空间方法（共12篇）
空间方法 篇1
1 引言
大空间建筑始终都是每一个时代建设的焦点之一, 空间是建筑的主体, 空间的组织和设计是建筑设计的中心内容。大空间建筑的空间具有特定的个性特征和魅力, 其空间的组织与设计的成功与否是大空间建筑设计成败的关键。
2 大空间建筑空间形体的设计
2.1 完形法
完形是大空间建筑最基木的空间形体形态, 也是人类最早所熟知和使用的空间形态, 包括几何体和仿生体两大类型, 在各种大空间建筑中广泛使用。
2.2 切割法
现代大建筑的空间形体大多取自于动植物的蛋壳、果核、叶茎等受力十分有利的自然形式。然而, 建筑空间是以人为主的活动空间, 与动植物抵御外界各种侵袭而营造的生存空间毕竟有很大的原则区别。动植物营造的坚硬外壳或柔软而结实的韧性结构, 一般是经受动态的多向度的外力作用, 而建筑结构木身则是静态的, 大空间结构主要是经受竖向的重力作用。同时, 人们活动所用的空间底界面多数情况下是平整的水平面, 而非曲面。因此建筑设计对于自然界完整的结构形式, 一般是选用其中部分, 而非全盘移植, 做屋盖或做屋盖兼侧墙。这就必然要对完整的自然界结构形式进行切割取舍, 取其对建筑有用部分, 舍弃多余部分。
2.3 组合法
空间形体组合就是加法思维的一种具体体现。空间组合是由一元构成迈向多元构成的有力举措。从理论上讲组合的可能性相当广泛, 尽管谈不到无限, 但比起剪裁要广泛得多。从国内外众多创作实战来看, 为创造独特的建筑空间和个性化的建筑形象提供了十分有效的创作手段。
3 大空间建筑与环境的协调
3.1 体量的处理
3.1.1 彻底隐藏体量
采用完全地下的结构形态, 力求从外部体量上彻底消除对环境的冲击。这种视自然环境保护和实现可持续发展的观念在大空间建筑设计中的突出表现。
3.1.2 部分下沉以减小体量
通过把部分支承结构及建筑空间下沉到自然地面以下, 实际工程中应用相当普遍, 对于推力结构, 还有减小基础推力处理困难的好处。适当的利用, 可以把外露体量调整到与环境要求和建筑要求相宜的程度, 取得最佳体量效果。这对公园绿地环境和历史人文环境的景观保护起到显著的作用。
3.1.3 夸张体量
大空间建筑在城市环境中通常扮演着视觉中心的作用, 作为“图”而突出于周围般建筑物形成的“底”。不但在建筑形象上要努力获得区别于周围建筑环境的标志性, 而在建筑体量上突出甚至夸张也是经常采用的有效途径, 从而使大空间建筑所固有的宏大之美得到更鲜明的体现。
3.2 形体的协调
自然环境条件可分为自然特征不十分明显的和十分明显的两大类。有些情况下基地对建筑的制约相对比较小, 建筑单体形象创造的自由度比较大。而环境特征明显的从地则会对建筑的制约作用, 从而也影响到空间形体的选择。
不同的建筑空间自身具有不同的形象特征, 或张扬, 或含蓄, 或稳重, 或飘逸。这往往是决定大空间建筑形象效果的主要因素。不同的环境特征还需要恰当的建筑形象与之配合, 才能取得相得益彰, 具有个性的整体效果。在大空间建筑设计中根据不同的环境条件要求, 选择城能呼应环境的建筑形体, 往往是建筑设计成功的有力保证。
3.3 材质的呼应
3.3.1 膜结构材料
膜材由于自身具有轻柔、洁白的形象特征, 以膜材建造的膜结构也具有同样的形象特点。同样体量的建筑物相比较, 膜结构建筑比其他材料的建筑的体量感要弱得多, 因而用张拉膜结构建造较大体量的建筑, 却较少产生过分的压抑感。
3.3.2 玻璃材料
“钢索+杆十玻璃”结构的透明建筑是现代结构技术的突出成就之一, 由于其透明性而具有“虚”感, 因而恰当的利用对呼应环境有独特的作用。
3.3.3 其他材料的质感处理
大空间建筑的材料质感与周围环境的对比度对其体量感有明显的影响, 与周围环境使用相同或接近的表面结构材料, 视觉感知上趋向于把这些部分归结为环境的部分, 使真实感知的大空间建筑本身体量趋于减小到与环境呈不同材质的那部分体量上。如处于绿化环境中的大空间建筑以草皮覆盖建筑下部支撑结构体量;处于岩石环境中的建筑把部分墙面用同样的岩石砌筑;处于历史保护性古城附近的建筑下部结构墙体用城墙的材料砌筑等等。
4 大空间建筑内部空间的处理
4.1 采光天窗与屋盖结构的配合
天窗采光是大多数情况下都要采用的途径, 许多采光方式都要求与屋盖结构形式取得直接的配合。通过适当结构形式的选择和构件的巧妙运用提供出合理的采光方案, 而通过天窗的布置也能更好地表达结构形态, 成为活跃建筑形象的一个十分有效的手段, 主要有如下方式:一是利用专设的天窗架简单的屋面上巧妙布置天窗架即可解决采光问题, 又可活跃建筑形象。二是利用组合结构交叉部分的高差;三是利用组合结构的主拱、叉梁等构件利用突出屋面的主结构构件布置天窗采光, 有助于更鲜明地表达结构形态, 而又不需要专设天窗架。四是利用透光屋面结构材料张拉膜和充气结构屋盖由于所用织物材料具有透光性, 结构、维护和采光功能融为一体, 而且光线均匀、不会产生眩光。在大空间建筑中应用越来越多。
4.2 声学质量的控制
大型厅堂建筑在声学条件上要求有较好的清晰度、丰满度及声场均匀度, 避免声聚焦、共振不良声学缺陷的产生。结构形态的几何形体对厅堂音质有十分重大的影响, 合理的结构形态选可以为声学设计提供理想的条件, 而不合理结构形态可能造成严重的声学缺陷, 即使花费大量声学构造性的补救措施也可能只收事倍功半之效。
为得到良好的声学效果, 应尽量选择曲率大的曲面屋盖, 而下垂的凹面屋盖可避免声聚焦, 例如到置的壳体单元和悬索结构屋盖。一些薄壳、悬索、网架等所具有的圆形或椭圆形平面形式, 也可能产生声场分布不均、出现声聚焦和沿边反射等声学缺陷。在建筑空间形态设计中, 对不同空间形态可能产生的声学效果有所认识, 最大限度地为理想的声学效果创造基础条件, 避免不必要的麻烦。因而对于声学质量要求特别高的建筑类型, 如剧场和音乐厅, 应避免采用平面或剖面上会产生明显声学缺陷的空间形态。
4.3 热工性能
除膜结构之外的其他屋面结构一般屋面维护材料需要考虑轻质高效, 其他方面与常规相差不大。空间形态中从热工性能方面看主要需注意表面积和有效容积的差异。
几类大空间建筑形式从表面积和容积的比值上存在显著差别。拱形结构较接近圆球, 容积定情况下表面积最小, 张拉结构表面积往往最大。但在具体设计中考虑容积时不能排除具体使用要求, 最适合内部空间使用要求的有效容积应认得到重视。需要防热的情况下则使两层之间对室外开放, 形成空气流动的夹层, 达到隔热降温日的。
5 结语
大空间建筑的空间设计是大空间建筑的中心内容, 其设计方法与建筑形态、建筑环境、建筑文化、内部空间处理等多方面密切相关。随着时代的发展而发展, 大空间建筑的设计手法是个科学的发展过程, 经历了从古典时代的美学为导向、工业时代功能为导向和后工业时代以环境为导向的辩证发展过程, 当代大空间建筑设计主要表现出隐喻、仿生、高技术生态的倾向
参考文献
[1]王增龙, 刘莹.从鸟巢看大空间建筑设计未来发[J].山西建筑, 2007.29
[2]蒋玲.大空间建筑形态发展研究[J].工业建筑, 2008.S1
空间方法 篇2
墙面隔板架
360支招：简单几块隔板组合成了一个实用的置物架，将各类小物品收拾得妥妥当当，既利用了空置的墙面空间，又起着美观墙面的作用。
墙面柜
360支招：白色的收纳柜尽情占据整个墙面，可收纳空间甚至可以延展到收纳柜上方，收纳柜上层收纳书籍杂志，柜子上方展示装饰画，功能与装饰两不误。
沙发上层空间
360支招：沙发上层空间除可以利用组合置物架之外，利用简单的隔板做收纳装饰也是不错的选择，漂亮小物被收拾得妥妥当当，也充分利用了墙面空间。
扁长置物架
360支招：内嵌式墙体收纳将上层的墙面空间充分利用起来，几块木板搭起了简易的置物架，各类照片也找到了自己的归属地。
不放过每一个边角空间
扁长的收纳柜
360支招：楼梯旁通常是最为尴尬，最难以利用的地方，可一个扁长的收纳柜便能很好地解决这个难题，收纳柜搭配相框，将狭小空间装饰得美不胜收。
百叶窗式收纳柜
360支招：利用窄长型的百叶门收纳柜放置在餐桌边的角落里，节省了空间的同时，也让餐厅变得开阔。
收纳书柜
360支招：阶梯式收纳书架充分匹配楼梯倾斜的特点，将空间利用到极致。
甜美收纳柜
360支招：高低不一的收纳柜配合楼梯的高度，很好地利用了本就狭小的空间，将收纳与节省空间进行到底。
底层空间美化收纳
长排收纳柜
360支招：靠近沙发处的长排收纳柜简约时尚，将沙发与墙壁处的狭小空间利用得淋漓尽致。
沙发抽屉式收纳柜
360支招：沙发下方暗藏玄机，隐藏式收纳柜极大地节省了客厅的空间。
收纳筐
360支招：两个红色收纳筐在可移动置物架下显得十分起眼，小巧不占空间，适合用来放置各种玩具玩偶。
收纳茶几
360支招：木质茶几的中间是抽屉，两边也都是开放的隔间，可利用空间相当大。
可折叠家具灵活省空间
可折叠家具
360支招：休息区位置靠近过道，为了灵活利用空间，在玻璃移门的旁边放置可折叠餐椅，不用时可以收起。
橙色折叠沙发
360支招：可折叠的白色圆几在不需要的时候可收到沙发一旁，既能充分节省空间，又低调呼应了色彩艳丽的沙发抱枕，将客厅衬托得活力十足。
可折叠椅
360支招：面积狭小的衣帽间使用可折叠的梯椅，一物多用，解决高处拿取和收纳的问题，不需要使用时还可以收起，灵活节省空间。
可折叠餐桌
城市公共空间的设计的方法 篇3
关键词：城市中心；公共空间；PSPL调研法；公共生活
本文以哥本哈根公共空间设计为例，利用PSPL调研法对我国的公共空间进行分析，总结出我国公共空间设计中存在的问题，为我国风景园林师、城市设计师的规划设计工作提供借鉴意义。
一、哥本哈根公共空间的变化
本文分析丹麦哥本哈根城市中的公共空间建设，随着二战以后工业增长迅速，城市发展水平和速度都越来越快。市中心的规划问题引起越来越多人的关注，建筑杂乱、交通混乱、环境影响等。这些问题与民众要求的高水平生活愿望相差较远。1962年在众多意见和争论中，斯特勒格步行街在哥本哈根市中心建成。
（一）减少机动交通
中世纪的街道格局仍然保持在哥本哈根的市中心，古老建筑仍然占主导地位。伴随着工业的飞速发展及机动交通工具的激增，导致一系列影响城市交通的问题。比如市中心步行环境迅速恶化，所有的广场都被用来当做停车场。而斯特勒格步行街的建立，改变了这一状况。为了不占用步行者的空间，城市广场从被汽车占领变成人们的活动空间。机动交通工具的减少，这就说明人们的公共空间就越多，城市的魅力也就越能被人们所感受到。
（二）增加步行系统
