發(fā)布時(shí)間：2023-07-21 17:13:05
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的云計(jì)算的基本原理樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：體驗(yàn)操作；位圖；壓縮
中圖分類(lèi)號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-7503（2013）01/03-0113-04
■教材分析
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，中學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)在日常生活中接觸到各類(lèi)信息技術(shù)工具。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)更快地掌握這些信息技術(shù)工具的使用，原有教材中的純應(yīng)用環(huán)節(jié)就稍顯滯后，而學(xué)生在熟練掌握基本工具的同時(shí)，對(duì)信息流程及工具原理仍顯得生疏，甚至有時(shí)會(huì)習(xí)慣性的“敬而遠(yuǎn)之”，所以，原有教材中涉及到的“原理”部分，不僅應(yīng)該保留而且應(yīng)更深入的探討。但如何使學(xué)生更好，更容易“親近”這些看上去有些艱澀的內(nèi)容，歸根到底最有效的方法，就是不要怕把課堂交給學(xué)生?；诖死砟?，我們?cè)谶M(jìn)入圖像加工實(shí)戰(zhàn)教學(xué)前，將圖像數(shù)字化的基本原理較為詳細(xì)地進(jìn)行探討。本節(jié)內(nèi)容即為圖像這一模塊的第一節(jié)課《位圖》，從數(shù)字化圖像入手，了解圖像的基本參數(shù)，讓學(xué)生從自己動(dòng)手實(shí)踐中得出并理解圖像大小的計(jì)算公式，再與實(shí)際的生活經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生沖突，從而引出圖像的壓縮?！霸怼钡闹v解必須遵循來(lái)源于生活，應(yīng)用于生活，處處與生活緊密相連，再給學(xué)生足夠的課堂空間，相信課堂定如行云流水，繁簡(jiǎn)得當(dāng)，絕無(wú)晦澀之感。
■學(xué)情分析
本課教授對(duì)象為高一學(xué)生，從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)，他們的基礎(chǔ)是了解數(shù)字進(jìn)制的基本概念、計(jì)算機(jī)的工作原理以及存儲(chǔ)單位的換算；從生活實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，他們的基礎(chǔ)是熟悉數(shù)字圖像的獲取方式，對(duì)數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、掃描儀等產(chǎn)品工具較為熟悉；從實(shí)際需求來(lái)看，他們雖會(huì)使用數(shù)碼產(chǎn)品，但對(duì)相關(guān)參數(shù)設(shè)置并不十分了然，需要理解圖像數(shù)字化的基本原理方能解決這一問(wèn)題。
■教學(xué)目標(biāo)
1.知識(shí)與技能
（1）了解位圖的基本參數(shù)：像素、分辨率、色彩深度。
（2）掌握?qǐng)D像大小的計(jì)算公式并加以應(yīng)用。
（3）了解圖像壓縮的基本原理及兩種壓縮方式。
2.過(guò)程與方法
通過(guò)自主動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的方式推算出圖像大小的計(jì)算公式，并加以驗(yàn)證。
3.情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)
通過(guò)本節(jié)課學(xué)習(xí)，養(yǎng)成學(xué)生“實(shí)驗(yàn)――推算――得出結(jié)論――驗(yàn)證”的自主探究模式，提高學(xué)生在理論課上的自主性。同時(shí)，培養(yǎng)在實(shí)際生活中解決問(wèn)題的能力。
■課時(shí)安排
安排1課時(shí)。
■教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn)
圖像大小的計(jì)算公式；圖像的壓縮。
2.教學(xué)難點(diǎn)
推算出圖像大小的計(jì)算公式。
■教學(xué)方法與手段
任務(wù)驅(qū)動(dòng)、自主探究、情境創(chuàng)設(shè)。
■課前準(zhǔn)備
【關(guān)鍵詞】環(huán)境研究法；實(shí)用性；實(shí)踐環(huán)節(jié)
環(huán)境研究法是農(nóng)業(yè)高校環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要必修課程，在專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方面具有重要地位[1]。該課程以試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析為基礎(chǔ)，結(jié)合農(nóng)業(yè)領(lǐng)域環(huán)境科學(xué)或環(huán)境工程方面的研究，從科研課題的選題、數(shù)據(jù)資料的收集、數(shù)據(jù)資料的整理及數(shù)據(jù)資料的統(tǒng)計(jì)分析等方面系統(tǒng)介紹環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域開(kāi)展科學(xué)研究的基本方法，這對(duì)于培養(yǎng)農(nóng)業(yè)高校環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才的基本科研素質(zhì)和能力具有重要意義。然而，該課程包含很多統(tǒng)計(jì)學(xué)的數(shù)學(xué)原理，教師授課普遍感覺(jué)難度較大，很多學(xué)生也覺(jué)得枯燥難學(xué)。為了激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果，我們認(rèn)為可以從一下幾個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革：
1 闡明學(xué)好環(huán)境研究法課程的重要性
講環(huán)境研究法緒論時(shí)，對(duì)學(xué)生強(qiáng)調(diào)學(xué)好這門(mén)課程的重要意義對(duì)于提高學(xué)生對(duì)課程的重視程度，激發(fā)學(xué)生的興趣具有重要意義。要向?qū)W生強(qiáng)調(diào)環(huán)境研究法講述的是環(huán)境科學(xué)或工程領(lǐng)域最常用、最有效的試驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的基本原理和基本方法，是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的工具課，是一項(xiàng)必不可少的專(zhuān)業(yè)技能，以引起學(xué)生對(duì)這門(mén)課的足夠重視。此外，結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)的心理特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)學(xué)好這門(mén)課的現(xiàn)實(shí)意義。學(xué)生畢業(yè)后的去向一般是考研和就業(yè)兩條途徑，對(duì)于準(zhǔn)備畢業(yè)后從事科研工作的學(xué)生，強(qiáng)調(diào)學(xué)好這門(mén)課程在科學(xué)研究、發(fā)表科研論文等方面的重要性；而對(duì)于就業(yè)的學(xué)生，學(xué)好這門(mén)課對(duì)于他們?cè)诠ぷ髦羞M(jìn)行數(shù)據(jù)分析、工作報(bào)告撰寫(xiě)等方面也是十分必要的。在緒論的講述過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際案例，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)這門(mén)課的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生明白，學(xué)習(xí)這門(mén)課是有用的。
2 優(yōu)化課程教學(xué)體系，重點(diǎn)講述課程的實(shí)用性?xún)?nèi)容
試驗(yàn)設(shè)計(jì)基本原理和方法和統(tǒng)計(jì)分析基本原理是環(huán)境研究法課程的主要組成部分，這些內(nèi)容大部分是比較抽象和枯燥的，如果教師不注意課程內(nèi)容的邏輯性和針對(duì)性，很容易導(dǎo)致學(xué)生興趣下降，達(dá)不到理想的教學(xué)效果[2]。為了避免此情況的發(fā)生，在課堂講授過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：
（1）應(yīng)突出重點(diǎn)和難點(diǎn)。在講試驗(yàn)設(shè)計(jì)基本原理部分時(shí)，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的基本概念，如處理、水平、試驗(yàn)因素等，應(yīng)結(jié)合實(shí)際案例，進(jìn)一步讓學(xué)生理解這些概念的含義，最終的目標(biāo)是讓學(xué)生能夠正確使用和表達(dá)這些概念。生物試驗(yàn)設(shè)計(jì)部分內(nèi)容繁多而零碎，這更要求教師要明確劃分出重點(diǎn)難點(diǎn)，讓學(xué)生做到有的放矢，而不是胡子眉毛一把抓。講統(tǒng)計(jì)分析部分時(shí)，教材或講義中往往包含過(guò)多內(nèi)容，這其中的很多內(nèi)容平時(shí)是不常用到的，如統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)中的百分?jǐn)?shù)的假設(shè)檢驗(yàn)、卡方檢驗(yàn)、適應(yīng)性檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)分析部分的拉丁方試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等，因此，對(duì)于這些內(nèi)容，應(yīng)該做適當(dāng)刪減，從而能夠使學(xué)生能夠更加容易的理解常用試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的基本原理。過(guò)分強(qiáng)調(diào)這些內(nèi)容，一方面會(huì)使學(xué)生云里霧里，將各種數(shù)學(xué)原理交纏在一起，理不清思路，反而起到不好的教學(xué)效果；另一方面，即使學(xué)生能夠在課堂上把這些數(shù)學(xué)原理都能夠搞清楚，但如果以后很少用到這些數(shù)學(xué)模型，便會(huì)很快忘掉，教學(xué)效果也及其有限。而讓學(xué)生牢牢記住幾個(gè)常用的數(shù)學(xué)模型，就能夠在以后的科研實(shí)踐中拿來(lái)即用，達(dá)到事半功倍的效果。
