地图材料（共9篇）
地图材料 篇1
磁性材料是广泛应用于计算机、电子元器件、通讯、汽车、家用电器、工业自动化、航空航天、国防等高科技领域的基础材料。当前, 我国正处于由“中国制造”向“中国创造”转型的关键期, 而低碳经济、绿色发展、高档需求又对我国磁性材料产业链完善和技术创新提出了更高的要求。我国磁性材料企业应在充分尊重国外企业知识产权的同时, 充分应用国外先进技术, 进行二次创新并提升自身水平, 并将技术创新与市场相结合。这是关系到我国磁性材料产业未来发展的关键。
本文以中国知识产权网为平台, 利用磁性材料专利数据, 制作磁性材料的管理专利地图和技术专利地图, 以期使相关政府部门和企业熟悉磁性材料产业的发展历程、技术动态和未来的研发趋势, 从而为政府和企业做出更加科学合理的决策提供参考。
数据来源与研究方法
本文研究数据来源于中国知识产权网, 检索范围包括国内外在我国申请的所有专利, 时间范围是1985年至2012年12月。共检索到检索摘要中含有“磁性材料”关键词的5450篇磁性材料专利文献。
本文利用检索平台批量下载的功能, 将检索结果以EXCEL文件的形式保存。通过阅览各条专利信息, 剔除不相关专利与重复专利后剩余4928项。利用EXCEL数据分析功能, 对筛选过的4928项专利数据的各个字段进行分析, 绘制出我国磁性材料产业的专利地图, 得出了我国磁性材料产业的现状与发展趋势。
我国磁性材料产业专利管理地图分析
1.专利发展动向
从我国磁性材料产业专利申请数量的趋势 (见图1) 可以看出, 2000年以前, 我国磁性材料产业一直处于低速较平稳的发展态势, 每年专利申请增长量在10~20件。其中有个别年份增长超过50件、个别年份出现负增长, 但每年专利申请量均未超过100件, 增长不够明显。其原因主要是, 磁性材料相关技术在世界范围内已基本成熟, 部分国际磁性材料技术逐步向中国转移。而2000年以后, 随着国际磁性材料产业加大向我国转移, 以及国家产业政策的扶持, 使我国磁性材料市场更加规范, 2001~2006年的专利申请量增速明显。2009~2011年, 专利申请量出现较快增长。这主要得益于国家扩大内需的政策刺激了磁性材料产业的加快发展。2012年, 专利申请量下降, 主要是由于本文统计时间截止2012年10月, 时间上存在差异。总之, 磁性材料产业在我国是一个具有发展潜力的新兴产业, 如果制定并实施合适的专利战略和相关政策, 就有可能在全球磁性材料产业中取得主动。
2.专利国别分布
从申请人的国别来看 (见图2) , 磁性材料在中国知识产权库中分布于29个国家, 其中, 我国申请的磁性材料专利共有3771项, 约占总数的76%。各国在我国申请的专利达到1157项, 约占总数的24%, 比例较大。其中, 日本在我国申请的磁性材料专利高达647项, 其次是美国, 第三是荷兰。韩国、德国、法国、瑞典、瑞士的专利申请量均超过25项。说明日本、美国、荷兰等国高度重视我国市场, 企图通过专利保护形式对我国市场进行专利战略部署, 以期达到控制我国市场的目的。
3.专利地区分布
从专利申请所属地区分布来看 (见图3) , 我国磁性材料产业具有高度集中的地域特点, 主要分布在浙江、江苏、北京、广东、上海、山东、辽宁、四川等省 (市) , 这8个地区申请的专利数量占全国磁性材料产业专利申请总数的67%。事实上, 上述地区或为磁性材料或原料生产基地, 或为磁性材料研发和应用基地。
4.专利类别分布
从专利类别的结构来看 (见图4) , 在磁性材料相关专利中, 发明专利申请量为2862件, 占总量的58%;实用新型专利申请量为1954件, 占总量的40%;外观设计专利极少, 仅占总量的2%。从1985年开始, 发明专利和实用新型的专利申请量呈现递增的趋势, 特别是1997年以来, 发明专利年申请量及年增长速度均超过了实用新型, 而外观设计的申请主要集中在近三年。这表明磁性材料技术在我国正处于技术发展时期, 尚有较大的发展潜力。
5.专利申请人分析
表1列出了国内磁性材料专利申请量前10位的专利申请人。