哥本哈根的交通政策一直是鼓励人们步行。步行是最保护环境、最便宜也是最低噪音的交通方式，街道可以容纳更大的交通容量。步行不仅意味着一种交通方式，它更代表着锻炼身体，散步和场地空间的增多。步行中有着很多的乐趣，城市能够改变的关键因素在于此。另一个关键是城市方式的改变不是一蹴而就，而是渐变的。当更少的机动车辆出现时，街道和步行广场是增多的。在城市的其他地区，这种方法同样适用。每当一项成功的措施被执行后，人们往往会更期望于下一个阶段的改进。要想营造适宜的环境空间，就要研究目前公共空间的状况，并且提前预知和引导将要发生的公共生活。
二、我国城市公共空间存在的问题
我国目前城市公共空间发展存在着很多的问题，各地政府对城市公共空间建设也日渐重视起来，各种媒体不断报道各地取得的建设成就，公共环境质量得到了很大的提高，但是仍然有一些问题存在，比如：
（一）公共空间单一并且较少，原有空间被其他各种人为行为所占领
（二）形式单一，千篇一律，缺乏个性
（三）公共空间片面地强调宏伟华丽，实则枯燥乏味
（四）单一追求形式，仅仅适合观赏，实用性不够
（五）脱离实际，盲目追求
（六）绿化太少，缺少政府支持
（七）空间无序，车辆干扰较大，污染较重
（八）功能太少，文化品味太低
（九）只追求经济效益，忽略群众的感受，超密度开发
由上可知，在我国公共空间建设既存在质的问题又存在量的问题。其中存在着各种影响因素，本文就核心城市公共空间规划问题来陈述看法，并提出相应的设计对策。
三、公共生活研究方法（PSPL调查法）
扬·盖尔及其团队为我们的公共生活研究提供了PSPL调研法，可以用于我们各个城市之间的建设。PSP1调研法首先需要对现状进行全面的检查分析，并且找到问题所在，然后再采用相应的方法来解决问题。PSP1调研法就是相当于病人在医院进行全身检查一样，只有充分检查了病人的身体后，也就是充分了解到影响人们使用公共空间的因素后，才能有针对性地找到有效的办法。只有对症下药才能医好病人的病，否则将是事半功倍，投入了许多，但是效果并不是很好。PSP1调研法会帮助设计规划师更好地了解的人们公共生活，并在其中寻找公共空间与公共生活的关系，从而更好地指导公共空间的设计。以下是具体步骤：
（一）观察法
1.目的：计算出一个特定公共场所的人流量，并且记录人流量最大时的时间。
2.研究问题：在市中心步行的人数、文化活动和事件的数量及特点。
3.数据收集：现场观察、步行交通量计数、记录静态活动（绘制活动分布图）。
4.研究季节：冬季、夏季、初秋时段（冬季和户外活动季节）。
5.研究日子：普通工作日（周一到周五）是主要时间以及夏季的周六周日 。
6.一天研究时段：白天 10∶00～18∶00 ； 在选定的冬季和夏季工作日的晚上18∶00～24∶00研究晚间活动。为了便于对照过去和未来的研究，全部资料采集于全年的晴朗日子（晴朗，微风）。可以预期，在这些日子里活动最多。
7.方法：对人们在该公共场合逗留经过进行记录，并且每隔一小时记录一次。人数和活动都应该记录。
8.结果分析：分析城市中发生的事件和活动，地点、时间、人数、季节都应该记录下来。
（二）调查访问法
1.调查访问的目的：谁到这座城市来，来的频率和方式；哪些人群在城市中活动；这些人从哪里来，他们为什么要造访这座城市；他们在这座城市逗留期间做什么；使用者对城市的感觉；他们对城市中心将来的发展有何希望。
2.研究問题：根据目的设计针对性调查问卷。这项研究包括两轮调查：街头访问和问卷调查 ，街头访问会得到简要明了的答案，而问卷则会使许多问题得出答案。所有被调查的人都会得到调查问卷并被允许带回家，他们可以选择邮寄的方式寄回问卷。应该准备好英文问卷，并且要求记录下年龄、性别和国籍。
3.调查时间地点和方式 ： 晴朗天气分别于周一至周五以及周末进行。每天分为三个调查时段：早上、中午和下午。调查在城中十个地点以同样方式进行。此外，调查人员要在十个地点进行交换，这样结果会更具有代表性。
4.结果分析：根据调查出的结果分析，对人们的感受和态度进行分析，结果表明：人们最感兴趣的是古老的建筑，城市魅力、步行广场以及生活环境。不喜欢的是机动交通工具、不整洁的市容、他人的低俗行为和大幅的广告。最先希望看到的变化顺序的是：减少机动交通工具—提高植被覆盖率—高质量的建筑—更多的步行街道—更多的人住在市中心。而对于外国游人而言，也是一样的。这些愿望和顺序是对公共空间改善的侧重点。
（三）综合描述和分析
利用上面的方法可以对公共生活进行比较详尽的描述。量化的描述方法可以用来对公共空间发生、发展和结果进行阐述。人们对公共空间的态度看法和对未来的展望都可以利用这种方法来进行准确的描述。这种方法可以用来判断一个城市中心的活力，并且在这个基础上寻找公共空间和公共生活之间的契合点，为更人性化的公共空间提供动力和参考价值。这种方法具有可行性、可变性和可通性。
参考文献：
[1]郭恩章.运用城市设计手段体现城市特色[J].东北城市规划，1990， 4-6.
[2]赵春丽.PSP1调研法：城市公共空间和公共生活质量的评价方法，TL986
[3]郭恩章.高质量城市公共空间的设计对策[J].建筑学报，1998，（03）.
[4][丹麦]扬·盖尔.交往与空间[M].何人可译.北京：中国建筑工业出版社，2002.
[5][丹麦]扬·盖尔，拉尔斯·吉姆松.新城市空间[M].何人可，张卫，邱灿红译.北京：中国建筑工业出版社，2003.
[6]夏祖华，黄伟康.城市空间设计[M].南京：东南大学出版社，1997.
作者简介：
空间方法 篇4
在实现生活中, 经常会发现这样的一些地理物体或者现象之间有某种联系, 例如: 通常与高尔夫球场相邻的对象是停车场; 距离植被近的电线杆塔故障率高; 林地多的地方往往耕地、 住宅用地偏少; 处于气温低区域的森林, 发生病虫灾害概率小等。 这些地理空间中对象或者现象的相互关系可以被定义为地理空间关联规则, 地理空间关联规则用于描述大量空间数据 (对象或者现象) 之间有趣的相互联系。 从哲学层面上来说, 存在于的联系不是个别事物之间暂时的、 单独的、 特殊的关系, 而是一切所有事物、 现象和过程所共有的客观的、 普遍的本质之一; 所有事物都不能孤立地存在, 都会联系其他事物。 事物多种多样的联系普遍存在于宇宙中。
大数据 (big data) , 是指目前无法在可承受的时间范围内用常规软件工具进行捕捉、 管理和处理的数据集合。 大数据其特有的性质, 在Viktor Mayer-Sch nberger编写的 《大数据时代》 中大数据指不用随机分析 (非全面调查) 这样的手段, 而是对所有数据进行分析处理。 大数据的5 个特点: Volume ( 海量) 、 Velocity ( 快速度) 、 Variety ( 多样) 、 Value ( 价值) Veracity (真实性) 。 而地理信息大数据是大数据组成一部分, 是天生的大数据。 地理信息数据是关于地理数据所蕴含和表达的地理含义, 是与地理环境位置有关的对象或者现象的定量或者定性描述总称。 地理信息数据有区别于非地理信息数据的特点, 其主要区别是具有地理空间性质即地理定位信息 (坐标或位置描述) 。 而像经典的” 啤酒和尿布” 案例只是非空间的关联规则发现, 遇到更复杂的地理空间数据就无能为力了。
地理空间关联挖掘 (发现) 是利用地理空间关联规则提取算法发现空间对象或者现象间的关联程度, 从地理空间数据集合中抽取隐含知识、 空间关系或非显式的有意义的特征或模式, 挖掘地理空间数据集合的空间特性, 如地理位置、地理方位、 地理距离、 地理几何拓扑关系、 地理空间属性 (长度、 面积等) 等。 挖掘和发现日常生活中接触到的地理空间对象之间的空间关联模式或相互关系是目前地理空间关联规则挖掘的主要目的。 在地理空间分析中, 除了传统要素之间的关联 (简单、 时序和因果等关联) 规则的发现, 关联规则分析还可用于探索存在地理空间环境中上下不同事件之间的关联性, 如某地的气候异常与该地或者其他地方的灾害之间在地理空间分布上的关联关系, 或者多种事件/现象在某个地理空间上成群出现 (空间同位) , 都是关联规则的例子。 例如, 植物学家根据共生植被的分布, 发现 “半湿润常绿阔叶林”生长的地方80%有 “兰类” 植物生长。
参考目前使用最广泛的关联规则在数据挖掘中表达, 空间关联规则的基本形式为:
该公式可解释为 “满足A地理空间的条件常常也满足B地理空间的条件”, 其中A、 B是地理空间谓词集合 (A∩B =Ø, A∪B至少包含一个地理空间谓词) , Support (A→B) 为地理空间规则的支持度, Confidence (A→B) 为地理空间规则的置信度。 一般认为地理空间谓词的形式有4 种: 表示拓扑结构的、 表示空间方向的、 表示距离的和其他的。 各种各样的地理空间谓词是地理空间关联规则构成重要组成部分。 如, 地理空间距离关系 (如Close_to (靠近) 、 Far_away (远离) ) 、 地理空间拓扑关系 (Intersect (相交) 、 Overlap (覆盖) 、 Disjoin ( 分离) ) 和地理空间关系 ( 如Left_of ( 左边) 、 East_of ( 东边) ) 。每个这种空间关系的关联性都有一个支持度或有效性的度量 (是否具有恰当维持性) , 支持度表达式:
而有效性称为置信度 (是否具有适当的信任性) , 其表达式为:
一般用最小的置信度与支持度来提取有效的规则, 满足置信度与支持度条件即可认为是数据集的待求关联规则。
在此所要讨论的是在大地理数据环境下, 选取特定区域内的地理POI (Point of Interest) 数据, 集成利用空间分析中的聚类、 凸包、 叠置等分析, 分析在空间位置上有一定关联关系的空间对象, 挖掘出该区域内符合最小的置信度与支持度的地理空间关联规则。 挖掘地理空间关联规则在现实世界中极其有价值, 已经有一些非常经典的应用。 例如: 因为某区域气候 (如海洋) 异常对某区域气候 (如陆地) 异常事件的发生具有重要的诱发作用, 可以将两者进行地理空间关联挖掘, 可以得到区域之间相关的关联关系 (如发现出 “厄尔尼诺” 空间关联现象, 就是太平洋东部和中部区域热带海洋的海水水温异常地在某时间段持续变暖, 而整个世界区域气候模式发生一系列变化, 造成某些地区偏干旱而另一些地区又降雨量过多) 。探究异常和极端气候在空间上的发生规律乃至更深层次的原因, 可以对极端气候的发生提供预警依据, 如图1 所示。
2 Apriori算法与其地理空间化
Apriori算法 (Agrawal 1993) 是一种以概率 (频率) 为度量基础、 著名的提取和发现布尔型关联规则频繁项集 (item set) 的算法, 它使用循环渐进扫描数据集合的方式以求找到数据间的关系, 以形成规则。 Apriori算法包含两个重要的步骤: (1) 连接; (2) 剪枝 (去掉那些没必要的中间结果) 。 Apriori算法中常出现项集的概念, 项集简单地说就是项的集合, 包含K个项的集合为K -项集。 项集的出现频率就是指包含项集的事务数, 称为项集的频率。 如果项集满足最小支持度, 那么称它为频繁项集, 频繁项集k-项集的集合记作Lk。 然而, 该算法主要针对非地理空间数据的挖掘, 对地理空间数据挖掘能力不足。
