(fēng)，一方面依托學(xué)?，F(xiàn)有的基礎(chǔ)及專業(yè)師資力量和教學(xué)資源進(jìn)行辦學(xué)；另一方面，聘請(qǐng)海內(nèi)外著名企業(yè)和大學(xué)的專家、教授授課，課程設(shè)置與國(guó)際接軌，課程內(nèi)容面向軟件市場(chǎng)和企業(yè)需求，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)。學(xué)院一直致力于不斷提高教學(xué)質(zhì)量，為了適應(yīng)教育國(guó)際化的需要，學(xué)院與美國(guó)克萊門森大學(xué)合作，創(chuàng)立了碩士聯(lián)合培養(yǎng)項(xiàng)目，旨在培養(yǎng)一批具有高技術(shù)和英語(yǔ)水平，滿足IT業(yè)界需求的高素質(zhì)人才。

科大軟院在培養(yǎng)懂技術(shù)、熟練進(jìn)行外語(yǔ)溝通，以及具有國(guó)際化的思維方式和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的人才上做出了不懈的努力。在課程設(shè)置方面非常注重教育的國(guó)際化，借鑒了國(guó)外著名大學(xué)的課程設(shè)計(jì)，并隨著軟件行業(yè)的發(fā)展和行業(yè)人才需要不斷優(yōu)化課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容。學(xué)院的外語(yǔ)教學(xué)受到重視，英語(yǔ)教學(xué)改革方面已經(jīng)取得了一定的成績(jī)。科大軟院每年都能輸送多名學(xué)生前往日本富士施樂(lè)公司等國(guó)外公司實(shí)習(xí)。但不可否認(rèn)，和國(guó)內(nèi)相比，美國(guó)的教育體系在課程安排和師資力量等方面都有較大優(yōu)勢(shì)。軟件學(xué)院教育是一個(gè)較新的嘗試，軟件學(xué)院也需要學(xué)習(xí)和吸取已有的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，不斷提升教育水平和國(guó)際化程度。從Clemson大學(xué)計(jì)算機(jī)系的教學(xué)中，國(guó)內(nèi)軟件學(xué)院可以從中汲取經(jīng)驗(yàn)，從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：

（1）嚴(yán)格教學(xué)，規(guī)范課程管理。國(guó)內(nèi)部分課程考察存在盲點(diǎn)，考核體系不完善，導(dǎo)致學(xué)生平常松懈、考前突擊，依靠死記硬背得高分。與國(guó)外的教育相比，國(guó)內(nèi)學(xué)生在知識(shí)掌握程度、實(shí)踐和動(dòng)手方面的能力亟須提高。通過(guò)加強(qiáng)對(duì)課程的過(guò)程管理，包括增加作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)驗(yàn)等對(duì)課程成績(jī)的影響比重，有效檢測(cè)學(xué)生的真實(shí)水平和能力，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)。規(guī)范考核系統(tǒng)的一個(gè)挑戰(zhàn)是國(guó)外的課程課堂規(guī)模一般較小，教師可以和每個(gè)學(xué)生進(jìn)行足夠的交流。例如克萊門森大學(xué)的計(jì)算機(jī)課程大多數(shù)都是小班授課，1個(gè)班級(jí)一般在20人左右，Seminar課程的人數(shù)則更少。但充分的師生交流在國(guó)內(nèi)實(shí)行起來(lái)就困難得多，軟件學(xué)院教師需要在教學(xué)過(guò)程中不斷摸索，不斷提高課程設(shè)計(jì)，完善檢查機(jī)制，平衡選課人數(shù)，以達(dá)到最優(yōu)授課效果。

（2）開展課程改革，強(qiáng)調(diào)因材施教。軟件學(xué)院當(dāng)前招生的明顯特點(diǎn)是學(xué)生人數(shù)多、跨專業(yè)背景，教育機(jī)制是1年理論課學(xué)習(xí)、1年企業(yè)實(shí)踐。學(xué)生只有1年在校時(shí)間，要在獲得足夠?qū)W分的情況下提高學(xué)習(xí)質(zhì)量，對(duì)于教師的課程內(nèi)容安排和課程設(shè)計(jì)方面提出了較高的要求。在學(xué)生背景知識(shí)和水平差別較大的情況下，教師要能夠找到平衡點(diǎn)，積極聽取其他教師和學(xué)生的意見，不斷改進(jìn)教學(xué)水平。同時(shí)需要規(guī)范課程大綱，詳細(xì)介紹課程內(nèi)容，保證學(xué)生在選課之前了解課程難度和深度，選擇適合自己專業(yè)和能力的課程。

