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序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇自然环境论文范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
3dsMax可以为动画或者场景等制作提供较为全面的动画、建模以及渲染等解决方案,但是如果要制作较高级别的特效与动画,还需要一个庞大的插件群来支持,比如说在级别较高的动画场景制作中,在应用3dsMax的基础上还可以利用带有阴影能力的体积烟雾插件作为支撑。现今在我国应用3dsMax的人数越来越多。
23dsMax的自然场景制作流程
要实现自然场景的高质量制作仅靠3dsMax软件是远远不够的,还需要与其功能相符合的几款插件作为支撑,使3dsMax与插件功能合理融合在一起,从而制作出较为逼真的丰富多彩的自然场景动画或者图片。那么要保证自然场景制作的合理性与科学性,应遵循一定的制作流程。3dsMax的自然场景制作流程分为四个步骤。第一,在自然场景制作中需要有具体的自然场景设计草图以及相关制作要求,而后根据自然场景制作草图与制作要求合理选择一种或者两种自然场景地形制作方法,从而制造出整个自然景观的地形地貌。第二,自然场景的地形地貌制作完毕后需要对水系统进行制作,水系统制作包含平面河流制作与海洋制作,其中河流制作应采取平面制作方式,海洋制作应使用DreamScape制作。第三,使用3dsMax自带工具,对人工构筑物进行制作,人工构筑物主要包括建筑物、道路以及桥梁等。第四,选择合适的植物插件在自然场景制作中合理添加植物。
33dsMax的自然场景制作技术实践研究
3.1自然场景制作中的地形搭建
自然场景中的地形主要是指山地与坡地,而平地制作只需要利用一个平面就可以了。3dsMax中包含了多种制作地形的方法,一般常用的地形制作方法有四种,分别是DreamScape地形、贴图置换地形、面片地形以及绘制地形。
(1)DreamScape地形。
在自然场景制作中可以使用DreamScape插件,DreamScape是3dsMax中一款非常成熟并且功能性十分强大的综合自然场景插件,合理利用该插件可以创造并渲染出比较逼真的自然场景地形,海洋、云层、天空以及户外光源等等,同时还可以达到多种自然景观效果,如反射、折射以及地形贴图等等。利用DreamScape插件进行地形制作可以降低内存的使用量,获取更加精确的自然场景地形。DreamScape插件内部设置有全局光渲染技术,对各项参数进行变更可以随意设计地形。
(2)贴图置换地形。
在利用该方法进行自然场景制作前,首先应在PS软件中绘制一幅带有灰阶的黑白贴图,而后将其调入3dsMax中,并使用“置换”命令对其进行置换,颜色较浅的地方模型凸起相对越多,反之则越少。利用贴图置换地形的方式要绘制出一幅较为精确的黑白贴图具有一定的难度,需要相关绘制人员有足够的细心与耐心。
(3)绘制地形。
绘制地形方法主要应用于自然场景地形上的凹凸细节制作,利用贴图置换地形方法或者面片地形方法制作地形的大体轮廓,在地形制作过程中需要对地形进行合理化调整,从而获取较为细致的自然场景地形。
3.2自然场景中的树木制作
3dsMax软件中有树木制作模块,但是其制作功能较弱,所以,在树木制作中要保证制作质量,应选择相应的插件配合树木制作操作。一般自然场景树木制作中常用的插件有三种。
(1)SpeedTree树木。
这是一款针对三维树木建模的软件,该软件支持大片树木的快速建立与渲染,其本身具有强大的树木库,该软件是一款独立性较强的软件,树木模型制作完后可以将其直接储存为3D格式,还可以将其导入到3dsMax软件中使用。合理利用SpeedTree技术可以创造出较为逼真的树木等植物,并且在制作过程中其使用的多边形数量比较少,可以节省制作资源。
(2)TreeStorm树木风暴。
它是一种基于3dsMax平台开发的树木插件,其自带有树木库,并且树木库中包含有270多种树木,树木类型非常齐全。还有大量树叶不透明贴图,利用这些自带资源可以制作出较为逼真的树木效果,为自然场景增添色彩。TreeStorm树木风暴软件树木库中的树木模型可在3dsMax软件中直接调用,通过调节相关参数的方式使其产生丰富变化。