相对于传统Apriori算法, 地理信息数据挖掘算法较为复杂, 其主要原因在于其挖掘对象地理空间数据本身的复杂性。地理空间数据具有地理空间位置和方位、 距离、 几何拓扑等地理空间属性, 并且其本身就具有一定的相关性 (距离近的地理空间对象和现象的特征越相近) 。 因此, Apriori算法必须进行地理空间化改造后才能适合地理信息数据的关联规则发现。
空间化改造后, 地理空间关联规则发现的优化算法可通过5 个步骤实现:
(1) 根据要求获得相关的地理空间数据。
(2) 运用地理学第一定律的相邻等原则描述空间属性和特定属性。
(3) 过滤和筛选重要的数据, 剔除不满足最小支持度的地理空间谓词。
(4) 运用空间度量度 (地理面积支持度和地理相交面积确信度等) 等其他手段对数据进一步提纯。
(5) 提取和发现地理空间关联规则。
地理空间关联规则的发现关键是地理空间关联规则的提取, 地理空间关联规则的提取关键是由最小支持度和置信度的计算。 式 (1) 、 式 (2) 、 式 (3) 可知, 地理空间关联规则的支持度和置信度计算都依赖于地理空间谓词集的支持度计算, 这个计算的基础不同于非地理空间的度量 (基于统计频度) , 而是地理空间的度量 (基于地理几何面积计算) 。
对地理空间POI点集ps中的点进行聚类分析, 所得聚类的凸包分析 (轮廓) 所覆盖的区域称为满足ps的区域, 记作polygon ( ps) 。 对于POI点合集合POIS = { ps1, ps2, … , psn}, 称polygon (ps1) 、 polygon (ps2) 到polygon (psn) 的交 (叠置分析-intersection运算) 为满足POIS区域, 记作polygon (POIS) 。 进行特定区域聚类地理空间关联规则提取时, 将一个POI类别点集看作一个地理空间谓词, 将该区域所有POI类别点集看作是地理空间谓词集。 称满足特定区域地理空间谓词集相交POIS的面积与研究区域R总面积之比为POIS的聚类-凸包-叠置支持度 (Cluster-Convex hull-Over Layer support) , 记为CCOS (POIS) , 则有:
其中calc Area () 为计算面积的函数, 将式 (4) 分别代入式 ( 2) 和式 ( 3) , 就可以得到规则A →B的聚类支持度CCOS (A→B) 和聚类置信度CCOC (A→B) 公式:
要实现的具体功能是从互联网上的地理信息服务 (腾讯地图开发平台) 获取POI集, 将POI集分类进行聚类分析生成聚类集, 对聚类集生成分析外轮廓凸包面集, 将这些面集进行叠置分析后计算面积, 根据面积计算最小支持度和置信度得到POI主题以Close_to (临近) 地理空间谓词的关联规则, 最后挖掘出来的地理空间关联规则以文本、 图表、 电子地图、街景全景的方式表达展示。 功能设计框架设计如图2 所示, 空间关联规则多方式表达如图3 所示。
3 空间关联规则的提取中的面积计算
Apriori算法空间化最基本思路是地理空间的最小支持度和置信度以多边形的面积计算为基础, 因此地理几何面积计算是地理空间关联规则提取实现的一个关键点。
所取得的数据为经纬度坐标, 因此所涉及的计算是地球面上的多边形, 计算比较平面系统复杂。 程序实现将地球简化为一个球体, 在地球球面上, 两点间最短的距离是最大圆的弧线段的长度。 所谓球面上的最大圆, 指的是在球面上圆心与球面的球心重合的圆 (例如地球的经线都是最大圆, 而纬线只有赤道是最大圆) 。 连接球体曲面上两点的最短弧线称为测地线, 它是由古代的科学家们测量地球两地点之间距离时发现的。 而一个球面上的曲面n边形, 是由n条测地线段首尾相连所构成的闭合多边图形。 与平面几何的情形类似, 每条空间球体测地线段定义为曲面多边形的边, 空间球体测地线段的交点定义为顶点。 顶点处两条空间球体测地线的切线的夹角就是空间多边形的内角。
设地球的半径为R (设为6378000 米) , ABC是地球上一个球面三角形。 分别以 α, β, γ 代表地球表面3 个顶点的内角, 仍然沿用符号△ABC表示它的地理空间面积。 沿着地球球面延长该三角形的3 条边, 将其延长为完整的地球球体的大圆。 地球球面上的这两个大圆会在地理空间中有两个交点, 这两个交点是在球面上以球心为中心的一条直径的端点, 这样的两个交点称为对径点。 记A, B, C的对径点分別是A', B', C', 如图4 所示。
考察球体的球面上半圆弧ABA' 和半圆弧ACA' 包围形成的区面区域。 由于球面上关于直径AA' 是三位空间旋转对称的, 因此很容易推理出这块区面区域与整个球面的面积之比为 α/2π。 已知球面的面积公式是4πR2。 所以这块区面区域的面积是2αR2, 即
△ABC + △A' BC = 2αR2
按照同样的方法, 还可以求得出:
△ABC+△AB'C=2βR2
△ABC+△ABC'=2γR2
因为△ABC' 和△A'B'C关于球心对称, 所以它们的地理面积相等:
△ABC' = △A' B' C
又由于上述三角形的其中4 个可以拼成半个球面, 即:
△ABC + △A'BC + △AB'C + △A'B'C = 2πR2
所以根据以上5 个方程, 可以解出:
公式7 就是地球球面三角形面积公式。 它最早是由英国籍数学家托马斯.哈里奥特发现的, 以笛沙格定理命名, 因为最早地将这个公式发表的是法国籍数学家吉拉德.笛沙格。
以公式7 为基础, 球面多边形面积计算需要将经纬度坐标换算成为弧度。 球面多边形计算面积的关键在于计算多边形所有角的度数。
对于球面n边形, 所有角的和为S, 球的半径为R, 那么其面积就是
根据公式8, 空间关联规则的支持度和置信度的筛选量度中的基础—地球表面多边形面积就可以计算了。 具体代码实现如下:
4 显示地图、街景地图以及线获取POI点集
4.1 腾讯地图开发
在线获取地理信息数据与地图展示 (二维矢量和街景景) 时主要用到了腾讯地图开放平台的Java Script API V2、 Web-Service API。
Java Script API V2 可用于在网站中加入交互性强的地图, 能很好地支持PC及手机设备, 目前是免费服务, 任何提供免费访问的网站都可以调用。 Java Script API中包含街景API, 是构建在v2 版本上的全新应用接口, 对于目的地, 可以让用户足不出户, 得到直观的浏览体验。
Web Service API是基于网络服务HTTP协议的数据接口, 开发者可以使用任何开发语言在客户端、 服务器按照腾讯地图Web Service API参数规范, 按需构建HTTP请求, 并获取结果数据 (目前支持json/jsonp方式返回) 。
4.2 Java Script API V2 创建地图及添加Marker、Label、Polygon
HTML文件中用腾讯地图Java Script API创建了以武汉为中心的铺满div的地图。 HTML中包含Java Script程序, 其功能是根据参数绘制标注Marker、 标签Label及多边形Polygon等覆盖物。 绘制参数由C# 后台计算提供, Java Script负责解析并绘制地图数据。
4.3 街景地图
街景地图是一种基于街道的实景地图服务。 中国街景地图的产生比较早, 甚至早于谷歌地图。 街景地图表达地理信息比较充分和详细, 是对传统二维矢量地图的一个有力补充。由于传统地图 (包括统计的电子地图) 对地理信息进行了抽象、 综合, 会对人的地理空间认知造成一定的影响, 因此街景地图的出现是解决 “最后100 米识别” 问题一个有效工具。
文中街景主要的参数是场景 (pano) 、 视角 (pov) 。 场景 (pano) 是一个360 度的全景 ( 街景是由无数个场景组成的) , 每一个场景都有自己的一个唯一标识Pano Id。 视角 (pov) 主要由偏航角 (heading) 俯仰角 (pitch) 、 缩放 (zoom) 3 个参数构成。 在JS程序中, 还使用一个重要的API对象qq.maps.Panorama Service, 其方法get Pano (position:Lat Lng, radius:Number, callback:Function) 的功能是通过某点经纬度获取指定半径内其最近街景场景信息 (包括pano Id、 场景所在坐标等) 。
本功能实现的JS代码如下:
其中函数get Args From Href的功能是获取坐标参数, change的功能根据坐标调用pano_service街景场景服务获取当前实景。
程序运行街景地图效果如图5 所示。
4.4 利用腾讯地图Web Service API及Java Script API V2 获取POI数据、行政区域范围
(1) 使用的POI数据通过腾讯地图Web Service API的地点搜索 (Search接口) 功能获取。
(2) 使用的行政区域范围坐标数据获取通过Java Script API V1.3 中的BMap.Boundary对象的get方法, 具体实现代码为:
JS前端获取的POI及行政界线数据将返回到C# 桌面程序处理。
5 聚类分析、凸包分析、叠置分析的集成及Apriori算法空间化的实现
在大数据时代, 数据挖掘和知识发现是最有价值和关键的工作。 大数据的挖掘和知识发现是大量、 可能有缺陷的 (不完全的、 有噪声的、 模糊的、 随机的) 非样本中发现隐含在其中有价值的、 潜在有用的信息和知识的过程, 也是一种决策支持过程。 程序实现的地理空间关联规则挖掘和发现主要基于聚类分析、 凸包分析、 叠置分析、 面积计算等, 通过对地理信息大数据高度自动化地分析, 做出归纳性的推理, 实现方法的实质就是Apriori算法空间化。 地理空间关联规则分析需要进行多项前序的分析和预处理工作, 传统的非空间化的Apriori算法需要量度的空间化, 计算统计对象的面积而不是一般事务性的频度, 而计算的面积是通过多边形叠置分析得到, 叠置分析的输入—待分析Polygon (面) 集由凸包分析得到, 凸包分析的输入—待分析离散点集由聚类分析得到, 聚类分析的源数据从Internet上在线获取。 聚类分析、 凸包分析的集成是叠置分析关键的前置处理流程, 而叠置分析是与Apriori算法集成在了一起。 整个程序处理流程图如图6 所示。
