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中南大学汪炼成教授课题组：三维金属-半导体-金属AlN深紫外探测器

simucal 2020-6-1 14:22

汪炼成，物理电子学博士，中南大学特聘教授，博士生导师，微电子科学与工程系副主任，高性能复杂制造国家重点实验室研究员。博士毕业于中科院半导体研究所, 先后在新加坡南洋理工大学，新加坡科技大学和英国谢菲尔德大学从事博士后研究工作，科研方向为第三代半导体电子/光电子器件和系统集成。 近日，中南大学汪炼成教授（通讯作者）课题组采用MOCVD 在蓝宝石（002）上外延生长了1.5 μm厚的AlN材料，AlN材料相关参数测试为电子浓度1×1014 cm-3，电子迁移率135 cm2V-1s-1，载流子寿命1×10-8 s，对应200 nm光吸收系数1×105 cm-1，XRD测试结果AlN为002面半高宽0.22度，透过率测试结果显示材料吸收波长在200 nm处急速下降。在材料参数测试完以后，作者对AlN材料进行光刻，形成叉指电极图案，然后采用ICP（ICP Power (W): 450; (RF) / 75, Cl2: 40 sccm, BCl3: 5sccmAr2: 5sccm)刻蚀深度分别为0.5 μm、1.0 μm和1.3 μm。再采用磁控溅射沉积1.4 μm厚的Ni金属，最后采用丙酮去除光刻胶和多余Ni金属得到3D-MSM器件，并且把刻蚀1.3 μm器件倒装键合在有基板电路的硅衬底上，形成背入射式FC-3DMSM器件。同时，作者也制作了未刻蚀的MSM器件作为对比。器件制作完成后，采用紫外测试系统对器件进行光电特性测试，测试系统包括光学平台、卓立汉光氘灯 (ZOLIX LSDS-30-DZ01, Spectrum: 180-400 nm, Power: 30 W)、 单色仪 (Bandpass: 5 nm)，光功率计、屏蔽箱和吉时利4200 SCS参数分析仪。测试结果显示在8V偏压下FC-3DMSM、3D-MSM (0.5 μm)、3D-MSM (1 μm)光电流比未刻蚀MSM器件分别增大78%、52%、48%；在2V偏压下200 nm光波长处MSM、3D-MSM (0.5 μm)、FC-3DMSM器件响应度分别为0.0065 A/W、0.008 A/W和0.0096 A/W，3D-MSM(0.5 μm)和FC-3DMSM 器件比MSM器件响应度提高23%和47%。 由于吉时利4200 SCS 参数分析仪测试数据最小间隔为8毫秒，无法测得器件的响应时间和迟豫时间。在此基础上，我们技术团队采用APSYS半导体芯片设计软件，对实验中每个器件进行了对应的仿真计算，计算过程中采用与实验测试参数一致的设置，计算结果显示MSM器件响应时间为3.2 ns，迟豫时间为5.77 ns。3D-MSM(0.1 μm)、3D-MSM(0.2 μm)、3D-MSM(0.5 μm)、FC-3DMSM(1.3 μm)、FC-3DMSM(1.4 μm)器件响应时间分别为2.94 ns、2.91 ns、2.61 ns、2.90 ns和2.93 ns，迟豫时间分别为5.77 ns、4.2 ns、4.12 ns、2.92 ns和2.97 ns。3D-MSM(0.5 μm)器件上升时间比MSM器件提升了18.4%，迟豫时间减小了48%。 相关成果以“Three-dimensional metal–semiconductor–metal AlN deep-ultraviolet detector”为题发表于Optics Letters上（Vol. 45, No. 12 / 15 June 2020）。 图文介绍：

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走向第三维 —— 从无人机到微纳星（2）

热度 1 等离子体科学 2019-7-19 15:37

走向第三维 —— 从无人机到微纳星（2） 2017 7月19日 北京 阴霾 前日天仪研究院小鞠来访，带来一个“立方星”（CubeSat）的模型。 CubeSat是美国提出的一个“纳星”标准概念：基本单元是10X10X10（立方厘米）的卫星平台，动力来自铺在表面上的太阳能电池板。这种立方星基本单元可以作为不同的功能单元（控制、载荷、通信等）组合成更大一些的微纳卫星（图中的卫星模型就是6个基本单元组成的），非常方便灵活。上图的微纳星曾在外部（太阳能电池板下面）“外挂”一个42元（人民币）的相机做航拍。气象部门知道后提出：如果可能，是否今后发的这种星都外挂一个类似的载荷？即使几十个，也就是几千元，加上分担的发射费用也不多；比起发一颗气象卫星的上亿花费，简直不算什么。而且快捷方便。 笔者不由得想到近年来“无人机”的发展。 过去执行一个空中任务，要航空部门批架飞机非常难。可是无人机发展起来以后，在景区常常可以看到有人在无人机上绑个手机做航拍。其它方面的个人应用也越来越多。普通百姓已经可以向第三维迈出一小步，成为“准二维人”。微纳星技术的发展会带着千家万户进入“第三维”。至少我们的一些与空间探测有关的科研项目，可以在百万的规模上实现。这对科学进步和社会进步的推动，可能不亚于互联网和手机。互联网和手机实现的是信息的无障碍传递，微纳星实现的是新视角、带来的是新发现。到我们都可以便捷地利用这一空间技术的时候，会真正体会到摆脱二维约束、天高任鸟飞的自由感。 这一天不远，我们应该都能等到！

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2017-2018年度“三维信息数字化基本原理与实践“课程总结

realbaryon 2018-3-1 20:15

我于2007年开设了面向全校各专业各年级本科生公选课“三维信息数字化基本原理及应用”， 开设这门课的初衷是觉得师范大学最大的特点是学科齐全，除了数学、地理、物理、化学等常见专业，还有体育、艺术、天文、考古等，而三维信息在这些学科中都有用武之地，因为我们处于三维世界。希望学生们能掌握三维信息获取基本原理，能对三维信息感兴趣，并在自己的专业中有所应用，甚至能和其他学科有所交叉创新。虽然后来询问选课原因多数学生回答是没有其他课可选，但140人还是比较可观的。有好学的学生，对三维信息产生了兴趣，我后来上课常用的几个例子都来自于当时一些学生提供的信息，例如用谍中谍片段形象展示三维信息数字化的过程、用一张照片建立主楼三维模型、还有一系列错觉图像调节课堂气氛等。由于一些学生缺勤和不交作业，最后有70人不及格，导致第二年选课人数不足50，虽然有学生表示非常想上，但还是没能开课。 此后，由于生存压力和上课无用的影响，再也没有心情开课。直到2016年，觉得自己在三维信息相关研究方面有了更多的积累和心得，才又为全校各专业大一新生开设了一门通识教育课“三维信息数字化基本原理与实践”。与2007年的课程相比，除了增加了软件操作和实物展示等环节，更主要的改变是大幅度减少了摄影测量或计算视觉方面的专业知识，几乎没有算法公式推导，只通过形象的演示让学生掌握基本原理，这一教学思路体现在我们于2012年自主编写的面向非摄影测量和计算机视觉专业学生的教材“影像三维数字化基础教程”中。 自主教材 虽然只有2学分，授课对象又是刚刚从高中进入大学的大一新生，而且还有不少文科生，但实例化和娱乐化（自黑）的教学风格还是让多数学生对这门课产生了兴趣。2016年第一次开设课程时，有的学生请教编程想用matlab画画作为给好友的生日礼物，有的学生要课程PPT想在支教时给中学生上三维信息数字化课。 通过“美颜”等让学生更容易理解并对编程感兴趣 2017年是第二次开设这门课程，从选课名单来看，仍然是一半的女生和文科生，但这些来自大一新生的期末大作业超出了我的预期，有制作影视特效的，有通过动作捕捉做动画的，有做化学分子三维模型的，还有模拟“跳一跳”游戏的。用到的一些设备、软件、操作让我这个教摄影测量却不会使用单反相机，教特效制作基本原理却不会用特效软件的老师有些惭愧，觉得有必要总结一下才能对得起学生们的投入和热情。 一半左右的文科生 名称 疯狂的烤鸭 简介 尝试了相机追踪、影视特效、增强现实等技术，让我更欣赏的是他们的主动性和热情。能够想到把增强现实用于饮食行业，能够说服烤鸭店经理让他们在店内进行拍摄，而且有耐心利用几百张照片做出烤鸭三维模型，并最终基本实现最初设想的效果。 几百张烤鸭照片 用上面照片生成的烤鸭三维模型 将制作的烤鸭三维模型融入拍摄的视频中 感想 虽然成品与最初所想的差距非常之大，但是每位组员在实践过程中都或多或少收获了许多宝贵的经验。 名称 动作捕捉操纵动画人物 简介 利用kinect进行动作捕捉并实时操纵动画人物，可用于肢体动作类的教学。其实我一直也想做类似的事情，但没有找到合适的解决方案，没想到学生们找到了。 Kinect捕捉人体动作并实时操纵动画人物 感想 在对原有目标的实践过程中，我们小组成员也体会到了相关技术人员的辛苦，想要完成原有的目标，并不是大致懂了原理就做的出来的一件事，也是需要无数次的试验、无数经验的积累、和长年累月的实践的，并不是以我们仅仅是完成一项作业的心态就可以制作出的作品。 最重要的一点是，通过这次实践，加强了我们对三维信息数字化的兴趣。虽然我并不是相关专业的学生，但是通过这门课，通过这次实践，我了解到了许多虚拟现实相关的软件，例如Maya，meshlab, blender等等，发现其实只要掌握基本的操作方法就可以制作出非常神奇，看似“高大上”的作品。更重要的是我们还能对每项操作背后的原理有大致的印象。或许哪一天在未来的学习中，我们就能用上这些知识。这是我认为上这门课，完成此次大作业最宝贵的一点收获了。 名称 模型小人跳一跳 简介 课堂上我只是放一个影视特效视频时提到过一点blender，实际软件我自己也不会操作，没想到学生们用blender完成了三维建模、骨骼绑定、动画制作整个过程。更好的是还能抓住热点，模拟火热的微信小程序游戏“跳一跳”，说明他们已经能自觉的将课堂学习的三维知识自然的与生活联系起来，这很可贵。 小人三维建模 模型小人跳一跳 感想 该作业将利用《三维信息数字化基本原理与实践》课程中所讲述的三维建模方法，结合“基于几何形体”和“基于实物测量”来构建三维模型。同时我们也会充分利用blender的多种功能，尽力提高作业的完成度。 在相互合作的过程中，小组成员将实际体验三维建模的乐趣，熟悉相关三维建模软件的基本操作，进一步加深对《三维信息数字化基本原理与实践》课程的相关知识的理解。 经过使用blender的实际操作，小组成员对blender软件的使用方法的作用有了更深层次的理解。虽然在贴图、骨骼绑定等环节都存在着小小的瑕疵，但是组员基本已经了解各个流程的具体操作步骤和方法以及三维动画的基本原理。在此过程中，出现一些意外问题，小组成员经过上网查找资料解决了其中的大部分。总体来说，成员们在完成作业中获得的感悟、体验、收获远远大于最后的一份大作业。 名称 城市中的巨型海绵宝宝 简介 这组同学只是做了个简单的影视特效（不过比我强，我连简单的特效都不会做），把海绵宝宝的模型放在视频中。但他们前期计划很完善，最终效果也接近预期。 预期的效果 最终的效果 感想 三维信息数字化这门课真的让我懂得了很多, 让我真正感觉到电影和各种ACG作品中的特效离我更近了一步, 通过对同样的物体,不同角度进行拍摄,就可从众多二维信息中提取三维信息,转化为三维模型, 进而可以与如3DMAX,maya等3D软件中制作的3D模型,3D动画进行互动,虽然实际操作对我们依旧困难,但是其原理已经有了很好的了解 名称 化学分子三维建模 简介 化学学院的同学将课堂知识用于自己的专业，建立化学分子三维模型可用于辅助教学。我还学到了两点，3DBuilder可以方便的建模，还可以将文件远程3D打印后邮寄过来，不过不知道是否收费。 水和苯 感想 虽然我们制作的模型大多以简单的几何图形为主，但是这些图形的组合却能够使我们的理解更为透彻。 3D模型在教学中能够起到的关键作用，通过模型或者视频，同学们就能更加直观的理解反应的过程，以及物质的结构 比起大作业本身，更满意学生们的心得体会，我希望他们能学到一些的科研要素都出现了，兴趣、计划、搜索、实践、坚持、合作。另外，这门课本身的目标也实现了，区区2学分课时让没有任何基础的大一新生了解了三维数字化的基本原理。同时也有些感慨，因为上课时间与地理专业一门必修课冲突，所以反而没有地理专业学生来上这门课。而且，由于培养方案调整，我上了10年的地理专业本科生“摄影测量”课程也被取消了，结果就是地理专业的学生反而学习不到三维信息获取和处理的相关知识。几年来曾经几次建议过，由于遥感数据分辨率越来越高，观测角度越来越多，还有像LiDAR这些传感器的发展，几何信息已经愈发重要，地理专业的学生应该掌握几何信息获取和处理的基本知识。有3学分的课已经足够让学生了解摄影测量和激光雷达的基本原理与操作，甚至哪怕只有2学分的课我也能勉强达到这个目的，可惜人微言轻，一声叹息。

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科研生涯总结(1999-2017)

热度 5 realbaryon 2017-12-30 23:56

从小到大各个阶段好像都被人或直接或委婉的批评过不努力，我总觉得只要认真做事情就可以了，没必要拼命，至于名利不是自己追求的也不是自己能控制的东西，能否被别人认可也一样。接触科研应该是从1999年开始，趁着年底简单总结一下，也想证明自己并没有荒废时间（不过确实很多遗憾，几乎做过的每件事情后来都有很大的发展，但自己却只是凭兴趣尝鲜了）。 我始终都在做与3D相关的事情，简单总结见 http://ramm.bnu.edu.cn/researchers/wumingzhang/chinese/default_3D.htm ，科研相关成果见 https://www.researchgate.net/profile/Wuming_Zhang2 ，后面的表格按照时间顺序罗列一下。需要说明的是，这些事情都是多人合作的，不是完全由我自己完成的。 时间 1999-2004 名称 结构光三维形面获取 简介 结构光是人为构造的具有特定图案（编码）的图像，投射在物体表面，图案会随形面起伏发生变化，拍照后可根据一定原理计算得到物体三维点云，进而重建表面三维模型。 结构光变形照片 三维点云 三维模型 成果 张吴明，钟约先，李仁举. 投影栅三维形面测量中亚像素匹配算法 . 清华大学学报(自然科学版). 2008(03): 412-414. 张吴明，钟约先，袁朝龙. 仿视觉过程的相位展开方法 . 光学技术. 2005(02): 256-258. 张吴明，钟约先. 基于改进差分进化算法的相机标定研究 . 光学技术. 2004(06): 720-723. 张吴明，钟约先. 结构光编码的MATLAB程序优化设计 . 光学技术. 2003(04): 493-495. 张吴明，钟约先，由志福，等. 基于结构光编码的相展开方法 . 光学技术. 2002(05): 404-406. l 第七届挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛特等奖，2001 l 钟约先，李仁举，张吴明，马扬飚，袁朝龙，叶成蔚. 测量物体三维表面轮廓的方法及系统，2005.5，中国 备注 自从2010年微软kinect出现以后，基于结构光的3D摄像头低成本小型化日用化方面有很大发展，最新进展应该是iphone X采用结构光获得面部信息进行解锁和支付等应用。 时间 2004-2005 名称 电力巡线 简介 集成多角度相机和GPS/IMU构建直升机平台电力巡线硬件系统，开发数据同步采集和处理软件系统，从多角度影像中提取电力线及周边物体，进行距离判断和预警。目的是改变人工巡线劳动量大、人为因素多、部分地区难以到达的现状。 直升机巡线场景 直升机巡线设备 周围物体与电线距离预警图 成果 Yan G, Li C, Zhou G, et al. Automatic extraction of power lines from aerial images . Ieee Geoscience and Remote Sensing Letters. 2007, 4(3): 387-391. 张吴明，杨又华，阎广建，等. 机载多角度多光谱成像技术在电力系统中的应用 . 华中电力. 2006(06): 1-2. 张吴明，阎广建，李巧枝，等. 直升机电力巡线系统中利用核线约束进行线路三维重建 . 北京师范大学学报(自然科学版). 2006(06): 629-632. l 阎广建，汪骏发，刘强，苏林，王鹏新，张吴明，刘峻明，肖志强. 机载多角度成像测高技术，2011.2，中国 备注 近几年随着无人机和激光雷达的发展，电力巡线从研究到应用都很火爆，都是上千万的科研项目，还有吸收上亿投资的快速发展的创业公司。 时间 2005-2016 名称 嫦娥探月 简介 用于嫦娥一号搭载的三线阵立体相机的数据模拟及初步实际数据处理，提取局部月表三维地形并生成正射影像，结合激光高度计获得月表撞击坑像素分辨率三维地形，出现在新闻中月球背面万户坑地形图就是用我们开发的程序处理得到的。 在嫦娥一号发射前模拟三线阵立体相机影像 生成月球背面万户坑地形图 120米分辨率嫦娥一号影像生成的像素分辨率DEM与70米分辨率美国LROC影像生成的DEM比较 成果 王晓岩，刘建军，张吴明，等. 行星无人探测车地形重构技术综述 . 天文研究与技术. 2016, 13(4): 464-472. 张吴明，张孝斌，郭新平，等. 月球控制点影像库的制作方法与流程 . 北京师范大学学报(自然科学版). 2014, 50(02): 195-198. 张吴明，张孝斌，李巧枝，等. 低太阳高度角月球影像的陨石坑自动提取方法 . 宇航学报. 2013, 34(9): 1246-1252. Zhang W, Zhang X, Chen Y, et al. Generation of pixel-level resolution lunar DEM based on Chang'E-1 three-line imagery and laser altimeter data . Computers Geosciences. 2013, 59(0): 53-59. 李巧枝，张吴明，阎广建，等. 月球卫星三线阵CCD影像模拟 . 北京师范大学学报(自然科学版). 2007(03): 298-302. l 2015SR075591 30103-7500 ，基于月球车立体像对的三维地形生成软件， V1.0 ，北京师范大学 : 中国， 2015-05-06 l 2012SR083071 30103-7500 ，嫦娥一号影像与激光测高数据联合三维重建月面特定地物软件， V1.0 ，北京师范大学 : 中国 ; 中国科学院国家天文台 : 中国， 2012-09-04 备注 前几年几个国家争先恐后探月，我国除了要从月球带样品回来，也将进行火星探测，美国近期则宣布要重返月球。 时间 2007-2010 名称 玉米重建与测量 简介 利用照片获得玉米三维模型，并在此基础上测量叶面积指数和叶倾角分布等结构参数，尝试解决遥感地面验证时结构参数获取工作量大、效率和精度低的问题。 原始玉米照片 重建玉米三维模型 计算叶片面积和角度 成果 Wang H, Zhang W, Zhou G, et al. Image-based 3D corn reconstruction for retrieval of geometrical structural parameters . International Journal of Remote Sensing. 2009, 30(20): 5505-5513. 备注 随着手机等移动设备内置传感器愈加丰富，价格越来越低，计算能力越来越强，再加上图像三维重建技术的发展，将会出现越来越多利用手机进行植物三维重建和参数测量的研究及应用。 时间 2010-2015 名称 建筑物三维重建 简介 激光雷达点云和航空影像具有互补性，我们利用建筑物基元将二者提供的约束条件紧密结合在一起构成代价函数，将建筑物三维重建问题转化为参数优化问题。在国际摄影测量与遥感学会ISPRS组织的横向测评中精度排名前两位，而且通过我们提出的语义分解方法也能够重建一些复合建筑物。 紧密结合互补性构成目标函数 建筑物三维重建 ISPRS横向测评结果 成果 Wang H, Zhang W, Chen Y, et al. Semantic Decomposition and Reconstruction of Compound Buildings with Symmetric Roofs from LiDAR Data and Aerial Imagery . Remote Sensing. 2015, 7(10): 13945-13974. Zhang W, Wang H, Chen Y, et al. 3D Building Roof Modeling by Optimizing Primitive's Parameters Using Constraints from LiDAR Data and Aerial Imagery . Remote Sensing. 2014, 6(9): 8107-8133. 备注 建筑物三维重建逐渐综合越来越多来源的数据，除了机载激光雷达和航空影像，还有地基激光雷达以及影像，此外无人机倾斜相机也是一种重要数据来源。 时间 2012-2017 名称 树木点云获取与参数提取 简介 研究快速完整获取森林样地点云的方法，针对复杂的森林环境提出了只用一个标志点的后视定向多站点云拼接方法，并将地基激光雷达点云和无人机影像生成点云拼接成完整森林样地点云，在此基础上提取树木参数。 二站森林样地点云粗拼接和精拼接结果 地基激光雷达点云和无人机影像 两个平台点云拼接得到完整森林样地点云 成果 Zhang W, Chen Y, Wang H, et al. Efficient registration of terrestrial LiDAR scans using a coarse-to-fine strategy for forestry applications . Agricultural and Forest Meteorology. 2016, 225: 8-23. Zhang W, Zhao J, Chen M, et al. Registration of optical imagery and LiDAR data using an inherent geometrical constraint . Optics Express. 2015, 23(6): 7694-7702. 备注 森林样地调查将会用到无人机激光雷达、背包激光雷达、深度相机等新型传感器，关心对象也将从基本参数扩展到生物多样性等更高层次。 时间 2015-2017 名称 点云地面滤波CSF 简介 地面滤波是激光雷达点云数据处理中的关键环节，其结果直接影响后续的DEM生成及点云分类精度。我们借鉴计算机图形学领域算法，提出了全新思路的布料模拟点云地面滤波(CSF)方法，其输入参数少且场景通用性好。文章发表一年半时间已经有近十篇SCI文章引用，并且可以通过Cloudcompare、点云魔方、matlab、python、C++等方式方便免费使用，应用日益广泛，受到国内外用户高度评价。 CSF原理及应用示例 成果 Zhang W, Qi J, Wan P, et al. An Easy-to-Use Airborne LiDAR Data Filtering Method Based on Cloth Simulation . Remote Sensing. 2016, 8(6): 501. l 第三届全国激光雷达大会激光扫描数据处理大赛优胜奖，2015 备注 我们将继续改进和推广CSF，争取让更多软件更多用户更好的使用CSF，并能用于更多领域，例如近几年火热的无人驾驶。 期间只做过一件与3D无关的事情，那就是2008年汶川地震之后觉得应该做点事情，又刚好被李小文老师抓住，几年花了不少时间在这上面，很可惜没作出什么东西，只发表了文章( ZhangW, Zhao J, Wang W, et al. A preliminary evaluation of surface latent heat fluxas an earthquake precursor . Natural Hazards and Earth System Sciences. 2013,13(10): 2639-2647. )。但自认为思想还是不错的，想说明与地震相关异常的研究应该综合多种来源的信息（大数据），用信号处理和数据挖掘等更科学的手段对大量地震同时研究，不能仅仅针对个别震例“先射箭后画靶”，要避免主观臆断。

