计算机可视化技术精选(九篇)

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第1篇：计算机可视化技术范文

关键词：数据结构；排序；可视化

中图分类号：TP311.5 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2013）29-0253-03

引言

在科学高速发展的21世纪，计算机得到了广泛的应用。在时代的需求下，人们对知识的需求也越来越高。为了人们便于理解和掌握更多复杂的知识，所以可视化技术成为了人们学习复杂知识的工具。那么，什么是可视化呢？可视化（Visualization）是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等多个领域，成为研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术。目前正在飞速发展的虚拟现实技术也是以图形图像的可视化技术为依托的。可视化把数据转换成图形，给予人们深刻与意想不到的洞察力，在很多领域使科学家的研究方式发生了根本变化。可视化技术的应用大至高速飞行模拟，小至分子结构的演示，无处不在。在互联网时代，可视化与网络技术结合使远程可视化服务成为现实，可视区域网络因此应运而生。

数据结构是由数据元素依据某种逻辑联系组织起来的。对数据元素间逻辑关系的描述称为数据的逻辑结构；数据必须在计算机内存储，数据结构的实现方式是数据存储结构，是其在计算机内的表示；此外讨论一个数据结构必须同时讨论在该类数据上执行的运算才有意义。在许多类型的程序的设计中，数据结构的选择是一个基本的设计考虑因素。许多大型系统的构造经验表明，系统实现的困难程度和系统构造的质量都严重的依赖于是否选择了最优的数据结构。许多时候，确定了数据结构后，算法就容易得到了。有些时候事情也会反过来，我们根据特定算法来选择数据结构与之适应。不论哪种情况，选择合适的数据结构都是非常重要的。排序算法是数据结构学科经典的内容，其中内部排序现有的算法有很多种，其中包含冒泡排序，直接插入排序，简单选择排序，希尔排序，快速排序，堆排序等，各有其特点。

一、设计目的

本次我们的创新实践项目就是研究关于数据结构的可视化。简单来说，数据结构可视化就是利用计算机的编程语言将数据结构的内容以动态的方式表现出来。这就为数据结构的学习带来很多的方便，更容易让人们理解。

通过本次实践项目的研究，可以提高学生的思维能力，促进学生的综合应用能力和专业素质的提高；可以学习并掌握数据结构与算法计，使学生能够有独立的分析能力和设计能力，初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技能，提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力。下面我们重点来讲解一下关于本次研究项目的具体构思和实现方式。

二、具体实现

按要求选择不同的操作。选择后根据不同的选择进行不同的操作，最终达到对各种排序的可视化。系统设计如图1所示。

（一）分析各种排序算法的特点

1.冒泡排序

这是一种较简单的排序方法，它重复地走访要排序的数列，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。

2.插入排序

每次从无序表中取出第一个元素，把它插入到有序表的合适位置，使有序表仍然有序。第一趟比较前两个数，然后把第二个数按大小插入到有序表中； 第二趟把第三个数据与前两个数从后向前扫描，把第三个数按大小插入到有序表中；依次进行下去，进行了（n-1）趟扫描以后就完成了整个排序过程。

3.选择排序

它的基本思想是：对待排记录（R1，R2，...，Rn）进行n次选择操作。其中第i次操作是选择第i个小（或大）的记录放在第i个（或n-i+1个）位置上，从而得到一个新的记录数曾1的有序表。

4.快速排序

首先检查数据列表中的数据数，如果小于两个，则直接退出程序。如果有超过两个以上的数据，就选择一个分割点将数据分成两个部分，小于分割点的数据放在一组，其余的放在另一组，然后分别对两组数据排序。

5.希尔排序

先取一个正整数d1

（二）可视化的实现

在界面的排序方法处选择需要的排序方法，然后在数值输入区输入排序的数字，跟据输入数字的大小在界面上会出现用来表示不同数字的不同高度的竖条，点击排序按钮竖条就会根据排序算法来跳动，整个跳动过程会在界面中显示，最后随着排序的完成竖条会停止跳动，最终显示排序结果。例如插入排序（升序）的可视化；在数值输入区里输入以下数值58、37、79、52、64、26、75、52、60、34，界面上会出现高度不一的竖条，然后点击插入排序按钮，58为第一关键字，因为前面没有数值，所以不比较；37为第二关键字与前面的58进行比较小于58，所以58的竖条向后移动到红色竖条的位置；第三关键字是79与前面的37、58进行比较，79大于58，所以竖条不移动。按照此过程进行逐一比较，排序完成后竖条会按照26、34、37、52、52、58、60、64、75、79，的顺序排列在界面上。如果想要完成其他的排序方法，点击重置按钮就然后按照上面的过程就可以。如图2—5所示：

三、结论

数据结构排序算法的可视化将书本上的抽象知识转变为更为容易理解的动态形式，不仅可以为学生减少学习的难度，还可以提高学生的学习积极性，更容易让学生掌握各种排序方法。

参考文献：

[1] 张乃孝.算法与数据结构（C语言描述-第二版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2] 达尔文（Darwin，F.I）.Java经典实例[M].北京：中国电力出版社，2009.

Design of the data structure algorithm visualization

YANG Xiao-bo，ZHANG Lin，ZHANG Long-hui，PANG Shuang-shuang

（Information Engineering College ，Tibet Nationalities University，Xianyang 712082，China）

第2篇：计算机可视化技术范文

关键词：计算机动画技术；研究性教学；数字媒体

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）22-0180-02

随着我国动漫产业不断发展，计算机数字媒体专业作为一个新兴的培养方向，为相关领域的企业及研究行业输送越来越多的专业人才。计算机动画技术成为高等院校中必修的专业课。近年来，我校从设立数字媒体专业开始，经过不断的教学改革与实践，在计算机动画技术课程专业建设上取得明显的效果，对提高学生整体素质发挥了极大的作用，它的教育模式也从原有的科普型讲述形式转变为以掌握核心动画技术为目标的技术应用示范方式，形成了鲜明的专业特色，成为我校计算机专业课程系统中的重要课程。

一、计算机动画技术课程的教学现状

计算机动画技术是计算机图形图像技术的综合运用，是当前数字媒体领域中的重要技术之一，正不断向规模化、网络化、多样化方向发展。然而在目前实际应用过程中，对具体技术较为熟悉，对各种核心技术的原理、算法及处理机制较为陌生，不利于高效地解决动画制作中的各种难点、问题。因此，在教学过程中需要对教学方法进行研究和完善。以本人所在高校的计算机学院的数字媒体系的学生为例，从以下几个方面分析当前计算机动画技术课程的教学状况和学生的学习情况。

1.采用“灌输”式教学模式讲授。将大量的动画技术理论直接“灌输”给学生，略显枯燥单调。对于本科阶段的学生或基础较为薄弱的学生来说，“灌输”的理论知识很难消化理解，更难以应用于实践，造成学习效率和效果都不理想的状况。在期中考试成绩中，发现“死记硬背”的应付考试的现象，理解应用类的题目普遍存在得分率较低的现象。因此，需要改变目前的授课模式，充分激起学生的学习兴趣，提高学习效率。

2.全面依赖教材的教学内容。在目前的教学活动中主要以教材内容为课堂讲授内容，而教材内容很难涵盖某些前沿重要的技术应用、技术改良实例，使得要求学生掌握的知识与现实的实践活动存在一定的时间跨度；同时，教材中的教学素材与案例具有简单、应用背景单一的特点，与当前主流的动画技术的结合度较低。以上两点将大大降低学生获得动画技术的兴趣，以及解决实际问题的能力。因此，教学内容中需要引入前沿的技术应用实例，如新版本的3ds Max、Maya商业软件中关于动画制作一些功能与动画技术的结合。

3.实验课时安排不足。目前的教学计划中对于动画技术课程的课时分配主要集中在理论课，学生学习过程中对具体算法或技术的操作体验、实践时间不充分，因为动画技术是计算机应用领域中的热门技术之一，在实践中才能领悟其中的核心思想。过多的理论学习使得知识难以被真正理解掌握，难以在问题解决过程中发挥作用，也使理论知识的学习无的放矢，缺乏目的性。因此，理论课时与实验课时最好应平均分配，一周内安排一次实验课，把理论课上的内容通过若干实验得到充分的消化吸收，落实提高学生技能水平的要求。

4.课程学习的目的性模糊。通过对现有的授课学生进行调查，大多数学生对课程的学习目的存在误解，认为动画技术仅仅是一门普及性的理论课程，只是常识性地补充现有的知识体系，并不认为这门课程是理论与实践相结合的技术型课程。所以在学习的过程中没有投入全部的精力与积极性，为了应付考试而采用“临时抱佛脚”的策略。这些现象与是否在专业学习的开始阶段进行学科建设规划、目标与要求的说明与强调有很大关系。学院领导与专业教师应反复强调每一门专业学习的重点与目标，让学生明确动画技术课程是数字媒体系学生在今后职业生涯规划中不可或缺的专业基础课程之一。同样，这种误解也可能会影响学生的择业方向及专业的发展方向。数字媒体专业不是向社会培养如动漫画家、动画技师一类的美术艺术人才，而是在数字化媒体行业空前发展的大背景下，培养一批利用先进的计算机技术专门解决与媒体应用相关的领域中的问题，从而大力扩展计算机的应用领域的人才，他们的核心竞争力仍是高水平的计算机技术，而目标变成针对某个特殊性领域的学习与深造。因此，教师有必要时常与学生沟通，引导他们向正确的学习目标努力。

