導語：如何才能寫好一篇計算機可視化技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：可視化技術；圖像理解

中圖分類號：TP391.4

可視化技術是計算機圖形學的一個重要研究方向，是圖形科學的新領域。它是指是運用圖形學原理和方法，將大規模的科學數據-數值和圖像，轉換為可視的圖形和圖。它能夠給予人們深刻與意想不到的洞察力，在很多領域使科學家的研究方式發生了根本變化。它涉及的研究領域很廣，成為計算機科學研究領域中不可缺少的組成部分，例如計算機圖形學、圖像處理、計算機視覺等，它也是理解復雜現象和大規模數據的重要工具。

自從1986年可視化概念提出以來，發達國家紛紛開始研究可視化理論、方法，開發可視化工具與環境，它們的研究成果已廣泛應用于石油勘探、氣象預報、航天航空、核武器研制、醫學圖像處理等科學與工程領域以及自然科學領域中。

90年代初，我國開始了科學計算可視化技術的研究工作，一般需要使用巨型計算機和高檔圖形工作站處理龐大的數據量以及相關復雜的圖像生成算法。所以，在高水平的大學、大公司和國家級的研究中心才有實力對可視化技術進行研究和應用。近幾年來，隨著處理器功能的不斷提高，可視化技術的飛速發展，它的應用已經擴展到科學研究、工程、軍事、醫學、經濟等各個領域，但是，與國外先進水平還有差距，因此還需要在在醫學、地質、海洋、氣象、航空等行業加大應用力度。

1 可視化的基本概念

可視化是一種計算技術，它將符號轉換成幾何，使研究者能觀察到他們的研究工作?？梢暬夹g能夠將看不見的事物通過計算機變為能夠看見的事物，提供了科學發現和展現事物的新途徑，改變了科學家原有的研究方式，能夠給人們意想不到的啟示。

根據可視化技術的交互性、多維性、和可視性的特點，以及考慮結合程度，可視化技術可以分為后置處理，實時跟蹤處理和實時繪制及交互控制三個層次。后置處理指的是將計算結果解釋或顯示為可視化的圖形，目前大部分應用軟件屬于這一層次；實時跟蹤處理強調它的實時性，因此要求計算與顯示必行同步進行，這樣能夠隨時發現執行中的錯誤以便日后改正；實時繪制及交互控制一方面強調它的實時性，另外能夠根據顯示結果隨時改變執行過程中的參數以便得到滿意的結果，因此具有交互界面。近二十多年來，在美國、德國、日本等發達國家的著名大學都在致力于可視化技術的研究，而且已經重點向實時處理和交互控制方面發展。

2 國內外比較著名的研究成果

2.1 流體可視化軟件

這是美國國家超級計算機應用中心（NCSA，National center of supercomputer Application）的研究成果。該軟件通過多個相聯系的模型，在交互及分布環境下研究暴風雨的形成規律。其中安裝在NCSA的超級計算機CRAY-YMP進行模型計算，VGX工作站則用來實現二、三維圖形顯示，提供用戶接口，二者之間使用網絡連接。

2.2 醫學可視化技術

醫學數據的可視化，已成為數據可視化領域中最為活躍的研究領域之一。由于近代非侵入診斷技術如CT、MRI和正電子放射斷層掃描（PET）的發展，醫生已經可以非常容易獲得病人有關部位的一組二維斷層圖像。因為核磁共振、CT掃描等設備能夠產生人體病變區域的多個方面多個剖面的圖像，或者重建為具有不同細節程度的三維真實圖像，使醫生對病灶部位的大小、位置，不僅有定性的認識，而且有定量的認識，從而及時高效地診斷疾病。CT圖像打破傳統的膠片感光成像模式，借助于計算機重構人體器官或組織的圖像，使醫學圖像從二維走向三維，使人們從人體外部可以看到內部。利用可視化技術軟件，能夠重構有關器官和組織的三維圖像，例如美國加洲的ADAC實驗室，約翰.霍普金斯大學等開發出的軟件已在許多醫院得到應用。利用可視化技術可以以獲得心臟的三維圖像，并用于監控心臟的形狀、大小和運動，為綜合診斷提供依據，例如中國協和醫科大學等進行的主動脈病變的臨床診斷和冠狀動脈搭橋術（CABG）后的血管顯示等。正是應用了可視化技術，變不可見為可見，從而大大提高了手術的成功率。

耿國華教授實現了醫學圖象數據庫系統MidBASE。在數據庫設計、基于內容的圖象檢索、嵌入三維可視化構件、WEB方式遠程查詢等方面特色明顯。已在多個醫院使用，效果良好[1]。

2.3 地學可視化技術

科學可視化應用到地學中，產生了地學可視化。1990年的勘探地球物理學家協會的舉辦“科學可視化”專題討論會，促進了地球物理勘探中的可視化研究。進而在1995年舉辦的“可視化技術用于發現和開發更多的油氣資源”會議，使得科學可視化技術在油氣工業中的應用成果大放光彩。目前，美國的SGI公司在可視化技術方面是處于世界領先地位，它在地學中主要應用于油田開發、油藏數值模擬、石油地質、地震勘探、鉆井、測井、遙感測繪等方面。

2.4 人類胚胎的可視化

這是美國依利諾大學芝加哥分校研制的成果。首先依據美國衛生和醫學國家博物館所得到的胚胎數據重構人類胚胎模型，其次將該模型進行三維顯示。這一成果預示著人類可以遠程訪問人類性態數據，可以進行分布式計算。

2.5 數字博物館的可視化技術

數字博物館最突出的特點是：虛擬現實技術。虛擬技術通過計算機圖形構成三度空間或把現實環境編制到計算機中去，產生逼真的虛擬環境，從而使得用戶在視覺上產生一種沉浸于虛擬環境中的感覺。數字博物館借助這樣的技術，對珍貴藏品進行三維可視化的建模。在追求視覺真實感受的同時，最大限度地保存了物體真實數據。研究者可以直接測量模型得到標本的形態結構信息，為遠程標本研究提供可靠翔實的基礎，真正地做到了輔助科學研究及數據保存的作用。例如中國地質大學地學數字博物館、中山大學生物數字博物館、清華大學美術數字博物館、西北大學考古數字博物館、北京航空航天大學航空航天數字博物館等，這些數字博物館不僅為學者提供了一個高水平高質量的學習平臺，有利于院校之間的學術信息和研究資源的共享，而且滿足用戶的交互性、參與性和沉浸性。

2.6 大場景及文物的虛擬修復可視化技術

大場景與文物虛擬修復還原和展示的研究涉及多個研究領域，需要綜合應用數字圖象處理、計算機圖形學、模式識別、可視化技術等研究領域。目前，在我國很多研究機構已在與大場景和文物的虛擬修復技術相關的領域內進行了一些研究工作，也取得了一些研究成果。但是，還沒有研制出完全自動的虛擬修復和還原系統，并且這些研究成果相對獨立，沒有一個綜合文物復原和大場景虛擬還原展示的系統。

3 結束語

NCSA（美國國家超級計算應用中心）是國際上從事可視化研究的權威單位，一直從事可視化算法如軟件的開發研究。而在國內，清華、北大、國防科大、中科院軟件所等單位相繼開展了可視化算法的研究及可視化工具的開發，都已取得了一大批可喜的成果。隨著計算機硬件條件的改善和諸如人工智能、機器學習等可視化算法的成熟，可視化技術一定會產生一個大的飛躍。

參考文獻：

[1]榮國棟，孟祥旭.Inspeck3D-DF三維掃描儀在數字博物館中的應用[J].計算機工程與應用，2002，38（16）：237-239.