（2）公式推導(dǎo)過(guò)程少講，多講統(tǒng)計(jì)分析的實(shí)際應(yīng)用方法。讓學(xué)生理解環(huán)境研究法中的數(shù)據(jù)原理是基礎(chǔ)，而學(xué)習(xí)這門(mén)課的最終目的是實(shí)際應(yīng)用。這門(mén)課中包含大量的復(fù)雜數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)，例如三因素方法分析各變異因素的劃分、平方和的計(jì)算、方差的計(jì)算、自由度的計(jì)算、以及多重比較過(guò)程的復(fù)雜計(jì)算，裂區(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中的復(fù)雜計(jì)算等等，有些老師過(guò)分注重這些復(fù)雜公式的推導(dǎo)計(jì)算，不但學(xué)生覺(jué)得枯燥、難以理解，而且教師也常常一時(shí)思路混亂，出現(xiàn)講述錯(cuò)誤，教學(xué)效果可想而知。然而，及時(shí)把這些公式的推導(dǎo)過(guò)程講好，意義又在哪里？目前各種試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)都是通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行，巨大的計(jì)算量交于電腦解決，人們只需要會(huì)分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果就可以了，沒(méi)有哪個(gè)人會(huì)把那些復(fù)雜的公式記住。因此，這些公式推導(dǎo)過(guò)程讓學(xué)生大體知道來(lái)龍去脈即可，要把重點(diǎn)放在最后統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的解讀上，讓學(xué)生知道如何去看統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果，寫(xiě)論文的時(shí)候如何表述這些結(jié)果，這才是最貼合實(shí)際的內(nèi)容。
（3）布置適當(dāng)?shù)恼n程作業(yè)，及時(shí)批改作業(yè)。要達(dá)到理想的教學(xué)效果，對(duì)于環(huán)境研究法課程來(lái)說(shuō)，只進(jìn)行課堂講授是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須讓學(xué)生通過(guò)作業(yè)來(lái)加深對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析原理的理解和認(rèn)識(shí)，因此，適量布置課堂作業(yè)是一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。建議在試驗(yàn)設(shè)計(jì)、以及每一種統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)學(xué)模型部分均布置課堂作業(yè)，讓學(xué)生親自動(dòng)手去寫(xiě)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案、應(yīng)該基本的統(tǒng)計(jì)分析公式去計(jì)算、最后把數(shù)據(jù)分析結(jié)果用文字表達(dá)出來(lái)。教師應(yīng)及時(shí)批改學(xué)生作業(yè)，并將學(xué)生在作業(yè)中出現(xiàn)的典型錯(cuò)誤在課堂上重點(diǎn)進(jìn)行講述，加深學(xué)生的理解。
3 讓學(xué)生積極參與課堂，重視實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)
要讓學(xué)生積極參與課堂，充分理解課堂內(nèi)容是前提條件，因此，學(xué)生參與課堂環(huán)境應(yīng)該在課程主要內(nèi)容講完后進(jìn)行?？梢宰寣W(xué)生自己或者由教師選擇一個(gè)微型試驗(yàn)，要求學(xué)生從選題依據(jù)、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)實(shí)施、數(shù)據(jù)分析到最終結(jié)論，完成一個(gè)完整的試驗(yàn)過(guò)程。小組合作是讓學(xué)生參與課堂的重要形式。合作學(xué)習(xí)被人們譽(yù)為“最重要和最成功的教學(xué)改革”，發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用這樣的教學(xué)方式。在引導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的過(guò)程找那個(gè)，要讓每個(gè)學(xué)生真正參與試驗(yàn)，在小組合作過(guò)程中，學(xué)生可以充分體驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程，使參與面達(dá)到最大化，能夠進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。學(xué)生完成試驗(yàn)選題和試驗(yàn)設(shè)計(jì)后，讓每個(gè)研究小組派出代表以PPT的形式宣講自己的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，讓其他同學(xué)提建議，一方面鍛煉學(xué)生的科學(xué)表述能力，另一方面可根據(jù)大家的建議進(jìn)一步完善試驗(yàn)方案。環(huán)境研究法課堂授課結(jié)束后，就進(jìn)入實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，實(shí)習(xí)就是讓學(xué)生將確定好的研究方案付諸實(shí)施，讓學(xué)生親身感受試驗(yàn)完整過(guò)程，同時(shí)將課堂上所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去，最后形成一份完整的實(shí)習(xí)報(bào)告，教師可對(duì)實(shí)習(xí)報(bào)告進(jìn)行檢查，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)指導(dǎo)。通過(guò)這些環(huán)節(jié)，學(xué)生及掌握了理論知識(shí)，又能做到將其在實(shí)踐中合理運(yùn)用，必然會(huì)取得良好的教學(xué)效果。
【參考文獻(xiàn)】
數(shù)字有線(xiàn)電視機(jī)頂盒中串口通訊的解決
>> 基于Sti5518的機(jī)頂盒串口通訊的實(shí)現(xiàn)及其在節(jié)目點(diǎn)播的應(yīng)用 IP機(jī)頂盒的功能及其發(fā)展 基于Linux的機(jī)頂盒的現(xiàn)狀與展望 基于三網(wǎng)融合機(jī)頂盒的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于LINUX的IPTV機(jī)頂盒設(shè)計(jì) 基于SiliconBackPlane平臺(tái)的機(jī)頂盒soc設(shè)計(jì) 機(jī)頂盒硬盤(pán)接口的設(shè)計(jì)及應(yīng)用 融合網(wǎng)絡(luò)資源的機(jī)頂盒應(yīng)用 關(guān)于數(shù)字機(jī)頂盒技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 機(jī)頂盒企業(yè)的傷痛(上) 機(jī)頂盒企業(yè)的傷痛(下) 網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒的混沌江湖 淺談基于VB的串口通訊及其軟件實(shí)現(xiàn) 關(guān)于單向機(jī)頂盒置換為雙向機(jī)頂盒的思考 基于機(jī)頂盒硬件的自適應(yīng)牛頓插值算法的圖像處理應(yīng)用 雙向機(jī)頂盒的用戶(hù)收視行為監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn) 云計(jì)算下“機(jī)頂盒”的商業(yè)模式分析與技術(shù)實(shí)現(xiàn) 高清有線(xiàn)機(jī)頂盒軟件安全可靠升級(jí)的實(shí)現(xiàn) 基于UPnP的數(shù)字電視機(jī)頂盒控制技術(shù)的研究 如何滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)機(jī)頂盒的質(zhì)量要求 常見(jiàn)問(wèn)題解答 當(dāng)前所在位置：中國(guó) > 科技 > 基于Sti5518的機(jī)頂盒串口通訊的實(shí)現(xiàn)及其在節(jié)目點(diǎn)播的應(yīng)用 基于Sti5518的機(jī)頂盒串口通訊的實(shí)現(xiàn)及其在節(jié)目點(diǎn)播的應(yīng)用 雜志之家、寫(xiě)作服務(wù)和雜志訂閱支持對(duì)公帳戶(hù)付款！安全又可靠！ document.write("作者：未知 如您是作者，請(qǐng)告知我們")
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關(guān)鍵詞:粒子系統(tǒng);煙花模擬;紋理映射;改進(jìn)
中圖分類(lèi)號(hào):TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2009)34-9805-03
Fireworks Simulator Based on the Particle System Improved
WANG Ji-wen, ZHANG Yan-yan, LU He-jun
(Key Lab of Intelligent Computing and Signal Processing, Ministry of Education, Anhui University, Hefei 230039, China)
Absrtact: Particle system is an effective method in simulating irregular moving object. First,This pape introduces the principle of particle system and makes a further study on the basic model of firework particle system and the principle of letting off fireworks.Then set up a model based on the particle system and texture mapping,making use of the basic idea of particle systems,combined with the specifci characteristics of fireworks,simulating the fireworks from up to an explosion,then the process of disappearing. Then we modify the model already built to make the firewok blooming into other shapes again. It can improve the flexibility of simulated fireworks.
