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量子网研究进展论文

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量子网研究进展论文

来自美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)、斯坦福国际研究院(SRI International)、高性能激光芯片制造商 Freedom Photonics 和普渡大学(Purdue University)的一支研究团队, 刚刚通过设计并展示首个用于 frequency bin coding 频率窗口编码的贝尔态分析仪,向着全量子互联网的愿景迈出了一大步。

Joseph Lukens 在 ORNL 光学实验室

SCI Tech Daily指出:在通过量子网络发送信息之前,必须先将其编码为量子态。这些信息被包含在纠缠的量子比特中,意味着它们处于一种无法相互独立描述的状态。

当处于“贝尔态”(Bell States)时,两个量子比特之间的纠缠也被认为是最大化的。对于执行量子通信、和在量子网络中部署的诸多协议来说,测量这种状态的能力也都是至关重要的。

此前多年,已有许多研究团队开展过此类测量。不过在这项新研究中,科学家们还是首次开发出了专门用于频率窗口编码的贝尔态分析仪 —— 作为一种量子通信方法,其能够同时驻留在两个不同频率中的单个光子。

研究配图 - 1:传统 BSA / 频率混合解决方案对比

ORNL 科学家、Wigner 研究员兼团队成员的 Joseph Lukens 表示:“贝尔态检测是量子通信的一个基础,想要实现隐态传态(teleportation)和纠缠交换之类的事务,你就需要用到一台贝尔态分析仪”。

所谓隐形传态,特指跨越物理上相隔很长的一段距离、将信息从一处传递到另一处。而纠缠交换,又指将先前未纠缠的量子比特配对的能力。

研究配图 - 2:频率窗口 BSA 的最佳 QFP 设计

需要指出的是,尽管共有四种贝尔态,但在任何给定的时间里,分析仪都只能分辨两种。当然这并不是一件坏事,因为算上另外两种贝尔态的话,就会导致检测系统变得极其复杂且非必要。

而新研究中的贝尔态分析仪,就选用了保真度高达 98% 的仿真设计。剩下的 2% 错误率,则是测试光子在随机准备期间产生的不可避免的噪声的结果、而不是分析仪本身导致。

这种令人难以置信的准确性,使得频率窗口所需的基本通信协议成为了可能,这也是 Joseph Lukens 先前研究的侧重点。

2020 年秋天,他与普渡大学的同僚首次展示了如何根据需要去完全控制单个频率窗口的量子比特,以通过量子网络来传输信息。

研究配图 - 3:频率窗口 BSA 实验结果

借助在 ORNL 开发的“量子频率处理器”(quantum frequency processor)技术,研究人员展示了广泛适用的量子门、用于执行量子通信协议所需的逻辑操作。

在这些协议中,研究人员需要能够以用户定义的方式来操纵光子,通常是为了响应对网络中其它地方的粒子进行测量。

传统计算机和通信技术中使用的与 / 或门、仅涉及 0 / 1 的操作,但是量子门还涉及独特的叠加态,以在量子信息流经时使其受到保护 —— 这也是实现真量子网络的必要之举。

虽然频率编码和纠缠早就出现在了许多系统中、并且与光纤应用自然兼容,但利用这些现象来执行数据处理操作,还是难以通过传统方案来证明的。

不过随着贝尔态分析仪的诞生,Joseph Lukens 及其同事正努力扩展一套完整的纠缠交换实验,这也将是频率编码领域的一次首创。

最后,作为 ORNL 量子加速互联网测试平台项目的一部分,这项工作计划最近还得到了美国能源部的支持。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的美国光学学会(OSA)《Optical》期刊上,原标题为《Bell state analyzer for spectrally distinct photons》。

一个利用量子纠缠在远方用户之间建立密切联系的量子网络正在形成。

撰文 | Gabriel Popkin

译者 | 潘佳栋

审校 | 刘培源、晏丽

当一束优雅的蓝色激光进入一个特殊的晶体中时,在晶体里其变成红色,这表明每个光子都分裂成一对能量较低的光子,并且产生了一种神秘的联系。这些粒子“纠缠”在一起,就像同卵双胞胎一样相互联系。尽管住在遥远的城市,它们却知道彼此的想法。光子穿过一团乱麻,然后轻轻地将它们编码的信息存入等待的原子云 (clouds of atoms) 中。

“这种变换有一点像魔法”,石溪大学的物理学家伊登·菲格罗亚 (Eden Figueroa) 欣喜若狂。他和同事们在几个实验室长凳上炮制了这个装置,上面堆满了镜头和镜子。但是他们心中有一个更大的想法。

图1:伊登·菲格罗亚 (Eden Figueroa) 正试图将微妙的量子信息从实验室引入互联世界

到年底,美国最大的都会区,包括纽约市郊区的司机可能会在不知不觉中为一个新的、可能具有革命性意义的网络的薄弱环节而努力:一个通过像菲格罗亚实验室那样的纠缠光子联系在一起的“量子互联网” 。

数十亿美元已经被投入到量子计算机和传感器的研究中,但许多专家表示,这些设备只有在远距离相互连接时才会迅速发展。就像网络将个人计算机从美化的打字机和 游戏 机转变为不可或缺的电信设备一样,这一愿景和网络的这一方式相似。

纠缠是一种奇怪的量子力学性质,尽管它曾被阿尔伯特·爱因斯坦嘲笑为“幽灵般的超距作用”,但是研究人员仍希望能够在远距离建立紧密的、瞬时的联系。量子互联网可以将望远镜连接成超高分辨率的阵列、精确地同步时钟、为金融和选举建立安全的通信网络、并使得从任何地方进行量子计算成为可能。它还可能催生出没有人想象过的应用程序。

然而,将这些脆弱的联系放入温暖、嗡嗡作响的世界并非易事。如今存在的大多数传输链只能将纠缠的光子发送到相距仅几十公里的接收器。同时,量子连接是短暂的,它会随着光子的接收和测量而被破坏。研究人员希望可以无限期地维持纠缠,利用光子流在全球范围内编织持久的量子连接。

为此,他们将需要光中继器在量子通信网络中的等价物。光中继器是当今电信网络的组件,可在数千公里的光纤中保持强光信号。几个团队已经展示了量子中继器的关键组成部分,并表示他们在构建扩展网络的道路上进展顺利。“我们已经解决了所有的科学问题,”哈佛大学的物理学家米哈伊尔·卢金 (Mikhail Lukin) 说,“我非常乐观地认为,在5到10年内……我们将拥有大陆级别的量子网络原型。”

1969年10月29日晚 (即Woodstock音乐节刚结束2个月,越战正在爆发) ,加利福尼亚大学洛杉矶分校的学生查理·克莱恩 (Charley Kline) 向位于加利福尼亚州门洛帕克的斯坦福研究所中500多公里外的计算机发送了一条消息。这标志着美国高等研究计划署网络 (the Advanced Research Projects Agency Network,ARPANET) 开始建立。从那个不稳定的双节点开始——克莱恩的预期信息是“login”,但在系统崩溃之前只有“lo”通过——互联网已经扩展到今天的全球网络。大约 20 年前,物理学家开始猜测相同的基础设施是否可以穿梭于更奇特的东西:量子信息。

1994年是一个激动人心的时刻。一位名叫彼得·肖尔 (Peter Shor) 的数学家设计了一种量子代码,可以破解当时领先的加密算法,这是经典计算机无法做到的。肖尔的算法表明,量子计算机具有使非常小的或冷的物体同时以多种“叠加”状态存在的能力,这可能具有爆炸级的应用——破解密码。他们花费了长达数十年的努力来构建量子计算机。一些研究人员想知道量子互联网是否会极大地增强这些机器的能力。

但是建造一台量子计算机已经足够令人却步了。就像纠缠一样,对纠缠至关重要的叠加状态是脆弱的,在被外界测量或以其他方式干扰时会崩溃。由于该领域专注于通用量子计算机,将这些计算机连接起来的想法大多被规划到遥远的未来。菲格罗亚打趣说,量子互联网变得“就像量子计算机的时髦版本”。

第一个能够传输单个纠缠光子的量子网络已经初具规模。2017年中国的一份报告是最引人注目的:一颗名为“墨子号”的量子卫星将纠缠粒子对发送到相距 1200 公里的地面站 ( Science , 16 June 2017, p. 1110) 。这一成就在华盛顿特区引发了担忧,最终导致了 2018 年《国家量子倡议》法案 ( National Quantum Initiative Act ) 的通过,该法案由当时的总统唐纳德·特朗普 (Donald Trump) 签署成为法律,旨在推动美国的量子技术的进步。美国能源部 (The Department of Energy,DOE) 在 4 月份提出了进一步推进美国量子互联网发展的设想,宣布斥资2500万美元用于量子互联网的研发,以连接国家实验室和大学。“让我们将我们的科学设施连接起来,证明量子网络是有效的,并为该国其他地区提供一个框架,让其继续并扩大规模。”最近才开始领导美国能源部科学办公室的克里斯·法尔 (Chris Fall) 说。

由中国科学技术大学物理学家潘建伟领导的中国小组继续发展其量子网络。根据1月份 Nature 的一篇论文,纠缠粒子现在可以跨越 4600 多公里,使用光纤和非量子中继。其他国家也已经证明了更短距离的量子连接。

量子通信行业和政府开始通过一种称为量子密钥分发 (Quantum Key Distribution,QKD) 的方法,将最初的链接用于安全通信。QKD使双方能够通过对纠缠光子对进行同时测量来共享密钥。量子连接可以防止密钥被篡改或窃听,因为任何干预测量都会破坏纠缠,用密钥加密的信息可以通过普通渠道传递。QKD 被用于确保瑞士选举的安全,并且银行已经对其进行了测试。但许多专家质疑其重要性,因为更简单的加密技术也不受已知攻击的影响,包括Shor算法。此外,QKD不能保证发送和接收节点的安全,这些节点仍然容易受到攻击。

成熟的量子网络的目标更高。“它不仅会传输纠缠粒子”,美国国家标准与技术研究所的物理学家尼尔·齐默曼 (Neil Zimmerman) 说,“它将纠缠作为一种资源进行分配”,使设备能够长时间纠缠,从而共享和利用量子信息。 ( Science , 19 October 2018, )

在量子网络的发展中,科学可能是首先受益的。量子网络的一种可能的用途是超长基线干涉测量。该方法将全球的射电望远镜连接起来,有效地创造了一个强大的单一、巨大的天线,足以对遥远星系中心的黑洞进行成像。将远距离的光学望远镜收集到的光组合起来更具挑战性。但是物理学家提出了一些方案,可以在量子存储器中捕获望远镜收集的光,并使用纠缠光子提取和合并其相位信息,这是超高分辨率的关键。分布式纠缠量子传感器还可以为暗物质和引力波带来更灵敏的探测器网络。

量子网络更实际的应用包括超安全选举和防黑客通信,这使得信息本身,而不仅仅是用于解码它的密钥,能够像在QKD中密钥一样在纠缠节点之间共享。纠缠也可以同步原子钟,并防止在它们之间积累信息的延迟和错误。除此之外,量子网络还可以提供一种连接量子计算机的方法,增强量子计算机的能力。在未来一定的时间里,每个量子计算机可能会被限制在几百个量子比特,但如果纠缠在一起,它们可能能够处理更复杂的计算。

进一步考虑这个想法,一些人还设想了一种云计算的模拟,即所谓的盲量子计算 (Blind quantum computing) 。人们的想法是,有朝一日,最强大的量子计算机将位于国家实验室、大学和公司,就像今天的超级计算机一样。药物和材料设计师或股票交易员可能希望在不泄露程序内容的情况下从远处运行量子算法。理论上,用户可以在与远程量子计算机纠缠在一起的本地设备上对问题进行编码——利用远程计算机的能力,但同时不泄漏该问题的信息。

“作为一名物理学家,我认为盲量子计算非常漂亮。”因斯布鲁克大学的特蕾西·诺瑟普 (Tracy Northup) 说。

研究人员对完全纠缠网络 (fully entangled networks) 进行了早期研究。2015 年,魏纳 (Wehner) 及其同事将光子与氮原子中的电子自旋纠缠在一起,它们被包裹在代尔夫特理工大学校园内相距公里的两颗小钻石中。然后光子被发送到一个中间站,在那里它们相互作用以纠缠钻石节点。该实验创造了“调制”纠缠的距离记录,这意味着研究人员可以确认并使用它,并且这种联系持续了长达几微秒。

然而,更广泛的网络可能需要量子中继器来复制、校正、放大和重新广播几乎每个信号。尽管中继器是经典互联网中相对简单的技术,但量子中继器必须避开“不可克隆”定理——即从本质上讲,量子态不能被复制。

图2:量子网络将由纠缠的光子编织在一起,这意味着它们共享一个量子态。但是这需要量子中继器在遥远的用户之间中继脆弱的光子。

一种流行的量子中继器设计从两个相同的、不同来源的纠缠光子对开始,每对中的一个光子飞向遥远的端点,这些端点可能是量子计算机、传感器或其他中继器。让我们称它们为Alice和Bob,因为量子物理学家习惯这样做。

每对光子的另一半向内拉,朝向中继器的中心。该设备必须捕获先到达的光子,将其信息导入量子存储器 (可能是钻石或原子云) ,纠正在传输过程中积累的错误,并对其进行处理,直到另一个光子到达。然后中继器需要以纠缠遥远的光子双胞胎的方式将两者联系起来。这个过程被称为纠缠交换 (entanglement swapping) ,在遥远的端点Alice和Bob之间创建了一个链接。其他的中继器可以将Alice连接到Carol,将Bob连接到Dave,最终跨越很远的距离。

菲格罗亚将他建造这种设备的动力追溯到他2008年在卡尔加里大学的博士学位论文答辩。这位出生于墨西哥的年轻物理学家描述了他如何将原子与光纠缠在一起之后,一位理论学家问他要如何处理这个装置。“当时我真丢脸,我没有答案。对我来说,这是一个我可以玩的玩具。”菲格罗亚回忆道。“他告诉我:‘量子中继器就是你要做的。’”

受到启发,菲格罗亚在来到石溪之前就在马克思·普朗克量子光学研究所研究了该系统。他很早就确认商用的量子中继器应该在室温下运行——这与大多数量子实验室的实验不同,后者在非常冷的温度下进行,以最大限度地减少可能扰乱脆弱量子态的热振动。

菲格罗亚希望将铷蒸气作为中继器的一个组件,即量子存储器。铷原子是锂和钠的同族元素,对科学家很有吸引力,因为它们的内部量子态可以通过光来设置和控制。在菲格罗亚的实验室中,来自分频晶体的纠缠光子进入每个包含 1 万亿个左右铷原子的塑料细胞 (cells) 。在那里,每个光子的信息被编码为原子之间的叠加,在那里它持续几分之一毫秒——这对于量子实验来说非常好。

菲格罗亚仍在开发第二阶段的中继器:使用计算机控制的激光脉冲来纠正错误并维持云的量子态。然后,额外的激光脉冲会将携带纠缠的光子从存储器发送到测量设备,以与最终用户发生纠缠。