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冷空气吹霾是个锋面过程，雾霾没有“就地消失”

热度 9 Talky 2017-1-3 21:23

今天微信群里又传来《界面新闻》以“金辉”名义发布的长文，质疑： 12 月 22 日“ 北京 14 个站点中很多站点的雾霾指数一两个小时便下降了 400 点之多，而且没有发现污染物的扩散转移，没有强烈的大风刮过的痕迹，雾霾都去哪儿了？ ”根据是： （1） 以北京石景山区古城站逐时 AQI 指数变化和对应的风向风速图为例。 （2） 含北京市 35 个环境监测站各站 AQI 数据的四张地图： 21 日 23 时、 22 日 1 时、 22 日 3 时和 22 日 5 时，说明该 轮雾霾结束时由西北和西部向东南依次消散。 （3） 展示 13 个站 AQI 时间变化曲线图，依次各自在 1 小时内迅速从 400 左右下降到 25 左右。 （我理解该文的分析是，从地图可见，当冷空气到达前，各站 AQI 基本都保持在 400 左右，没有因为冷空气夹带上游污染物叠加而更加严重。而冷空气一到达， AQI 几乎直线下降。 ~~ 没有看到污染物的传输、扩散和累积现象。） 该文于是提出观点：“ 种种迹象都表明，本次雾霾结束过程中，确确实实没有发生污染物的扩散、稀释、转移。”“那么，长时间聚集的浓重雾霾，最终到底都跑到哪里去了呢？”“ —— 看到这一步，结论大概只能是：霾哪儿也没去。”“霾就地没有了。” 引用监测数据、曲线图和地图来分析问题是该文的突出优点。因此提出问题就更容易使读者感到迷惑。但是，该文的分析和观点却是错误的，后面依此提出的假设也就不成立了。 冷空气吹霾过程（或暖湿气流向北传输霾污染）在气象学里属于“气团和锋”的天气过程范畴。简单说， 12 月 16 日以后，京津冀雾霾污染的气象原因是暖湿气流占上风，持续多日。直至 12 月 22 日凌晨才有一股较强冷空气从西北偏北方向向东南偏南方向进入北京。这是两个不同性质的气团相遇：一个湿暖并污染，另一个干冷并洁净。这个冷气团推动暖气团南下的界面附近就有锋面过程。锋面过程的温、湿、压、风分布都十分复杂，容易想见是一个三维结构，具体情况和两侧气团的强度和风速风向，以及地形相关。 金辉的文章是以二维过程讨论的，因此错了。 请 留意： （1） 不同气团会基本保持其特性，只在界面附近有掺混。保持特性即也保持了污染程度（锋前的 400 左右和锋后的 25 左右），解释了为什么冷空气一到（即更换成冷气团） AQI 会迅速下降； （2） 锋面附近的掺混十分复杂，混合层会被破坏，会有垂直运动。局部的“累积”是三维进行的，污染物在上空容易被吹散，地面监测结果不能说明问题。 （3） 该文作者还应当查阅每日气象部门发布的全国霾分布图，图上霾区可见， 2016 年 12 月 22 日京津冀的霾有向南输送的现象。 上世纪 80-90 年代关于酸雨的大量研究已经结论，硫酸盐和硝酸盐等细颗粒物是空气污染物中最难以“干沉积”的一类（比较气态污染物更难），因此可以经历远距离输送，造成区域性空气污染。雾霾中细颗粒物的最后去向是海洋，海面有起伏波浪，有含盐分水汽和水滴，是其最后归宿。 注：气团和锋是天气学中的重要内容。气团是很大尺度的，水平范围可以超过几百公里，具有相近温、湿、压特点的空气团；锋面过程包括暖锋、冷锋、静止锋（和准静止锋）、锢囚锋等。不同季节锋面过程有不同特点。北京市这次遭遇的冷空气南下看来属于冬季较弱的冷锋过程。 气象学相关知识是自学的，本文未必说得很准确，请相关学者批评。

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进入三维超分辨：GB-STED

热度 3 xipeng1 2016-1-18 09:36

进入三维超分辨： GB-STED 席鹏 2016-01-14 前面的博文里面我讲过了 STED 这一诺奖技术。该技术的核心是，用一束光制造一个空心光环 ---- 老外叫做 ” 甜甜圈 donut“ （老外咋那么多吃货呢）。有了这个 donut 光，将它套在原来的高斯 PSF 上，利用受激辐射作为擦除机制，即可实现把荧光的 PSF 缩小，也就提高了分辨率。 问题是，要想实现空心光环，特别是要越小越好的空心光环，绝非易事。目前，通常的做法是用一个 0-2 π 的位相调制器，结合圆偏振光进行。这样的话： (1) 对于光学上来说， 2 π 的位相调制就回到了 0 ，因此是一个螺旋式上升的连续结构； (2) 这一位相调制无论从哪个角度剖开，都是一个 0- π 的台阶。 由于从透镜前端到焦点刚好是一个傅里叶变换： 我们可以看到，当 u=0,v=0 时，中心就是对于所有这些 复振幅的积分或求和。由于 , , 这两者刚好相互抵消，因此 中间的极大值变成了极小值，形成了非常美丽的面包圈结构。 图 1 STED 通常 0-2 π 采用涡旋位相光栅实现 donut 。 这一看似美丽的数学解有一个脆弱的地方：对于生物成像，样品会带来新的位相调制。由于生物细胞中，所有细胞器的折射率分布变化大和散射特性不同，导致它们对每一个角度的位相都会产生影响。这个扰动一旦变大， donut 中心就不再为零， STED 将会擦除 PSF 的中心地带，导致分辨率不但不能有效提升，甚至可能会变差。 一句话， donut 不零， STED 不灵。 这也是为什么大家看到很多漂亮的 STED 的成像结果，但都是二维图像的原因。 而另一方面，人们研究了一些抗干扰的光束，如 Bessel 光， Airy 光等，并将其应用在光片成像、 OCT 等领域。 Bessel 光的核心是，通过一个 axicon 对高斯光束进行调制，可以实现一个针状的光分布，且这一针状光斑经过样品时，不会受到样品折射率变化的干扰。 图 2 Bessel 光束调制原理。中心区域通过干涉增强实现了抗干扰的 Bessel 光。 由于 STED 最怕干扰的是中空 donut ，在此条件下，我们把 axicon 和涡旋位相波片结合起来，实现了一个中空的竹子状光束。这一光束同样具有 self healing 的效果。 图 3 Gaussian-Bessel STED 焦点分布示意图。 接下来的工作就豁然开朗了：我们在琼脂样品上测试分辨率，发现在 155 微米的深度，我们能够达到和表面同样的分辨率。我们尝试了折射率失配的 PDMS 样品，发现能够达到 100 微米深度的超分辨。最后，我们制作了一个类脑白质的仿体，发现能够达到 100 微米的穿透深度，实现超分辨。 在过去，很多超分辨的工作受限于样品散射等因素，被局限在二维世界；能研究的样品只有一些细胞，和非常浅层的脑成像。我们希望通过这一技术，实现深层的组织超分辨成像。 相关成果被 Laser Photonics Reviews 作为 2016 年 1 月的封面文章发表。 北京大学物理学院施可彬课题组的于文韬同学为本文第一作者，施可彬研究员和席鹏研究员为共同通讯作者。该工作得到了 973 国家重点基础研究发展计划和国家自然科学基金委的支持。 Wentao Yu et al, Super-resolution deep imaging with hollow Bessel beamSTED microscopy, Laser Photonics Reviews, 10, 147 – 152, 2016. 相关链接： http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.201500151/abstract

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[转载]科学家会倒钩，门将也挡不住

sciencepress 2015-5-18 15:05

又一年的欧冠将迎来决赛。在激动人心足球比赛中，你最期待场景是什么？守门员扑出暴射、任意球弧线破门、半场连过五人，把球传给3秒后的自己……答案或许因人而异。但毫无疑问，“倒挂金钩”是绿茵场上最震撼、最富观赏性的技巧之一。 巴西传奇球星里瓦尔多在2001-2002年度西甲联赛最后一轮巴塞罗那对阵瓦伦西亚的比赛中完成的精彩倒钩。巴塞罗那凭借里瓦尔多最后时刻的这一精彩进球绝杀瓦伦西亚，获得了下一赛季的欧洲冠军联赛参赛名额。图片来源：youtube.com 不少精彩绝伦的倒钩破门曾给人们留下深刻的印象：瑞典著名球星伊布拉希莫维奇凭借其距离球门33米开外的惊天倒钩获得了2013年度的普斯卡什奖（年度最佳进球奖），而英格兰球星鲁尼在曼彻斯特德比中的倒钩破门更是被评选为英超联赛历史最佳进球。这些瞬间让亿万球迷为之喝彩，也为之痴迷。 2012年，在瑞典队和英格兰队的友谊赛上，“奉先”伊布踢出的一记绝世倒钩破门。图片来源：minus.com 然而，作为一项传统的足球艺术，倒挂金钩在百年间却并没有给人们留下太多的精彩回眸。初学者们在未经指导的情况下贸然尝试倒钩，往往会不幸受伤，就算是活跃在一线足坛的球星们，有时也有马失前蹄的拙劣表演。由于倒钩“高风险低回报”的技能性质，和与倒钩相关的体育科学研究的稀缺，这种神秘而令人惊叹的技术似乎只能成为专属于天才球员的灵光乍现。 倒挂金钩技术能不能系统训练？要解答这个问题，我们不仅需要一个足球爱好者，还需要一个运动科学家。加拿大莱斯布里奇大学运动科学系的单共兵教授正好满足这样的双重身份：毕业于山东师范大学物理系的单共兵曾是校足球队成员，后来留学德国，在这支劲旅国度的生活使他更加迷恋足球，并将足球带进了他的研究当中。在过去10年，他在期刊和研讨会上发表了11篇有关足球的论文。近日， Science Bulletin （《科学通报》英文版）发表了他的团队对倒挂金钩技术进行的生物力学研究。 单共兵的研究是Science Bulletin 2015年第8期的封面文章。 “1965年球王贝利的倒钩和2012年鲁尼的倒钩是我觉得最棒的倒钩了。” 单共兵说。他对倒钩的过程已经再熟悉不过：要完成一次倒挂金钩，运动员首先起跳，随即在躯体平行于地面时，鞭出位于头顶的击球脚触球，完成射门。 为了将倒钩的技术系统化，这位多特蒙德球迷引入了3D运动捕捉系统来记录倒钩过程中的各个瞬间，并构建生物力学模型对其进行分析——该模型包括了15个重要身体部分和关节结构，能够出色地呈现人体在运动过程中的控制模式。 2012年曼联与曼城的德比大战中，鲁尼在禁区内的倒钩破门。图片来源：youtube.com 倒钩主要包括背对球门和侧对球门2种踢法。单共兵和同事发现，在完成一次背对来球的倒钩射门时，有3项参数将决定击球的力度：球员两条大腿之间的夹角（下图中的α），膝盖的弯曲角（下图中的β），以及球员对足球落点和时间的判断。其中，α角越大时，击球的力量也越大，而α角完全取决于球员臀部的灵活性。因此，单共兵建议，在训练倒钩时要特别强调对臀部灵活性和躯体协调性的锻炼。 而当皮球从侧向飞来时，球员腾空时躯体的侧向旋转将成为决定倒钩质量的第四项重要参数，这一旋转最终将为击球过程提供更大的能量，因此侧向的倒钩射门往往球速会高于背向倒钩。 倒钩的模型分解动作展示。倒钩可被起跳和击球的两个瞬间划分为3个阶段：腾空前的起跳阶段、在空中的蓄力阶段和击球后的落地阶段。其中（a）为一次比较高效的背身倒钩，而背身倒钩（b）相对于（a）的效率更低。（c）则为一次出色的侧身倒钩。 然而，倒钩射门的高风险不仅包括其非凡的难度，还包括落地时受伤的风险。在倒钩的落地阶段，背部和手臂要承受很强的冲击力，而它们又并不具备腿部抵抗冲击的能力，因此要避免倒钩受伤，就必须要学会卸力。单共兵认为，在落地阶段，运动员应首先借助弯曲的手臂来充当弹簧的作用（上图中的弹簧示意），再用臀部着地，最后用一个翻滚来消减冲击力。这些分散吸收落地冲量的动作，能够帮助球员避免受伤。 单共兵强调，完成倒钩击球后的落地动作，是训练时主要的心理障碍环节。因此“练习时，应该先从练习落地动作开始。”他说。如果坐在电脑前的你也希望习得倒钩这一炫酷的足球技巧，就应该着手训练臀部的灵活性、身体的协调性，以及落地时的身体控制。 “接下来，我会继续科学量化其他的足球技术。”单共兵透露。早在2012年，他对足球大力射门技术的研究在国际运动生物力学大会上获颁“训练运动生物力学最佳论文”奖。希望在将来，这位“球迷科学家”的研究能够帮助职业球员们更有效地练习各项技术，为足球运动带来更多激动人心的精彩瞬间。 不过现在，这些研究者似乎先要换好足球鞋上场一试：“成果刚出来，我准备尽快应用于实际中。”单共兵说。 Bicycle kick in soccer: is the virtuosity systematically entrainable?（足球“倒挂金钩”技术可系统性训练吗？） Science Bulletin, 2015, 60(8): 819-821 了解最新科研进展，请关注《中国科学》杂志社公众微信 搜索： scichina1950 或 中国科学杂志社

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石墨烯往事（五）有趣的自组装——三维石墨烯的故事（1）

热度 2 wuyuefeng 2015-3-28 08:42

上节里回忆了一些曲折的事情，只是想说自己也不是那种石墨烯的狂热粉丝，也有过深深的迷茫，最终我还是选择了留下来，所以才有后面的故事可以讲。扯远了，拉回来继续聊石墨烯。 关于三维石墨烯方面的研究，现在已经是该领域的一个研究热点之一了。我们刚开始做这些工作的时候是在2010年春，当时并不清楚这样一个概念会受到热捧。事实上，我在前面就有所提及，第一次做出石墨烯凝胶小球是在含硫还原剂还原氧化石墨烯的时候。一开始，觉得凝胶小球有点意思，捏着有一定的弹性，我跟实验室的老赵开玩笑说“感觉像是块有生命力的肉”。可是在它吸水性能或者是弹性上都逊于高分子凝胶，因此没有给予多大关注。 后来，实验室的韩师兄和导师在研究石墨烯和高分子复合的凝胶，看到他们那糊糊的东西，我突然觉得之前的石墨烯小球更像是水凝胶，于是赶紧拿给导师看。导师看后，大喜，“有料！” 这里要说一下，为什么同样的东西，在我当时的眼里看不到价值，而导师见到之后就能眼冒金光呢？估计很多刚开始研究的同学都会有一种观点——研究工作必须要比现在文献里有的东西更优秀才能够算得上是研究成果。这种要求应该说是好的，但如果你研究的是一类新的东西，那么其中的可比性就很难衡量了。而导师为什么觉得有料呢？因为这是研究领域里一个新的概念，也就是一个“制高点”，后人开展工作都要参考你，也就意味着高影响力。所以我们会发现有些工作数据本身做得并不是很漂亮，但是期刊也依然乐于接收相关的文章。 之后，我们对石墨烯水凝胶展开调研，可惜清华大学的石高全老师课题组已经在《ACS Nano》上先行发表了，不过他们当时是用水相溶剂热的方法合成水凝胶，这是一个封闭的自加压的体系。相比于此，我发现常压下很多还原试剂在还原氧化石墨烯过程中都会形成石墨烯水凝胶，对石墨烯水凝胶的加工更加简便。为此，我还特意设计了各种形貌的水凝胶，从球形、梨形，圆柱形到棒形等等，都可以根据反应器形状来获得。后来，石老师课题组利用细长管子作为反应容器来制备石墨烯纤维，相关工作发表在AM上，应该说思路基本也是一致的，可惜我当时脑子里还没有纤维这样的概念。 除了石墨烯水凝胶之外，我们也研究了冷冻干燥后获得的纯石墨烯气凝胶，以及不同含水量状态下的干态石墨烯凝胶。发现水凝胶很脆，但是烘干后水凝胶可以收缩成致密的高强度“石墨烯干”，同时石墨烯的电导率也与密度息息相关。后来有人报道一定形状的石墨烯齿轮等小零件基本上就是基于这样一个原理。 关于应用方面，当时我们实验室还没什么积累，所以先做了简单的染料吸附实验，发现水凝胶的吸附能力远大于干燥后的石墨烯粉体，当时不知道这涉及到所谓的离子通道；但是做完之后觉得还不够分量，于是又进行了漏油的吸附测试，并发现有趣的现象——吸附的油可以直接燃烧去除，但是石墨烯气凝胶基本没什么损耗。类似的实验甚至新闻后来都有报道，我想还有更多小组都有过尝试，实际上在做碳纳米管的时候就已经有人报道过了。 应该说一开始对这项研究的期望还是挺高的，可惜这些工作并不被编辑赏识，当时给出的答复是我们的工作虽然很有趣，可是没法让人看到它的重要性。为了能够证明我们工作的价值，我们又在超级电容上面挖掘潜力应用。这个过程比较痛苦，当时在科大也没听说谁在超级电容器方面开展工作的，所以我只能根据有限的文献和书籍自学，很多概念性的东西也是一头雾水。比如说当时提到的单电极比电容与双电极下的电池比电容，两者并不是一个概念；在对称电极情况下，前者是后者的4倍，一开始没弄清楚发现自己测出的数值为什么比文献报道低那么多，后来想明白这个问题，其实就是单片电极上的电压只占两极电势差的一半，而质量又只有总质量的一半，就这样总算是搞明白为什么是4倍了。 最后这项工作发表在《Nanoscale》上，值得一提的是，这项工作引起了RSC编辑人员的兴趣，我们的工作以《Graphene Goes 3D》为题在RSC的官方网页和《Chemistry World》进行了报道。当时对我们来说，可谓是意外的惊喜吧。当时的新闻稿可以参见http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2011/June/23061102.asp 这项工作在发表之后，陆续收到国内外一些同行的询问，很多人都提到很难获得强度较高的石墨烯凝胶体。这主要是由于各家所用的氧化石墨烯片尺寸上的差异造成的，通常在2mg/mL以上采用还原剂还原是可以获得胶体的，但是如果片尺寸过大就会造成组装堆积密度比较稀疏，也会降低三维结构的强度，而通常几微米级别尺寸的氧化石墨烯制备出的水凝胶强度比较理想。 同一段时间，沈阳金属研究所成院士课题组在《Nature Materials》上发表了CVD模板法制备3D石墨烯的工作，使得三维整体式石墨烯材料又向前推进了一大步。总之，之后三维石墨烯概念就火起来了。 （未完待续......）

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X射线衍射三维倒易空间扫描 XRD reciprocal space mapping RSM

snowmount 2014-5-29 15:02

最近，我们发展运用了X射线衍射三维倒易空间扫描技术 XRD 3D reciprocal space mapping （RSM）， 相对常规的二维RSM技术，该技术可以获取更丰富的结构信息，非常适合表征晶体结构或者畴结构复杂的薄膜样品，及进行原位动态研究。 详见： Probing the domain structure of BiFeO 3 epitaxial films with three-dimensional reciprocal space mapping Appl. Phys. Lett. 104 , 182901 (2014); http://dx.doi.org/10.1063/1.4875579 下图，BiFeO3/LaAlO3 (BFO/LAO)薄膜中002衍射斑附近各衍射斑强度的空间分布； （用等值面显示强度的空间分布）