Key words: particle system; fireworks simulating; feature of texture; improve
模擬自然界動(dòng)態(tài)景物一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),例如云、煙、火、雨、雪等。1983年Reeves首次提出的粒子系統(tǒng)原型,它可用于模擬不規(guī)則的模糊物體(Fuzzy Object) 。用粒子系統(tǒng)來(lái)模擬不規(guī)則物體能得到很好的效果。其基本思想是把不規(guī)則形狀的物體看作是許多粒子所組成的,各個(gè)粒子都有自己的屬性,粒子的這些屬性隨時(shí)間的推移而不斷地改變,從而模擬出不規(guī)則物體及其運(yùn)動(dòng)變化的過(guò)程。最近,其它一些模擬方法還有很多,但是由于基粒子系統(tǒng)的方法很簡(jiǎn)單,所以這種方法依然很多人使用。人們正在不斷地探索和改進(jìn)這種方法,使其在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的更多領(lǐng)域里領(lǐng)域能夠更好地發(fā)揮作用。
本文首先闡述了粒子系統(tǒng)的基本原理,然后對(duì)煙花粒子系統(tǒng)的基本模型和燃放原理進(jìn)行了分析。然后對(duì)煙花模型進(jìn)行了改進(jìn),使得煙花綻放之后能夠再次綻放成其他形狀,從而使基于粒子系統(tǒng)的煙花模型的應(yīng)用更加靈活、方便。
1 粒子系統(tǒng)的基本原理
粒子系統(tǒng)把要模擬的不規(guī)則物體定義為大量隨機(jī)分布的微小粒子圖元,在粒子系統(tǒng)中,粒子圖元的形狀可以是小球、立方體、正四面體或者其它形體。每個(gè)粒子都有一組屬性,如位置、速度、顏色和生命期等。一個(gè)粒子究竟有些什么樣的屬性, 主要取決于具體應(yīng)用。比如說(shuō)用來(lái)模擬煙花的粒子的顏色一般都是五顏六色的,這樣就能得到比較好的仿真效果。粒子系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的模型,粒子在系統(tǒng)中要經(jīng)過(guò)“產(chǎn)生”、“運(yùn)動(dòng)”和“消亡”三個(gè)階段。隨著時(shí)間的推移,系統(tǒng)中舊的粒子不斷消失,新的粒子不斷加入。與此同時(shí),與粒子有關(guān)的每個(gè)屬性均受到一個(gè)隨機(jī)過(guò)程的控制而不斷的進(jìn)行更新。
通常用粒子系統(tǒng)繪制一幅圖畫(huà)的過(guò)程如圖1所示。
2 煙花模擬原理
煙花在空中上升之后爆炸形成不同的形狀,可以說(shuō)是千姿百態(tài)。由于煙花燃放時(shí)姿態(tài)各異,所以每種煙花都的模擬需要對(duì)應(yīng)著不同的煙花粒子系統(tǒng)。煙花的形狀就是我們所看到的禮花的外部,一般常見(jiàn)的形狀有以下幾種:最典型的就是球形也就是牡丹狀的煙花,然后是束狀,還有流星狀等等。
本文選擇其中具有代表性的“牡丹狀”進(jìn)行研究和模擬。其他形狀的煙花可以由此基本模型修改而成?！澳档睢睙熁Ｗ訄F(tuán)是一組有限的,具有某種相似性質(zhì)的煙花粒子的集合。每個(gè)煙花有一個(gè)頭粒子(根部)和一組尾粒子(爆炸后的粒子),它們具有相同的顏色、形狀和速度。頭粒子最大最亮,上升到空中某點(diǎn)時(shí)爆炸成球形狀,爆炸后的粒子逐漸變細(xì)變暗,直到最后消失。
2.1 煙花粒子的生成及初始化
2.1.1 煙花粒子
定義為實(shí)數(shù)域上的一個(gè)n維向量,表示為: Rn = {Position,Speed,Accelerate_ speed,Direction, Color, B right, Lifetime, Type, Flow},Rn表示某一煙花粒子的性質(zhì)和狀態(tài),包括:粒子的空間位置、運(yùn)動(dòng)速度及加速度、運(yùn)動(dòng)方向、顏色、亮度、生存期、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等屬性。它是組成煙花的基本粒子。
煙花粒子的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下:
struct fire_point
{floatx,y,z; // 粒子的位置
float xSpeed, ySpeed, zSpeed; //粒子的速度
float xg, yg, zg; // 粒子各方向的加速度
float r,g,b; //粒子的顏色
int style; //煙花的類(lèi)型};
fire_point
煙花則是由一組具有相似性質(zhì)的煙花粒子組成的。煙花的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下:
struct firework
{ int type;// 煙花的類(lèi)型
float x,y,z;// 煙花的位置
float time; //煙花的生命時(shí)間
float dir;//煙花的方向
int flg;// 標(biāo)志
structfire_poinp[MAX_POINTS];//爆炸后的煙花粒子
structfirework *next; // 下一個(gè)粒子
};
2.1.2 煙花粒子數(shù)量定義
在煙花模型中, 煙花粒子升到空中爆炸產(chǎn)生所要模擬的效果。粒子只在某一幀產(chǎn)生, 在后面的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不再產(chǎn)生新粒子,僅僅是這些初始粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的更新。這樣粒子數(shù)可以定義為一個(gè)常數(shù)MAX_PARTICLES。這個(gè)常數(shù)的選擇很重要,如果過(guò)多,會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。如果過(guò)少,則會(huì)影響煙花模擬的真實(shí)性。
2.1.3 煙花粒子的初始化
1)粒子的初始位置:粒子的初始位置position(x,y,z)是用隨機(jī)函數(shù)rand()來(lái)生成的。在燃放點(diǎn)處,所有粒子幾乎都集中在一個(gè)點(diǎn)上,給我們的視覺(jué)感覺(jué)是一個(gè)亮亮的圓點(diǎn)。為了達(dá)到這種效果,應(yīng)該使煙花的所有粒子坐標(biāo)都是在給定的基礎(chǔ)上加上一個(gè)在允許范圍range內(nèi)的隨機(jī)三維坐標(biāo),使粒子位于以設(shè)定坐標(biāo)為中心,在range大小范圍內(nèi)的整個(gè)區(qū)域。
2)粒子的初始顏色:顏色是煙花顯示中重要的一個(gè)特性。在煙花模擬中,每團(tuán)煙花都需要用大量的粒子來(lái)描述。在模型中把各種粒子顏色放在一個(gè)數(shù)組中,然后由系統(tǒng)隨機(jī)調(diào)用。
3)粒子的初始速度和加速度:如果煙花是直線(xiàn)型升到空中發(fā)生爆炸,則粒子初始速度Speed在x,z方向上都為0.只有y方向上有初始速度和加速度。其中速度是隨機(jī)函數(shù)生成的,是由我們給定的初始值,然后再加上一個(gè)一定范圍內(nèi)的隨機(jī)值來(lái)確定的。加速度由動(dòng)力學(xué)可知是g=9.8m/s2。如果煙花上升過(guò)程中發(fā)生偏轉(zhuǎn),則x,y方向上的速度和加速度都不為0。
2.2 煙花粒子的運(yùn)動(dòng)更新
通過(guò)分析煙花的燃放過(guò)程,我們可以看出其包括兩個(gè)主要階段:頭粒子上升到一定高度,尾粒子爆炸后形成牡丹狀的煙花。下面我們分別對(duì)這兩個(gè)階段進(jìn)行分析:
1)第一階段:粒子的初始位置確定之后便開(kāi)始上升,上升后遵循動(dòng)力學(xué)原理:
s = gt^2/2 其中t為粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,s為粒子y方向上的位移。
2)第二階段:當(dāng)煙花粒子y方向的速度變?yōu)?時(shí),粒子上升到最高點(diǎn),則要發(fā)生爆炸。爆炸形成一個(gè)圓形,即所有的煙花粒子以y軸為基準(zhǔn)向四周偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度,從而形成一個(gè)牡丹狀的煙花。實(shí)現(xiàn)代碼為:fp[i].xSpeed = fp[i].xSpeed.rad*sin(i*θ/(2*3.14159));其中θ為繞y軸旋轉(zhuǎn)的角度。