卢金使用不同的介质构建量子中继器:包裹在钻石中的硅原子。传入的光子可以调整硅电子的量子自旋,从而产生潜在的稳定记忆。论文中,他的团队报告捕获和存储量子态的时间超过五分之一秒,远远长于铷存储器。2020年一篇发表在 Nature 上的文章中指出,尽管必须将钻石冷却到绝对零上几分之一度的范围内,但卢金表示制冷器正在变得紧凑和高效, “现在这是我最不担心的。”

在代尔夫特理工大学,魏纳和她的同事也在推动钻石方法,但使用氮原子而不是硅。上个月在 Science 杂志上,该团队报道了在实验室中纠缠三颗钻石,创建了一个微型量子网络。首先,研究人员使用光子纠缠了两种不同的钻石:Alice和Bob。在Bob中,纠缠从氮转移到碳核中的自旋:一种长寿命的量子存储器。然后在Bob的氮原子和第三颗钻石Charlie之间重复纠缠过程。研究人员对 Bob的氮原子和碳核进行联合测量然后将纠缠转移到第三颗钻石,即Alice到Charlie。

实验负责人、代尔夫特理工大学物理学家罗纳德·汉森 (Ronald Hanson) 说,尽管该实验距离比现实世界的量子网络需要的距离短得多、效率也低得多,但可控的纠缠交换证明了量子中继器的工作原理,这是“从未被做过的事情”。

潘建伟的团队还展示了一个部分中继器,其中原子云作为量子存储器。但在2019年发表在 Nature Photonics 上的一项研究中,他的团队展示了一个完全不同的早期原型:通过平行光纤发送大量的纠缠光子,至少有一个可能在旅途中幸存下来。潘建伟说,虽然这可能避免对中继器的需求,但该网络需要能够纠缠至少数百个光子,而他目前的记录是12个光子。使用卫星产生纠缠是潘建伟正在开发的另一项技术,也可以减少对中继器的需求,因为光子在太空中的存在时间比通过光纤长得多。

大多数专家都认为,真正的量子中继器还需要数年时间,最终可能会使用当今量子计算机中常见的技术,例如超导体或俘获离子,而不是钻石或原子云。这样的设备需要捕获几乎所有击中它的光子,并且可能需要至少几百个量子比特的量子计算机来校正和处理信号。从某种意义上说,更好的量子计算机可以推动量子互联网的发展——这反过来又可以增强量子计算。

在物理学家努力打造完美中继器的同时,他们正在将单个大都市区内的站点连接起来,因为它们不需要中继器。在2月发布到 arXiv 的一项研究中,菲格罗亚将他的实验室中两个原子云存储器中的光子通过79公里的商业光纤发送到布鲁克海文国家实验室,在那里光子被合并——代尔夫特理工大学的小组朝着这种端到端类型的纠缠迈出了一步。到明年,他计划在他的大学和他的创业公司Qunnect的纽约办公室之间部署两个量子存储器,并把它们压缩到一个微型冰箱的大小,看看它们是否能提高光子在旅途中幸存下来的几率。

波士顿、洛杉矶和华盛顿特区也正在建设量子网络,两个网络将把伊利诺伊州的阿贡国家实验室和费米国家加速器实验室与芝加哥地区的几所大学连接起来。代尔夫特理工大学的研究人员希望很快将他们创纪录的长期纠缠扩展到荷兰海牙的商业电信设施,而其他新兴网络正在欧洲和亚洲不断发展。

这些量子网络最终目标是使用中继器将这些小型网络连接到洲际互联网。但首先,研究人员面临着更简单的挑战,包括建造更好的光子源和探测器、最大限度地减少光纤连接处的损耗,以及在特定量子系统 (例如原子云或钻石) 的固有频率和电信光纤传导的红外波长之间有效地转换光子。“那些现实世界的问题,”齐默曼说,“实际上可能比光纤衰减的问题更大。”

图3:微小钻石中的杂质原子(如该芯片的核心)可以存储和传递量子信息。

有些人怀疑这项技术是否是在炒作。“纠缠是一种非常奇怪、非常特殊的性质”,陆军研究实验室的物理学家库尔特·雅各布斯说, “它不一定适用于所有类型的应用程序。” 例如,对于时钟同步,与经典方法相比量子网络的优势仅体现在纠缠设备数量的平方根上,量子网络需要连接9个设备才能获得经典网络3倍的收益。三倍增益需要连接九个时钟——可能会遇到高于它的价值的问题。“拥有功能性量子网络总是比经典网络更难。”雅各布斯说。

对于这种怀疑,芝加哥大学的物理学家大卫·奥沙洛姆 (David Awschalom) 反驳说,“我们正处于量子技术的晶体管阶段。” 晶体管于1947年被发明出来,几年之后,公司才发现它在收音机、助听器和其他设备中的用途。如今,每一台新电脑、智能手机和 汽车 的芯片中,都蚀刻了数以亿计的晶体管.

未来几代人可能会像我们怀念阿帕网 (ARPANET) 一样回望此刻——作为互联网的纯婴儿版本,阿帕网的巨大潜力当时没有得到认可和商业化。“你可以肯定,我们还没有想到这项技术将做的一些最重要的事情”,奥沙洛姆说:“如果你相信已经做了最重要的事情,那说明你太傲慢了。”

本文经授权转载自微信公众号“集智俱乐部”。

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量子网最新研究进展论文

一个利用量子纠缠在远方用户之间建立密切联系的量子网络正在形成。

撰文 | Gabriel Popkin

译者 | 潘佳栋

审校 | 刘培源、晏丽

当一束优雅的蓝色激光进入一个特殊的晶体中时,在晶体里其变成红色,这表明每个光子都分裂成一对能量较低的光子,并且产生了一种神秘的联系。这些粒子“纠缠”在一起,就像同卵双胞胎一样相互联系。尽管住在遥远的城市,它们却知道彼此的想法。光子穿过一团乱麻,然后轻轻地将它们编码的信息存入等待的原子云 (clouds of atoms) 中。

“这种变换有一点像魔法”,石溪大学的物理学家伊登·菲格罗亚 (Eden Figueroa) 欣喜若狂。他和同事们在几个实验室长凳上炮制了这个装置,上面堆满了镜头和镜子。但是他们心中有一个更大的想法。

图1:伊登·菲格罗亚 (Eden Figueroa) 正试图将微妙的量子信息从实验室引入互联世界

到年底,美国最大的都会区,包括纽约市郊区的司机可能会在不知不觉中为一个新的、可能具有革命性意义的网络的薄弱环节而努力:一个通过像菲格罗亚实验室那样的纠缠光子联系在一起的“量子互联网” 。

数十亿美元已经被投入到量子计算机和传感器的研究中,但许多专家表示,这些设备只有在远距离相互连接时才会迅速发展。就像网络将个人计算机从美化的打字机和 游戏 机转变为不可或缺的电信设备一样,这一愿景和网络的这一方式相似。

纠缠是一种奇怪的量子力学性质,尽管它曾被阿尔伯特·爱因斯坦嘲笑为“幽灵般的超距作用”,但是研究人员仍希望能够在远距离建立紧密的、瞬时的联系。量子互联网可以将望远镜连接成超高分辨率的阵列、精确地同步时钟、为金融和选举建立安全的通信网络、并使得从任何地方进行量子计算成为可能。它还可能催生出没有人想象过的应用程序。

然而,将这些脆弱的联系放入温暖、嗡嗡作响的世界并非易事。如今存在的大多数传输链只能将纠缠的光子发送到相距仅几十公里的接收器。同时,量子连接是短暂的,它会随着光子的接收和测量而被破坏。研究人员希望可以无限期地维持纠缠,利用光子流在全球范围内编织持久的量子连接。

为此,他们将需要光中继器在量子通信网络中的等价物。光中继器是当今电信网络的组件,可在数千公里的光纤中保持强光信号。几个团队已经展示了量子中继器的关键组成部分,并表示他们在构建扩展网络的道路上进展顺利。“我们已经解决了所有的科学问题,”哈佛大学的物理学家米哈伊尔·卢金 (Mikhail Lukin) 说,“我非常乐观地认为,在5到10年内……我们将拥有大陆级别的量子网络原型。”

1969年10月29日晚 (即Woodstock音乐节刚结束2个月,越战正在爆发) ,加利福尼亚大学洛杉矶分校的学生查理·克莱恩 (Charley Kline) 向位于加利福尼亚州门洛帕克的斯坦福研究所中500多公里外的计算机发送了一条消息。这标志着美国高等研究计划署网络 (the Advanced Research Projects Agency Network,ARPANET) 开始建立。从那个不稳定的双节点开始——克莱恩的预期信息是“login”,但在系统崩溃之前只有“lo”通过——互联网已经扩展到今天的全球网络。大约 20 年前,物理学家开始猜测相同的基础设施是否可以穿梭于更奇特的东西:量子信息。

1994年是一个激动人心的时刻。一位名叫彼得·肖尔 (Peter Shor) 的数学家设计了一种量子代码,可以破解当时领先的加密算法,这是经典计算机无法做到的。肖尔的算法表明,量子计算机具有使非常小的或冷的物体同时以多种“叠加”状态存在的能力,这可能具有爆炸级的应用——破解密码。他们花费了长达数十年的努力来构建量子计算机。一些研究人员想知道量子互联网是否会极大地增强这些机器的能力。

但是建造一台量子计算机已经足够令人却步了。就像纠缠一样,对纠缠至关重要的叠加状态是脆弱的,在被外界测量或以其他方式干扰时会崩溃。由于该领域专注于通用量子计算机,将这些计算机连接起来的想法大多被规划到遥远的未来。菲格罗亚打趣说,量子互联网变得“就像量子计算机的时髦版本”。

第一个能够传输单个纠缠光子的量子网络已经初具规模。2017年中国的一份报告是最引人注目的:一颗名为“墨子号”的量子卫星将纠缠粒子对发送到相距 1200 公里的地面站 ( Science , 16 June 2017, p. 1110) 。这一成就在华盛顿特区引发了担忧,最终导致了 2018 年《国家量子倡议》法案 ( National Quantum Initiative Act ) 的通过,该法案由当时的总统唐纳德·特朗普 (Donald Trump) 签署成为法律,旨在推动美国的量子技术的进步。美国能源部 (The Department of Energy,DOE) 在 4 月份提出了进一步推进美国量子互联网发展的设想,宣布斥资2500万美元用于量子互联网的研发,以连接国家实验室和大学。“让我们将我们的科学设施连接起来,证明量子网络是有效的,并为该国其他地区提供一个框架,让其继续并扩大规模。”最近才开始领导美国能源部科学办公室的克里斯·法尔 (Chris Fall) 说。

由中国科学技术大学物理学家潘建伟领导的中国小组继续发展其量子网络。根据1月份 Nature 的一篇论文,纠缠粒子现在可以跨越 4600 多公里,使用光纤和非量子中继。其他国家也已经证明了更短距离的量子连接。

量子通信行业和政府开始通过一种称为量子密钥分发 (Quantum Key Distribution,QKD) 的方法,将最初的链接用于安全通信。QKD使双方能够通过对纠缠光子对进行同时测量来共享密钥。量子连接可以防止密钥被篡改或窃听,因为任何干预测量都会破坏纠缠,用密钥加密的信息可以通过普通渠道传递。QKD 被用于确保瑞士选举的安全,并且银行已经对其进行了测试。但许多专家质疑其重要性,因为更简单的加密技术也不受已知攻击的影响,包括Shor算法。此外,QKD不能保证发送和接收节点的安全,这些节点仍然容易受到攻击。

成熟的量子网络的目标更高。“它不仅会传输纠缠粒子”,美国国家标准与技术研究所的物理学家尼尔·齐默曼 (Neil Zimmerman) 说,“它将纠缠作为一种资源进行分配”,使设备能够长时间纠缠,从而共享和利用量子信息。 ( Science , 19 October 2018, )

在量子网络的发展中,科学可能是首先受益的。量子网络的一种可能的用途是超长基线干涉测量。该方法将全球的射电望远镜连接起来,有效地创造了一个强大的单一、巨大的天线,足以对遥远星系中心的黑洞进行成像。将远距离的光学望远镜收集到的光组合起来更具挑战性。但是物理学家提出了一些方案,可以在量子存储器中捕获望远镜收集的光,并使用纠缠光子提取和合并其相位信息,这是超高分辨率的关键。分布式纠缠量子传感器还可以为暗物质和引力波带来更灵敏的探测器网络。

量子网络更实际的应用包括超安全选举和防黑客通信,这使得信息本身,而不仅仅是用于解码它的密钥,能够像在QKD中密钥一样在纠缠节点之间共享。纠缠也可以同步原子钟,并防止在它们之间积累信息的延迟和错误。除此之外,量子网络还可以提供一种连接量子计算机的方法,增强量子计算机的能力。在未来一定的时间里,每个量子计算机可能会被限制在几百个量子比特,但如果纠缠在一起,它们可能能够处理更复杂的计算。

进一步考虑这个想法,一些人还设想了一种云计算的模拟,即所谓的盲量子计算 (Blind quantum computing) 。人们的想法是,有朝一日,最强大的量子计算机将位于国家实验室、大学和公司,就像今天的超级计算机一样。药物和材料设计师或股票交易员可能希望在不泄露程序内容的情况下从远处运行量子算法。理论上,用户可以在与远程量子计算机纠缠在一起的本地设备上对问题进行编码——利用远程计算机的能力,但同时不泄漏该问题的信息。

“作为一名物理学家,我认为盲量子计算非常漂亮。”因斯布鲁克大学的特蕾西·诺瑟普 (Tracy Northup) 说。

研究人员对完全纠缠网络 (fully entangled networks) 进行了早期研究。2015 年,魏纳 (Wehner) 及其同事将光子与氮原子中的电子自旋纠缠在一起,它们被包裹在代尔夫特理工大学校园内相距公里的两颗小钻石中。然后光子被发送到一个中间站,在那里它们相互作用以纠缠钻石节点。该实验创造了“调制”纠缠的距离记录,这意味着研究人员可以确认并使用它,并且这种联系持续了长达几微秒。

然而,更广泛的网络可能需要量子中继器来复制、校正、放大和重新广播几乎每个信号。尽管中继器是经典互联网中相对简单的技术,但量子中继器必须避开“不可克隆”定理——即从本质上讲,量子态不能被复制。

图2:量子网络将由纠缠的光子编织在一起,这意味着它们共享一个量子态。但是这需要量子中继器在遥远的用户之间中继脆弱的光子。

一种流行的量子中继器设计从两个相同的、不同来源的纠缠光子对开始,每对中的一个光子飞向遥远的端点,这些端点可能是量子计算机、传感器或其他中继器。让我们称它们为Alice和Bob,因为量子物理学家习惯这样做。

每对光子的另一半向内拉,朝向中继器的中心。该设备必须捕获先到达的光子,将其信息导入量子存储器 (可能是钻石或原子云) ,纠正在传输过程中积累的错误,并对其进行处理,直到另一个光子到达。然后中继器需要以纠缠遥远的光子双胞胎的方式将两者联系起来。这个过程被称为纠缠交换 (entanglement swapping) ,在遥远的端点Alice和Bob之间创建了一个链接。其他的中继器可以将Alice连接到Carol,将Bob连接到Dave,最终跨越很远的距离。