从表1可看出, 日本企业是我国磁性材料专利最主要的申请人。在排名前10位的申请人中, 日本企业占据6席, 以松下电器表现最为突出, 从1985至今, 共申请了44件, 主要技术领域是H02K (电机) 。东芝、索尼、TDK、日立、住友等其他几个日本企业研发的重点集中在G11B (基于记录载体和换能器之间的相对运动而实现的信息存储) 和H01F (磁体、电感、变压器、磁性材料的选择) 。另外4个研发机构中有3个是科研机构, 其中湖州师范学院申请专利最多, 但都是外观设计类的。浙江大学和金属研究院分别申请了26件和23件, 主要集中在IPC分类中的A (日常生活必须品) 和C (化学、冶金) 类, 也涉及H (电学) 类。值得注意的是, 前10位申请人中属于我国企业的只有1家, 即横店集团东磁股份有限公司, 拥有25件专利, 技术领域涵盖了H、C、B等类别。由此可见, 日本等磁性材料技术发达国家在目标市场上, 往往采用申请专利来达到保护市场的目的。同时, 也说明国内企业对磁性材料的研发投入和研发动力不足, 不能真正发挥研发主体作用。这也正是影响我国磁性材料产业进一步发展的原因之一。
磁性材料产业专利技术地图分析
1.IPC分布
(1) 磁性材料专利IPC分类雷达图 (见图5) 显示, 我国磁性材料产业发明专利与实用新型专利集中分布在H、B、G、F、C类。其中, H类专利最多, 共1415件, 将近占总数的30%;B类和G类专利也较多, 分别为790件和786件, 约占总数的16%;F类和C类专利量分别是453件和449件, 约占总数的9%。这表明我国磁性材料专利技术主要是在电学、物理、作业、运输等领域, 人类生活必需品、纺织、造纸类的数量很少。因此, 未来可进一步拓展磁性材料技术在人类生活必需品方面的应用。
(2) 从IPC小类级分布 (见表2) 可看出, 目前, 我国磁性材料技术的相关专利申请主要集中在, H01F、H02K、G11B、G01R、C04B等类。其中H01F专利最多, 占H类专利的44%。其次是H02K、G11B、G01R、C04B。特别需要指出的是, A61H类69件, 占A类专利的91%, 是磁性材料在理疗装置中的运用。由此表明, 目前国内有关磁性材料的制造方法、技术的研发已达到一定水平。随着下游行业加速向数字化和智能化的方向发展, 对磁性材料的性能要求越来越高, 将促使磁性材料的制备方法和装置进一步发展。同时, 磁性材料在电机、陶瓷、电子元器件、理疗装置等方面的应用仍然是未来比较关注的热点。
2.技术生命周期
(1) 技术生命周期图。将某一技术在不同时间段内专利申请量与专利申请人数之间的关系图形化, 可得到技术生命周期图, 从而可以清楚地了解技术发展状态。技术生命周期大致可以分为, 技术的起步期、发展期、成熟期、衰退期和复活期。从磁性材料专利技术生命周期 (见图6) 可看出, 1985~2000年, 我国磁性材料技术处于起步期, 专利申请量和专利人数都较少, 磁性材料领域内研究者不多, 专利成果较少;从2001年开始, 专利申请数量和申请人数有了较大幅度的增长, 说明磁性材料产业专利正处于发展期, 其中2007年较特殊, 有明显的下降。2008年以后, 专利申请量和专利人数都大量增加, 说明我国磁性材料处于技术生命周期的高速发展阶段。这主要得益于政府相继出台一系列拉动内需的政策, 家电下乡、3G放号等, 对家电、通讯等磁性材料下游产业产生了良好的刺激作用, 从而促进了我国磁性材料产业的迅猛发展。
(2) 技术发展程度计量分析。计量分析专利文献统计参数, 可以度量某一技术的发展阶段, 主要的统计参数如表3所示。由磁性材料专利统计参数时间趋势图 (见图7) 可知, 1999~2011年, 我国磁性材料技术生长率波动较大, 但具有递增趋势, 总体上表现出微弱的生产特性;技术成熟系数总体呈现增长趋势, 表明磁性材料技术在我国尚未成熟;技术衰老系数基本上没有多大变化, 主要是有关磁性材料的外观设计总量较少, 其中, 2011年申请量占多数, 技术衰老系数有所变小, 但总体上没有体现明显的技术衰老特征;新技术特征系数的变化, 基本上和技术生产率的变化规律相同, 总体呈现递增趋势, 表现出一定的新技术特征。计量分析结果表明, 我国磁性材料技术仍处于发展时期, 与技术生命周期分析结果相同。
(注:a为当年某技术领域的发明专利申请 (公布) 数量;b为当年某技术领域的实用新型专利申请 (公布) 数量;c为当年某技术领域的外观设计专利数量;A为追溯5年某技术领域的发明专利申请〈公布〉累积数量)
结论与建议
1.结论