二、研究型教学方式的设计模型

通过对现有的教学情况及学生的学习效果进行全面的分析，可以清楚地看到，现有的教学模式需要调整与改良。因此，我在计算机动画技术课程的教学过程中，做了一些试探性的创新与改良，形成一种针对本科生教育的研究型教学方式，在理论与实践中，让学生真正掌握技术的应用效果，提高掌握技能及解决问题的能力。为了改变动画技术课程的单一的技能性培训的教学目标，增加理解技术原理的教学目的，提高学生解决问题的能力，既能“知其然”，也能“知其所以然”，我选择难度水平稍高的教材《计算机动画算法与技术》[1]作为课程的内容依据，并选择其中具有代表性的、难度较低的章节进行讲解和实践。另外为学生推荐辅助的参考书《计算机动画的算法基础》[2]，其内容相对简单、易懂。课程主要内容如下：

1.对动画制作进行概述。首先，讲述动画在人类视觉方面的原理；其次，通过不同时期的动画技术列举动画制作的过程，了解动画的发展进程。图1展示了动画制作的一般工序：

2.技术背景知识介绍。计算机动画技术需应用《计算机图形学》中的一些理论知识，因此在讲授主要动画技术之前，先介绍这些背景知识在动画技术中的应用。包括两部分：第一部分阐述了与计算机图形显示管线相关的基础知识以及处理图形数据时的潜在问题源。第二部分主要探讨定向表示方法，对于动画技术中的方向插值计算很重要。图2显示具体包含的知识点。

3.插值技术介绍。动画是在一段时间内改变数据值进而影响视觉效果的过程，因而插值技术在动画技术中占有重要的地位。对于理解动画技术的应用有很大帮助。这部分讨论与各类插值技术以及逼近曲线相关的基础知识，并阐述曲线上的顶点移动控制方案。随后，对方向插值技术加以介绍。另外，还将简单介绍路径的工作方式。同时，安排4次实验课对插值方案进行编程实现，并对比插值计算结果。

4.插值动画方案介绍。讨论数值插值方案在计算机动画制作过程中的应用方案。首先讨论基于关键帧的动画系统，该过程可视为与传统手绘动画对应的三维计算机动画版本。然后，对动画语言加以分析。动画语言可用于控制高层算法，且从历史角度来看，该语言多与数值插值应用方案相关。实际上，大多数语言均针对特定的动画场景构建，并在各关键帧及其插值过程中设置相应的转换操作。最后，将分别探讨对象的变形技术、三维对象形状间的插值技术以及二维变形技术。同时，安排5次实验课对插值动画方案的技术细节通过程序实现的方式深入理解、掌握。具体知识点如图3：

在改进后的教学模型中，学生对计算机动画技术的学习兴趣较旧的教学方式下，有了明显提升，主要反映在课堂教学的互动活动、平时作业的完成情况、实验课的实践任务的进展情况等方面。学生开始主动思考、探索问题，而不再是单纯被动接受教学内容。在期末测试中主观题目的答题率和正确率均有提高，由于理解性地记忆相关知识点的概念，客观题目的答题时间也相对缩短。由此不难看出，在研究型的教学模式下，学生更容易获得应用技术的方法，掌握发现问题、分析问题及解决问题的要领。此外，随着学习的深入，学生也能逐渐明白数字媒体专业的学习方向及要求，端正态度，有助于其他专业课程的学习。数字媒体专业是计算机应用技术下一个新兴的专业方向，与之相关的计算机技术不断地发展，因此，我们需要适时地调整已有的教学模式，使专业教育与时俱进，才能不断为科技发展及社会进步提供高水平的专业人才。

参考文献：

第3篇：计算机可视化技术范文

关键词：模块化课程体系岗位群 计算机科学 体系建设

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）05（a）-0126-02

近年来，作为应用型本科院校的计算机专业，面临IT人才急剧扩张的市场需求，急需对传统的人才培养模式进行改革与创新。在这种背景下，我院计算机科学与技术专业对学生试行了“3+1”人才培养模式，通过创新课程教学体系应该是首位性的工作，为此对此专业进行模块化课程体系建设。

1 模块化课程体系是实现创新课程教学体系的最佳途径

应用型本科院校从字面上讲可以说是具有两层含义，其一，它是一所本本科院校，其二，它的人才培养目标在于培养应用型、技能型人才。由于其自身的性质具有一定的双重性，因此，它既不同于一般的本科院校，也不同于一般的中职以及高职院校，在对人才的培养目标上也就自然而然的不同了。一般本科院校培养的人才过于注重理论知识的学习，而忽视了实践能力的训练，一般高职院校培养的人才虽然掌握了一定的技能，但却不具备很高的综合素质，但应用型本科院校却截然不同。它培养出的人才既要具备一定的知识水平，综合素质，又要具备很强的动手实践能力，因此，应用型本科院校所培养出的人才对于面向生产、建设、管理、服务等一线或岗位群，并不断满足其需要还是在很大程度上具有优势的。

在传统的人才培养方案中，课程体系是按照计算机一级学科整体建设的需求来设置学科理论课程及实践课程，而不是按照本科层次应用型人才的培养目标来设置课程体系，学生所学的知识与技能与企业的岗位技能要求不匹配，出现了“学非所用”的结构失衡。因此，在制定课程体系与课程内容时，应淡化原有按一级学科设置的理论体系，强化按应用能力设置的知识体系。即由注重学科理论的系统性向注重工程实践的综合性转变。而模块化课程体系不以学科建设为中心组织教学内容，而是强调教学内容在能力形成中的作用，恰恰体现了这种转变，也是实现创新课程教学体系建设的最佳途径。

2 计算机专业模块化课程体系的构建

模块化教学法自创立之初，迄今为止已有数十年，其主要特点在于以现场化教学为主，并辅之与之相关的职业技能培训。具体地说该方法与以往教学模式的不同在于以就业为导向，并根据学生所学专业需要为之设置与之相关的专业技能模块和职业岗位（群）模块，除此之外，还需考虑技术变化和市场对各高级应用型专门人才的实际需求情况来对课程体系结构进行构建以及调整。

由于“3+1”人才培养目标直接面向职业岗位（群），这使得其在进行模块化课程体系开发方法选择上，需要用到逆向思维法。所谓逆向思维法就是通过对学生将来所要从事岗位的职业素质以及能力进行分析，并得出一个有效的结果，进而根据这个结果对教师所要教授课程进行设计，组成相应的教学单元。在课程设计上要求具备一定的针对性和实用性，并突破不同学科间的壁垒以及对以往的教学模式进行变革，因此，这种教学方法对于构建由课程一级（专业基础）模块、课程二级（专业方向课程）模块和课程三级（职业岗位群课程）模块组成的模块化课程体系，具有极大帮助。

2.1 专业基础模块

专业基础模块课程是计算机科学与技术专业的公共核心知识体系，其开设的目的在于对不同专业方向学生的计算机知识进行补充，旨在培养学生将来从事计算机科学与技术方面岗位所应具备的一些最为基础的素质与能力，也为满足学生未来所从事职业需要以及为学生终身学习奠定一定的知识基础。除此之外，该模块课程学习也在一定程度上使得学生的社会适应能力和职业迁移能力得以提高。专业基础模块课程主要包含：计算机基础、高级程序设计语言、数据结构、计算机组成原理和数据库技术基础等课程，使学生掌握从事计算机各行业工作所具备的最基本的硬件，并且通过和课程体系相对应的基础实验模块使学生具备该专业最基本的技能。

2.2 专业方向模块

专业方向模块课程是在专业基础模块课程基础上，按照专业方向的教育增加各个专业方向教育所需要的比较全面的专业知识，以构成较完整的专业方向知识体系。专业方向模块包括网络方向、软件方向和嵌入式方向等子模块。由于计算机科学与技术专业自身具有极强的实践性，因此，对于这一专业学生的培养来说，并不能仅仅停留在计算机科学与技术专业理论知识的教授上，还要对学生的动手实践能力进行培养，从而使得学生能够掌握一些不可或缺的、实用的计算机科学与技术专业技能，对本科层次的应用型人才培养、教育而言也是如此。把这一点体现在该专业课程设置上就是说，该专业课程要在一定程度上体现学生所要掌握的计算机科学与技术以及一些必备的技能，并通过与该模块相对应的专业实验及实训模块来促使学生所学的理论知识能够很好的与实践相结合，力求为该专业方向学生的培养打下雄厚的理论和技术基础。

2.3 职业岗位群模块

职业岗位群模块设置的目的在于对学生将来所要从事的具体某方面工作所应具备的职业素质进行培养，从而使得学生在走出校门后就能够很好的适应并满足岗位的实际需要。如果说专业基础模块注重的是从业未来及一些不确定因素，强调的是专业宽口径，职业岗位群模块则注重就业岗位的实际需要，强调的是学生的实践能力。掌握一门乃至多门专业技能对于提高学生的就业能力可以说是发挥着不可或缺的重要作用。

3 计算机专业模块化教学的实施和对教学改革的促进

3.1 按模块组织教学内容

所谓按模块对教学内容进行组织，首先，要对不同模块的总体人才培养目标进行确立，并在此基础上，对以往以知识讲授为中心的学科式课程内容体系进行变革，打破不同章节之间的限制，将理论知识与实际操作知识紧密结合起来，以技术和能力培养为目标努力构建不同的学习专题作为子模块；其次，每个子模块又下设不同的学习单元（根据模块知能体系的各个具体目标与内容而划分的小专题）以及课题，从而使得模块课程的教学能够形成一个崭新的“积木组合式”的教学模式。