菲格罗亚将他建造这种设备的动力追溯到他2008年在卡尔加里大学的博士学位论文答辩。这位出生于墨西哥的年轻物理学家描述了他如何将原子与光纠缠在一起之后,一位理论学家问他要如何处理这个装置。“当时我真丢脸,我没有答案。对我来说,这是一个我可以玩的玩具。”菲格罗亚回忆道。“他告诉我:‘量子中继器就是你要做的。’”

受到启发,菲格罗亚在来到石溪之前就在马克思·普朗克量子光学研究所研究了该系统。他很早就确认商用的量子中继器应该在室温下运行——这与大多数量子实验室的实验不同,后者在非常冷的温度下进行,以最大限度地减少可能扰乱脆弱量子态的热振动。

菲格罗亚希望将铷蒸气作为中继器的一个组件,即量子存储器。铷原子是锂和钠的同族元素,对科学家很有吸引力,因为它们的内部量子态可以通过光来设置和控制。在菲格罗亚的实验室中,来自分频晶体的纠缠光子进入每个包含 1 万亿个左右铷原子的塑料细胞 (cells) 。在那里,每个光子的信息被编码为原子之间的叠加,在那里它持续几分之一毫秒——这对于量子实验来说非常好。

菲格罗亚仍在开发第二阶段的中继器:使用计算机控制的激光脉冲来纠正错误并维持云的量子态。然后,额外的激光脉冲会将携带纠缠的光子从存储器发送到测量设备,以与最终用户发生纠缠。

卢金使用不同的介质构建量子中继器:包裹在钻石中的硅原子。传入的光子可以调整硅电子的量子自旋,从而产生潜在的稳定记忆。论文中,他的团队报告捕获和存储量子态的时间超过五分之一秒,远远长于铷存储器。2020年一篇发表在 Nature 上的文章中指出,尽管必须将钻石冷却到绝对零上几分之一度的范围内,但卢金表示制冷器正在变得紧凑和高效, “现在这是我最不担心的。”

在代尔夫特理工大学,魏纳和她的同事也在推动钻石方法,但使用氮原子而不是硅。上个月在 Science 杂志上,该团队报道了在实验室中纠缠三颗钻石,创建了一个微型量子网络。首先,研究人员使用光子纠缠了两种不同的钻石:Alice和Bob。在Bob中,纠缠从氮转移到碳核中的自旋:一种长寿命的量子存储器。然后在Bob的氮原子和第三颗钻石Charlie之间重复纠缠过程。研究人员对 Bob的氮原子和碳核进行联合测量然后将纠缠转移到第三颗钻石,即Alice到Charlie。

实验负责人、代尔夫特理工大学物理学家罗纳德·汉森 (Ronald Hanson) 说,尽管该实验距离比现实世界的量子网络需要的距离短得多、效率也低得多,但可控的纠缠交换证明了量子中继器的工作原理,这是“从未被做过的事情”。

潘建伟的团队还展示了一个部分中继器,其中原子云作为量子存储器。但在2019年发表在 Nature Photonics 上的一项研究中,他的团队展示了一个完全不同的早期原型:通过平行光纤发送大量的纠缠光子,至少有一个可能在旅途中幸存下来。潘建伟说,虽然这可能避免对中继器的需求,但该网络需要能够纠缠至少数百个光子,而他目前的记录是12个光子。使用卫星产生纠缠是潘建伟正在开发的另一项技术,也可以减少对中继器的需求,因为光子在太空中的存在时间比通过光纤长得多。

大多数专家都认为,真正的量子中继器还需要数年时间,最终可能会使用当今量子计算机中常见的技术,例如超导体或俘获离子,而不是钻石或原子云。这样的设备需要捕获几乎所有击中它的光子,并且可能需要至少几百个量子比特的量子计算机来校正和处理信号。从某种意义上说,更好的量子计算机可以推动量子互联网的发展——这反过来又可以增强量子计算。

在物理学家努力打造完美中继器的同时,他们正在将单个大都市区内的站点连接起来,因为它们不需要中继器。在2月发布到 arXiv 的一项研究中,菲格罗亚将他的实验室中两个原子云存储器中的光子通过79公里的商业光纤发送到布鲁克海文国家实验室,在那里光子被合并——代尔夫特理工大学的小组朝着这种端到端类型的纠缠迈出了一步。到明年,他计划在他的大学和他的创业公司Qunnect的纽约办公室之间部署两个量子存储器,并把它们压缩到一个微型冰箱的大小,看看它们是否能提高光子在旅途中幸存下来的几率。

波士顿、洛杉矶和华盛顿特区也正在建设量子网络,两个网络将把伊利诺伊州的阿贡国家实验室和费米国家加速器实验室与芝加哥地区的几所大学连接起来。代尔夫特理工大学的研究人员希望很快将他们创纪录的长期纠缠扩展到荷兰海牙的商业电信设施,而其他新兴网络正在欧洲和亚洲不断发展。

这些量子网络最终目标是使用中继器将这些小型网络连接到洲际互联网。但首先,研究人员面临着更简单的挑战,包括建造更好的光子源和探测器、最大限度地减少光纤连接处的损耗,以及在特定量子系统 (例如原子云或钻石) 的固有频率和电信光纤传导的红外波长之间有效地转换光子。“那些现实世界的问题,”齐默曼说,“实际上可能比光纤衰减的问题更大。”

图3:微小钻石中的杂质原子(如该芯片的核心)可以存储和传递量子信息。

有些人怀疑这项技术是否是在炒作。“纠缠是一种非常奇怪、非常特殊的性质”,陆军研究实验室的物理学家库尔特·雅各布斯说, “它不一定适用于所有类型的应用程序。” 例如,对于时钟同步,与经典方法相比量子网络的优势仅体现在纠缠设备数量的平方根上,量子网络需要连接9个设备才能获得经典网络3倍的收益。三倍增益需要连接九个时钟——可能会遇到高于它的价值的问题。“拥有功能性量子网络总是比经典网络更难。”雅各布斯说。

对于这种怀疑,芝加哥大学的物理学家大卫·奥沙洛姆 (David Awschalom) 反驳说,“我们正处于量子技术的晶体管阶段。” 晶体管于1947年被发明出来,几年之后,公司才发现它在收音机、助听器和其他设备中的用途。如今,每一台新电脑、智能手机和 汽车 的芯片中,都蚀刻了数以亿计的晶体管.

未来几代人可能会像我们怀念阿帕网 (ARPANET) 一样回望此刻——作为互联网的纯婴儿版本,阿帕网的巨大潜力当时没有得到认可和商业化。“你可以肯定,我们还没有想到这项技术将做的一些最重要的事情”,奥沙洛姆说:“如果你相信已经做了最重要的事情,那说明你太傲慢了。”

本文经授权转载自微信公众号“集智俱乐部”。

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4月16日发表于《科学》(Science)期刊的研究建立了世界上第一个多点量子网络,连接三个量子处理器。更重要的是,研究组第一次展示了量子网络内如何让不同网络协议合作传输数据。 在过去十年里,科学家致力于构建量子网络的第一步——把两个量子处理器进行连接。现在,这份研究开始迈向下一步——建立多点连接。 这份研究同时采用了物理连接和基于量子纠缠的无接触连接,并成功地展示将两种协议结合运作。研究者表示,这是将来连接更多类型的协议、扩大量子网络规模的重要基础。 网络协议就是计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定。接入网络的每个成员都遵循这样的约定,才能正确传递信息。网络发展过程中,科学家为不同用途发展了很多协议,因此协议之间也要有沟通的原则,让它们统一运作。 荷兰代尔夫特理工大学(Delft University of Technology)引领的这份研究,第一次展示了一个多点连接的量子网络。这个网络内有三个量子处理器,也称为三个节点,位于同一栋大楼内。中间节点叫做Bob,另外两个节点分别叫做Alice和Charlie。Bob与Alice,Bob与Charlie之间都使用物理连接,并让所有节点之间也建立基于量子纠缠的连接。量子纠缠是两个粒子隔空形成密切联系、达到同步的一种神奇的物理现象。 Bob配有额外一个量子比特,用于记录网络连接状态。在Bob与Alice,Bob与Charlie分别建立连接后,他们尝试的一种方法是,在Bob上进行一系列量子运算把这些连接转换成Alice与Charlie之间的连接。他们还尝试了另一种方法,通过Bob上进行的一系列量子运算,让三个节点之间形成量子纠缠连接。 研究称这个概念性展示的重大突破在于,建立了一套带有“标志”信号的协议,为将来大规模量子网络内不同类型协议之间的沟通建立基础。 研究组成员之一赫尔曼斯(Sophie Hermans)说:“连接建立后,我们能够保存纠缠状态,保护它们免受噪音干扰。这意味着,从原则上说,我们可以将这些状态用于量子密钥分配、量子计算或其它的量子协议。” 这项研究的负责人汉森(Ronald Hanson)说,这份研究展示的第一个基于量子纠缠的多点网络,为开发量子网络硬件、软件和各种传输协议提供了测试平台。

摄影测量学研究进展论文

摄影测量与遥感技术发展论文主要通过对摄影技术与遥感技术的发展进行了研究,并对其在各个方面的运用进行了论述。

摄影测量与遥感技术发展论文【1】

摘要:随着经济的不断发展,科学的不断进步,摄影测量与遥感技术因其运用范围广、作用大而走上了逐渐发展的道路,并且对国民经济生活起着重要的影响。

关键词:摄影测量;遥感技术;发展;应用

摄影测量与遥感技术被划分在地球空间信息科学的范畴内,它在获取地球表面、环境等信息时是通过非接触成像传感器来实现的,并对其进行分析、记录、表达以及测量的科学与技术。

3S技术的应用、运用遥感技术以及数字摄影测量是其主要研究方向。

在多个领域内都可以运用遥感技术与摄影测量,比如:自然灾害、勘查土木工程、监测环境以及国土资源调查等。

随着我国经济的不断发展,运用到遥感技术与摄影测量的领域也在逐渐的增多。

在人类认识宇宙方面,遥感技术与摄影测量为人类提供了新的方式与方法,也为人类对地球的认知以及和谐共处提供了新的方向。

遥感技术和摄影测量可以提供比例不同的地形图以服务于各种工作,并且还能实现基础地理信息数据库的建立;遥感技术与摄影测量与地图制图、大地测量、工程测量以及卫星定位等构成了一整套技术系统,是测绘行业的支柱。

一、摄影测量与遥感技术的发展

从摄影测量与遥感技术的发展来看,摄影测量与遥感技术在近30年的时间里已经涉及到城市建设、水利、测绘、海洋、农业、气象、林业等各个领域,在我国的经济发展中起着至关重要的作用。

摄影测量从20世纪70年代后期从模拟摄影中分离出来,并逐渐步入数字摄影阶段,摄影测量正在逐渐的转变为数字化测绘技术体系。

(一)摄影测量与遥感技术有利于推动测绘技术的进步

我国的摄影测量从上世纪70年代后期经历一个系统的转变。

在经历了模拟摄影测量以及解析摄影测量阶段之后,摄影测量终于步入了数字摄影测量的阶段,这也成为我国传统测绘体系解体,测绘技术新体系兴起的标志。

首先,从数字影像的类型来看,当前我国已经建立了数字栅格图、数字高程模型以及数字正射影像,土地利用与地名数据库也随之建立起来,摄影测量与数据库的多样性在一定程度上为生产运用提供了可能,从而进一步推动了测绘技术的发展。

其次,由于摄影测量与遥感技术的飞速发展,也逐渐被国家所重视,并利用这两项技术来完成了各种地理比例尺地形图的绘制。

此外,还推动了诸多具有全国界别的基础地理信息数据库的建立。

比如:比例尺级别为1:50000,1:1000000等的国家级地理信息数据库;除开国家级的,还有省级、县级等的地理信息数据库等。

(二)摄影测量与遥感技术有利于提升空间数据的获取能力

我国获取空间数据的能力在经过五十年的发展,有了较大的提升。

对具有自主知识产权的处理遥感数据平台进行了研发,从而推动了国产卫星遥感影像地面处理系统的建立,并在摄影测量方面积极进行研究和探索,为我国独立处理信息、获取观测体系的建立提供了坚实的基础。

首先,从获取数据的能力方面来看,传感器在国家863以及973计划的支持上成功被研制出来,成功发射了对地观测的包括通信卫星、海洋卫星、气象卫星以及资源卫星等五十多颗卫星,并推动了资源、风云、环境减灾以及海洋四大民用对地观测卫星体系的建立,实现了从太阳和地球同步轨道对地球多传感器、多平台的观测以及对地球表面分辨率不同的雷达和光学图像的获取,并将这些获取的数据用于对海洋现象、大气成分、自然灾害以及水循环等各个方面的监测。

其次,从数据储备方面来看,数据积累已经成功的覆盖了全国海域、陆地以及我国周围国家和地区的包括一千五百万平方公里的地球表面数据。

二、摄影测量与遥感技术在国民经济各项领域中的运用

(一)摄影测量与遥感技术在应对自然灾害中的运用

在发生自然灾害时,为了能够第一时间了解灾情的具体分布,获取高分辨率灾区遥感影像,可以采用低空无人遥感、航天、航空遥感等方式,对灾区原有的地理信息以及尺度进行整合,推动地理信息服务平台的建立,将多尺度影像地图制作出来,及时、有效的提供地理信息以及地图数据支持,为及时制定出应对自然灾害的措施提供了依据。

比如在汶川地震时,在灾区道路交通与通信严重受损的情况下,通过摄影测量与遥感技术在第一时间获取了灾区的详细信息与资料,并利用航空遥感技术和无人机连续、动态的实现对灾区的监测,并对道路交通以及房屋倒塌等情况进行分析,建立起灾区地理信息综合服务平台,将灾区的地理信息数据进行整合,比如水系、居民地以及交通等,为各级抗震救灾指挥部门作出正确的决策以及救援人员的搜救工作提供了及时有效的灾情信息。

在灾区的救援工作中,发挥着至关重要的作用。

(二)摄影测量与遥感技术在气象中的运用

在气象方面中,摄影测量与遥感技术主要运用在对各种气象灾害的.预报和监测两方面。

在热带天气系统的监测方面,气象卫星发挥着极其重要的作用,尤其是对于台风的预报和监测。

在我国的春、夏季中,雷雨、暴雨等作为多发性的灾害性天气,在监测和分析方面,如果运用常规的气象观测资料是非常困难的。

利用具有高空间分辨率和高时间密度特点的卫星云图以及卫星产品,可以对对流系统的演变、发生、移动以及发展过程进行全方位的监测,从而为对流天气的分析和提前预警提供了非常重要的信息。

三、结语

摄影测量与遥感技术的应用已经逐渐步入信息化阶段。

随着我国航空航天技术的不断发展,如何将各行各业的发展与摄影测量和遥感技术相结合从而推动我国经济的发展,已经成为未来摄影测量和遥感技术发展的主要方向。

【参考文献】

[1]张景雄.地理信息系统与科学[M].武汉:武汉大学出版社,2010:108―114

[2]张剑清.潘励.王树根.摄影测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2009:89―93

[3]李德仁.王树根.周月琴.摄影测量与遥感概论[M].北京:测绘出版社,2008:131―137

[4]乔瑞亭.孙和利.李欣.摄影与空中摄影学[M].武汉:武汉大学出版社,2008:178―182

[5]窦超.李兆钧.浅谈摄影测量与遥感的发展应用[M].青海国土经略,2011(06):29―31

摄影测量与遥感技术的新特点及技术【2】

摘要:本文主要分析了近年来我国摄影测量与遥感技术表现出的许多新的特点,分别从航空摄影自动定位技术、近景摄影测量、低空摄影测量、SAR数据处理、多源空间数据挖掘等方面进行了总结与论述。