(3)Forest森林。
该插件可以为3dsMax提供制作大面积森林以及植被资源的完整制作方案,利用该插件可以创建数百万以及高质量模型,让制作者在短时间内做出自然场景中的大面积树木,人群以及草丛等等。
3.3自然场景中的海洋建造
对于海洋建造需要运用3dsMax,同时还要辅之以DreamScape插件,这样可以快速制作出较为真实的海洋表面,一般海洋表面包括海洋折射、反射、泡沫、凹凸贴图以及水下场景等。利用DreamScape插件及3dsMax可以制作出渲染数据量较大的海洋场景,同时还能够减少系统数据的计算量和内存占用量。
3.4自然场景中的花草建造
花草是自然场景中的元素之一,在制作中花草可分为近景与远景,其中近景需要通过建立实体模型来实现,而远景则需要通过材质贴图来实现。在花草场景制作过程中可以利用3dsMax软件自带的毛发系统制作大面积花草模型以及近景花草模型。
4总结
由于所需木料极多,几乎耗尽了当时优质的楠木资源。至明嘉靖朝重建时,甚至已经难以找到合乎标准的巨粗楠木,不得不采用“中心一根,外辏八瓣共成一柱”的做法或者由杉木而代之。再说玉,这也是极为珍贵的自然资源,中国历来有玩玉的传统。皇家爱玉,自然得保障玉石的供应。据史料记载,乾隆二十五年之后,新疆回部每年向朝廷进贡和田玉多达4000斤。自乾隆二十五年到嘉庆十七年共53年间,新疆进贡的和田玉多达20万斤[2]113。和田玉是玉中极品,早在史前,它就成为原始部落、部族首领的喜爱之物,进入文明社会后,它也一直是贡品,这种传统一直到清帝逊位,民国成立,才结束了和田玉长达4000年的作为帝王玉的历史[2]117。由于统治者的极度消费,和田玉现在已经相当稀缺了。从以上例子看出,在生产力相对低下、物质财富并不富裕的农牧文明时代,权贵阶层缔造奢华的工艺设计理念与实践对自然资源的耗损也是不容小觑的。人类进入工业文明时代后,工艺设计被捆绑到与提升社会生产力、创造社会物质财富的时代潮流中。工业设计对创造社会财富的巨大推动力日益显现,也被看重。工业文明时代的工艺设计理念的突出特点是:“创造财富,刺激消费”。这种设计理念的现实表现有二:一是功能至上、化繁为简,目的是便于机械化生产、利于大批量制造和利润最大化;二是产品形制单一,仅仅通过造型、色彩和材质的微调制造出海量的所谓“新款式”,以一种简单的重复来促进生产、满足需求。
当工艺设计被裹挟到了“创造财富、刺激消费”的时代洪流,以攫取利润为最高目标时,它对自然环境资源的破坏、耗损是巨大的。如果说农业文明时代人们对于生态环境的破坏主要集中在对优质自然资源的耗费上,那么工业文明时代人类对自然环境资源的破坏、耗损是全方位的,也更令人触目惊心。工业文明时代的三次重大科技革命在推动社会生产力飞速发展的同时,也给自然环境资源带来极大的伤害。第一次始于英国的工业革命,森林和煤炭成为最先遭受破坏的自然资源。伦敦“雾都”的称号即是来源于当时大量煤烟的排放;在德国,德累斯顿附近的穆格利兹河,因为玻璃制造厂所排放污水的污染而变成“红河”,哈茨地区的另一条河流则因为铅氧化物的污染毒死了所有鱼类,甚至饮用过河水的陆地动物也没能幸免[3];第二次科技革命以内燃机、电力和化学工业为代表。内燃机的发明使得人类的活动范围得到了前所未有的扩张,从以往的陆地、海洋,扩展到天空与深海,而化学工业更是颠覆了以往人造物“来于尘土,归于尘土”的状态,大量不可降解的材料被发明和广泛使用。随着海、陆、空交通工具的普及和大量发电站、化工厂的建成,以往仅限于特定区域的污染已经成为了全球性的问题。在这一阶段,人类因为工业化所导致的环境污染而遭到了大自然无情的报复,如发生于20世纪30年代的比利时马斯河谷事件,由于气候反常使得工厂排出的大量二氧化硫无法消散,造成大批家畜死亡,数千人中毒,60余人丧命。而发生在1943—1955年间的洛杉矶光化学烟雾事件则更甚,三次不同程度的光化学烟雾污染造成近千名65岁以上老人因呼吸系统衰竭而死亡。以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程为代表的第三次科技革命,催生出核工业、计算机产业、宇航工业和生物技术产业。