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二维、三维…

热度 7 lvnaiji 2013-10-5 09:27

吕乃基 物理-自然科学，经济学-人文社会科学，科学-文化，西方文化-中国文化，中国文化-印度文化，二维-三维，以及，在上述一组组词汇所对应学科和对象之间在量纲和维度存在着某种相似的关系。 物理-自然科学，经济学-人文社会科学，科学-文化，这三组之间关系的类似，博主在十余年前曾有所感悟。 经典物理学研究不涉及具体物质形态的基本物理运动：机械运动、热运动和电磁运动。当基本物理运动嵌入于种种特殊的物质形态之中，便形成各种复杂的运动形式。在原子和分子层次是化学运动，在生物大分子和细胞、器官和个体层次，是生命运动，在各种地质构造，是地质运动；同时也有了相应的学科如化学、生命科学和地质学等。现代物理学同样研究不涉及具体物质形态的时空关系和四种相互作用，涉足宇观、微观和高速领域，嵌入于大到天体、星系，小到基本粒子、夸克，以及暗物质、暗能量，而且因其对非线性与复杂性的研究而渗透到一切领域。在此意义上，物理学是所有自然科学的共同基础。 然而，物理学不能代替各门自然科学，自然科学不能还原为物理学。物理学在进入化学、生物学和其他学科之际，已经改变了自身，受到特定对象和语境的制约、修正，变量大大增加，实际上成为一门新的学科。物理学二维，各门自然科学三维，或多多少少的分数维。 经济学和人文社会科学的关系十分类似上述状况。经济学，主要研究人与物——其中的基础是自然物——的关系，以及以人性最底层的假设，也就是“经济人假设”为基础。经济学因其基础性而与特定对象及其语境无关，与价值判断无关，例如市场经济阶段不可逾越。经济学因此渗透到各门人文社会科学中，而经济人假设，以最小成本获得最大收益，则是每个人的行为准则，不论是有意还是无意，乃至成为潜意识。被认为“非理性”的中国人，在这一点上毫不含糊。各门人文社会科学都不能无视经济学，必须将自身建立于经济学的基础之上，汲取经济学的最新成果。 同样，经济学也不能替代各门人文社会科学。心理因素、信息不对称、博弈中的相互影响、政府适当和必要的干预，以及现代经济的复杂性和非线性等都说明了这一点。在人文社会科学中，经济学二维，其余人文社会科学三维、高维。 1988 年第20届诺贝尔经济学奖得主莫里斯·阿莱斯的获奖感言是：“我对理论和应用物理学的所有研究，表面看起来，似乎距离我作为经济学家的主要活动如此远，实际上它们以极宝贵的经验丰富了我。……它们引导我反思我们的知识、经验和理论的性质及一般科学方法。经济学和物理学中关于构思模型经经验数据的解释问题的相同性，特别使我震惊。没有什么事情比这两个表面上如此不相似的科学之间的对比，对我更有教育意义了” 。这番话形象地说明了物理学之于自然科学，以及经济学之于人文社会科学，这两组知识体系的关系之间的相似性。 在更大的范围，上述关系类似于科学与文化，或者科学文化与人文文化的关系，西方文化与东方文化的关系。 美籍印度塔布拉鼓大师扎克尔 • 侯赛因的感受是： 放在40年前，美国人可能会觉得印度音乐很有异国情调。但到了上世纪90年代后，人们开始越来越多了解了印度音乐，它不是异国情调了，而是智慧。他们更加融入这种文化传统，更加理解这种文化了。 在刘慈欣的《三体》中有这样的精彩描述： 想象生活在三维空间中的一张二维平面画中的扁片人，不管这幅画多么丰富多彩，其中的二维人只能看到周围世界的侧面，在他们眼中，周围的人和事物都是一些长短不一的线段而已。只有当一个二维扁片人从画中飘出来，进入三维空间，再回头看那幅画，才能看到画的全貌。 这个类比，其实也只是进一步描述了四维感觉的不可描述。 首次从四维空间看三维世界的人，首先领悟到一点：以前身处三维世界时，他其实根本没看见过自己的世界，如果把三维世界也比做一张画， 他看到的只是那张画与他的脸平面垂直放置时的样子，看到的只是画的侧面，一条线；只有从四维看，画才对他平放了。他会这样描述：任何东西都不可能挡住它后面的东西，任何封闭体的内部也都是能看到的。这只是一个简单的规则，但如果世界真按这个规则呈现，在视觉上是极其震撼的。当所有的遮挡和封闭都不存在，一切都暴露在外时，目击者首先面对的是相当于三维世界中亿万倍的信息量，对于涌进视觉的海量信息，大脑一时无法把握。，就像我们看一张纸上画的圆圈，能看到圆圈内部，并没有“透过”什么。 这时，他们不得不面对一个全新的视觉现象：无限细节。在三维世界里，人类的视觉面对的是有限细节，一个环境或事物不管多么复杂，呈现的细节是有限的，只要用足够的时间依次观看，总能把绝大部分细节尽收眼底。但从四维看三维时，由于三维事物在各个层次上都暴露在四维视野中，原来封闭和被遮挡的一切都平行并列出来。比如一个封闭容器，首先可以看到它内部的物体，而这些内部物体的内部也是可见的，在这无穷层次的暴露并列中，便显露出无限的细节。在莫沃维奇和关一帆面前的飞船，虽然一切都显露在眼前，但任何一个小范围内的一件小东西，比如一只水杯或一支笔，它们并列出来的细节也是无限的，视觉也接收到无限的信息，用眼睛看时，穷尽一生也不可能看全它们在四维空间的外形。当一个物体在所有层次上都暴露在四维时，便产生了一种令人眩晕的深度感，像一个无限嵌套的俄罗斯套娃，这时，“从果核中看到无穷”不再是一个比喻。 关一帆后来的一句话成为经典： “方寸之间，深不见底啊。 ”中国人的“舌尖”大概也是这样的“方寸”。 感受高维空间感是一场灵魂的洗礼，在那一刻，像自由、开放、深远、无限这类概念突然都有了全新的含义。 从三维空间看不到四维，但从四维空间能够看到三维世界的一切并且能对它产生作用。 处于宏观状态的高维度会向低维度跌落，就像瀑布流下悬崖一样，这就是四维碎块不断缩小的原因：四维空间都跌落到三维。那个丢失的维度并没有消失，它从宏观蜷缩到微观，成为蜷缩在微观的七个维度中的一个。 张朋、高策，理工学科与诺贝尔经济学奖的不解之缘，科学技术与辩证法 2009,2,96-100

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[转载]arcgis中创建逼真的三维视图

热度 1 geoallan 2013-1-9 09:31

原文地址： arcgis中创建逼真的三维视图 作者： happiness大懒 源自arcgis10的在线帮助： 您是一位城市规划者，并且对构建邻近地区的逼真 3D 模型很感兴趣。规划和交通部门的员工已为这一区域的建筑物轮廓线、街灯、树木和样品车创建了 GIS 数据集。您还拥有这一区域的影像，且一名建筑师已提供了一组照片般逼真的建筑模型。 您要将 GIS 数据与 ArcGlobe 中的影像和建筑模型结合起来，制成一个逼真的城市模型。此模型有助于决策者查看拟建的建筑物及其相关视图。也可使用这些模型来研究空间感，或用来模拟城市要素、景观、地标或针对学生或游客的旅游景点。 这是一个高级练习，演示了如何使用 3D 符号系统和 3D 图形工具创建伦敦某个研究区域的逼真视图。 打开伦敦 Globe 文档 步骤: 单击 开始 所有程序 ArcGIS ArcGlobe 10 启动 ArcGlobe。 在“ArcGlobe - 启动”对话框中，单击 浏览 ，将地球的默认地理数据库路径设置为：D:3DAnalyst3D_Default.gdb此位置用于存放在教程练习中生成的输出空间数据。 接下来，在“ArcGlobe - 启动”对话框中，单击 现有 Scene 浏览更多 。 将出现 打开 对话框。 导航至 Exercise9 文件夹。 双击 London_Start ArcGlobe 文档。 ArcGlobe 文档包含高分辨率影像（由 DigitalGlobe QuickBird 公司提供）、一个使用树符号符号化的 3D 要素数据集以及一个表示研究区域建筑物的带纹理的 3D 多面体 (multipatch) 数据集。 单击 文件 ，然后单击 另存为 。 输入 globe 文档的名称 London。 单击 保存 。 设置图层的可见距离范围您可通过为每个图层设置适当的可见距离来优化 ArcGlobe 文档的性能。可通过指定可见距离范围来控制执行缩放操作时图层何时可见。您既可以为整个图层设置最小和最大距离，也可以根据各切片的距离来确定图层的可见性。“建筑物”图层旁边处于选中状态的复选框在内容列表中不可用。这意味着，显示当前超过了图层的最大可见距离。稍后您将在本练习中更改其他两个图层的最大可见距离。 步骤: 在内容列表中，右键单击 Holborn.jp2 图层，然后单击 属性 。 单击 Globe 常规 选项卡。 单击 缩放超过下列限制时不显示图层 选项。 在 缩小超过 文本框中输入 5。此距离的单位为千米。 根据各切片距离检查可见性 以启用图层离散部分的距离可见性。此设置可进一步提高性能，尽管默认情况不启用该设置。启用该设置后，在图层的距离阈值附近进行浏览时数据的离散切片可见。 单击 确定 。在最小和最大距离之间，图层将可见。 单击 书签 ，然后单击“城市视图”。 此时，显示会重新定位至“城市视图”书签。此时，所有数据集均可见，因为对于以此比例显示的所有图层，您处于其可见性距离范围内。 图层的可见性范围也可根据当前显示距离进行设置。在内容列表中右键单击图层，指向 可见距离范围 ，然后使用 设置最大距离 和 设置最小距离 命令捕获显示距离。 有关分配内存缓存的提示通常，执行质量不佳的 ArcGlobe 文档可通过明确定义的内存缓存设成交互形式。这是一个指定大小的物理内存 (RAM)，专供 ArcGlobe 用来提高性能。要获取最佳性能，内存缓存可根据所使用的各数据类型进行微调。由于本练习使用了许多带纹理的 3D 对象和栅格影像，因此，接下来您要分配更大比例的内存缓存，以提高处理这些数据类型的性能。 步骤: 单击 自定义 菜单，然后单击 ArcGlobe 选项 。 单击 显示缓存 选项卡。 单击 高级 按钮。 快速浏览内存分配值（以 MB 为单位）和类型。每种数据类型的当前内存使用情况为绝对值和其分配大小的百分比形式加以表示，其详细信息在每项右侧的文本框中列出，并以水平图表的形式加以显示。 总内存缓存大小为各数据类型设定值之和。此总大小不能超过您计算机上所安装的物理内存 (RAM) 大小。 必要时，单击 平衡当前内存使用 按钮，避免内存缓存的大小超过您的可用物理内存 (RAM)。 平衡当前内存使用 按钮会基于文档的当前内存使用情况自动平衡每种数据类型所使用的内存分配。 如果您为某个特定数据类型分配的物理内存 (RAM) 量很少，然后创建一个大量使用此数据类型的文档，其会在物理内存即将耗尽时开始将数据传输至磁盘，从而会造成性能下降。 完全创作了 3D 视图并在其内部执行了一段时间的交互操作后，您要使用此工具来确保最佳应用的内存分配表示此文档中所拥有的数据种类。 单击 确定 关闭 内存缓存高级设置 对话框。 单击 确定 关闭 选项 对话框。 添加要素数据要在模型上创建 3D 对象，您要向伦敦区域中添加一些本地数据。 步骤: 单击 添加数据 按钮。 导航至 Exercise9 教程数据文件夹所在的位置。 打开“地理数据库”文件夹，然后双击 Lincolns.gdb 地理数据库文件。 按住 CTRL 键，单击 Building_Footprints、Street_Lights 和“车辆”要素类。按住 CTRL 键可以选择多项内容。 单击 添加 。每个以 Building_Footprints 开头的要素图层都会连续出现三个 添加数据向导 。 单击 缩放超过下列限制时不显示图层 应用距离可见性范围。 在 缩小超过 文本框中输入 3，保持 放大超过 文本框的默认设定值 0 不变。 单击 完成 。 当 Street_Lights 图层的 添加数据向导 出现时，单击 将要素显示为 3D 矢量 。 单击 下一步 。 单击 缩放超过下列限制时不显示图层 应用距离可见性范围。然后，在距离范围文本框中输入 1 和 0。 单击 下一步 。 选择以真实单位显示此图层时所用的典型比例。 单击 完成 。 对于“车辆”图层，重复步骤 9 到 14。如果出现提示，请关闭 地理坐标系警告 消息框。数据将被投影到 ArcGlobe 程序当前设置的“地理坐标系”。 单击 书签 ，然后单击“鸟瞰图”。此时，您可以看到添加至研究区域的所有图层。内容列表指示这些要素图层已被添加为 3D 视图中的叠加图层。 拉伸建筑物通过拉伸过程，可将二维数据源中的要素投影为三维制图表达。例如，2D 建筑物轮廓线可以拉伸成该建筑物的 3D 块制图表达。在本练习中，您将根据高度值（由楼层数和每层的平均高度加以确定）拉伸建筑物面，以创建逼真的 3D 建筑物形状。 步骤: 在内容列表中，右键单击 Building_Footprints 图层，然后单击 属性 。 单击 Globe 拉伸 选项卡。 选中 拉伸图层中的要素 。 单击 计算拉伸表达式 按钮打开 表达式构建器 对话框。 单击属性 NUM_FLOORS，将其添加到 表达式 文本框中。 假设每个楼层高 4 米，那么，将每个建筑物的楼层数乘以 4，即可得出每个建筑物的高度。将表达式设置为 * 4 以反映以下图表。 单击 确定 。 单击 确定 关闭 图层属性 对话框。此时，2D 建筑物轮廓线要素即被拉伸成了 3D 块。 如果要改进性能，您也可以选择不绘制拉伸面的底面。 浏览显示以查看结果。 符号化要素 步骤: 在内容列表中，右键单击 Street_Lights 图层，然后单击 属性 。您也可以双击图层打开 图层属性 对话框。 单击 符号系统 选项卡。 单击 类别 。ArcGlobe 会自动选择 唯一值 选项。 单击 值字段 下拉箭头并单击 MODEL。 单击 添加所有值 。这会将所有唯一值添加到列表中。您可能也单击了 添加值 按钮，以选择要显示的特定“模型”值。 双击 stlght13 的符号。 在 符号选择器 对话框中，单击 样式引用 。 在 样式引用 对话框中，选中 3D 建筑物、3D 街道设施和 3D 车辆，然后单击 确定 。“样式”是存储在库中的一组符号、颜色、地图元素和其他图形元素，可在 ArcGIS 中使用它们。 在 符号选择器 对话框中，单击 搜索 组合框并输入 street light，然后按 Enter 。 单击“Street Light 13”符号。 在 大小 文本框中输入 8。 单击 确定 。 双击 stlght7 的符号。 重复步骤 9 到 12（不过，应在“大小”文本框中输入 5），并分配街灯 7 或您更喜欢使用的其他街灯符号。 在 图层属性 对话框中，单击 高级 按钮，然后单击 旋转 。 单击 按此字段中的角度旋转点 下拉列表，然后单击 角度 。 单击 确定 。 单击 图层属性 对话框中的 确定 。 在内容列表中，双击“树”图层。确保选择 符号系统 选项卡。 在 图层属性 对话框中，单击 高级 按钮，然后单击 旋转 。 单击 按此字段中的角度旋转点 下拉列表，然后单击 随机 。 单击 确定 。 在 图层属性 对话框中，单击 高级 按钮，然后单击 大小 。 单击 按此字段中的值调整点的大小 下拉列表，然后单击随机。 在 最小值 框中输入 6，在 最大值 框中输入 15。 单击 确定 。 完成后，单击 图层属性 对话框中的 确定 。生成的旋转和大小的随机值将介于为树指定的最大随机值与最小随机值之间。 匹配样式中的符号样式中的符号具有名称。如果您的要素值与这些名称匹配，您可以自动将特定符号与每个匹配的要素相关联。如果您的要素使用了不同的名称，您可以编辑样式中的名称以便匹配。 步骤: 在内容列表中，右键单击“车辆”图层，然后单击 打开属性表 。在 表 窗口中，请注意“模型”列。所列出的每个车辆类型对应于具有相同名称的符号。 关闭 表 窗口。 双击“车辆”图层打开 图层属性 对话框。 单击 符号系统 选项卡。 在 类别 下，单击 与样式中的符号匹配 . 单击 值字段 下拉箭头并选择 MODEL。 单击 与样式中的符号匹配 下拉列表，然后选择 3D Vehicles.style。 您也可以单击 浏览 导航至 C:Program FilesArcGISDesktop10.0Styles 文件夹中的 3D Vehicles.style 文件，然后单击 打开 。此时，“与样式中的符号匹配”会用此样式文件进行填充。 单击 匹配符号 。这会添加样式中具有匹配符号的所有唯一值。 此外，单击 添加值 ，您可以手动指定要显示的唯一值。如果您希望有更多的描述性标注出现在图例和内容列表中，也可以手动编辑标注。这不会更改属性表中的名称。 单击 高级 按钮，然后单击 旋转 。 单击 按此字段中的角度旋转点 下拉列表，然后单击“角度”。 单击 确定 。 再次单击 确定 关闭 图层属性 对话框。浏览附近地区以查看结果。 使用图形工具有时，您需要显示未在您的 GIS 要素中表示的内容。您可以将图形添加到 ArcGlobe 中，并通过用于要素的逼真符号显示它们。您可以数字化 3D 图形，以表示感兴趣点、描绘边界或道路的线、填充开放区域的面或用来命名或描述地点的文本。为此，您需要添加 Globe 3D 图形工具条。 步骤: 单击 自定义 ，指向 工具条 ，然后选择 Globe 3D 图形 。 将显示 Globe 3D 图形 工具条。 如果要将此工具条与其他工具条停靠在一起，只需将其拖动至所需位置即可。 您也可以通过右键单击工具条或工具条所在的灰色区域来添加/移除工具条。这样会打开工具条列表。显示的工具条将处于选中状态。 创建图形图层您可以通过将图形存储在某个已命名的图形图层中来控制图形的可见性。图形图层会在 ArcGlobe 内容列表中列出，同其他图层一样，您可以在内容列表中打开和关闭图形图层。 步骤: 单击 书签 ，然后单击“市政厅”。 在 Globe 3D 图形 工具条中，单击 图形 ，然后单击 新建图形图层 。 “新建图形图层”即被添加到“叠加”图层下的内容列表中。 双击“新建图形图层”打开 图层属性 对话框。 在 图层名称 文本框中输入 My Buildings。 选中 缩放超过下列限制时不显示图层 。 在 缩小超过 文本框中输入 3。 单击 确定 。 设置目标图层并数字化 3D 点图形 步骤: 在 3D 图形 工具条中，单击 图形 菜单，指向 活动图形图层目标 ，然后确保选中 My Buildings 图层。 所有新图形将会被添加到此图层中。 单击 图形 下拉菜单，然后单击 默认元素属性 。 单击 标记 按钮。 将打开 默认标记元素属性 对话框。 单击 效果 选项卡。 取消选中 固定屏幕大小 。 在您执行缩放操作时，“固定屏幕大小”选项将不会缩放矢量点图形元素。此处此选项未被选中，因此，执行缩放操作时，相对于地球而言，点图形元素的大小将保持不变。 单击 确定 。 单击 确定 关闭 默认元素属性 对话框。 在 Globe 3D 图形 工具条中，单击 新建标记 工具。 3D 点图形可使用 3D 标记符号进行符号化。您可以从现有样式中选择这些符号。采用此方法将真实对象添加至 3D 模型非常简便，无需编辑 GIS 要素。此时，您要为伦敦的市政厅添加 3D 符号。 添加以下图形中高亮显示的点。 此时会在进行数字化处理的位置绘制一个点图形。 单击 选择图形 工具。 右键单击点，然后单击 属性 。 在 符号 选项卡中，单击 更改符号 。 在 符号选择器 对话框中，单击 搜索 组合框，然后输入 city hall，按 Enter 。 单击“City Hall 1”符号，然后在 角度 框中输入 25。 单击 编辑符号 。 在 符号属性编辑器 中，确保选中 3D 标记 选项卡。 取消选中 保持横纵比 ，使 3D 符号的尺寸可以随意调整。 在 尺寸 下的 深度 (Y) 文本框中输入 70。 在 3D 预览 窗口中调整 cityHall1 符号的尺寸。 单击 3D 放置 选项卡。 为 X 偏移输入 3，为 Y 偏移输入 -5。 在 x,y 平面中，3D 符号将根据 x 和 y 的设定值进行偏移。 单击 确定 。 单击 确定 关闭 符号选择器 对话框。 单击 确定 关闭 属性 对话框。 取消选择市政厅符号，然后浏览显示以查看结果。要取消选择图形，请使用 选择图形 工具，然后单击符号附近的位置。或者，单击 清除所选要素 按钮。 数字化文本图形将市政厅符号添加到场景中后，您可能会发现，在同一视图中添加文本注记非常有用。文本图形元素可用来在场景中数字化 2D 或 3D 文本。 步骤: 单击 书签 ，然后单击“市政厅”。放大至“市政厅”的屋顶。 在 3D 图形 工具条中，单击 图形 菜单，然后单击 默认元素属性 。 单击 文本 按钮。将打开 默认文本元素属性 对话框。 单击 文本 选项卡。 单击 更改符号 按钮打开 符号选择器 对话框。 单击 颜色 下拉箭头，然后从样式调色板中选择“金黄”色。 鼠标悬停提示中会显示样式调色板中该颜色的名称。 单击 确定 关闭 符号选择器 对话框。 单击 默认文本元素属性 对话框中的 效果 选项卡。 取消选中 固定到表面 。 如果您要将文本图形固定到基础地球表面，“固定到表面”选项很有用。在本例中，我们要数字化“市政厅”屋顶上的文本。 单击 确定 关闭 默认文本元素属性 对话框。 单击 确定 关闭 默认元素属性 对话框。 在 3D 图形 工具条中，单击 新建文本 工具。 单击市政厅图形的屋顶。 在文本框中输入 City Hall，然后按 ENTER 。 取消选择文本元素，然后浏览显示。文本随即出现在您单击的位置。 添加和修改 3D 图形图层 步骤: 单击 添加数据 按钮。 浏览至 Exercise9GeoDatabase 文件夹。 双击“街道对象”图层，将其添加到 ArcGlobe 中。 单击 书签 ，然后单击 街道视图 。 在 Globe 3D 图形 工具条中，单击 图形 菜单，指向 活动图形图层目标 ，然后单击 街道对象 图层。 单击 图形 菜单，然后单击 默认元素属性 。 单击 标记 按钮。 在 符号 选项卡中，单击 更改符号 。 在 符号选择器 对话框中，单击 搜索 组合框并输入 traffic cone，再按 ENTER。 单击 Traffic Cone 1 符号。 单击 确定 。 单击 确定 关闭 默认标记元素属性 对话框。 单击 确定 关闭 默认元素属性 对话框。 在 3D 图形 工具条中，单击 新建标记 。 单击三下，将三个标记添加到前三辆汽车的前面，如下图所示。 在内容列表中右键单击“街道对象”图层，然后单击 另存为图层文件 。 导航至 Exercise9GeoDatabase，选择“街道对象”图层文件，然后单击 保存 。 如果系统提示是否覆盖现有文件，请单击 是 。您创建的新标记将保存到“街道对象”图层中。 最终视图您已经成功创建了伦敦市内一个小区域的逼真 3D 视图。您可以使用其中一种可用的导航工具（例如，导航、平移和缩放）浏览场景。您也可以使用飞行工具在您的城市模型上飞行。 平衡最终视图的内存缓存 步骤: 单击 自定义 菜单，然后单击 ArcGlobe 选项 。 单击 显示缓存 选项卡。 单击 高级 按钮。快速浏览每种类型的内存值（以 MB 为单位）。您会看到，“3D 对象”（纹理）的内存缓存大小已超出其限制。 单击 平衡当前内存使用 按钮。 分配给 ArcGlobe 的内存总量将进行重新分配（按照每种存储器类型的当前使用百分比），从而快速地优化当前文档的存储器设置。 对于各种类型的存储器，至少保证为其分配 10 MB 的内存量。保存 ArcGlobe 文档可确保在以后每次打开此文档的时候都能够执行这些优化的存储器设置。 在本练习中，您学习了如何将 2D 要素数据集转换成逼真的 3D 数据模型。本练习还重点介绍了如何访问样式的符号库，以便与图层属性匹配。您可以使用多个符号属性选项来快速个性化您的场景。最后，3D 图形工具条是创建和编辑新的 3D 图形图层和要素所需的工具集。您已学会了如何使用 ArcGlobe 中的 3D 图形工具和符号系统选项来获得更具真实感的 3D 场景。