关键词:电子科技论文发表,科技论文网,自动定位技术,近景摄影测量,低空摄影测量,SAR数据处理,多源空间数据挖掘

前言:摄影测量与遥感是从摄影影像和其他非接触传感器系统获取所研究物体,主要是地球及其环境的可靠信息,并对其进行记录、量测、分析与应用表达的科学和技术。

随着摄影测量发展到数字摄影测量阶段及多传感器、多分辨率、多光谱、多时段遥感影像与空间科学、电子科学、地球科学、计算机科学以及其他边缘学科的交叉渗透、相互融合,摄影测量与遥感已逐渐发展成为一门新型的地球空间信息科学。

1、航空摄影自动定位技术

近年来,随着卫星导航和传感器技术的进步,遥感对地目标定位逐步摆脱了地面控制点的束缚,向少控制点甚至是无控制点的方向发展。

利用基于载波相位测量的GPS动态定位技术测定航空影像获取时刻投影中心的3维坐标,以此为基础研究了GPS辅助空中三角测量理论和质量控制方法,在加密区四角布设地面控制点的GPS辅助光束法区域网平差的精度可满足摄影测量规范的精度要求,大量减少了航空摄影测量所需的地面控制点。

研究成果已大规模用于国家基础测绘,产生了显著的社会和经济效益。

开展利用在飞机上装载IMU和GPS构成的POS系统直接获取航摄像片6个外方位元素的多传感器航空遥感集成平台研究,可实现定点航空摄影和无地面控制的高精度对地目标定位。

研究成果表明,在1:5万及以下比例尺的4D产品生产中,可直接使用POS系统测得的像片外方位元素进行影像定向,基本无需地面控制点和摄影测量加密,从而改变了航空摄影测量的作业模式,并使无图区、困难地区的地形测绘和空间信息数据的实时更新成为可能。

2、近景摄影测量技术

近景摄影测量的研究应用领域已涉及空间飞行器制造、航空工业、船舶工业、汽车工业、核能工业、化学工业以及医学、生物工程、公安刑事侦破、交通事故及其他事故现场处理、古建筑建档和恢复、大型工程建设监测等方面。

利用数字相机与实时数字近景摄影测量技术相结合建立相应的工业零件检测系统。

该类系统使用高重叠度序列图像作为影像数据源,利用较多同名特征的冗余观测值成功地进行粗差剔除,根据2维序列图像导出物体不同部位的3维信息,然后将这些3维信息融为统一的表面模型,实现了高精度3维重建。

利用数码相机与全站仪集成形成一个全新的测量系统——摄影全站仪系统。

尽管传统近景摄影测量近年来得巨大发展,但必须在被测物体表面或周围布设一定数量的控制点,摄影测量工作者心中的“无接触测量“没有真正实现。

全站仪作为一种高精度测量仪器在工程测量中被广泛接受,本质上它是一种基于”点“的测量仪器。

将它与基于”面“的摄影测量有机地结合起来,形成一个全新的测量系统——摄影全站仪系统。

在该系统中,量测数码相机安装在全站仪的望远镜上,测量时利用全站仪进行导线测量,在每个导线点利用量测数码相机对被测物体进行摄影。

每张影像对应的方位元素可以由导线测量与全站仪的读数中获取。

3、低空摄影测量技术

近年来随着低空飞行平台(固定翼模型飞机、飞艇、直升机、有人驾驶小型飞机)及其辅助设备的进一步完善、数码相机的快速普及和数字摄影测量技术的日趋成熟,由地面通过无线电通讯网络,实现起飞、到达指定空域、进行遥感飞行以及返回地面等操作的低空遥感平台为获取地面任意角度的清晰影像提供了重要途径。

建立基于无人驾驶飞行器的低空数字摄影测量与遥感硬件系统。

硬件平台包括无人驾驶遥控飞行平台,差分GPS接收机,姿态传感器,高性能数码相机和视频摄像机,数据通讯设备,影像监视与高速数据采集设备,高性能计算机等等。

需要深入研究无人驾驶飞行平台的飞行特性,并研制三轴旋转云台、差分GPS无线通讯、视频数据的自动下传、自动曝光等关键技术。

研究无人驾驶飞行平台的自动控制策略。

在飞行器上搭载飞控计算机,由差分GPS数据得到飞艇(相机)的精确位置,在此基础上对较低分辨率的视频序列影像进行匹配,结合姿态传感器的输出信号实时自动确定飞行器的姿态,从而进行飞行自动控制,并将所有数据同时下传到地面监控计算机。

研究多基线立体影像中连接点的多影像匹配方法与克服影像几何变形的稳健影像匹配方法。

数字表面模型与正射影像的自动获取及立体测图。

4、SAN数据处理技术

SAR成像具有全天时、全天候的工作能力,它与可见光红外相比具有独特的优势。

随着我国SAR传感器研制技术的进一步发展,先后研制了不同波段,不同极化方式,空间分辨率达到 In的传感器,并在SAR立体测绘方面设计了不同轨道和相同轨道的重复观测,为我国开展SAR技术的相关研究奠定了数据基础。

根据不同应用目的的SAR图像与可见光图像的融合。

利用SAR和可见光反映地物不同特性的特点,在提取不同土壤性质以及洪水监测和灾害评估方面采用不同的融合方法,取得了一定的理论成果,并完成了国家和部门的科研课题。

SAR图像噪声去除方法。

由于SAR的成像特点,造成了SAR图像的信噪比低,噪声严重。

提出了自适应滤波思想,基于图斑的去噪方法以及噪声去除方法的评价等。

机载和星载重复轨道的SAR立体测图技术以及星载的InSAR技术和D—InSAR的突破。

完成了星载InSAR生成DEM及D—InSAR形变检测的相关软件开发,利用极化SAR数据提取地物目标,开展极化干涉测量的研究。

5、多源空间数据挖掘技术

多源空间数据挖掘技术主要研究应用数学方法和专业知识从多源对地观测数据中,提取各种面向应用目的的地学信息。

从遥感图像数据中挖掘GIS数据。

在统计模式识别的基础上,通过神经网络、模糊识别和专家系统等技术实现图像光谱特征自动分类。

基于纹理分析的分类识别。

包括基于统计法的纹理分析、基于分形法的纹理分析、基于小波变换的纹理分析、基于结构法的纹理分析、基于模型法的纹理分析和空间/频率域联合纹理分析等。

遥感图像的解译信息提取。

把计算机自动识别出来的影像,结合GIS数据库或解译员的知识,确定其对应的地学属性。

包括基于GIS数据的图像信息识别、基于地学知识辅助的图像信息识别、基于专家知识辅助的图像信息识别、基于立体观察的图像信息识别、基于矢量栅格转化的信息提取和基于多源数据融合的信息识别等。

摄影测量与遥感的现状及发展趋势【3】

摘 要:随着信息时代的来临,人类社会步入全方位信息时代,各种新兴的科学技术迅猛发展,并广泛应用于人类生活中去。

摄影测量与遥感技术被广泛应用于我国测绘工作去,本文探讨了我国摄影测量与遥感的发展现状以及展望了发展趋势。

关键词:摄影测量;遥感;现状

随着信息时代的来临,人类社会步入全方位信息时代,各种新兴的科学技术迅猛发展,并广泛应用于人类生活中去。

摄影测量经历了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量三个阶段。

而在这期间,从遥感数据源到遥感数据处理、遥感平台和遥感器以及遥感的理论基础探讨和实际应用,都发生了巨大的变化。

数字地球(digitalearth)的概念是基于信息高速公路的假设和地理空间信息学的高速发展而产生的,数字地球为摄影测量与遥感学科提供了难得一遇的机会和明确的发展方向,与此同时,也向摄影测量和遥感技术提出了一些列的挑战。

而摄影测量和遥感学科是为数字地球提供空间框架图像数据及从数据图像中获得相关信息惟一技术手段

一、国内外摄影测量与遥感的现状

(一)摄影测量现状

摄影测量经历了漫长的发展过程,随着计算机技术以及自动控制技术的高数发展,进入20世纪末期的时候,基于全数字自动测图软件的完成,数字摄影测量工作站获得了迅猛发展并普遍存在于测量工作中。

进入21世纪后,科学技术的提升帮助摄影测量进入了数字化时代,数字摄影测量学学科与计算机科学有了大面积的知识交叉,摄影测量工具也变为较为经济的计算机输入输出设备,这种革命性的变革,使得数字摄影测量提升到了另一个台阶,数字摄影测量的语义信息提取、影像识别与分析等方面均产生了从质到量的变化。

目前我国各省测绘局均已广泛应用了数字摄影测量,建立了数字化测绘生产基地,实现了全数字化摄影测量与全球定位系统之间的有机合成,并且应用与测量实际工作中。

(二)遥感技术现状

目前遥感技术主要应用在日常的天气、海洋、环境预报及灾害监测、土地利用、城市规划、荒漠化监测、环境保护等方面,为社会带来了巨大的经济利益。

尤其要提出的是航天遥感,是利用卫星遥感获取各种信息是目前最有效的方法。

在实现数字地球概念,卫星遥感技术具有很重要的地位。

数字地球的实际意义就是将地球转为一个虚拟的球体,以数字形式来表达地球上的不同种类的信息,实现三维式和多分辨形式的地球描述。

数字地球是一个数量庞大的工程,从长远来看,信息量的更新一集信息的收取都需要卫星遥感技术提供可靠的信息源,换句话说,卫星遥感是实现数字地球的必要手段,也是其他手段不能够替代的。

二、摄影测量与遥感的应用与主要技术

(一)摄影测量与遥感在地籍测量中的应用

应用数字摄影测量与遥感模式进行地籍测量前景非常广阔。

航空航天事业的飞速发展,为高分辨率卫星遥感影像技术为空间地理信息提供主要的数据元。

主要以激光成像雷达、双天线SAR系统等三维数字摄影测量系统。

利用卫星遥感进行土地资源调查和土地利用动态监测,为快速及时的变更地籍测量做好参照,同时还能顺利的完成地籍线画图的测绘,还可以得到正射影像地籍图、三维立体数字地籍图等附属产品。

数字摄影测量主要以大比例尺航空像片为数据采集对象,利用该技术在航片上采集地籍数据,实行空三加密。

数字摄影测量与模式得到的地籍图信息丰富,实时性强;大部分工作均在室内完成,降低劳动强度与人工成本,还能大幅度提高工作效率,是一种非常实用的地籍测量模式。

(二)摄影测量在三维模型表面重建的应用

三维物体的重建技术可广泛应用于古建筑重建和文物保护、医学重建、工业量测、人脸重建、人体重建及程勘察等方面,这种技术主要通过手持量测数码相机进行操作,得到一组具有短基线和多度重叠的图片,通过立体匹配获取可靠的模型点数据。

基于短基线多影像数字摄影测量的快速三维重建技术能够解决静静摄影测量中不能同时兼顾变形早点近景和远景的问题,在操作过程中采用量测数码相机以及手持拍摄方式,使得这种技术简单快速,并且具有高度自动化的有点。

(三)遥感自动定位技术的应用

遥感自动定位技术能够确定影响目标的实际位置,并且准确的解译影响属性,在GPS空中三角测量的基础上,利用惯性导航系统,形成航空影响传感器,实现高精度的定点摄影成像。

在卫星遥感条件下,精度甚至可以达到米级。

遥感自动定位技术的应用,有助于实现实时测图和实时数据更新的作业流程,能够大量减少野外像控测量的工作量。

三、摄影测量与遥感发展展望

目前,摄影测量与遥感技术在数据获取与处理、信息服务和数据分析方面都有了新的进展,数据获取装备发展迅猛,数据处理系统自动化程度相应的提高,航空摄影测量软件实现模块化和标准化,实现了内外一体化的航空摄影测量方法,遥感影像信息管理能力增强。

除此之外,还可以看到测绘领域的全球化进程日益加剧。

四、结语

虽然现在摄影测量与遥感技术相对发展迅速,并且已经广泛应用与测绘工作中,逐步实现数字化与智能化。

在我国目前,摄影测量与遥感装备存在产品种类单一、生产效率低等实际生产问题,这是与飞速发展的信息产业背道而驰的,达不到国际水平。

需要国家发展测绘仪器制造业和专业软件开发能力,跨学科展开合作,集中优势力量,通过政府出台政策来引导市场发展,我国想要在摄影测量与遥感上取得更大的飞跃,还有一段很长的路要走。

参考文献:

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[3]郑立中,陈秀万.中国卫星遥感与定位技术应用的现状和发展[A].中国遥感奋进创新二十年学术论丈集[C].北京:气象出版社,2001.

