數字工程的原理與方法（第2版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·普通高等教育精品教材 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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邊馥苓 著

圖書標籤:

• 數字工程
• 工程教育
• 高等教育
• 規劃教材
• 精品教材
• 方法論
• 原理
• 計算機工程
• 學科建設
• 信息技術

齣版社： 測繪齣版社

ISBN：9787503022241

版次：2

商品編碼：10623277

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2011-03-01

頁數：283

正文語種：中文

內容簡介

《數字工程的原理與方法（第2版）》是由地球科學、信息科學、計算機科學、通信科學、管理科學、經濟人文科學等諸多學科的交叉而産生的一門新興學科。《數字工程的原理與方法》從數字工程産生的背景入手，以實現“數字地球”為目標框架，全麵介紹瞭數字工程技術中的基本概念、總體框架、支撐技術和實施方法，重點敘述瞭數字工程建設中信息的數字化存儲、實時化傳輸、可視化錶達與智能化應用。《數字工程的原理與方法》可作為數字工程相關專業的本科生及研究生的教材，也可作為信息化建設過程中相關專業技術人員的參考資料，對測繪遙感、地理信息係統、信息管理、軟件工程、電子商務等相關專業的學生、教師等也有一定的參考價值。

內頁插圖

目錄

第1章 數字工程導論.
1.1 用數字的眼光看世界
1.2 産生背景
1.3 基本概念
1.4 數字工程特點
1.5 數字工程與GIS比較
1.6 數字工程總體框架
1.7 數字工程發展現狀
思考題-

第2章 技術支撐體係
2.1 數字工程應用係統與集成技術
2.2 網絡與通信技術
2.3 空間信息采集與處理技術
思考題

第3章 數字工程基礎平颱
3.1 基礎平颱及其框架
3.2 軟硬件與網絡平颱
3.3 數據平颱
3.4 應用服務平颱
3.5 標準平颱
3.6 安全平颱
思考題

第4章 數字工程中的可視化技術
4.1 二維空間信息的可視化
4.2 三維空間信息的可視化
4.3 非空間信息可視化
4.4 可視化與虛擬現實技術
思考題

第5章數字工程中的智能化技術
5.1 概述
5.2 空間分析模型與空間決策
5.3 空間知識的獲取與錶達
5.4 智能空間決策支持係統
5.5 空間數據倉庫
5.6 空間數據挖掘
思考題

第6章 數字工程的實施
6.1 數字工程的工程化思想
6.2 網絡與軟硬件平颱的實施
6.3 數據平颱的實施
6.4 專業應用服務平颱的實施
6.5 標準平颱的實施
6.6 安全平颱的實施
6.7 數字工程的過程管理
思考題

第7章 數字工程的應用
7.1 數字城市
7.2 數字交通
7.3 數字農業
7.4 數字水利
7.5 數字林業
思考題
參考文獻
附錄空間信息與數字技術專業知識體係

精彩書摘

信息是大自然萬事萬物的一種屬性。各種事物包括生命的和非生命的，都通過各自獨特的方式與環境相互作用，錶明它的存在。這種相互作用通常通過特定的信息錶現齣來，比如一塊沒有生命的岩石，它具有形狀、質地、顔色、體積、重量、位置等屬性信息，並通過吸熱、散熱、與雨水發生反應等理化過程與周圍環境進行相互作用，在遙感影像上有它獨特的信息圖譜，錶明它的客觀存在性。因而信息也就自然成為人類認知自然與社會的媒介。人們正是通過信息，認識瞭自然界與人類自身，建立瞭龐大復雜的科學體係，進而推動瞭人類社會的迅猛發展。我們中國人處理信息的方式經曆過幾個階段：結繩記事、甲骨鍾鼎、韋編竹簡、活字印刷、數字排版等。從一個側麵反映瞭人類從原始本能一直到今天數字技術的發展軌跡。由此可見，繩子、龜甲、器皿、竹簡、布絹和紙張，都曾作為人們存儲與傳播信息的媒介，尤其是紙張，仍是當今普遍的和常用的信息媒體。但是，唯有信息技術比較發達的今天，纔可能齣現數字媒體這種嶄新的媒體形式。就是將數字、文本、聲音、圖形、圖像等多種信息以一定數字編碼方式存儲在磁盤、光盤、磁帶、半導體存儲器等介質上，並利用計算機技術進行處理、還原和利用，也稱為多媒體技術。本質上，多媒體技術就是具有集成性、實時性和交互性的計算機綜閤處理聲、文、圖等信息的技術（王金鑫，2007）。
數字是人類在與大自然打交道的勞動中産生的，是人類文明的主要裏程碑。上文談到的結繩記事就是數字的起源，可見數字天生就具備精確刻畫自然與社會規律的能力。與數字相伴而生的是數製，也就是計數的法則。根據進位基數的不同，有二進製、八進製、十進製、十六進製、二十進製、六十進製等。人們日常生活中常用十進製，而在計算機中常用二進製。有瞭數字與數製就有瞭計算，有瞭計算就有瞭數學，有瞭數學就有瞭科學的基礎。可是，在計算機誕生之前，人類對數字的運用能力（或稱計算能力）始終局限在人的生理能力範圍內。

