《科學(xué)計算可視化》課程教學(xué)大綱

1、PAGE PAGE - 4 -本科生課程大綱課程名稱科學(xué)計算可視化Visualization in Scientific Computing課程代碼081303291333課程屬性專業(yè)知識課時/學(xué)分48/2.5課程性質(zhì)選修實踐學(xué)時16責(zé)任教師 課外學(xué)時課程屬性：公共基礎(chǔ)/通識教育/學(xué)科基礎(chǔ)/專業(yè)知識/工作技能，課程性質(zhì)：必修、選修課程介紹1.課程描述：科學(xué)計算可視化是運用計算機軟件對科學(xué)數(shù)據(jù)（側(cè)重于地學(xué)數(shù)據(jù)）進行探查、分析和繪圖等的處理過程和方法，為更好地挖掘科學(xué)數(shù)據(jù)中蘊含的科學(xué)意義、更清晰的展示客觀對象本身的內(nèi)外在形態(tài)、變化以及變化規(guī)律服務(wù)。本課程針對高年級地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和勘查技術(shù)與

2、工程專業(yè)學(xué)生開設(shè)，課程主要內(nèi)容包括：科學(xué)計算可視化的理論和技術(shù)、點數(shù)據(jù)可視化、標(biāo)量場可視化、向量場可視化、體可視化等。并通過上機實踐，使學(xué)生掌握運用相關(guān)編程語言和工具軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化的基本方法，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用可視化技術(shù)表達思想和觀點的能力。2.設(shè)計思路：本課程引導(dǎo)高年級地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和勘查技術(shù)與工程專業(yè)學(xué)生掌握利用計算機軟件技術(shù)分析和處理地學(xué)數(shù)據(jù)的理論和方法，提升自身的科研和工作技能。課程內(nèi)容的選取基于學(xué)生掌握了一定的計算機知識以及統(tǒng)計分析的基本概念和原理。課程內(nèi)容分為三個模塊：可視化技術(shù)綜述和常用可視化軟件介紹；點數(shù)據(jù)、標(biāo)量場和矢量場可視化；體數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。這三個方面相互關(guān)聯(lián)，相互

3、補充和完善，覆蓋了科學(xué)計算可視化的主要流程和方法。3. 課程與其他課程的關(guān)系：本課程需要本科生在完成低年級階段的計算機語言和高等數(shù)學(xué)等課程的基礎(chǔ)上開設(shè)。先修課程：C程序設(shè)計。二、課程目標(biāo)本課程目標(biāo)是為高年級地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和勘查技術(shù)與工程專業(yè)學(xué)生提供一個應(yīng)用計算機軟件處理分析實際科學(xué)數(shù)據(jù)的平臺，引導(dǎo)并培養(yǎng)學(xué)生用計算機軟件技術(shù)來描述和解決實際科學(xué)問題的能力，增強溝通能力和團隊合作意識。到課程結(jié)束時，學(xué)生應(yīng)能： （1）掌握常用的科學(xué)計算可視化的理論和技術(shù)；（2）能夠利用常規(guī)的計算機技術(shù)方法對數(shù)據(jù)進行繪圖，突出展示數(shù)據(jù)中蘊含的規(guī)律、異常等信息；（3）能夠利用體可視化的技術(shù)對場數(shù)據(jù)進行繪圖，突出

4、展示數(shù)據(jù)中蘊含的規(guī)律、異常等信息。三、學(xué)習(xí)要求 要完成所有的課程任務(wù)，學(xué)生必須： （1）按時上課,上課認真聽講，積極參與課堂討論。 （2）按時完成上機練習(xí)，對數(shù)據(jù)進行分析和處理，提交正式的上機報告。四、教學(xué)進度序號專題主題計劃課時主要內(nèi)容概述實驗實踐內(nèi)容1緒論科學(xué)計算可視化簡介2理解和掌握科學(xué)計算可視化的概念、研究內(nèi)容，并對科學(xué)計算可視化的歷史、發(fā)展?fàn)顩r、應(yīng)用范圍、軟硬件平臺有初步的了解。2科學(xué)計算可視化的理論和技術(shù)可視化參考模型與系統(tǒng)框架2可視化高級模型;數(shù)值模擬與可視化過程模型;框架模型與模塊化模型;可視化系統(tǒng)的功能?？梢暬夹g(shù)組成與分類2點數(shù)據(jù)、標(biāo)量場、矢量場的可視化技術(shù)以及其他可視化技

5、術(shù)。常用可視化技術(shù)2圖像處理技術(shù); 動畫技術(shù); 人機交互技術(shù); 三維顯示技術(shù)；基于web的可視化；虛擬現(xiàn)實可視化中的數(shù)據(jù)管理與操縱2數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)分類；數(shù)據(jù)管理；數(shù)據(jù)格式；數(shù)據(jù)變換；數(shù)據(jù)壓縮可視化中的人機界面問題2可視化人機界面中涉及人和系統(tǒng)的問題；可視化人機界面設(shè)計和實現(xiàn)中的困難常用可視化軟件介紹8Excel、Spss、Surfer、Matlab、VolView、OpenGL等常用可視化軟件練習(xí)3點數(shù)據(jù)可視化點數(shù)據(jù)可視化技術(shù)6一維散點圖；二維散點圖；三維散點圖；高維散點圖點數(shù)據(jù)的可視化4標(biāo)量場可視化標(biāo)量場可視化8一維域上的標(biāo)量場；二維域上的標(biāo)量場；三維域上的標(biāo)量場二維標(biāo)量場的可視化5向量場和張

6、量場可視化技術(shù)向量場和張量場可視化技術(shù)6二維矢量場；三維矢量場；張量場二維矢量場的可視化6體數(shù)據(jù)可視化技術(shù)體數(shù)據(jù)可視化技術(shù)8體數(shù)據(jù)可視化簡介；三維空間規(guī)則數(shù)據(jù)場體繪制技術(shù)；非規(guī)則數(shù)據(jù)場體繪制技術(shù)體可視化五、參考教材與主要參考書1、選用教材：李曉梅，科學(xué)計算可視化導(dǎo)論，國防科技大學(xué)出版社，1996年 第一版2、主要參考書：石教英等，科學(xué)計算可視化算法與系統(tǒng)，科學(xué)出版社，1996年 第一版唐澤圣等，三維數(shù)據(jù)場可視化，清華大學(xué)出版社，2000年 第一版六、成績評定（一）考核方式 A ：A.閉卷考試 B.開卷考試 C.論文 D.考查 E.其他（二）成績綜合評分體系： 成績綜合評分體系比例%1.課下作業(yè)、課堂討論及平時表現(xiàn)（上機）502.平時測驗03.期末考試50總計100附：上機評分標(biāo)準(zhǔn)評分標(biāo)準(zhǔn)得分1.嚴(yán)格按照上機要求并及時完成，基本概念清晰，解決問題的方案正確、合理，能提出不同的解決問題方案。90-100分2.基本按照上機要求并及時完成，基本概念基本清晰，解決問題的方案基本正確、基本合理。70-80分3.不能按照上機要求，未及時完成，基本概念不清晰，解決問題的方案基本不正確、基本不合理。40-60分4.不能按照上機要求，未及時完成，基本概念不清晰，不能制定正確和合理解決問題的方案。0-30分七、學(xué)術(shù)誠信學(xué)習(xí)成果不能造假，如考試作