3.2 模块化教学有利于提高教师的理论水平和实践能力

模块教学作为教学方法中一种，将其运用在计算机专业教学的中，就是要对以往传统的教学体系进行变革，让广大师生能够不断的学习以及掌握新的知识和技能，从而使得教师自身的实践能力以及理论水平在一定程度上得以提高。具体的说就是，在教学的过程中教师一定要根据模块教学的特点，将模块的教学方向灵活的运用。将模块教学的核心点定在提高学生的能力以及素养上，将学生的主体地位发挥出最大的作用，积极的调动学生学习的兴趣，在模块教学的过程中还应该采用其他的教学方法。例如，案例教学法、讨论式等教学方法。在专业课程的教学过程中强调“教师边讲解边演示，学生以一边操作以边理解”将动手和动脑有机的相结合在一起，进而来形成一个“双边教学法”，由于在实际的教学过程中有了师生之间的互动，这使得以往教师讲，学生听的一言堂教学模式被彻底打破。

3.3 模块化教学有利于促进教材建设

由于模块教学法对教材要求较高，这使得在市场上很难找到与之相关的教材，即使找到也未必能够用的上，从这点上来看，模块化教学法对于现有教材内容的革新、现行教材体系进行突破、增添教材的专业性、实用性以及正确解决学科体系的系统性与生产实践所需知识综合性的矛盾具有极大帮助。

3.4 模块化教学有利于提高学生的知识水平和实践能力

使用模块法进行教学，使得以往生搬教材的教学方式得以变革，这对于激发学生的学习兴趣以及引导学生参与到课堂中来具有极大帮助。并且由于模块教学法注重理论知识与实践知识相结合，这使得学生的理论素养和动手实践能力在无形中得以点滴提高起来，这对于学生未来从业是有利的。

4 结语

实践证明，应用型本科教育模块化教学是教育改革的必然趋势，随着应用型本科教育的发展和教学改革的深入，计算机专业的模块化课程体系也将会不断地完善和提高，走出一条高技能人才培养模式改革之路，并得到合作企业和社会的认可。

参考文献

[1] 刘伯红，方义秋，夏英，等.基于“关键点”课程的课程体系改革与探索[J].实验科学与技术，2011（4）：82-84.

[2] 李海涛.模块化教学条件下课程体系的构建[J].四川职业技术学院学报，2007（2）：82-83.

[3] 胡燕燕.关于高职教育课程体系构建的几点思考[J].高等职业教育：天津职业大学学报，2004（1）：19-22.

[4] 向昌成.高职高专计算机应用专业建设探讨[J].阿坝师范高等专科学校学报，2006（S2）：38-40.

[5] 白建明，金升灿，周丽韫.高职计算机专业教学模式的研究[J].计算机教育，2006（2）.

第4篇：计算机可视化技术范文

【关键词】计算机专业；应用数学；模块化设计；教学实践

关于高职数学和计算机数学基础的课程改革、课程设计、教学模式设想等探索已经进行了许多年，相关的文章很丰富[1][2]，其中大部分从数学课程的重要性、现状剖析和存在的问题、课程改革的意义、改革设想[3]等方面阐述了作者的见解.这些问题已基本形成共识，但宏观论述的较多，拜读文章之后，读者对作者理念的实践效果及如何借鉴实施的认识仍然比较模糊.本文尝试将课程组多年的教学实践和对课程改革的不断探索进行总结，在厘清理念的同时，对实践做法和效果进行较为详尽的介绍，愿抛砖引玉，与基础课教师和专业课教师共同学习探讨.

计算机技术的特点之一就是日新月异，人们不由自主地被裹进数字化、智能化、网络化、多媒体化的技术进步浪潮里，高职计算机专业人才培养受到层出不穷的新技术的影响.如何使学生掌握未来职业所需的专业知识与技能，使之具备适应职场技术快速变化的能力？数学课程在培养学生的学习能力和应用能力上有怎样的作用？又该怎样做？这是计算机专业导向下应用数学课程建设关心和思考的问题.

一、学情教情调查

为了解学生的数学基础状况及学习情况，我们设计了两份问卷调查表，分别在学生大学入学时和第一学期结束时进行调查，调查内容包括个人中学数学学习兴趣和水平的自我评价，对数学的认识，对大学数学学习的期待，大学数学学习途径和学习情况自我评价，对大学数学教学内容、教学方法和考核方式等的评价，以及对老师教学的意见和建议.抽样调查了2009级、2010级、2011级和12级软件专业、网络专业、信息管理专业若干班级.调查结果如下：

1.入学初调查

76%的同学对数学学习有兴趣并在中学数学学习中感到充实愉快，但成绩一般.90%的同学都认为学数学有必要，86%的学生相信能继续学好数学或能改变现状，75%的学生期待大学数学能提高数学应用能力，80%的同学喜欢思考，有一定独立学习的能力和习惯，62%乐于和同学共同探讨.

2.第一学期末调查

60%左右的学生仍然有兴趣，65%认为数学课程训练了思维，教学内容比较合适，影响数学学习的主要因素是自身基础和学习方法，对老师的教学15%表示很满意，70%表示满意，7%表示不满意.对自己的学习状况，3%表示很满意，42%表示满意，50%表示不满意.对老师教学的意见和建议是：改变一言堂占16%，少讲多练占26%，增加课堂互动占34%，改革教学内容占24%.学生学习数学的途径基本在课堂内，边听边看书，以完成作业为度.大部分学生很少或从不借阅数学参考书，说明在数学学习上学生缺乏探索钻研，自我要求不高，仅凭课内的90分钟时间，课外复习方式就是完成作业.软件和网络专业近20%学生抄作业或懒得做作业.

3.调查统计后的若干结论

软件专业学生在数学兴趣、理解消化知识的能力、挑战自我上表现更为突出，软件专业32%的学生有参加数学建模学习比赛的意愿.信管专业学生习惯听从老师的安排，自律性、学习积极性更高.网络专业学生的学习状态相对更平淡，但是对学习内容和教师教学的期待比其他两个专业学生高，所谓有心向学，无力“杀敌”.在数学学习兴趣、学习能力上呈现的整体性差异，间接反映出数学课程与各专业课程的相关性.计算机各专业人才培养方向和职业岗位目标不同，需要的数学知识与技能训练不同，分配在数学上的总学时不同，因此应用数学课程在教学中需进行适当的模块划分，加强针对性以适应不同专业的需要.

二、计算机专业导向下应用数学课程的教学理念与设计

应用数学是高职计算机类专业的基础能力课程模块中的必修课程.从短期看，为学生的专业课程学习服务，要适应计算机专业培养人才的任务导向、项目驱动等工学结合的教学模式.从长期看，为学生继续学习提供具有数学特色的思考方式和技能训练，包括抽象化、最优化、逻辑分析、数据整理推断、运用符号、量化能力、建模能力、人工计算能力、数学软件运用能力等.但数学课程的教学时数受到制约，不可能面面俱到地为学生准备所有的知识和进行系统全面的数学能力训练，让不同的专业侧重选择不同的学习内容，实施模块化教学成为必然选择，为此，我们从教学内容、教学方法、教学组织形式、考核评价等方面提出一种模块化教学设计的理念.

1.优化课程知识结构

课程设计遵循“学有所用、够用为度”的原则，以整合计算机专业背景知识、程序设计思想方法、应用问题为主线，将课程教学内容设计成三大模块和若干子模块，各模块知识有独立性和适用性，便于计算机各专业根据需要和课时限制针对性选择.恰当案例是教学核心，通过模块学习和案例分析来训练学生的思维能力和应用能力，使学生获得新的知识和新的经验，并在新知识经验的基础上建立个人的理解力，扩展智力框架.[4]

2.教学方法

课程形式上有理论讲授课、数学实验课、数学建模实践指导课，各部分课时约占1/3.各部分的逻辑关系是：理论知识模块实操模块综合应用模块.教学方法以综合应用模块中的项目为导向，根据项目需要选择理论知识模块的学习深度，兼顾内容衔接和层次递进，应用实验课程强化巩固，使数学理论知识学习、数学实验操作和数学建模形成一个项目式整体.

有数学家说过：“数学素质中最重要的是数学建模意识和基本的数学头脑.”实践表明，数学实验和数学建模实践是扩展学生学习途径、提高学生参与学习的广泛性、提升学生查阅资料能力和团队合作精神的有效形式.

3.教学组织方式

以问题解决为核心组织教学，教学的问题可分为概念问题、方法问题、思想问题、计算问题、推论问题、应用问题、实际操作以及模拟实现等问题.通过项目化分组实施“模块案例+MATLAB软件实现”教学做一体化，逐步解决上述问题，实现教学目标.

4.构建课程新的评价体系

评价的主要目的是为了全面了解学生的数学学习过程，考查学生的“输出”能力，同时督促学生学习和改进教师教学.但以往的评价手段“期末一考定终身”过于单一，不能全面反映学生的真实情况.