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[转载]十九个国内外主流的三维GIS软件

热度 1 BleuRever 2012-12-17 16:55

十九个国内外主流的三维 GIS 软件 　　介绍： Google Earth 以三维地球的形式把大量卫星图片、航拍照片和模拟三维图像组织在一起，使用户从不同角度浏览地球。 Google Earth 的数据来源于商业遥感卫星影像和航片，包括 DigitalGlobe 公司的 QuickBird ， IKOONOS 及法国 SPOTS 。 　　特点： Google Earth 凭借其强大的技术实力和经验，以其操作简单、用户体验超群的优势吸引了全球近十分之一的人口使用。 　　发展历程： Google 于 2004 年 10 月收购了 Keyhole 公司，随之次年 6 月推出 Google Earth 系列软件。 　　产品形式： Google Earth 客户端软件提供三个版本：个人免费版、 Plus 版、 Pro 版以及企业级解决方案，用于在企业内部部署 Google Earth 应用。 　　二重唱 · 美国国家航空和航天管理局（ NASA ）： World Wind-- 最强大的开源地理科普软件 　　介绍： World Wind 是 NASA 发布的一个开放源代码的地理科普软件，由 NASA Research 开发， NASA Learning Technologies 来发展，它是一个可视化地球仪，将 NASA 、 USGS 以及其它 WMS 服务商提供的图像通过一个三维的地球模型展现，还包含了火星和月球的展现。软件用 C# 编写，调用微软 SQL Server 影像库 Terrain Server 来进行全球地形三维显示。它通过将遥感影像与 SRTM 高程（航天飞机雷达拓扑测绘）叠加生成三维地形。 　　特点： World Wind 最大的特性是卫星数据的自动更新能力。这种能力使得 World Wind 具有在世界范围内跟踪近期事件、天气变化、火灾等情况的能力。 　　拥有 NASA 血统的 World Wind 可以利用 Landsat 7 、 SRTM 、 MODIS 、 GLOBE , Landmark Set 等多颗卫星的数据，将 Landsat 卫星的图像和航天飞机雷达遥感数据结合在一起，让用户体验三维地球遨游的感觉。采用了先进的流传输技术。 　　 World Wind 是个完全免费的软件，在使用上没有任何限制，主要面向科学家、研究工作者和学生群体。另外 World Wind 是完全开放的，用户可以修改 World Wind 软件本身。目前，包括国内部分三维 GIS 软件在内的全球许多主流三维软件都是以 World Wind 为技术内核发展而来。 　　三重唱 · 美国 Skyline 公司： Skyline Globe-- 个性化的三维地理信息系统 　　介绍： SkylineGlobe 产品能够基于地表的卫星影像、航空影像创建高分辨率的三维虚拟地球场景。 Skyline 具有强大空间信息展示功能，支持交互式绘图工具，提供三维测量及地形分析工具，提供数据库接口支持如 Oracle ， ArcSDE ，拥有强大数据处理能力。 　　特点： Skyline Globe Enterprise Solution 是美国 Skyline 公司为网络运营三维地理信息提供的企业级解决方案。包括了 Skyline 整套软件工具，给客户提供一站式服务，并开放了所有的 API ，不论是在网络环境中还是单机应用，让用户能够根据自己的需求定制功能，建立个性化的三维地理信息系统。 　　产品形式： TerraExplorer 、 TerraExplorer Pro 、 TerraBuilder 、 TerraGate 。 　　应用：中国数字海洋系统、公安部警卫基础工作信息系统、数字深圳三维平台、黄河可视化防汛预案管理系统、数字烟台三维城市规划信息系统等。 　　四重唱 · 美国微软公司： Virtual Earth-- 可以在浏览器中直接运行的三维地球软件 　　介绍： Virtual Earth 3D 可以呈现完整交互式的三维图片，是基于地图的搜索工具，集航拍照片、地图、黄页数据于一体。在 Virtual Earth 3D 中，就象在大型 3D 游戏的虚拟现实环境中一样，用户可以在城市之间、建筑物之间 “ 飞来飞去 ” 。除了真实地 “ 再现 ” 城市的地形外， Virtual Earth 3D 中也包含一些现实世界中不存在的东西。 　　特点： Virtual Earth 3D 不要求用户在硬盘上下载应用软件，而是直接在浏览器中运行。 　　发展历程：在 Google 宣布推出 Google Earth 后，微软也紧跟其后启动了相关计划。 2005 年 12 月 23 日，微软公司收购一家从事三维地球研究的华人公司 GeoTange 。 2006 年 5 月 3 日，又收购一家专门从事遥感领域研究的公司 Vexcel 。随后，在 2006 年 11 月初微软发布了 Virtual Earth 3D 。今年 6 月，微软推出 Bing 搜索后，意味着原来的 “Virtual Earth” 变成了 “Bing Maps and Bing Maps for Enterprise” 。 　　五重唱 · 美国环境系统研究所公司（ ESRI ）： ArcGIS Explorer--ArcGIS 家族的 3D 后代 　　介绍： ArcGIS Explorer 是一个免费的虚拟地球浏览器，提供自由、快速的 2D 和 3D 地理信息浏览，充满趣味性且简捷易用。 ArcGIS Explorer 通过继承 ArcGIS Server 完整的 GIS 性能（包括空间处理和 3D 服务），达到整合丰富的 GIS 数据集和服务器空间处理应用的目的。 　　特点： AreG1S Explore 具有和 Google Earth 相似的功能，支持来自 ArcGIS Server 、 GML 、 WMS 、 Google Earth （ KML ）的数据。 　　发展历程： ArcGIS Explorer 是 2006 年 8 月推出。在明年即将发布的 ArcGIS9.4 中也将加强三维 GIS 功能。 间奏曲 　　国内三维 GIS 产品： 　　六重唱 · 北京国遥新天地信息技术有限公司： EV-Globe-- 国内三维海量空间信息平台佼佼者 　　介绍： EV-Globe 具有大范围的、海量的、多源的数据一体化管理和快速三维实时漫游功能，支持三维空间查询、分析和运算，可与常规 GIS 软件集成，可方便快速构建三维空间信息服务系统，亦可快速在二维 GIS 系统完成向三维的扩展。 EV-Globe 提供距离测量、线段剖面、折线剖面、区域淹没、通视分析等三维 GIS 特色的空间分析功能。可以在 EV-Globe 中看到烟雾、尘暴、火焰以及下雨、下雪等特殊效果。 　　特点： EV-Globe 基于组件式开发，所有功能以控件或类的方式封装在 dll 中，用户可以很方便进行各种功能定制，甚至将 EV-Globe 嵌入各类信息系统中。 EV-Globe 具备在普通 PC 机上就能实现的海量三维模型和影像流畅地进行各项漫游操作的功能。此外在 EV-Globe 服务器端，用户可根据需要绑定常规 GIS 平台如 SuperMap ， ArcGIS 等。 　　发展历程： EV-Globe 于 2008 年 12 月、 2009 年 5 月、 7 月分别发布了 EV-Globe SDK 、 EV-Globe Sea 和 EV-Globe Web 版，并将于今年 12 月 3 日正式发布 EV-Globe 2.0 。 　　产品形式： EV-Globe SDK （开发包）、 EV-Globe Pro （数据浏览工具）、 EV-Globe Creater （数据制作工具）、 EV-Globe Datasets （影像数据集）。 　　应用：全国海岛海岸带三维可视化信息系统、中石油海外应急系统、中国石油中长期油气管网建设预测分析、宁波镇海环保三维影像浏览系统、遨游天府 -- 四川省地理空间三维管理系统。 　　七重唱 · 武大吉奥信息技术有限公司： GeoGlobe-- 加入实时三维量测功能 　　介绍： GeoGlobe 是武汉大学李德仁和龚建雅等教授花了近 10 年时间打造，由武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室研发的网络环境下全球海量无缝空间数据组织、管理与可视化软件。 GeoGlobe 提供了一系列三维可视化及应用的功能：可视化导航与操作、可视化查询与三维分析、兴趣点标注及定位等。还提供了二次开发功能，用户可以根据应用的需要自行设计界面，调用所提供的动态库进行二次开发。 　　特点： GeoGlobe 具有和 World Wind 相似的功能，加入了实时三维量测等功能。能同时处理多种来源的数据，包括三维地形图、航拍影像图、三维模型，矢量数据，是 Google Earth 所没有的。 GeoGlobe2.0 提供了海量 4D 数据（ DEM 、 DOM 、 DLG 、 DRG ）、地名数据、三维模型数据的完整解决方案。 　　发展历程： GeoGlobe 于 2006 年 4 月推出，现已推出至 GeoGlobe2.0 。 　　产品形式： GeoGlobe Server 、 GeoGlobe Builder 、 GeoGlobe Viewer 。 　　八重唱 · 适普软件有限公司： IMAGIS-- 管理意义上的 “ 所见即所得 ” 　　介绍： IMAGIS 三维可视地理信息系统是一套以数字正射影像（ DOM ）、数字地面模型（ DEM ）、数字线划图 （ DLG ）和数字栅格图 （ DRG ）作为处理对象的 GIS 系统。结合了三维可视化技术与虚拟现实技术，完全再现管理环境下的真实情况，把所有管理对象都置于一个真实的三维世界中，真正做到了管理意义上的 “ 所见即所得 ” 。 　　特点： IMAGIS 在数据管理上采用了矢量数据和栅格数据混合管理的数据结构，二者可以相互独立存在，同时，栅格数据也可以作为矢量数据的属性，以适应不同情况下的要求。 　　发展历程： 2003 年 3 月推出 IMAGIS V2.3 ， 2004 年 6 月推出增强版本 IMAGIS V2.3.6 ，并在该版本中正式推出 IMAGIS Web3D V1.0 中英文版本。 　　产品形式： 　　 IMAGIS Education ：三维可视地理信息系统教育版； 　　 IMAGIS Classic ：三维可视地理信息系统； 　　 IMAGIS Magixity ：城市建模与可视化地理信息系统； 　　 IMAGIS 3DBrowser ：影像快速漫游系统； 　　 IMAGIS Web3D ：三维场景数据网络发布系统； 　　 IMAGIS Sup3DBrowser ： 3DBrowser 通用控件。 　　九重唱 · 伟景行数字城市科技有限公司： CityMaker-- 数字城市的三维应用 　　介绍： CityMaker 是数字城市三维可视化平台，主要针对城市规划领域，提供覆盖规划设计、展示、评估、管理的全方位服务。提供从三维地理信息系统建设到应用的全面解决方案。通过 CityMaker 三维地理信息平台，可以叠加显示城市面貌、规划图则、户籍信息、监控视频等各种二三维数据，还可快速集成已有专业系统，开展基于网络的三维专业应用。 　　特点：是面向规划设计师和建筑师的三维辅助设计软件，它将虚拟可视化技术融入设计过程，让设计师在三维环境下进行城市的设计、评估、分析和交流。它可以与 3ds MAX 等建模软件配合使用，支持材质编辑和物体运动编辑，支持火焰、喷泉、爆炸和雨雪等虚拟现实效果的制作等。 　　产品形式： 　　 CityMaker Network ：专业的城市级三维地理空间信息网络应用平台； 　　 CityMaker Professional ：专业的城市规划三维分析软件； 　　 CityMaker Builder ：城市级三维地理空间创建软件平台； 　　 CityMaker Designer ：面向规划设计师和建筑师的三维辅助设计软件； 　　 CityMaker Simulation System ：专业的多通道三维模拟仿真软件。 　　应用：数字北京、数字斯图加特、虚拟圆明园、上海世博会虚拟现实系统等。 　　十重唱 · 杭州阿拉丁信息科技股份有限公司： AlaGIS-- 网络仿真城市 E 都市的同门 　　介绍： AlaGIS 与全球首个大规模网络仿真城市 E 都市同属于杭州阿拉丁公司，采用面向网络的分布式空间信息应用服务支撑平台，集二维、三维、遥感影像于一体，全面整合了 GIS 与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其他多种计算机主流技术。 　　特点：二三维叠加是 AlaGIS 的主要特点， AlaGIS 平台采用的合理的二三维映射使二维图形和三维图形的数据一一对应，从而实现了二维图形和三维图形的有效结合，通过二三维的切换或者透明度变化来达到所期望的图形效果。 　　应用：三维地名管理系统、三维警务地理信息系统、三维数字房产管理系统、三维税源网络管理系统、三维旅游展示管理平台等。 　　十一重唱 · 北京灵图软件技术有限公司： VRMap-- 首次在微机上再现真三维景观 　　介绍：三维地理信息系统软件 VRMap 实现了 VR 和 GIS 技术的完美结合，可以根据卫星影像、航空影像、电子地图、高程数据、城市模型数据、虚拟效果数据生成虚拟地理场景；通过 VRMap 提供的二次开发包，可实现规划、国土、电信、交通、水利等各行业的专业分析。 　　特点： VRMap 采用 J2EE 体系架构，快速、灵活构建基于 Web 的三维业务应用系统；同时 VRMap 提供城市级别的基于网络的海量精细场景，可快速建立三维应用。 　　发展历程：从 2000 年诞生的 VRMap1.0 至今， VRMap 产品已升级到 4.0 。但是受 2007 年底灵图公司裁员事件影响，原 VRMap 团队成员流失较为严重，产品后续发展堪忧。 　　产品形式： VRMap 标准版、 VRMap 专业版、 VRMap 企业版。 　　十二重唱 · 北京海澄华图科技有限公司： NEOMAP VPlatform-- 灵图 VRMap 的变身 　　介绍： NEOMAP VPlatform 的简称是 NVP ，它可以在网络发布全球高精度 DEM/DOM/DLG 数据和特大城市级三维精细模型。 NVP 提供服务接口，支持灵活的二次开发和二三维一体化应用。 NVP 包含三维数据处理、三维场景整合、三维网络服务平台、三维数据浏览、运维支撑、二次开发 SDK 共六个子系统。 　　特点： NVP 的多项核心技术，包括高效的海量空间数据管理技术、海量三维数据网络发布技术、地形、影像数据存储压缩技术、多精度地形、影像数据融合技术，处于国内外领先水平，在对于三维 GIS 系统最重要的海量数据支持、稳定性、二次开发支持、三维效果方面有显著优势。 　　发展历程： 2008 年 8 月成立公司，随即推出 NEOMAP VPlatform 。 　　产品形式：三维数据处理、三维场景整合、三维网络服务平台、三维数据浏览、运维支撑、二次开发 SDK 。 　　应用：数字延吉城市地理信息共享平台、苏州市基础地理信息共享平台、青岛市南区空间信息服务平台及应用、秦皇岛城市管理局。 　　十三重唱 · 中国资源卫星应用中心、北京视宝卫星图像公司、北京星天地信息科技公司：数据地球（中国） -- 卫星、航空、地面三种采集方式的集成 　　介绍：数据地球（中国）（ Data Earth China ）是我国第一个集数据与软件一体化的三维地理空间信息系统，它在国家 863 计划地球观测与导航技术领域项目支持下，由中国资源卫星应用中心、视宝公司和北京星天地公司三家联合研发的新一代自主产权的三维地理空间信息服务平台，标志着我国已拥有基于卫星、航空、地面三种方式采集到的地理信息综合开发而成的三维立体地理空间信息系统。 　　特点：该平台集成了国内领先的 Uniscope 三维 GIS 引擎技术，覆盖全域的高分辨率卫星影像（ CBERS-02B 、 SPOT5 ）、较高精度的地形高程数据、导航用道路和 POI 等矢量信息，符合保密规定的政府用户还可以享受航空影像数据服务，是数据和平台，航天和航空、宏观和微观、矢量和栅格相结合的新一代三维地理信息产品。 　　发展历程： 2009 年 9 月发布。 　　应用：城市应急指挥、国防信息化建设、国土资源管理、城市规划、环境保护、灾害防治等。 　　十四重唱 · 武汉地大信息科技发展有限公司： InfoEarth TelluroMap-- 三维应用系统集成 　　介绍： InfoEarth TelluroMap 采用面向 Internet 的分布式计算技术和三维可视化技术，支持跨区域、跨网络的复杂大型网络三维应用系统集成。为海量三维空间数据的发布提供了可扩展的开发平台，开发者可以方便、灵活地实现网络空间数据的共享和三维可视化。 　　特点： InfoEarth TelluroMap 基于主流技术平台。 NET 开发，产品开放性好、架构灵活、三维功能和 GIS 功能强大、支持 TB 级海量空间和三维模型数据发布和应用。 　　产品形式： 　　 InfoEarth TelluroMap Server ：服务器端应用程序和组件库； 　　 InfoEarth TelluroMap GlobeEngine ：基于组件技术的三维可视化组件； 　　 InfoEarth TelluroMap Map ：基于 Ajax 的 WebGIS 客户端组件； 　　 InfoEarth TelluroMap Fusion ：空间数据、三维模型数据入库、预处理模块。 　　应用：数字汉江、数字地大、移动基站三维地理信息系统设计方案、山洪（灾害）预警系统工程解决方案等。 　　十五重唱 · 北京朝夕科技有限责任公司： Drawsee Earth-- 在线开发的三维地理信息系统 　　介绍： Drawsee Earth 是结合三维和网络技术的互联网三维 GIS 开发平台，构建企业级 B/S 结构三维行业应用的工具。它基于 Microsoft .NET 与 ActiveX 软件平台，通过海量数据管理、网络数据流传输、三维模型高速显示等技术，把卫星影像、数字高程、普通矢量地图、精细建筑模型等数据融合到一起。 　　特点： Drawsee Earth 不仅可以提供三维场景可视化、海量数据管理，而是结合行业，提供三维场景动态模拟分析。将三维场景各类实体的可预见态势、不可预见态势，通过动态分析真实展现出来。 　　产品形式： 　　 Drawsee EarthDesk ：数据融合工具； 　　 Drawsee EarthServer ：数据服务器； 　　 Drawsee EarthViewer ：客户端插件。 　　应用：三维森林防火指挥系统、三维油罐监控系统、互联网 3DGPS 车辆监控系统等。 　　十六重唱 · 北京超维创想信息技术有限公司： Creatar -- 真三维地学信息系统 　　介绍： Creatar 1.0 三维地学信息系统是超维创想公司基于北京大学科研实力进行技术创新，自主研发的新一代真三维地学信息系统系列软件。该软件是我国第一个参加科技部软件测评的真三维地学信息系统软件。 　　特点：完善的三维空间信息基础服务、开放的系统平台、多应用模式支持。 　　应用：城市地质、岩土工程、环境地质、矿产资源勘查等众多地学相关领域。 　　十七重唱 · 北京超图软件股份有限公司： SuperMap iSpace-- 二三维一体化的三维 GIS 模块 　　介绍： SuperMap iSpace 是 SuperMap UGC 新增三维 GIS 模块的产品研发代号。采用了 SuperMap SDX+ 空间数据库技术来高效地、一体化地存储和管理二维三维空间数据，升级了二维显示的功能，不仅能够支持将二维的 GIS 数据和地图直接加载到真三维场景中进行显示，而且可以在二维窗口中显示三维数据，在二维地图中使用三维符号，真正实现了二维三维数据一体化。 　　特点：二维三维数据一体化、多元数据无缝集成、多元数据无缝集成、三维 web 浏览等；提供基本的三维空间分析能力包括：量算分析、查询统计分析、通视性分析。 　　发展历程： 2009 年 10 月在超图用户大会上宣布，但目前尚未看到成熟的产品。 　　十八重唱 · 中地数码集团： MapGIS-TDE-- 地上、地表、地下的三维空间数据模型 　　介绍： MAPGIS-TDE 三维处理平台是中地公司在 MAPGIS7.0 中推出的一套支持真三维数据处理及 3DGIS 应用项目二次开发平台。采用三维空间数据模型、构模算法、三维可视化技术及框架加插件的软件体系结构，具备集成管理地上、地表、地下的三维空间模型的能力，可以管理从 2.5 维到 3 维、从矢量到栅格等多种三维空间数据模型，并提供多种模型建立、管理及显示的工具及接口。 　　特点： MAPGIS-TDE 在提供一般三维空间数据模型及其管理功能的基础上，平台允许针对特定应用领域动态扩展建模及其分析功能插件，以适应特定的三维应用。 　　应用： MAPGIS 三维数码景观系统、 MAPGIS 工程勘察信息系统、 MAPGIS 城市地质信息系统、 MAPGIS 综合管网信息系统等。 　　十九重唱 · 广州市红鹏直升机应用服务有限公司：真三维地理信息系统 -- 航空摄影测量的延伸 　　介绍：红鹏真三维地理信息系统是以普通数字地图数据为基础，利用虚拟现实技术，将高程数据用形象的方式表现出来；同时运用多媒体和三维可视化技术将图形、图像、文字和数据纳入统一的窗口系统下管理，使其具有虚拟、动态、交互等特征。 　　特点：红鹏真实三维数字地图不同于其它城市虚拟仿真系统，而是利用其自身优势，从低空（ 300 米）获取高分辨率的航空影像。同时，高分辨率的航空影像也有助于量测出精准的城市建筑的空间尺度。三维数字地图的平均误差不超过 1.5 米。利用航空摄影测量的方式，可以快捷、准确、低成本地构建大范围的城市三维地图。 尾声 　　技术的进步和用户需求的拉动在 GIS 从二维向三维的发展中起到了决定性的作用。 GIS 的三维时代，已经悄然来临并广泛应用发展。随着计算机与空间技术的进步与发展， GIS 将由各自分开独立的系统走向兼容与集成；由二维走向三维和四维， 由单机走向网络， 并最终走向社会和家庭。

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芬兰的世界上第一台高光谱三维激光扫描仪

热度 1 hongyuhuang2011 2012-11-5 10:35

http://www.tekniikkatalous.fi/innovaatiot/erottaa+madat+omenat+tuoreista+ndash+suomalaiset+kehittivat+ensimmaisen+monikanavaisen+laserkeilaimen/a850973?s=uamp;wtm=tt-29102012 左侧是扫描的彩色点云；右侧是苹果树的照片。 还只是原型系统，造价7万欧元。有八个波谱；测距范围50米。扫描角度为360×60度。目前扫描速度是375000个点/15分钟（例子中的苹果树），相等于每秒400多个点。 有了光谱信息，结合点云的几何信息，其应用前景只局限于你的想象了...