2.3 煙花粒子的消亡
粒子產(chǎn)生后, 經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間間隔, 由于某種原因從系統(tǒng)中被除去稱(chēng)為粒子消亡。煙花爆炸后能量慢慢的減少,最后到消息。煙花模型中用變量flg來(lái)表示粒子的生命期,當(dāng)粒子產(chǎn)生時(shí)賦予flg一個(gè)0~1之間初值,隨著時(shí)間的推移,flg慢慢減小,最后為0。flg=0時(shí)說(shuō)明粒子的生命期已經(jīng)結(jié)束,則從系統(tǒng)中刪除此粒子。
2.4 OpenGl紋理映射
OpenGL中紋理映射就是將紋理的顏色和與某個(gè)物體對(duì)應(yīng)的象素顏色相互結(jié)合所產(chǎn)生的一種效果。在煙花粒子繪制時(shí),采用什么形狀粒子將會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。粒子形狀可以采用點(diǎn)、線(xiàn)、三角形等簡(jiǎn)單的形狀,并且根據(jù)具體情況賦予該粒子位置、顏色、生存期、速度大小、速度方向等屬性,對(duì)其貼紋理以達(dá)到更加逼真的效。利用不同的幾何圖元將會(huì)得到不同的模擬效果。
模型中采用圖片是128×128的BMP圖片,圖片是黑色背景,白色紋理,如圖2所示。
3 改進(jìn)的煙花模型
從第3節(jié)可以看出,粒子系統(tǒng)初始化時(shí)具有很大的隨機(jī)性。粒子的初始位置是由隨機(jī)函數(shù)rand( )來(lái)實(shí)現(xiàn)的,非常不利于控制。為了能很好的控制煙花的位置,可以結(jié)合Visual C++6.0中的鼠標(biāo)消息函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)用鼠標(biāo)控制煙花首次綻放的位置。
為了實(shí)現(xiàn)煙花再次綻放的效果,首先我們要用鼠標(biāo)消息函數(shù)來(lái)控制煙花首次綻放的位置。然后用首次綻放的位置來(lái)確定再次綻放的位置。
煙花首次綻放的模型是由基本模型來(lái)實(shí)現(xiàn)的,對(duì)于煙花再次綻放的形狀,我們可以再次編輯成我們想要的形狀。
主要的實(shí)現(xiàn)代碼是:
DWORD WINAPI fireworks(LPVOID no)
{CPoint point,p1; // point 用來(lái)獲取當(dāng)前鼠標(biāo)坐標(biāo),p1用來(lái)獲取當(dāng)前窗口左上角坐標(biāo)
::GetCursorPos(&point);//point坐標(biāo)
CFlowerDlg*pWnd=(CFlowerDlg*)(AfxGetApp()->m_pMainWnd); // pWnd指向當(dāng)前窗口
CRect rect;
pWnd->GetWindowRect(&rect); // 獲取當(dāng)前窗體結(jié)構(gòu)體
p1=rect.TopLeft(); //p1坐標(biāo)
point.x=point.x-p1.x;
point.y=point.y-p1.y;// 設(shè)置point.x point.y為相對(duì)當(dāng)前窗口坐標(biāo)
//繪制基本煙花的代碼
point.y=point.y-50; // 煙花再次綻放的位置
//再次綻放煙花的繪制代碼
//全局函數(shù)等待鼠標(biāo)單擊相映多線(xiàn)程
Void CFlowerDlg::
OnRButtonDown(UINTnFlags, CPoint point)
{// TODO: Add your message handler code here and/or call default
OnLButtonDown(nFlags,point);
CDialog::OnRButtonDown(nFlags, point);}
voidCFlowerDlg::
OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point)
{// TODO: Add your message handler code here and/or call default
HANDLEmHandle=CreateThread (NULL,
0,ffireworks,0,0,NULL);
CDialog::OnLButtonDown(nFlags, point);}
其中,再次綻放的煙花代碼的思路是首先準(zhǔn)備一張圖案紋理(最好是黑色背景,隨后對(duì)它添加其他顏色就比較方便)。其次,在紋理圖中查找顏色,在白色的地方添加粒子。這樣隨著紋理圖片的不同,所模擬出來(lái)的圖案也是不同的。理論上可以模擬出任何形狀的圖案。
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
根據(jù)上述算法, 在普通PC機(jī)(Athon(tm)2.10GHz處理器,1G內(nèi)存)上利用標(biāo)OpenGL 圖形庫(kù)實(shí)現(xiàn)了煙花的模擬。
圖3為用點(diǎn)作為圖元的煙花效果,圖4是用圖2作為紋理映射到矩形面片上來(lái)實(shí)現(xiàn)的不規(guī)則形狀的煙花模擬,可以看出來(lái)模擬的真實(shí)性很好。
文中從模擬逼真程度、系統(tǒng)簡(jiǎn)單性、實(shí)時(shí)性、靈活性出發(fā)建立了煙花模型,結(jié)合OpenGL紋理映射技術(shù),模擬了煙花從上升到爆炸的過(guò)程,實(shí)現(xiàn)了較好的煙花效果。并且用對(duì)此模型進(jìn)行了修改,實(shí)現(xiàn)了煙花綻放后又綻放成其他形狀的效果,有效的提高了煙花模擬系統(tǒng)的靈活性。
我們可以看到為了更好地發(fā)揮粒子系統(tǒng)的作用, 在使用過(guò)程中還要與其他算法相結(jié)合。在模型中還要進(jìn)一步考慮風(fēng)場(chǎng)等因素,要適當(dāng)調(diào)整模型的參數(shù),讓它具有很好的可移植性,這樣才能更好的利用粒子系統(tǒng)的基本原理來(lái)模擬出理想的效果。
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[關(guān)鍵詞]邊坡穩(wěn)定性；有限元分析；安全系數(shù)
中圖分類(lèi)號(hào)：C35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
1、引言
邊坡是人工邊坡和自然岸(斜)坡的統(tǒng)稱(chēng)。根據(jù)邊坡體組成的材料,邊坡可分為土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡。在公路、鐵路等交通設(shè)施的建設(shè)、水電工程、土壩工程、港口工程等天然資源的開(kāi)發(fā)和利用以及房屋建筑和深基坑的開(kāi)挖工程中都會(huì)遇到邊坡的穩(wěn)定問(wèn)題。由于不合理的設(shè)計(jì)、施工,邊坡垮塌、失穩(wěn)等工程事故屢屢發(fā)生。我國(guó)有占國(guó)土面積三分之二以上的山地,大多分布在我國(guó)的西南和西北地區(qū)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,特別是西部大開(kāi)發(fā)政策的實(shí)施,水利工程、鐵路、公路及城市等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方興未艾,在這些工程中經(jīng)常要涉及到邊坡穩(wěn)定分析的問(wèn)題,如大壩壩肩、水庫(kù)庫(kù)岸穩(wěn)定等。另外,在有些地區(qū)滑坡發(fā)生頻率高,災(zāi)情嚴(yán)重,有的直接威脅
人民生命財(cái)產(chǎn)安全,阻礙災(zāi)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。目前,邊坡失穩(wěn)已變成了同地震和火山并列的全球性三大地質(zhì)災(zāi)害(源)之一,所以進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析研究是很有必要的。邊坡工程研究的目的是通過(guò)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的分析和評(píng)價(jià),為實(shí)際工程提供合理的邊坡結(jié)構(gòu),以及對(duì)具有破壞危險(xiǎn)的邊坡進(jìn)行人工處理,避免邊坡失穩(wěn)造成的災(zāi)害和損失.并提高工程總體經(jīng)濟(jì)效益。因此,邊坡穩(wěn)定性分析和評(píng)價(jià)成為邊坡工程研究核心。