对数学学习的评价要关注学生学习的结果，更要关注学习的过程，所以采用过程考核与目标考核、笔试与机试相结合，通过强化项目化分组的过程监控，将作业、小组讨论、实验报告、论文写作、资料查阅等任务的完成情况纳入考核系统，加权计算数学成绩，更能反映学生学习成果的真实情况，同时也能提高学生平时学习的积极性.

三、计算机专业导向下应用数学课程模块化教学实践经验

1.进一步明确了模块化教学的思路

通过研究，教师更清楚地把握了要教什么，教到什么程度，什么教学形式更有效果.学生普遍比较喜欢MATLAB上机学习的形式和体验，新鲜有趣，在老师布置的任务驱动下能全神贯注，通过阅读实验指导，向老师提问和相互交流，大多数学生都能完成任务，特别是听理论课有些吃力的学生，发现自己也能读懂教材，可以动手操作，自然而然就有收获参与的良好心理体验，学生“尝试应用数学”的愿望得到最基本满足.因此加大实践实践教学环节的学时比重成为共识.

2.项目导向，教学做一体化，锻炼和提高了学生的能力

从教学实践来看，在实验室教学，讲解操作演示模仿练习项目训练的方式比较有效果.把一个建模任务以数学论文的形式完成，学生首先感到很困难，但坚持下去，通过查阅资料，小组合作完成的过程带给学生与以往不一样的体验.有的学生在数学学习的总结中写道：“这次写的小论文给我收获蛮大，一来提高了我的思维，那是一次真正思想上自由的思考，虽然一开始摸不着头脑，找不到头绪，只能到处去查资料、看书、查看相关专题，在短时间要理解运用知识，这是平时我们学习很难得到的，真正锻炼到了思维.二来又锻炼了我的计算机应用能力、检索文献的能力、学习新知识的能力和论文写作能力等.这次写论文对我来说是一次很好的经历，这段日子的体会和收获，相信对我今后的学习会有一定影响，让我不断努力进步.”教学做的方式同时促进了学生计算机专业课程的学习和知识的运用.有学生反馈：“这次实训使我对计算机编程有了新认识，虽然我是学计算机的，平时写过很多程序，不过那是事先设计好的题目，要么是课本上的，要么是老师限定好所有条件的，虽然做出来了，却不知道在现实中有什么用，然而这次写程序却给了我很大挑战，感觉写得很辛苦，但是蛮有成就感，因为是自己第一次联系现实用计算机解决问题.”

计算机专业课程（如数据结构、C语言程序设计）教师对应用数学课程中讲授算法逻辑结构、递归算法、最短路算法等的做法大加肯定，在他们传授相关知识时学生理解接受得比较快，数学课程为计算机专业课程教学起到一定的先导作用.

数学教学的层次性更加鲜明.通过课堂普及性教学建模选修提高性教学全国大学生数学建模竞赛集训三级渐次提高的教学链，使具有创新精神和独立钻研能力的优秀学生突颖而出.从2009年开始参加的每届全国大学生数学建模竞赛，均取得全国一等奖、二等奖的佳绩，尤其是2010年，五个参赛队中两个获得全国一等奖并获“高教社”杯，已有三篇学生数学竞赛论文在《数学工程学报》上发表.

3.考核评价方式改变，降低了学习压力，改变学习状况

通过强化项目化分组的过程监控，以数学建模论文写作作为考查学生掌握和运用知识的能力的主要依据，使得学生改变平时混课，学习没有压力也没有动力，考前抱佛脚的情况.把考试压力分解到日常的学习中，学生感到只要平时认真上课，就不会畏惧考试，消除了有句话说的“大学有一棵树叫‘高数’，许多人都挂在上面”的大面积考试不及格现象.

结束语

虽然本课程在教学上取得一些令人鼓舞的改变，摸索出一点适合高职计算机类的数学教学理念、设计和实践经验，学生对数学教学的认可度也得到提高，但要达到“数学学习对每名学生有用”的境界，仍然艰巨.当今数学的范畴不再是几何、代数、微积分.数学扎根于数据，展现于抽象形式中，对诸如表格、图形、趋势分析、财务报告、逻辑辩论、概率推断等等生活、新闻报刊、例行公事中的数学概念的理解展现了数学基本能力，这些能力的掌握程度必然影响到学生未来的职业能力.愿与同行们共同探讨基础课程贴近生活实际和专业需要的教学改革问题，不断改进数学教学工作.

【参考文献】

[1]张秀英，王艳萍，李海燕.计算机数学基础课程改革的探讨[J].郑州铁路职业技术学院学报，2007，3：47.

第5篇：计算机可视化技术范文

（华南师范大学，广东 广州 520631）

摘 要：中国的园林艺术历史悠久，有着光辉的历史，在整个园林美术的设计中，各种文化名园不乏其中.本文选取了岭南四大名园之一的可园作为代表，运用计算机虚拟现实系统，通过调查的一系列的数据采集成果，实现对可园形成一个虚拟现实的映射，为中国古代园林美学的普及和发展做前期有效尝试.

关键词 ：园林美学；可园；虚拟现实技术

中图分类号：TU986 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2015）01-0013-03

中国的园林艺术历史悠久，有着光辉的历史，在整个园林美术的设计中，充分融合了中国灿烂悠久的文化，形式鲜活，神韵优美，神形兼备，其中不乏各种文化名园.

作为岭南园林的代表作之一的东莞可园，与顺德清晖园、佛山梁园、番禺余荫山房合称清代粤中四大名园.被称之为“可羡人间福地，园夸天上仙宫”.因其历史久远，产生了许多优美的故事.园林始建于清朝道光三十年（公元1850年），因园内建筑多以“可”字命名，故称可园.随着社会和科技的巨大发展，新时期数字化时代给可园这个古老而美丽的园林注入了新的活力，借助计算机技术和艺术的充分融合能帮助人们更好地了解想要观照的物体的多元内容.

1 计算机数字化时代可园布置背景

随着计算机的普及使用，整个数字化时代都在向前发展，早前以印刷术为媒介的宣传主编被当今数字化生活所替代，人们坐在家中就可以通过计算机了解到想看的景观风貌.随着科技日新月异地发展，众多归属艺术类别的文化景观也被结合了科技因素，各地的现实园林建筑也被翻致到计算机当中，数字化技术使得的园林美学的内容得以广泛传播.基于各地的数字化工作都在展开此种情况，我们认为，对于可园的数字化工作，可以基于两个方面，一是在基于计算机三维现实空间的基础上采用高动态光照渲染技术（HDR）的全景图像实现虚拟现实技术（VR）的映射；另一方面是通过计算机建造可园建筑群的完整档案，形成图形图像、文字史料及声音观感的统一，真实建筑与数字建模呼应的传播与发展体系，以求达到多维统一的效果.

虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界（Virtual World）的计算机系统.虚拟世界是全体虚拟环境(Virtual Environment)或给定仿真对象的全体.虚拟环境是由计算机生成的、通过视、听、触觉等作用于用户，使其产生身临其境的感觉的交互式视景仿真.[1]2008年我国第一部虚拟现实作品《紫禁城》的完成，对后期的园林美学景观的数字化建设起到了一个奠基作用，使得可园作为园林美学的代表之一在计算机数字化时代有新的发展，同时也为其他的园林美学景观起到一个借鉴作用.并在此基础上将虚拟园林美学的艺术性、功能性、生态性发展到一个统一的高度.

2 计算机数字化时代可园布置技术实现

针对岭南园林的不同建筑形态，在计算机数字化建模要从多方面开展技术实现，针对不同的建筑群的主要功能，要考虑到特定的因素氛围.可园的数字媒体传播与发展的显示实现必须有几个方面的准备基础：

2.1 构思与现实准备

在针对计算机数字技术园林艺术的技术表现上要充分把中国文人思想的独特情怀描绘其中，“一花一世界，一叶一菩提”.中国人不仅从简简单单的花和叶中看出了世界的发展规律，并且中国文人还把植物中的“梅兰竹菊”也深刻地反映出了文人思想、文人意识的体现.所以，在中国的建筑中，特别是园林建筑中，一个植物群的位置安排一方面是根据风水和环境的布置需要，另一方面也体现出了当时的设计者对建筑中要求表现出自身人格的文化需要.

作为中国园林美学的南方代表，可园的建筑风格与北方园林建筑中的紫翠房、环碧楼、大琉璃宝殿有不同之处，走进园林所看到的了艺术风格都是南方婉约式的山水构成之展现，同时又独具岭南特色，艳丽多彩、纤巧繁缛.所以在构思方案形成以后要开始收集准备可园的相关资料，进行实地考察之后作出分析.要充分了解可园的历史、文化和艺术背景，对园内的楼阁、亭台、池、桥等一系列园林美学景观作出严密的现场考察，设计实施方案，在绘制基本图形时也应考虑后期可以根据CAD及3D渲染等软件作出相应的数字景观建模等.

2.2 采用高分辨率的图形采集器材采集图像

根据虚拟现实技术的要求，数字图像的展现过程应该是显示一种360°的全方位真实现实场景，为了把握物体再现的最大真实，在图像采集的过程中除了要考虑高分辨率的数字采集器材外，还要考虑统一时间的光照效果.众所周知，在成像过程中CCD/CMOS面积越大，捕获的光越多，感光性能越好，获得的真实程度也就越高.所以，在图像采集时和成像后都应当采用RAW格式来采集和无损储存，可以保证数字图像的最大质量，以求在计算机媒体中得到最好的效果.