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關鍵詞：計算機網絡；安全；技術；分析

中圖分類號：TP393.02 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 19-0000-01

Computer Network Reliability Optimization Talking

Lu Jun,Zhu Wenfeng

(Jiangxi Province Jingdezhen City Public Security Bureau,Jingdezhen333000,China)

Abstract:With the rapid development of Internet technology,computer information technology has penetrated into real life,all aspects of production and puter network from a technical point of view,as a layout,but will be associated by a distant things connected via communication lines,but never thought of the network is the traditional two-dimensional thinking,even thinking can achieve three-dimensional spherical,and,more open computer information system has also brought a number of security risks,it has been all kinds of information security challenges,hacker attacks and anti-hacking protection,destruction and damage to the struggle against increasingly fierce,network security increasingly The more attention and concern by the people.In this paper,network reliability analysis,hope to give you help.

Keywords:Computer network;Security;Technology;Analysis

計算機網絡最重要的方面是它向用戶所提供的信息服務及其所擁有的信息資源，網絡連接在給用戶帶來方便的同時，也給網絡入侵者帶來了方便。因此，未來的計算機網絡應該具有很高的安全性和可靠性，可以抵御高智商的網絡入侵者，使用戶更加可靠、更加方便地擁有大量各式各樣的個性化客戶服務。

一、計算機可靠性模型研究

計算機網絡可靠性作為一門系統工程科學，經過50多年的發展，己經形成了較為完整和健全的體系。我們對計算機網絡可靠性定義為：計算機網絡在規定的條件下，規定的時間內，網絡保持連通和滿足通信要求的能力，稱之為計算機網絡可靠性。它反映了計算機網絡拓撲結構支持計算機網絡正常運行的能力。

計算機網絡可靠性問題可以模型化為圖的可靠性問題。計算機網絡模型采用概率圖G（V，E）來表示，其中結點集合v表示計算機網絡的用戶終端，主機或服務器等，邊集合E表示計算機網絡的鏈路。計算機網絡模型的概率圖，是對圖的各邊以及結點的正常運行狀態賦予一定的概率值以后所得到的圖。

二、計算機網絡可靠性主要優化設計方法分析

提高計算機網絡相關部件的可靠性與附加相應的冗余部件是改善計算機網絡可靠性的兩條主要途徑，下面我們從以下幾方面來加以論述：

（一）計算機網絡的容錯性設計策略。計算機網絡容錯性設計的一般指導原則為：并行主干，雙網絡中心。計算機網絡容錯性設計的具體設計方案的原則，可以參照以下幾點：采用并行計算機網絡以及冗余計算機網絡中心的方法，將每個用戶終端和服務器同時連到兩個計算機網絡中心上。數據鏈路、路由器在廣域網范圍內的互聯。計算機網絡中的邊界網絡至網絡中心采用多數據鏈路、多路由的連接方式，這樣可以保證任一數據鏈路的故障并不影響局部網絡用戶的正常使用。在進行網絡管理軟件容錯設計時，應采用多處理器和特別設計的具有容錯功能的網絡操作系統來實現，提供以檢查點為基本的故障恢復機能。

（二）計算機網絡的雙網絡冗余設計策略。計算機網絡的雙網絡冗余性設計是在單一計算機網絡的基礎上再增加一種備用網絡，形成雙網絡結構，以計算機網絡的冗余來實現計算機網絡的容錯。在計算機網絡的雙網絡結構中，各個網絡結點之間通過雙網絡相連。當某個結點需要向其它結點傳送消息時，能夠通過雙網絡中的一個網絡發送過去在正常情況下，雙網絡可同時傳送數據，也可以采用主備用的方式來作為計算機網絡系統的備份。當由于某些原因所造成一個網絡斷開后，另一個計算機網絡能夠迅速替代出錯網絡的工作，這樣保證了數據的可靠傳輸，從而在計算機網絡的物理硬件設施上保證了計算機網絡整體的可靠性。

（三）采用多層網絡結構體系。計算機網絡的多層網絡結構能夠最有效地利用網絡第3層的業務功能，例如網絡業務量的分段、負載分擔、故障恢復、減少因配置不當或故障設備引起的一般網絡問題。另外，計算機網絡的多層網絡結構也能夠對網絡的故障進行很好的隔離并可以支持所有常用的網絡協議。計算機網絡的多層模式讓計算機網絡的移植變得更為簡單易行，因為它保留了基于路由器和集線器的網絡尋址方案，對以往的計算機網絡有很好的兼容性。計算機網絡的多層網絡結構包含三個層次結構：

接入層：計算機網絡的接入層是最終用戶被許可接入計算機網絡的起點。接入層能夠通過過濾或訪問控制列表提供對用戶流量的進一步控制。在局域網絡環境中，接入層主要側重于通過低成本，高端口密度的設備提供服務功能，接入層的主要功能如下：為最終網絡用戶提供計算機網絡的接入端口；為計算機網絡提供交換的帶寬；提供計算機網絡的第二層服務，如基于接口或Mac地址的Vlan成員資格和數據流過濾。

分布層：計算機網絡的分布層是計算機網絡接入層和核心層之間的分界點。分布層也幫助定義和區分計算機網絡的核心層。該分層提供了邊界定義，并在該處對潛在的費力的數據包操作進行預處理。在局域網環境中，分布層執行最多的功能有：VLAN的聚合；部門級或工作組在計算機網絡中的接入；廣播域網或多點廣播域網在計算機網絡中的聯網方式的確定；

核心層：核心層的主要功能是盡可能快速地交換數據。計算機網絡的這個分層結構不應該被牽扯到費力的數據包操作或者任何減慢數據交換的處理。在劃分計算機網絡邏輯功能時，應該避免在核心層中使用像訪問控制列表和數據包過濾這類的功能。對于計算機網絡的層次結構而言，核心層主要負責以下的工作：提供交換區塊之間的連接；提供到其他區塊（如服務器區塊）的訪問；盡可能快地交換數據幀或者數據包。

縱觀未來計算機網絡的發展，人們對待網絡的要求將越來越高。他們希望創造一個“點擊到一切”的世界，盡管這個簡單的想法讓它成為現實并不是一件很容易的事情，但是一旦認識到計算機網絡美好的發展前景，憑借人類的智慧，我們有理由相信我們的世界將由此得到它前所未有的自由。

參考文獻：

[1]龔波,張文,楊紅霞.網絡基礎[M].北京:電子工業出版社,2003

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關鍵詞：模塊化；實訓教學；多元化評價；課改反思

中圖分類號：TP393-4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599?。?012）　19-0000-02

1 模塊化教學的概念及其特點

“寬基礎、活模塊”是我國職教界普遍認可教育模式。所謂“寬基礎、活模塊”教育模式，就是從以人為本、全面育人的教育理念出發，根據正規全日制職業教育的培養要求，通過模塊課程間靈活合理的搭配，首先培養學生寬泛的基礎人文素質、基礎從業能力，進而培養其合格的專門職業能力。

模塊化教學是以現場教學為主，以技能培訓為核心的一種教學模式，不但重視知識的傳授、更重視知識的應用，要求教師要精選教學任務，提前做好準備。它是集中開展相關的理論知識、實踐經驗、操作技能以及活動方式、方法、方案的同步式一體化的教與學教學模式。