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新科技——三维打印机

热度 6 zhanglsci 2012-11-4 22:57

在卢昌海的个人网站上看到这篇介绍三维打印的文章，感觉非常棒。由于版权问题，请点开浏览 http://www.changhai.org/articles/technology/misc/3dPrinting.php 优酷上有视频： 也许三维打印真的可以引起制造业的革命，在卢昌海的文章下面有一条评论非常有意思： “ 3D打印技术有可能把3D打印机自己打印出来吗？” 我个人感觉这个问题是一个非常重要的问题，以前看到的关于人工智能的讨论主要是关于计算机是否能够有“意识”，关于机器如何复制自身的讨论还未见到。也许三维打印真的是一种能够让机器自我复制的方法。

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关于三维地籍的研究进展

热度 1 vcitym 2012-10-25 22:30

三维地籍成为若干国家和地区相关领域的热点，并成为FIG (国际测量师联合会)近十年来年会的连续专题。然而虽然就三维地籍开展了许多研究，并在实际中取得一些进步，但尚未有一个国家实现真正的三维地籍。 FIG 联合委员会 3 和委员会 7 形成 三维 地籍 工作组 ，以满足 在法律方面 ，技术方面 和体制方面三维地籍研究的需要 。 2001年的 第一次3D 地籍 研讨会 和2011年第二次3D地籍研讨会 在 荷兰代尔夫特 举行 。2012年10月在深圳召开了第三次3D地籍研讨会， 第三次研讨会 的目的 是 在国际范围内 考虑 当前发展和 实践 。来自10多个国家和地区的研究人员交流了3D地籍的最新研究成果。 2011年10月26日中国地理信息产业大会第二天，获得2011地理信息产业科技进步奖一等奖的“土地空间使用权管理关键技术及规范研究”受到与会者的广泛好评。该项目自2010年起，全面(试)应用于深圳市空间土地使用权出让，有效避免了潜在土地空间权属纠纷和行政风险，相关权属涉及土地价值近百亿元;启动《深圳市国有建设用地使用权出让合同》格式文本修订;启动《深圳经济特区房地产登记条例》修订。该项目研究的一整套关于三维产权体及其拓扑关系计算维护的关键技术是对3D GIS理论和方法体系的创新贡献;为三维地籍管理提供了完整的解决方案，从技术上保证了土地资源立体化利用的可持续发展，是地籍管理领域的创新实践;为我国土地资源管理全面进入三维地籍时代完成了技术准备，积累了工作经验。同时，为涵盖土地、房产和矿产资源等不动产统一登记体制的建设奠定技术基础。（ http://www.51gps.com/news/HTML/14748.html ） 2012年5月26日，长春市城区三维地籍数据库系统建设项目通过国家验收。验收组认为，长春市城区三维地籍数据库系统建设项目较系统的建立了三维地籍管理技术体系，成果达到了国际先进和国内领先水平，为全国开展三维地籍系统建设起到了积极的示范和推动作用。国土部地籍司司长朱留华表示，三维地籍使全国的地籍管理工作实现了新跨越，为地籍管理工作展示了一个美好的前景，项目是一个系统工程，构建了一个技术体系，指明了一个发展前景，今后要做好示范和推广，扩大应用，在全国起到引领作用。（ http://www.chinaneast.gov.cn/2012-06/25/c_131673649.htm ） 1 、三维地籍法律：寻找比较标准，构建关键元素。 2 、三维地籍系统：各种原型系统成为研究热点。 3 、三维地籍建模：从实物到数字模型转换技术。 4 、三维地籍可视化：简便而直观的两个工具 Google Sketchup+Skyline 。 5 、三维地籍组织管理：制度与政策有待完善或创立。

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[转载]三维gis研究意义citygml

wk5411 2012-10-6 14:02

A dissertation Submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Engineering in Information and Communication Engineering Graduate School of National University of Defense Technology Changsha，Hunan，P.R.China November，2010 研究课题意义： 三维城市规划 采用三维可视化技术，直观地将规划方案展示，并能进行局部修改、实时交 互，即缩短城市规划时间，又能对各个方案的价值作出比较准确的评估，达到辅 助决策的目的。此外还可以为城市环保部门提供对城市噪音、热辐射及污染扩散 分析的工具。使用 3D 数据计算电波在城市环境中的覆盖范围，为城市通讯设施选 址提供支持。在建设规划方面，可以通过建立施工区建筑物真实模型，方便规划 决策。 三维虚拟战场 三维 GIS 可以利用虚拟现实技术建立数字化战场，在作战之前，利用各种观 测卫星和飞机、情报获得关于城市环境各种信息，建立立体化战场环境与模拟系 统，并在系统中进行基本作战性能分析，制定作战预案，进行作战模拟，最后制 定作战方案，使得各级指挥官对作战部署、作战进程、作战结局和伤亡心中有数， 知己知彼，百战不殆。 仿真训练和模拟 许多训练如驾驶模拟、飞行训练、对抗模拟等，由于建造成本高，难度大。 真实训练危险性高，训练难以实施，而采用三维 GIS 虚拟技术，节省了训练建设 费用、安全性高、组织灵活，能达到很好的训练效果。利用三维 GIS 技术还能进 行航天发射、卫星任务调度、导弹飞行等的模拟仿真，即提供直观的可视化效果， 又具有良好的数据分析功能。 危急响应和灾难管理 对于突如其来的危急和灾难事故，如火灾、洪水淹没、城市恐怖袭击等，三 维 GIS 能利用三维空间数据进行分析处理，制定应急救援方案。如，利用城市三 维模型数据计算火灾蔓延趋势，使用路径分析，寻找逃生路径；利用淹没分析， 估计洪水受灾面积，制定紧急疏散方案。 CityGML 简介 城市地理标记语言 CityGML（City Geography Markup Launguage）是一种用来 表现城市三维对象的通用信息模型。它是一种基于 XML 的开放数据模型，用于存 储和交换三维城市模型 。CityGML 在 Geography Markup Language 3 (GML3)的 基础上实现，GML3 是 Open Geospatial Consortium (OGC)和 ISO TC211 联合起草 的可扩展的空间信息交换国际标准。2009 年 8 月，CityGML 会成为 OGC 的标准。 从2002年起Special Interest Group 3D (SIG 3D)的成员们就开始开发CityGML， 这个组织由德国的 Geodata Infrastructure North-Rhine Westphalia (GDI NRW)发起。 SIG3D 是一个开放的组织，包含了超过 70 家公司、政府机构、研究机构等，致力 于 3D 模型互操作及可视化方面的技术开发和商业拓展。SIG3D 最近的另外一个工 作成果是 Web 3D Service（W3DS）草案，即互联网三维服务的标准，已经进入了 OGC 的讨论阶段(OGC Doc.No. 05-002) 。 开发 CityGML 的目的就是要得到一个能够在不同应用之间共享的通用模型， 用于定义基本实体、属性及其之间的关系。格外重要的是，这也是为了降低三维 城市模型的维护成本，使得将同一份数据出售给不同的应用领域成为可能。目标 应用领域包括：城市规划、建筑设计、观光旅游、环境仿真、电信、灾难管理、 国家安全、车辆及步行导航、训练模拟等。

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文化遗产数字化工具：MultiView Dome 和Mini Dome

hongyuhuang2011 2012-9-11 15:49

http://exhibition.3d-coform.eu/multiviewdome 文化遗产三维数字化工具。 其技术细节： Equipped with 11 industry grade cameras, 4 projectors, a turntable and a total of 198 individually switchable light-sources, the Multiview Dome is designed to allow an automatic and rapid acquisition of the full appearance of many opaque objects. This allows for the free full-3D observation and arbitrary relighting of the digitized artefacts. The important difference to more commonplace laser- or structured-light-based systems is that light- and view-dependent changes in appearance - which in reality can be observed on virtually every material - are captured as well. Approximately 240,000 digital images of the object are taken fully automatically in a single capture session, lasting from 6 to 10 hours. The resulting virtual surrogate consists of a very detailed 3D mesh and a matching bi-directional texture function (BTF). The latter being a well-suited image based format for illumination- and view-dependent material appearance: The BTF offers generation of faithful images, relighting, interactive viewing and compact storage. This setup is especially meant to be deployed for objects exhibiting interesting material effects, fine details or rich ornaments. The virtual surrogate can provide the observer with the same impression as if inspecting the real artefact, making it even possible to investigate properties such as material composition, cracks and scratches or wear. In contrast to previous full appearance capture setups, the Multiview Dome can be disassembled into separate parts and easily transported and re-assembled to allow on-site capture. Mini Dome The Mini-Dome is a tool to digitise small artefacts, for on-line presentation and analysis, including relighting and filtering functions. This apparatus is a hemispherical structure, with 264 white power LEDs, under computer control. There is one overhead camera, focused on the center of this dome structure. The dome itself consists of 4 shells, which can be easily assembled or disassembled. For the moment, the dome yields IBR results on the basis of estimates of local surface orientation. Cuneiform tablets or coins are good examples for the kind of objects we intend to digitise with the system, and we already collaborate with the assyriologists at the universities of Leuven and Cornell.

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星际介质中重元素三维分布的用途

qianlivan 2012-9-7 10:38

了解一些脉冲星观测的人对于银河系电子密度模型（Cordes Lazio, 2002）都不会陌生。这个模型在估计脉冲星距离的时候非常有用。了解一些中性氢知识的人也会知道银河系中性氢分布对于距离测量的重要作用。如果我们知道了星际介质（这里主要指重元素）的三维分布，那么在测量了这些星际介质的柱密度之后也可以估计天体的距离。 前几天看到一篇文献，收集了已经发表的对3008颗恒星的测量结果（Gudennavar et al, 2012），给出了这些恒星视线方向一些重元素的柱密度。如果能结合这些恒星的距离测量，那么就可以得出这些重元素的三维分布。我对这项研究有些兴趣，我主要对重元素在银河系中的输运比较好奇。原则上，重元素应该是靠超新星爆发输运到银河系各处的，但是目前人们对此还没有太透彻的理解。如果能发现重元素三维分布和超新星遗迹的某些关系，说不定可以帮助回答这个问题。 但是从目前的草图来看，超新星遗迹（ http://www.mrao.cam.ac.uk/surveys/snrs/ ）主要分布在银盘附近，这可能是一种偏差，当然也可能是因为大质量恒星主要在银盘上形成。以现在的分辨率，似乎还得不出什么结论。未来如果LAMOST望远镜能对更多的恒星进行高分辨率的光谱观测（关于光谱分辨率我没有太多概念，还没仔细考察），或许能得出高空间分辨率的重元素三维分布，那时或许可以看出此分布和超新星遗迹的关系。 参考文献 Cordes Lazio, 2002, arXiv:astro-ph/0207156v3 Gudennavar , Bubbly , Preethi Murthy, 2012, ApJS, 199, 8

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matlab 三维绘图汇总

liujd 2012-8-12 18:02

三维图通常包含两种类别：三维曲线图、三维曲面图 一、三维曲线图plot3 由若干个点连接起来的空间曲线。给plot3提供三个基本向量分别对应一系列顺序的点，这些点的连接就构成了一个曲线图形了。 三个向量分别对应X轴，Y轴和Z轴。 t=0:pi/50:10*pi; plot3(sin(t), cos(t), t); 打开网格线grid on 是的三个坐标轴刻度相等: axis square 二、三维网线图 mesh mesh需要三个基本参数，两个向量和一个矩阵。 两个向量的大小为m和n，那么第三个矩阵的大小mn。 提供了这三个参数之后，才能绘制出三维网线图。 x=-5:0.1:5; y=-5:0.1:5; z=zeros(101, 101); m= '; s= ; for i=1:101 for j=1:101 z(i,j)=cgdv(m,s, '); end end 1， mesh（z）不提供两个向量时，会用z的横纵坐标作为代替 三、surf三维曲面图 同样需要提供三个参数，和mesh相同，区别是展示的图形。 四、关于meshgrid的使用 meshgrid和点号矩阵运算相结合。 =meshgrid(x, y); 其中x为n个元素的向量，y为m个元素的向量。 结果X成为m行重复的x， 而Y成为n列重复的y'。 这样做的目的是列举X和Y上所有的(i,j)组合可以得到原始数据的所有组合。 配合点号运算后可以把两个相同形状的矩阵进行元素对元素的运算。 Z=X.*Y. 则把相同位置所有的元素进行对应计算。

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【三维.不可调】磁感“线”

热度 3 hailanyun0415 2012-8-11 04:32

先上份音乐：魔法门7布拉卡达沙漠迪雅 前几天做的磁感线模型仅仅只是平面上的，接下来是立体的。打引号的原因是因为不仅仅是线。我并没有解出方程，和上次一样 磁感线 仍然是椭圆拼凑而成。 俯视图看上去像只昆虫，侧视图看上去很混乱。 上个课件中我特意将磁感线做得间距相等，从三维模型可以看出，如果间距相等，电感中轴处磁感线密度将会大于侧面，是不是可以认为中轴处磁感强度最强？但另一方面中轴离电流比较远，磁感强度是平方反比衰减的，是不是又可以认为中轴处磁感强度最弱？ 视频中黄色的磁感线最靠近电感，蓝色磁感线离电感最远，绿色磁感线位于中部。 视频中摄像机的轨迹是乱画的。摄像机目标是电感中部，所以经过中部时会反向，导致最后退着出来。 以前学物理时，电力线的根数决定了电场强度的大小是我最弄不明白的一个问题。磁力线的根数是不是也决定了磁感强度的大小？但实际上电力线磁感线都是不存在的，存在的是电场、磁场，那些线的存在只是为了方便我们研究电场、磁场的性质而已。应用3DMax的车削可以让磁感线旋转生成曲面，用来模拟磁场。话说车削这名字翻译得真是有技术含量。 三维动画与现实世界一个最大的不同就在于穿墙术，不管贴了什么材质，一钻就过去了，而且不会留下任何痕迹。 视频中摄像机的轨迹是乱画的，目标是电感中部，所以经过中部时会反向导致最后退着出来。 磁场是存在于整个空间的，不过这样一来黄色、绿色的磁感线就都被蓝色包在里面了，有一种能量罩的感觉。 这个视频只打了一个灯光，进入电感中部时感觉好像发现了金矿一样。视频中摄像机的轨迹是两根螺旋线连接而成的，目标是电感中部。 视频中摄像机的轨迹是几个和隔磁感线很近的半椭圆连接而成的，目标是电感中部。 视频中摄像机的轨迹是正弦曲线连接而成的，目标是 蓝磁场 两端，所以从蓝磁场中钻出来以后摄像机会反向。 相关：【可调】螺线管磁感线模型： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=729147do=blogid=600310 我的土豆主页： http://www.tudou.com/home/item_u114846993s0p1.html 我的优酷主页：http://i.youku.com/u/UNDkwNDI1MDc2/videos ----------------------------- 08.12 电场 线 是不是可以看成从电感出发垂直于磁场面的曲线? 电磁场传播方向 是不是 可以看成电感在磁场面上的投影，与磁力线正交的曲线? 还是正好相反？ 稳恒电场应该不存在静电场的等势线了。 ----------------------------- 第一次听这个音乐时，我还以为是鬼屋的女妖在唱歌。后来才知道是布拉卡达沙漠和迪雅的背景音乐，只有正版才能在游戏中听到。沙漠有天堂之门，迪雅有地狱之门。那无奈的歌声和吉他是在提醒着什么呢？ 美杜莎和鸟身女妖应该不会有这么销魂的声音，或许是坠落凡间的天使和混入地面的魅魔。 -----------------------------

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【三维.不可调】太极图

热度 7 hailanyun0415 2012-7-23 16:56

做这个东西的想法源于王振东老师博客里的一个回复： 王号 2012-7-10 16:31 有一种说法：古人的太极图是立体的 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=205890do=blogid=590052 以前在别的地方也看到过，是gif图片，但是现在找不到了，自己做一个吧。 首先是一个太极图，发这个的目的是让大家了解一下我的摄像机的运动轨迹，远处的那条直线是地平线。 两个旋转的太极图垂直相交时的图像。 两个旋转的太极图垂直相交时的图像，删掉了有可能碰撞的部分。 还可以弄一个太极图与他们两个都相交，但是新图的两个小球只能从水平太极图的中部穿过。所以无法做出上图的效果。

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中国大学的“三维排行榜”

ScienceNews 2012-7-18 11:18

本刊记者王玲 最近几天，记者接到几起亲朋好友咨询北京高校和专业的电话。时下，报考高考志愿成为千万家庭的 “ 头号任务 ” 。虽然各种大学排行榜的出炉令人眼花缭乱，但如何在学校和专业间权衡选择并不容易。 像电子地图一样建立一张体现大学特色并表现出大学之间关联程度的网络，或许能为选择过程提供更多直观的参考信息，而且也能帮助找出大学发展中的不足，更有针对性地提出发展建议。 惹起众议大学排行榜 大学排行榜历来是考生和家长心中的报考风向标，对社会各阶层更是都产生了广泛的影响。正因如此，从中国管理科学院武书连的 “ 中国大学评价 ” 到中国校友会 “ 中国大学排行榜 ” ，再到中国科学评价研究中心（《中国青年报》） “ 中国高校综合竞争力评价指标体系 ” 等等，都引起热闹的全民大讨论。 “ 为了便于理解和使用，大学评价体系和给出的结果是经过高度概括和简化的，往往只是给出一个评价分数。 ” 长期从事复杂网络理论研究的上海理工大学管理学院教授杨会杰解释说， “ 打一个比方，我们现在有各种各样的水果，要评估这些水果本来是一件复杂的事情，但为了给它们排个名次，就把它们全部打碎，统计出每个水果含有多少化学分子，再进一步计算出这些分子富含的热量，最终把每个水果都换算成一个能量数据，排名完成了，但是水果的特性都丢掉了。西瓜和榴莲也没了区别。 ” 每个大学排行榜选取的计量方法不同，排出的次序不同也就不足为奇了。每种排名方案，都有其参考价值，也有其局限性。国内的排名是把所有学校都按次序排列出来，而国外的大学排名往往是分层次地宏观排名，不给出具体到每个学校的排名次序（具体的次序，如第 100 名与 105 名，实际上没有参考意义了）。 中国的大学排名丢掉了很多信息，比如所关心的大学在整个大学构成的系统中处在什么样的地位？如何参考兄弟院校制定切实可行的、高效率的大学发展策略和规划？都难以从简单的数字中寻得答案。 复杂网络理论显身手 当然，并不是没有办法来弥补评分式排行的缺憾，对于大学体系评价这种复杂的难题，用复杂网络理论来解决非常合适。 “ 一个复杂的系统包含多个元素及其之间复杂的关系，可以用一张网来描述。如人群网络，节点是人，而人和人之间的连边是他们之间存在的关系，从这张网我们可以得到这一群体之间关系的概貌。复杂网络研究的目的就是从纷繁复杂的表面现象中，得到这一网络和发生在网络上的过程的特点和规律。 ” 杨会杰如是说。 虽然听起来很玄，但是复杂网络的原型在生活中随处可见：大脑是由轴突相联结的神经细胞网络，而细胞内部，又存在由生化反应相联结的分子网络；社会也是一个由友情、家庭和职业关系彼此联结的网络；在更大的尺度上，食物链和生态系统可以看作由物种所构成的网络；科技领域的网络更是随处可见：因特网、电力网和运输系统都是实例。 曾经在互联网上很流行一个游戏： “ 你和任何一个陌生人之间所间隔的人不会超过六个，也就是说，最多通过六个人你就能够认识任何一个陌生人。 ” 实际上这也是社会网络著名的 “ 六度分割理论 ” 的体现。 复杂网络理论开始于上世纪末，十余年的发展已经引起广泛关注，取得长足的进展。复杂网络理论被广泛应用于生物学、社会学等诸多领域的研究。比如，在复杂的基因网络中，故障节点是如何相互作用而引发癌症的 ? 在特定的社会和通信系统中，疾病和电脑病毒如何快速传播而导致流行 ? 在杨会杰看来，每个大学有着各自的特点，大学之间的相似性和差异有着丰富的内容，把相似的大学联结起来，所有的大学就构成一个大学网络，而复杂网络系统的一个优势便是用于复杂系统的评价。 更全面的评价方式 依靠多年来积累的复杂网络方面的理论知识， 2011 年下半年，杨会杰和他领导的课题组开始选择大学评价这一重要而又引起广泛争议的问题进行研究。 “ 当然，我们是站在前人的肩膀上，在我们的研究中，所涉及的资料数据来自中国校友会《 2011 中国大学评价研究报告》，保证了研究的可行性和可靠性。 ” 杨会杰表示，研究成果发表在 2012 年 4 月出版的《科学通报》上。 如何把高校联结在一起是高校评价研究的关键点也是难点。 “ 我们采用多个指标描述大学的特点，比较出任意两个高校的相似性。从评估目的出发，考虑到每个大学只关心与自己最相似的若干高校，对于每个高校只和数所与之最相似的联结。 ” 所谓的相似性，是指两个学校在发展模式上的相似性，也就是特点上的相似性，而与学校的实力无关。比如考虑北京大学、清华大学和北京工业大学三所学校，尽管前两者实力接近，且明显强于后者，但是清华大学与北京工业大学都属于理工科学校，因此后两者之间在网络中体现为节点之间的距离更短。 由于涉及 293 个高校，也就是说网络中存在 293 个节点，为了得到简洁明了的图像，网络必须是稀疏的。这样一来，大学关系网络反映的是大学之间清晰的和主要的相似关系，而清晰程度可以通过调整每个高校与多少个最相似的高校联结来控制。 “ 不同的信息过滤标准相当于不同的显示比例，有点类似于电子地图，标准控制相当于比例尺的缩放，可以得到感兴趣的多方面信息。 ” 杨会杰说。 复杂网络研究把每个学校放在了整个系统中，给出所处的位置。对大学而言，可依据自身的发展潜力，在大学关系复杂网络上寻找附近的高校作为发展目标的参考，而在网络上寻找本校与目标之间最短的途径，该途径依次经过的学校就可作为每一步发展的参考目标。 同时，大学关系复杂网络也为填报高考志愿的家庭提供了高效而简明的搜索途径。这一网络将 293 所高校划分为 12 类，每一类学校的结构特点相近，而且给出了代表性高校。学生和家长可根据自己的兴趣、特长及未来规划选择不同的类别，对其中的代表性高校进行调研，然后依据自己的竞争力在这类高校中选出合适的志愿学校。 即便得出了不少有趣有意义的结果，但作者在论文最后也表示，大学发展的特点取决于地域、行政归属、教育发展政策和策略、大学发展历史、国内和国际环境等诸多因素，考察大学网络结构的特点与这些因素之间的关系也是一个重要的课题。 杨会杰已经开始了新的思考： “ 高校复杂网络研究还有诸多理论上、数据上和技术上的问题需要深入细致的探讨。比如数据收集中可能的问题？高校相似性的量度，如何保持更多的高校结构特点的信息？如何使评价指标体系更合理化？高校连边如何保留学校结构特点？ ” 他希望后续工作能够对复杂体系评价，特别是大学评价有突破性的贡献。 ■