5.1 聚类分析、凸包分析、叠置分析的集成
将聚类分析、 凸包分析、 叠置分析分别编译为DBSCANDll.dll、 Convex Hull Dll.dll、 Over Lay Dll等.dll文件, 然后引用到叠置分析程序的解决方案中。 聚类分析、 凸包分析、 叠置分析具体实现见文献3、 4、 5, dll文件引用方法见文献5。
5.2 空间关联规则挖掘的程序实现说明
地理空间关联规则的地理空间谓词是由C# 的Dictionary类表达的。 Dictionary是一种泛型类 (封闭不同的数据类型) , 提供了从一组键到一组值的映射。 字典中的每个添加项都由一个值及其相关联的键组成。 通过键来检索值的速度是非常快的, 接近于O (1) , 这是因为Dictionary类是哈希表。 从程序的运行效果看, Dictionary类表达地理空间谓词进行快速查找和排序都十分方便。
(1) 判断是否为频繁集, 该功能为空间关联规则提取的核心function之一
其中, Split Poly Array Intersect是叠置分析交运算的函数, Split Poly Array Area是计算经纬度多边形集面积和的函数。
(2) 根据谓词名称, 查询得到谓词对应相关图层, 可以获取图层边界坐标
该功能主要依赖Dictionary的查询和排序功能。
(3) 得到1阶的频繁POI图层集
Split Poly Array Area函数也在该部分的程序中用到, 主要也是面积计算, 因为是一元谓词, 因此不需要进行叠置交运算。
(4) 根据频繁1-谓语集得到所有频繁集
这一部分根据频繁1-空间谓语集得到所有频繁集, 是空间关联规则提取必不可少的一步。
(5) 根据所有频繁集进行连接、 剪枝, 得到候选集
本程序是找出所有空间频繁k项集的集合, 为找出k项空间频繁集做准备, 该程序分为两步空间频繁集连接和空间频繁集剪枝, 具体过程为:
1) 连接处理: 为找出Lk ( 所有的频繁k空间项集的集合) , 通过将Lk-1 (所有的频繁k-1 空间项集的集合) 与自身连接产生候选k空间项集的集合。 候选集合记作Ck。 设l1 和l2 是Lk-1 中的成员。 记li [j] 表示li中的第j项。 假设Apriori算法对空间对象或空间项集中的项按字典次序排序, 即对于 (k-1) 空间项集li, li [1] <li [2] <……….<li [k-1]。 将Lk-1 与自身连接, 如果 (l1 [1] =l2 [1]) && ( l1 [2] =l2 [2]) && … … ..&& (l1 [k-2] =l2 [k-2]) && (l1 [k-1] <l2 [k-1]) , 则认为l1 和l2 是可连接。 连接l1 和l2 产生的结果是{l1[1] , l1 [2] , … …, l1 [k-1] , l2 [k-1]}。
2) 剪枝处理: CK是LK的超集, 也就是说, CK的成员可能是也可能不是频繁的。 通过扫描所有的空间对象或者空间现象, 确定CK中每个候选的计数, 判断是否小于最小支持度计数, 如果不是, 则认为该候选是频繁的。 为了压缩Ck, 可以利用Apriori性质: 任一频繁空间项集的所有非空子集也必须是频繁的, 反之, 如果某个候选的非空子集不是频繁的, 那么该候选肯定不是频繁的, 从而可以将其从CK中删除。
(6) 根据确信度过滤频繁集, 最后得到空间关联规则
该部分根据生成的可能频繁集进行确信值的度量, 进行了叠置分析交运算Split Poly Array Intersect和面积计算Split Poly Array Area, 对是否能够确定为关联规则进行了考理, 最终确定哪些频繁集可能构成空间关联规则。
6 空间关联规则挖掘结果的多形式表达与实例测试
6.1 空间关联规则挖掘结果的表达
如何展示挖掘结果, 要看数据挖掘的结果是什么形式, 由于是地理信息数据, 因此考虑以地图与文本、 图表结果的形式, 特别是集成了街景表达。 前面地图与文本、 街景已有介绍, 这一段重点介绍图表的表达。
图表实现是基于dotnetcharting控件完成。 dotnetcharting是一个很好用的图表控件, 能画出很漂亮的报表, 一般常用到的主要有柱状图、 饼图、 折线图3 种。 具体代码如下:
(1) 根据dotnetcharting封装了一个Charting类
(2) 根据空间关联规则生成chart
其中程序可以按照参数type的设置绘制柱状图、 饼图和拆线图。
6.2 挖掘实例测试
在实例测试中, 规则挖掘的空间谓词为距离关系-Close_to (临近) , 挖掘某个中心点范围内的POI数据, 挖掘的关联模式是Co-location Pattern Discovery (同位模式挖掘) 。 它是空间关联规则挖掘的一种, 地理同位模型表达为: (POIs, Location) , 比如 ({餐馆, 咖啡店}, 关山) 。 对地理信息进行分类, 针对不同的POI类别进行同位模式挖掘, 可以挖掘出这几类不同的POI之间组合的空间关联关系, 从而可以提供地理位置的推荐服务, 比如餐馆经常和咖啡店在关山这个位置同时出现, 那么在用户查询餐馆时系统就可以推荐给用户相应的服务 (如咖啡店查询) 。 基于区域大小, 根据颗粒粗细, 空间关联关系可以分为global pattern (全局关联模型) 和local pattern (局域关联模型) , 分别指所挖掘出来的空间同位模型到底是普遍性的还是只针对某些特定的地方。 比如上面说的餐馆和咖啡店经常一起出现, 可能只在关山这个区域存在而已, 这就是local pattern, 表示这是关山地区特有的特点。 从实用来说, local pattern可能更有用的, 因为global pattern经常挖掘出来的是常识 (common knowledge) , 不具备新颖性, 一般可能无需使用data mining技术来做。
实现的程序主界面中, 待分析数据选择的参数是 “所在区域”、“挖掘地点”、“挖掘级别” 和 “最小支持度”、“最小可信度” 等5 个输入设置; 电子地图的覆盖物绘制约束是设置是否 “绘制POI”, 设置是否 “绘制规则范围”。 其中挖掘级别是设置POI类别的颗粒大小, 级别数值越大则类别越处于底层信息越详细, 越小则类别越处于顶层信息越抽象。
设置5 个输入参数分别为 “武汉”、 “武汉大学”、 “1”、“0.0005”、 “0.7”, 程序运行结果如图7 所示。
设置5 个输入参数分别为 “杭州”、 “浙江大学”、 “1”、“0.0005”、 “0.7”, 程序运行结果如图8 所示。
设置5 个输入参数分别为 “北京”、 “北京大学”、 “1”、“0.0001”、 “0.7”, 程序运行结果如图9 所示。
设置5 个输入参数分别为 “北京”、 “清华大学”、 “1”、“0.0001”、 “0.7”, 程序运行结果如图10 所示。
设置5 个输入参数分别为 “上海”、 “复旦大学”、 “2”、“0.0002”、 “0.7”, 程序运行结果如图11 所示。
从以上测试结果来看, 关联规则挖掘的结果相对比较合理, 体现与地理位置背景相关的一些特性, 与实际情况接近。测试的大学附近POI中餐饮所占比例大, 各个学校略有差异。如图7 所示, 武汉大学附近是基础设施和美食餐饮相关联; 如图8 所示, 浙江大学附近是宾馆酒店与美食餐饮相关联 (可能是由于杭州是旅游城市) ; 如图9、 10 所示, 北京大学和清华大学附近是房产小区与美食餐饮相关联; 而如图11 所示, 复旦大学附近是以冷饮与西餐等相关联 (设置了比较详细颗粒的关联运算) 。 从能够挖掘出地理空间关联规则的支持度来看, 武汉与杭州是设置的数值较小, 而北京和上海设置的数值较大。 从地理面积的意义上考察, 这反映了武汉、 杭州与北京、上海按照城市面积大小可归为两种不同的类别, 而武汉、 杭州可归为一类, 北京、 上海可归为一类。 总体来看, 程序通过分析数据挖掘规则发现了新的知识, 而通过地图、 街景地图、 图表、 文本等表达, 使规则描述更清晰、 更直观。
7 结语
介绍了关联规则的Apriori算法, 并研究了该算法, 然后对该算法进行了空间化处理。 通过程序的运行情况可以看出, 集成多种地理空间分析工具对地理信息数据进行数据挖掘和知识, 能够发现某特定区域的地理信息潜在的关联关系, 得出的结论也和其地理背景知识相一致。 故此, 认为在实际应用中, 地理地理空间关联规则的数据挖掘与知识发现对地理信息数据有着非常重要的现实意义。 例如, 数字高程模型 (DEM) 含有地理坐标 (经度和纬度) 和海拔高等地理信息, 通过对DEM数据进行数据挖掘, 采用地理空间关联分析法, 提取与果树生长环境密切相关的信息, 如坡度、 坡向、 坡位、果树生长地理纬度、 离海洋的距离等地理因子。 通过对农业气候生态及其地理分布特征的研究, 结合历史气象资料、 实地考察、 现实种植等相关情况, 进行地理地理空间关联规则发现, 实现果树种植生态区域选择和规划, 指导果树种植, 为精细化农业提供辅助决策。 该应用具有很重要的科学意义和潜在的经济价值。 目前, 这个程序只是初浅地实现了地理空间数据关联规则的挖掘功能, 最小支持度和置信度设置也不灵活, 需要人工调整, 该程序将继续改进, 集成地理信息背景知识的约束, 使挖掘的规则和发现的知识更加符合真实情况。
参考文献
[1]Koperski K, Adhihary J, Han J.Mining knowledge in geographical data[J].communications of ACM, 1999.
[2]K Koperski, J Han.Discovery of Spatial Association Rules in Geographic Information Databases[A].Procof Fourth International Symposium on Large Spatial Databases[C].Maine, 1995:47-66.
[3]董志.利用DBSCAN实现约束条件下的空间聚类分析[J].电脑编程技巧与维护, 2013, (17) :65-75+87.
[4]董志.利用Monotone Chain算法集成在线地理信息数据生成凸包[J].电脑编程技巧与维护, 2014, (20) :72-81.
[5]董志.利用空间面-面叠置分析实现在线地理数据的信息挖掘[J].电脑编程技巧与维护, 2015, (13) :5-16.