（3）強(qiáng)調(diào)溝通和交流能力的培養(yǎng)，全面提高學(xué)生“軟實(shí)力”。筆者在參加克萊門森的課程項(xiàng)目答辯時(shí)發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)學(xué)生的英語(yǔ)演講和表達(dá)能力仍然存在一定程度的欠缺。計(jì)算機(jī)從業(yè)人員，除了專業(yè)技能和知識(shí)等硬技能之外，交流和合作等“軟技能”非常重要，國(guó)外不少大學(xué)（如普渡大學(xué)的理工學(xué)院）都會(huì)設(shè)置包括寫作和演講、團(tuán)隊(duì)合作、語(yǔ)言文化等文科類模塊，全面培養(yǎng)學(xué)生的能力。國(guó)內(nèi)在這方面則有所不足，學(xué)生在專業(yè)技能方面可能已經(jīng)達(dá)到一定的水平，但在交流、論文、演講等方面存在較大的短板，不利于學(xué)生的長(zhǎng)期發(fā)展。譬如，數(shù)據(jù)挖掘課程的最后答辯中，中國(guó)學(xué)生的項(xiàng)目完成情況并非不好，但臺(tái)上的表達(dá)能力和演講效果比美國(guó)、甚至印度學(xué)生存在很大差距。語(yǔ)言表達(dá)和溝通能力是立足社會(huì)的最基本能力，良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、國(guó)際化的思維方式更是企業(yè)看重的能力。軟件學(xué)院在課程整體設(shè)置、課程設(shè)計(jì)中應(yīng)該將軟實(shí)力的培養(yǎng)作為目標(biāo)。

（4）推動(dòng)教師科研工作，積極開展校企項(xiàng)目合作。與克萊門森大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院相比較，科大軟院的專職教師相對(duì)年輕，參與科研活動(dòng)還不夠，科研能力還有待增強(qiáng)，在科研促進(jìn)教學(xué)，教學(xué)輔助科研，帶領(lǐng)學(xué)生科研等各方面還需要進(jìn)一步探索。同時(shí)，為了更好地適應(yīng)軟件學(xué)院學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，教師應(yīng)該具有更多的實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，學(xué)院應(yīng)積極支持和鼓勵(lì)教師和企業(yè)開展項(xiàng)目合作。

3 結(jié)語(yǔ)

了解和借鑒國(guó)外大學(xué)的培養(yǎng)制度和經(jīng)驗(yàn)，可以促進(jìn)和改善國(guó)內(nèi)教育的發(fā)展，同時(shí)也需要結(jié)合我國(guó)教育的實(shí)情和學(xué)生的特點(diǎn)，因材施教。我國(guó)軟件學(xué)院學(xué)生眾多，教學(xué)資源相對(duì)緊張，學(xué)生背景不同，全面提高教學(xué)水平，提高學(xué)生能力存在著不少困難。他山之石，可以攻玉，如何把國(guó)外大學(xué)先進(jìn)的教育理念和方法融入到我國(guó)教育的培養(yǎng)體系中，借鑒他山之玉，積極促進(jìn)我國(guó)教育的國(guó)際化進(jìn)程，是需要我們不斷探討和研究的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]張堯?qū)W，吳愛華，關(guān)于我國(guó)信息化教育的幾點(diǎn)看法[J]，計(jì)算機(jī)教育，2008（5）：3-7

篇(7)

關(guān)鍵詞：巖土工程；勘察設(shè)計(jì)；數(shù)字化系統(tǒng)；方案；技術(shù)

中圖分類號(hào)：U445.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、我國(guó)巖土工程勘察的現(xiàn)狀

在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，巖土工程勘察是重要的環(huán)節(jié)之一，是對(duì)工程地質(zhì)的斷層、地形、地貌以及地下水位等資料的調(diào)查搜集。就目前實(shí)踐狀況來(lái)看，巖土工程勘察信息是對(duì)地質(zhì)情形的靜態(tài)表達(dá)，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)參數(shù)的動(dòng)態(tài)和多維反映，不能滿足巖土工程空間分析對(duì)信息的要求。近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)的加快使得巖土工程勘察設(shè)計(jì)快速發(fā)展，技術(shù)水平有了很大的提高。特別是隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和廣泛應(yīng)用，我國(guó)巖土工程勘察設(shè)計(jì)發(fā)展迅速，巖土工程勘察設(shè)計(jì)的數(shù)字化得到了推廣。但在實(shí)際實(shí)踐過(guò)程中，我國(guó)巖土工程勘察設(shè)計(jì)尚未完善，仍面臨著諸多問(wèn)題和困難，主要表現(xiàn)在：勘察資料過(guò)于地質(zhì)化、巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化系統(tǒng)綜合能力差、巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化系統(tǒng)的空間分析能力缺失、研究成果與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)。

二、巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化系統(tǒng)方案分析

巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化系統(tǒng)是在結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)巖土工程信息進(jìn)行勘察的有效手段。就巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化系統(tǒng)的方案制定來(lái)看，可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行分析：

