第四章 第四章
第四章 系統設計 系統設計 系統設計 系統設計
4-1 前言 前言 前言 前言
本學習系統採用在教學設計中被廣泛運用的認知、技能、情意三領域作為設 計方針，以多媒體的方式表現，企圖改進學習者於傳統測量教學中所會遇到的缺 失，系統資料流程圖如圖
4-1-1
所示。本教學系統操作以模擬全站儀測站為
3D
視窗中心點，指揮前方標竿移動以 達到模擬數值地形測量施測程序。本章後續介紹第二節系統功能、第三節介紹選取地形要點作業、第四節介紹 編輯三角網作業、第五節介紹誤差評估、第六節介紹誤差回饋、第七節介紹成果 展示，最後提出本章結語。
圖
4-1-1
系統資料流程圖TIN轉方格 網程式
方格網 方格網
教師 學生
不規則三角網 (TIN)
3D虛擬實 境程式
TIN轉方格 網程式
2D、3D誤差
圖程式
ICALS
教師模組 學習模組 建構模組 回饋模組
使用者
外部資料
電腦程式
內部資料
輸出 監看 互動
傳統的數值地形教學流程圖如圖
4-1-2
所示。本研究加入虛擬實境教學系統 新方法，期能可以達到提昇學習者的學習興趣與學習效率的目的。虛擬實境數值 地形教學流程圖如圖4-1-2
所示。傳統數值地形教學流程圖 虛擬實境數值地形教學流程圖
圖
4-1-2
傳統與虛擬實境數值地形教學流程圖4-2 系統功能 系統功能 系統功能 系統功能
本系統分成功能模組、系統視窗模組與回饋修正模組三大模組，並整合成可 是
否
是
否 否
現地施測
成果繳交
教師指導修正
完成 課堂講解
現地講解
是否學會
虛擬實習
現地施測
成果繳交
教師指導修正 課堂講解
完成 是否學會 現地講解
圖
4-2-1
系統功能設計圖4-3 選取地形要點 選取地形要點 選取地形要點 選取地形要點作業 作業 作業 作業
運作模式如下：
1.
執行系統功能進入主畫面視窗。2.
系統讀入教師地形設定檔，產生虛擬實習地形。3.
在3D
視窗內自由遊走並在適合的點位選擇地形要點。4.
地形要點選擇完畢後可判斷是否符合地形要點要求進行刪除。功能模組 系統視窗模組 回饋修正模組 測量實習虛擬實境學習系統
地形要點選取 三角網編輯 地形建構模組 檔案存取模組 誤差結果展示
誤差回饋展示
二維視窗 三維視窗 系統功能視窗
座標記錄視窗
進行編輯。
6.
學習者可自行判斷地形要點的數量是否足夠，如不足則繼續或返回3D
視窗內 繼續選取。7.
如足夠，學習者完成地形要點選取。選取地形要點系統設計如圖
4-3-1
所示。4-4 編輯三角網作業 編輯三角網作業 編輯三角網作業 編輯三角網作業
運作模式如下：
1.
執行系統功能進入主畫面視窗。2.
系統讀入教師地形設定檔，產生虛擬實習地形。3.
學習者在2D
視窗內選擇適合的適合點位並依3D
視窗內地形起伏進行編輯三 角網。4.
三角網編輯完畢後可判斷是否符合三角網要求進行刪除。5.
如要刪除三角網，則選擇功能鍵列中刪除三角網功能，並進入2D
視窗內進行 編輯。6.
學習者可自行判斷三角網編法與數量是否足夠與恰當，如不恰當則返回2D
視 窗內繼續編輯。7.
三角網數量與編法足夠與恰當，學習者完成三角網編輯。編輯三角網系統設計如圖
4-4-1
所示。圖
4-3-1
選取地形要點系統設計圖 否進入系統
三維虛擬實境區
二維虛擬實境區 地形要點記錄區
選取地形要點 自動顯示二維虛擬
實境區地形要點
自動記錄 地形要點
地形要點 是否恰當 刪除二維虛擬
實境區地形要點
單點選取地 形要點完成
完成選取 地形要點 是否繼 續選取 否
是
圖
4-4-1
編輯三角網系統設計圖4-5 誤差評估 誤差評估 誤差評估 誤差評估
運作模式如下：
1.