2.3 数字采集的规划范围及时间节点

在进行数字采集时，应考虑到艺术与科技相结合的这一工作的全面性.故在图像采集时还要考虑到该园林是否为修缮后的情况，如果是，则要比较修缮前后其中园林景观发生变化的地方数据差值是否过大，如果差值过大要对比园中其他建筑部分进行园林建筑调整，以求达到与原来景观部分统一，以其最大化的求得园林景观艺术效果的整体一致.

2.4 在具体数据采集时，还要考虑可园的建筑安排，据了解，可园的景观和功能分为东南门厅建筑群、西部楼阁建筑群及北部厅堂建筑群三大部分，每个建筑组群都要考虑一个主要的建筑，通过主体辐射的方式将周边的环境、各建筑之间的位置、建筑群体的数量等规划出来，对于可园内部古建筑厅堂内外、露天园景、小品、植被、花隐园、荷花池、三个湖景等不同类型的园林美学景观要考虑到其中的统一关系，力求在表现上将园林景观和文人思想结合起来.

2.5 在选择图像采集角度时，要考虑到使用的机器镜头不是带有变形功能的，如广角镜头、鱼眼镜头等皆不做考虑，因为这些镜头的使用会使得物体的真实度产生严重差值，故建议使用标准镜头.在使用标准镜头时，在图像采集过程中要考虑对所有需采集的园林建筑组群的对象确定一个统一的光照时间和视平线.另外还要注意几个问题：

（1）在时间处理方面：尽量避开清晨、正午和黄昏，这三个时间段由于光照的角度使得在成像时会产生一些对比太强或者对比太弱的效果.要确实一个特定的时间，使得日光能成一定角度进入到CCD芯片中，一般情况下选择光照方向以45°左右为宜，拍摄时间考虑为上午9点到11点、下午3点到5点比较适合.同时在拍摄的后期图像处理中也可适当增加一定的立体效果；

（2）在拍摄取景方面：对每个同一角度的图像采集都要多拍几张图像，确保有清晰的图像；每个同一角度的图像采集最好要有固定拍摄器材的工具，确保在每次采集图像时位置不会发生偏移.对于全景连续性的的图像采集最好有部分图像相互重合，这样是为了更好地确保在后期修剪时方便图像的拼接整合；

（3）采集图像的器材必须是高像素，确保图像出图效果的清晰度，高像素的图像能更好地运用于计算机数字化媒体软件中；

（4）在图像采集过程中要有连接顺序，采集图像要一组一组地进行，尽量避免东一张西一张的情况出现.在后期的图像导入中，建立个体相关文件夹，将图像进行分组、编号，加入一些背景信息，便于快速查找及增加这一部分的知识内容和背景构成.

2.6 采集图像数据的整理及归纳

在数据整理阶段要考虑所使用软件的专业性，常用的有3D MAX， AUTO CAD及PHOTOSHOP等.采用专业性强的后期处理软件有助于在处理大信息文件的时候也能确保文件的较高的真实性效果，并且相对保证文件中丢失信息不多.虽然专业的软件能提高计算机数字化的工作成效，但是在这部分还需要注意的是：

要注意通道和色阶的关系：在后期处理中将一些遮盖到主建筑物的无关信息其抠出，统一调整建筑物的相互关系；

要注意采集图像的色彩范围：在不同场景的图像采集过程中，必然会发生拍照时间的不一致性和角度的不一致性，会出现冷暖光场景的不一致性，这就需要后期在色彩处理中要做调整将图像色光统一起来；

要注意采集图像的像素性：由于是要将现实园林景观通过电子器材完整还原到模拟数字空间中，所以在图像采集时要考虑到图像的完整性，用相对较高的ISO设置及无损的RAW存储格式，确保出图时图像质量完整性.

要注意采集图像的画幅完整性：在图像拼接过程中，要使用大分辨率的图像对接技术，确保在2张图像的对接时能产生最佳的无差别效果；

要注意采集图像的多维性：在最后的数字虚拟现实制作阶段，将专业软件运用其中，在拼接后通过对场景的渲染，最终形成光、声、影三位一体的效果整体统一数字三维场景.

2.7 认真做好现代计算机数字化技术和古代可园优秀园林艺术的有机结合

计算机数字化技术是一种现代科学表现技术，运用它的目的是为了更好地表现可园优秀园林艺术风貌和内在精神.必须做到根据内容的需要来运用这种现代表现技术.通过利用计算机进行数字化处理，结合光电再现技术，实现对可园园林所在时空的一切声音、文字、图像和数据的编码和解码.做到可园实际建筑艺术的空间三维影像再现，实现声音、图像和色彩的的完美结合.把静态的园林建筑和动态的场景变换结合起来，把对可园历史沿革的介绍和展现古代园林艺术的时代意义结合起来.特别要注意的是在制作时要突出可园作为古代园林建筑艺术的“这一个”本身所具有的特点.这里我们认为主要做到两点.第一，要凸现可园小中见大，浑然一体的建筑风格.使人领略可园占地仅三亩三，但却有1楼、6阁、5亭、6台、5池、3桥、19厅、15房，通过130余道式样不同的大小门及游廊、走道联成一体，四通八达，布局有如三国孔明的八阵图.沿着暗中通明、高低回转的环碧廊，可通游全园，若逢雨天，也不需雨具的特有的建筑特色.[2]第二，要突出展示可园作为岭南画派艺术渊薮的重要地位.除建筑艺术之外，可园最能载入史册的是它对岭南画派的重要贡献.岭南画坛先师居廉、居巢作为园主张敬修的幕宾，曾在可园的草草草堂客居多年，创立花鸟画中的撞粉、撞水法.因此，我们在运用计算机数字化技术揭示可园艺术内涵的时候，就要注意对“二居”在可园留下的遗迹如双清室中五彩玻璃上的篆字诗、至今犹存的可园门窗花楣木椅所作之画以及利用草草草堂设立的陈列室中，常年展出的“二居”以及张氏族人的书画作品着重进行介绍.

3 计算机数字化时代可园园林美学的传播与发展思考

纵观当今全国的文化艺术景观，利用基于计算机三维现实空间的基础上采用高动态光照渲染技术（HDR）实现的全景图像实现虚拟现实技术（VR）的映射作品还不算多，虽然有些地方有一些阶段性的工作，也取得了一定的成效，但是将整个园林美学建筑群做统一虚拟空间实现的工作还是比较少.取可园作为一个试验点，对某地的园林美学的建筑艺术做一个完整性的映射，有着重要的意义.在虚拟现实环境中，设计者置身于一个相对真实的模拟空间，是对园林景观设计能够突破“平面、里面、剖面”的常规模式，让设计者从各个不同的角度直观地面对设计对象、更加深入地研究环境中个设计要素及空间之间的关系和比例.[3]这一工作最大的好处在于，既把相关的数据信息纳入计算机，实现电子信息的深度存储和快速传播，又节省了每年数据变化之后的大量的纸张的浪费，节约了成本，保护了环境.另一方面，在整个园林美学的传播过程中，用户可以在基于云技术数据库系统的支持下，通过点击某个想要了解的对象，进入到更深层次的信息数据库，快速了解某一对象的时代背景，建筑艺术风格、地理位置、范围尺度等一系列信息.

随着科技的日新月异，计算机科学的深度发展，基于计算机基础的各种空间虚拟现实技术会更进一步的铺开，这对于用户通过网络互连直接观察到想要了解的某地的现实景观有极大的帮助，通过此模拟基础，既使得属于艺术范畴的园林美学得到了进一步发展，实现艺术与科技的相融合；同时在一定意义上也促进了整个民族文化的多元化发展及传播.

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参考文献：

〔1〕韦有双，杨湘龙.王飞虚拟显示与系统仿真[M].北京:国防工业出版社,2004.

第6篇：计算机可视化技术范文

关键词： UCS；虚拟化；数据中心

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）13-0236-02

1 传统虚拟化架构存在的问题

近年来数据中心虚拟化建设快速发展，虚拟化提高了服务器的资源利用率，但传统虚拟化架构中还存在一些问题。

首先，传统架构中存在数据局域网和存储交换网络两种网络，这使得机柜线缆较多，不利于散热，而且导致网络配置复杂，故障排除困难。

其次，每台服务器都有着自已唯一的标识参数，如WWN名称（World wide name），MAC地址等。这些参数通常是服务器上安装的应用软件Licenses（使用许可）绑定的对象，因此当服务器发生故障，虚拟化迁移至备用服务器时，这些参数发生改变将造成软件无法在新的服务器上运行。

2 思科统一计算系统UCS

思科公司针对上述问题，开发了一种创新的计算架构：统一计算系统UCS（Unified Computing System）。它是对传统虚拟架构的革新，它在一个紧密结合的系统中整合了计算、网络、存储接入与虚拟化功能，旨在降低总体拥有成本，同时提高业务灵活性。

2.1统一交换网络矩阵

UCS使用统一交换矩阵技术实现了传统数据网络和存储数据一起同时传输。它采用的是当前在以太网上融合传统局域网和存储网络唯一成熟的技术标准Fiber Channel Over Ethernet（FCoE），即以太网光纤通道，它将存储网（SAN）的数据帧封装在以太网帧内进行转发。思科UCS采用FCoE技术实现了Fiber Channel流量在 10G 以太网中传输，整合 I/O 到同一条线缆，减少了适配器，线缆和端口数量。单个网卡及单根连线就能将服务器同时联向以太网和 Fiber Channel 存储网络，从而达到节省设备数量和布线简化的目的。图1表明了传统虚拟架构和UCS统一计算架构的对比情况。