然而科技是把双刃剑,人类第一次具有了瞬间毁灭自身和地球上一切物种的能力。而此时人类对环境的污染已经扩展到了太空和“隐形”的基因领域。人们无法忘记,1986年4月26日发生在乌克兰切尔诺贝利的核电站爆炸事故,这一灾难性事故发生之后的15年间,有9.3万人死于核污染,27万人致癌或遭受各种辐射疾病的折磨,原子炉熔毁而形成的辐射尘埃几乎席卷整个欧洲,期间法国、德国和意大利禁止人们食用部分农作物和农产品,间接受到辐射损害的人达数千万。时至今日,切尔诺贝利核电站周围30公里以内仍然是绝对,在这里,建筑物依然屹立,然而偌大的城市空无一人,一片死寂。
此后发生在2011年3月的日本福岛核事故,则再次向人类敲响了警钟。工业文明时代自然环境资源的破坏、耗损以及由此引发的各种问题,促使人类不得不重审人与自然的关系。进入后工业文明时代后,一种处理人与自然关系的全新观念登场,这就是生态观念。一种新的文明模式即“生态文明”为越来越多的人所熟知,并付诸践履。所谓生态文明,是人类与自然环境相互协调发展的基础之上所创造的财富的总和,它包括物质文明与精神文明。生态文明作为继原始文明、农业文明、工业文明后而发展的新的人类社会文明形态,以生态利益为最高利益、以保护生态平衡为前提,以人与人、人与自然、人与社会和谐共生为宗旨,以建立可持续的生产方式和消费方式为表现形式,引导人类走上持续、和谐的发展道路[4]。生态文明重塑着人们的生活理念:一是环保观念日渐深入人心,保护自然环境、维护生态平衡的观念为越来越多的人所接受;二是低碳生活,由于每个人的衣食住行都与“碳排放”息息相关,衣物的原料与工艺、食材的获取与烹饪、居室的温度与照明、出行的时间与距离,其背后都关系着能源的消耗和二氧化碳的排量,因此低碳生活势在必行,并在全球受到了日益宣传、倡导;三是发展可持续,为生态的恢复与再生提供了时间,为子孙后代的发展提供了空间。在生态文明时代,人们的产品工艺设计理念也随之悄然发生转变,产生了以“谋共生、可持续”的绿色设计理念。最早对产品设计与生态环境之间关系展开研究,并发表论著的是美国设计理论家维克多•巴巴纳克(VictorPapanek)。他在20世纪60年代所出版的《为真实世界而设计》,首次提出设计应该认真考虑地球上有限资源的使用问题,应该为保护地球的有限资源服务,必须考虑设计对于自然环境资源可承受能力的影响。这些观点极大地触动了人类关于产品、工艺设计的思考,推动了设计观念的发展,他的思想已经被广泛认同并转化成为“绿色设计”的理念进而指导着当今的设计。
随着世界范围内对生态环境问题的关注,可持续设计(SustainableDesign)正成为近年来设计理论和实践研究的热点。可持续设计是一种构建及开发可持续解决方案的策略设计活动,强调产品的生命周期概念,通过资源消耗最小化、选择环境影响小的资源和过程、产品生命周期优化、延长材料使用寿命、便捷拆卸和面向生态效益的系统设计来实现环境的可持续。在可持续设计之后,又出现了低碳设计的概念,以减少人类碳排放,降低温室效应为目标。低碳设计可以分为两种类型:一是重新规划人们的生活方式,提高人们的环保意识,在不降低生活水平的前提下,通过日常生活行为模式的再设计,降低碳消费量;二是通过节能减排技术的应用,或者开发新的、可替代的能源,实现减排。通过上述梳理可以看到,从农业文明、工业文明到后工业文明时代,随着时代的发展和生活观念的变化,人类的设计理念在不断地变迁。设计理念从“缔造奢华”“创造财富、刺激消费”过渡到“谋共生、可持续”,这既是时展的需要也是历史的必然。每一种设计理念所牵动的自然环境风险是不一样的。如果说农业文明时代“缔造奢华”的设计理念只是对优质自然资源的局限消耗上,那么工业文明时代“创造财富,刺激消费”的设计理念则发展为了对自然资源的全面入侵,它所引发的自然环境风险前所未有。进入后工业文明时代后,面对日趋紧迫的生态环境问题,人类开始重新省思人与自然的关系,生态文明日趋成为人类的共识。在这种背景下,“谋共生,可持续”的设计理念成为时代的大势。这实质上是人类处理人与自然关系的理性复归。尽管在当下,围绕人们的衣食住行娱,产品工业设计领域的奢侈尊贵、物质至上、铺张浪费气息仍然存在,但历史发展的轨迹已经清晰表明,沉溺于物质而不兼顾生态环境保护的发展将是无法延续的。我们坚信,“谋共生、可持续”的设计理念将是全人类共同的理性选择。