恢复Oracle表空间的方法 篇5
Oracle表空间恢复方案
一。用户表空间
错误：
在启动数据库时出现ora-01157,ora-01110或操作系统级错误例如ora-07360, 在关闭数据库(使用shutdown normal或shutdown immediate) 时将导致错误ora -01116,ora-01110以及操作系统级错误ora-07368
以下有两种解决方案：
1.用户的表空间可以被轻易地重建 即最近导出的对象是可用的或表空间中的对象可以被轻易地重建等。在 这种情况下，最简单的方法是offline并删除该数据文件，删除表空间并 重建表空间以及所有的对象。
svrmgrl> startup mount
svrmgrl> alter database datafile filename offline drop;
svrmgrl> alter database open;
svrmgrl> drop tablespace tablespace_name including contents;
重建表空间及所有对象。
2.用户的表空间不能够被轻易地重建在大多数情况下，重建表空间是不可能及太辛苦的工作。方法是倒备份及做介质恢复。如果您的系统运行在noarchivelog模式下，则只有丢失的数据 在online redo log中方可被恢复。
步骤如下：
1)restore the lost datafile from a backup
2)svrmgrl> startup mount
3)svrmgrl> select v1.group#,member,sequence#,first_change# > from v$log v1,v$logfile v2 > where v1.group#=v2.group#;
4)如果数据库运行在noarchivelog模式下则： svrmgrl> select file#,change# from v$recover_file;
如果 change# 大于最小的first_change#则数据文件可以被恢复。 如果 change# 小于最小的first_change#则数据文件不可恢复。 恢复最近一次的全备份或采用方案一。
5)svrmgrl> recover datafile filename;
6)确认Oracle表空间恢复成功
7)svrmgrl> alter database open resetlogs;
3.只读表空间无需做介质恢复，只要将备份恢复即可。唯一的例外是：
表空间在最后一次备份后被改为read-write 模式
表空间在最后一次备份后被改为read-only 模式
在这种情况下，均需进行介质恢复
二。临时表空间
临时表空间并不包含真正的数据，恢复的方法是删除临时表空间并重建即可，
三。系统表空间
如果备份不可用，则只能采用重建数据库的方法
四。回滚表空间
有两种情况：
1、数据库已经完全关闭(使用shutdown immediate或shutdown命令)
1) 确认数据库完全关闭
2) 修改init.ora文件，注释“rollback-segment”
3) svrmgrl> startup restrict mount
4) svrmgrl> alter database datafile filename offline drop;
5) svrmgrl> alter database open;
基于出现的结果：
“statement processed”
“ora-00604,ora-00376,ora-01110”
6) svrmgrl> shutdown immediate 修改init.ora文件，增加如下一行： _corrupted_rollback_segments = (，…) svrmgrl> startup restrict
7) svrmgrl> drop tablespace tablespace_name including contents;
8) 重建表空间及回滚段
9) svrmgrl> alter system disable restricted session;
10) 修改init.ora文件
2、数据库未完全关闭(数据库崩溃或使用shutdown abort命令关闭数据库)
1) Oracle表空间恢复备份
2) svrmgrl> startup mount
3) svrmgrl> select file#,name,status from v$datafile; svrmgrl> alter database datafile filename online;
4) svrmgrl> select v1.group#,member,sequence#,first_change# > from v$log v1,v$logfile v2 > where v1.group#=v2.group#;
5) svrmgrl> select file#,change# from v$recover_file;
6) svrmgrl> recover datafile filename;
7) svrmgrl> alter database open;
3、数据库处于打开状态
1) 删除回滚段和表空间
2) 重建表空间和回滚段
五。控制文件恢复
1.所有的控制文件均被破坏
将备份的控制文件拷贝至原目录下 对于raw device,则：
dd if=con.bak f=/dev/rdrd/drd1 seek=128
2.并非所有的控制文件均被破坏
培养质疑能力的土壤、方法与空间 篇6
一、营造氛围，创设质疑的土壤
敢疑乐问总是在学生迷恋、执着、充分自由的状态下萌发出来的。作为教师，应为学生创设一个充满关爱、平等自主、尊重个性的学习氛围。学生们的学习总不是在同一条起跑线上，他们天真单纯、幼稚、自尊心强、容易受伤害，特别是后进生，总是担心自己问得太简单或问错了，被同学、老师取笑。因此，课堂上必须创设一种互相尊重、理解宽容和谐的学习氛围，把微笑带进课堂，用真诚亲切的微笑、和蔼可亲的态度、饱满的精神、良好的情绪不断加强师生的交流。另外，在课堂上还应实行鼓励性评价。教师善于用鼓励性语言，善于发现闪光点。对于学生的提问，只要有一点可取之处，就应该给予肯定，例如教《峨眉道上》时，有位差生问：峨眉山路有什么特点？我就让全班同学为他的敢于提问进行热烈的鼓掌，并请其他同学帮其解决问题。这位学生见自己一炮打红，自然洋洋得意，其学习的自信翅膀也就硬了许多。
另外，对于那些敢于突破常规思维局限，推陈出新不人云亦云的问题或见解，我们当教师的不能一棍子打死。在教《太阳》一文，我让学生举出太阳对人类有益的例子，有位学生却提出太阳对人类也有害，不是说得抹防晒露什么的，不然会得皮肤癌的吗？这些独特的见解，作为教师，我们不能全盘否定，而是应该表扬其善于发现问题、能提出自己独特的见解，从而为学生的标新立意创设了一个宽松的环境。
二、因地制宜，指导质疑的方法
质疑问难是标新立意的前提。只要学生敢疑乐问，创新思维才能有基础。在教学中，教师可采用自学质疑法学习新课。学生自读自悟，在读中发现问题，在探索中解决问题；也可以通过交流、讨论、合作学习等方式学习课文；还可以在课堂上开展小组竞赛活动，通过提问的数量与质量来评定成绩。
爱因斯坦说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”在教学中，我们应以创造者的姿态，进行发现式探索学习，积极发现问题，大胆质疑问难。例如一位教师在教《趵突泉》这一课时，有位学生在自学中对“假如没有趵突泉，济南会失去它一半的妩媚”时，提出质疑：“济南有三大名胜，为什么说没有趵突泉，济南会失去它一半的妩媚呢？应该是三分之一呀！”针对这个问题，这位教师让学生充分讨论，然后发表自己的意见，有的说趵突泉太美了，就应该占一半；有的说既然是三大名胜就应该是三分之一，因为它们各有各的作用。通过讨论，明确了趵突泉在济南这个泉城中的地位。因此，在不同内容的教学中，教师可因地制宜，就地取材，教给学生质疑求异的方法。
三、内外延伸，提供质疑的空间
学生在课堂上和课文中所学到的知识是十分有限，课本以内的生活，是我们语文学习的广阔天地，它是求异思维能力培养的源头活水。作为教师应引导学生由课内延伸到博大的知识领域里，开阔视野，丰富知识。只有重视课内外结合，才能为学生的认知活动、语言活动、思维活动、情感活动，提供取之不尽、用之不竭的丰富源泉。这样学生的求知欲就更加强烈了，于是也就更加好问了。
如教学《太阳》，当学到太阳的三大特点：远、大、热时，有位老师引导学生课后自己去查阅资料，第二节课，他们竞相上讲台，把从《少儿百科全书》、《十万个为什么》等书中查阅到有关资料，给同学们做了生动、有趣的自我介绍，这样学生的求知欲得到满足，也获得了更丰富的知识。
课内外结合，可以为课堂积累，课中释放，课后延伸这三步骤。这样课前收集，课中练习时学生便有表现欲。学习后并没有结束，而是一个新的开始，教师应引导学生参与延伸性的语文学习，做到以点引篇，以一篇带一组，使学生在实践中吸引更多的知识。
酒店空间布局的研究方法述评 篇7
一、引言
上个世纪80年代开始,酒店空间布局已成为国内外学者研究的一个热点。国外学者主要集中在住宿业空间布局模式演化、空间布局影响因素、住宿业微观选址方面。国内关于酒店空间布局的研究始于21世纪初,研究领域主要集中在:中国星级酒店的分布情况,如梅林从整体、各省来分析星级酒店分布特征。城市不同类型酒店的空间布局特征,如李彦兵等研究了青岛市经济型酒店空间布局;唐健雄等研究了长株潭城市群酒店业空间布局特征。空间布局的影响因素,如胡志毅等对南京市酒店空间布局的研究。
二、研究方法述评
(一)点数据研究方法
点数据研究方法较多,而本文只对运用较多的两种方法进行述评。
1、核密度分析方法
核密度方法是利用Arc GIS中的空间平滑技术,对点状数据进行平滑处理,并根据单位面积内点的密度来估计样本点的密度,并以此产生一个光滑的表面,从而直观地反映酒店空间的集聚状态。核密度的一般表达形式:
式中, (s) 表示为地点s处的核密度估计,r则为带宽,表示核密度函数的搜索半径,n为已接近样本数,则表示地点l与s之间距离dls的权重。
2、最邻近距离分析
最邻近距离分析是指利用最相邻的点对之间的距离描述星级酒店分布模式,核心思想是将个点之间最近的距离与理论模型的距离进行比较,得出点空间分布特征。
1982年Van Doren以美国1963-1977年的住宿业数据为研究样本,实证分析了住宿业的空间增长点,并发现州佛罗里达,拉斯维加斯,内华达州和夏威夷是美国住宿业发展突出的节点。
1985年Wall从住宿业变化的数量、类型视角探讨了核密度分析、最邻近距离分析方法,分析多伦多住宿业作为城市结构的重要组成部分,而大酒店仍然限制在小空间,但都集中在市区和机场附近。
2000年Begin根据分布模式来探讨厦门市的酒店布局演变,并与城市演变进行对比,得出他们之间是协同演化的关系。
2014年刘辰等运用Arc GIS 9. 3工具,从点数据对江苏省各星级酒店及其整体的空间布局特征进行了分析,结果发现星级酒店在江苏省内空间分布极不均衡,且各星级酒店分布差异较大。
2014年闫丽英等运用Arc GIS与logit模型,实证探讨了北京住宿业空间分布格局演变及各影响因素的影响程度。
(二)面数据研究方法
面数据研究方法主要有全局空间自相关、居于空间自相关分析,两种分析方法各有倾重点,所以一般会结合来分析。
1、全局空间自相关
全局空间自相关测度一般用来反映整个研究区域空间对象的平均关联度和空间格局以及显著性。其中,最常用的Moran’s I指数反映了空间各相邻区域单元属性值的相似程度。其计算公式为:
式中,E (I)为数学期望,Var( I)为变异数。
2、局域空间自相关
由于存在空间异质性,所以就需要采用局域空间自相关测度。
空间联系局域指标LISA,反映局部尺度上空间自相关的水平。Local Moran's I则反映空间自相关的程度,其表达式为:
若I(i) 的值为正,表明空间自相关的程度是高高集聚或低低集聚;反正为高低集聚或低高集聚。
2011年姜海宁从宏观和微观两个角度,分析得出长三角五星级酒店的空间分布格局,苏北和浙南是星级酒店的主要集聚区域,沪一宁沿线城市有零星分布。
2012年石榴花运用面数据分析得出北京市星级酒店的空间分布呈现出中心高、外围低的一种状态,且城区交界处是其主要集聚地,而一些中心城区以及与中心区域相邻的近郊区的部分街道,酒店分布密度仅达到了平均水平。
三、结论
空间观测图像弱小目标检测方法 篇8
目前这类弱小目标的检测方法大多与红外小目标的检测相似。典型的方法主要包括空域滤波[3]、频域滤波[4]、小波降噪[5]、形态学滤波[6]等基本降噪方法,长期以来国内外学者提出了基于经典方法的多种组合和改进的方法。文献[7]提出了一种局部标准差滤波的方法,通过求取原图像中各N×N邻域内像素标准差,提高小目标图像信噪比。文献[5针对图像噪声分布特性,利用小波变换与支持向量机相结合的方法对高分辨率遥感图像进行识别。文献[8]用灰度分割方法首先完成对可能运动目标的检测和标记,然后由后续图像帧间信息来实施目标对象的确认并完成跟踪任务。但这些算法很难同时满足检测概率高、虚警率低、实时性好的要求。
文中根据星空图像的特点,提出了一种基于两次检验,通过时空域滤波先粗检后确认的弱小目标检测方法。首先通过最小二乘拟合的方法得到图像背景参数,利用均值和方差滤除大部分噪声。再通过管道滤波,将混有噪声的弱小目标进行二次提取,通过多帧关联滤除噪声。最后用空域能量累积的方法对目标进行增强,提高信噪比。
1 星空图像噪声模型分析