通过制作与分析我国磁性材料产业的专利地图可知, 我国磁性材料技术领域研究与开发虽然起步较晚, 但经过十几年的发展, 已有了一定的基础, 涉及的技术领域较多, 主要集中于磁体、电感、变压器、磁性材料的选择、电机、基于记录载体和换能器之间的相对运动而实现的信息存储、测量电变量和测量磁变量等技术领域。尤其是金融危机之后, 得益于国家刺激内需及鼓励发展战略性新兴产业等政策, 磁性材料产业加快发展, 磁性材料产业的专利申请量呈现快速增长趋势。
从地区分布看, 我国磁性材料技术的研发, 主要集中在浙江、江苏、北京、广东、上海等经济发展较快的地区;从专利类别分布看, 以发明专利和实用新型专利为主, 且发明专利申请量及增长速度均超过实用新型, 体现了技术的成长性;从专利申请人分析可得, 日本等磁性材料技术发达国家的企业在我国申请了较多的专利, 以期采用申请专利来达到保护市场的目的, 也体现了我国企业对于磁性材料的研发投入和研发动力相对不足;从技术生命周期的分析得出, 磁性材料技术在我国仍处于发展时期。
2.建议
(1) 学习发达国家的发展经验, 注重企业的研发投入。一方面政府应加大对企业研发支持的力度, 激发企业研发的积极性;另一方面, 企业之间可以恰当地重组并购, 以提高竞争力, 构建核心研发企业。同时, 我国企业也要进一步提高知识产权保护意识, 积极利用专利对创新成果进行保护。
(2) 浙江、江苏、北京等磁性材料产业重点发展地区, 可以充分发挥产业集群作用, 集聚更多的技术研发力量, 打造研发基地。
(3) 加强科研机构、个人与企业的合作, 提高我国磁性材料技术成果产业化和市场化的程度, 促进磁性材料产业的快速发展。
摘要：本文利用专利地图的理论和方法, 绘制了包括专利发展动向、专利国别分布、专利地区分布、专利类别分布、专利申请人分布等在内的国内磁性材料专利管理地图, 以及包括专利IPC分布、技术生命周期等在内的国内磁性材料专利技术地图, 对我国磁性材料产业的技术发展状况进行了深刻的剖析, 以期促使人们对磁性材料产业技术发展及知识产权保护给与更多的关注。
关键词：磁性材料,专利管理地图,专利技术地图
参考文献
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地图材料 篇2
一、对课程标准的理解
本节课对应的课程标准是：“在地图上辨别方向，判读经纬度，量算距离”。“判读经纬度”这条标准其实在地球和地球仪时已经学习过，所以“判读经纬度”和前面的“在地球仪上确定某地点的经纬度”属于相同标准，因此这节的课程标准主要是在地图上辨别方向，量算距离。而量算距离需要使用的比例尺学生在小学时就已经接触过，所以会比较简单，综上所述，这节课的课程标准的重点应该是“在地图上辨别方向”。
二、教材分析
从教材安排上看，本节课的内容是七年级地理上册第一章第三节的知识。在学习了地球和地球仪以及地球的运动之后学习，在知识的承接上很科学，为本节课利用经纬网辨认方向提供的知识储备。
从教材内容上看，地图上的方向判读是作为地图阅读中的一个重难点，特别是根据指向标和经纬网辨认方向，所以在教学资源的选择中，使用的是学生常见的地图（如山东省经纬网图和加拿大经纬网图），这样就便于学生联系生活解决问题，知识性的难度就降低了。
从教材结构上看，具有承上启下的作用，承接了前面学习的经纬线和经纬度知识。另外，了解了方向，才知道所走的路线，继而根据路线量算距离，为比例尺的学习提供了前提，也为后面如何运用地图提供了方便。
三、教学目标
1．联系生活实际，掌握地图方向与地面方向的关系。
2．通过读图，使学生学会利用指向标和经纬网辨认方向，帮助学生初步建立起地图的空间概念。
3.学会利用地图上的方向去指导实际生活中方向的辨认。
4.通过联系实际生活，激发学生学习的热情，引导他们用地理知识解决生活问题。
教学重点
1．利用指向标辨认方向 2．利用经纬网辨认方向 教学难点
1．利用指向标辨认方向 2．利用经纬网辨认方向 教学方法
讲练结合法、启发引导式教学法、直观教学法 教具准备
多媒体课件 课时安排
1课时 教学过程： 【导入】
教师：同学们，前两天小明同学给我发了一条求助微信，是这样说的，他说去了雨花台景区，本来想去看下纪念碑的，但是在一个十字路口，他拿到地图却不知道要往哪个方向走。这就是小明拿的游览图，红色圈圈就是纪念碑的位置，今天我们一起来学习第一章第三节“地图的阅读”之 地图上的方向，为小明同学排忧解难。