作者:邓俊单位:武汉大学城市设计学院
Abstract: Computer classroom teaching is an important form of college and university education, but the existing computer classroom environment and mode seriously restrict the effective development of teaching activities. Therefore, it is necessary to build a new type of computer classroom teaching environment to reduce the construction and maintenance cost of computer classroom and the work of computer classroom management staff and at the same time improve the teaching effect. Through the cloud desktop technology, the system resources, teaching resources and office environment can be put on the cloud platform so that teachers and students can get the resources through various terminals, thus the time and space environment, equipment environment, interpersonal environment, information organization environment and emotional environment of computer classroom teaching can be effectively improved and promoting teaching as a result.
关键词: 云平台;机房;教学环境
Key words: cloud platform;computer classroom;teaching environment
中图分类号:TP308 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)25-0188-03
0 引言
随着web技术的广泛应用,在新形势下对于传统机房教育的拓展成为了可能。机房教学是当代高校特别是职业院校的重要教学形式,它承担着学校基于计算机的基础课程、实践及相关考试、培训任务,它不但需要承担计算机主干课程的学习,更负担了基于计算机的相关课程(比如自动化专业、汽车专业、财务专业、设计类专业等)学生通过动手训练巩固习得的知识和技能,提高实践操作能力。近年来,教育信息化建设推进了学校网络基础设施和信息系统的建设,尤其是作为学校信息化程度重要指标的教学机房更是大量涌现。然而,面对机房教学对设备的可扩展性、高安全性、高性能性、高兼容性等需求,学校的现有硬件设备、软件环境又进入了食之无味、弃之可惜的两难境地。那么我们应该如何通过优化教学环境来高效地利用现有资源,更好地服务教学,提高教学效果呢?
1 概念界定
1.1 教学环境 关于教学环境概念的界定,由于研究者的立场和角度的不同,对教学环境都有不同的理解,在国内外也尚未形成一致的意见。一般来说,研究者通常从自己的研究目的、内容等出发给教学环境下适合自己的定义。我们倾向于使用我国学者田慧生在《教学环境论》一书中的描述,按照教学环境诸要素的特点,将教学环境分为物质环境和心理环境,物质环境主要由时空环境、设施环境、自然环境构成;心理环境主要由人际环境、信息环境、组织环境、情感环境、舆论环境等组成。[1]