星空观测图像的模型如式(1)所示。其中r(x,y,t)是原图像,c(x,y,t)是由电路引起的高斯分布噪声,d(x,y,t)是由暗电流和背景光引起的泊松分布噪声,由泊松定理,当单帧图像像素数非常大时,泊松分布收敛为高斯分布。s(x,y,t)是运动目标信号,n(x,y,t)是静止恒星。图1为一帧典型的星空观测图像(灰度16 bit,1 024×1 024 pixel)。
1.1 背景估计
除星空背景成像特征为大面积起伏背景噪声外,其余均为点状小目标,且空间目标的亮度很弱,在背景存在大量恒星的干扰下,分析背景的统计特性并建立起精确的数学模型来描述图像中的起伏背景,对小目标检测、识别是至关重要的。
图1的灰度分布范围为[0~65 535],图2为截取的部分星空图像灰度直方图,灰度分布集中的部分为图像背景噪声,从图中可以看出背景符合高斯分布,且噪声大多集中在灰度[200~300]之间。通过最小二乘拟合方法得到图像背景的均值和方差,步骤如下:
步骤1:计算整图均值μ0和标准差σ0;
步骤2:根据对大量图像的分析,设定最大标准差变化范围k=50;
步骤3:计算最小二乘意义下的拟合误差E;
步骤4:剔除野点。赋值μ1=μ0,σ1=σ0;统计灰度介于(μ1-3σ1,μ1+3σ1)之间的像素均值μ0和标准差σ0;
步骤5:如果σ1与σ0之差大于k,跳转到步骤3;
步骤6:k自减1,如果k大于1,跳转到步骤2;
步骤7:找出拟合误差E最小时的μmin和σmin。
此时得到的均值μmin和标准差σmin即为背景杂波的最小二乘拟合参数。对于图1所示星空图,μmin=233.72,σmin=9.23。方法的流程如图3所示。
取Thr1=μ-3⋅σ,Thr2=μ+k⋅σ,根据正态分布原理,理论上k=3时,灰度范围在[μ-3⋅σ,μ+3⋅σ],即灰度范围在[206,262]可以包括99.7%的背景噪声。最小二乘法拟合背景参数如图4所示。
2 弱小目标检验
对于弱小目标,要求的检测率较高而虚警率必须很低,同时目标本身的信噪比和对比度又较低,所以在单帧检测的情况下很难满足检测要求,必须结合多帧处理进行检验。像素灰度在小于μ+3⋅σ的范围内,仍有一部分弱小目标因信噪比过低而被误检为噪声而滤除。在原图像中,以μ+3⋅σ为中心,σ为半径,即取灰度值在[253,271]之间的灰度置为1,其他灰度置为0,如图5所示。图像中亮点同时含有漏检的弱小目标和噪声。由于噪声的分布是随机的,在任意帧中噪声不重合且无轨迹规律。可通过多帧累加的方法区别弱小目标和噪声。连续求取3帧图像并相加,当某个亮点在同一位置或其邻域内连续出现时,提取其坐标值存入数据库中,作为第一次粗检结果。利用管道滤波的方法,以目标为中心建立一个空间管道,管道的直径代表空间作用尺寸,管道的长度代表检测时间长度。对粗检得到的结果进行扫描,定义检测帧数为5帧,当在同一条管道内连续5帧可以检测到目标时,认为所检目标是真实目标,否则为虚假目标。
3 能量累计增加信噪比
对于检测出的弱小目标,其信噪比一般低于3,在图像中很难分辨,利用邻域信息对其进行能量累计增加信噪比。
一般认为,空间目标成像的灰度值在一定程度上高于背景噪声,通常具有一定的面积,可以从目标局部区域灰度较为稳定的特征出发来制订具体的分割标准。在预处理结果图像中选取m×n的滑动窗来统计图像中各局部区域的局部能量值。
首先给出关于图像局部能量的定义,以像素点(i,j)为起始点,大小为m×n的图像窗口的局部能量为
设I(i,j)表示原始星像,E(i,j)表示能量累积后的星像,Area T表示星像区域,定义低信噪比扩展目标满足如下条件
对于高斯背景噪声,假设其均值为μ,方差为σ,则经过能量累计后的图像均值μ’=μ,方差σ’=σ/(mn)1/2,取,k=100.3。即低信噪比扩展目标区域经过能量累积后星像的峰值信噪比大于3。
图6为利用不同大小窗口对原始图像中暗弱的小目标进行增强的效果图。分别采用3×3,5×5的窗口进行能量累积。可以看到暗弱的小目标在经过能量累计后变得清晰。
4 实验结果
为了验证方法的有效性,利用文中算法对拍摄的地基观测星空图像进行试验,图像灰度为16 bit,大小为1 024×1 024像素。软件平台为Matlab R2008a,运行环境为,硬件配置为双核2.3 GHz,1 G内存。
图7为原始星图局部放大的图像,图片中较亮的星坐标为(564,236),绿颜色圆内为3个暗弱的小目标,信噪比很低几乎被背景所淹没。图8为采用背景均值方差的方法对图像进行处理,可以提取出较亮的星点。图9为采用管道滤波对目标进行先检验后确认的方法,可以看出暗弱目标被有效地检测出来,提取其坐标并在原图中记录。图10为得到的最终结果,原星图中暗弱目标得到明显的增强。
5 结论
文中提出了一种有效的星空图像中弱小目标的检测方法,首先用最小二乘拟合的方法得到图像的背景参数,确定噪声所在的范围,利用阈值将大部分噪声滤除。并用两次检测,提取漏检目标,利用管道滤波的方法将暗弱小目标提取出来。最后通过能量累计的方法提高图像信噪比。经过此预处理后图像的信噪比显著增强,暗弱目标得到有效的划分和检测。
摘要：空间观测的星空图像中,由于恒星距离较远在图像中仅占几个像素,且存在大量噪声,因此很多信噪比较低的弱小目标被淹没。在预处理环节应将其有效地检测出来,降低后续目标识别和跟踪的虚警率。首先对星空图像的噪声模型进行了分析,通过最小二乘拟合法得到图像背景参数。利用两次检验的方法,首先对目标进行第一次粗验,利用管道滤波的方法进行第二次确认,滤除噪声得到目标。最后通过能量累积的方法对原图像中弱小目标进行增强。仿真实验结果表明了算法的有效性。
关键词：星空图像,弱小目标检测,最小二乘,管道滤波,能量累计
参考文献
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城市空间景观特色规划方法探讨 篇9
城市空间景观是城市特色的重要组成部分, 是承载了城市社会经济和乡土人文、结合城市自然环境条件而形成的城市物质环境。城市空间景观特色是城市社会经济和乡土人文特色的物化形式, 它同时具有城市功能性与文化性的双重特征, 是自然演进与人工营造的共同结果。
城市空间景观作为一种物化的景观形式, 从物质构成要素分析, 可分为人工环境景观和自然环境景观两大类。根据城市空间的层面划分, 城市空间景观可分为宏观、中观和微观三个层面。宏观层面的城市空间景观包括城市的空间形态、空间景观结构、开敞空间系统等;中观层面的城市空间景观包括城市空间景观风貌区、城市空间景观风貌地段以及城市景观节点等;微观层面的城市空间景观包括城市环境设施景观等。城市空间景观构成详见图1。
2 城市空间景观特色规划编制特点
在以往的城市规划实践中, 城市空间景观规划很少作为一个独立的编制内容来引导城市的建设与管理实践, 更多是作为城市不同编制阶段中的一个专题内容被提出。而这种方式的空间景观规划因受规划编制层次的限制, 很难从系统的角度对城市空间景观进行梳理, 往往成为所属规划阶段的附属内容与佐证。此外, 在一些以往的城市设计工程实践中, 可以看到城市空间景观规划设计的内容, 但这些空间景观规划设计存在两种倾向:一种是作为宏观层面的概念规划, 有一定的引导作用, 但却缺乏必要的控制措施进行有效的建设与管理;另一种是微观层次的空间景观设计, 大多缺乏宏观的系统结构引导与规划。
本文尝试将城市空间景观规划作为一项独立的规划编制内容提出, 它独立于任何一个规划编制阶段, 既属于战略层面的规划, 也属于控制层面的规划。它一方面从宏观上提出城市空间及景观发展的战略与目标, 另一方面又通过对用地开发的控制、设计导则的制定来引导与控制城市空间景观。因此, 城市空间景观特色规划是城市总体规划的有效补充与完善, 是城市详细规划的参照。
3 城市空间景观特色规划的引导与控制体系
结合城市空间景观的构成与规划编制特点, 笔者建构了城市空间景观特色的引导与控制体系, 详见图2。
3.1 城市整体空间风貌
3.1.1 城市形态塑造
关于城市形态的概念, 大致可以归纳出城市形态的两大特征[1]: (1) 城市形态由各种城市要素构成, 城市形态是城市各要素之间的复杂关系的外在体现形式; (2) 城市形态不断变化, 具有动态的特点和发展的性质。
由此可见, 对城市形态的塑造是建立在对城市各要素的综合把握以及对形态演进规律掌握的基础上, 以历史和发展的眼光来分析城市形态的形成与发展, 明确其特色形成的基础以及未来发展的动因。就具体方法而言, 值得借鉴的有凯文·林奇的“标准理论”[2]、康臣学派的“城市 (Town pl an) ”[3]分析方法和国内有关学者提出的城市形态“整合理论”等。城市形态塑造应在确定城市形态目标前提下, 有效地进行城市的新与旧、人工与自然、城市与建筑、城市与交通等多方面的整合, 塑造一个“好的城市形态”。
针对河池而言, 河池市的城市形态特色表现为“山水城的有机结合”——河池市独特的山水格局塑造了城市空间的格局, 而城市的空间发展也顺应了山形水势, 两者表现的相得益彰, 从而形成了山抱水绕的带形组团式的城市形态特征。在城市空间规划中, 首先必须充分尊重城市这一天然形成的形态特征, 顺势引导城市的空间发展, 以龙江为空间的“脉”, 以南北两侧的山为“廓”, 形成老城区、城东新区、城西新区、城东工业园区等若干功能组团构成的带状组团式城市形态特征, 各组团之间应控制适当宽度的生态空间, 从而使山水与城之间更加有机融合, 详见图3。
3.1.2 城市空间景观结构的建构
在城市形态塑造的基础上, 结合城市空间发展、参照城市总体规划的空间布局, 勾勒出城市整体的空间发展构架与景观结构, 以系统的方法提取城市空间景观系统中的结构要素, 如景观风貌区、景观轴线、景观节点等。
河池市的城市空间景观结构可以归纳为“一带两廓两轴四区若干点”。其中, “一带”是指沿龙江的一江两岸的城市景观带, 应充分体现出沿江的自然生态景观与城市景观的有机融合, 强化沿江建筑界面景观的控制, 展现滨江城市的独特景观风貌。“两廓”为南北两侧的山景界面, 规划应结合山形山势合理控制城市建筑轮廓, 将山景有效的纳入到城市的景观界面中。“两轴”是指沿城市东西向主干道新建路和南新路两条城市发展轴, 沿两条城市发展轴是城市建筑和人文景观的重要展示载体, 也是城市空间生长的结构基础。“四区”是结合城市的空间组团和功能分区形成的四个景观特色区域。“若干点”是结合城市的主要出入口、广场、功能中心以及重要的道路交叉口形成的城市景观节点, 详见图4。
3.1.3 开敞空间系统引导与控制
城市开敞空间系统是城市空间景观系统的重要组成部分, 它往往是人、城市和自然三者之间的联系纽带, 是城市中最具活力的空间主体。城市开敞空间系统通常包括城市街道与广场空间、城市绿地与生态系统以及城市景观视廊等内容。
河池市的城市空间发展必须充分考虑山水格局与城市的关系, 在道路、组团隔离绿带、建筑高度控制等方面应体现显山露水的思路, 梳理开敞空间系统并有效保持城市的景观廊道, 详见图5。
3.1.4 城市建设容量控制
城市建设容量控制是形成城市空间形态塑造与景观结构的重要手段, 其控制内容包括建筑高度控制、容积率控制和建筑密度控制等。
河池市的城市建设容量控制因受用地的制约, 主要是根据城市用地空间的开阔程度合理引导建筑高度的分布, 在空间开阔地段可适当布局高层建筑, 在空间狭窄地段应限制高层建筑的布局。
3.2 城市重点空间景观
一般而言, 城市重点空间景观可包括景观风貌区、重点景观风貌地段、节点景观引导等三个方面。
3.2.1 城市景观风貌区景观引导
规划内容包括城市景观风貌区的划分, 以及不同景观风貌区的景观特色引导。城市景观风貌区的控制主要内容包括:空间结构引导, 建筑高度分区控制, 建筑风格、色彩、材质控制等。结合河池市城市的空间组团和功能分区可形成四个景观风貌区域:老城区是城市生长的基点, 功能上以居住和商贸为基础, 空间特色上应体现历史性、民族性和人文性特征;城东新区作为城市的行政办公中心, 结合周边地区新的居住职能区, 应形成具有现代感和高效性的城市新区特色;城西新区以文体中心为核心, 结合周边地区新的居住职能区, 应形成具有人文性和时代感的“新民族风格”的环境特色;城东工业园区应形成新型的、生态特色的现代工业园区特色。
3.2.2 城市重点景观风貌地段景观引导
重点景观风貌地段包括城市的景观轴线、景观道路、滨河景观等影响和决定城市景观风貌的地段, 其规划的主要内容是线形景观结构引导与界面景观设计导则的指定。河池市重点风貌地段包括: (1) 沿龙江的一江两岸的城市景观带:主要控制内容包括岸线形式控制, 桥梁形式控制、滨江绿化控制, 滨江建筑界面控制等; (2) 新建路和南新路等景观道路:主要控制内容包括建筑高度控制, 贴线率控制, 街道墙控制, 建筑风格、色彩、材质控制等。
3.2.3 城市节点景观引导与控制
节点景观引导与控制包括景观节点的选择、分布以及设计导则的指定与设计意向。城市景观节点主要控制内容包括:主体建筑与小品的特色体现, 场地布局, 绿化形式等。
3.3 城市环境设施景观要素设计
城市环境设施景观要素是城市景观品质的重要体现, 也是城市景观特色的重要表现形式。主要针对包括环境小品、绿化设置、标识及广告、铺装设置、亮化设置等诸多环境景观要素制定具体的设计导则, 引导其建设走向特色化、系统化。河池市的城市环境景观应充分提取河池的地方和民族文化元素, 结合地方的建筑材料、植物树种等, 表达出具有独特的地域性环境景观特征。
4 结束语
在城市规划管理过程中, 经常会遇到这样的难题:总体规划对城市用地的布局与安排很难具体落实到对城市空间景观风貌的控制上来, 而控制性详细规划和修建性详细规划很难在城市的层面上控制和引导城市空间景观风貌。这就要求在城市层面上编制一种规划来引导和控制城市的整体空间景观风貌建设。如何有效地引导和控制城市的空间景观风貌, 编制城市的空间景观特色规划, 是规划者们值得研究和探索的问题。
参考文献
[1]凯文·林奇.城市形态[M]北京:华夏出版社, 2002, 6.