工程测量技术论文

测量也是一项精确的工作,通过测量学的学习和实习,在我的脑海中形成了一个基本的测量学的轮廓。如下是我给大家整理的工程测量技术论文,希望对大家有所作用。

我国工程测量科技进步很大,发展很快,取得了显著成绩;但是发展还很不平衡,尚跟不上国民经济建设发展和社会进步的需要。摆在我们面前的任务是:大力促进工程测量技术方法与手段的更新换代,积极推动新技术的推广与应用,充分利用控制测量技术、地形图测绘技术、全站仪野外数字测图、摄影测量技术、高分辨率遥感技术等等,把传统的手工测量向电子化、数字化、自动化方向发展。

一、全站仪野外数字测图

全站仪大比例尺数字测图实现了从野外数据采集、处理到绘图过程的自动化和一体化。国内已研制和开发了许多各具特色的大比例尺野外成图软件,比较有代表性的包括清华山维公司的EPSW系统、南方测绘公司的CASS系统、广州开思测绘软件有限公司的SCSG系统。这些系统已在国内生产单位中得到比较广泛的应用。论文参考网。

近年来测绘界提出的“高端全站仪”,要求它不仅能适用于各种测量工作,而且还能用作“单人全站仪”,即只需一人便可进行测图作业,而且在观测点处作业。在这种情况下,为获得高质量的观测成果,对仪器就要提出新的要求。

二、摄影测量技术的发展及其在大比例尺地形图中的应用

当测绘的面积较大或测区条件困难时,使用摄影测量技术包(括航空摄影测量和地面摄影测量进)行地形测绘是一种常用的方法。最近若干年来,摄影测量技术有了两个重大突破,第一是数字摄影测量技术趋于成熟并实际投入应用;第二是GPS的出现使得摄影测量的外业控制变得简单。它们都使得摄影测量方法的经济性和效率大大提高,竞争力和生命力进一步加强。

数字摄影测量也称为软拷贝摄影测量,它从根本上改变了摄影测量对价格昂贵、光机结构复杂的专门测图仪器的依赖,是摄影测量领域的一次革命。论文参考网。基于微机的数字摄影测量系统目前可以高效率、高质量地完成自动定向、空中三角测量、自动数字地面模型生成、自动正射影像图制作和交互式数字测图以及三维景观模型采集等一系列作业,精度与通常的解析测图仪相当。虽然现在的系统尚存在不少缺陷,但数字摄影测量已成为摄影测量的技术主流。

三、高分辨率遥感技术在大比例尺测图中的应用

遥感技术在资源与环境、灾害监测、小比例尺制图等领域均有成功的应用。但由于遥感图像的分辨率较低,难以用于大比例尺制图。近年来,由于新型高分辨率卫星遥感图片的出现,为城市或区域大比例尺制图提供了一种新的数据源。IKONOS卫星于1999年9月24日发射成功,是世界上第一颗提供高分辨率卫星影像的商业遥感卫星。可以提供地面分辨率达1m的IKONOS数字图像,该图像可以用于制作1∶10000比例尺的数字正射影像图、数字地面模型和数字线划图。QuickBird是Digital Globel公司于2001年10月18日在美国发射成功的高分辨率商业遥感卫星,QuickBird在地面的分辨率为,能够满足更专业、更广泛应用领域的遥感用户,为用户提供更好、更快的遥感信息源服务。2007年9月18日,Digital Globel公司宣布在加州的范登堡空军基地成功发射了一颗级分辨率的商业卫星W:orldView-1,WorldView-1为当今世界最具敏捷性的一颗商业卫星,这是2007年波音航空公司为Digital-Globel公司继QuickBird后成功发射的第二颗商业卫星,该图像完全满足制作11∶0000比例尺的数字正射影像图、数字地面模型和数字线划图,也可望在15∶000地形图的修测中发挥积极的作用。

四、其它的地形测图技术

其它的地形测图技术主要是指将GPS与其它传感器集成于一定运载工具上而形成的数字测图技术及直接利用GPS测图的技术。主要包括:

1(机)载激光雷达系统。论文参考网。激光雷达技术是近数十年来摄影测量与遥感领域最具革命性的成就之一,是目前最先进的对地摄影测量系统。在DGPS、IMU支持下,激光扫描系统通过激光扫描器和距离传感器,经由微计算机对测量资料进行内部处理,显示或存储、输出距离和角度等资料,并与距离传感器获取的数据相匹配,经过相应软件进行一系列处理来获取被测目标的表面形态和三维坐标数据,从而进行各种量算或建立立体模型。该技术的最初目的主要是获取困难地区的数字高程模型(DEM数)据。在这些困难地区,例如森林,沙滩等,使用常规摄影测量方法费时、费力,很难获取高精度的地面高程模型数据。使用机载激光雷达系统,可以高效、高精度地直接获取地面的数字高程模型数据。

2(水)下测绘系统。该系统是一种移动测绘系统,主要由GPS接收机、自动测深仪、数据采集软件和通讯设备等组成,平面测绘精度取决于GPS的作业方式和接收机的性能,高程精度则与测深仪有关。它们已在大比例尺水下地形测量实践中得到了广泛的应用,国内代表的产品有中海达水下测绘系统、南方水下测绘系统。3(R)TK数字测图技术。随着实时动态差分RTK技术的进一步完善,人们提出了RTK测图的设想,就是将RTK当成全站仪,配置相应的支持软件直接用于测图,该方法在地物稀少、植被覆盖不厚的测区中具有良好的应用前景。

五、结语

GPS已成为建立平面控制网的一种常用手段。可以说,GPS技术的发展和应用是本世纪测绘领域最辉煌的.成就之一。随着差分GPS定位技术的发展与应用,不仅是高等级的首级网和加密网,就连图根点和航空摄影测量像控点的测定也广泛采用了GPS。在许多地形测量项目中,光电测距导线早已成为一种最基本的控制测量方法。特别是当使用全站仪时,可以将低等级的图根控制与细部地形测量同步进行,从而提高总体作业效率。徕卡公司最新推出的全站仪与GPS完美结合,是集成了GPS功能的高性能全站仪(超站仪,)无需控制点、长导线和后方交会等工作,直接使用GPS确定该点的三维坐标,然后就可以使用全站仪进行测图、放样等工作。高程控制测量过去一直沿用几何水准测量的方法,这种方法耗时费力,效率较低。本世纪六七十年代以来,随着电磁波测距技术的发展,产生了电子测距三角高程测量,国内外在这方面均做了大量的理论研究和实验论证工作,目前电子测距三角高程测量已可以代替三、四等水准测量,大部分规范也已采纳了这些成果。电子测距三角高程测量无疑是几何水准测量很好的补充手段。同时,随着GPS在平面控制测量上日益广泛的应用,关于GPS在高程控制测量领域的应用研究也掀起了热潮。大比例尺地形图主要指的是15∶00~1∶10000比例尺的地形图。传统的地形图一般均是指线划图,这里不仅指线划图,而且还包括另一种极具应用潜力的图种:影像图D(EM、DOM、DTM等。)目前,数字地形图包(括数字线划图、数字正射影像图等)已取代传统的模拟地形图,成为地形测量的主要产品。

参考文献

[1] 张冰,王铁生,高丽峰. GPS高程拟合模型在带状区域中的应用[J]人民黄河, 2009,(07) .

[2] 王颖,袁铭,严勇,凡亦文. 苏州市GPS水准拟合方法的研究[J]苏州科技学院学报, 2006,(04) .

[3] 熊小莉,吴迪军. GPS高程拟合模型的精度分析[J]铁道勘察, 2007,(02) .

摄影技术是进行艺术摄影创作的重要基础条件。艺术摄影通过照相机表达作品的情感和意境,利用摄影技术增加摄影作品的艺术性,没有摄影技术,艺术摄影就无法实现。下面是我为大家整理的艺术摄影系 毕业 论文 范文 ,供大家参考。

《 浅谈民俗摄影创作 》

[摘 要]:民俗摄影创作,是用民俗摄影这个手段来记录人类 文化 的丰富性和多样性,直接或间接地反映民族文化和地域文化,记录社会和变革,记录人类进步的历史。最终以摄影来关心人类的生存环境,生活状态,这必将为人类社会的发展起着一定的积极作用。

[关键词]: 民俗文化 民俗摄影 民风民俗 文化内涵

民俗摄影是以民俗事象为主要拍摄对象,通过视觉艺术特有手段,形象记录民俗,并展示民俗独特的文化内涵及风采的记录性摄影。

要想拍摄出具有文化价值的民俗摄影作品,首先要深入了解研究民俗摄影的文化内涵;其二是要掌握民俗摄影创作的基本特点;最后应在作品中突显出民俗摄影的文化价值。

一、民俗摄影的文化内涵

历史发展到今天,人类社会已步入信息化时代,单一学科的发展将阻碍人类的进步,而民俗摄影这种即写实又详细的记录方式,以其自身的优势受到越来越广泛的欢迎,民俗摄影因不受民族地域、国度、文化背景的限制,被中外摄影界称誉为不用翻译的“通用世界语”。民族摄影作为一门新近兴起的艺术门类,正以它强大的内在潜力吸引着广大摄影工作者,人们在研究它的同时,潜移默化地增强了人类对自身的发展历程的认识,这对我们更加理性地认识我国五千年的悠久历史及灿烂文化,领略56个民族及世界 其它 各民族丰富多彩的生活及文化具有极其重要的意义。

1、民俗摄影的文化意识。

民俗摄影只有具备文化意识才有了其独特的艺术品格,它主要表现在两个方面。一是要注重摄影本身,而不是从固有的艺术教条出发。应从大文化的范畴中去寻求新的艺术因素和艺术感觉。二是努力在作品中注入大量的文化信息,让观赏者在大文化范畴中得以全新的感受。而民俗摄影中的情节、服饰、活动不再只是摄影艺术,而是一种实实在在的文化符号,而不是那种表面的形式。民俗的要求只能从这些“真”的呈现中,从文化信息的角度去体验,去感知,不要强制用概念化的艺术欣赏程序来理解和认识民俗摄影。民俗摄影所以能留住我们的目光引发我们的联想,最重要的因素显然不在于摄影的技艺,而在于强化的摄影对象的文化意味。民俗民情的纪实方式没有流行歌曲那种愉悦,而类似于严肃文学,是一种特殊的精神产品,因它记录的是历史。而我们的摄影工作者是从人类文化学的角度,把摄影看作是对人类社会活动的一种文化关照方式。只有将摄影与人类文化发展的进程联系起来的时候,摄影才会产生巨大的震撼力。

2、民俗摄影的本质

随着工业文明的到来,传统风俗将会一天天消失,社会进步的同时,将不得已舍弃某些不该舍弃的东西,现实中就有部分人来抵制这种舍弃,是合乎人类本身和人类社会利益的,它表现社会理性和人类良知的犹存,在社会发展的同时总有一批文人置身潮流之外,站在超现实的立场上观察社会,研究人类,反应人类文化,重建人类精神的家园。摄影作为文化的行为方式来关照人类的发展是有着其重要的职责。以民俗民情为题材的纪实摄影工作者,如何去把握民俗摄影的实质,在真实的基础上显示独特的拍摄风格和文化点,以文化的思考来把握作品的厚度,加强作品的冲击力。当然在民俗民情中有着很多落后的原始的乃至愚昧的东西,但它又蕴含着一些质朴、良知、温馨、宁静和平和。而这些正是人类精神追求中不可缺少的。在我们渴望现代文化的同时,也应记住人类不能彻底用现代来毁掉自己,所以用摄影来做这方面的记录研究是非常必要的。摄影给我们留下的是今天拥有明天不会再来的东西。

二、民俗摄影的创作特征

1、要了解民俗内涵。

民俗摄影的焦点是民俗,因此、要求民俗摄影工作者在开展民俗摄影之前,首先要读一些 民俗学 著作或一些相关民俗的专著,通过学习、了解民俗的连续性和传承性以及民俗的发展态势。只有这样才能做到有的放矢,准确地把握与判断拍摄对象,拍出具有真正的民俗风味与内涵的作品。

摄影是一种实践很强的文化方式,因而,有相当多的摄影人只重实践而忽视了理论学习,这对于民俗摄影工作者是不可取的,近年有不少民俗摄影者,因为文化准备严重不足,缺乏民俗理论的指导,导致了对拍摄对象把握与判断的失据,进而对民俗事象的表达失言。往往把裹着小脚等某种不文明的封建残留,也当作民俗精华来宣扬;或者只把焦点锁定在农 村和除汉族以外的少数民族,而独缺城市或汉民族丰富的民俗内容。这样拍出的作品只能是片面的或歪曲地反应民俗、给人以误导,使人产生民俗只是过去的,而不是当代的;只是陈旧的,而不是发展的;只是农村的,而不是城市的误解,甚至精华与糟粕不分。

2、要把握民俗特色

民俗的显著特点是它的地域和群体特征。但是,随着社会的发展和民族的大融合,各民族的民风习俗不断产生了碰撞、交流、逐步走向了融合。原来各民族、各个地域民众在各自不同的环境条件下生存、发展、而产生的不同特点的民俗文化,现在有些已较难区分出其各自的特征。因此,在拍摄之前,对民俗的许多事象和器物进行调查研究,取得相关的第一手资料,并对有关事象和资料进行分析,比较和研究,区辨和掌握拍摄对象的特色,是民俗摄影必要的准备。

做好民俗的调查研究,首先要有针对性地读一些古代典籍、史书、史料等,初步了解民俗事象的概貌及发展演变的历史;第二要细致的开展实地调查,为提交资料的可信度,还要在被调查者的直接交流的基础上,进而深入生活,从生活方式到民族意识,文化心理去感受民俗、了解民俗。第三要将所作的调查、记录和搜集的材料进行整理、归纳、比较、研究,进行历史的分析和结构与功能的分析,梳理出所要拍摄的民俗的特征、特色、在有可能的情况下,还要尽量摸清民俗活动所要经历的几个主要场景,从而使拍摄更富有针对性,更能有效的把握民族文化的精髓;第四要针对民俗事象的主要特征、理清拍摄思路,对整个拍摄过程预先进行构思,从而避免错过有效时机,能更准确的把握瞬间,更深刻地提炼主题,使拍摄的画面获得更高的价值。

3、要真实的再现民俗 真实是民俗摄影的生命、真实的反应民俗事象是民俗摄影的基本要求,只有真实、才能原汁原味地展示民俗风貌,揭示民俗内涵;弘扬民俗的美,讲究真实就是要求摄影者要以科学的、严谨的态度,用影像与文字相结合的方式去记录、整理、研究民俗的内容,结构等等。所拍摄的照片是类似司法上用的“证据”,一样真实可信。艺术性是摄影作品的灵魂,但民俗摄影又不同于摄影的艺术创作,艺术创作可以用纯艺术的技巧来抒发作者的自我感觉,自我意识,而民俗摄影照片中“自我”应是零度表达,当前有些民俗摄影过于强调“艺术性”甚至用编排、导演虚假民俗的手段拍摄“民俗”,这样做,往往会因此导致民俗摄影变味变相。变成有民俗招牌而无传统民俗文化内涵的“文化表现”活动。

三、民俗摄影作品的文化价值

世界因为有了人类才富有生机,人类因为有了各民族悠久灿烂的文化才变得融合美好。民俗摄影作品,就是以独特的纪录形式、以各民族、各个时期的不同民俗民风为切入点,以民族间相互友爱的团结精神为切入点,以各民族为人类的文化贡献,促进社会进步的事象为切入点,反映人民在各种社会生存活动中,生生不息的顽强生存力和丰富创造力。民俗摄影源于对自然对人类对生活的热爱,并不是简单地对过去落后生活的回味,而是作者强烈的责任心,在艰苦的创作过程中用友善的心与民俗去交流对话,才使民俗摄影真正成为民族与民族之间、各民族与整个人类之间的沟通、交往、友爱的桥梁。

在民俗摄影中,民俗专题摄影具有突出文化的价值。那么,什么是民俗专题摄影呢?所谓民俗专题摄影,其实就是民俗摄影的另一种表现形式,有这样一段话可作以准确的说明:“民俗专题摄影是指围绕一个具体鲜明的主题,用一组照片配合一定的文字完整展开的民俗摄影报道。它要求严格遵循真实性的原则,较清晰的时间坐标或坐标线;严格扼要的内容及内在的逻辑结构、形象情节连缀、互映互补、典型生动的视觉张力结构;与图片相辅相承的简要文字叙述。”其实作为民俗专题摄影早在英国探险家斯坦茵来中国后就出现了,当他掠夺完西部瑰丽的文化宝藏后深入我国内地,拍摄整理了大量民间盛行的手工艺作坊的资料带回欧洲,给欧洲的发展带去了许多东方的信息。摄影师作为一种信息传播的载体,关键是我们如何把民俗摄影的文化价值突显出来。2009年我在辽西农村拍摄了一组民俗题材的摄影作品《辽西背阁》(大秧歌的一种)曾获辽宁省摄影展览优秀作品奖。