模塊教學是對教育觀念、教學內容、教學方法、教學手段的全面改革與創新所產生的教學模式，不能將其簡單理解為一種教學方法

2 模塊化教學在計算機網絡技術課程實訓教學中的實施

2.1 網絡技術課程實訓模塊化教學計劃內容及分析

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關鍵詞：實踐能力；計算機科學；專業人才

中圖分類號：TP3-4

我國在長期教育改革和發展的規劃綱要中提出，創新型人才的培養模式想要更好的適應國家和社會的需求，就需要對教學方式進行深化改革，使用新型教學方式對學生進行培養。理論知識對于學生來說是基礎，學生的實踐能力也是非常重要的，尤其是對于計算機技術專業。這就需要學校的培養學生的過程中需要深化教學理念，通過開展校企合作等形式，提高學生的實踐能力。

1 培養學生實踐能力的必要性

1.1 人才市場的需求

隨著我國計算機技術以及通信技術的發展，我國開始進入信息化社會，以信息化帶動工業化，建設小康社會。在信息化的背景下，計算機專業教育的發展起到了非常重要的作用。目前，人才市場中對于計算機類型的人才需求非常強烈，《我國經濟和社會發展第十個五年計劃信息化重點轉向規劃》中提出，“十五”期間，我國各類型的信息化人才總共增加了2500萬人，其中的軟件人員增加了320萬人[1]。隨著我國信息產業的加速發展，信息產業的發展已經成為我國的重點支柱，對于計算人才的需求量也在不斷增加，但是卻仍舊存在就業困難的現象，這主要是由于學生的專業技能與基礎知識的進度不平衡導致的。

1.2 專業特點的需求

計算機的工程研究的側重點是工程技術，應當側重培養學生的實踐能力。計算機科學與技術專業實際上屬于工學學科的電氣信息類，雖然包含了科學的理論，但是對于工程技術的需求更多。實踐教學屬于計算機專業教學過程中不可或缺的部分，計算及專業課程的理論知識較多，概念非常抽象，對于軟件工程、數據庫等技術來說，都需要經過實踐來對理論知識進行轉換，如此才能夠使學生更好的理解課程的相關內容，提高學生的綜合競爭力。目前，動手能力強且具有一定操作經驗的技術型IT人才能夠得到用人單位的青睞，但是一些學校在教學過程中沒有側重培養學生的實踐能力，導致學生就業困難。

2 計算機工程型人才的培養方式

2.1 建設實習基地，提高學生的實踐能力

想要科學合理的提高學生的實踐能力，就應當讓學生與企業有直接接觸的機會，因此，學校應當積極的與當地的企業合作，將專業設立在生產實踐中。學校在實踐的過程中要對自身的教學模式進行轉變，參照當今人才市場的需求對學生的實踐能力進行培養。例如，蘇州的學校與羅技、摩托羅拉以及AMD等企業合作，建立了計算機科學與技術專業的實訓基地，并與某股份公司合作在工程學院成立了軟件工程學院實訓室[2]。學校在實踐中教學，學生在實踐中再次學習，能夠顯著提高計算機科學與技術專業學生的實踐能力。

在實踐教學的過程中，可將實訓分為幾個階段，使學生有適應的過程。首先是讓學生認識實習，每周抽出一天的時間讓學生了解企業的運作形式以及企業的發展方向等。其次是開展暑假社會實踐，讓學生利用暑假的時間深入到企業內部去學習，參加企業一些小項目的開發，使學生的知識的得到鞏固。最后是畢業實習，讓學生在企業中實習一周，使學生的綜合能力得到提升。

2.2 適應計算機科學行業的需求，制定相關的培訓方案

隨著我國計算機科學（computerscience）的飛速發展，目前國內的體制也發生了較大變革，人才的需求量持續上升[3]。針對目前許多學校的學生不能與市場接軌的情況，一些學校與當地的企業相結合，成立了計算機科學專業的就業指導團，為當地的學生提供幫助與指導。且計算機科學專業的就業指導團還不定期的為計算機專業的學生提供知識講座，為學生解決困難。計算機科學專業的就業指導團不僅為學生解決困難，同時也成為了學校與企業溝通的橋梁，更好的實現計算機專業人才的培養。

2.3 建設一體化工程實踐管理平臺

為了保證學生參加工程實踐以及對企業的項目進行管理，一些學校設計了計算機專業工程實踐管理平臺，平臺是由幾個模塊組成的：項目管理模塊，主要是為學生提供平臺下完整的資料以及管理等；課程與時間項目對接模塊，教師可通過模塊將教學任務與實踐課題進行；開發實驗室管理模塊，主要是為校內的實踐提供場地以及相關設備的預約以及管理；校外實踐基地管理模塊，主要內容是為學生提供校外的實習項目，且對這些項目進行管理等。上述這些模塊為學校的實踐教學提供了良好的支持，在保證學生實踐能力的同時，還能夠保證企業的經濟效益。

2.4 創立新型的實踐教學模式

創立新型的實踐教學模式主要是改變傳統的實驗課程中，實驗手段通常是測試技術，對于目前較為先進的技術運用不到位、實驗雖然多，但是真正反映出目前先進科學技術的少、驗證性的實驗多而創新性的實驗項目較少等情況，創立新型的、開放性的實踐教學模式。在具體實施過程中，可以將原有的固定實踐時間轉變為靈活的實踐時間，將原本固定的實踐項目轉變為自主設計的實踐項目。按照計算機學科與技術的展業特點，將實驗分為信息安全實驗室、計算機硬件基礎實驗室、數據庫實驗室、計算機軟件基礎實驗室以及計算機多媒體技術實驗室等，針對學生的特點分配不同的實驗室，使學生的特長都能夠得到發揮。

2.5 對教學模式進行改革

按照當今人才需求的情況，在加強理論建設的同時，要對實踐環節進行改革。對于教學內容的選擇來說，應當跟上時代的潮流，將陳舊的理論淘汰，對一些跟不上時代潮流的技術以及課程理論進行更新，使用當前先進的計算機專業技術以及相關理論。教學形式上可以采取軟件和硬件相結合的形式進行時，教師的講課的過程中可采用歸納、演示以及講解的方法，增強學生對于知識的理解程度，且對于學生分析問題的能力也是一種幫助。教師在教學過程中要對學生的能力進行考核，除了對理論的知識進行考核外，還應當測試學生的動手能力，使學生在掌握了基本理論知識外，專業技能也得到了提升。此外，還應當適當的融入新的網絡資源，培養學生主動學習的能力，提升教學質量。

2.6 對教師的素質進行培養

工程型的應用人才想要在課程結束時持續提升自己的專業技能水平，那么就必須加強computerscience的基礎理論水平的培養[4]。許多教師在教學過程中都存在一定的弊端，一些教師理論知識講授的非常充分，但沒有結合實踐進行教學，還有一些教師讓學生充分的實踐，但是對于理論知識的講授又沒有做到位。這兩種形式都會導致學生的知識產生斷層，出現發展不平衡的情況。為了更好的適應我國信息化的需求，培養符合人才市場需求的計算機人才，學校應當加強對計算機科學與技術專業教師的管理。學?，F有的計算機科學與技術專業的教師基本上都是碩士或者博士，理論知識非常充足，但是相關的操作能力較弱，這對于學生的培養是非常不利的。因此，學校應當到社會中尋找專業技能過硬且理論知識充足的人才來對學生的綜合能力進行培養。還可通過省教育廳的科技特派員制度，調用經驗豐富的人才，使他們利用自己的專業技能培養學生。除此之外，將學校年輕的教師派往當地企業中接受鍛煉也是很好的方法，這樣能夠使教師的專業技能得到提升，還能夠在工作過程中發現自身問題，提升自己的綜合能力。

3 結語

通過學校的教育，學生的實踐能力以及創新能力都能夠得到培養，這是實現學生與社會對接的最重要的手段。在信息化的背景下，計算機專業教育的發展起到了非常重要的作用，學校與企業相結合的形式能夠為學生提供良好的實踐機會，使學生的綜合能力得到提升，更好的符合當今社會的需求。

參考文獻：

[1]藺永政，周勁.董吉文.地方院校計算機信息技術專業方向人才培養模式的研究――濟南大學信息科學與工程學院計算機應用人才培養試點工作探析[J].計算機教育，2011（01）：01-03.