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[转载]用origin画三维图

ywmucn 2012-7-5 15:57

转自： http://hi.baidu.com/yinbory/blog/item/55f178d0f17daf29960a1617.html 首先导入excel表 （1）把C（Y）改成Z【双击C（Y）】 （2）C（Z）-- Edit -- Convert to martrix -- Sparse XYZ （3）view -- Show XYZ （4）martrix -- set dimensions -- 设 行 列 值（开始可设的很大） -- X（0.01-0.03）；Y（0-1） （5）Plot -- contour Plot -- gray scale map

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GIS该往哪里去？当医生！

热度 2 gisbase 2012-6-12 11:50

科学技术飞速发展，日新月异，一不留神就会发现自己out了。 GIS作为一个交叉学科，核心的任务干什么？作为一个GIS人，向哪里走方能在众多学科中独树一帜！GIS人到底是个什么样的人！ 从GIS诞生之日起，GIS就在数据管理和分析方面飞速前行。 漂亮的三维，已被e都市做成了犹如游戏，精细如此，赏心悦目，令人叹为观止！如果您感觉地图、遥感、虚拟三维看不懂，没关系，实景地图，以真实的视角，将现实搬到了您的眼前，真是身临其境！还不满足吗？下一代实景三维技术已在一些工程中、宣传片中展现出来，不用建模了，君不见google把自己的sketchup也卖了，它疯了吗？怎么可能！谷歌在6月6日美西时间上午9:30在旧金山召开发布会，其中的3D就是实景三维，下一代google earth的三维模式，我们拭目以待！可见将现实搬进电脑里边已不是什么梦想！ （1）数据的采集技术、管理技术、可视化技术越来越先进，GIS在这方面的发展可以说灰常好，只有你想不到的，没有我做不到的！实景采集、激光扫描、自发式收集、并行计算、海量空间数据库、地图瓦片、三维精细模型、裸眼3D、借助硬件3D......先进的一塌糊涂！ （2）数据总归是数据，具体的应用才是王道。当前常用的功能就是地图查询、最短路径等。但是，除了这些，可以拿得出手的功能并不多。如何发挥这些数据的优势，挖掘背后的信息，通过比较便捷的方式服务于各行各业是急需解决的问题。 GIS未来的发展，应该走向分析，智能分析！giser的职业除了传统的数据管理外，更应该像个医生！大家都懂，医生看看片子、听听病人的描述，就可以给出治疗方案。GIS人手握海量数据，更应该实时为地球诊脉，告诉人们哪块区域“感冒”了，哪块区域“癌变”了！总有一天，人们就像看病一样，需要经常找“GISER”接受各种检查。当检查出了病症，具体怎么治疗呢？GISER告诉你，最好吃中药！哈哈... 胡言乱语，得罪之处，敬请批评指正！

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[转载]科学家首次用三维打印机成功复制拇指骨骼（转载）

liyadong 2012-4-6 15:55

科学家首次用三维打印机成功复制拇指骨骼（转载） http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2009/3/217101.html 据《新科学家》网站3月9日报道，最近，科学家第一次使用三维打印机成功复制出一个男人的拇指骨骼。这一突破为外科医生将病人损坏或患病的骨头用自身的细胞复制一份相同骨头的医学技术铺平了道路。 瑞士伯恩塞尔医院的柯瑞斯·威南德（Christian Weinand）领导了这一研究小组并成功复制了他自己的拇指骨，他说：“在理论上，我们可以复制任何骨。” 威南德还在实验室老鼠的背上“种植”了他的拇指骨，早在1997年，马萨诸塞综合医院(Massachusetts General Hospital)的杰伊·森提（Jay Vacanti）用相同的方式，利用人类的软骨细胞培植了一只人耳。 然而，威南德称，其实用实验鼠替代人体是不必要的。例如，如果有人失去了拇指，可以在原位长出复制的骨头。现在，唯一的选择是，用病人自己的脚趾代替他的拇指，或用其它地方的骨头碎片。 复制骨头需要几个步骤。首先，你需要一张所需复制骨头的三维图，如果骨头丢失了或损坏了，你可以用一对相同骨头中的另一个设法照出一张镜像图。图像被放到一个三维喷墨打印机里面，打印机里面添加有薄薄的多层选料，一层叠一层，直到三维物体成形。 威南德在打印机里放上了人体中含有的磷酸三钙和聚乳酸这两种自然材料。骨骼细胞被打印出来后将被种植在一个支架上，骨骼“支架”上有成千上万的小气孔，从而有利于骨细胞的生长，并最终取代和完全降解生物支架。 研究小组做了交换手术后，从骨髓中提取了CD117细胞，CD117细胞在实验中将发展成骨细胞的原始细胞。科学家利用骨支架材料上的一种凝胶体滋养和培育原始细胞。最后，经过15周的时间，支架在老鼠背上的皮肤下缝合，直到支架完全转变成人骨。 英国布里斯托尔大学的干细胞研究员安东尼克·霍兰德（Anthony Hollander）说，这一研究项目曾在一年前获得了一大突破。芬兰坦佩雷大学的瑞塔·苏能(Riitta Suuronen)组织的研究小组将一名男子的颚骨“支架”放在他自己的腹部培育了9个月。在这个实验中，这些干细胞来自患者自身的脂肪细胞。 霍兰德说：“这种复制骨头法的好处是能保证骨头长得跟原来的一样，下一步我们将会证明这种深植法是有效的，且在深植的过程中获得血管。”威南德说：“实验证明血管可从老鼠身上获得足够的营养，所以同样的方法也可用在人身上。我希望在不久的将来能在诊所为病人复制骨头。尽管还需要做更多深入的探索，但这项技术的美好前景是可以确定的。” 更多阅读 《新科学家》网站报道原文（英文）

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[转载]东方物探霸县凹陷左各庄三维地震勘探项目运作纪实

毛宁波 2012-4-6 06:24

4月1日，记者从华北探区获悉，由东方物探华北物探处2150队和2322队承担的华北油田公司霸县凹陷左各庄三维地震采集项目通过验收，标志着东方物探承担的华北油田公司环渤海湾最大三维地震勘探项目圆满完成。 地震测线穿越城区 霸县凹陷三维地震采集项目作业区域涉及河北省霸州、文安、固安、永清等地。其中，近5000炮的生产任务需要在霸州城区37.5平方公里的范围内作业。 地震涉爆作业环境需要在非常安静的状态下才能有效接收地震反射信号，而在人口密集、交通复杂、企业众多的霸州城区无法具备这样的条件。 大广高速、津保高速，106国道、112国道，以及廊霸公路、高速公路纵贯霸州城区；京九铁路、津霸铁路贯穿全工区，每天112对列车，平均7到8分钟有一列火车通过；3000多个大小企业分布在作业区。在这种多重噪声交织的状态下，如何确保施工质量，成为东方物探为油田公司提供技术服务的一次严峻考验。 安全生产不扰民 为了在人口密集、交通发达的城区，既能顺利进行地震作业又不干扰居民正常生活，两个作业队依靠政府主管部门做好宣传工作。2150队印发了上万份宣传材料，走街串巷，宣传地震勘探的重要意义和作业基本规范；对城区所有学校上下课时间，医院病人情况进行全面了解排查，保证涉爆作业期间学生、病人不受干扰。 为了避免两队放炮作业发生重炮，他们采用特观技术，分段施工，遇到特殊设施，采取炮点偏移和炮点加密等方法；全面掌握火车通过城区的时间和重点锻造企业的生产时间，采用震源井炮联合作业；成立水上作业组，攻克城外河流障碍；成立大线高架组，成功跨越高架桥和公路。 霸州火车站周边严禁穿红色工装施工，严禁橘红色大线出现在铁路两旁。为了保证铁路两旁采集质量，2150队把橘红色的大线染成黑色，想方设法完成铁路、高速路段的采集任务。 城区勘探“对症下药” 在城区勘探作业，2150队和2322队面临诸多技术难题的挑战。常规小折射无法在城区特殊地表条件下实施，施工人员采用微测井、潜水面调查、随钻录井等多种方式联合调查技术，确定激发井深，保证激发效果；建立城区精细表层结构模型，确保野外静校正量的精度；利用地质雷达探测地下管线等手段开展近地表障碍物调查技术，准确掌握地下设施，合理确定不同地段的井深药量。 为提高施工效率，2150队改变以往纵翻排列为横翻排列的作业模式，施工效率提高50%，单炮接收道数达5248道，接收道数创冀中探区城区施工以来历史新高。技术人员强化项目的精细化管理，把三马钻机和水罐车等设备分成4路，每路设备由不同颜色旗帜区分，每辆车都有编号。 2150队和2322队克服重重困难，密切配合，携手攻关，采取多种有效举措提高资料品质，优级品率分别达到88.01%和87.6%. 华北油田公司主管部门现场验收结论为：资料品质较老资料有较大幅度提高，而且通过该项目的实施，填补了霸县城区此块三维资料空白区，有利于该区资料的整体分析和评价，为霸县凹陷油气资源的持续发现打下了坚实基础。 http://www.cippe.net/news/html/201204/70047.html

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[转载]玩三维魔方的技巧

linpandr 2012-4-2 00:28

怎么玩魔方 有什么技巧 三维 立体一点 其实玩魔方很简单的，就是套公式 。先给LZ一个 基本玩法的教程，等到用基本方法可以进1分钟，就可以学习CFOP高级玩法来提高速度。 其实魔方的复原非常简单，就是套公式而已。用心学很快就能学会的。 公式说明 前层 F（front） 后层 B（back） 右层 R（right） 左层 L（left） 上层 U（up） 下层 D（down） 魔方吧团长 亓彳亍丌 and ﹏ｆāｌ$e.o 共同 制作 http://wenwen.soso.com/t/t501781.htm 以下魔方教程图解是复原过程的基本步骤示意图 魔方吧制作 第一步：底棱归位（又称底部架十字，底层四个棱块正确复原的过程） 图1 魔方吧制作 http://wenwen.soso.com/t/t501781.htm 注：（本魔方教程以白色为底面，为了方便交流与学习，请统一把白色作为底面）。 图101 魔方吧制作 http://wenwen.soso.com/t/t501781.htm 魔方底层架十字可以无师自通，只是我们这一步要复原的四个棱块的相对位置顺序要注意，由于我们以白色中心块做底层，按照我们现在的主流魔方的贴纸的帖法（上黄下白，前蓝后緑，左橙右红），如果我们先复原了白蓝这个棱块，那我们在保持白色中心块在底部的情况下，白红的棱块就一点要放在白蓝棱块的右边，白橙棱块放在白蓝棱块的左边，白緑棱块放在白蓝棱块的对面，由于魔方的中心块不会发生变化，所以在复原的过程中，我们是以中心块为参照物的，第一步我们在复原白蓝、白红、白绿、白橙这四个棱块的时候，我们可以先把白色面旋转到顶层，和黄色中心块同一个平面，然后再把他对应的另一个颜色（蓝或红或緑或橙）经过旋转最上层，使之和对应的中心块的颜色同色，这样我们再旋转180度，对应的棱块就正确复原到底部了。 注意：图101的情况是没有正确归位的情况，需要调整白蓝和白红两个棱块的位置，才是正确的完成了底棱归位 第二步：底角归位（复原魔方第一层四个角块） 图2 魔方吧制作 http://wenwen.soso.com/t/t501781.htm 魔方的四个底角正确归位以后一定会出现倒T字型，如图2所示，如果不是这样肯定是底面角块没有正确归位（位置错了，重新来过）。 底角归位也可无师自通，有兴致的朋友可以自己琢磨一些技巧和完成这一步。有难度的朋友可参考我下面介绍的一种技巧来完成，我们先看图2-1和图2-2，首先我们先确定目标块的位置是在他要正确归位的正上面的位置，然后我们再看白色的面朝向何方，就很快的能快速判断出来是下图几种情况中的哪一种了。 复原基本思想：先将目标角块调至顶层侧面，再转动能与之相连形成顺色整体的面，使目标角与底棱连成一个(1×1×2)的归位整体，再转至正确的位置。 因此，下列的五个实例并没有必要当成魔方公式来死记。 图2-1 图2-2 公式2-1：（R U R'） 公式2-2：（F'U'F） 记忆技巧：白色朝右，第一步就旋转右层记忆技巧：白色朝前，第一步就旋转前层 图201 图202 图203 用两次公式2-1 用两次公式2-2 用三次公式 （R U R'） U' （R U R'） （ F'U'F）U （F'U'F） （2-1R U R'）（R U R'） U' （R U R'）第三步：魔方的中棱归位（复原魔方中层四个棱块的步骤） 图3 魔方吧制作 http://wenwen.soso.com/t/t501781.htm 魔方中间层共有四个棱块，也只是四个棱块需要复原（注意中间层没有角块哟）， 图3-1和图3-2是两个比较常见的情形，我们主要介绍的就是这两种情况的复原方法，仔细分析比较这两个公式，步骤虽然有点多，可是很好记忆哟。当碰到图301的情形时， 你需要的棱色块不在顶面，而在中间层棱块的位置，但颜色反了，碰到这种情况或者类似这种情况，我们就用3-1或者3-2的公式把最上面一层的其他颜色的棱块转移到该位置，我们要的那个蓝红棱块就自然换到顶层了，这稍微有点麻烦，不过这种转换的思想可好好领会一下，在以后的学习过程中会经常用到类似的魔方转换思想。 图3-1 图3-2 公式3-1：（U' F' U F ）U （R U' R'） 公式3-2 ：（U R U' R'）U' （F' U F） 第四步：魔方的顶棱面位（也称顶层架十字，顶层四个棱块的顶面颜色和顶层中心块颜色一样） 图4 魔方吧制作 http://wenwen.soso.com/t/t501781.htm 魔方底下两层复原以后，我们接着要来复原最上面的顶层了。首先我们要在顶层架一个十字也就是让顶层的四个棱块先面位（先不考虑顺序是否正确），顶层四个棱块面位以后的效果如图4。 当顶棱已经面位，请省略这一步。 这一步我们只用一个公式就可以完成顶部十字，如果你现在的状况正好是图4-1的情况，你只需要用一个公式4就可完成顶部十字，如果是图4-2的情况，你只需要连续用两次公式即可完成，如果是图4-3的情况，我们用三次公式4即可转成十字。在用公式的过程前，请旋转上层和图4-1或者4-2的情况再开始做公式。提示：在使用公式之前，请注意魔方上层的位置，如图4-1，我们是把已经面位的两个棱块的位置旋转放置在左上和右上位置，如果我们没有这样放置，是放置到前上和后上的位置，我们就用公式4，用过公式后是不能形成十字的。 图4-1 图4-2 图4-3 相对顶棱面位 相邻顶棱面位 无顶棱面位 公式4：F （R U R' U'）F' 两遍公式4 两遍公式4 + U + 公式4 第五步：魔方的顶角面位（魔方的四个顶角的顶面色全部调至顶面的步骤） 图5 魔方吧制作 http://wenwen.soso.com/t/t501781.htm 当我们完成了顶层十字以后，我们来完成顶角的面位（即顶层角块的翻色），我们还是先观察一下，现在我们的魔方的四个角块是什么状况，如果是已经有一个角的黄色在顶层，其他三个角的顶面颜色不是黄色，我们来对照图5-1和图5-2看是那种情况，我们首先把顶层面是黄色的那个角块移动到前右的位置，再来对照图示，看是图5-1的情况还是图5-2的情况，是那种情况，我们对应用那个公式来完成即可完成顶角面位的步骤，如果不是这两种情况，那一定是下图中的其他5种情况其中的一种情况，按照这5种情况的对应图示放好自己的魔方，然后按照对应的操作步骤来完成。如图503的情况，我们首先把两个已经面位的角块放置的面超我们的方向，先用一个公式5-2后，上层旋转180度就完全是图5-1的情况，再用一次公式5-1即可完成四个角块的面位。 其实很多朋友也可以自己琢磨其他方法来实现这5种情况的角块面位步骤，只要我们弄明白了公式5-1和公式5-2是怎么来翻色的，就很轻松的实现其他情况的先转换成一角面位，其他三角要翻色的情况，自己动脑多想想，很简单的。 图5-1 图5-2 公式5-1：R' U2 R U R' U R 公式5-2：U' R U'U' R' U' R U' R' 魔方吧制作 魔方吧制作 魔方吧制作 图501 图502 图503 公式5-1+公式5-2 公式5-2+公式5-1 公式5-2 + U2 + 公式5-1 魔方吧制作 魔方吧制作 图504 图505 公式5-1 + U' 公式5-1 公式5-1+公式5-1 第六步:魔方的顶角归位（面位的四个顶角的其他两面颜色和对应面的中心块颜色同色） 图6 魔方吧制作 http://wenwen.soso.com/t/t501781.htm 这一步我们在三阶魔方教程复原顶层角块的时候，先观察有无两个侧面颜色一样的情况，如果有，如图6-1所示，把他们旋转到面向自己的位置，用公式6即可完成，如果不是这种情况，可随便用一次公式6，就一定会出现有两个角块的个侧面颜色一样的情况，我们再用一次公式6即可完成。 图6-1 公式6： R B' R F2 R' B R F2 R2 第七步：魔方的顶棱归位（已经面位的四个顶棱的另一面的颜色和所在的另四个面的中心块颜色同色） 图7 魔方吧制作 http://wenwen.soso.com/t/t501781.htm 魔方顶层的四个角块正确归位以后，我们来观察顶层的四个棱块，正常情况下，你手中现在的魔方状态应该是下图四种情况中的一种，如果是图7-1的情况，我们只需要做一次公式7即可完成，如果是其他三种情况，请按照图示对应的操作描述来两次运用公式7来完成顶棱的归位。如图703，我们首先需要把魔方放置的状态和图703的状态一样（即后上层的棱块和左上层的棱块需要互换可完成归位，右上次的棱块和前上层的棱块互换可以完成归位），我们用一次公式7，完成后，我们来做一步U'（即上层逆时针旋转90度）后，我们这个时候的状况就完全是图7-1的情况，这时候，我们再用一次公式7即可完成三阶魔方教程的全部复原了。 图7-1 公式7：（R U' R）（U R U R）（U' R' U' R2） 图701 图702 图703 公式7两次 公式7+U+公式7+U' 公式7+U'+公式7+U 第一步重点、 http://www.mf100.org/video/01.htm 第二步重点、 http://www.mf100.org/video/02.htm 第三步重点、 http://www.mf100.org/video/03.htm 第四步重点、 http://www.mf100.org/video/04.htm 第五步重点、 http://www.mf100.org/video/05.htm 第六步重点、 http://www.mf100.org/video/06.htm 第七步重点、 http://www.mf100.org/video/07.htm 魔方吧团队制作 公式说明 大家可以把图片保存到桌面上方便大家查阅 欢迎访问魔方也流行 E-mail:mfylx@qq.com

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[转载]data assimilation

lvlisuccess 2012-3-25 16:47

1、插值法：由已知的离散因变量的值来估计未知的中间插值的方法。插值法又称“内插法”，是利用函数f (x)在某区间中若干点的函数值，作出适当的特定函数，在这些点上取已知值，在区间的其他点上用这特定函数的值作为函数f (x)的近似值，这种方法称为插值法。如果这特定函数是多项式，就称它为插值多项式。 2、最优插值法：在均方根误差最小约束下进行插值的方法。 3、逐步订正法：以反比于网格点和测站间距离的平方为权重, 在某范围内求各站初估值和观测值之差的加权平均作为该点的初估值的订正, 再逐步缩小范围求新的订正的分析方法。 三维四维变分同化通过一种最优的方式把观测资料和背景场信息有机的结合起来形成最佳的模式初值。三维变分资料同化是目前世界许多业务预报中心普遍使用的一种模式初始化工具，因为它比四维变分资料同化经济得多。但该方法最主要的缺点有两个：一个是它把同化窗口 内不同时刻的观测资料都当作是同一t0时刻的观测资料，这实际上假设了天气状况在该同化窗口内是静止不变，显然与实际情况不符，会明显引起误差而影响同化的质量；另一个是它缺乏模式约束，尽管它可以包含一些简单的方程约束和平衡关系，但远远不能起到模式约束的作用，难以保证初值与模式的协调性。为了克服三维变分资料同化的缺点，四维变分资料同化显然是一个好的选择，它能产生一个与模式协调的、在同化窗口内通过模式解的轨迹最优拟合观测资料的初值。然而，由于目标函数中模式约束的引入，给四维变分资料同化中目标函数梯度的计算带来了很大的困难，尽管伴随技术对此给出了很好的解决方案，但梯度的计算仍然需要花费巨大的计算量。另外，伴随模式也不是在短时间内能够完成的，以至同化系统的建立需要较长的周期。尤其，由于现有最优化算法的局限性，其收敛性因模式约束的引入而降低，并因初猜场的粗糙而往往收敛不到最小值，而是收敛到局部极值，从而严重影响了四维变分同化所应有的效果。这些缺点正是导致它没有三维变分资料那样流行的主要原因，尤其是伴随模式的巨大计算量成为了阻碍该方法全面推广应用的最大瓶颈。因此，怎样最大限度减少四维变分资料同化的计算量变成了一个十分紧迫和意义重大的问题。