实现这一功能的具体设备是统一交换矩阵UCS 6020XP，它创建了一个统一的管理域，最多可将20个刀片机箱作为一个计算资源池进行统一的调度和管理，实现了所有网络流量的统一传输和处理。

每块刀片服务器还配备了一个Cisco集中网络适配器（CNA）。它直接跟机箱的网络结构相连，通过10Gb的通道进行存储和网络活动，实现了以太网光纤通道（FCoE）。

2.2 VN-Link虚拟适配器技术

思科统一计算系统中的每台服务器都通过一条或多条物理链路连接到统一交换矩阵。Cisco VN-Link技术能在单一物理链路上配置多条虚拟链路。虚拟链路将虚拟机中的一个虚拟NIC （vNIC）连接到交换平台中的一个虚拟接口。这个功能由Cisco UCS M81KR虚拟接口卡实现，它能创建多达128个虚拟端口，其身份（MAC地址和WWN）可动态编程。这个虚拟接口卡提供了足够的接口，保证每个虚拟机都能拥有一个或多个专用物理接口，因此不再需要虚拟软件层面的交换。这些端口都和UCS6120XP的某个物理网卡端口相关联。图2中虚拟机VM1的虚拟网卡先和M81KR中1号虚拟接口相关联，然后和物理端口NIC1相关联，形成一条虚拟链路。

这种结构使对虚拟机虚拟链路的管理就像管理物理服务器的物理链路一样进行。也就是说，从虚拟机视角来看，每个虚拟机好像都有一个唯一的物理网卡。虚拟接口与物理接口的相联关系能根据需要发生改变。当一个虚拟机从一台服务器迁移到另一台服务器时，该虚拟机的虚拟链路所连的虚拟接口只要简单地与UCS6120XP另一个物理端口建立关联就可以了。图2中VM1由A刀片机箱迁移到B刀片机箱时，VM1的虚拟接口卡由原来关联的NIC1变换为NIC2，而对于虚拟机系统中mac地址来说则不发生变化，因为虚拟接口卡仍然是1号虚拟接口。这样就解决了服务器虚拟化迁移后软件能正常运行的问题。

2.3 UCS Manager统一管理系统

Cisco UCS Manager是思科统一计算系统的管理中心。它提供了一个直观GUI控制台，能够全方位管理服务器配置文件、HBA设置和网络配置文件等，无需为个系统组件配备单独的管理模块。Cisco UCSManager软件集成并内嵌于统一交换矩阵UCS6120XP之中。

UCS Manager为每台刀片服务器都设置了一个服务配置文件。它全面定义服务器的各种参数和配置。当更换新的刀片服务器时，我们可将原来的服务配置文件直接应用到新服务器。由于配置文件中规定了服务器的物理参数如MAC地址，WWN地址，VLAN和VSAN的连接，boot order等各项参数，新的服务器也即备机就会具有和老服务器一样的物理参数，由此，无需在网络和SAN设备上做任何重新设置，备机就具有老服务器的所有特性。这样就避免了传统虚拟架构中服务器更换时的繁琐设置工作，提高了管理效率，降低了维护难度。

3 基于UCS的虚拟数据中心部署方案

本方案采用了2台思科UCS5108刀片服务器机箱，该机箱最多可以安装8台半宽两路刀片服务器。刀片服务器选择思科UCS B200 M2两路刀片服务器，每个机箱共配置8台，每台配置2颗E5649处理器，48GB内存。刀片服务器通过2104XP陈列扩展器模块连至两台交换矩阵6120XP，形成冗余结构，避免出现单点故障。每个2104XP有4个10G上行端口，支持40G带宽，每刀片机箱安装2个，共80G带宽。两台UCS 6120xp都连接到思科上层核心交换机。NetAPP存储由Cisco MDS9124交换机和统一交换矩阵相连。

每台刀片配置48GB内存，在一般应用的负载情况下，可承载16台虚拟机的资源需求。此虚拟化架构易于扩充，资源不够时只需增加刀片机箱和刀片服务器即可。数据存储由NetAPP存储提供，可方便扩充数据容量，保障数据的可靠性。

4 结束语

UCS采用统一交换矩阵，在一个统一的网络基础设施上传输局域网、存储流量，降低了网络的复杂度和部署难度。 UCS Manager对整个刀片集群作为一个计算资源池进行统一的调度和管理，实现了刀片资源的动态调度以及刀片故障时的自动冗余切换功能。

UCS平台将计算、网络、存储访问和虚拟化统一到一个综合系统中，进行集中管理，提升了数据中心虚拟化的灵活性和可靠性。

参考文献：

[1]茅昌坤.基于UCS的企业级虚拟存储系统架构[J].信息与电脑：理论版，2015（8）：14-15.

第7篇：计算机可视化技术范文

[关键词] 信息可视化； 网格； 可视化系统

[中图分类号] TP311.5 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2013）20- 0071- 03

1 信息可视化与网格概述

1.1 信息可视化概述

所谓可视化，就是把数据信息和知识转化为图形、图像等比较直观的视觉形式的过程，它充分利用人们对这些可视模式能够快速识别的自然能力，以良好的可视界面满足人们观察、浏览、操纵、过滤、研究、探索、理解、发现大规模数据的需求，并方便人们与之交流，从而可以有效地发现隐藏在信息内部的特征和规律，并加以总结和推广。进一步，对繁杂的抽象信息之间的复杂关系进行探索的努力，促使了信息可视化这一崭新科学领域的出现。它是一门将信息和数据转换为人们可以直观、形象理解的图形或图像表达方式的技术，从而通过对信息的感知将其内在化成知识。它结合了科学可视化、人机交互、数据挖掘、图像技术、图形学、认知科学等诸多学科的理论和方法，而逐步发展起来。作为人和信息之间的一种可视化界面，交互技术显得尤为重要，传统的人机交互技术几乎都可以得到应用。人机交互是研究人、计算机以及它们相互影响的技术，而信息可视化则是研究人、计算机表示的信息以及它们相互影响的技术。除了如何绘制关心的对象的可视化属性的问题以外，更重要的是如何把非空间抽象信息映射为有效的可视化形式。

可视化技术最初应用于科学计算，随着社会信息化的推进和网络应用的日益广泛，信息源越来越庞大，也越来越复杂，可视化技术已不仅用于科学数据，而且要作为一个基本工具，应用于抽象信息，揭示信息之间的关系和信息中隐藏的特征。目前，信息可视化的研究热点之一是网络信息可视化。网络信息分布在遍及世界各地的数以万计的网站上，网站通过文档之间的超链接交织在一起。不论网络现在的规模有多大，可以预见的是，它还将继续膨胀。如何方便地利用Web上的信息，成了一个迫切需要解决的问题。然而，目前的信息访问方式却远远不能让人满意。网络信息可视化在帮助人们理解信息空间的结构，快速发现所需信息，有效防止信息迷航等方面将会扮演越来越重要的角色。

1.2 网格的概念与应用

网格是一种正在发展的新兴技术， 人们对它还没有一个统一的认识。有人将其看作是未来的互联网， 也有称“ 网格”代表“ 国际互联网2”和“ 下一代互联网”等。此类说法虽不严谨， 但也说明了“ 网格”是继互联网之后出现的一种新型网络技术平台。通俗地说， 它是把地理位置上分散的资源集成起来的一种基础设施， 通过这种基础设施， 用户不需要了解这个基础设施上资源的具体细节就可以使用自己所需要的资源。作为构筑在互联网上的一组新兴技术， 它将高速互联网、计算机、大型数据库、传感器和远程设备等融为一体， 为科技人员和民众提供更多的资源、功能和服务。不难预测，与万维网一样，原来为科研服务的网格也会很快用于传媒、传统产业、电子商务、娱乐等各个领域。网格通过任何一台计算机都可以提供无限的计算能力，可以接入浩如烟海的信息。这种环境将能够使各企业解决以前难以处理的问题，最有效地使用他们的系统，满足客户需求并降低他们的计算机资源总成本。它所要达到的目的有三个，其一是资源的集中，使用户能够将企业整个IT基础设施看作是一台计算机，能够根据需要找到尚未被利用的资源。其二是数据共享，使企业接入远程数据。其三是通过网格来加强合作，使广泛分散在各地的组织能够在一定的项目上进行合作，整合业务流程，共享从工程蓝图到软件应用程序等所有信息。

2 面向网格的可视化研究

2.1 信息可视化与网格计算的融合

作为一种发展中的技术，广义上可以认为网格是一种面向互联网的分布式计算技术和中间件。可视化与网格具有紧密的联系：一方面可视化通常是科学计算结果的后续处理步骤，另一方面可视化本身也是一种数据与计算密集型应用。可视化和科学计算一样是促进网格发展的动力。网格支持互联网范围的可视化应用，它对于可视化应用的意义有以下几个方面：

（1） 随着科学计算和医学等应用的发展，可视化数据集的存储量和计算量不断增大。一些数据集的存储量已达到太（T）字节，网格技术能够通过动态的资源组织满足数据存储和计算的要求，它能提供自治和动态的资源管理，实现数据采集、存储和计算的分布，增强科学家理解和使用科学数据的认知能力，延伸人类科学活动的范围。