[2]劉立嘉，馬新娜，葛占勝.基于社會需求驅動的計算機專業教育模式[J].石家莊鐵道學院學報（社會科學版），2009（03）：05-07.

[3]張春英，魏明軍，劉鳳春.基于工程型人才培養的地方理工科高等院校計算機教育體系的架構[J].河北理工大學學報（社會科學版），2009（03）：06-08.

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關鍵詞　高職院?！∮嬎銠C網絡技術　項目化

高職院校計算機網絡技術專業項目化課程考核改革探索與實踐，首先要進行情感教學，情感是一種心理現象，是人對客觀世界的一種特殊的反映形式，是人對客觀事物是否符合自己需要的態度的體驗。在高職院校計算機網絡技術專業項目化課程考核改革過程中，教師和學生、教材必然會產生一定的關系，如果教師對教育工作有正確的認識，有強烈的責任感，他就會熱愛學生，熱愛所教的學科，他對教育工作所產生的感情就是積極的，否則就是消極的。而教師的情感活動在教學語言的表達中具有重要的作用。半個多世紀來，傳統的高職院校計算機網絡技術專業項目化課程考核改革教學方法阻礙了學生學習的興趣，讓學生在學習的過程中缺乏情感交流，情感體驗，讓學生感覺到是為了學習而學習。但是在當前市場經濟的背景下，傳統意義上的高職院校計算機網絡技術專業項目化課程考核改革教學的弊端越來越凸顯。①

1　項目化教學模式的可行性

項目化教學模式的操作流程圖如圖1所示：

1.1　創建互動共享的智慧資源

從一個極端走向另一個極端。高職院校計算機網絡技術專業項目化課程考核改革是樣本理念中的重要組成部分。教師移情及對學生的期望形成積極的良性循環。教師職業是高尚的職業，這是社會賦予理想化師德的神圣起點。由于教師在人們心目中被定格為“道德的化身”，因此對師德的要求似乎怎樣高也不過分。②傳統的看法認為，教師應珍惜自己的地位和作用，以主人翁的態度對待工作，把為人民、為集體、為社會忘我工作，多做貢獻當作自己應盡的義務，愛崗敬業、不斷吸取新知、認真搞好教學、嚴于律己、為人師表等等。而且，在遭遇挫折和困難的路途上，還需要努力克服困難，不惜汗水和心血為祖國和集體培養出更多的合格人才，等等。教師通過情感教學可以感染學生，讓學生的道德素養得到有效的提高。

1.2　提供便捷有效的交流方式

以學生為中心，加強情感交流。在高職院校計算機網絡技術專業項目化課程考核改革教學中，以學生為中心，倡導在教師的指導下，學生主動獲取知識。注重加強情感交流，讓學生能夠更加體會到課堂學習就是自我學習，合作學習。

2　高職院校計算機網絡技術專業項目化課程教學設計

常規性的高職院校計算機網絡技術專業項目化課程考核改革教學多數還停留在“上傳下達”的層面，沒有真正用于研討教學方式及解決課堂教學中的實際問題，尤其像“理實一體化”的教學中所呈現出的一系列需要解決的問題，缺乏一套可行的研討與交流方式。雖然平時也圍繞課程改革開展一些評優課及說課等比賽活動，但大多數還是一個人的舞臺，沒有充分體現集體的智慧、團隊的力量，有的甚至只是流于形式，僅僅為了年底工作總結時有內容可寫。③專業教師在這樣的環境下，缺乏提升課改實施水平的真正平臺，亟需探索出一條有效的高職院校計算機網絡技術專業項目化課程教學設計教研路徑。

制定計劃。簡言之，就是尋求高職院校計算機網絡技術專業項目化課程考核改革教學規律（事理）的研究行為過程。具體說來，就是這樣一個行為過程：針對高職院校計算機網絡技術專業項目化課程考核改革教學中存在的若干典型的現實問題，分步選擇其一，并且先在一次課上有目的地嘗試實踐解決方案，再通過課后集體反思、綜合評價，總結得失利弊，提出新的教學方案，再在下一堂試驗課或相關的課上進行深入的實踐解決，課后集體進行再反思、再評價。如此循環往復，不斷深入，從而總結出符合本土特點的、具有職教特色的教學方法和教學模式，初步架構出具有職教特色的“理實一體”課堂教學理論，進而達到發展專業教師的課堂教學能力。因此，從根本目的上來說，高職院校計算機網絡技術專業項目化課程考核改革是發展專業教師教學能力的操作策略和有效途徑。在一定意義上甚至可以是校本教研的基本思路和工作方式。高職院校計算機網絡技術專業項目化課程考核改革的操作方式可以假設為：上課評價再上課再評價……如此循環往復，螺旋上升。其中的“評價”，不是簡單的下結論，而是對課改理念、課改思路和課改原則在教學層面的拓展和深化，具有演繹性質和功能?！袄韺嵰惑w”教學方法的特點：“理實一體”教學不僅僅是理論教學與實踐教學內容的一體化，也是教師在知識、技能、教學能力上的一體化，同時，還包含教學場所的一體化。因此，“理實一體”絕不是理論教學和實習教學在形式上的簡單組合，而是從學生技能技巧形成規律和認知規律出發實現理論與實踐的有機結合。④

3　高職院校計算機網絡技術專業項目化課程考核改革的實踐

作為一種教學方式，“高職院校計算機網絡技術專業項目化課程考核改革的實踐”是以學生自主學習為特征的，強調尊重學生的初感。這種初感會是幼稚的，甚至可能是有誤的，但卻是最珍貴的，因為這是學生自己的體驗。教師要做的，絕對不是將自己的所謂權威的結論“告訴”學生，而是去點破那層學生學習時有疑惑有困難的“窗戶紙”：在學生有疑惑時，予以點撥；在學生理解有誤時，予以矯正；在學生的理解有待深入時，予以引導。

3.1　計分作業考核

計分作業可分為計分平時作業和專門設計的綜合性作業2種。（1）計分平時作業：根據課程教學安排和學習測試的要求，指定部分平時作業為計分作業，教師依據學生完成計分作業的次數和質量進行成績評定。一門課的計分平時作業一般應為4～8次。（2）專門設計的綜合性作業：根據課程階段性學習測評需要而為形成性考核專門設計的綜合性作業。

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驗證不同用量的5%甲胺基阿維菌素苯甲酸鹽微乳劑對十字花科蔬菜小菜蛾的防治效果及對作物生長的安全性，為登記推廣提供科學依據。