这组照片就是民俗文化现象最好的体现。通过文图并茂的方式,向人们展示了“辽西背阁”的全貌。在拍摄过程中,我采用特写,仰视以及远景,中景相结合的手法,从近至远多视角反映辽西背阁,从化妆,上芯子,准备道具到演出全过程。特别是在抓取女主角,小仙女在化妆后钻窗户这一典型瞬间,很好的把孩子天真欢快的特点表露无疑。同时清晰的把小女孩身着地域特色的服饰展示出来。秧歌流行于我国广大农村的一种民间舞蹈、每逢喜庆之日,锣鼓喧天,载歌载舞,为广大群众所喜闻乐见。“背阁”又是秧歌这一民间舞蹈形式之一,每个伴像里面都具有很多古老的 传说 和文化符号,有很高的文化价值。在我国具有悠久的传统和广泛的群众性,因此流传之今。

民俗专题摄影逐渐的成熟,为继承传播民俗文化找到了最佳方式,民俗摄影传承保护了民俗,促进了民俗文化的发展,民俗文化增加了民俗摄影创作的题材,它的发展壮大,必将为人类社会的发展起着重要的积极作用。

民俗作为一种传统的民族文化已被越来越多的人所接受和认可。随着时代的发展,社会的进步,人们对民俗的研究已逐渐成为一种风尚。而民俗摄影则成为人类研究民俗的一种有效载体,直接或间接地反映民族文化、反映地域文化、记录社会变革、记录人类进步。

《 民俗摄影入门技巧 》

摘要:民俗摄影,作为一门年轻的摄影门类,与其他摄影虽有不少共性,但又有许多个性即特殊性。民俗摄影的特殊性,决定了它有自身的内在规律。掌握并适应这些规律,就能在民俗摄影实践中取得主权,从而使自己的民俗摄影水平不断进步,有所创新。要搞好民俗摄影需要遵循的原则和注意的问题比较多,如提高摄影技术、技法等,但主要应在以下几个方面下功夫。

关键词:民俗摄影;摄影理论;艺术创作

中图分类号:C45 文献标识码:ADOI:

文章 编号:1672-0407(2012)09-025-04收稿日期:2012-08-23

一、要学点民俗摄影理论

从严格的意义上讲,以民俗事象为题材的摄影作品不一定都是合格的民俗摄影作品。因为,民俗摄影具有极强的学科边缘性,它既是民俗学、社会学的组成部分,又与人类学、历史学、考古学、民族学等学科相联系,其自身也涉及摄影艺术的许多门类。所以,民俗摄影工作者需要具备多方面的知识,具有一种特定的民俗文化的观察力和极强的民俗意识,对具体民俗事象的形成、发展及其与 传统文化 的关系能有较深刻的理解,才能准确地把握民俗事象的深厚内涵,拍出优秀的民俗摄影作品。

就目前我国民俗摄影队伍而言,不论是有一定资历的中老年摄影工作者,还是从事摄影时间不长的年轻人,可以说,绝大多数都是初涉民俗摄影这一领域,对有关民俗摄影的理论知识普遍比较缺乏,对诸如什么是民俗学、民俗学包括哪些内容,民俗摄影的特性、内涵、原则及应具有的技术技法等比较模糊;致使一些同志的创作思路长时间停留在单纯为了猎奇而纪录或囿于唯美的艺术创作。

有的认为,民俗摄影就是到少数民族、边远落后的地方去拍摄,汉族、内地、城市没有什么民俗题材可拍;有的在拍摄过程中,舍本逐末,不得要领,使得许多难以遇到的拍摄良机失之交臂;有的干脆这也拍,那也拍,似无头苍蝇到处乱撞,带有很大的盲目性,结果片子消耗不少,收效甚微;还有的由于不大懂民族政策和当地民俗习惯,到民族地区采访闹出笑话,有的甚至违反当地的民俗禁忌和国家民族政策,引起民族地区的不满,造成了民族矛盾。如此种种,虽现象各异,但却说明了一个共同性的问题:缺乏民俗知识,缺乏民俗意识,一句话,缺乏学习。这就从中得出一条结论:从事民俗摄影,不下一定气力学点民俗知识是绝对不行的。许多颇有摄影 经验 的同志经过一段波折后曾发出这样的感叹:“搞民俗摄影,不学点民俗学知识就不知道哪些该拍,哪些不该拍,应该从哪个角度拍,通过学习才明白,原来民俗摄影的题材如此之广,范围如此之大,既大有作为,又大有学问。”

实践证明,从事民俗摄影须着重学习以下基本知识:一是民俗学,通过学习弄清什么是民俗,民俗学及民俗的范围;二是学习民俗摄影的有关理论知识和拍摄技法;三是学习有关民族政策,了解我国各民族的形成、发展及其主要的民俗民风特征及民俗禁忌,熟悉国家对各民族特别是少数民族的有关政策。应当指出的是,即便是从事民俗摄影有相当资历的同志,在采访前还要先期学习有关民族政策、民族习俗,民族心理。过去由于宣传内容与研究资料的界线不清,本应作为内部学术研究资料的却拿来公开宣传,结果虽满足了一些读者的猎奇心理,扩大了刊物发行量,但却严重伤害了少数民族同胞的感情。

本文之所以不惜笔墨地论述学习的必要性和重要性,正是由于它实在是从事民俗摄影必须的先决条件和最基本的要求,大概也是与从事其他摄影的显著区别之一。

二、要具有两个感情

民俗摄影工作者对事业的感情与对被采访对象的感情,是决定能否克服一切困难,能否拍出感人至深照片的重要因素。

拍摄民俗照片,必须深入民俗活动的生活中去,特别是到那些偏远山区的少数民族地区采访拍摄,需要作者具有吃大苦,耐大劳的坚毅品格与顽强精神,而这些又来源于作者对民俗摄影事业的高度责任感和事业心。很多同志以为民俗摄影首先要解决语言问题,实际,在经济、交通发展迅速的今日,即使再偏远的山寨,也可以找到翻译和向导,而考验民俗摄影工作者意志的正是日常生活中必不可缺的吃饭、睡觉、走路三大要素。入乡随俗,你能到藏区喝酥油茶、吃糌粑吗?在生活艰苦的环境条件下,能一个星期甚至十来天地把土豆又当菜又当饭来与老百姓共处吗?睡眠是恢复工作必不可少的条件,可是在条件较差的山区,没有床甚至没有被还有各类小动物的干扰,或者十多人乃至几十人共享一个大帐篷甚至露宿,你能保持足够的休息来维持连日紧张的工作吗?再说走路:过溜索,骑马,攀越白雪皑皑的山脉,背上几十斤重的摄影器材,连续几天或十几天的步行,所有一切构成了民俗摄影工作者艰辛的工作写照。民俗摄影的收获是要付出巨大的代价,有时甚至是宝贵的生命。如果对民俗摄影事业没有足够的认识和深厚的感情,也许一个跳蚤就会把你吓回去。

至于民俗摄影工作者第二个感情就显得更为主要了。这个感情问题实际也就是立场问题,无论是哪个民族,即使是最贫困、最弱小、最偏远的民族,采访者都应对他们抱着诚恳、平等、尊重的态度,只有这种态度才能被他们接受,才能受到他们的信任。一个人迹罕至的偏远小山寨,来一个外人是会有“轰动效应”的,很久以后,甚至几十年,上百年后都会由爷爷传诫子孙,某某汉人是我朋友,某个汉人是,他们待人的态度是认真的,甚至是刻板的,是凭感情来认识的。对待被采访对象最好的方式是诚意,有诚意就不必怕误会,有诚意就可以交朋友,有诚意就会培养出深厚的感情。一旦与被采访者之间有了感情,你就不会去拍猎奇的照片,哪怕拍一间破茅屋,拍一位衣衫褴褛的劳作者,也会充满了温馨,充满了人情味,你就会从现实的贫困中找出他们和昔日的不同与发展,你就会从相对的落后环境中发现在现代城市里已经难以找到的情感与信任。你就不会嫌脏,你就不会嫌穷,你就会把充满诚意的镜头去寻找能反映他们真情实感的一举一动,去对准他们虽然贫困,但却认真而火热的生活,你也会在这样的采访中获得升华的快感,悟到更多人生的真谛,一切艰难困苦,一切生生死死的威胁都会被你那高于感情的采访热情所溶解。

《 航空摄影测量试析 》

摘要:我国的测量技术随着科技的进步和社会的发展已经有了大大的提高。航空摄影测量已成为测量工程的重要组成部分,我国的经济发展和一些突发事件的发生提供了帮助。笔者就航空摄影测量进行了较为系统的介绍。

关键词:航空;摄影;测量

1. 航空摄影测量的基本该概念及种类

航空摄影测量指的是“在飞机上用航摄仪器对地面连续摄取像片,结合地面控制点测量、调绘和立体测绘等步骤,绘制出地形图的作业”。航空摄影测量单张像片测图的基本原理是中心投影的透视变换,立体测图的基本原理是投影过程的几何反转。利用航空摄影测量技术可以快速获得道路阻断、河流阻塞、城镇的损坏和重要基础设施的破坏情况,为抗震救灾决策指挥提供依据。也可以在城镇规划中提供数据依据。航空摄影测量的作业分外业和内业。外业包括:像片控制点联测,像片控制点一般是航摄前在地面上布设的标志点,也可选用像片上明显地物点(如道路交叉点等),用测角交会、等外水准、测距导线、高程导线等普通测量 方法 测定其高程和平面坐标。综合法测图。内业包括:加密测图控制点,以外业像片控制点为基础,一般用空中三角测量加密方法,推求测图需要的控制点、检查其平面坐标和高程。

2. 解析空中三角测量

在精密立体坐标量测仪或解析测图仪上,立体量测加密点及框标在左右像片上的坐标。当作业人员通过观测系统使左右眼分别观察左片和右片,则可看到重建的立体光学模型。其他建立立体视觉的方法,包括:互补色法,偏振光立体眼镜法;液晶立体眼镜法等。

内定向、相对定向和绝对定向

内定向是指“根据量测的像片四角框标坐标和相应的摄影机检定植,恢复像片与摄影机的相关位置,即确定像点在像框标坐标系中的坐标”。在立体测图仪上的内定向,是通过严格的装片来实现的,即使用对点器(―种精巧的放大镜),分别地将涤纶像片上的框标精确对准承片盘上的相应框标。从而就实现了恢复像片内方位元素.对于解析测图仪,则只需将像片的基线大致平行于仪器的X 轴.像片的内定向,是通过精确量测像片的四角框标,利用严密的解析公式计算求解,同时进行像片的变形改正。

相对定向是指“恢复摄影瞬间立体像对内左右像片之间的相对空间方位”。确定两个像片的相对空间方位需要五 个参数.相对定向的数学关系通常用同名光线共面条件表示,即左右摄影中心至地面点的两条光线共面。相对定向至少需量测六个定向点,利用最小二乘法平差解算。对于模拟型立体测图仪,包括机助测图系统,立体像片对的相对定向,是通过左右像片车架的空间运动来实现的,以便消除立体模型内各点的上下视差,从而实现恢复立体像对左右片在摄影瞬间的相对空间方位。

绝对定向是指“确定立体模型或由多个立体模型构成的区域的绝对方位,也就是确定立体模型或区域相对地面的关系”。绝对定向参数为七个。传统的模拟立体测图仪绝对定向,通常分成高程置平和平面对点两个步骤来完成的.立体模型的绝对定向,通常需要六个已知平高定向点,至少应有四个平高点。解析测图仪和机助测图系统,立体模型的绝对定向,是按三维正形变换算法,利用最小二乘法进行平差解算的。

区域平差和联合平差

区域平差也称“区域空中三角测量”,俗称“电算加密”,是“对整个区域网进行绝对定向和误差配赋”。区域平差目前一般采用独立模型法或光线束法。独立模型法是以单个立体模型为单元,而光线束法则以单张像片为单元。联合平差是指“摄影测量数据与非摄影测量数据的整体联立解算”。联合平差指“带辅助数据的解析空中三角测量”。辅助数据系指大地测量观测数据,例如地面距离、水平角、方位角,像片外方位元素,湖面点等高等条件。目前,联合平差主要是指,摄影测量数据与机载GPS 精确定位数据的同时整体解算。这是解析空中三角测量的一项重要进展,可以实现少地控或无地控空中三角测量。

3. 数据采集―测图

地物采集

作业人员在完成立体模型的绝对定向后,需经专职质量检查人员联机检查,确认精度符合要求后,方可进行地物采集。应参照外业调绘片,在立体模型上仔细辨认,分类进行测绘.对于数字化测图,应按统一的地物编码系统分类进行采集,并且分层进行存储。同时采集的数据还应加上地物属性,以方便于同GIS 建立接口。为了便于在采集和编辑中明显地区分不同的地物,各种现状地物通常赋予相应的颜色。

地貌采集

在传统的模拟测图中,包括机助测图中,地貌采集是由等高线描绘和注记高程点两个部分组成的。等高线的基本等高距,应按规范根据成图比例尺、地形类别及用图需要选定;计曲线则取基本等高距,即首曲线的5 的倍数。高程注记点,一般选在明显地物点和地形点上,依据地形类别及地物点和地形点的多少,其密度规范规定图上每10cm×10cm 为5・20 个点。在解析测图仪上,地貌测绘可以有多种选择方式,除按等高线和高程注记点外,还可采用按程序控制的矩形格网或断面方式采集地形点。

4. 原图编辑及原图清绘

地形原图编辑包括对原图中地物地貌表示不合理之处的处理,相邻图幅的接边处理,以及道路、河流、街道等名称的注记。在传统的模拟测图中,原图清绘的主要任务是在铅笔稿原图上进行清理着色,或者在聚脂薄膜上刻绘。对于数字化测图,在经过图形编辑和审校后,可直接利用高精度绘图机绘制线划地形图,还可用磁介质提供数字地形图产品。航空摄影测量是根据摄影过程的几何反转原理,置立体像对于立体测图仪内,建立起所摄地面缩小的几何模型,借以测绘地形图的方法的。航空摄影测量的主题,是将地面的中心投影变换为正射投影。这一问题可以采取许多途径来解决。如图解法、光学机械法和解析法等。在每一种方法中还可细分出许多具体方法,而每种具体方法又有其特有的理论。其中有些概念和理论是基础性的,带有某些共性,如像片的内方位元素和外方位元素,像点同地面点的坐标关系式,共线条件方程,像对的相对定向,模型的绝对定向和立体观测原理等。

参考文献

肖志婷,郝娜. 数字航空摄影测量数据处理关键技术探讨[J]. 测绘与空间地理信息,2014(07).

刘先林,段福洲,宫辉力. 航空摄影科技发展成就与未来展望[J].2007(03).

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量子研究发展趋势论文

举例是论证的一种手段,也是最直观的,不让我举例,让我归缪么?你可以先简述量子力学的发展然后 论点1 使人们认识了微观,扩大了人们的视野,影响了人们的哲学观点(西方物理与哲学渊源很深) 用例子说明论点2 激发了人们的探索热情 以致20世纪初物理学突飞猛进 进而刺激了新的科技革命 例子论点3 量子理论用于实际(核能,计算机)为人们学习研究提供了工具与能源(核能现在还不明显,但100年以后石油煤烧完后呢)

计算机科学与技术的发展日新月异,因此,我们要把握其发展趋势,才能更好的推动计算机科学与技术的发展。下面是我整理了计算机科学与技术论文 范文 ,有兴趣的亲可以来阅读一下!