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三维科研体系 ≈ 文章数量 + 质量

热度 10 sunx0053 2012-3-11 06:25

每一个科研人员都关心的问题是如何能在保证质量的前提下，大大提高科研论文的数量。因为全球各处都是以发表的科研论文来评价一个科研人员的工作成绩。或为了生存，或为了谋利，有人在硬指标的压力下动了歪点子，一些不良的现象纷纷出现。灌水，抄袭，甚至造假的文章就出来了。 从不同的角度，根据不同的大小环境，解决文章的数量和质量的平衡问题的方法应该很多。其实文章的数量和质量基本上是由科研团队的风格决定的。 那么，解决这个问题的方法之一就是优化一个团队的科研风格。 单个科研团队的风格常见的为两类： 1. 一维的深挖型 （纵向科研）。 此型的科研专注于一个方向，不停地问问题，用尽所能往深处挖。 最基础，最重要的科学发现大多是此类科研的产物。 有了一个好的思路，又有资金，助手，尖端设备相伴， 领军的天才科学家终会成功。 也会有很多文章发在顶尖杂志，领各项大奖都是水到渠成。 但这种成功是不易复制的，多是耗巨资的，甚至是可遇不可求的。 而且， 若团队领头人所定的科研方向是错误的，可能到最后并无真正有用的科研成果。白白浪费了一大批人力物力。 如此，这种方式的科研不太适合拿来解决当前的问题。 2. 两维的撒网型 （横向科研）。多是抨击一个大问题的皮毛。不痛不痒。只要努力做，这种团队发表的文章数量可以保证，但多不是高质量的。 这种团队的有效转型需要一个领军人物 （ PI 或者有独立研究思路的学生或博后）， 确定一个好的方向，锲而不舍地做下去。若运气好，可以较快提高整体科研的质量。 成功转型的撒网型科研团队其实已经变成了一个 三维的有机生长型的团队 ， 在研究成果的数量和质量上可以找到一个好的平衡点。 从二维转到三维当然可以， 但最好是一开始就打造一个三维的科研团队。 这样的话，首先需要有一个整体的构思，可称为 科研图纸 (research map) 。 带领这个团队的人必须有远见， 能画出这个图纸。 有此宝 的候选人常常可以在北美 学校招人的时候胜出。 一旦入住，此人就求贤若渴，招有志之士相助。 通过科研， 把零件一个一个地设计出来， 慢慢组装。 若干年后， 想要达到的成果初见雏形， 科研更是干劲十足。 团队的带头人还必须要时刻给自己充电。 常常思考，常常学习。 只有辛苦地把自己的知识和见解升到了一个高点，才能胸有成竹，自信地指挥团队努力方向。这种团队出的文章有深挖的（理论），也有横向的（应用，或数据库的开发）， 但每一篇都有一个创新点，都是所要打造的机器的一个零件。 而不是一篇散沙或无意义的简单重复。 打造这三维的团队的事做起来并不容易。但放眼望去，这样的团队虽不多，也不少。 只要有希望，就不放弃。因为在我看来，她最美。

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[转载]三维地震石油勘探技术

mafei863 2012-1-26 18:46

来源：科学时报 某三维地震勘探仪器站 编者按：继中石油在冀东发现储量10亿吨的大型油田之后，中石近来也表示有望在新疆塔河油田获逾2亿吨探明储量（新华社5月31日报道）。这些大油田的勘探，都与一项技术——三维地震勘探技术——分不开。本报特约中国石油塔里木油田分公司高级工程师、北京大学地球与空间科学学院博士罗春树为读者解析这项技术的秘密。 三维地震勘探技术是一项集物理学、数学、计算机学为一体的综合性应用技术，其应用目的是为了使地下目标的图像更加清晰、位置预测更加可靠。三维地震勘探技术是从二维地震勘探逐步发展起来的，是地球物理勘探中最重要的方法，也是当前全球石油、天然气、煤炭等地下天然矿产的主要勘探技术。 与二维地震勘探相比，三维地震勘探不仅能获得一张张地震剖面图，还能获得一个三维空间上的数据体。三维数据体的信息点的密度可达12.5米×12.5米（即在12.5米×12.5米的面积内便采集一个数据），而二维测线信息点的密度一般最高为1千米×1千米。由于三维地震勘探获得信息量丰富，地震剖面分辨率高，地下的古河流、古湖泊、古高山、古喀斯特地貌、断层等均可直接或间接反映出来。地质勘探人员利用高品质的三维地震资料找油找气，中国近期发现的渤海湾南堡大油田、四川普光大气田、塔里木盆地塔中Ⅰ号大气田等，全要归功于高精度的三维地震勘探技术。 要了解三维地震勘探技术，有必要先了解一下二维地震勘探的基本原理。二维地震勘探方法是在地面上布置一条条的测线，沿各条测线进行地震勘探施工，采集地下地层反射回地面的地震波信息，然后经过电子计算机处理得出一张张地震剖面图。经过地质解释的地震剖面图就像从地面向下切了一刀，在二维空间（长度和深度方向）上显示地下的地质构造情况。同时几十条相交的二维测线共同使用，即可编制出地下某地质时期沉积前地表的起伏情况。如果发现哪些地方可能储有油气，则可确定其为油气钻探井位。 三维地震勘探的理论与工作流程和二维地震勘探大体相似，但其工作内容及达到的效果却今非昔比了。三维地震勘探主要由野外地震数据资料采集、室内地震数据处理、地震资料解释3个步骤组成，这是一项系统工程，甚至每个步骤就是一个系统，因为这3个步骤既相互独立，又相互影响，而且每一步骤均需要最先进的计算机硬件和软件的支撑。 野外地震数据资料采集包括测量、钻浅井孔埋炸药（在使用炸药震源时）、埋检波器、布置电缆线至仪器车几道工序。测量的任务是定好测线及爆炸点和接收点的位置。钻井的任务是准备好可埋下炸药的浅井。埋炸药就是向井中放入炸药，以在爆炸后产生出地震波。地震波遇岩层界面反射回来被检波器接收并传到仪器车，仪器车将检波器传来的信号记录下来，这就获得了用以研究地下油气埋藏情况的地震记录。 室内地震数据处理是把采集到的地震信息磁带上的大量数据输入专用电子计算机，按不同要求用一系列功能不同的程序进行处理运算，把数据进行归类编排，突出有效的，除去无效和干扰的，最后把经过各种处理的数据进行叠加和偏移，最终得到一份份地震剖面或三维数据体文件。 地震资料解释是把经过处理的地震信息变成地质成果的过程，包括运用波动理论和地质知识，综合地质、钻井、测井等各项资料，作出构造解释、地层解释、岩性和烃类检测解释及综合解释，绘出有关成果图件，对工作区域作出含油气评价，提出钻探井位置等。 三维地震勘探是根据人工激发地震波在地下岩层中的传播路线和时间、探测地下岩层界面的埋藏深度和形状，认识地下地质构造进而寻找油气藏的技术，与医院使用的B超、彩超和CT技术类似。地质学家通过三维勘探剖面寻找地下油气藏，和医生通过CT寻找病人身体内部的病变不同之处在于：人体结构是基本相同的，而地表的条件和地下的地质结构却千变万化，油气的运动方向与赋存部位也无规律可循；应该说，地质学家面临的挑战比医生大得多。 也正因为如此，为了寻找更多的石油与天然气，三维地震勘探技术近几年发展很快，数据采集、处理和解释的方法不断取得新的突破。每秒几千亿次计算速度的高性能计算机和几百T（1T=1000GB）的存储设备，促进了地震勘探技术的发展；同时，三维地震勘探技术也反过来促进了计算机硬、软件的发展，还催生了层序地层学、地震地层学等新的边缘学科，这些新的油气勘探理论对复杂油气藏的勘探起到了很好的指导作用。 三维地震勘探技术今后的发展方向主要包括3方面： 一是发展万道地震采集技术。采用万道地震仪（测线在30000道以上）和数字检波器进行单点激发、单点接收、大动态范围、多记录道数、多分量地震、全方位信息、小面元网格、高覆盖次数的特高精度三维地震采集技术。 二是发展数据处理和数据存储技术。为提高处理精度，必须发展海量机群并行处理和海量存储技术。海量机群并行处理技术是指PC-CLUSTER（针对大型数据库及大负荷运算量的集群计算机）的节点要多，同时发展相关的静校正处理、组合处理、叠前时间偏移、叠前深度偏移、全三维各向异性等处理技术，以提高地下成像精度和储层描述精度及含油气分析精度。海量存储技术指发展大容量的磁盘和自动带库，以满足大数据量的存储需求。 三是进行高精度精细地震解释。随着微机性能的提高、成本的降低以及可视化解释软件的发展，三维可视化解释技术的发展趋向是微机群，即用于解释的微机群将以两种形式存在：一种是集成并行机群，用于大数据量的计算和三维可视化分析；另一种是分布式机群，人手一台，通过网络连接，用于精细解释研究。

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地震地幔柱的三维立体图像制作

seisman 2011-7-21 12:05

地震地热说应用：方法论 3 地震地幔柱的三维立体图像制作 Seisman 希望：严格的科技工作者引用时都会注明“据陈立军地震地热说原理与应用”，并加注引用网址。版权所有，谢谢合作！ 1 ）资料整理 利用上节所生成的地震三维分布数据文件，按震源深度排序待用。 2 ）绘制地震地幔柱的三维立体图像 ① 利用 Origin 软件绘制地震 三维立体图，步骤是： a ）启动 Origin 软件—— file —— Import —— Single ACCII ——输入经过排序的三维数据文件。 b ）选取经度、纬度和震源深度 3 列数据（图 1 ），点击 3D Scatter Plot 图标，即可绘制三维立体图。 c ）编辑 Graph1 ，点击图形右上角跳出 Plot Details 菜单，点击 Planes —— Enable —— 回车，绘制坐标框（图 2 ）。 d ）双击任一地震，给地震按照震源深度上色： Symbol —— Edge Color —— Color Mapping —— Col(c) —— Show Constructio —— Size —— 6 或 8 —— 回车。 e ）右键点图内空白处，导出图例 New Color Scale ，双击图例编辑大小 Color Bar 和 Lable Gap ，以及上下次序 Reverse Order ，回车。地震的三维立体图制作完毕（图 3 ）。 注意：当图形坐标与图例坐标不符时要调整图形坐标。尤其注意深度坐标。 ② 地震地幔柱空间立体图的制作：利用任一张地震地幔柱的 三维立体图，制作一个同规格不带坐标的三维空盒子，表示地震地幔柱所占用的三维空间 （图 4 ）。 3 ） 三维立体图像 的制作：利用 PS 软件绘制 立体图，步骤是： ① 打开地震立体图，编辑图例，加注文字、壳内强震和火山等。 ② 用 Alt+ 套索工具 选取地震立体图， Ctrl+Shift+j 分离立体图构成新图层。 ③ 打开空间立体图，用 Alt+ 套索工具选取空间立体图框拖放到地震立体图中，配准并置于地震立体图的新图层之下。 ④ 编辑地震立体图新图层，点“正片叠底”， 地震地幔柱的三维立体图像制作成功 （图 5 ） 。 本文所采用的地震资料取自 http://www.ncedc.org/ 网页的 ANSS 地震目录，火山资料取自 http://www.volcano.si.edu/ 网页的 GVP 火山月报，谨此致谢。 （ 2011.7.21 初稿） 图 1 地震立体图制作 1 图 2 地震立体图制作 2 图 3 地震立体图制作 3 图 4 空间立体图制作（陈晓艳小姐制作） 图 5 最终效果图

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地震地幔柱的平面三维投影技术

热度 1 seisman 2011-7-20 22:46

地震地热说应用：方法论 2 地震地幔柱的平面三维投影技术 Seisman 希望：严格的科技工作者引用时都会注明“据陈立军地震地热说原理与应用”，并加注引用网址。版权所有，谢谢合作！ 1 ）资料整理 ① 地震目录：建议使用 *.eqt 的地震目录格式，因为这个格式在中国的很多分析预测软件中比较通用。格式如下： 年 5 字符（空格 + 年 4 位），月 2 ，日 2 ，时 2 ，分 2 ，秒 2 ，纬度 6 （度度度 . 度度），经度 7 （度度度度 . 度度），震级 4 （级 . 级级），深度 3 （ km ），资料来源 3 （ 000 ） 例： 20061221011252-26.23 179.354.40507 0 ② 地震地幔柱的地震目录：从地震总目录中选取地震地幔柱的地震目录。地震地幔柱的边界可以是矩形或多边形。 ③ 平面三维资料：从地震地幔柱的地震目录中抽取经度、纬度和震源深度组成 3 列的地震平面三维分布的数据文件 。 2 ）绘制地震地幔柱地震平面三维分布的投影图 ① 利用 Origin 软件绘制 地震平面三维分布的散点图，步骤是： a ）启动 Origin 软件—— file —— Import —— Single ACCII ——输入三维数据文件。 b ）选取经度和纬度两列数据（图 1 ），点击左下角的散点图图标，即可绘制散点图（图 2 ）。 c ）编辑 Graph1 ，调整坐标，添加网格线（图 3 ）。 d ）双击任一地震，给地震按照震源深度上色： Symbol —— Color Mapping —— Col(c) —— Show Constructio —— Shape —— Sphere —— Size —— 6 —— 回车。 e ）右键点图内空白处，导出图例 New Color Scale ，双击图例编辑大小 Color Bar 和 Lable Gap ，以及上下次序 Reverse Order ，回车。散点图制作完毕（图 4 ）。 ② 地图制作：找到全球地图数据文件，变换成经度和纬度的两列数据文件，同样利用 Origin 软件绘制地震地幔柱所在地区的地图（图 5 ）。 ③ 投影图的制作：利用 PS 软件绘制 投影图，步骤是： a ）打开散点图，编辑图例，加注文字、壳内强震和火山等。 b ）方框选取散点图， Ctrl+Shift+j 分离散点图构成新图层。 c ）打开地图文件，去掉多余的线条，对陆地和海洋分别配色，然后方框选取地图框拖放到散点图文件中，置于散点图新图层之下，并配准。 d ）编辑散点图新图层，点“正片叠底”，投影图制作成功。 e ）如果对坐标配置采取一定的技巧，最终效果则如图 6 所示。 3）方法缺陷 本方法尚有缺陷，就是早期的深源地震会被晚期的浅源地震覆盖，对于斜立的地震地幔柱没有太大影响，而对于直立的地震地幔柱则极为不利，有待改进。 制作散点图之前对平面三维资料按震源深度排序，或许能改善效果。——7.21注 地震地幔柱三维资料经过排序后绘制的平面三维投影图和三维立体图像得到明显改善。真知来源于实践，一点不假！ ——7.21注 本文所采用的地震资料取自 http://www.ncedc.org/ 网页的 ANSS 地震目录，火山资料取自 http://www.volcano.si.edu/ 网页的 GVP 火山月报，谨此致谢。 （ 2011.7.20 初稿） 图 1 散点图制作 1 图 2 散点图制作 2 图 3 散点图制作 3 图 4 散点图制作 4 图 5 地图制作 图 6 最终效果图

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二维生物如何观察三维世界

热度 6 outcrop 2011-2-17 01:54

假设 有一种智慧生物生活在二维世界（平面）中， 由于“维”的线性无关，严格的二维世界生物是无法“进入”三维世界的。 但这个二维生物有无可能来观察三维世界呢？又至少需要什么条件才能观察呢？ 有没有可能 通过一些三维世界的某些介入， 甚至“进入”三维世界呢？ 不知道这算不算一个值得讨论的话题。 刚看了陈老师文章里的评论和回答，还是不明白如何实现： http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=278395do=blogid=412095

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三维立体与二维投影

热度 3 readnet 2011-2-5 10:00

三维和二维之间存在着一种重要关系，这就是立体和投影的关系。 三维立体被光线照射，会在二维的面上投下它的阴影，即投影。 投影的形状取决于原来立体的形状。 比如说，一个球体的投影是一个圆或者椭圆。 不过，如果投影是一个圆面，就不能反推形成这个投影的那个立体肯定是一个球。 原来的立体可能是一个圆柱，也可能是一个圆锥。 投影显示的只是从某一个方向照射所得到的形状。 换句话说，投影截取到的仅仅是原来立体所具有的部分信息，而不是全部信息，所显示的原来立体的样子是“不完全”的。 古希腊的哲学家柏拉图（公元前427－前347）曾在公元前360年发表过一部叫做《理想国》的著作，其中写有一个非常著名的“洞窟比喻”。 从小就囚禁在洞窟内的囚徒只看见过映照在洞壁上的影子，他以为那影子就是全部世界，终其一生也不知道投下那影子的立体的真实样子。 柏拉图用这个比喻来表达他的一个思想，即只凭经验来思考什么是真实的人，就犹如这名囚徒。 “ 我们只看见了投影 ”。 柏拉图用这句话来劝诫人们，要把目光从洞壁转向洞外，才能求得“真知”（柏拉图称之为“理想”）。 柏拉图的这些话，对于人类挑战“宇宙究竟有多少维”这个大课题，也具有十分重要的意义。 柏拉图说：“我们看见的这个世界也许是一个‘投影’” 小结 柏拉图的“洞窟比喻” 柏拉图在其《理想国》一书中所写的“洞窟比喻”的大致意思如下：“从小就被囚禁在洞窟中的囚徒只能看见洞壁（无法看到后面）。他们以为洞壁上的影子就是全部世界，把影子当成真实的物体。只有解除囚禁，把目光投向洞窟的外面，才有可能求得真知（理想）。” 投影显示的仅仅是立体的“横断面” 设想一个【平头改锥（螺丝刀）】的头部， 光线从上向下照射时（沿着z轴方向），得到的投影是一个【圆】； 光线从后向前照射时（沿着y轴方向），得到的投影是一个【正方形】； 光线从左向右照射时（沿着x轴方向），得到的投影是一个【三角形】。 也就是说， 投影只截取到物体所具有的信息中属于较低维度的一部分信息 。 例如“测量身高”，是将三维降低为一维的投影。 我们所见到的是否是真实的立体？ 位于眼球深处的“视网膜”是接受来自外界光线的一个屏幕。 左右眼球相隔一定的距离，因此，同一物体映照在左眼和右眼视网膜上的二维图像并不相同。 大脑会根据这种微小的差异补上远近信息。 我们看到的三维图像其实是大脑重新构建的一种“间接三维图像”。 从上面两幅图中　能看出什么？ 扩展阅读： “三维”的特性 　＝ ★ ＝ 　 维与时间

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Z空间色空间n维空间多维空间色色球太极色球音乐绘画艺术矢量连续

readnet 2010-10-1 11:16

Z 空 间 色 空 间 n 维 空 间 多 维 空 间 色 色 球 太极 色 球 音 乐 绘 画 艺术 矢 量 连 续 线 性 标 量 离 散 非 线 性 关键词： Z 空间 , 三维 , 时间 , 空间 ,n 维 , 多维 , 球形 , 太极 , 色球 , 音乐 , 绘画 , 文化 , 艺术 , 矢量 , 连续 , 线性 , 标量 , 离散 , 非线性 【 科学 八卦 测试： 目的： 科学网博客 的 标题 和 关键词 有 多长 ？ 方法：将 最上面 的 三行内容 输入 标题栏中 看能否 装得下 ？ 结果： 标题长度 ：见鳖文 顶部 ； 关键词长度 ：见底部 本文标签 结论： 标题长度 ：最多 30 个字 ； 关键词长度 ：最多 20 个字 】 到哪里去？ 30 年代，到延安去，到太行去，到敌人后方去； 40 年代，到辽沈去，到平津去，到长江对岸去； 50 年代，到农村去，到边疆去，到祖国最需要的地方去； 60 年代，到山上去，到乡下去，到贫下中农当中去； 70 年代，到城市去，到部队去，到能生活得好一些的地方去； 80 年代，到大学去，到夜校去，到可以拿到文凭的地方去； 90 年代，到美国去，到法加去，到一切不说中国话的地方去； 00 年代，到国企去，到外企去，到年薪百万的地方去； 10 年代，到党政机关去，到公务员队伍中去，到一辈子不失业的地方去。 国庆长假到了， 到没有信号的地方去！ 到领导看不到的地方去！ 到最清静的地方去！ 祝 大 家 节 日 快 乐 ！ 扩展阅读： 学术探讨之 关于颜色的维数空间 关我“球”事 —— 从四维色球到五维太极色球 用太极色球表达音乐与色彩 上帝之数 摄影鳖文之 从首都 机 从首都机场 T3 航站楼起飞 到乌鲁木 齐 从首都机场T3 航站楼起飞 到乌鲁木齐 ( 航拍篇) 从首都机场T3 航站楼起飞 到乌鲁木齐 ( 航拍篇之二) 从首都机场T3 航站楼起飞 到乌鲁木齐 ( 航拍篇之三) 从首都机场 T3 航站楼 起飞 到乌鲁木齐 ( 航拍篇之四 ) 从首都机场T3 航站楼起飞 到乌鲁木齐 ( 航拍篇之五) 乌鲁木齐 观民族歌舞演出

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矿体圈定问题

csugisdage 2010-3-19 11:03

矿体圈定除了有矿体圈定原则之外，还得考虑勘探线剖面图、样品、岩性、水平投影图、中段图、综合地形地质图等资料，不同的矿种，矿体形态和方法不同。有色金属和稀有金属矿体形态复杂多边，黑色金属和非金属矿则简单一些。尤其在实用传统方法中的含矿率进行计算时，矿体圈定问题多多，两种方式的思维思路差别太大。

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三维地质报告编写续

csugisdage 2010-3-11 13:54

报告终于写完了，结果和在误差范围内，天气也转暖了。整个流程回味下来，从最开始的资料收集到后面的椭球体设置，一句话，细节处理很重要，每一个环节都必须根据矿体实际情况来。资料汇总也很重要。