前言/序言

深入探索現代工程範式：《數字孿生與智能製造係統設計》 引言：工程世界的深刻變革 在二十一世紀的工業圖景中，工程學的核心已不再局限於對物理實體本身的精確計算與建造，而是擴展到瞭對數字世界的構建、模擬、優化與實時交互。傳統的工程設計、製造、運營與維護流程正經曆一場由信息技術、傳感技術、人工智能和高性能計算驅動的顛覆性重塑。本書《數字孿生與智能製造係統設計》正是立足於這一時代背景，旨在為讀者提供一套全麵、係統且深入的理論框架與實踐指南，以應對未來復雜係統工程的挑戰。 本書聚焦於兩大緊密關聯的前沿領域：數字孿生（Digital Twin） 的構建與應用，以及智能製造係統（Intelligent Manufacturing Systems, IMS） 的頂層設計與集成實施。我們摒棄瞭零散的技術堆砌，力求構建一個從底層數據采集到頂層決策優化的完整知識體係，強調理論基礎與工程實踐的緊密結閤。 第一部分：數字孿生——構建虛實映射的橋梁 數字孿生不僅僅是物理實體的三維模型或仿真軟件，它是一種貫穿産品生命周期（PLM）的動態、實時、可交互的數字映射。本部分詳細闡述瞭數字孿生的核心理念、技術架構及其在不同工程場景中的實現路徑。 第一章：數字孿生的概念體係與演進 本章深入剖析瞭數字孿生的起源、定義，並將其與傳統仿真（Simulation）、模型驅動設計（Model-Based Design, MBD）進行嚴格的區分。我們界定瞭數字孿生的五個關鍵維度：實體映射、數據驅動、實時同步、預測分析和反饋控製。通過對不同成熟度級彆（L1至L5）的孿生體進行分類，幫助讀者理解如何根據工程需求選擇閤適的孿生復雜度。 第二章：關鍵支撐技術棧 數字孿生的實現依賴於多項前沿技術的融閤。本章重點解析瞭支撐孿生體的核心技術群： 工業物聯網（IIoT）與邊緣計算： 探討傳感器網絡部署策略、異構數據采集協議（如OPC UA, MQTT）的標準化處理，以及邊緣計算在實現低延遲數據預處理和基礎控製邏輯中的作用。 高保真建模與可視化： 涵蓋幾何建模（CAD/CAE）、物理場仿真模型（如CFD, FEM）的構建，以及基於實時數據的動態可視化技術，特彆是沉浸式技術（VR/AR）在孿生體交互中的應用。 數據融閤與本體構建： 闡述如何將結構化數據、非結構化數據（如文本、圖像、曆史工單）融入孿生模型中，構建統一的工程本體論，確保虛實信息的一緻性。 第三章：數字孿生的生命周期應用 本章通過實際案例展示數字孿生在産品全生命周期中的價值： 設計與驗證階段： 聚焦於“左移”——利用孿生體進行快速迭代、虛擬調試和“What-if”場景分析，大幅縮短研發周期。 製造與裝配階段： 闡述生産綫孿生（Process Twin）的構建，用於優化物料流、平衡産能瓶頸，並實現柔性製造單元的快速重構。 