2試驗條件

2.1試驗對象、作物和品種的選擇

小菜蛾 Plutella xylostella

白菜，品種為：魯白七號

2.2 環境或設施栽培條件

試驗落在寧安市東京城鎮振興村李會迎的白菜地中，該地前茬為豆角，60厘米垅，35厘米穴距，畝保苗為2800株。

3試驗設計和安排

3.1藥劑

3.1.1試驗藥劑

5%甲胺基阿維菌素苯甲酸鹽微乳劑，河北野田農用化學有限公司提供。

3.1.2對照藥劑

2%甲胺基阿維菌素苯甲酸鹽微乳油，山東惠民中農作物保護有限責任公司生產。

3.1.3藥劑用量與編號

3.2.2小區面積和重復

小區面積或植株數：小區面積為40平方米

重復次數：4次重復

3.3施藥方法

3.3.1使用方法

施藥方法為人工噴霧,按試驗設計先噴噴對照藥劑,再試驗藥劑。試驗藥劑從低濃度到高濃度進行,在不同處理之間換藥時對噴霧器進行清洗。

3.3.2施藥器械

衛士牌WS-16型背負式手動噴霧器

3.3.3施藥時間和次數

試驗于7月30日一次性施藥

3.3.4使用容量

實際為噴液量為35公斤/畝。

3.3.5防治其他病蟲害的藥劑資料

在試驗過程中沒有其它病蟲害進行防治。

4調查、記錄和測量方法

4.1氣象及土壤資料

4.1.1氣象資料

施藥當7月30日，日平均氣溫26.55℃，相對濕度為74.5%，天氣晴。（詳見氣象資料表）

4.1.2土壤資料

土壤類型為暗中壤，有機質含量為2.8%，PH值為7.0。

4.2調查方法、時間和次數

4.2.1調查時間和次數

試驗共調查4次，分別為藥前進行各小區的蟲口基數調查即7月30日；施藥后1天即7月31日；3天即8月2日,5天即8月5日, 7天即8月7日進行調查。

4.2.2調查方法

每個小區定4點,每點連續調查5株,每個小區共調查20株白菜，調查整株白菜上活蟲數

4.3對作物的直接影響

在試驗調查過程中沒有發現對作物有直接影響。

5結果與分析

由上表可見,試驗 5%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽微乳劑2-4克/畝用藥后1天對小菜蛾的防效在81.70%―90.13%之間；用藥后3天調查對小菜蛾的防效在88.12%―92.91%之間，用藥后5天調查對小菜蛾的防效在87.33%―97.07%之間，用藥后7天調查對小菜蛾的防效在89.15%―95.27%之間；而對照藥劑2%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽乳油7.5克/畝在藥后1天、3天、5天和7天分別為80.15%、87.98%、88.47%和88.26%。

方差分析結果表明：藥后1―7天試驗藥劑5％甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽微乳劑每公頃有效成分3.0、4.0克與對照藥劑相比對小菜蛾防效差異顯著；試驗藥劑每公頃制劑量2.0克與對照藥劑相比對小菜蛾的防效差異不顯著。

供試藥劑5%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽微乳劑在有效成分3-4克/公頃用量范圍內,于小菜蛾發生始盛期施藥,對小菜蛾表現出較好的防治效果,用藥后7天防效在93.47%―95.27%；對試驗作物白菜生長安全。

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關鍵詞 計算機圖形技術 數據計算 可視化

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

0引言

幾年來，計算機的圖形處理技術越來越頻繁的被人們應用于其他的領域，也是現在這個科學技術非常發達的社會的一種形勢所在?，F代一種相對比較常見的數據的可視化技術，指的就是運用計算機的圖形學和圖像處理的技術，把數據轉化為可以被識別的圖像或者圖形，進而可以在顯示器的屏幕上顯示出來，被看見的使用者所理解和接受，同時還要進行交互處理的技術。這樣一種技術涉及的技術和領域比較廣泛，計算機的圖形學、圖像處理技術、計算機設計、計算機視覺技術、人機交互技術等，多個領域的結合才是一種比較實用的技術。今年以來，隨著網絡科學技術和網上電子商務技術的發展，在以往科學計算可視化的基礎之上，出現了信息可視化的概念，并且逐漸在吸引人們的眼球，成為科學技術領域研究的焦點問題。我們都知道，“可視化”就是使之可見，可以被看見，就是可視化的最基本的含義，那么，數據在挖掘過程中，很多活動都可以被認為是可視化，利用可視化的技術進行信息的傳遞、知識的發現等。

1交互式計算機圖形技術概述

交互式計算機圖形的處理技術是計算機圖形處理中很常見的一種技術方法，也是一種在當今時期比較實用的技術，在整個計算機圖形技術方面還是有著比較高的地位的，下文主要對這種技術做以介紹。

1.1圖形技術的含義

在計算機的研究領域中，計算機的圖形技術是一個很重要的研究方向。國際標準化組織將之定義為：研究用計算機進行書記和圖形之間相互轉化的方法和技術。交互式技術憑借其特有的優勢，經常在計算機圖形技術匯總被使用，正是這樣，計算機圖形技術經常被直接稱作交互式計算機技術。交互式根據字面的含義理解就是相互之間的交流溝通等，交互式圖形技術系統在運行的過程中是依賴交互軟件的支持的，操作人員與計算機之間進行相互的溝通交流，在這個過程匯總，還要通過交互式繪圖設備來完成。

1.2交互式圖形技術的軟件支持

交互式圖形的繪制，需要計算機軟件和硬件的協調配合來完成，不是單獨的技術可以完美實現的。涉及的硬件主要是：主機、輸入設備和輸出設備所組成。軟件包括：圖形系統、應用模型和應用程序。本文主要研究的是計算機的軟件技術，所以對所需要的硬件設施不做詳細介紹說明。

圖形系統：是整個系統的主要部分，包括圖形的子程序，可以為圖形的整體提供多種圖形的具體功能，進而驅動輸出設備運行，然后產生相應的圖形；應用模型：這個部分主要是為顯示出來的具體圖形提供數據的支持和所描述的具體對象的詳細情況，所以，這一部分會對整個圖形中多個對象的具體描述，有著一個保存原始數據文件的作用；應用程序：這一部分是整個圖形系統的核心部分，它會從應用模型中獲取各個具體對象的數據信息，并且對這些數據進行一定的處理，并且在圖形系統中生產對象數據可以生產的圖形，最后在在輸出設備上將該圖形輸出，進而被識別、這三個部分就是交互式圖形處理技術的基本原理的組成部分，是該技術的主要軟件支持。

1.3計算機圖形處理語言

現階段，計算機圖形處理的語言有多重，比如：DirectX、OpenGL、Java3D等。依靠目前的科技水平來看，有很多專業的人士利用OpenGL來編寫一些三維的程序，可以很好的顯示圖形和圖像，但是對于一些專業性不是非常強的人士來說，如果要運用這種技術，在很多方面，還是會存在一些不容易解決的問題的。

Java3D在處理圖形的過程中，有著自身的特點，Java在互聯網和計算機軟件的設計中是很常見的，同時他的3D圖形的處理也顯示出更強大的性能。他是在OpenGL的基礎之上發展和完善起來的，主要針對于三維的圖形處理技術。Java3D是較高層次的面向對象技術的延伸，可以實現對3D立體圖形數據的高效率處理，對整體圖形中局部或單個圖形的增添、刪除、平移等操作的更便捷的操作處理，同時還可以處理更加多種、豐富的三維圖形。圖形處理中使用Java語言的是有一定的原因的，最主要的就是平臺無關性，這樣的特點主要是它在運行過程中的部分編譯。不同的操作平_，由于處理的問題有差異，所以每個平臺的JVM不同。使用Java語言程序設計的3D圖形，可以很好的在最常見的瀏覽器中顯示，瀏覽器主要是IE瀏覽器和Netscapegoat瀏覽器。由于平臺無關，Java3D體現出了自身“一次書寫，隨處運行”的優勢，使得可以運行于多種平臺之間，可以更有效的應用立體圖形的加速技術。