【设计意图】利用现在流行的微信对话方式导入，又结合了南京本地的景点，学生会有一种亲切感和真实感，学习起来会兴致盎然。
【新课学习】
教师：我们将从以下三个方面来学习。指出学习的主要内容。
教师：首先我们来学习“地图方向来自地面”，然后展示地面方向以及他们的关系。
【设计意图】通过真实生活里的方向，让学生过渡到地图上的方向符合七年级学生的认知规律和特点。
教师：既然地图上的方向时来自地面，所以我们在地图上辨认方向的时候也只需要确定一个方向，然后便可知一求八。那如何在地图上确定一个方向呢？
【设计意图】用设疑的方式激发学生的学习兴趣，让他们充满了好奇心，才有动力继续学习。
教师：根据知一求八的规律，我们可以根据所给出的指向标确定正北方向，然后便可求出其他方向，进而知道两地的相对方向。我们来通过一组练习巩固所学知识。
【设计意图】教师用讲练结合的方式可以最高效的对学生的学习状态进行评价，提高了课堂效率。
【过渡】
教师：同学们现在看到小明同学的这幅游览图，看看能不能用我们刚刚学习的知识来帮助小明确定方向？不能啊？看来我们还得接着学习。【设计意图】通过同学的疑问让学生产生强烈的想知道到底怎么回事的情感，致使他们会有想要一探究竟的想法。
教师：在学习经纬线知识时，我们学习过，在地球仪上连接南北两极的线叫做经线，所以可以知道经线指示南北方向，纬线指示东西方向。把地面方向和经纬线方向结合，从而学习利用经纬网辨认方向。
【设计意图】温故而知新，让学生联系前面所学知识来解决新的问题，从而培养他们用联系的态度去学习新知识。
教师：出示山东省和加拿大的经纬网地图，让学生根据地图方向的辨认步骤，结合前面所学习的经纬度知识，从而达到利用经纬网辨认方向的目的。
【设计意图】利用讲练结合以及地图的直观教学法，让学生学会触类旁通。【过渡】现在大家再来看下小明同学的游览图，可以利用刚刚所学的知识帮助小明同学在地图上确定方向吗？还是不能啊，看来还有第三种方法。过渡到辨认方向的一般方法。
教师：大家看到这幅游览图，当地图上面既没有指向标，也没有经纬网的时候，我们判断地图上的方向的原则是“面对地图，上北下南 左西右东”。
【设计意图】把一般方法放在第三，是为了避免学生被“上北下南，左西右东”的思维定势所干扰，影响学习效果。
【过渡】学习了在地图上辨认方向的三种方法，下面我们就要回到地面，解决小明遇到的实际问题。
教师：据小明同学的回忆，他当时所站的十字路口附近有个管理处，所以我们先在地图上找到管理处，便可知道小明同学所站的十字路口的位置，有了参照物，同学们可以帮助小明同学找到纪念碑的位置吗？
【设计意图】地图知识只要回归到生活才变得有意义，让学生真正认识到地图对生活的指导作用。
课堂小结：
课后作业：以自己家为中心，说说学校在家的什么方向。板书
贸易地图原理与中国出口产品地图 篇3
进入21世纪, 我国对外贸易面临着全新的国际、国内环境。一方面, 我国从贸易大国到贸易强国转变的步伐加快, 政府和企业对出口增长转变方式的关注程度越来越高;另一方面, 企业开拓国际市场面临着更加激烈的竞争。时代的发展需要科学的方法帮助政府制定和完善国际贸易发展战略, 指导企业分析和开拓国际市场。为满足政府和企业的需要, 我们在借鉴联合国贸发大会相关研究成果的基础上, 推出“中国出口地图”。本文简要介绍贸易地图的基本原理以及中国出口产品地图, 以后还将陆续刊登中国出口国别 (或地区) 地图。
贸易地图是从供给与需求相结合的角度对贸易状况进行分析, 并通过图表加以表述的一种贸易分析方式。贸易地图可分为出口贸易地图、进口贸易地图两大类, 每一类又可从不同角度细分为若干种类。例如, 出口贸易地图可分为出口产品地图和出口国别地图;出口产品地图又可分为出口产品增长地图和出口产品份额地图等。
贸易地图能为企业开拓国际市场, 并为政府、贸易促进机构等帮助企业开拓国际市场提供有益的帮助。首先, 贸易地图能为政府制定贸易和产业发展政策提供一定的依据。通过贸易地图, 政府可以了解哪个国家或地区市场具有开发潜力, 哪种行业或产品应该鼓励生产、扩大供应, 哪个行业属于夕阳产业等等, 从而有助于政府制定有效的贸易政策或产业结构调整政策;贸易地图可以帮助贸易促进机构确定重点扶持的出口行业与产品以及重点开拓的国外市场, 利用有限的资源, 促进贸易发展;贸易地图还可以帮助企业进行产品和市场定位, 寻找市场机会, 降低出口风险。
贸易地图的使用方法