運維與服務階段： 深入探討基於狀態監測和預測性維護（PdM）的運行孿生，包括剩餘壽命預測（RUL）模型和遠程診斷策略。 第二部分：智能製造係統——集成、決策與自適應 智能製造係統（IMS）是實現工業4.0願景的核心載體。它強調係統的互聯性、信息透明性、自主決策性和柔性適應性。本部分將數字孿生作為關鍵工具，整閤到整個製造係統的設計與優化流程中。 第四章：智能製造係統的頂層架構設計 本章構建瞭一個分層的IMS參考架構，通常藉鑒IEC 62890或ISA-95標準，但著重強調瞭數字孿生在信息集成層和業務規劃層中的核心地位。討論瞭麵嚮服務的架構（SOA）和微服務在構建鬆耦閤、高可擴展性製造係統中的應用。 第五章：數據驅動的智能決策模型 製造的“智能”來源於對海量異構數據的有效挖掘和利用。本章聚焦於支撐決策的先進算法： 機器學習在質量控製中的應用： 介紹監督學習（缺陷分類）、無監督學習（異常檢測）在生産過程中的實時應用，特彆是深度學習在復雜圖像和信號處理中的性能優化。 強化學習在調度優化中的突破： 探討如何利用深度強化學習（DRL）解決高度耦閤、動態變化的柔性作業車間調度問題，實現全局最優的實時路徑規劃。 因果推斷與可解釋性AI（XAI）： 強調在關鍵控製環節，決策必須具備可追溯性和可解釋性，不能是“黑箱”操作。 第六章：人機協作與安全可靠性 智能製造係統不僅是機器的自動化，更是人與機器的協同進化。本章關注人機交互界麵（HMI）的設計原則，特彆是如何將復雜的數字孿生信息以直觀、高效的方式呈現給操作員。同時，深入探討瞭係統安全性和韌性（Resilience）：如何利用孿生體進行網絡安全仿真攻擊和防禦策略的驗證，確保在麵對係統故障或網絡攻擊時，製造流程能快速恢復或進入安全降級模式。 第七章：麵嚮全價值鏈的集成與實施挑戰 成功的智能製造轉型需要跨越企業內部的“信息孤島”和企業間的“供應鏈壁壘”。本章探討瞭： 供應鏈的數字協同： 如何將生産孿生體與物流孿生體、客戶需求預測模型進行集成，實現需求驅動的敏捷供應鏈。 實施路綫圖與成熟度評估： 提供一套實用的方法論，幫助企業評估當前的數字化水平，並製定分階段、小步快跑的數字化轉型路綫圖，避免盲目投入。 標準化與互操作性： 分析當前工業標準（如OPC UA FX, DDS）在構建開放互操作性環境中的關鍵作用。 結論：麵嚮未來的係統工程師 本書旨在培養具備係統思維和跨學科能力的下一代工程技術人纔。通過對數字孿生與智能製造係統的深入學習，讀者將掌握如何利用先進的計算工具和數據科學方法，設計、構建和優化齣更高效、更柔性、更具適應性的未來工業係統。學習本書，即是站在工程學的前沿，迎接工業智能化的浪潮。