2數據挖掘與可視化技術

2.1數據挖掘

數據挖掘，顧名思義，就是從大量的數據中提取出來的知識。數據之所以需要挖掘，是因為大量的數量有著不相關的信息知識，需要在這個過程中被除去。數據挖掘可以說是信息處理技術和數據管理分析技術的結合產物。

可視化技術在數據的挖掘過程中起到很大的作用，是一個可以解決多個問題的重要技術手段，主要體現在可以使人在視覺上理解一種比較復雜的多維數據模式，通過觀察數據在維度中的存在形式，能夠直觀、快速的發現數據之間的關系以及多個數據的變化規律等，可以有效的幫助驗證挖掘出來的數據是否符合挖掘的目的和要求。

2.2可視化技術在數據挖掘中的必要性

隨著科技的發展，計算機硬件對數據的要求也在加大，與此同時，數據庫在增多，數據量在增大，對數據處理能力的要求也在逐漸的提高，高校科學合理的處理數據就是一個一直存在的嚴峻的問題。無論多快的計算機，對數據的處理都是有一個限度的，所以，數據在增多的同時，就面臨著數據處理被推向一個技術的瓶頸。龐大的數據可以壓倒一切與之相關的事物，計算機的處理壓力增大，數據庫的容量面臨挑戰，最直接的，也是最現實的，人腦的承受能力是有限的，那么這樣的大數據是無法正常被挖掘的，如果僅僅是依靠原來的技術。在這樣的情況下，可視化技術在數據挖掘中的應是很有必要的，一方面減輕了計算機和人員的壓力，另一方面，可以為了以后的數據庫的繼續發展奠定了基礎。

2.3可視化技術的應用

現階段，可視化技術應用于數據的挖掘中，一般主要是在輸出階段發揮作用，用來表示數據，保證數據的可視，生成一般的視圖、顯示復雜數據的分析結果等。可視化的技術主要體現在數據顯示的階段，也就是在分析篩選出數據之后的工作，而這些數據在被分析的過程中，是不會涉及到可視化技術的應用的。

既然分析的過程不涉及，就要考慮到是否可以在分析的階段也應用這樣的技術來進行，設計出一個強大的數據分析的可視化挖掘工具。問題是這樣的，人類的建立在可視化的基礎上的決策，替代一個分析選擇過程中的科學數學的步驟，當決策不可以自動的形成時，就用可視化來處理決策。通過新型的數據處理技術，期望做到讓人腦吸收的更多、更快，信息處理的速度更快，信息處理的正確率更高。

2.4可視化技術應用的主要思想

可視化技術應用于數據分析的主要思想，就是將原來的數據用圖形或者圖形來表示，在此之前，要嚴格的處理好數據之間的關系，在轉化為圖形或者圖像后不可以改變原來的屬性等，把原本大量的數據表示為圖形或圖像，畢竟圖形圖像看起來和分析起來，會讓人的思路更加清晰，數據的觀看更加直觀、明了，達到加快分析處理速度的目的?？梢暬且劳杏趫D形的，所以計算機圖形學就是數據挖掘的強大的基本工具。在數據分析處理的整個過程中，將數據可視化，也就是把數據分析轉化為一種可以很直觀的圖形或圖像，是分析過程中一個重要的前期環節，也是數據處理的關鍵。

在當今這樣的科學技術的水平下，數據可視化研究的主要方向是將數據庫中的不同的數據進行可視化的標準做以明確，將不同層次中的數據進行有效率的區分，數據的屬性和緯度按照一定的規律進行整合，展現給最終用戶的是不同的呈現形式，目前，稱之為“前端展示”。目前，我國在這方面開展了相應的投入和研究，并且取得了一定的、不可否認的成績。在進行數據的可視化的階段，可以從不一樣的維度觀察數據庫的全部數據，多角度的分析數據之間的關聯，從而可以更加深入的對數據進行分析。

3可視化技術應用的意義

在過去的數據挖掘的過程中國，處理數據的機器是核心的部分，而如果在機器中融入可視化的技術，那么護具的挖掘，就變成了機器與人的互動，就不再是機器本身的處理，還包括了人的因素，人與機器的互動，可以保證數據處理過程不是很死板，而是變得靈活起來，畢竟人的思想是活的，有區別與機器。

一方面，將知識與數據的可視化結合起來，可以提升挖掘出來的知識的有效性。結果模式的有效性有所提升，那么數據的分析處理就更有意義，不再是簡單的機器篩選出來的死板、不變通的數據知識。

另一方面，對可視化技術的應用，可以有效的建立人與機器之間的聯系，也就是把用戶交互有效的結合數據的挖掘系統。保證了在數據挖掘的過程中，有效的結合了用戶本身的主觀意愿，也就是對數據進行處理的基本初衷，這樣才會起到對知識的選擇的最初的根本目的。

4總結

綜上所述，計算機圖形處理技術中的最主要的可視化的技術，在數據的計算處理方面，可以起到重要的作用。新技術的引入，避免了傳統技術在對數據進行計算過程中機械死板的固態，用戶與機器的有效互動在可視化中的充分體現，就在很大程度上解決了最終選擇的知識與用戶的最初目的存在很大偏差的情r，使得數據的分析更有意義。

參考文獻

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[5] 羅濤.淺談計算機圖形學的相關技術與發展[J].電子世界，2014，10：84.

篇8

關鍵詞：采礦工程；可視化技術；數值模擬；

1 工程概況

采礦工程是一個復雜的系統工程,需要借助計算機技術對其進行優化設計及科學管理,隨著近年來計算機多媒體技術的迅速發展,計算機在采礦工程中的應用也越來越廣泛,其應用深度和廣度也日益增加。計算機多媒體技術的發展為采礦工程技術人員實現由過去較為枯燥的研究過程到現代可視化的分析研究過程的改變,提供了基礎和保障。

煤礦井下地質條件復雜,巷道系統空間交錯,確定起來本身就有一定難度,對于工程實踐經驗不足的工程技術人員來說更加困難。為了使采礦技術人員能夠更好地理解煤礦井下巷道系統的空間布局,可利用計算機輔助設計(CAD)的可視化技術繪制三維礦井模型。

井下巷道及采場的受力狀況和圍巖的變形破壞過程難以用理論方法計算,并且物理實驗的方法也難以再現其過程,可以使用計算機數值模擬的方法描述這些復雜的力學模型的應力分布,真實的再現礦山壓力顯現的過程,達到可視化的目的。因此,在采礦工程技術人員研究的過程中,應加強計算機可視化技術方面的應用。

2 CAD的可視化技術在研究中的應用

2. 1采礦專業研究中存在的問題

煤礦井工開采的重要特點是地下作業,生產環節多、工序復雜。井下生產系統包括掘進、提升、通風、排水、動力供應等系統,井下生產系統的巷道空間交錯復雜。

工程技術人員在研究采礦問題的過程中都不同程度的存在一些問題,遇到的最主要的困難是對煤礦井下生產系統的巷道空間位置關系不能完全準確的理解。目前使用的資料基本上都是采礦工程平面圖或采礦工程剖面圖,現有資料上很少有三維立體礦井巷道系統模型供研究過程中參考使用,研究人員只能憑想象來領悟巷道三維位置情況;或者到井下現場參觀。到井下現場也只能見到巷道表面現象,而對于三維巷道的空間位置,并不清楚。這些辦法都不能有效的解決對三維立體礦井巷道直觀、正確的理解。