[2]刘捷.城市形态的整合[M].南京:东南大学出版社, 2004, 10.
展示空间设计程序与方法 篇10
一、展示空间的定义
展示空间基本的定义是指表示物体展现之类的状态, 是展览定义的一种进一步延伸。因此, 展示空间设计的基本定义可以归纳为通过交流和传达为主要行为的进行有目的性、有计划性的形象宣传的一种相互补充的环境设计。展示空间设计为了营造一个人为的空间环境, 其目的是运用设计手段, 从而高效的传递信息及促使信息的快速的有效的接受, 实质上是人与物、人与人之间创造出的一个彼此交往的空间环境结构。
二、展示空间设计程序与方法
展示空间设计是有计划性、目的性的设计, 遵循拟定计划分阶段和时间顺序, 用基础的的科学设计手法来进行, 称之为展示空间设计程序与方法。
(一) 设计前期工作筹备
总体设计前首要目标是对展示空间设计脚本进行一个充分的了解, 也是把握总体设计定位和展示结构的来源。
(二) 设计因素分析
分析艺术与设计展览空间的研究因素, 目的是为了执行特定的展览空间。多元素展示环境是由许多设计因素共同构建而成的, 其基本因素是:展品, 展览, 展览道具和灯光。
1. 展示空间最重要和最基本的功能就是展示。
一场盛世完美的展览会留给观众一种流连忘返的独家记忆。所以对于展示空间的研究最重要的就是展示。展示空间是一个具有活跃性开放的流动空间, 也能更好地满足观众的需求来获取空间信息。从本质上讲, 展示空间是对商品和参观者的展示行为需求存在的。
展示空间分为室内展示空间和室外展示空间。室内展示空间又分为固定展示空间和临时展示空间。展示空间设计应满足功能、精神及审美三个层面的需求。功能需求指的是空间之间的区别, 以满足展示, 演示, 沟通和人流分布, 并实现合理的空间使用用途所需的其他功能。精神因素是指空间设计应准确反映展会的文化内涵, 良好的把握空间。展示空间设计的基本原则包括以下四点:合理确定参观者的流线:以最有效的展示空间位置对展品进行展示;重视展示空间的安全性和可靠性;注意协调总体与布局的关系。
2. 展示活动中展品是基础, 同时也体现了展示和演示任务和目的。
因此, 展示空间设计之前, 对展品熟悉、了解是一个非常重要的组成部分。根据展品的不同种类, 样式, 大小, 颜色, 形状通过不同的表现手法以达到一定的表现效果。
3. 展示道具作为一种特殊的环境设施, 具有代表性的展示空间环境中的重要成分。
既能很好的围合多个空间, 多方位展示展品, 又能在整体设计呈现在参观者面前更为直观的感受。它的形状、结构、材料、质地和制作工艺都将对展示效果具有直接的影响。除了展示道具具有的美丽造型, 还要遵循它的设计原则:一个固定的标准为基础, 通过在功能和形式上特殊的设计, 以获得最大的变化结构元素;展示道具规模应符合人体工程学标准的要求, 可移动、拆卸。是空间能更加灵活的变化运用, 增加空间的使用率;结构上要坚固耐用、安全可靠;造型简洁、色彩单纯, 与展示空间环境的风格、展品特点相一致。
(三) 方案设计阶段
展示空间设计, 以设计一个脚本为基础进行再创作, 将虚拟设计过程中的想法变成展示特定的实体的过程。
1. 设计概念的生成
展示空间设计从设计师的概念和想法出发, 体现在视觉形象表达与思想形象的创造。视觉形象是一种创造性的把握所显示的图像, 是把握形象的创造力, 清晰度的形象。展示艺术设计和空间是分不开的, 甚至展现艺术是运用空间组织的一种艺术表现。无论是从展示设计概念中, 展示设计过程和展示方面的性质和特点, 空间概念始终贯穿其中。
在设计概念阶段, 节省空间的设计就显得尤为重要, 是设计的基础和核心。展览空间具有双重性, 时间性和流动性。展示空间的大小、形状被固有的自身形态所固定, 同时该空间也决定着维护物的形式。展示的时间性是指四维的展示空间, 我们需要从运动时间掌握三维空间。时间意味着运动, 如果将时间抛开来研究空间将是毫无意义的。人的感情在紧密相连的时候, 人们在展示空间环境欣赏展品必然上升到一个动态的观赏。人们在展示空间中体验着时间和空间变化, 从而构成一个完整的感官体验。要创造一个良好的展示空间, 必须从空间入手。
2. 草图设计构思
草图设计阶段中, 草图设计是室内设计初步阶段的关键和重要内容。它表达了室内设计师在这个时期最具创作灵感的思维过程。草图设计的前期阶段, 可以进行单项的草图设计, 到了后期阶段就进入快速草图, 它是在前期单项草图完成的基础上, 画出整个室内空间透视草图。
3. 设计方案的制定
在确定了基本的设计理念, 设计方案的制定成为发展的一个关键部分。一套完整的设计, 包括平面图, 立面图, 效果图和设计说明。设计方案包括艺术设计和技术设计两方面的问题。艺术设计是利用创造性思维将一个抽象的形象演变成视觉传达过程。技术设计和艺术技术是互补的, 是对艺术设计的实现与再创造, 而且是整个展示空间技术支持的保障。
(四) 施工图的设计
施工图制作被确定为是进一步深化方案的过程, 基于空间尺度的系统、材料和结构体系上。得出必要的标准施工图纸来作为主要的标准内容是建筑的唯一科学依据, 再美的表现和标准的控制是分不开的。展示空间设计方案通过后进入施工图设计阶段。设计符合标准的施工图纸, 是把规划方案效果图变成一个标准的施工图的过程中, 它具有可实现性。
(五) 设计实施阶段
设计实施阶段也就是该项目的建设阶段。室内装饰施工前, 设计师应该将设计意图像施工单位介绍说明设计意图和图纸的施工技术;要求在施工工程现场检查监督。有时需要根据建议修改或补充部分图纸;在施工结束时, 配合质检部门和施工单位一起进行项目验收。
三、总结
通过以上对展示空间设计的程序与方法可以看出展示空间设计是一个系统的、特殊的工作, 它涵盖了展示空间的装修设计和陈设设计, 并且由设计与施工两部分组成, 相互制约, 相互联系。一个完整的设计只有按照标准的设计程序与方法才能保证设计的可实施性, 保证设计工作有序的进行。
参考文献
[1]任仲泉.展示设计.江苏美术出版社, 2001.
[2]陆峰.展示设计.合肥工业大学, 2001.
空间方法 篇11
针对集装箱码头堆场空间及龙门吊设备资源紧缺时的堆场空间资源分配问题，利用整数规划方法建立集装箱堆场空间分配两阶段优化模型.第一阶段模型（M1）对同一箱区内的航线进行组合配对，目标是最大化堆场共享箱区的数量；第二阶段模型（M2）对M1中生成的航线组合进行堆场空间位置分配，目标是周期内总运输成本最小.结合港口实际数据设计数值实验，验证模型的正确性和有效性.结果显示，通过对堆场空间的分配，出口箱区和中转箱区的利用率平均可增加18%，能较好地解决堆场资源紧张问题.
关键词：
堆场空间分配； 资源限制； 整数规划； 共享箱区
中图分类号： U691.31
文献标志码： A
收稿日期： 20151027
修回日期： 20151222
基金项目： 国家自然科学基金（51409157，71602114）； 高等学校博士学科点专项科研基金（20133121110001）；上海市晨光计划（14CG48）；上海市扬帆计划（14YF1411200）；上海市教育委员会科研创新项目（13YZ080，14YZ112）； 上海海事大学研究生创新基金（2015ycx063）；上海海事大学优秀博士论文培育项目（2015bxlp006）
作者简介：
檀财茂（1989—），男，安徽安庆人，博士研究生，研究方向为港航物流系统规划与管理，（Email） caimaotan@hotmail.com；
黄有方（1959—），男，浙江新昌人，教授，博导，博士，研究方向为物流系统优化，（Email） yhuang@shmtu.edu.cn
A twostage optimization method of container yard space allocation
with space and equipment resource constraints
TAN Caimaoa， HUANG Youfanga， YAN Weib， YU Hangc
（a. Institute of Logistics Science & Engineering； b. Logistics Engineering College； c. School of Economics &
Management， Shanghai Maritime University， Shanghai 201306， China）
Abstract：
Considering the yard space allocation issue with the resource constraints of yard space and cranes in container terminals， a twostage optimization model is formulated for container yard space allocation using integer programming method. The first stage model （M1） aims at maximizing the number of sharing blocks by pairing routes in the same yard block. The second stage model （M2） is for the yard block allocation for the pairs of routes created by M1 and its objective is to minimize the total transportation cost in a cycle. The numerical experiments are designed with the actual port data to verify the correctness and effectiveness of the model. The results show that the space utilization of the blocks for outbound and transit containers can increase about 18% through the yard space allocation， and the allocation plan is good at solving the yard resource shortage problem.
Key words：
yard space allocation； resource constraint； integer programming； sharing space
0引言
近几年随着桥吊作业工艺及设备本身性能的不断提高，港口作业瓶颈已经由海侧逐渐向堆场发生转移.[1]很多集装箱码头经常出现海侧岸桥空闲，而其作业任务序列中的集装箱仍堵在堆场中的现象.如何在场地和龙门吊资源有限的条件下解决码头作业的瓶颈问题值得深入研究.