執行系統功能進入主畫面視窗。否 否 是
是 進入系統
三維虛擬實境區
二維虛擬實境區 地形要點記錄區
三角網 是否恰當 刪除二維虛擬
實境區三角網
個別選取 三角網完成
完成選取 三角網 是否繼 續選取
選取三個地形 要點成三角網 三維虛擬實境區
選取點標竿反光
2.
系統讀入教師地形設定檔，產生虛擬實習地形。3.
學習者可在編輯三角網當中或完畢後執行RMS
。。4.
選擇功能鍵列RMS
功能。5.
系統比對教師與學生三角網。6.
學習者可由RMS
了解是否滿足教學者要求，如未滿足要求則返回操作介面繼 續測量實習作業。7.
如RMS
滿足教學者要求，學習者完成三角網編輯。誤差評估系統設計圖如圖
4-5-1
所示。4-6 誤差回饋 誤差回饋 誤差回饋 誤差回饋
運作模式如下：
1.
執行系統功能進入主畫面視窗。2.
系統讀入教師地形設定檔，產生虛擬實習地形。3.
學習者可在編輯三角網當中或完畢後執行2D
或3D
誤差15
色階圖。4.
選擇功能鍵列2D
或3D
誤差15
色階圖功能。5.
系統比對教師與學生三角網。6.
系統依設定內差15
階色階圖，並展示在視窗中。7.
學習者可由視窗中了解誤差是否滿足教學者要求，如未滿足要求則返回操作介 面繼續測量實習作業，以修正15
色階圖中誤差極大的區域。8.
如15
色階圖顏色修正後，滿足教學者要求，則學習者完成15
色階圖回饋。誤差回饋系統設計圖如圖
4-6-1
所示。圖
4-5-1
誤差評估系統設計圖 否進入系統
三維虛擬實境區
二維虛擬實境區 地形要點記錄區
虛擬實習作業
教師數值地形 學生數值地形
系統顯示
RMS
完成計算
RMS
是否繼 續作業是 比對計算教師與
學生地形方格網 執行
RMS
功能圖
4-6-1
誤差回饋系統設計圖 否進入系統
三維虛擬實境區
二維虛擬實境區 地形要點記錄區
虛擬實習作業
教師數值地形 學生數值地形
系統內差色階圖
完成誤差回饋 是否繼 續作業
是 比對計算教師與
學生地形方格網
2D
或3D
誤差色階鍵顯示 2D 色階誤差 顯示 3D 色階誤差 圖
4-7 成果展示 成果展示 成果展示 成果展示
運作模式如下：
1.
執行系統功能進入主畫面視窗。2.
系統讀入教師地形設定檔，產生虛擬實習地形。3.
學習者開始2D
與3D
視窗選擇地形要點與編輯三角網。4.
學習者選擇測量地形成果展示，展示所測的地形成果。5.
系統產生學生地形方格網。6.
系統展示學生地形成果。7.
如要繼續操作返回則視窗內繼續作業。8.
學習者完成三角網編輯。成果展示系統設計圖如圖
4-7-1
所示。4-8 結語 結語 結語 結語
系統設計中重要的考量點為各系統功能的相支援使用。在本系統中，雖劃分 成多個不同視窗與一排功能鍵列，但在進行虛擬實習時，卻需視窗間相互及時對 照互動。比如在
3D
視窗選取一地形要點或編輯三角網，則2D
視窗及座標記錄 視窗立即產生新位置與的數據。本章系統設計成果已完成：
1.
提出傳統數值地形測量與虛擬數值地形測量系統設計不同流程。2.
提出系統功能、選取地形要點作業、編輯三角網作業、誤差評估、誤差回饋與 成果展示等五項系統設計流程圖。圖
4-7-1
成果展示系統設計圖 否 進入系統三維虛擬實境區
二維虛擬實境區 地形要點記錄區
學生虛擬實 習作業開始
選取地形要點 編輯三角網
完成成果展示 是否繼 續作業
是 教師數值地形
系統產生學 生地形方格網
展示學生測 量地形成果 展示教師測
量地形成果