2. 2CAD的可視化技術簡介

科學計算可視化(Visualization )是20世紀80年代后期提出并發展起來的,它是20世紀90年代計算機新技術的熱點。進入20世紀90年代,國外以三維礦床模型為代表的礦用軟件發展較快,涉及到地質資料處理、礦床建模、開采輔助設計等各個方面。目前CAD技術已經向三維實體、可視化和集成化發展,但對于礦業而言,還有相當長的路要走。

AutoCAD是美國Autodesk公司研制開發的計算機輔助繪圖軟件,是目前國內使用最多的CAD軟件。可以使用軟件的三維建模技術繪制三維立體礦井巷道布置系統模型,達到可視化的目的,可以有效地解決采礦研究過程中遇到的一些問題。

2. 3使用CAD的可視化技術創建研究模型

采礦工程技術人員在分析現場問題過程中,要經常確定各個巷道之間的關系,從而才能進一步的分析各個巷道之間的礦山壓力的影響。多數工程技術人員在分析過程中,面對的是采掘工程平面圖,靠想象來確定其之間的空間位置關系。這種方法費時、費力,效率低。在分析研究采礦問題的過程中應要求首先學會三維知識,讓研究人員先把研究涉及巷道的三維空間關系繪制出來。這樣,工程技術人員在分析研究問題過程中,面對三維圖分析,會得到高效分析的效果。應鼓勵技術人員應用AutoCAD軟件的三維建模技術繪制三維立體礦井系統模型,把其所研究礦井的三維模型繪制出來。

1) 可以在繪制三維模型的過程中,更加深刻地了解礦井的三維空間結構,可能對所研究的問題有創新的想法。

2) 能夠使初涉采礦的工程技術人員,建立起三維礦山系統的概念。

3) 當一個采礦項目結題后,要向領導匯報,當匯報人員將平面圖轉換為三維礦井立體模型,結合這些模型匯報,會達到高效的效果。

3數值模擬的可視化研究分析方法

3. 1采礦專業研究中存在的問題

1) 課程可視化的意義。礦山壓力與巖層控制問題涉及的一般為動態三維空間問題,工程技術人員很難建立動態三維空間的概念,對達到高效分析和研究目的相差較遠。即使工程技術人員到礦井現場實習,看到的僅僅是靜態的局部現象, 如巷道的支護物破壞或失效、巷道的明顯變形、采場頂板的冒頂、煤壁的片幫等,而對產生礦壓顯現現象的礦山壓力及變形破壞過程沒有直觀的認識。采場或巷道周圍的應力是看不見的,只能從理論推導的公式和教材上的圖線去想像,對理解礦壓理論及培養解決實際問題的能力形成了障礙。通過觀測得到礦山開采過程中圍巖內任何一點的力,實際是非常困難的。針對上述問題,數值計算方法擁有得天獨厚的優勢。因而數值計算方法的發展引起采礦界的重視,并逐步引入作為計算礦山壓力的方法,在礦山壓力及其控制中發揮越來越重要的作用。

3. 2數值模擬程序簡介

采場上覆巖層運動是一個非常復雜的動態發展過程,要明確上覆巖層運動范圍就必須從頂板變形破壞過程著手。RFPA2D是一個能模擬巖石裂紋萌生,擴展直至斷裂全過程的數值分析軟件,基于連續介質力學和損傷介質力學原理,具有應力分析和破壞分析兩方面的功能。RFPA2D系統能對采動影響下巖體破裂與巖層移動過程進行較為系統的數值試驗研究。

3. 3可視化研究實例

1) 煤層開采過程頂板巖層受力變形過程模擬。模型對工作面的開挖過程進行模擬計算,模型上部為自由邊界,按照深度施加自重應力;模型左、右邊界為簡支邊,約束水平位移; 模型下邊界為固支

。計算工作面不同推進距離時煤層頂板的垂直應力變化情況,以及老頂初次來壓和周期來壓時煤壁前后方支承壓力變化范圍。

2) 模擬結果的可視化處理。通過對計算結果的分析處理,可得出頂板巖層隨煤層開采出現的離層、垮落過程及其對應的應力分布狀況。結果可直觀的用于分析研究的講解實例,達到可視化研究的目的,能夠對礦山壓力和巖層控制上的理論進行有益的補充。

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Part 1：從地球模擬器說起

“NEC地球模擬器”自問世以來就引起許多人的關注。幾年前，由NEC為日本海洋科學技術中心打造的這臺地球模擬器大型機以強大的運算能力連續兩年占據著Top500超級計算機排行榜的榜首。雖然在今天看來，地球模擬器35.61 TFlops*的浮點運算能力也不過與幾十塊NVIDIA Geforce GTX 280顯卡的運算能力相當，但在當時已經是非常厲害了。因為在2002年排名第二的IBM ASCI White-Pacific超級計算機也不過只有7 TFlops的浮點運算能力。1G=1024M、 1M=1024K ， 這里的TFLOPS就是每秒運算能力為1兆＝10的9次方，1TFLOPS等于1萬億次浮點指令。

和藍色基因、RoadRunner這樣拗口的超級計算機名字相比，地球模擬器不僅易懂，還富有強烈的科幻色彩。一部超級計算機，真的能模擬地球的一切運作嗎？事實上地球模擬器所能做的，只是幫助人們模擬全球變暖問題，并且預測地球總體氣候變化趨勢而已，距離模擬整個地球的各個子環境運行仍然有著遙不可及的距離。但即便如此，把地球模擬器在1秒鐘內完成的計算任務，交給一個人使用計算器來完成，卻需要花上3000萬年。毫無疑問，模擬天氣變化仍然是當今龐大驚人的計算之一，我們每天看的天氣預報背后實際上就是無數超級計算機連續運轉的結果。

可是雖然當今最快的超級計算機IBM Roadrunner運算能力也已經達到1.026P Flops（千萬億次），但在Top500超級計算機排行榜中，仍然有大量超級計算機的運算能力，被天氣變化和環境預測程序所消耗殆盡?？梢灶A見，氣候與環境的預測分析仍然是超級計算機們大顯身手的領域。究竟氣象與環境預測為什么需要如此驚人的計算能力？我們在多久的未來才能獲得完全準確的天氣預報甚至是地震警報？接下來請隨我們一探究竟。

Part 2：氣象模擬與預測：精確度與計算能力的較量

1．計算機在天氣預報中起到的作用

天氣預報自誕生以來就成了我們生活中不可或缺的重要元素。我們每天都會根據天氣預報確定著裝、是否帶雨具等生活問題。如你所知，當今的天氣預報仍然無法做到十分準確，無論是降雨還是氣溫都難以預報到百發百中。然而如今的天氣預報，其實已經包含了無數科技上的巨大進步。