贸易地图由平面坐标图 (通常称为泡泡图) 、数据表和文字解析三部分内容构成。泡泡图形象地展示贸易状况;数据表提供贸易状况的基本数据;文字解析则对贸易状况进行高度概括。
下面以出口产品增长地图为例, 介绍贸易地图的使用方法:
出口产品增长地图主要分析一国 (或地区) 出口产品增长情况。内容包括三部分:泡泡图 (2幅) 、数据表 (1张) 和文字解析 (1篇) 。
1、泡泡图
泡泡图能够直观、形象地展示一国 (或地区) 的贸易状况。在出口产品地图中, 泡泡图分为两种:出口产品增长地图、出口产品份额地图。
出口产品增长地图显示一国 (或地区) 出口产品增长率与世界进口增长率的对比情况 (见下图) 。
图中, 横坐标是一国 (或地区) 出口增长率, 纵坐标是世界进口增长率。泡泡代表不同产品。泡泡的大小由该国 (或地区) 某产品的出口额决定, 泡泡的位置由该国 (或地区) 该产品的出口增长率以及同期该产品世界进口增长率决定。
斜线是450线, 用于比较一国 (或地区) 出口增长率与世界进口增长率的大小:在450线上, 该国 (或地区) 出口增长率等于世界进口增长率;在450线右侧, 该国 (或地区) 出口增长率高于同期该产品世界进口增长率;在450线左侧, 该国 (或地区) 出口增长率低于同期该产品世界进口增长率。
横坐标轴与450线将平面分成4个区域:
一是第一象限中450线右侧区域, 即OAB三角形区域, 如右图中阴影部分。
若泡泡落在这个区域, 表明这些产品的世界进口在增长, 但同期该国 (或地区) 这些产品的出口不仅增长, 而且出口增长率高于世界进口增长率。说明该国 (或地区) 的这些产品是在扩大的世界市场上保持了上升的势头, 出口状况良好, 我们称之为“赢家”。
二是第一象限450线左侧区域与第二象限, 即OAGF梯形区域, 如右图中阴影部分。
若泡泡落在这个区域, 表明这些产品的世界进口在增长, 但同期该国 (或地区) 这些产品的出口增长率低于世界进口增长率甚至下降。说明该国 (或地区) 的这些产品是在扩大的世界市场上出现了萎缩的情况, 出口状况不佳, 我们称之为“表现不佳”。
OAGF梯形区域又可以分为两部分:OAH三角形区域与O F G H方形区域:在O A H三角形区域, 这些产品的世界进口在增长, 该国 (或地区) 这些产品的出口也在增长, 只是出口增长率低于世界进口增长率;但在OFGH方形区域, 这些产品的世界进口在增长, 该国 (或地区) 这些产品的出口却在下降。
三是第三象限中450线左侧区域, 即OEF三角形区域, 如右图中阴影部分。
若泡泡落在这个区域, 表明这些产品的世界进口在下降, 该国 (或地区) 的出口也在下降, 且该国 (或地区) 的出口比世界进口下降的幅度更大。说明该国 (或地区) 这些产品的出口是在萎缩的世界市场上出现了萎缩的情况, 我们称之为“衰落部门”。
四是第三象限中4 5 0线右侧区域与第四象限, 即O B C E梯形区域, 如右图中阴影部分。
若泡泡落在这个区域, 表明这些产品的世界进口在下降, 但同期该国 (或地区) 这些产品的出口在增长或下降幅度小于世界进口下降幅度。说明该国 (或地区) 这些产品的出口是在萎缩的世界市场上保持了上升的势头, 我们称之为“逆势增长”。
OBCE梯形区域又可以分为两部分:ODE三角形区域与OBCD方形区域:在OBCD方形区域, 这些产品的世界进口在下降, 该国 (或地区) 这些产品的出口却在增长;但在ODE三角形区域, 这些产品的世界进口在下降, 该国 (或地区) 这些产品的出口也在下降, 只是出口下降幅度低于世界进口的下降幅度。
2、数据表
数据表提供一国 (或地区) 出口产品状况的基本数据。例如:
上表中主要指标解释如下:
“出口额”:报告期某产品出口额;
“出口增长率”:基期至报告期, 一国 (或地区) 某产品出口年均增长率;
“世界进口增长率”:基期至报告期, 世界某产品出口年均增长率;
“占世界进口比重 (%) ”:报告期, 一国 (或地区) 某产品出口占世界该产品总出口的比重;
“占世界进口比重增加”:报告期比重减基期比重;
“最大出口市场及对其出口比重”:报告期一国 (或地区) 某产品最大出口市场及对该市场出口占该国 (或地区) 该产品当年总出口的比重。
上表中, 基期是1999年, 报告期是2003年。
3、文字解析
文字解析概括分析一国 (或地区) 的出口产品状况, 从中可以了解出口详细信息。
