Разработка базовых операций пространственных преобразований и их использование для профессионального тестирования

• Автор: Шаталов, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.01.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 181 с. : ил.

1. ОБЗОР ТРАДИЦИОННЫХ ПОДХОДОВ К ОСУЩЕСТВЛЕНИЮ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ В ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
1.1. Операции пространственных преобразований в аналитической, начертательной и прикладной геометрии,
1.2. Операции пространственных преобразований в теории архитектурной объемнопространственной композиции
1.3. Операции пространственных преобразований в пакетах машинной графики
1.4. Выводы по главе
2. АНАЛИЗ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ИНЖЕНЕРНОГО ТВОРЧЕСТВА
2.1. Формообразование в строительстве и архитектуре
2.2. Формообразование в машиностроении и дизайне
2.3. Формообразование в других областях деятельности
2.4. Выводы по главе
3. РАЗРАБОТКА БАЗОВЫХ ОПЕРАЦИЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ
3.1. Выявление набора базовых операций пространственных преобразований
3.2.Анализ возможности использования базовых операций пространственных преобразований для решения задач формообразования
3.3. Экспериментальная апробация использования базовых операций пространственных преобразований на примере объемно-пространственной композиции
3.4. Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «ПП-ТЕСТ» ДЛЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ТЕСТИРОВАНИЯ НАВЫКОВ ОПЕРАЦИЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ
4.1 .Постановка задачи профессионального тестирования навыков операций пространственных преобразований
4.2.Структура программного обеспечения комплекса «ПП-Тест»
4.3. Экспериментальное внедрение программного комплекса «ПП-Тесг»
4.4. Выводы по главе
ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение 1. Примеры заданий для программного комплекса «ПП-Тест»
Приложение 2. Протоколы тестирования с использованием программного комплекса «ПП-Тест»

Особенностью профессиональной деятельности инженера, дизайнера, архитектора является необходимость оперирования представляемыми материальными объектами в воображаемом трехмерном пространстве, что требует владения определенными визуально-мысленными навыками. Известно, в частности, что творческий процесс конструирования является идеальным процессом в воображении конструктора, создающего мысленный образ изделия, и далее отображающего его в виде чертежа.
При этом современный период развития общества характерен тем, что компьютерная геометрическая и графическая подготовка
понимается как фундаментальная - то есть как часть культуры мышления, познания и интеллектуальной деятельности специалиста любого направления, поскольку геометрическое (пространственное) мышление становится важной компонентой профессиональной деятельности не только в технике, архитектуре, дизайне, но и в науке (геометризация и визуализация приобретает важную тенденцию в современной математике и физике), бизнесе, муниципальном,
банковском деле. Это относится и к другим областям деятельности. Пространственной ориентации (причем с учетом реального времени) требует, например, работа водителя автотранспорта, судовождение, самолетовождение, диспетчера морского или аэропорта и т. п.
По данным статистического анализа неисправностей машин, от 60 до 90% неполадок связаны с ошибками разработок и изготовления, причем известно, что причины возникновения ошибок заложены в сущность процесса конструирования: допускаемые ошибки могут быть «конструкционными», находиться в расчетах, размерных цепях, определении хода подвижных частей, определении узких места механизма могут быть связаны с масштабом чертежа, с ориентацией отдельных геометрических и конструктивных элементов деталей и т. д.

придерживается принципа иерархии: В качестве базового набора примитивов разработан набор логических примитивов прикладного характера (арка, дом, купол, рельеф и т.д.), в свою очередь, уровень базовых логических примитивов формируется на основе примитивов геометрических. Например, строительный элемент "лестница" моделируется на основе геометрического примитива "призма", также на основе присоединенных призм предусматривает^ моделирование объемно-пространственной структуры здания.
Для функционирования системы предложены следующие операции редактирования:
удаление отдельной грани для обозрения части пространства внутренней области многогранника ("интерьер");
объемный синтез конечной модели из отдельных тел логических примитивов, включающий способы "наглядного перемещения", соединения различных фигур, "стыковки", "наложеник" и размножения многогранников в трехмерном пространстве, с размещением по прямоугольнику или по кругу.
Для демонстрации работоспособности методологии в [32] приведен фрагментарный анализ исторических архитектурных объектов, например, использование "ячейки стоечно-балочной системы" (сочетание двух опор и балки над ними) и использования этого элемента путем его "цилиндрической развертки" - вращения вокруг вертикальной оси (кромлех Стоунхендж), а также моделирование ступенчатой пирамиды на основе неравномерного масштабирования (масштаб Z сохраняет высоту призм-ступеней, Х,У равномерно убывают). Приводится принцип формирования арочно-стоечной системы в результате вычитания проемов соответствующей формы из призмы фасада.
Методы конструирования архитектурных декоративных изображений средствами машинной графики рассматриваются в работе [45]. Причем для настоящего исследования важен тот факт, что