（2）可视化应用具有较高的数据要求和计算要求，一般只能在较高端的平台上运行，往往需要远程使用。随着互联网的普及，远程可视化的空间进一步扩大了， 与基于Web 的远程可视化相比，网格提供了一个更为统一的资源共享和使用的平台，在这个平台上协调各种资源、提供远程可视化服务存在很多新的挑战，因为需要处理数据、计算和显示等多种类型的分布。

（3） 面向网格的可视化应用不仅应该支持用户的远程访问，而且应该支持用户间的协同。人们已经对协同可视化进行了大量研究。协同也是网格的一项重要特征。如网格可以提供虚拟组织支持，这种虚拟组织的概念除表现为资源的虚拟化外，更突出表现为多个用户之间的协作。

（4） 科学计算和可视化都是网格的主要应用对象。可视化通常是科学计算的后续处理步骤，为了更好地对科学计算结果进行可视化和驾驭，需要在可视化流程和科学计算过程之间进行协调和集成，通过这种集成可以更好地获得反馈并进行控制，提高资源的利用效率，方便问题求解环境的构建。所以面向网格的可视化和面向网格的科学计算的集成也是一个重要的研究领域。

2.2 面向网格的可视化的研究内容

20 世纪90 年代中后期以来，计算机迅速普及，网络技术飞速发展，计算机集群和联网计算机逐步取代了传统的高端并行机而成为并行可视化应用的理想平台。而Internet 的兴起使得可视化应用利用Internet 范围的存储、计算和绘制资源，并在Internet范围内提供服务成为一种可能和现实的需求。传统的网络可视化研究没有考虑面向INTERNET 的异构性、互操作性、动态性和可扩展性，而从集中到分散、从紧耦合到松耦合、从小范围到大范围是并行计算机和网络技术的发展趋势。网格技术正是在这种条件下产生的一种前瞻性的面向互联网的分布式计算方式，它是传统的并行计算和分布式计算在深度和广度上的拓展。虽然网格技术仍在发展之中，但是它所提供的资源汇聚、自治协调等功能将使得可视化应用在更广的范围内进行数据存储和计算，更好地与科学计算程序集成，并让更广范围的用户通过网络以远程或协作方式使用可视化应用。面向网格的可视化已经成为可视化领域的一个新的研究。国内外都在面向网格的可视领域内进行了较多研究，早期的研究主要是利用计算分布和数据分布完成可视化任务，后来的研究向纵深发展，其侧重点也有所不同。一些研究不仅利用网格资源进行并行绘制，而且可以提供远程绘制服务；一些研究项目致力于功能更为全面的面向网格的可视化软件和中间件；另一些研究则侧重于现有可视化软件的“网格化”；还有一些研究特别将重点放在了网络可视化中海量数据的传输中。以上这些研究虽不成熟，但都是在面向网格的可视化领域内的有益探索。

3 构建面向网格的可视化系统

随着网格环境的建设的逐步完善和科学计算的需求日益增长，如何构建一种适用性好、交互性强、易于扩展的网格环境下的可视化系统，成为目前面向网格的可视化应用研究的重点问题。基于网格计算环境的特征，并参考国内外已有的远程可视化系统，可以从以下几个方面来考虑：

3.1 关于系统的设计目标

（1） 高效地提供优质的可视化结果。由于涉及到大规模的数据，一般的可视化软件均需要较高配置的运行环境。只有在基于高性能计算网格的环境中，利用高性能的CPU、计算和可视化硬件环境，才能高效地可视化大规模甚至超大规模科学计算所得数据，得出高质量的可视化结果，从而方便对数据进行进一步分析。

（2） 简化用户操作。若使用一般的可视化软件，在直接对数据进行可视化前，有可能需要对计算所得到的大规模数据进行筛选、转换存储方式等操作。高性能计算网格环境下的可视化系统应有机地与整个网格环境结合起来，在得到计算结果时，自动进行某些用户自定义操作，从而简化用户操作。

（3） 提高可视化过程的交互性。可视化服务器屏蔽在网格中间件之下，在对数据进行可视化的过程中，用户可以进行交互，满足特定需求。

（4） 有效利用已有可视化软件。网格计算环境中已经集成的大量优秀可视化软件中，有的应用范围涵盖了相关学科的多个应用领域，有的成为了相关学科数据分析的常用工具。充分利用这些软件，将这些软件以系统组件的方式融入到系统中来，将极大提高系统的可用性，降低其开发周期，充分利用网格环境资源共享的特征。

（5） 很好的可扩展性。一个可视化中心，不同领域不同部门用户的可视化要求各不相同，而且随时可能有变化或有新的可视化要求。系统要能够方便地修改已有的服务和添加新的可视化服务。

3.2 面向网格的可视化系统的工作模式

可视化应用一般需要较大的计算量，可以利用网格上的高性能可视化资源完成可视化任务，然后将结果图像传送到用户的客户端显示。这样，客户端只完成结果图像的显示，无需专用的软、硬件资源，对客户端的软硬件要求将大大降低，易于实现异地多用户的协同设计和分析。可视化资源共享的工作模式如图1所示。

（1） 用户通过Web 浏览器访问可视化应用服务门户，设置可视化应用参数。以虚拟环境为例，主要是三维场景运行信息，包括地形文件、运动实体几何模型文件，模型驱动方式、海洋参数、三维路径参数等。

（2） 可视化应用门户服务器基于JSP 等动态网页技术响应客户端的请求，用户的操作结果在门户服务器上存储为XML 格式的可视化应用配置文件，并将该配置文件传送到可视化应用服务器。

（3） 可视化应用服务根据配置文件，利用网格中间件查找相应的模型资源，完成相应的可视化任务，并绘制到图形加速卡的帧缓存中。

（4） 可视化应用服务捕捉帧缓存中的三维场景图像，并保存为图像文件，传送回可视化应用门户服务器，门户服务器将场景图像传送到客户端显示。

3.3 面向网格的可视化系统的体系结构

面向网格的可视化系统分为4 层结构，即可视化资源层、网格中间件层、可视化应用服务层和可视化应用网格门户层，如图2所示。

（1） 可视化资源层。提供网格调度使用的各种可视化资源，包括科学计算可视化工具、视景仿真驱动软件和图形绘制硬件等。

（2） 网格中间件层。完成可视化服务的部署、注册、调度、服务发现等网格资源管理功能。

（3） 可视化服务层。响应可视化应用门户的任务请求，利用可视化网格资源完成具体的可视化任务。其中，可视化任务解析服务负责解析XML 格式的可视化任务描述文件，并调用其他可视化服务完成可视化任务。

（4） 应用门户层。接收用户的交互信息，生成可视化任务描述文件，向用户显示可视化任务执行结果。

4 总结和展望

面向网格的信息可视化技术拓展了并行可视化和分布式可视化的研究范围，使可视化可以在更广的范围内进行数据存储和计算，更好地与科学计算连接，并让更广范围内的用户通过网络以远程或者协作方式进行可视化。随着研究的不断深入，面向网格的可视化应用研究可以从两个方面来努力，一方面是进一步完善系统服务管理、检测和监控，增强系统的安全，提高系统的健壮性和适用性，另一方面是从应用出发，结合高速互联网的普及与发展，根据用户不断变化的需求，增加更多的可视化服务。

主要参考文献

[1] 王晓华，张田文，柴旭东. 可视化资源网格化方法[J]. 计算机工程， 2008（5）.

[2] 陈静姝，王庆官，张凡，等. 基于网格计算环境的可视化系统设计与实现[J]. 计算机应用研究，2007（8）.

[3] 韩伟杰，张文，李晓梅. 基于网格的Web可视化系统设计与实现[J]. 计算机工程，2006（12）.

[4] 高曙，Nick J Avis. 网格环境下分布式可视化研究[J]. 武汉理工大学学报，2009（2）.

[5] 孙梅玉，吕新军. 基于网格服务的可视化应用模型研究[J]. 山东师范大学学报，2008（3）.

[6] Haoxiang Wang，K Brodlie，J Wood. Service-oriented Approach to Collaborative Visualization [J]. Proceedings of the U K e-Science All Hands Meeting， NeSC，2006，7 （17）.

[7] Shu Gao， Ding-Fang Chen. Applying Web Service Technology in Distributed Visualization [J]. Proceedings of the ICMLC，2007，5 （2）.

[8] Shu Gao，Dingfang Chen. Semantic Approach to Visualization Service Discovery [J] . Proceedings of the SPND，2007，10 （2）.