中国出口产品地图
1999-2003年, 中国出口的所有14类产品均为赢家, 这些产品的世界进口在增长, 而中国出口增速更快, 占世界市场份额持续增加。
在这些产品中, 中国矿产品和化学品出口表现尤为突出, 其中, 中国矿产品年均出口增长率为22.21%, 大大高于世界矿产品10.62%的进口增长率, 而世界矿产品进口增长率又高于世界进口平均增长率, 说明中国矿产品在迅速增长的世界市场上不断扩大份额, 出口势头良好;化学品的出口表现与矿产品类似。
中国电子产品和机械设备出口表现良好。中国电子产品和机械设备出口年均分别增长42.67%、35.05%, 远高于这些产品不到6%的世界进口增长, 出口势头较好, 占世界市场份额也较大幅度增加, 其中, 电子产品占世界市场份额增加最多, 2003年较1999年增加2.89个万分点。但是, 世界电子产品和机械设备市场增长相对较慢, 低于世界平均进口增长率, 世界市场扩张乏力可能会对我国电子产品长期扩大出口产生不利影响。
地图材料 篇4
现代地图与地图学是传统地图与地图学发展到现代阶段的.必然结果.本文重点探讨现代地图与地图学的基本概念和学科体系.文章从现代地图的特性、功能、构成要素/基础及拓展,以及地图科学分类及拓展等基本问题入手,分析了国内外现代地图与地图学概念定义的发展演变,给出了现代地图与地图学较为精练、准确的概念定义;讨论了现代地图学的学科结构体系和由传统到现代过渡时期的学科基本名称与研究内容;最后展望了未来地图学的发展前景.
作 者：袁勘省 张荣群 王英杰 卢斌莹 YUAN Kansheng ZHANG Rongqun WANG Yingjie LU Binying 作者单位：袁勘省,卢斌莹,YUAN Kansheng,LU Binying(西北大学城市与资源学系,西安,710069)张荣群,ZHANG Rongqun(中国农业大学信息与电气工程学院,北京,100083)
地图材料 篇5
在对地图空间认知能力的研究中, 前人对个体在借助地图进行空间方位判断的反应时间、使用策略、空间更新能力以及地图的特征等方面进行了广泛深入的研究。[1,2,3,4,5]当前国内外的研究主要集中在对传统平面地图和固定地图空间定位效率的研究, [6,7,8,9]对于三维地图和可旋转地图的研究还比较少。探讨并比较三维可旋转地图和固定地图的空间定位效率, 是本文研究的重点。
牟书 (2005) 等人研究认为, 人们利用固定地图进行空间定向的过程经历了心理旋转与目标搜索两个阶段。[10]第一阶段将地图上的背景参照物进行心理旋转, 使之与以自我身体为中心的定向习惯保持一致;第二阶段进行目标搜索, 寻找某一特定目标, 然后判断该目标与自己的方位关系。对于可旋转的地图, 人不需要进行第一个阶段的心理旋转, 但是需要进行第二个阶段的目标搜索;而对于固定地图, 人的心理操作过程正好相反, 需要进行第一阶段的心理旋转, 但因目标点在地图上没有发生变化, 不需要进行第二个阶段的目标搜索。旋转地图可以让被试省去心理旋转的时间, 如果地图上的目标点非常容易搜索, 重新定位目标点的时间短, 那么地图旋转情况下的方位判断反应时就会低于地图固定情况下的方位判断反应时。但是地图旋转时地图的背景方位也被重新刷新, 在地图刷新的瞬间, 用户需要对目标进行重新定位、重新搜索, 因此增加了路标以后, 目标受到背景干扰, 被试在地图旋转以后对目标点的搜索变慢, 导致即使不需要心理旋转时间, 所需要的反应时间也会比固定地图长。这些都是基于二维地图的研究。本文研究的目的是探讨两种背景 (空白背景、复杂背景) 的三维地图在两种导航方式 (可旋转地图、固定地图) 下是否也存在调整效应和地理标志效应。
实验假设
在运动点的运动方向为朝上、朝左和朝右时, 对于空白背景, 地图旋转方式下的反应时显著低于地图固定方式;而对于复杂背景, 两种导航方式下的反应时之间不存在显著差异。在运动点的运动方向为朝下时, 对于两种背景, 地图旋转方式的反应时均显著低于地图固定方式。地图固定情况下, 四种感知转向对方位判断反应时有影响, 由低到高依次为:向上<向右=向左<向下。
实验方法
1. 实验设计
实验主要检验在空白背景与复杂背景上地图旋转与地图固定两种导航方式下被试的方位判断反应时之间的差异, 考察两种背景在两种导航方式差异上的一致性问题。
2.被试