2、有限元基本理論
有限單元法是一種己發(fā)展成熟、適用廣泛的數(shù)值方法,自從20世紀(jì)60年代美國(guó)克拉夫(Clough)和伍德沃德(Woodward)首次將有限元分析土壩以來(lái),有限元在巖土工程中被廣泛應(yīng)用川。它的基本原理是:將無(wú)限自由度的結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)化為有限個(gè)自由度的等價(jià)體系,即將結(jié)構(gòu)離散成有限個(gè)小單元,用這些離散單元體代替原來(lái)的結(jié)構(gòu),因此,將對(duì)結(jié)構(gòu)的分析就轉(zhuǎn)化為對(duì)單元體的分析。根據(jù)分析時(shí)所選取未知量的不同,有限元法可分為位移法、力法和混合法;根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系又可將其分為線(xiàn)性有限元法和非線(xiàn)性有限元法,而非線(xiàn)性有限元分析則可逐段地化為一系列線(xiàn)性有限元問(wèn)題,因此,線(xiàn)性分析是非線(xiàn)性分析的基礎(chǔ)。在材料非線(xiàn)性中,研究得最透徹的是彈塑性。彈塑性模型把總的變形分成彈性變形和塑性變形兩部分,用虎克定律計(jì)算彈性變形部分,用塑性理論來(lái)求解塑性變形部分。對(duì)于塑性變形,要做三方面的假定:(l)屈服準(zhǔn)則;(2)流動(dòng)法則;(3)硬化規(guī)律。
3、基于有限元法的強(qiáng)度折減系數(shù)基本原理
在土坡穩(wěn)定分析中,土坡在外荷載或自重的作用下失穩(wěn)破壞時(shí),塑性區(qū)會(huì)貫穿整個(gè)土坡而形成一滑裂帶,整個(gè)土破將沿該滑裂帶滑動(dòng),從而使得沿滑裂帶以上的土體成為機(jī)動(dòng)結(jié)構(gòu),因而其有限元計(jì)算結(jié)果不會(huì)收斂,強(qiáng)度折減系數(shù)法正是基于這一點(diǎn)提出來(lái)的。有限元強(qiáng)度折減系數(shù)法的基本原理是將坡體強(qiáng)度參數(shù):粘聚力c和內(nèi)摩擦角的正切值tanθ同時(shí)除以一個(gè)折減系數(shù)F,得到一組新的C1、θ1值,然后作為新的資料參數(shù)輸入,再次試算是否收斂。不斷調(diào)整F值進(jìn)行試算,直到尋求的折減系數(shù)F使得計(jì)算結(jié)果正好處于臨界收斂狀態(tài),即折減系數(shù)F若有微小的增加,計(jì)算結(jié)果就不收斂。此時(shí)對(duì)應(yīng)的F被稱(chēng)為坡體的最小穩(wěn)定安全系數(shù)凡,此時(shí)坡體達(dá)到極限狀態(tài),發(fā)生剪切破壞。
進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算時(shí)，采用強(qiáng)度折減法來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先選取初始折減系數(shù)F，然后對(duì)邊坡土體材料強(qiáng)度系數(shù)進(jìn)行折減，折減后凝聚力以及摩擦角分別：
Tanθ1=tanθ/F(3-1)
C1=C/F (3-2)
其中：C和θ為邊坡土體的初始凝聚力和摩擦角
4、模型建立及求解
假設(shè)國(guó)內(nèi)某礦邊坡為彈性和塑性?xún)煞N材料，邊坡尺寸如圖4-1
圖4-1 邊坡模型
表4-1 邊坡模型圍巖參數(shù)
類(lèi)別 彈性模量/GPa 泊松比v 重度/KN/m3 內(nèi)聚力/MPa 摩擦角θ
圍巖A1 30 0.25 25 0.9 42
圍巖A2 30 0.24 27
對(duì)于像邊坡這樣縱向很長(zhǎng)的實(shí)體，計(jì)算時(shí)模型簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變問(wèn)題。假定邊坡所承受的外力不隨Z軸變化，位移和應(yīng)變發(fā)生在自身平面內(nèi)。對(duì)于邊坡變形和穩(wěn)定性分析，這種平面假設(shè)是合理的采用雙層模型，模型上部為理想的彈塑性材料，下部為彈性材料，左右邊界水平位移為零，下邊界豎向上位移為零。
圖4-1施加約束和重力載荷后邊坡模型
圖4-2 F=2.8時(shí)邊坡變形圖
圖4-3 F=2.8求解收斂時(shí)迭代過(guò)程圖
圖 4-4 F=2.8時(shí)，邊坡X方向位移云圖
圖 4-5 F=2.8時(shí)，邊坡模型塑性應(yīng)變?cè)茍D
5、結(jié)果分析
通過(guò)ANSYS 數(shù)值模擬分析知，誰(shuí)著強(qiáng)度折減系數(shù)F的增加，邊坡變形加大，當(dāng)F=3.0時(shí)迭代不收斂，邊坡失衡；隨著強(qiáng)度折減系數(shù)F的增加邊坡水平位移增加，到F=2.2以后，邊坡位移開(kāi)始減小。當(dāng)F=2.8后，水平位移開(kāi)始急劇下降。當(dāng)F=3.0時(shí)，邊坡模型的水平位移下降到19.472mm，說(shuō)明此時(shí)邊坡已經(jīng)發(fā)生破壞；從邊坡模型的塑性區(qū)云圖看，隨著強(qiáng)度折減系數(shù)F的增加，塑性應(yīng)變從無(wú)到逐漸增大，塑性區(qū)也從無(wú)到逐漸增大，當(dāng)F=3.0時(shí)，塑性區(qū)貫通到坡頂，并且此時(shí)解不收斂，也表明邊坡破壞。
6、本文總結(jié)
如果使有限元法保持足夠的計(jì)算精度,那么有限元法較傳統(tǒng)的方法具有如下優(yōu)點(diǎn):
(l)能夠?qū)哂袕?fù)雜地貌、地 質(zhì) 的邊 坡 進(jìn) 行 計(jì)算;
(2)考慮了土體的本構(gòu)關(guān)系,以及變形對(duì)應(yīng)力的影響:
(3)能夠模擬土坡的失穩(wěn)過(guò)程及其滑移面形狀滑移面大致在水平位移突變的地方及塑性變形 發(fā)展嚴(yán)重的部位;
(4 ) 求解安全系數(shù)時(shí),可以不需要假定滑移面的形狀,也無(wú)需進(jìn)行條分。
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1 概述
隨著新能源的不斷發(fā)展，尤其是風(fēng)電技術(shù)等新能源電力技術(shù)的發(fā)展，變流器在電力系統(tǒng)中的重要性也越來(lái)越高。而相對(duì)于傳統(tǒng)兩電平變流器，三電平變流器具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，如主開(kāi)關(guān)器件承受的電壓和du/dt減小一半，輸出電壓諧波小等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的前景和應(yīng)用價(jià)值[1]。
空間矢量脈寬調(diào)制[1][2]具有輸出電流諧波少、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、直流利用率高等優(yōu)點(diǎn)，是三電平變流器控制的首選方案。相對(duì)傳統(tǒng)算法，文章闡述了一種相對(duì)簡(jiǎn)單的方式來(lái)得到所需的作用時(shí)間，只需一個(gè)大區(qū)域的18個(gè)作用時(shí)間即可得到所需的所有作用時(shí)間，另外以60度坐標(biāo)系來(lái)判斷扇區(qū)簡(jiǎn)化計(jì)算，使算法變得簡(jiǎn)單。
2 SVPWM算法
三電平SVPWM算法根據(jù)參考電壓矢量由幾個(gè)基本矢量合成的原則來(lái)進(jìn)行三電平變流器的控制，根據(jù)所需量的先后順序，可以分為區(qū)域判斷、作用時(shí)間計(jì)算以及作用時(shí)間分配三個(gè)部分。
2.1 參考矢量所在區(qū)域判斷
與傳統(tǒng)算法類(lèi)似，我們將基本空間矢量區(qū)域劃分為6個(gè)大扇區(qū)、24個(gè)小區(qū)域。但與傳統(tǒng)算法不同，這里采用60度g-h坐標(biāo)系來(lái)劃分區(qū)域，簡(jiǎn)化計(jì)算。