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三维地质报告的编写

csugisdage 2010-3-2 15:50

写了前部分，后部分写不下去了。数据收集、分析归纳、数据处理，软件操作，原理介绍，数据处理结果，数据处理结果分析。后两点不好写。

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[转载]北京市确定468个地质灾害隐患

pony1984621 2010-1-21 14:37

http://www.sina.com.cn 2010年01月18日15:09 北京晚报 　　 亦庄经济开发区三维地质结构模型，图中地表以下不同的色块代表不同的地层。J204 　　本报讯（记者张楠）今天上午，首个可以三维透视北京城市地下迷宫的北京市多参数立体地质调查正式亮相。记者从北京市地勘局公布的调查结果中了解到，北京市地下水年可开采量为26.33亿立方米，地热水可持续开采100年。调查还确定了全市共有468处突发地质灾害隐患点。 　　地热水可再开采100年 　　总投入4450万元、历时4年完成的首个以城市地质为主题的地质调查项目北京市多参数立体地质调查项目成果，今天上午正式向北京市政府移交。至此，北京成为目前世界上第一个拥有三维可视化地质信息管理与服务系统的特大城市。 　　记者发现，调查项目对生活垃圾场现状、断裂活动性、地下水资源和地热资源潜力进行了评价和调查，还同时建立了工程建设层以及奥运场区等8个三维地质模型和城市地下水流仿真模型，让人们可以三维透视北京城市的地下迷宫。 　　今天上午首次正式对外公布的调查结果显示，北京市地下水年可开采量为26.33亿立方米。地热水总储存量250亿立方米，地热水年水位下降1米可开采量达到7775万立方米，可持续开采100年。 　　应建立应急供水水源地 　　项目还首次对北京地下水质进行了分层调查。调查结果显示，北京地下水水质总体较好，深层地下水好于浅层地下水，但存在由浅到深、范围逐步扩大的水质超标趋势。 　　不过，调查也同时指出，北京平原区地下水的开采量必须控制在每年21亿立方米，应在不影响正常地下水开采的条件下，在尚有应急潜力的地区建立应急供水水源地，以满足城市高峰期供水要求；同时要以2010年南水北调全线贯通为契机建立地下水战略储备体系，实现北京地下水、地表水的联合调度和联合调蓄，进而使地下水环境得到改善，减缓地面沉降、水质恶化等不良环境地质问题的继续恶化。 　　地质灾害隐患点确定 　　垃圾包围城市是北京市环保部门面临的重要问题。根据此次对北京平原区的生活垃圾场现状调查，共查出生活垃圾场490处，其中高污染风险场地125处，中等污染风险场地160处，低污染风险场地205处，总占地面积1077.3万平方米，总填埋量约3636万吨。根据调查结果，北京市将划分出禁止填埋区、限制填埋区和适宜填埋区3类。 　　北京土壤质量状况也是北京关心的另一重点问题，本次调查首次查明北京平原区土壤地球化学54种元素背景及现状，发现大部地区土壤环境良好，但As、Cd、Hg、Pb等有害元素的含量有增加的趋势。 　　此外，在对不同的地质灾害种类进行调查，同时对居民点、交通干线、旅游景点等各类不同的受危害对象的风险承受能力和可能造成的后果进行了评估后，调查还确定，全市共有468处突发地质灾害隐患点。 　　地面沉降破坏地下管线 　　调查显示，地面沉降已经对北京市地下管线造成了破坏，造成各类工程建筑如城市建筑、交通、农田和水利设施等直接受到损坏。比如，顺义地裂缝和高丽营地裂缝，已造成上百间民房和厂房不同程度的破坏。 　　记者在北京市地勘局信息大厅多参数立体地质调查项目实验室内看到，随着研究人员在电脑上输入一个个指令，北京市的主要岩性地质体、地下构造断裂、地热、地下水等三维仿真模型等内部地质结构，即可直观、形象地展现在人们眼前。以地铁选线为例，工作人员根据地铁规划的路线进行穿越地下试验，在伴随穿越活动的镜头中即可清晰地看到规划线路全程的立体地质结构。这样，就可以对活动断裂、地面沉降、砂土液化等不良地质作用的影响进行分段分级评价，详细掌握了沿线的工程地质、水文地质及可能存在的岩土工程问题。据了解，此后这一调查结果还将广泛应用到垃圾场的选址、地下水的开采和地热利用等方面。J204

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关于野外工程数据质量

csugisdage 2010-1-11 10:20

地质野外工作质量系于野外团队的成员素质和管理。昨天听了陈毓川院士的报告，在讲到利用新技术综合找矿时，提到找矿团队的建设，鉴于众所周知的原因，找矿团队必须要立足于老中青结合，老同志的经验加上中青年同志的干劲才能合理的达成优质的工作。分开来说，成员素质，这个在于个人的专业素养、职业精神和个性，这个在组建项目团队的时候有必要的考虑；管理则需要以结合自身实际所制定的野外规范为准绳，坚持实施，尤其注意外业工作的及时记录和总结，今日事今日毕，严格控制进度和质量。

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用搜索椭球体为块估值并分级

csugisdage 2010-1-8 14:44

思想来源于孙玉建（2006）在《地质与勘探》上发表的文章，提出了以块为核心的勘探和资源储量评估的合理性解决方案。 搜索椭球体的参数包含半径、扇区、点数、形态参数等。 根据数据搜索椭球体的不同半径、搜索次数、工程数量等因素确定资源量级别。

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线框文件转换

csugisdage 2010-1-8 14:16

用各种三维软件建立好的实体模型（一般是基于TIN的线框模型）算法和原理差不多，但是基于其它原因，相互之间的转换却不一定顺风顺水。从手头掌握的情况来看，MM的线框能够导出的格式有dxf、vuclan、ascii、mdb，能够导入的格式有dxf、vuclan、ascii。而DM能够导出的格式中竟然包含MM，确实是比MM高明之处。

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地质变量估算方法

csugisdage 2010-1-5 15:45

为了利用有限的地质及生产勘探样品数据，确定矿床内部相关变量（品位、岩体质量指标、岩性等）的分布，必须选用合理的地质变量估算方法。 目前对于岩性以外的地质变量的估算方法主要有趋势面法（GPI）、距离幂次反比法(IDW)、地质统计学法（克里格法）。其中地质统计学法是国外储量计算与管理得主要方法，西方国家矿产法规定，矿产申请贷款时，必须向银行当局提供地质统计学所计算出来的储量，其意义在于定量地评价区域化变量的空间结构性、对未取样处的区域化变量进行估值。国际上通行的做法是，在对矿床进行初步评价或是数据量不足时，选用较为简单的方法，一般是距离平方反比法，有了足够数据对矿床进行正式可行性评价时，选用地质统计学法。

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块段模型

csugisdage 2010-1-5 15:23

三维块段是上世纪六十年代初为描述浸染状矿床发展起来的一种建模方法，其主要是为了进行储量计算，实质就是用一系列的相同尺寸的立方块去表达矿体。 这种技术简单明晰，但运算效率不高，对边界的判断会产生较大误差。因此提出了一种所谓的变块模型，即在边界部分采用子块段，其它部位还是采用初始方块。

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三维地质建模

csugisdage 2010-1-5 14:17

三维地质目前是热点，其主要用来做三维演示和储量计算，建模后可继续利用的成矿预测和对地勘生产的指导还没充分利用起来。目前而言，中国大陆地区的大部分地勘单位和大型矿业单位都相关软硬件配备，采用的软件和标准也不尽相同，国际上比较通用的Micromine和Surpac以及Datamine均通过国土资源部的储量计算认证，国内的3DMine还在市场开拓和技术成熟中，目前国内还是三大国外软件的天下。

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美国航天局拍摄的拉萨三维景观图

pony1984621 2009-9-26 22:13

编译 / 马志飞（ Beijing Institute of Geology ） （资料来源： http://earthobservatory.nasa.gov ） 海拔 3650 米 的拉萨，是世界上海拔最高的城市之一，坐落于中国南部的喜马拉雅山脉的平坦河谷中。这幅图片，由美国航天局的 Terra 卫星上的 先进星载热发射和反射辐射仪 (ASTER) 采集制作，展示了拉萨具有立体效果的三维风景。 山脉好像呈辐射状围绕着这个平坦的城市。高山是棕色的，当 2005 年 11 月 24 日 这张照片被拍摄时，山上已经长了一些植被。但这座城市，却是一个 绿洲 。在这幅假彩色合成图像上，拉萨是红色和银白色的，其中植物覆盖的土地是红色的，人工建筑的地面是银色或者白色的。拉萨河蜿蜒穿过山谷。（注：拉萨河，中国西藏自治区河流。藏语称吉曲。发源于念青唐古拉山南麓，西南流经拉萨市，至曲水县汇入雅鲁藏布江。下游河谷开阔，是西藏的主要耕作区。）它漫游的河道给我们提供了一种证据，表明这里的地面相对平坦，因为这儿的地形并没有迫使河流的流向发生大的变化。 拉萨是中国西藏自治区的行政首府，在位于青藏高原的中心，具有悠久的历史。该市最著名的地标，布达拉宫和罗布林卡，在图像上也是最突出的两点。 堡垒般的布达拉宫坐落于市中心一处地表轻微隆起的地方，清晰可见的白色正方形为广场，这是该图中最大的一处人工建筑物。罗布林卡，是图像中最大的公园，它是红色的，在布达拉宫以西，为植物覆盖的矩形区域。这两处景观都是世界遗产。 图中还有一处比较显著的区域是拉鲁湿地自然保护区，在城市的北侧，为红棕色并带有黑色斑点，黑色表示地面有水存在。自然湿地影响拉萨的气候，增加城市的湿度。对于拉萨这样一个海拔较高、空气稀薄的城市，这里的植物也是一个重要的氧气来源，而且，拉鲁湿地自然保护区也给大量的鸟类提供了一个广阔的栖息地。 附件下载（大图，3M）： 美国航天局拍摄的拉萨三维景观图

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碳的零维一维二维材料

zuozw 2009-8-7 23:05

碳，作为一种非常常见的元素，对有机物有着重要的意义。单质碳材料有零维，一维，二维和三维。这里主要介绍一下富勒烯，碳纳米管和石墨烯这三种材料。 富勒烯(巴基球，足球烯，Fullerene，C60)： 作为零维材料，在1985年英国H. W. Kroto和美国R. E. Smalley等人在氦气流中以激光汽化蒸发石墨实验中发现C60。由五元环、六元环等构成的封闭式空心球形或椭球形结构的共轭烯。 1985年文章 C60 Buckminsterfullerene 。 在碳纳米管发现之前，它是研究的热点，在生物和医学有着重要的意义。此外还有C78、C82、C84、C90、C96等。 碳纳米管(carbon naotubes) 作为一维纳米材料，自1991年被S. Iijima发现以来一直是研究的热点。根据层数可分为单壁(single-wall carbon nanotubes)和多壁(multiwall carbon nanotubes)。根据手性可分为非手性(armchair和zigzag)和手性(chiral)结构。中空结构，一般可认为是单层石墨卷曲而成。它在很多领域都有着广泛的应用和前景。正如美国Alex Zettl 教授说，就应用前景对C60和碳纳米管进行全面的比较，C60可以用一页纸概括，而碳纳米管需要一本书来完成。推荐一本书Physical properties of carbon nanotubes(R. Saito, G. Dresselhaus, and M.S. Dresselhaus 1998，Imperial College Press ，世图有卖：39元)。 The field of nanotubes is still rapidly growing. As emphasized, many questions are still unanswered. The dynamics of hot electrons (and electron-hole pairs) in optical experiments, the nature of the contact resistance at metallic electrode interfaces, the effect of an out-of- equilibrium phonon distribution on inelastic scattering, and the domain of existence of the Luttinger-liquid, charge-density-wave, and superconducting phases are still subjects which require a considerable amount of work and understanding. Further, and beyond the intrinsic properties of nanotubes, the physics of functionalized, chemisorbed, doped, or excited CNTs is driven by potential applications in molecular electronics, optoelectronics, and sensors. Such themes are still largely unexplored areas for theorists: while early theoretical papers preceded experiments on the discussion of the basic electronic properties of pristine tubes, such complex systems and applications have now been demonstrated experimentally and theory is lagging behind. The field of nanotubes has fostered much interest in related systems such as graphene or semiconducting nanowires.（摘自Rev. Mod. Phys., Vol. 79, No. 2，667-732，2007.见下面RMP文章）. Iijima91年Natrue文章 07年RMP综述文章 Electronic and transport properties of nanotubes 石墨烯(单层石墨，graphene) 作为二维材料，一般厚度方向为单原子层或双原子层碳原子。完美的石墨烯包括六角元胞(等角六边形)。2004年被英国A.K.Geim发现。石墨烯有众多优异的物理性质，在很多现象中有很多异常的行为如整数量子霍尔效应，准粒子激发谱可用2+1维无质量的相对论Dirac方程描述等等。近几年研究的特别热。 Graphene is a unique system in many ways. It is truly 2D, has unusual electronic excitations described in terms of Dirac fermions that move in a curved space, is an interesting mix of a semiconductor (zero density of states) and a metal (gaplessness), and has properties of soft matter. The electrons in graphene seem to be almost insensitive to disorder and electron-electron interactions and have very long mean free paths. Hence, graphene's properties are different from what is found in usual metals and semiconductors. Graphene has also a robust but flexible structure with unusual phonon modes that do not exist in ordinary 3D solids. In some sense, grapheme brings together issues in quantum gravity and particle physics, and also from soft and hard condensed matter. Interestingly enough, these properties can be easily modified with the application of electric and magnetic fields, addition of layers, control of its geometry, and chemical doping. Moreover, graphene can be directly and relatively easily probed by various scanning probe techniques from mesoscopic down to atomic scales, because it is not buried inside a 3D structure. This makes graphene one of the most versatile systems in condensed-matter research。（摘自Rev. Mod. Phys., Vol. 81,No. 1,109-162,2009.文章见下面）. 09年RMP综述文章 The electronic properties of graphene

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宙 思

pxy 2009-4-17 23:33

开端 当流星划过天空的时候，我们看到了一条线，而它原本只是一个光点，只是随着时间的不同连成了一条轨迹线；当我们戴着妈妈织的围巾的时候，我们看它是一个带状面，而它却是由一条线交叠而来的；当我们观看电影的时候，我们感受到的是生活的变化，而这一现象来源于一幅幅静态场景画的连续播放。就如同电脑给我们展示的各种多媒体信息一样，这些信息只是一个个 0 或 1 的点信息在时间上的排序而已。当电脑的速度足够快时，谁也不敢否认它不会为我们呈现一个与我们生活几近相似的世界。 来吧，让我们仔细感受一下我们生活的这个世界吧。我们认为我们的世界是一个三维的空间加一维的时间而组合起来的四维时空世界。那么我们是如何认识到三维空间的呢？靠我们的眼睛看，靠我们的耳朵听，靠我们的触觉感受，那么如果我们看到的只是一幅幅二维画面呢，就像电影一样，如果这些二维画面又是随时间勾勒出的一个个点呢？就像围巾与星光一样，那么我们又该怎样描述我们的世界呢？对于我们的耳朵，连立体音响和鬼屋的耳麦都可以让我们相信那些声音来自三维的世界，那么我们还要它来解释什么三维的世界呢？而且听觉与触觉一样，它们原本接受的就是一维信息而已。那么，让我们将这些串连在一起吧，一个随时间变化的点，构成了一条线，这条线在时间的流淌中汇成了一个个面，在实践中推进的面呈现了立体的空间，立体感受的我们随时间的前进，感受时空四维的变迁。而我们现在体验到的，或者说存在的每一秒的世界都只是一个点在这一秒里所经历的变化而已。 那么世界的本质是什么，或者说宇宙是什么？也许它只是一段时间，这段时间的长度就是一个个连续的变化。一旦停止了变化（或者出现了与以前相同的变化），那么宇宙就终止了（或者也可以说又回到了开始）。就像对于一个周期信号而言，一个周期和无数个周期所表达的内容实际上是一样的，对于宇宙也是这样，可以认为它是有限长的，也可以认为是无限长的。而同样的变化其实是没有变化。

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宙 思

pxy 2009-4-17 23:28

从今天开始，我将会连载【宙 思】的内容，希望各位好友多多关注，多多评价，谢谢。 序言 古往今来，世世代代，人类一直在追求什么？真，善，美。而何为真呢？与真相对的是假，而何为假呢？难道只是给了一个分割点，一个评价标准，世界就会被分成两半，一半为真，一半为假。所有的现象都是现象，为什么要分个真假，去寻找现象背后的真相呢？因为我们想知道到底什么引起了这一现象，即：是什么的因导致了一个如此的果。那为什么要去寻找这个因呢？一方面，像所有的生物一样，我们想趋利避害使现在的我们能够更好的发展，即为了当代和下一代的生存问题；另一方面，也许是人类的意识所特有的吧，那应该就是人还要为世世代代的生存考虑。所以我们不仅要探寻现世界中的因与果，还要去探寻我们的过去和将来，以便人类可以连绵不息。因此人类不仅会在我们这一代里彼此传递自己的经验（即自身得到的因果关系），还会把这一世代得到的因与果想办法留给下一代。这就是人类本性所求的善，和追求共同发展所呈现的美。 这种人类所要寻求的因与果，其实就是世间万物所遵循的因果律，因此因果律也是世界发展的最本质的规律，什么是最具有因果规律的呢？那就是时间。那么

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考槃笔记-27-三

考槃在涧 2008-9-23 11:42

空间为啥是三维？ 空间为啥是三维的？这个傻问题可难倒了不少人。按照老曹的说法，从空间的角度说 , 维数可以任意大 , 甚至超越连续，但我理解这是从数学的角度去理解空间。从生活常识看，我们生活的空间就是三维的。而弦论认为宇宙有尺度非常小的额外维，也就是说，如果把时间看成统一体的话，宇宙时空的维度是超四维的。 我比较怀疑弦论这个说法，空间的长度其实是个相对概念，没有实体的空间无所谓长度不长度，因此，额外维也许不必要有长度。时间有长度么？时间的长度不过是两个时刻的差值，也还是个相对的概念。 当然有可能是我不懂弦论，高手请指点。下面从我所知的一些关于空间维度的看法入手，看看空间为什么是三维的？ 康德的三维观 康德提出了一个傻问题：空间为啥是三维的？康德自己解答道，如果空间有四维，那么引力就应该与距离的立方呈反比关系，如果空间有 100 维，那么就应该与距离的 99 次方呈反比关系。一般地， N 维的世界，引力将与距离的 N-1 次方成反比关系。 因此康德认为，由于有牛顿的引力公式存在，所以空间必然是三维的。可是，又有人说，正是因为空间是三维的，所以牛顿引力定律才是和距离平方成反比的。 到底哪一个对呢？ 被压扁的人 一种说法是，假设空间是二维的，那么一个人将成为如下图所示的样子： 这个可怜的，被压扁的人发现，他不但被压扁了，还被分割成两部分！因此，只有在三维中，一个被钻了一个孔的物体才能保证不被割裂开，如下图： 尽管球体被钻了一个孔，但球体表面还是连通为一体的，球体还是一个，而不是像二维图形那样成为割裂的两个。 既然三维已经满足了这种特性，那么三维就足够了，用不着四维或者更高的维数。 等级主义者的维度观 有等级主义者用多边形来表示各类人： 看来他认为女人的思维模式是直线式的，科学家那个图形以前是专业人士，我想科学家是专业人士的代表，二傻老说现在的科学家都是方脑壳，这个专业人士是方脑壳的，就改为科学家吧。传教士看来是作者最喜欢的职业，画成了圆形，看来接近上帝的人是完美的。绅士看来是黄金分割的（五边形），我不明白的是，为什么绅士和贵族都要苦着脸呢？ 投影主义者的维度观 有人用投影的模式来表示立体图形，如下图： 我还是不太明白，被一大堆三维立方体围起来的东西，是个什么东西？ 空间维度的数学 当空间维度 N=2 时，易得一个圆的表面积 S= r 2 ，当 N=3 时，球的表面积为 S=4 r 2 ，体积为 ¾ r 3 ，按照数据计算得到更高维度时： 出乎意料的是，当空间维度到 10 以上时，物体的表面积和体积不是增大，而是减小！到维度 20 以上，几乎收缩为 0 了。 类似于人择原理的时空观 有人把时空联合起来考虑，得出了下图： 我怀疑这个图是基于人择原理的，因为我们所在的世界对于我们来说显然是稳定的。但我们能否说 4 维空间 1 维时间就不稳定呢？ 另外，为什么 2 维时间 +3 维空间一定是不稳定呢？难道，我们的时间必定是 1 维的么？ 我的时空观 我一直在思考几个问题。为什么高速运动的 子寿命会延长？仅仅是观测参照系测量的原因么？为什么牛顿力学中没有时间，时间反演是对称的？为什么热力学中又有时间，为什么系统演变是不可逆的，但力是可逆的？ 另外，如果时间是一维的，从热力学角度看时间又有方向性，那么，是否宇宙就是决定性的？也就是说。只要知道足够的初始条件，就可以无限的推出任意给点时间后的系统状态？我不能对线性时间满意，从混沌的角度看，系统的发展是非线的，在一定程度上是连续的，而在另一定程度上又是离散的。 我得出了下图所示的东东： 有色的平行四边形表示地球参照系时空，圆表示力学时间平面，半径是光速，力学时间平面与地球时空相交于 L 。 L 上的时间计为 t 0 ，也就是我们所感知的时间。当从地球参考系加速逐渐接近光速时，等于是沿着力学时间圆弧向上运动了 /4 ，也就是一个直角。当速度等于光速时，我们看发生了什么？运动物体所在的时间参考系和地球完全垂直，这个时候投影到地球参考系的分量是一个点，时间停止了。也许光速之所以不变就在这里，因为即使光速改变了我们也观测不到，观测到的都是一个相同大小的点。 从这个图我们可以推导相对论的洛仑兹变换公式： 当速度等于 时，在 v=c 即垂直于地球参考系的半径上取 OE= , 从 E 作一条垂直于 OE 的直线与圆相交于 F ，易得 OF 为半径， EF 在 L 上的投影即为当物体以速度运动时的力学时间 t 。易得 证毕。 由此我提出一个维数在 1 维和 2 维之间的分维时间观： 位移时间实际是指基于经典力学获得速度的力学时间，而热力学时间则与生物节律有关。在这个平面里时间实际上是一个无规律的曲线，唯一的规律是时间在热力学方向上不可能倒退。 两个维度的时间互相垂直，当位移时间的运动达到极大值时，热力学时间收缩为一个点，也就是我们所谓的时间停止，这就可以解释 子在接近光速时衰变时间延长了，照理说光子应该是最不稳定的，但当达到光速时热力学时间为 0 ，光子没有热力学意义上的变化，因此我们看到的是从四面八方射过来的光。这也可以解释双生子佯谬。我相信继续深入下去也许可以解决相对论和热力学的融合问题。 不过有一点我始终想不明白， E=mc 2 ，照说应该有个才对，难道 c 中已经包含了 ½ ？ 结语 空间为什么是三维的？这真的是一个傻问题。也许答案不在于空间到底是多少维，而在于我们怎么理解空间。空间究竟是力的产物，还是物质运动的舞台？前者几乎是暗示，物理意义上的空间也是可以随意构造的，三维空间是最经济的数学物理表达；后者几乎是暗示，空间是固有而不可随意构造的。 老子说，道生一，一生二，二生三，三生万物； 三体无解； 三维 Ising 模型一直没有精确解，直到张志东大侠横空出世； e 和介于 3 之间； 光速接近于 3 个单位（假若把后面的 8 个 0 看成单位的话） 这些仅仅是巧合么？ 我相信大自然早就把答案告诉了我们，我们没有看见。 下集预告：超越数和 这些观点主要来自《大自然的常数》一书，图形也主要来自该书，但所有图形都经我手绘。关于此书请看豆瓣： http://www.douban.com/subject/1809771/

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