1.2 云技术 云技术即云计算是一种新兴的超级大规模的计算方式,是以数据为中心的一种数据密集型的超级计算。在多个领域有其独特技术,如数据存储、数据管理、编程模型、虚拟技术等。云桌面技术是其虚拟化技术方面的主要应用之一。[2]
云桌面技术能够以精简的、低成本的瘦客户机代替传统的个人电脑,并利用强大的服务器集群部署策略,通过虚拟化技术将各种应用作为集中服务,按需交付,从而实现桌面与后台工作系统的连接访问及应用部署方式的革命性创新。
2 传统机房教学环境存在的问题
我们通过教师、学生和机房管理员等不同角色对本校教学机房的使用情况进行了深入调研,发现在实际教学过程中存在很多问题,主要表现在以下几方面:
2.1 一机房多应用,教学的自然环境复杂
由于教学机房不足,不能满足与专业一对一的应用,往往一个机房承担多个专业的教学任务,而不同的课程又需要不同的系统设置和应用软件,由于不同系统环境下软件设置的不统一,快速更新的软件版本的前后不兼容、操作用户(师生)对于某项目标的操作形式不相同,经常会造成应用软件的损坏,甚至系统文件的破坏,导致死机等现象。软件安装过多不仅影响机器的使用性能,还会分散学生在上机操作时学习的注意力,同时给课堂教学秩序带来了管理难问题。
2.2 机房设施投资大,淘汰速度快
为了满足全校师生教学和科研的需求,机房规模较大,硬件设备的一次性投入动辄几十万。根据戈登·摩尔(GordonMoore)提出的关于计算机硬件更新的周期较短
(约18个月)性能就将提高一倍,学校教育需要应对新的市场软件需求版本也随之提升,然而大量的硬件更新将使学校的设备投入与日俱增。同时,学校机房使用强度大,PC机零部件损坏概率加大,应用软件升级对计算机性能要求逐步提高等原因,每2至3年就要对机房设备进行更新换代,造成极大的资源浪费,也给学校带来不小的经济压力。
2.3 病毒肆虐,信息安全性差
机房作为一个教学的公共场所,学生存储介质的交叉使用几乎使其成为公认的病毒集散地,不但加重了机房管理员的维护工作,而且妨碍计算机的运行,影响教学。若想通过杀毒软件解决病毒问题,不仅面临高额的使用费用,现行软件病毒、木马往往还具有自我传播与变异的可能,对于此类恶意程序,杀毒软件将无能为力,同时还存在文件误删问题。
2.4 教学时间、空间环境受限
目前教学机房多采用集中教学的形式开展教学活动,且有严格的上课时间。如果学生在课堂内不能完成学习任务,由于教学环境的不可转移性,他不得不中断学习,课后的再学习也只能是纸上谈兵,这样势必使学习效果大打折扣。同时,不同的软件对于操作系统的要求也不同,学生难以或无法在个人电脑上安装教学软件,后期的学习更无从谈起。
2.5 人力资源紧张,组织运维难以满足教学需求
一方面由于机房的使用对象发生改变或是软件的更新升级,每学期初,管理员都要大面积地安装调试软件,工作量不容小觑,如果机房的硬件设备没及时跟进,安装问题更是层出不穷;另一方面机房的维护还存在不对计算机操作系统进行还原保护,则计算机软件频遭破坏,限制过多,则影响教学过程和教学效果的矛盾。[3]
3 基于云平台的机房教学环境建设
针对当前机房教学中存在的问题,本研究以提高教学效果,促进学生知识技能的习得为目的,通过基于云平台的虚拟桌面技术,从时空环境、设施环境、人际环境、信息环境、组织环境、情感环境等方面优化机房教学环境建设。
3.1 基于云平台的教学环境架构
通过基于云平台的机房教学环境架构,具体架构图如图1所示。
其主要目的是为学校提供虚拟实验室教学环境,使师生可利用最低配置的终端设备随时随地的进行工作、学习,从而真正实现移动教学,创新教学模式;实现教学资源的高效整合和共享,实现学生学习的个性化定制,提高教师教学的高效性和学生学习的便捷性;为学校构建一个不限地点的办公环境,教师可通过智能手机、平板电脑等终端设备随时随地进入数字校园各业务系统进行办公,更好地辅助教学活动。具体应用效果图如图2所示。
3.2 基于云平台的机房教学环境的优势