以公式（1）轉(zhuǎn)換到60度g-h坐標(biāo)系后，以下列規(guī)則判斷大扇區(qū)：N=1時(shí)，Vg>0且Vh>0；N=2時(shí)，Vg0且Vg+Vh>0；N=3時(shí)，Vg0且Vg+Vh
2.2 作用時(shí)間計(jì)算
判斷完參考矢量在具體某一個(gè)區(qū)域之后，我們就可以根據(jù)伏秒平衡原理預(yù)先計(jì)算各個(gè)基本矢量所需的時(shí)間。首先需要找到合成參考矢量所需的三個(gè)基本矢量V1、V2、V3，然后根據(jù)下面進(jìn)行計(jì)算：
V1T1+V2T2+V3T3=VrefTs （2）
T1+T2+T3=Ts （3）
類(lèi)似地可以得到參考電壓矢量在其他區(qū)域時(shí)的各基本矢量的作用時(shí)間，需要將各個(gè)區(qū)域所有基本矢量作用時(shí)間都計(jì)算出來(lái)，方便在使用時(shí)直接提取數(shù)據(jù)。
但對(duì)于各矢量作用時(shí)間計(jì)算模塊來(lái)說(shuō)，我們摒棄了將每一個(gè)區(qū)域的各個(gè)矢量作用時(shí)間都計(jì)算出來(lái)的繁瑣且需大存儲(chǔ)的方法，而采用如圖1所示的方法，以小區(qū)域?yàn)榛締挝?，以調(diào)換小區(qū)域內(nèi)三個(gè)電壓矢量作用時(shí)間次序的方式，就可以以一個(gè)大區(qū)域18個(gè)矢量作用時(shí)間實(shí)現(xiàn)其余五個(gè)大區(qū)域的所有矢量作用時(shí)間。文章選用區(qū)域I的18個(gè)作用時(shí)間作為基準(zhǔn)時(shí)間，采用MATLAB仿真模型各個(gè)大區(qū)域之間作用時(shí)間邏輯關(guān)系，如圖1所示。其中Tabc表示區(qū)域I各小區(qū)域的三個(gè)矢量作用時(shí)間Ta、Tb、Tc，N則表示大區(qū)域號(hào)，n表示小區(qū)域號(hào)。
3 仿真及波形分析
前面分析了三電平SVPWM算法的原理，接下來(lái)將按照上述原理在MATLAB/simulink中對(duì)所述算法進(jìn)行仿真分析，并對(duì)相關(guān)波形進(jìn)行分析。其中，輸入為311V，頻率50Hz的三相交流電壓，前端直流輸入為600V，兩個(gè)電容為4700uF，三相負(fù)載每相都是電阻12Ω，電感0.02mH，仿真采樣周期為T(mén)S=62.5-6S。仿真結(jié)果如圖2。
從以上仿真結(jié)果圖可以看出，相對(duì)于傳統(tǒng)兩電平逆變器，三電平逆變器輸出電壓電平數(shù)更多，相電壓三電平，線(xiàn)電壓五電平，更為接近正弦，因而在相同開(kāi)關(guān)頻率的情況下，輸出電壓諧波大大減少。圖2（b）是輸出相電壓濾波后的波形，對(duì)比輸入三相交流電壓，可知結(jié)果比較理想。
4 結(jié)束語(yǔ)
文章介紹了三電平變流器的基本結(jié)構(gòu)，并闡述了三電平空間電壓矢量控制算法基本原理，并對(duì)一些復(fù)雜環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)易算法加以闡述。最后在MATLAB/Simulink中對(duì)所述算法建立模型，進(jìn)行仿真計(jì)算并分析結(jié)果?？梢钥闯?，三電平SVPWM算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易懂，不用經(jīng)過(guò)太過(guò)復(fù)雜的計(jì)算，同時(shí)具有和傳統(tǒng)兩電平算法一樣的準(zhǔn)確性，并在某些方面更具優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用前景廣闊。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】云技術(shù) GOOGLE DOCS 信息技術(shù) 互聯(lián)網(wǎng)
云技術(shù)在近幾年風(fēng)靡全球，成為一種熱門(mén)的技術(shù)，多數(shù)專(zhuān)家學(xué)者提出，云技術(shù)的誕生會(huì)取代互聯(lián)網(wǎng)傳統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)，甚至可能成為整個(gè)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域格局的影響者。
1 云技術(shù)的基本原理簡(jiǎn)介
云技術(shù)是由谷歌和IBM等專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)公司共同構(gòu)建的計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存計(jì)算中心，在網(wǎng)絡(luò)連接的情況下，用戶(hù)只需通過(guò)瀏覽器就可以順利訪(fǎng)問(wèn)該計(jì)算中心，將“云”這種資料進(jìn)行存儲(chǔ)或者應(yīng)用。
“云技術(shù)“采用分布式處理和并行處理的方式，并順應(yīng)網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展趨勢(shì)，換句話(huà)說(shuō)也是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域向商業(yè)化發(fā)展的實(shí)現(xiàn)。云技術(shù)的基本工作原理是將計(jì)算分布在海量的分布式計(jì)算機(jī)上，而不是存放在本地計(jì)算機(jī)或者遠(yuǎn)程的服務(wù)器中，這種分布方式可以使企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的工作模式更加接近互聯(lián)網(wǎng)，并使企業(yè)能夠?qū)⒏嗟馁Y源投入到相對(duì)缺乏的應(yīng)用上面，再根據(jù)要求對(duì)計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。這種新型的計(jì)算模式顛覆了以往傳統(tǒng)的計(jì)算方式，是一場(chǎng)偉大的革新，這場(chǎng)革新它好比日常生活中的水電煤，不僅極大地方便了人們的生活與工作，價(jià)格也低廉，但是它最大的特色在于，云技術(shù)是以互聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)進(jìn)行傳輸?shù)摹?/p>
2 云技術(shù)在信息技術(shù)中的重要性
在云技術(shù)的推動(dòng)下，信息技術(shù)事業(yè)也在不斷發(fā)展不斷進(jìn)步。人們開(kāi)始從云技術(shù)的角度來(lái)重新思考信息技術(shù)。由于云技術(shù)的特點(diǎn)決定它在教育事業(yè)中較受歡迎，因此比其他新型技術(shù)更容易被教育領(lǐng)域所接受，且它對(duì)用戶(hù)的硬件設(shè)備要求非常低，僅這一點(diǎn)就可以解決學(xué)校硬件設(shè)施配置低的問(wèn)題。云技術(shù)具有較強(qiáng)的共享，可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究，與此同時(shí)，還能糾正一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)觀(guān)念，不再認(rèn)為信息技術(shù)課就是上網(wǎng)玩游戲聊天的課程。最后，云技術(shù)還能幫助學(xué)校減少一些設(shè)備系統(tǒng)維護(hù)更新方面的費(fèi)用。
3 云技術(shù)在信息技術(shù)中的運(yùn)用―GOOGLE DOCS
由GOOGLE公司研發(fā)的GOOGLE DOCS就是一個(gè)經(jīng)典的云技術(shù)產(chǎn)品，它的功能類(lèi)似于微軟研發(fā)的OFFICE辦公軟件，可以對(duì)文本文檔、表格、幻燈片等文件進(jìn)行搜索和處理。相比于其他的辦公軟件來(lái)說(shuō)，GOOGLE DOCS最大的優(yōu)勢(shì)是可以實(shí)現(xiàn)協(xié)作共享，它允許不同的計(jì)算機(jī)用戶(hù)同時(shí)對(duì)一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行查閱并進(jìn)行更改，這種協(xié)作共享模式使得不同用戶(hù)之間的共享更加便捷。在GOOGLE DOCS中，以下三個(gè)特點(diǎn)體現(xiàn)了它在信息技術(shù)中的重要性。