在過去我們只能使用天氣圖配合過去天氣記錄來進行預報。整個天氣預報以天氣圖為主，配合衛星云圖、雷達圖等，用天氣學的原理來分析和研究天氣的變化規律，并通過概率統計總結出天氣變化的統計規律來進行預報。而隨著計算機科學的快速發展，當今的天氣預報，除了運用上述手段外還引入了數值預報方法，即利用大型、快速的電子計算機求解描述大氣運動的動力學方程組來制作天氣預報。在這三種方法融合的情況下，天氣預報的準確率已經大大提升。對于計算機來說，天氣預報實際上是海量的方程求解，由于整個計算涉及大量方程組和變量，只要有細微的參數發生變化，整個結果就會完全不同。和其它科學計算相比，天氣預測計算還有極強的時效性――面對瞬息萬變的氣候，也許大量參數在運行過程中就需要進行修正，天氣預報更是在4~12小時內就會重新一次，這就意味著計算機必須在時限之內完成計算任務。

如果我們將獲得的所有天氣參數都交由計算機運算，那即便是Roadrunner也需要幾天時間。為了解決時效性與精細度、精確度之間的矛盾，人們又構建了許多天氣預報模型。當今我國使用的天氣預報計算模型主要有國家氣象中心中期數值預報業務譜模型（T106L19）、有限區域模式（HLAFS）、MM5模型以及WRF(Weather Research and Forecasting)模型等。其中T106L19和HLAFS模型一般只能用作中期（48~96小時）天氣預報，而MM5模型則由美國賓夕法尼亞州立大學和美國氣象研究所聯合開發，適用于更精細尺度的短期天氣預報。作為新一代的天氣預測計算模型， WRF有著更準確的結果和區域性，但其計算量同樣基于所有類型之首。在當今計算能力的限制下，我們一般只采用中尺度計算“顆?！?（20~200km）,而對于MM5和WRF來說精細度其實完全可以做到1km。

*注釋：中尺度計算“顆?！本褪蔷嚯x在20~200km之間的天氣預報模型。顆粒是計算尺度/精度，20~200km之間為一個顆粒。

2．計算機可視化對氣象預報的分析

那天氣預報是如何在電腦上進行的？至此我們需要粗略了解一下什么是可視化計算。你可千萬別以為我們當今玩的3D游戲、進行一些3D模型渲染就被稱作可視化計算。事實上科學計算可視化(Visualization inScientific Computing)是發達國家在80年代后期提出并發展起來的一個新的研究領域。所謂可視化計算，是將科學計算過程中產生的數據及計算結果轉換為圖形或圖像在屏幕上顯示出來,并進行交互處理的理論、方法和技術。隨著技術的發展,科學計算可視化的含義已經大大擴展,它不僅包括科學計算數據的可視化,而且包括工程計算數據的可視化：如有限元分析的結果等；同時也包括測量數據的可視化：如用于醫療領域的計算機斷層掃描(CT)數據及核磁共振(MRI)數據的可視化等等。

氣象預報的準確性依賴于對大量數據的計算和對計算結果的分析。一方面，科學計算可視化可將大量的數據轉換為圖像，在屏幕上顯示出某一時刻的等壓面、等溫面、位渦、云層的位置及運動、暴雨區的位置及其強度、風力的大小及方向等，使預報人員能對未來的天氣作出準確的分析和預測。

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關鍵詞：油田；注水系統；可視化技術

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2013）01019401

以科學計算可視化作為基礎發展起來的可視化技術，其最初主要應用在科學計算與工程測量中。伴隨著可視化技術的不斷發展，其所應用的領域也成擴大化的發展趨勢。本文從油田注水系統的層面出發對可視化技術進行深入的研究與分析。

1可視化技術的應用

可視化技術指的是通過三維表現技術來實現對三維世界物體的再現，進而呈現出三維形體所具有的復雜信息?？梢暬夹g是伴隨著計算機圖形學的發展而快速發展的新型技術，有著較廣泛的應用途徑。從現有石油行業的情況來看，可視化技術就被廣泛的應用在石油勘探、油田開發以及油氣集輸等等諸多環節。油田注水系統中通過可視化技術的應用，能夠極大的降低運營難度與成本，提高系統的安全性，進而有必要對油田注水系統的可視化技術進行深入的研究。從可視化技術的發展趨勢來看，其與互聯網、人工智能等等的結合會不斷的促進自身技術優勢的增加，進而在油田注水系統的優化中發揮更大的作用。

2油田注水系統的提升措施分析

油田注水的目的是為了維持油田能量，確保油層壓力，進而促使供液能力的提高，并實現原油遞減率的降低。簡而言之，油田注水是油田維持地層壓力的重要措施。從我國現有油田的實際情況來看，多數油田都處在高含水期，這就使得注水量大的問題導致油田生產投入成本的增加，進而有必要從油田的實際情況出發來確定油田注水系統的提升措施。

油田注水系統效率指的是油田注水到注水井中的總能量在注水泵電動機消耗總能量中所占的百分比。通常情況下，油田注水系統的效率分為電動機效率、注水泵平均運行效率以及管網效率三個部分。其中電動機效率指的是對注水泵電動機消耗能量的描述；而注水泵平均運行效率則是用來對注水泵消耗能量的描述；管網效率則是對管網的摩阻損失進行描述。正因為油田注水效率由這三大部分組成，決定了確定油田注水系統提升措施上也應從提高注水設備效率與調節注水系統參數入手來實現油田注水系統效率的提高。從提高注水設備效率的層面來看，需要加強對電機、泵以及管網等各個環節的優化。電機應用的優化主要指的是應結合油田的實際情況，確定合理節能高效的電機。泵的優化則指的是通過注水泵的優化來提高泵效率。管網的優化主要是指通過合理的布局來降低管網摩擦所導致的損失，合理確定注水管的管徑，降低對能源的消耗。從調節注水系統參數的層面來看，主要是進行調節注水速度與節流來促進油田注水系統效率的提高。

3油田注水系統可視化技術的應用策略

在油田注水系統中，可視化技術的應用策略應包括以下內容：

3.1油田注水系統可視化程序的應用

可視化技術的應用需要油田注水系統可視化程序的支持。該程序是以注水系統能量平衡的數學模型、注水系統效率、注水系統能耗及注水系統的水力參數數值進行計算基礎上，運用計算機編程技術編寫油田注水系統可視化程序。該程序的基本功能是將油田注水站站內數據信息輸入到系統中，進而實現油田注水站站內數據以及注水系統整體運行的可視化，同時還通過將連接數據信息、坐標數據信息以及站外數據信息的輸入，實現了油田注水系統中注水網系統的可視化。油田注水系統可視化程序的基本操作主要包括數據信息輸入、泵機組能耗分析、整個系統能耗分析、管線壓力損失計算以及顯示超過經濟流速管線等等。

3.2油田注水系統可視化技術的應用流程

油田注水系統可視化的應用流程主要為以下幾個步驟：

流程一：通過物質守恒原理與流體力學理論的應用，建立了油田注水系統效率與能耗的數學模型。

流程二：在確定出油田注水管網系統數學模型以及計算方法的基礎上，以模塊為基礎構建了油田注水系統流程圖，進而建立注水系統數據庫。

流程三：對油田注水效率、能好以及注水系統水力參數進行計算的基礎上，應用相應的計算機應用技術，編寫油田注水系統可視化程序。

流程四：通過油田注釋系統可視化程序的運用來進行油田注水系統注入動態以及可視化術分析，進而確定具體的油田注水系統管理的節能措施。

總之，伴隨著可視化技術的發展，可視化技術在包括油田注水系統等在內的石油行業中的應用已經成了發展的必然趨勢。因而，有必要結合油田的實際情況，不斷的優化可視化技術在油田注水系統中的應用，進而促進整個石油行業的快速發展。

參考文獻

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