3.2.1 一对一应用,净化教学自然环境。通过云计算平台管理所有相关实验资源后,学生可按照不同年级、课程、学习内容获得不同的学习资源、操作系统和应用软件环境。同一个机房,可以实现灵活调度分发实验平台资源,满足不同教学需求。同时,该环境还为学生提供申报项目、课程预约、导师辅导、精品课件学习、网上图书馆、个人信息查询等教学管理服务,为教职员工提供日常办公所需数字校园软件应用、备课系统、教研数据的实时传递、Cernet网络教学资源共享等。根据教学要求和管理需求,学生可以通过云计算平台获取学生桌面,使用所有学习所需资源,老师可以通过云平台获取教师桌面,使用备课、授课等相关的应用软件和资源,完成教学任务。
3.2.2 降低终端配置需求,延长设备使用寿命。因为在客户端上接收的仅仅是中心服务器经过计算的最终数据,只是结果图形化展示的结果,它比传统的B/S结构的客户端还要节省资源。所以,可以实现用低配置的计算机来完成原来需高配置计算机才能完成的教学任务,对各专业尤其是对设计类专业更是大大降低了终端设备购置成本,且延长老旧机器继续工作的年限。
3.2.3 病毒易控,确保信息安全性。在桌面应用中杀毒采用集中方式、操作系统是独立环境。环境用户由于不参与数据运算、安装,同时不会关联任意程序,所以不会使得用户的终端设备中毒。而即便中心服务器的数据本身有问题,但因为,程序服务器和数据库服务器物理分隔,在病毒源查杀方面能够更高效,并且可将扩散范围控制到最小。
同时,即便个人终端本身带毒,在与服务器交互过程中,可以借用中心服务器先进、高端的杀毒软件进行处理,以获得安全环境。
所有应用通过云平台到校园网或者因特网,学生和老师可以通过不同的终端设备,接入云计算平台,高效、安全地访问这些资源,而且不用担心病毒、数据泄露等安全问题。
3.2.4 突破时空限制,满足个性化学习需要。平台集中建设在学校网络中心,相关设备可以通过有线、无线无缝漫游到全校各区及公网。在外网环境中有效减少VPN的licence数量,提高VPN通道效率。教师可以通过智能手机、平板电脑、笔记本电脑等终端设备随时随地进入数字校园各业务系统进行办公或浏览下载教学资源,更好地辅助教学活动;学生可以随时随地获取机房的教学软件环境完成课堂上未完成的学习任务,或是利用云平台上的教学资源进行个性化的学习。
3.2.5 统一、快速的应用环境部署。云计算中心在部署中的优势在于所有操作系统、应用系统的安装和相关配置工作都在虚拟机上完成,可进行批量地桌面复制,一次定制、长期使用、及时更改。通过前期对于环境的进行需求定制,一旦终端用户有需求发起,应用服务器将所需软件环境进行推送。机房统一桌面环境的布设快速便捷,即使机房有临时性的不同专业课程的教学任务,也能轻松解决应用软件环境的安装调试。对于管理员,如果软件有更新升级或更换,也只需在平台模板上操作即可。
3.2.6 多变的人际情感环境,适应不同学生的学习风格。基于云平台的机房教学环境可以轻松地把教学资源和教学软件环境推送到任何有“瘦”终端的地方,因此,可营造多样的人际情感环境,满足学生的学习需要。比如:场依存型学生喜欢与学习同伴互帮互学,那就可以多利用课堂时间或课后组队开展学习活动;场独立型学生则偏爱在不受干扰的环境进行学习,他们觉得与同伴在一起不易集中注意力,相互讨论不如自己学习效果好,那就可以多利用课余时间在图书馆等安静的环境自主学习。
发展与展望:由于云桌面的应用,用户实际上没实体机,全部应用都由平台提供,所以对用户对系统需求的提升只需更新后台分配的资源,方便简单。对平台容量的扩充只需增加服务资源,升级技术的难度低,影响应用的涉及面小。
4 结语
计算机机房教学在高校教学中的地位非同一般,在培养学生动手能力、业务操作能力、空间想象力、创意创新能力等方面发挥着得天独厚的优势。然而其高成本的维护更新、费时费力的软件应用环境布设,致命的时空限制性和防不胜防的病毒隐患却让使用者头疼不已。基于云平台的机房教学环境架构让当前机房教学环境面临的问题迎刃而解。它通过云技术和虚拟桌面技术对常用操作系统、应用软件和教学资源进行集约化管理,构建一个和谐、开放、多维互动的教学环境,师生可利用各种低配的终端设备开展个性化的备课、教学和学习活动,真正实现教学模式的创新。
参考文献:
[1]田慧生著.教学环境论[M].江西:江西教育出版社,1996.
[2]韩宁.云桌面技术在高校信息化建设及教学中的应用[J].软件导刊,2012(5).
[3]张建娇.基于虚拟化机制的新型机房研究与构建[D].[工程硕士学位论文].南京:南京邮电大学,2012.