3.1 在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的情況下也能編輯文檔
GOOGLE DOCS具有強(qiáng)大的離線(xiàn)功能，即使在網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有連接的情況下，也能對(duì)文檔進(jìn)行編輯，一旦網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，且被該系統(tǒng)檢測(cè)出來(lái)，GOOGLE DOCS就會(huì)將文檔中的內(nèi)容進(jìn)行自動(dòng)存檔。在GOOGLE DOCS離線(xiàn)功能的幫助下，學(xué)生即使在斷網(wǎng)的情況下也能編輯文檔，這種方式為教師也帶來(lái)了極大的便利，學(xué)生也可以在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)誘惑的情況下進(jìn)行單純的學(xué)習(xí)，很大程度上提高了信息技術(shù)的效果。
3.2 自動(dòng)儲(chǔ)存文檔，便于查找
在學(xué)校的計(jì)算機(jī)中一般都安裝了還原卡，只要將電腦進(jìn)行重新啟動(dòng)，之前儲(chǔ)存的資料都會(huì)自動(dòng)刪除。使用GOOGLE DOCS的話(huà)，學(xué)生在編輯完文檔之后可以保存在GOOGLE DOCS中，在下次上課時(shí)仍然能夠找回文檔。即使重新啟動(dòng)也不會(huì)影響文檔的下次使用。除此之外，GOOGLE DOCS還為學(xué)生提供了文檔搜索的應(yīng)用功能，學(xué)生若要查找某個(gè)文檔，只需要輸入文檔名稱(chēng)、編輯時(shí)間、存檔時(shí)間等，就能很快速地查找到所需要的資料。
3.3 文件共享，方便快捷
在信息技術(shù)課程的小組活動(dòng)中，需要同一小組成員訪(fǎng)問(wèn)同一個(gè)文件，每人負(fù)責(zé)其中的一部分內(nèi)容。在沒(méi)有云技術(shù)之前，通常的做法是安裝局域網(wǎng)FTP軟件，為每個(gè)小組建立帳戶(hù)并設(shè)置私有密碼放置屬于小組的文件時(shí)。但在這種方式下，多人登錄后同一時(shí)間只能一人處理文件，而其他組員只能等待。有了云共享則不同，可多人從不同計(jì)算機(jī)上在云中訪(fǎng)問(wèn)同一個(gè)文件，并各自保存修改內(nèi)容。利用云共享還可以將某臺(tái)計(jì)算機(jī)上的某文件夾同步到云端，這樣無(wú)論什么地點(diǎn)什么時(shí)候只要有網(wǎng)絡(luò)登錄云端都可訪(fǎng)問(wèn)該文件夾中的內(nèi)容，并儲(chǔ)存訪(fǎng)問(wèn)、修改的結(jié)果，如同直接在那臺(tái)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行操作，使實(shí)現(xiàn)共享如此簡(jiǎn)單方便。
4 結(jié)語(yǔ)
隨著云技術(shù)的不斷發(fā)展，它已經(jīng)被人們稱(chēng)為最具革命性的計(jì)算模型，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)逐漸普及了，人類(lèi)正在向互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境不斷邁進(jìn)，我們的工作和生活也在發(fā)生著翻天覆地的變化。知識(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的勢(shì)頭越來(lái)越猛烈，面對(duì)當(dāng)今社會(huì)源源不斷的各種挑戰(zhàn)與機(jī)遇，人們對(duì)“云技術(shù)”的重視程度也越來(lái)越高。至今為止“云技術(shù)”已經(jīng)被應(yīng)用在各種領(lǐng)域中，其中在信息技術(shù)教育中的應(yīng)用較廣泛，它解決了現(xiàn)階段一些學(xué)校信息技術(shù)中的各種實(shí)質(zhì)性問(wèn)題，也培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際操作能力和動(dòng)手能力，使學(xué)生能夠更好地掌握各種信息技術(shù)相關(guān)工具。除此之外，還發(fā)展了學(xué)生在信息技術(shù)環(huán)境下的合作意識(shí)。因此學(xué)生盡早地認(rèn)識(shí)云技術(shù)、理解云技術(shù)、并使用云技術(shù)，可以幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)信息技術(shù)。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介
朱莉（1977-）女，本科，單位：江蘇省無(wú)錫市大橋?qū)嶒?yàn)學(xué)校，研究方向：信息技術(shù)教學(xué)與研究、課堂教學(xué)創(chuàng)新。
關(guān)鍵詞手持GPS 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 參數(shù)計(jì)算 設(shè)置 檢驗(yàn) 技術(shù)應(yīng)用
中圖分類(lèi)號(hào)：tv221
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
一、概述
隨著GPS測(cè)量理論與設(shè)備的不斷發(fā)展，測(cè)量技術(shù)日趨成熟，測(cè)量功能也更加完善，應(yīng)用面也更加廣泛，GPS手持機(jī)在近年也得到了快速發(fā)展，從單一的導(dǎo)航功能，發(fā)展到逐步應(yīng)用于地質(zhì)，水利，林業(yè)，交通等行業(yè)的工程測(cè)繪應(yīng)用中，單點(diǎn)定位精度更達(dá)到亞米級(jí)，厘米級(jí)，為GPS手持機(jī)帶來(lái)了更加廣闊的應(yīng)用前景。以南方S750，S760高精度手持GIS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為例，前者為亞米級(jí)精度，后者達(dá)到厘米級(jí)，單點(diǎn)定位精度小于20CM。S760在外接天線(xiàn)的情況下，單點(diǎn)定位精度進(jìn)一步提高，達(dá)到GPS-RTK定位精度。
GPS手持機(jī)具有攜帶方便，數(shù)據(jù)采集快速、高效、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。內(nèi)置數(shù)據(jù)采集軟件，界面簡(jiǎn)潔易學(xué)，非測(cè)繪專(zhuān)業(yè)人員也可以快速掌握使用。要熟練掌握GPS手持機(jī)，必須了解GPS的基本原理及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法。
二、基本原理
GPS衛(wèi)星星歷是以WGS-84大地坐標(biāo)系為根據(jù)而建立的，所以手持式GPS使用的坐標(biāo)系統(tǒng)是WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)。我們現(xiàn)在使用的地圖資源大部分都屬于1954年北京坐標(biāo)系或1980年西安國(guó)家大地坐標(biāo)系。由于坐標(biāo)系統(tǒng)的不同,使得同一點(diǎn)在不同的坐標(biāo)系下有不同的坐標(biāo)值，不同坐標(biāo)系之間存在著平移和旋轉(zhuǎn)的關(guān)系，要使手持GPS所測(cè)量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為自己需要的坐標(biāo)，必須求出兩個(gè)坐標(biāo)系（WGS-84和北京54坐標(biāo)系或西安80坐標(biāo)系）之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。使用手持GPS測(cè)量，要得到不是WGS-84坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)，必須進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，然后在手持機(jī)里輸入相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。只要計(jì)算出五個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)（X、Y、Z、A、F）并按提示輸入GPS中，即可在GPS儀器上自動(dòng)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得出該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的北京54坐標(biāo)系（或西安80坐標(biāo)系）的坐標(biāo)值。