第8篇：计算机可视化技术范文

关键词：园艺植物；可视化技术；应用

可视技术应用于园艺植物，在当前还处于初步探索阶段，属于新兴研究领域，主要分为几个部分：园林设计、园林植物疾病管理与控制和园林植物产量预测等，对我国的园林建设起到很大的促进作用。在文章中，对当前我国园艺植物可视化的研究现状进行了分析，并对其中计算机及图像处理等相关新技术的应用进行了探讨，提出了园艺植物可视化的研究方向。

1 园艺植物可视化相关技术探讨

1.1 参数化建模技术

在当前园艺可视化技术应用过程中，利用参数化建模技术，可以利用植物的三维结构形态，采集到不同植物的结构形态和参数数据，然后运用植物学中的拓扑规律进行相关的研究，通过这些研究，我们可以了解到各种植物的内部器官形态、大小和基因等方面的信息，然后再依据这些参数对我们需要进行研究的植物或结构快速建模，并且结合植物交互式设计方法，对植物的花朵、叶子、果实等进行可视化分析。

1.2 双尺度自动机模型

通过双尺度自动机可以对植物的生长过程进行全程模拟，因为叶元是植物最基本的分生单位，所以一般用微状态来表示叶元，也就是模拟的最小单位。我们可以依据植物的茎节数、茎节长度等参数模拟出该植物的各种各样的形态，将通过建模所得到的花朵、叶片、果实、茎杆等部位进行拼接，得到植物模型，通过运用双尺度自动机对该植物的生长全过程进行模拟。通过模型技术的应用，可以为我们研究植物结构提供帮助。

2 当前我国园艺植物可视化发展分析

2.1 交互式设计在园艺植物可视化中的应用

交互式设计所起到的作用就是，让设计出来的产品在用户使用的时候更加方便、操作简单。将交互式设计方法应用于园艺植物可视化技术的实现中，可以使园艺植物模型的建立更加简单，易于操作，意义重大，也是交互式设计很好的应用，同时也满足了园艺植物建模对于软件设计的需求。在园艺植物管理中，充分利用所采集到的植物各参数，对植物资源进行合理配置，提供引导式的操作界面，对植物管理中节间的数量、植物的分枝情况进行合理的设定，系统通过这些设定好的参数自动模拟植物的初始生长结构，同时，操作人员还可以对其进行交互式的调整，帮助操作人员模拟出植物的生长形态。在对植物建模之后，可以通过花卉图的建立，运用融合算法，得到植物花朵排列模型，达到对园艺植物进行可视化管理的目的。

2.2 三维立体技术在园艺植物可视化中的应用

三维立体技术是利用现代计算机技术，通过专业的三维立体制图软件，模拟出立体的图形，形象的展现在我们的面前。应用于园艺植物可视化模拟中，可以增加可视化的真实性，把各种复杂的植物结构通过立体模型的方式表现出来，这其中包括对植物结构细节的展示、纹理结构的表现等。三维立体技术在园艺植物可视化技术中，主要从植物的各种图片中采集到颜色纹理、凹凸纹理和过程纹理等信息，并对图片进行处理，通过三维立体技术将植物以三维立体的形式表现出来，根据立体的要求，对其中的缺陷进行修复，将曲面中的所有小四边形网格对应进行贴图，将各种纹理特征真实的表现出来。通过三维立体技术的应用，结合建模技术可以真实的将植物的立体形态形象的展现在我们面前，以利于对园艺植物的管理。

2.3 园艺植物可视化的应用前景

在现阶段，计算机技术、信息化技术、图像处理技术等都得到很大发展，并且应用也越来越广泛。由于园艺植物可视化技术是近年来才逐渐兴起的，因此在技术应用方面还普遍存在一些问题，对于当前的可视化技术的研究和人们的期望之间还具有相当大差距。比如，我们希望可能通过模型估产技术，实现对温度、CO2浓度、降水等影响园艺植物生长情况的预测，但是在实际应用中，还满足不了人们的愿望，当前园艺植物模型还只是停留在建模阶段，还有待于人们去开发、研究，这也是园艺植物可视化技术发展的重要方向。

3 结语

园艺植物可视化主要是通过现代计算机技术、信息化技术、三维立体技术等来实现的，目前尚处于初级阶段。运用可视化技术对园艺植物进行建模，可以将植物形态真实的展现在我们的面前，实现对植物群体结构、园艺植物的有效管理，为园艺植物栽培、花卉种植提供可视化的管理，更好的推动我国园艺事业的发展。

参考文献

1 郭新宇，赵春江等.玉米三维重构及可视化系统的设计与实现[J].农业工程学报，2007（4）

2 周淑秋，郭新宇，雷蕾.黄瓜生长可视化系统的设计与实现[J].计算机 技术与发展，2007（1）

第9篇：计算机可视化技术范文

关键词 数据可视化 可视化分类 可视化应用

中图分类号：TP393 文献标识码：A

0引言

数据作为信息的载体在当今世界发挥着越来越重要的作用，我们正处在一个信息爆炸的时代，每天都会产生大量的数据，在这样的背景下，海量数据只有被合理的采集、分析和表达之后才有一定的意义，而数据可视化无疑是让数据变得易于理解的最优途径。

1数据可视化

数据可视化是顺应大数据时代而兴起，纵观国内研究的相关资料，常见的数据可视化有：科学可视化、数据可视化、信息可视化、知识可视化等等，这所有的研究其实都是数据某种形式的表达。

1.1可视化技术

“可视”不是可以看见，它更多的指“可理解”，是使繁杂抽象的数据变得具体易懂，以便于传播、交流和研究。

可视化技术就是把数据变成图像展示给大家，更多的注重技术的实现和算法的优化，它涉及到计算机图形图像学、计算机仿真学等各个领域，可以说可视化技术是数据可视化的基础。

1.2可视化表现

可视化的表现形式多种多样，主要是将复杂的数据进行更加清晰易懂的图形图像的表现，不仅仅指视觉，亦可结合听觉、嗅觉以及触觉等，加入交互式处理技术，让用户在交互中理解数据。同时，可视化还通过对心理学等知识进行合理运用来展现数据深层次的意义。

可视化技术主要关注的是如何实现，而可视化表现则更多的关注以什么样的形式表现，因此，可以说可视化表现是可视化技术的指导思想和具体体现。

2数据可视化分类

可视化是一种技术统称，分为很多种类。可视化不是一个新的学科，它一直存在，因此，研究数据可视化必须要理解各种可视化的类别和方法才能明白它的真正含义。

2.1科学可视化

是可视化领域最早的学科，主要是运用计算机图像学和图形学处理数据，创建视觉图像。其处理对象一般是类似于勘测、测量得到的数据，然后进行三维世界的可视化表达。所以科学可视化属于数据可视化的一个子集。

科学可视化主要应用领域是自然学，如：物理、化学、地理科学等，通过对科学数据进行解释、操作和处理来寻研究其中的特点。

2.2信息可视化

其历史可追溯到20世纪90年代，那时由于图形界面诞生，提供了人与信息交互的平台，因此大量的科学家投入到信息可视化的研究中。

信息可视化与科学可视化相比，它主要研究对象是大规模的非数值型信息，即非结构化的数据集。信息可视化的产物要通过人的感官传递到大脑，然后使人理解信息，因此它对技术的要求更高。它主要涉及的是计算机图形学以外的人机交互以及商业等领域。也是数据可视化的一个部分。

2.3知识可视化

从一般观点来说，知识和数据关系不大，但是，知识也是一种信息，存在于人脑，知识可视化被认为是在信息可视化的基础发展而来的，它可以使用计算机技术来表达，同时也可以是其它的方式如草图等，而且，它不仅传达事实，同时帮助人们正确地重构知识。

2.4思维可视化

思维可视化理论上来说应该是继知识可视化后出现的，如现在常说的思维导图等，它主要是帮助人们用放射性的思考方式来解决问题，用视觉的方式来描述知识，推动观点的创新。

3数据可视化应用

研究数据可视化的最终目的是应用，将可视化技术应用于各个领域，发挥最大的价值才是数据可视化研究的意义所在。

3.1生命科学领域的数据可视化

生命科学领域的数据可视化应用已经比较成熟了，尤其在医学领域，如三维图像可视化，属于生物医学图像处理技术的一部分，用可视化手段将相关检测进行图像融合，有利于帮助医生准确定位诊断。

3.2地理、气象信息领域的数据可视化

地理信息是地理学和地图学的结合，描述的是自然和文化现象的分布和组合，地理信息可视化从维度上可分为二维、三维和多维动态可视化等；从表达方式上可分为地图（图形）、多媒体、虚拟现实等。

可视化在气象信息方面的运用与地理信息类似，譬如虚拟地理信息系统也可用来模拟天气过程进行实验，对于天气预报、气象预测更有不可小觑的作用。

3.3工程和工业领域的数据可视化

工业、工程方面的数据可视化是非常必要的，现如今，通过建模渲染等技术把抽象概念、符号、数据等用三维图形呈现出来，实现了“所见即所得”，使得设计师、工程师、制造商抑或是招标商的效率都有了极大的提高。

3.4金融、商务和通信领域的数据可视化

如我们所知，大数据时代产生的海量数据如若不能被人们合理运用便是无用的，数据之间的关系、其中隐含的规律和发展趋势等都是各行各业的专业人员在努力了解和探寻的，在金融、商务和通信行业尤是如此。

金融、商业领域，通过数据挖掘等一系列技术对数据进行收集整理和分析，达到解决问题的目的；在通信行业，各大运营商都构建了大规模的业务支持系统，整合资源，增加盈利。

数据可视化是一种手段，一种工具，它在每个领域都有自己的特点，同时也有一定的局限性，但只要运用得当，能够帮助人们解决问题就是成功的数据可视化。

4结语

数据可视化是一种具有普适性和独特性、以服务为导向的综合性研究系统，目前的数据可视化技术已为大多数用户掌握，这使得数据可视化在各个领域都发挥了重要作用。在未来，数据可视化系统将不再以“视觉”为主导，听觉、嗅觉、触觉等等将都会融入进来，它将是一个提供真实感受的虚拟实验室。

参考文献

[1] 曾悠.大数据时代背景下的数据可视化概念研究[D].浙江大学，2014.