现有的港口相关文献中不乏对港口码头各种作业设备的作业调度问题的研究（有单独一种设备的作业调度[24]或者整合几种设备的联合调度[57]），而将堆场空间分配作为解决码头作业问题的重点的研究则相对有限.文献[811]将码头的集装箱堆场作为研究的重点对码头堆场的空间进行分配，通过为堆场的各箱区划分子箱区的方式，将各航线分配到对应的子箱区.研究的目标一般为最小龙门吊分配数量[9]、最小运输成本[10]和最小时段内箱区集卡数量[11].文献[12]和[13]对堆场出口箱区的集装箱分配策略进行研究，提出了基础的堆场出口箱空间分配问题.文献[1416]提出在箱区航线分配时使用“共享箱区”这一理念，通过利用不同航线的进箱规律，增加堆场箱区的利用率.文献[14]提出两阶段分配模型，但其主要目标不是最大化共享箱区的量.文献[15]利用共享箱区来解决码头航线箱量的波动问题.文献[16]联合考虑码头泊位分配与堆场空间分配，建立了泊位和堆场分配混合整数规划模型，并设计算法求解.
相对于欧洲一些港口，亚洲很多港口的岸线资源紧缺，堆场资源非常紧张.随着吞吐量的逐年增加，很多码头的实际吞吐量已经超过设计吞吐量的两倍，码头堆场区域的拥挤程度可想而知.很多学者在研究了在堆场堆放的航线的出口箱进箱规律后，针对进口箱区提出了“共享箱区”这一概念，较好地缓解了堆场空间不足的问题.“共享箱区”是可供不同航线的集装箱共用堆存的箱区，共用的大小和位置可以根据实际情况情形设置.“共享箱区”利用不同航线船期的不同，根据航线各自的集装箱进箱规律，实现箱区的共享.
1堆场空间分配模型
1.1问题描述
本文将堆场空间分配问题分解成两个连续的问题：第一个问题模型为航线组合配对，即确定箱区的航线配对组合情况，目标是最大化箱区的空间利用率（此时箱区只有一个大小概念并无堆场空间地理位置信息）；第二个问题模型为箱区航线指派，即将第一阶段已经配对好的航线组合指派到堆场中的具体箱区.
1.2第一阶段模型M1
1.2.1集合、参数与变量
1.2.2目标函数和约束条件
进行航线配对组合时，主要目标是实现箱区共享，尽量增加共享箱区数量，提高堆场的空间利用率.因此，模型的目标函数是最大化所有实际箱区共享箱区的数量.式（2）和（3）为子箱区配对航线唯一性约束.对每个子箱区有且只能分配1条固定的航线，不能分配多条航线.同时，虚拟子箱区只能分配虚拟航线.式（4）为航线子箱区数量约束.给每条航线分配的子箱区数量不能小于航线所需的最小子箱区的数量，以满足其堆存需要.式（5）为箱区龙门吊作业限制.依照相邻的龙门吊作业时的安全作业距离限制，同时结合码头作业经验，箱区对同时作业的龙门吊数量有限制.式（6）为相邻箱区作业限制.同一箱区内的相邻子箱区如果同时进行装船作业，很可能会造成龙门吊冲突和集卡拥堵情况的发生.式（7）和（8）为航线发箱点数量约束.对航线进行子箱区分配遵循“分散且集中”的原则.式（9）～（12）为变量逻辑关系约束.建立各种变量相互之间的逻辑关系，主要体现为Sri，Sli，bqm，xim之间的数学关系.式（13）～（15）为决策变量范围约束及其他逻辑关系.
1.2.3模型线性化
1.3第二阶段模型M2
1.3.1集合、参数与变量
1.3.2目标函数和约束条件
航线组合分配模型目标是周期内将航线组合分配到堆场各个箱区的总运输费用最小，假设运输费率一定，即实现总运输距离最小.式（22）为箱区分配唯一性约束.对于堆场中的每个箱区，其分配的航线组合有且只能有1个，不能有多个航线组合.式（23）为航线组合分配唯一性约束.对于每个配对的航线组合，其必须分配且只能分配至堆场的某一个箱，不能分配至多个箱区.式（24）和（25）为龙门吊资源约束.由于不能在每个箱区放置固定的龙门吊，一般为每一道安排一定数量的龙门吊.式（26）～（28）为作业量均衡约束.在进行箱区分配时必须考虑堆场每个道的作业量均衡，一方面是为了避免资源过度使用而导致故障发生率提高，另一方面也是为了平衡龙门吊司机的作业量，减少员工工资差额.式（29）和（30）为变量范围约束.
2数值实验
2.1基础信息
本文结合某港口的实际运营数据进行数值实验设计，用以测试和评价本文所建模型的正确性和有效性.实验对某集装箱码头的进口箱区、出口箱区以及中转箱区的龙门吊进行分配.堆场出口箱和中转箱分开堆存，且不同公司集装箱在箱区内也不混合堆放.进口箱区则按货主、箱主混合堆放，不区分公司和航线.实验中所使用的信息见表1，码头堆场部分箱区数量、位置等基本信息见图1.
因为码头服务的主要对象为集装箱班轮，其航线周期为一个星期，因此本文选取正常时期内某一周的航班数据进行计算.实验计算中每个子箱区可与相邻箱区共享的最大空间为20 TEU，单位共享箱区量为10 TEU，每天各道最小工作量与平均工作量之差与最大工作量之比控制在0.25以内，实验中的其他主要参数见表2.
2.2模型求解
使用IBM ILOG CPLEX优化软件对模型进行编程，调用相关数据计算，在处理器为Intel Xeron，RAM 32G的服务器上进行计算，计算约5 min可得计算结果，具体分配方案（方案A）见图2.
直观地看，方案A有如下几个特点：（1）MSK航线的箱区集中在堆场左侧，而CMA航线的箱区集中在堆场右侧；（2）中转箱区集中在堆场的离岸线较近的优势位置，出口箱区相对靠后；（3）不同于传统操作方案（方案B）在某几道集中堆放进口箱，方案A中进口箱区分配在堆场的每一道.
2.3结果分析
2.3.1箱区利用率分析
2.3.2作业均衡分析
因码头龙门吊资源紧缺，码头不能在每个箱区都安排至少1台龙门吊，只能在每一道安排一定数量的龙门吊.因此，各时段堆场每道作业点总数小于安排的龙门吊数量，尽量减少龙门吊的“跨场”次数.方案A各时段每道的作业点数见图4.
在满足各道作业点数约束的基础上，堆场管理还需要均衡各道龙门吊每天的作业量，一方面可以减轻某些道的作业冲突，另一方面也可以均衡龙门吊司机的工资收入.方案A中堆场每道每天作业量见图5.
方案A将进口箱区拆分在不同的作业道中，这与传统方案（方案B）将进口箱在某几道整道集中堆放不同.这是因为进口箱区在周期内的作业量相对于出口箱区和中转箱区而言小，且作业时段分布相对平均，所以在各个时段内的作业量“小而均”.如将进口箱整道集中堆放，则堆场各道的作业量均衡性相对较差，各道的作业点数差别也会相对明显.方案A与方案B相关结果对比见表3.
2.3.3运输成本分析
通过限制各道的龙门吊数量同时尽量使各道的作业量均衡，码头方面虽然可以减少龙门吊的频繁“跨场”以及实现龙门吊司机工资待遇的相对均衡，但可能会引起总运输作业成本的增加.因此，有必要对堆场每道龙门吊数量和作业量均衡要求与堆场总运输成本间的关系进行讨论.两种因素对码头堆场作业总成本的影响分别见表4和5.
从表4和5可知，每道固定配置的龙门吊数量减少会引起周期内运输成本的增加，而且随着每道固定安排的龙门吊数量的减少，总成本呈显著上升趋势，边际成本迅速增加.堆场各道之间作业量均衡的要求越高虽然也会使总成本越高，但是其影响相对于龙门吊数量的影响较弱.因此，对于码头管理者而言，当码头龙门吊资源紧缺时，需综合考虑新增龙门吊的成本与现有资源条件下调配总成本之间的关系，作出合理的决策.
3结论
本文分别通过两个阶段优化来解决码头资源紧缺问题：第一阶段箱区航线配对利用“共享箱区”理念，解决堆场空间不足问题，增加堆场的箱区利用率；第二阶段通过对堆场所有箱区的空间位置布局，应对龙门吊资源限制问题，同时还考虑了不同类型集装箱中转周期问题和各道作业量均衡问题.值得注意的是，能否将两个阶段融合并建立一个互相反馈的机制用以解决堆场空间分配问题是今后需要进一步研究的方向.
参考文献：
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作空间几何体截面的方法 篇12
1.直接连结法
【例1】 在长方体ABCD-A1B1C1D1中, P、Q、R分别是棱A1B1、B1C1、BB1的中点, 画出过P、Q、R三点的截面.
分析:因为P、Q、R三点在长方体的棱上, 且两两在长方体同一个侧面或底面内, 直接连结两点即可 (见图1) .
小结:有两点在几何体的同一个面上, 连结该两点即为几何体与截面的交线, 找截面实际就是一个找交线的过程.
2.作平行线法
【例2】 在长方体ABCD-A1B1C1D1中, P是棱BB1的中点, 画出过A1、D1、P三点的截面.
分析:连结A1P, 因为平面ADD1A1//平面BCC1B1, 所以只要过P作A1D1的平行线就可以了.取CC1的中点Q, 连结PQ, 则A1D1//PQ.连结D1Q, 得到截面A1PQD1 (见图2) .
小结:过直线与直线外一点作截面, 若直线所在的平面与点所在的平面平行, 可以通过过点找直线的平行线找到几何体与截面的交线.
3.作延长线找交点法
【例3】 在长方体ABCD-A1B1C1D1中, M、N分别是棱AB、BC的中点, 画出过D1、M、N三点的截面.
分析:连结MN, 延长NM、DA交于一点E, ∵E∈面D1MN∩面A1ADD1, D1∈面D1MN∩面A1ADD1, ∴ED1=面D1MN∩面A1ADD1.连结ED1交AA1于点P.连结D1P、PM.同理找到Q, 连结D1Q、QN, 得到截面D1PMNQ (见图3) .
【例4】 在长方体ABCD-A1B1C1D1中, P、Q、R分别是棱AB、BC、AA1的中点, 画出过P、Q、R三点的截面.
分析:连结QP, 延长QP与DA交于一点E, 连结ES交AA1于R, 连结SR、RP, 取D1C1和CC1的中点M、N, 连结MN、NQ, 易证SM//PQ, MN//PR, NQ//SR.得到截面PQNMSR.
4.辅助平面法
以上所作截面的棱上三点中至少有两点在一个侧面或底面上, 若三点中两两都不在一个侧面或底面中, 则在作截面时需要作一个辅助平面.
【例5】 在长方体ABCD-A1B1C1D1中, E、F、P分别是棱AA1、BC、D1C1的中点, 画出过E、F、P三点的截面.
分析:首先过E、F作一个辅助平面.过F作直线FK//BB1交B1C1于K, 连结A1K、AF, 则有FK//AA1, 得到辅助平面A1AFK, 连结FE并延长交KA1的延长线于H, 连结HP交A1D1于Q, 并延长交B1C1的延长线于R, 连结RF交CC1于N, 并延长BB1的延长线于G, 连结GE交AB于M, 再连结EQ、MF、PN, 就得到截面EQPNFM (见图5) .
【例6】 在长方体ABCD-A1B1C1D1中, E是底面A1C1上的一点, F是侧面AB1上的一点, K是底面AC上的一点, 画出过E、F、K三点的截面.