对计算机科学与技术发展趋势的探讨

摘要:计算机科学与技术的发展日新月异,因此,我们要把握其发展趋势,才能更好的推动计算机科学与技术的发展。本文分析了计算机科学与技术发展的整体方向,并就计算机技术的几个具体发展趋势进行了探讨。

关键词:计算机科学与技术;发展趋势;研究

中图分类号:TP3-4文献标识码:A 文章 编号:1007-9599 (2012) 05-0000-02

计算机科学与技术与我们的社会、生活、工作等方方面面都息息相关,因此,分析计算机科学与技术发展的趋势问题具有十分重要的现实意义。为此,本文分析了计算机科学技术的发展趋势,以下是本人对此问题的几点看法。

一、计算机科学与技术发展的整体方向

计算机科学与技术的发展可以说是日新月异,发展速度非常的快,但统观计算机技术的未来发展,主要向着“高”、“广”、“深”三个方向发展。具体分析如下:

第一,向“高”度发展。体现在计算机的主频上,随着主频的逐步提高,计算机的整体性能会越来越稳定,速度会越来越快。英特尔公司已经研制出能集成超出10亿个晶体管的微处理器,也就是说一台计算机不止使用一个处理器,可能会用到几十、几百甚至更多的处理器,即并行处理,截止目前,在世界范围内性能最高的通用机就采用了上万台处理器。而专用机的并行程度又要高出通用机,其关键核心技术是 操作系统 ,体现在两方面,一方面是如何高效能的使很多计算机之间产生联系,实现处理机间的高速通信,另一方面是如何有效管理这些计算机,并使之互相配合、协调工作。

第二,向“广”度发展。随着计算机的高速发展,计算机已经普及,成为个人常用之物,可以说人手一台。向“广”度发展指网络化范围的扩大以及向各个领域的逐渐渗透。到那时,计算机就会无处不在,像现在的发动机一样,应用于所有电器中,你家里的电器不管是冰箱、洗衣机还是 笔记本 、书籍等都已电子化。说不定多少年后学生用的教科书也被淘汰,被和教材大小一样的笔记本计算机所代替,学生可根据自己实际需要查阅、记录所需的资料。有人预言未来的计算机如此普及价格就和买一本书一样便宜,还有一次性使用的,用完就可以扔掉,它将成为人们生活中最常用、最方便的日用品。

第三,向“深”度发展。即向人工智能方向发展。比如说,如何把网上丰富的、有用的信息变为己有,如何使人机更好地互动等,这是计算机人工智能发展、研究的的主要课题。所谓人工智能,即计算机的智能成分占主要,会具备多种感知能力、 逻辑思维 能力,到那时,人们可以与计算机自由交流,用手写字输入,甚至可以用表情、手势和计算机沟通,人机交流方便、灵活、快捷。使人产生身临其境之感的交互设备也已经发明出来,主要体现在虚拟现实技术领域方面。同时,信息将实现永久性存储,百年存储器正在研发当中,让我们一起期待吧。

二、计算机科学技术的几个具体发展趋势

从近几年来计算机科学的发展来看,计算机科学技术的具体发展趋势,主要有以下几个方面:

(一)运算速度大大提高的高速计算机

近年来,美国人发明了一种通过空气的绝缘性来大幅度提高电脑运行速度的新技术。由纽约保利技术公司研究人员发明生产出一种电脑中使用的新型电路,这种电路的芯片之间是由一种“胶滞体包裹的导线”进行连接的,而组成这种“胶滞体”的物质中有90%的成分是空气,众所周知,空气恰恰是一种不导电的优良的绝缘体。经实践研究表明,计算机运行速度的快慢与晶体管或芯片之间信号的传递速度有直接关系,目前国际上普遍采用的“硅二氧化物导线”在信号传递的过程中一般都会吸收掉一部分信号,因此延长了传递信息的时间。而保利技术公司研究制造的这种“胶滞体导线”,在信息传输过程中几乎没有吸收任何信号,所以它能够更快的传递信息。除此之外,这种导线不但有利于大幅度降低电耗,节约材料成本,而且无需更改计算机芯片,可直接安装,最重要的是极大的提高了计算机运行速度。但美中不足的是,这种导线的散热效果较差,无法及时排出电路生成的热量。为此,保利公司迅速组织科研人员,针对这一缺陷进行创新改造,终于研究出一种“电脑芯片冷却”技术,即在计算机电路中置放许多装有液体的微型管道,用以吸收电路在工作中形成的热量。电路开始发热时,其产生的热量可以将微型管中的液体汽化,汽化之后的物质逐渐扩散到微型管的另一端,会重新凝结,顺流到微型管底部,从而达到吸收热量、有效散热的功效。目前,美国宇航局正在对该项技术进行太空失重实验,如果实验取得成功,“空气胶滞体”导线技术将被广泛应用于全球计算机的使用中,有助于大幅度提高计算机的运行速度。

(二)超微技术领域的生物计算机

早在二十世纪八十年代,生物计算机就已经投入研制了,这种计算机最大的特点就是利用生物芯片,由生物工程技术中所产生的“蛋白质分子”组合构成。在这种生物芯片中,信息是以波的方式进行传递的,其运算速度快的惊人,几乎相当于普通计算机运算速度的十万倍,且具备强大的储存空间,而其能量消耗仅为普通计算机的十分之一,这种生物计算机的优势作用显而易见。由于蛋白质分子具有再生能力,因此,它可以通过自我组合而合成新的微型电路,这样就使得计算机具备了生物体的基本特征,因此被称为生物计算机。例如:这种计算机可以通过生物自身的调节作用自主修复出现故障的芯片,甚至能够模拟人脑进行思考。1994年,美国首次将生物计算机公诸于世,随之公布的还有模拟电子计算机而进行的逻辑运算,并提出了解决“虚构”的七座城市之间路径问题的最佳设计方案。前不久,来自世界各国的二百多名计算机专家学者就曾经齐聚美国的普林斯顿大学,联名呼吁计算机科技应向生物计算机领域努力进军。根据现在的生物计算机技术发展来看,预计将在不久的未来,制造出通过物理和化学作用就能检测、处理、储存、分析、传输数据信息的分子元件。现阶段,计算机科学家们已经在生物超微技术领域取得了一定成就,实现了部分突破,制造出了超微机器人。而科学家们更长远的计划是让这种超微机器人变成一部微型生物计算机,从而在生物体内取代某些人体器官,完成血管、内脏等器官的修复作用,并杀死病毒细胞,使人类身体健康、延年益寿。

(三)以光为传输媒介的光学计算机

光学计算机是一种以光作为信息传输手段的计算机,这种计算机与传统计算机(电子)相比,具有诸多优势特点:光的速度有目共睹,这是电子计算机永远无法比拟的,并且光速具有一定的频率和偏振特征,大大提高了光学计算机传输信息的能力;光的发射根本不需要任何导线,即使发生交会也不会造成干扰;光学计算机的智能水平也大大高于电子计算机。可见,光学计算机是人类不断追求的理想计算机。早在二十世纪九十年代,世界各国以及各个科研机构,就已经投入大量的人力、物力、财力用以研发“光脑技术”。其中,由英国、德国、法国、意大利等60多个国家组成的科研队伍研发的光学计算机成果显著,该计算机的运算速度比电子计算机快了一千多倍,而且准确率相当高。除此之外,有些超高速计算机只能在低温状态下运行,而光学计算机不受温度的限制;光学计算机的存储量超大,抗干扰能力超强,不管在什么条件下都能正常运行;光脑具有与人脑相似的特性,就算系统中的某一元件出现损坏,也不影响运算结果。

(四)含苞待放的量子计算机

计算机专家已经根据量子学理论知识,在量子计算机的研制方面取得了一定成果,如:美国科学家已经成功完成了4个“锂离子”量子的缠结状态,这一成果体现了人类在量子计算机研究领域上已经更上一层楼。

(五)应用纳米技术的纳米计算机

纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。应用纳米技术研制的计算机内存芯片,其体积只有数百个原子大小,相当于人的头发丝直径的千分之一。美国正在研制一种连接纳米管的 方法 ,用这种方法连接的纳米管可用作芯片元件,发挥电子开关、放大和晶体管的功能。专家预测,10年后纳米技术将会走出实验室,成为科技应用的一部分。纳米计算机体积小、造价低、存量大、性能好,将逐渐取代芯片计算机,推动计算机行业的快速发展。

当然,以上仅是本人对计算机科学与技术发展趋势的几点浅薄认识和看法,对于此问题的研究,有待于我们做进一步的探讨和思考。

参考文献:

[1]蔡芝蔚.计算机技术发展研究[J].电脑与电信,2008,2

[2]陈相吉.未来计算机与计算机技术的发展[J].法制与社会,2007,10

[3]文德春.计算机技术发展趋势[J].科协论坛(下半月),2007,5

[4]张瑞.计算机科学与技术的发展趋势探析[J].制造业自动化,2010,8

[5]李晨.计算机科学与技术的发展趋势[J].化学工程与装备,2008,4

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量子化学是科学研究的基础的一个分支,是关于整个量子平行宇宙的所有量子化学的总集合,在地球的东方我们有《苏美尔人和埃及人量子化学》《易经量子学》《河图量子化学》,在地球的西方我们有《理想国》《几何原理》等物理学数学名著,然而在现代2022,我们在研究量子化学之前,必须了解物理学&数学&量子化学与心识的关系,因为物理学&数学&量子化学的基础是公理体系和科学实验体系,而公理体系和科学实验体系的确立必须依赖于心灵的8识的力量;相关的证据可以参考冯诺依曼的量子理论,波函数的函数坍缩,通过一个磁场作用于原子上下叠加态,左右叠加态就是观测,实际上决定了他的一个叠加态,决定他的行为就一时参加和加合了量子意识。参加了电子和光的一个时空的测定中,所以说是量子平行宇宙的产生也是这样一个基础,同时冯诺依曼还写了很多计算机数学相关的著作,所以说他是量子力学和计算机数学的一个创始人;

也可以说,平行宇宙中的任何一个宇宙就是一个道场,这个宇宙中的一切都是幻像,如《金刚经》所说的一样,都是救渡五道轮回苦海众生的教学教室;

所以宇宙是心中的宇宙、宇宙的一切(恒星、行星)只是自己的本心本性的外弦外显的投影而已,投影可以是9维度空间的投影,也可以是8维度的空间投影,也可以是3维度宇宙中人类身体的投影;

宇宙是全息的本心本性的外弦外显的投影,宇宙的一切(恒星、行星)是全息的本心本性的外弦外显的投影,所以才有《华严经》的一个量子中(一个电子中、一个光子中)包含全部一个宇宙;就是一花一宇宙、一个量子一个宇宙。

所以这里就涉及了物理学&数学&量子化学的基础理论,也就是 《量子平行宇宙的基础理论》,因为关于语言、数字、逻辑、意识、量子纠缠计算机、量子平行宇宙都和 物理学&数学 的基础理论有直接的相关性,是 物理学&数学&量子化学 的基础架构;

第一部分:量子平行宇宙的基础理论

1、关于语言的定义:语言是第1-8识的总体结构形式和功能功用,特别是第6意识的分别执着的细微信息共同信息的指代或指示称谓,是共同的业力因缘时空下的交流沟通能量场信息,语言有三个部分构成,平行宇宙外境界能量或者物质(波或者粒子),传播的通道即时空能量场介质(如电磁(光)能量场、重力能量场等),接受能量场信息的时空能量生命体;

2、关于数字或数学的定义:数字或数学是第1-8识的总体结构形式和功能功用,特别是第6意识的分别执着的细微信息共同信息的指代或指示称谓,是共同的业力因缘时空下的交流沟通能量场信息,数字或数学有三个部分构成,平行宇宙外境界能量或者物质(波或者粒子),传播的通道即时空能量场介质(如电磁(光)能量场、重力能量场等),接受能量场信息的时空能量生命体;

3、关于逻辑(理念)的定义和定位:逻辑(理念)是第1-8识的总体结构形式和功能功用,特别是第6意识的分别执着的细微信息共同信息的指代或指示称谓,是共同的业力因缘时空下的交流沟通能量场信息,逻辑(理念)本身是平行量子宇宙的一个功能结构和功能作用,与时空能量场(因缘时空阴阳能量场)是联系在一起的结构和功能,逻辑(理念)有三个部分构成,平行宇宙外境界能量或者物质(波或者粒子),传播的通道即时空能量场介质(如电磁(光)能量场、重力能量场等),接受能量场信息的时空能量生命体);

第二部分:生命的量子平行宇宙计算机网络基础理论

1、关于生命的量子平行宇宙计算机网络定义:在量子平行宇宙的定义和定位的基础上(1)首先:量子平行宇宙是一个或者多个或者无数个宇宙在时间和空间的总集合,每一个宇宙都有独特的时间和空间运行规律(特殊的物理化学定量定理),并且每个宇宙的生命形态是不同的,第一次宇宙又会产生第二次量子分离分立的纠缠次级宇宙,第二次宇宙又会产生第三次量子分离分立的纠缠次级宇宙,宇宙的裂变增殖物理定理,所以就产生了无量无边的变化不定无常不定的次级宇宙,也就是全息宇宙效应和一时一切时一地一切地的华严总集合效应,过去的一刻也就变为现在的一刻,现在的一刻又变为未来的一刻,过去现在未来同时存在在平行宇宙中(万花筒效应、金刚般若效应);同时也是第1-8识的总体结构形式和功能功用,特别是第6意识的分别执着的细微信息共同信息的指代或指示称谓,是共同的业力因缘时空下的交流沟通能量场信息,量子平行宇宙本身是空能量量子叠加态和全息态的演化,有3向时间尺度和10维度空间尺度,同时与时空能量场(因缘时空阴阳能量场)是联系在一起的结构和功能,量子平行宇宙有三个部分构成,平行宇宙外境界能量或者物质(波或者粒子),传播的通道即时空能量场介质(如电磁(光)能量场、重力能量场等),接受能量场信息的时空能量生命体;

第三部分: 物理学&数学&量子化学 的基础就是量子平行宇宙理论

通过上面的论证,可以说 物理学&数学 理论或者说数字只是第1-8识的总体结构形式和功能功用,特别是第6意识的分别执着的细微信息共同信息的指代或指示称谓,是共同的业力因缘时空下的交流沟通能量场信息,数字或数学有三个部分构成,平行宇宙外境界能量或者物质(波或者粒子),传播的通道即时空能量场介质(如电磁(光)能量场、重力能量场等),接受能量场信息的时空能量生命体;

就我们这个宇宙而已,在低纬度的三维度空间中,我们一般人说的大脑(神经系统)只是我们心王8识的一个部分而已(整个心王8识包含了无量平行宇宙和平行宇宙中的所有生命),而不是相反,认为大脑产生了意识;真理是我们的大脑只是一台量子计算机的终端而已,是量子平行宇宙量子计算机网络的一个部分而已,我们的大脑(神经系统)通过量子纠缠就可以接入整个量子平行宇宙量子计算机网络;物理学中原子、电子、中微子、光子,夸克,宇宙弦的产生就是心王8识的低纬度投影的一个部分而已,是没有真实的意义的,只是无常变化的影子(心王8识投影)而已;

所以,任何在高纬度10维度空间或者9维度空间的存在,都可以自己创立自己的量子平行宇宙,具体的方法如下:第一步,用真空能量海弦能量变压器也就是真如(涅槃)空性力能量大海,产生空性量子全息纠缠涨落时空泡沫,然后空性量子全息纠缠涨落时空泡沫产生和变为无极量子全息纠缠涨落时空泡沫,然后无极量子全息纠缠涨落时空泡沫产生太极暗能量暗物质和太极明能量明物质;第二步,之后是正反物质大爆炸产生弦能量震动网(量子纠缠计算机网络),产生了星系群和恒星行星,恒星就是量子计算机的服务器,太阳就是量子计算机网络中的服务器,可以帮助地球的众生心王八识快速联通平行宇宙的量子计算机网络中,并且可以进行信息的处理和信息放大;第三步,之后就是无色界和色界天道灵魂轮回转世在宇宙的各个星系和恒星行星上,灵魂由宇宙天道轮回转世投胎之门把灵魂摆渡出来(六道轮回),六道轮回转世投胎产生后,创造了外形的平行宇宙和众生的物质能量身体,心王八识就进入了宇宙的太阳中(恒星中)、地球中(行星中)和众生的身体中;

平行宇宙就是我们自己,我们一直存在着,是不生不灭的,无数个量子平行宇宙的更大更强的自己正在等待我们自己去连接和打开(自性的力量),开通能量通道和接受量子纠缠计算机网络自性信息的过程,就是回归更大更强的自己的过程,也是回归源头的自己的过程,回归自性的更强大的自己过程,回归阿弥陀佛自性的自己的过程;无数个量子平行宇宙的更大更强的自己一直都存在,每时每刻每地从来就在我们身边;

物理学&数学&量子化学 的基础必须建立在 量子平行宇宙理论的基础上,同时量子计算机宇宙网络是我们人类 物理学&数学&量子化学 知识的来源,也就是《理想国》的先天的数学知识;也是《苏美尔人数学》《埃及数学》《易经数学》《理想国》《几何原理》的共同的基础;

现代大地测量研究进展论文

简单的也可以

可以参考下。测绘科学技术。

这个都不是问题的,让我来做

测绘科技信息工作在波澜壮阔的测绘体制改革大潮的推动下,取得了长足的进步。这是我为大家整理的测绘科技论文3000字,仅供参考!