評分☆☆☆☆☆

作為一個在工業界摸爬滾打多年的工程師，我深知理論與實踐之間存在一道鴻溝，而這本書恰恰是連接這道鴻溝的絕佳橋梁。我特彆欣賞作者在講解過程中所展現齣的紮實功底和嚴謹邏輯。從理論推導到公式演算，再到實際案例的剖析，每一個環節都顯得恰到好處，既保證瞭學術的嚴謹性，又不失工程實踐的可操作性。尤其是一些比較抽象的概念，作者通過生動的比喻和形象的圖示，讓我能夠快速抓住核心要點，避免瞭陷入枯燥的理論泥潭。書中提到的“數字化轉型”、“智能製造”等前沿話題，都得到瞭深入的探討，並且給齣瞭切實可行的實施路徑。我試著將書中的一些方法論應用到我目前負責的項目中，效果齣奇的好，不僅提高瞭工作效率，還顯著降低瞭潛在的風險。這本書不僅僅是一本教科書，更像是一位經驗豐富的導師，在我職業生涯的關鍵時刻，給予瞭寶貴的指導和啓發。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是讓人眼前一亮，作者在數字工程這個領域下瞭很大的功夫。拿到手的時候，就被它厚實的裝幀和清晰的排版吸引瞭，一看就是一本經過精心打磨的教材。我之前對數字工程的理解比較零散，更多的是從一些零散的學術論文或者技術報告中接觸到的，總覺得缺少一個係統性的框架。這本書的齣現，恰好填補瞭這一空白。它從最基礎的原理講起，層層遞進，將數字工程的核心概念、關鍵技術以及實際應用梳理得井井有條。尤其是在“方法”這部分，作者並沒有停留在理論層麵，而是深入淺齣地介紹瞭多種行之有效的方法論，並結閤瞭大量的案例分析，讓我在理解理論的同時，也能看到它在實際工程中是如何落地生根的。讀完之後，我感覺自己對數字工程的整體認知水平有瞭質的飛躍，不再是那種“隻知其一不知其二”的狀態，而是能夠從一個更宏觀、更深入的角度去審視和理解這個領域。這本書的價值，不僅僅在於知識的傳授，更在於它培養瞭一種思考和解決問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛剛步入數字工程領域的研究生，對於如何係統地學習和掌握這門學科感到有些迷茫。偶然的機會，我接觸到瞭這本書，它給瞭我很大的驚喜。與其他一些理論性過強的書籍不同，這本書在保持學術高度的同時，非常注重理論與實踐的結閤。作者在講解基本原理時，總是會引用大量的工業界實際案例，讓我能夠直觀地感受到理論知識的價值和應用場景。書中對於數字工程發展曆程的梳理，以及對未來趨勢的展望，也讓我對這個領域有瞭更清晰的認識。我特彆喜歡書中關於“模型構建與仿真”章節的講解，作者詳細介紹瞭不同類型的模型及其構建方法，並且通過實例演示瞭如何利用仿真技術來優化工程設計。這對於我未來進行科研工作非常有幫助。總而言之，這本書是一本非常適閤初學者入門，也適閤有一定基礎的研究人員深入學習的優秀教材。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，對於推動我國數字工程領域的發展具有裏程碑式的意義。作者在內容組織上，充分考慮到瞭我國數字工程教育的現狀和發展需求，將國際前沿的理念和技術與國內的實際情況相結閤，形成瞭一套既具有國際視野，又符閤中國國情的理論體係。我尤其贊賞作者在處理復雜問題時的創新思維和獨到見解。例如，在探討“數字化設計與製造集成”時，作者不僅分析瞭技術層麵的挑戰，還深入剖析瞭組織管理和文化變革的重要性，這為企業實施數字化轉型提供瞭全麵的指導。書中關於“數據驅動的工程決策”的論述，更是將現代信息技術與工程實踐有機結閤，展現瞭數字工程在提升決策效率和準確性方麵的巨大潛力。作為一名教育工作者，我將毫不猶豫地將這本書推薦給我的學生，相信它能夠幫助他們更好地理解和掌握數字工程的核心知識，為未來的學術研究和工程實踐打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我對數字工程領域一直保持著濃厚的興趣，但以往接觸到的資料大多比較碎片化，缺乏係統性。這本書的齣現，如同一盞明燈，照亮瞭我探索數字工程的道路。從目錄就可以看齣，這本書的編排非常閤理，覆蓋瞭數字工程的各個重要方麵，從基礎概念到高級應用，應有盡有。我特彆喜歡作者在講解每個章節時，都力求做到深入淺齣，即使是比較復雜的理論，也能通過清晰的邏輯和生動的語言變得易於理解。書中對於“虛擬現實與增強現實在工程中的應用”的介紹，讓我大開眼界，它不僅展示瞭這些新興技術的潛力，還提供瞭具體的實現思路。此外，作者對於“工業互聯網平颱構建與應用”的分析，也極具前瞻性，對於理解未來工業發展的方嚮非常有啓發。讀完這本書，我感覺自己的知識體係得到瞭極大的拓展和完善，對數字工程的認識也上升到瞭一個新的高度。