三、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
一般坐標(biāo)轉(zhuǎn)換步驟為（以WGS84坐標(biāo)系北京54坐標(biāo)系為例）：
1.WGS84（B，L）——WGS84（X，Y，Z）84，空間大地坐標(biāo)到空間直角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。
2.WGS84（X，Y，Z）——北京54（X，Y，Z），坐標(biāo)基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換。通常采用兩種轉(zhuǎn)換方法：七參數(shù)、五參數(shù)法（即簡(jiǎn)化三參數(shù)法）。
3.北京54（X，Y，Z）——北京54（B，L），空間直角坐標(biāo)到空間大地坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。
4.北京54（B，L）——北京54（x，y），高斯投影正算。
對(duì)于坐標(biāo)基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換，七參數(shù)法一般用于轉(zhuǎn)換精度要求較高的計(jì)算。一般手持式GPS接收機(jī)的設(shè)置包括5個(gè)參數(shù)(X、Y、Z、A、F),適用五參數(shù)法。其中A和F針對(duì)某一坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)為固定參數(shù),如北京54坐標(biāo)系A(chǔ)=-108、F=0.0000005，西安80坐標(biāo)系A(chǔ)=-3、F=0，皆為常數(shù),需要計(jì)算的參數(shù)主要為前3個(gè)（X、Y、Z），所以也稱(chēng)此法為三參數(shù)法。
三參數(shù)法空間直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換是假設(shè)兩坐標(biāo)系各軸相互平行,坐標(biāo)原點(diǎn)不相重合.因此,兩坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式為：
常用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件有arcGIS,COORD以及各GPS手持機(jī)廠(chǎng)家預(yù)裝在手持機(jī)中的行業(yè)軟件，如handSTAR、GIStar、EGStar（工程之星）等，都包含坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、參數(shù)求取功能。
四、三參數(shù)求取步驟（以WGS84坐標(biāo)系北京54坐標(biāo)系為例）
1.搜集作業(yè)區(qū)域內(nèi)等級(jí)已知點(diǎn)的北京54坐標(biāo)系坐標(biāo)(x、y、z)或者大地坐標(biāo)（B、L、H)和已知點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)（B、L、H)。
2.如果沒(méi)有已知點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)，就要使用手持GPS測(cè)量該已知點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)。在手持GPS中將坐標(biāo)系設(shè)置為WGS84,顯示格式設(shè)置為（B、L、H),在改已知點(diǎn)上測(cè)量坐標(biāo)(經(jīng)緯度)讀數(shù),為了提高精度，應(yīng)待儀器穩(wěn)定以后，持續(xù)觀(guān)測(cè),每隔一段時(shí)間讀數(shù)一次，得到該已知點(diǎn)的WGS84大地坐標(biāo)。
3.通過(guò)軟件計(jì)算三參數(shù)，以南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件提供的GPS工具箱5.0為例，打開(kāi)軟件：新建作業(yè)輸入WGS84-BJ54保存。
然后點(diǎn)開(kāi)：參數(shù)設(shè)置分別設(shè)置源橢球系、目標(biāo)橢球系、投影設(shè)置。源橢球選擇WGS84，目標(biāo)橢球選擇北京54。
如果目標(biāo)橢球已知點(diǎn)北京54坐標(biāo)為空間直角坐標(biāo)（X、Y、Z），則在主界面中轉(zhuǎn)換到空間大地坐標(biāo)（B、L、H），反之，則進(jìn)入下一步計(jì)算。
點(diǎn)開(kāi)實(shí)用工具五參數(shù)計(jì)算（手持機(jī)）選擇目標(biāo)橢球?yàn)楸本?4，依次輸入WGS84空間大地坐標(biāo)（B、L、H），在已知點(diǎn)欄輸入北京54空間大地坐標(biāo)（B、L、H）計(jì)算，就得到DA、DF、DX、DY、DZ五個(gè)參數(shù)，可以看出，其中DA=－108，DF=4.80795488345519e-7,這兩個(gè)參數(shù)針對(duì)北京54坐標(biāo)系來(lái)說(shuō)為固定常數(shù)，另外三個(gè)參數(shù)DX、DY、DZ即為我們要求取的三參數(shù)（圖1）。
圖1
4.手持GPS坐標(biāo)系及參數(shù)設(shè)置
在手持GPS中選擇所使用的坐標(biāo)系（如西安80）、顯示格式：坐標(biāo)格式（X、Y、Z），輸入中央子午線(xiàn)及求取的3參數(shù)（X、Y 、Z)。
5.參數(shù)檢驗(yàn)
設(shè)置好手持GPS以后，應(yīng)拿到實(shí)地檢測(cè)，檢驗(yàn)這三參數(shù)是否正確。在多個(gè)已知點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)量，比較觀(guān)測(cè)值與已知點(diǎn)的校驗(yàn)誤差，如果誤差小于手持GPS的標(biāo)稱(chēng)精度，或者達(dá)到規(guī)定允許誤差范圍，就可以進(jìn)行工程測(cè)量工作了。反之，則應(yīng)重新測(cè)算轉(zhuǎn)換參數(shù)、查找問(wèn)題。
五、結(jié)語(yǔ)
坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，參數(shù)計(jì)算的方法很多，可以利用現(xiàn)有軟件，或者自己編程計(jì)算，利用第三方軟件一定要和手工計(jì)算或者專(zhuān)業(yè)軟件計(jì)算結(jié)果對(duì)比檢查,成果合格才能繼續(xù)使用。因?yàn)榇祟?lèi)軟件的免費(fèi)版本未經(jīng)注冊(cè)前,精度很差。
只要清楚了WGS84坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到其他坐標(biāo)系的原理及過(guò)程，便可以熟練掌握?，F(xiàn)在不同型號(hào)的手持GPS，基本都具有有數(shù)據(jù)處理配套軟件，包含了怎樣將GPS測(cè)量中所得到的WGS-84轉(zhuǎn)換成工程中所須坐標(biāo)的功能。如南方S750G2,S760系列，采用了Windows Mobile或者Windows CE操作系統(tǒng)，采用handSTAR、GIStar、EGStar等GPS數(shù)據(jù)采集軟件進(jìn)行工程測(cè)量作業(yè)，更支持國(guó)土普查、水利普查、電力之星、林業(yè)巡查等行業(yè)GIS數(shù)據(jù)采集軟件，提高了工作效率和定位精度，使用起來(lái)十分方便。
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