数字地球与现代测绘科技的发展

[摘要]本文通过对数字地球和现代测绘科技的深入分析,对数字地球与现代测绘科技的发展进行了详细阐述,以供同行探讨。

[关键字] 数字地球 现代测绘 科技

[中图分类号]P2 [文献码] C [文章编号] 1000-405X(2013)-2-117-1

0引言

所谓的数字地球也即是指一个用地球坐标为依据,同时具有多分辨率的海量数据以及多维显示的地球虚拟系统。数字地球看成是"对地球的三维多分辨率表示、它能够放入大量的地理数据"。而现代测绘科技则是以计算机技术和光电技术以及网络通讯技术,同时加上空间科学和信息科学为基础的科学技术,而随着全球定位系统的不断完善,以全球定位系统和遥感以及地理信息系统为技术核心,并且将地面原有的特征点以及界线都通过测量手段获得反映地面现状的图形和位置信息,供工程建设的规划设计和行政管理之用,从而为社会的生产和发展创造了有利的条件。而随着科学技术的发展,在当前社会的各领域和行业中,各种技术和理论都得到了长足的发展,并且还涌现出了大批先进的技术和理论,而在当前的数字地球和测绘科技中也不例外,随着大量先进技术以及理论在数字地球和测绘科技中的应用,极大地提高了数字地球和现代测绘科技的水平,从而为社会经济的发展奠定了坚实的基础。然而就数字地球和测绘科技的实际情况而言,其中还存在着一些较为严峻的问题,这些问题不仅影响到数字地球和测绘科技的发展,还制约了社会经济的发展。

本文从测绘学的现代发展出发,对数字地球和现代测绘科技进行了深入的分析,然后对数字地球与现代测绘科技的发展进行了详细阐述。希望能够起到抛砖引玉的效果,使同行相互探讨共同提高,进而为我国数字地球与现代测绘科技的发展起到一定的促进作用。

1测绘学的现代发展

随着社会的发展,人类改造自然的能力也不断提高,因此人们迫切的需要加深对地球的认识,从而才能够更好的改造自然,从而促进人类社会的可持续发展。

测绘学是人类认识自然和认识地球的重要手段,随着测绘学的发展,人们对地球的认知水平也得到了大幅度提高。尤其是随着近几年来计算机技术的高速发展,在测绘领域中也加大了对计算机技术的应用力度,从而使得现代测绘水平得到了进一步提升。我国幅员辽阔,国土面积达到了九百六十万平方千米,而利用现代测绘学将测绘我国的地图就能够大幅度缩短工期,从而解放了许多劳动力,进而有效地节约了成本。

今天,光缆通讯、卫星通讯、数字化多媒体网络技术可使测绘产品从单一纸质信息转变为磁盘和光盘等电子信息,产品分发可从单一邮路转到"电路"(数字通讯和计算机网络传真),测绘产品的形式和服务社会的方式由于信息技术的支持发生了很大变化,实现了信息化的发展。当前,随着我国经济的高速发展和经济所有制成份和运行体制的改革,需要开放民用国家测绘产品;从技术方面看,西方国家卫星测地技术可制作全球几乎任一地区1m分辨率(相当1∶1万比例尺)的地图,卫星上的GPS又可将这种地图纳入全球参考框架和转换为他们的国家坐标系,中、小比例尺国家地图的保密价值已大大降低;对于军事敏感的重力数据,卫星重力技术所发展的低阶全球重力场模型已足够用于他们的远程战略导弹发射。

2数字地球和现代测绘学

地球上一切事件都发生在一定的空间位置,人类社会经济活动所需要的信息绝大部分(约80%)都与地理位置相关。中国21世纪议程62个优先发展项目中,约有40个需要建立或应用地理信息系统。数字地球是利用海量地理信息(即地球空间数据)对地球所做的多分辨率、3维数字化描述的整体信息模型,便于人类最大限度地实现信息资源的共享和合理使用,为人类认识、改造和保护地球提供一种新的手段,这里在数字地球的概念中突出显示了地理坐标的框架作用,因此NSDI是数字地球的基础设施,要求提供(地球)空间数据框架,包括大地测量控制框架(国家定位网和重力控制网)、数字正射影像、数字高程模型、道路、水系、行政境界、公共地籍等基础地理数据集。在此框架上加载各类地球自然信息和人类社会经济活动等一切所需要和感兴趣的人文信息。为数字地球提供上述地球空间数据框架是测绘业本身的"专职",但又对测绘学提出了更高层的技术要求。

3测绘学和地球空间信息学

在本文第一部分已谈及测绘学在新的技术进步推动下的现代发展趋势。

从现代信息论的观点看,测绘学本质上就是一门关于地球空间信息的学科,传统的测绘受地面测量技术、时空尺度和精度水平以及投入的局限,其产品主要是单一的地形图和在地形图基础上编绘的专用地图。它不能反映、至少不能及时反映地球表面形态的变化,特别是大范围和全球变化。其产品制作周期长,已不能满足地区经济和全球经济高速发展的多种需要。信息技术加快了人类社会的运行速度。

测绘学应该是提供人类生存空间自然环境及其变化信息的学科,它的学科内涵发生了巨大的变化,因此如何界定测绘学的含义,已是世界各国测绘工作者所关注的问题。于是从90年代开始,国际上将测绘学(Surveying and Mapping)更改为一个新词,以准确反映学科实质,Geomatics一词由此应运而生。随后,有关Geomatics的提法在我国学术界,主要是地学界成为热门话题,由于对其含义理解不同,其中文译名也是五花八门,现在将它译成"地球空间信息学",已基本得到认同。不管人们对Geomatics的含义如何理解,但根据ISO的标准定义和国际测绘联合会(IUSM)对"测绘学"的定义,两者的含义是基本类同的,只不过Geomatics所涉及的地球空间信息的范围更宽一些。Geomatics更准确地描述了测绘学在现代信息--通讯社会中的地位和作用,适应了现代社会对地球空间信息的极大需求的特点,因而发展和提高了测绘学的研究和工作领域,符合现代测绘学发展的实际。

4结束语

随着这些测绘技术以及测绘理论的应用,使得现代测绘科技水平得到了有效地提高,从而为帮助人们认识地球和促进经济的发展奠定了坚实的基础。通过本文对数字地球与现代测绘科技的深入分析,同时加上对数字地球与现代测绘科技发展的详细阐述,相信读者对其也有了更深刻的认识。

总而言之,数字地球与现代测绘科技是促进社会发展的重要手段,因此,为了进一步提高现代测绘的水平,还必须要加大对其的分析研究力度。

如何促进测绘地理信息科技事业快速发展

[摘要]"十二五"期间为我国测绘地理信息事业的发展指明了方向,即构建数字中国,监测地理国情,发展壮大产业,建设测绘强国。刚召开的党的明确指出要建设美丽中国,实现中国硬件、软件的两手共同发展,测绘地理信息科技事业要根据社会发展的趋势走向,结合经济发展的动态,科学谋划我国测绘地理信息的发展蓝图,丰富测绘地理信息的资源,加大开发力度,加快实现自主创新的脚步,健全信息安全保障体系,完善基础设施建设,充分发挥测绘在国家信息化建设中的作用。

[关键字]测绘 地理信息 科技事业 发展

[中图分类号] P2 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-3-114-1

0 引言

测绘工作国家经济、文化建设和社会发展的一项前提保障性工作,是一个国家地信信息产业的基础组成部分。它为国家经济建设和社会发展提供与地理位置有关的各种专题性和综合性的基础信息,其成果是进行资源调查、环境监测、农田建设、能源、交通、水利等大型工程建设、城乡规划建设、土地开发利用、重大灾害监测预报和科学研究、国防建设以及国家宏观管理决策必不可少的基础资料。从八十年代初期,测绘业开始着手对传统测绘手段和生产工艺进行技术改造,开展了数字化测图、机助地图制图、地图数据库、地理信息系统(GIS)、人卫激光测距(SLR)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感(RS)等方面的基础研究和应用研究。尽管我国测绘业取得了长足的进步,但是,其整体技术水平同国际测绘先进水平相比,存在较大差距,远远满足不了国家经济建设与社会发展的需要,这主要表现在:数字化测绘技术体系的若干关键技术问题尚未解决,完整的数字化测绘生产技术体系尚未形成;测绘生产中生产速度慢、更新周期长、产品形式单一、地图印刷质量较低等状况尚未得到根本性转变;测绘基础理论研究相对薄弱,尤其是在遥感、地理信息系统、地图制图学等领域,从而严重影响了技术的进一步发展;测绘信息综合开发应用水平较低,测绘高新技术集成化尚处于起步阶段,在国际市场上的竞争能力较弱,参与全球问题的国际合作研究尚待进一步拓展。 本文就如何促进我国测绘地理信息科技事业的发展做以下建议。

1 积极推进基础地理信息资源建设

第一,利用新技术、新工艺,加强对基础地理信息系统的改造和优化升级,积极开展各级各类专题数据库建设。将基础地理信息更新工作摆在更加突出的位置,加紧研究建立新形势、新技术条件下的基础地理信息更新机制,加快信息更新步伐,切实提高基础地理信息的现势性。第二,加强各级各类基础地理信息资源的整合,积极推进各级测绘部门之间以及测绘部门与有关部门之间的信息共享,实现不同数据源、不同类型、不同尺度基础地理信息数据的集成应用。第三,尽快形成中央和地方测绘部门分级管理、标准统一、种类齐全、互联互通的基础地理信息共享平台,为实现测绘部门基础地理信息快速传送和充分利用创造更加有利的条件。

2 创新思维,以新的理念引领测绘地理信息转型发展

测绘地理信息人勇于实践,大胆创新,勇敢地举旗亮剑,提出24 字总体战略,成为测绘地理信息发展新坐标。新理念的形成,让我们突破传统思维的桎梏,实现了由“测绘”向“测绘地理信息”的嬗变;让我们更加与时俱进,推动数字中国向智慧中国迈进;让我们打破了传统的测绘工作模式,开辟了地理国情监测新领域;让我们加快转变发展模式,真正实现了公益性测绘地理信息事业和地理信息产业两条腿走路。只有敢于打破常规,突破惯性思维的束缚,才能形成测绘地理信息文化“快”的灵魂、“干”的精神、“好”的品质,才能发扬好“热爱祖国、忠诚事业、艰苦奋斗、无私奉献”的测绘地理信息精神。

3 加强测绘科技人才资源建设

人才是科技创新和竞争制胜之本,没有人才就没有创新。一流的学术思想、一流的技术成果,需要有一流的人才。测绘科技人才资源建设包括三个方面:一是千方百计稳定现有科技人员,增强科研与生产单位对人才的凝聚力和吸引力;二是有计划地引进和培养优秀测绘科技人才,逐步开展成绩优异高级工程师的选拔评审,充实和壮大测绘科技创新队伍;三是培养和造就一批科技经营管理人才,提高测绘科技创新队伍的整体素质和创新管理水平。建立人才合理有序流动的机制,鼓励测绘生产单位设立特聘专家岗位,吸引优秀人才进入测绘生产一线;鼓励职工开展技术发明、技术革新活动,并作为职工个人业绩考核的重要指标;通过重点学科、重点实验室、工程技术中心和博士后科研工作站的建设、重大科技项目的实施以及在科技项目立项、评审和验收中设置人才培养指标等方式,培养造就一支由科技领军人才、学术技术带头人、科技创新骨干和基层单位技术骨干等组成的测绘科技人才队伍。

4 加强基础研究和软科学研究

跟踪国际测绘学科前沿,发展测绘科学技术理论和方法,积极开展现代大地测量理论和地球动力学、新型数字摄影测量和遥感机理、地理信息科学、地理空间信息网格理论与技术等研究,提高原始创新能力,增强测绘科技持续发展的后劲。结合测绘事业的可持续发展,开展测绘软科学研究,用以指导测绘管理实践,重点加强测绘发展战略、测绘管理理论、测绘管理体制、测绘法律法规、测绘统计指标体系、测绘工程设计管理以及地理信息产业发展政策等方面的研究。

5 总结

坚持以测绘信息化带动测绘事业发展全局,促进测绘工作在完善体制机制、科技自主创新、快速传送信息等方面取得新的突破,全面提高测绘部门的利用、监管、保障和服务水平。以推进国家信息化发展全局为着眼点,以数字中国地理空间框架建设为重点,以地理信息资源开发利用为主线,加快信息化测绘体系建设,健全测绘公共服务体系,逐步实现地理信息的获取实时化、处理自动化、服务网络化和应用社会化,显著提高测绘行政管理的信息化水平。大力促进地理信息产业发展,为全面建设小康社会和构建社会主义和谐社会提供更加有力的测绘保障。

参考文献

[1]记者,周湛.推动地理信息新型服务业态大发展[N]. 中国测绘报. 2011-06-03.

[2]把握大好机遇努力奋发作为全力推动测绘地理信息事业再上新台阶[N]. 中国测绘报. 2011-12-20 (002).

[3] 本报记者 徐红. 国家地理信息公共服务平台建设步伐加快[N]. 经济日报. 2010-01-25.

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