（一）巖土工程勘察數(shù)字化

數(shù)字化就是將一些分散而多種多樣的要素或單元合并組合成一個(gè)更加完整或協(xié)調(diào)的整體。巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)是指應(yīng)用當(dāng)代測(cè)繪技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和CAD技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)及其軟件，把一個(gè)工程項(xiàng)目的所有信息有機(jī)地集成起來(lái)，建立綜合的計(jì)算機(jī)輔助信息流程，使勘察設(shè)計(jì)的技術(shù)手段從手工方式向現(xiàn)代化CAD技術(shù)轉(zhuǎn)變，作到數(shù)據(jù)采集信息化、勘察資料處理數(shù)字化、硬件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、圖文處理自動(dòng)化，逐步形成和建立適應(yīng)多專業(yè)、多工種生產(chǎn)的高效益、高柔性、智能化的工程勘察設(shè)計(jì)體系。

（二）巖土工程數(shù)字化系統(tǒng)的組成

巖土工程數(shù)字化系統(tǒng)的組成。巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)涉及的地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、地質(zhì)建模、AutoCAD和Word自動(dòng)化等一系列技術(shù)，他們以巖土工程勘察、設(shè)計(jì)規(guī)范作為相互聯(lián)系的基礎(chǔ)組成一個(gè)系統(tǒng)工程

三、巖土工程勘察數(shù)字化模塊技術(shù)分析

巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)巖土工程勘察中場(chǎng)地方域的數(shù)字化、場(chǎng)地物性指標(biāo)的數(shù)字化、場(chǎng)地地層的數(shù)字化以及巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，有效解決了傳統(tǒng)巖土工程勘探中由于數(shù)據(jù)內(nèi)容的復(fù)雜性和形式的多樣性造成的處理困難。在具體運(yùn)行過(guò)程中，巖土工程勘察數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)理論與現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行融合，采用科學(xué)合理的手段和方法。本文就巖土工程勘察主要數(shù)字化模塊技術(shù)的實(shí)踐，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析：

（一）GIS在巖土工程勘察中的應(yīng)用

雖然GIS和巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化有區(qū)別，然而二者也有一定的相似之處，即二者皆涵蓋和空間坐標(biāo)相關(guān)的信息，GIS注重空間信息的采集與分析，而巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化注重空間信息的分析與決策。一般來(lái)說(shuō)，和以往巖土工程勘察設(shè)計(jì)技術(shù)相比，GIS具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集與處理能力、形式與內(nèi)容上復(fù)雜多樣性、較強(qiáng)的可視化操作功能及空間分析能力等優(yōu)勢(shì)。

（二）巖土工程建模

一般來(lái)說(shuō)，多樣化的場(chǎng)地地層構(gòu)造皆能夠抽象為點(diǎn)、線、面及體4種要素的集成。場(chǎng)地地層在空間上都需要一定的地點(diǎn)與范圍，空間關(guān)系、屬性及空間等特征是場(chǎng)地地層的重要基本特征。場(chǎng)地地層的數(shù)字模型包括準(zhǔn)備、簡(jiǎn)化假設(shè)及建模等階段，具有確定性、可視化及可修改性等特點(diǎn)，其中場(chǎng)地地層建模過(guò)程為：現(xiàn)場(chǎng)勘察資料的采集、地質(zhì)與變量描述、空間分析。在場(chǎng)地地層建模中一般常用的方法是表面模型法，此外還有數(shù)字模型法與圖示模型法。

（三）數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

巖土工程勘察設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，需要涉及到信息的共享，因此，構(gòu)建高效經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)顯得尤為重要。巖土工程勘察數(shù)據(jù)常常具有空間性與多源性的特征，一般數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是很難實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)的處理。隨著GIS、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及空間科學(xué)的發(fā)展，這為復(fù)雜的空間數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)及分析建模提供了重要的條件。基于地理信息系統(tǒng)的巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫(kù)的出現(xiàn)為巖土工程領(lǐng)域復(fù)雜的數(shù)據(jù)管理，空間數(shù)據(jù)分析提供了高效快捷的手段，目前，以GIS技術(shù)支持的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到地質(zhì)學(xué)的眾多領(lǐng)域。

四、結(jié)語(yǔ)

巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化系統(tǒng)是現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的重要工具，能夠?yàn)閹r土工程勘探提供動(dòng)態(tài)、多維、有效的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息。目前，我國(guó)巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化系統(tǒng)建設(shè)已得到了高度重視和廣泛推廣，但相關(guān)技術(shù)的不成熟和系統(tǒng)功能的不完善，使得空間分析能力的不足、勘察信息數(shù)字化程度不夠成為了我國(guó)巖土工程勘察設(shè)計(jì)中存在的重要問(wèn)題。這就要求必須深化研究，采取有效措施確保巖土工程勘察設(shè)計(jì)流程的數(shù)字化，從而解決巖土工程勘察數(shù)字化問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察設(shè)計(jì)的一體化，以推動(dòng)我國(guó)工程設(shè)計(jì)的發(fā)展。

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