被试从西安邮电学院电信系三年级在校大学生中选取, 共80名, 其中男生40名, 女生40名, 自愿参加本实验, 被试平均年龄20岁 (18-22岁) , 全部为右利手, 裸视或矫正视力正常。
3.实验材料
(1) 用VB6.0语言编制, 用flash软件设计的空白背景的三维地图 (图1) 。在计算机屏幕上呈现一个600×600的空白图片, 一个正方形 (正方体) 作为运动点 (代表被试的行进状态) 从某一边界的中点进入 (简称初始方向) 并以一定速度向屏幕中心移动, 到达中心以后立刻改变其实际的行进朝向 (简称实际转向) , 在运动点初始方向的正上、正下、左上、右上、右下或左下设有一个红色圆点 (黄色圆柱) 作为目标点。而在地图上被试感知到的运动点运动方向 (简称感知转后方向) 在两种导航方式下是不同的, 在地图固定方式下, 运动点的实际转向是用运动点旋转90度表示的, 被试对运动点的感知转后方向与运动点的实际转向一致, 即与运动点的初始方向发生了90度旋转;而地图旋转方式下, 运动点的实际转向是由地图旋转90度来表示的, 被试对运动点的感知转后方向与初始方向一致。在运动点转向时, 程序给被试提供一个提示音, 被试的任务是在出现提示音后马上按下代表左、右的单键, 判断目标点与运动点的方位关系, 即目标点是在运动点的左方还是右方。
(2) 复杂背景的三维地图 (图2) 。复杂背景地图与空白背景地图基本相同, 只是将空白背景换成一幅同样大小的复杂地图背景, 地图上有两条主要干道, 在屏幕中心交叉。这两条道路与空白背景中运动点的运动轨迹位置一样。目标点为地图上的一个物, 建筑物名称 (停车场) 用交通符号标注。目标点位置、运动点行进过程以及被试的反应方式与空白背景完全相同。
建筑实验
1. 分实验1
旨在考察三维空白背景地图在两种导航方式 (地图固定、地图旋转) 下方位判断反应时是否存在差异。
(1) 方法
(1) 被试
40名右利手的大学生 (20名男生, 20名女生) , 自愿参加本实验, 平均年龄为20岁 (18-22岁) , 裸视或矫正视力正常。
(2) 实验设计
采用被试内2 (导航方式, 包括:地图固定、地图调整) ×4 (转向后被试对运动点运动方向的感知, 包括:向上、向下、向左、向右) 的双因素实验设计。因变量为被试在运动点发生实际转向后判断目标点与运动点之方位关系的反应时 (即从出现提示音到被试按键反应之间的时间) 。
(3) 实验材料
由计算机呈现三维空白背景固定地图和三维空白背景旋转地图各32张, 共64张, 呈现顺序作拉丁方平衡处理。测试图片是三维空白背景固定地图。
用flash软件设计的三维空白背景固定地图、三维空白背景复杂地图。在计算机屏幕上呈现一个600×600的空白图片, 一个正方体作为运动点 (代表被试的行进状态) 从某一边界的中点进入 (简称初始方向) 并以一定速度向屏幕中心移动, 到达中心以后立刻改变其实际的行进朝向 (简称实际转向) , 在运动点初始方向的正上、正下、左上、右上、右下或左下设有一个黄色圆柱体作为目标点。而在地图上被试感知到的运动点运动方向 (简称感知转后方向) 在两种导航方式下是不同的, 在地图固定方式下, 运动点的实际转向是用运动点旋转90度表示的, 被试对运动点的感知转后方向与运动点的实际转向一致, 即与运动点的初始方向发生了90度旋转;而地图旋转方式下, 运动点的实际转向是由地图旋转90度来表示的, 被试对运动点的感知转后方向与初始方向一致。在运动点转向时, 程序给被试提供一个提示音, 被试的任务是在出现提示音后马上按下代表左、右的单键, 判断目标点与运动点的方位关系, 即目标点是在运动点的左方还是右方。
程序:程序向被试呈现指导语, 被试先进行练习, 对于三维空白背景固定地图作5次练习, 直到被试的正确率达到90%, 然后开始正式实验。每个被试完成所有的实验条件。一半被试先做地图固定, 另一半被试先做地图调整。在每种导航方式中, 对四种感知转后方向出现的顺序进行拉丁方平衡。每种条件下施测32次, 每种条件之间休息半分钟。
控制变量: (1) 目标点出现的方位 (左上角、左下角、右上角与右下角对等) ; (2) 运动点的初始方向 (上方、下方、左方和右方四个方向对等) ; (3) 运动点的实际转向 (向左和向右转弯对等) 。
(2) 结果
对三维空白背景下的方位判断反应时进行统计分析, 结果如表1:
对被试的反应时进行2×4的多重测量多元方差分析, 结果表明, 导航方式主效应显著, F (1, 35) =70.225, p=0.000, 即在空白背景下, 地图调整方式显著低于地图固定方式;感知转后方向的主效应显著, F (3, 105) =74.574, p=0.000, 向上 (即与被试朝向一致) 显著低于其他朝向;两者之间交互作用显著, F=32.25, p=0.000。对两者交互作用进行分析 (图3) , 结果表明, 在四种感知转后方向中, 地图调整方式下的反应时均显著低于地图固定方式。在地图固定和地图调整方式下, 除向左和向右无显著差异外, 其他转后方向之间存在着显著差异, 其依次顺序为:向上<向右=向左<向下, 向上和向右之间差异的显著性为:p=0.000, 向左和向右之间差异的知转后方向对方位判断反应时的影响显著性为:p>0.05, 向左和向下之间差异的显著性为:p=0.000。
2. 分实验2
旨在考察三维复杂背景地图在两种导航方式 (地图固定、地图旋转) 下方位判断反应时是否存在差异。方法、被试、实验设计均同分实验1。对三维复杂背景下的方位判断反应时进行统计分析, 结果如表2:
对被试的反应时进行2×4的多重测量多元方差分析, 结果表明, 导航方式主效应不显著, F (1, 35) =3.87, p>0.05, 即在复杂背景下, 地图调整方式与地图固定方式不存在显著差异;感知转后方向的主效应显著, F (3, 105) =37.516, p=0.000;两者之间交互作用显著, F=37.89, p=0.000。对两者交互作用进行分析 (图4) , 结果表明, 当感知转后方向为朝下时, 地图调整方式的反应时显著低于地图不调整;在其他感知转后方向上, 两种方式的反应时之间不存在显著差异。此外, 在地图固定方式下, 四种感知转后方向的反应时大小顺序是:向上<向右=向左<向下, 向上和向右之间差异的显著性为:p=0.000, 向左和向右之间差异的显著性为:p>0.05, 向左和向下之间差异的显著性为:p=0.000。
结论
1.不同的导航方式对于空白背景地图和复杂背景地图定位效率的差异问题
从实验的结果可知, 在两种地图背景下, 两个分实验结果是不一致的。
由分实验1可知, 在空白背景的三维地图, 在四种感知转后方向中, 地图调整方式下被试的反应时显著低于地图固定方式。
由分实验2可知, 在复杂背景的三维地图, 只在感知转后方向为朝下时, 地图调整方式的反应时显著低于地图固定方式, 在其他感知转后方向上, 两种方式的反应时之间不存在显著差异。
这一结果基本验证了本研究的假设, 即:在运动点的运动方向为朝上、朝左和朝右时, 对于空白背景, 地图旋转方式下的反应时显著低于地图固定方式;而对于复杂背景, 两种导航方式下的反应时之间不存在显著差异。
2. 在地图固定的导航方式下四种感知转向之间的差异问题
从两个分实验的结果可知, 对于空白背景的三维地图, 在地图固定方式下, 四种感知转后方向的反应时由低到高依次为:向上<向右=向左<向下, 除向左和向右外, 其他相邻两者之间存在显著差异。对于复杂背景的三维地图, 也存在这一顺序。这一结果验证了实验的假设, 即:在地图固定情况下, 四种感知转向对方位判断反应时有影响, 由低到高依次为:向上<向右=向左<向下。
3. 两种背景在感知转后方向为朝下时两种导航方式之效果的一致性问题
从实验的结果可知, 无论空白背景还是复杂背景的三维地图, 当被试对运动点的感知转后方向为朝下时, 地图调整方式的反应时均显著低于地图固定。这一结果验证了实验的假设, 即:在运动点的运动方向为朝下时, 对于地图固定和地图旋转两种背景, 地图旋转方式的反应时均显著低于地图固定方式。
总结
笔者采用实验方法, 利用计算机模拟技术探讨了在桌面虚拟环境下, 三维地图背景 (空白背景、复杂背景) 、两种地图导航方式 (可旋转地图、固定地图) 对人的空间方位判断效率的影响。结果证明, 在运动点的运动方向为朝上、朝左和朝右时, 对于空白背景, 地图旋转方式下的反应时显著低于地图固定方式;而对于复杂背景, 两种导航方式下的反应时之间不存在显著差异。在地图固定情况下, 四种感知转向对方位判断反应时有影响, 由低到高依次为:向上<向右=向左<向下。在运动点的运动方向为朝下时, 对于两种背景, 地图旋转方式的反应时均显著低于地图固定方式。
摘要：本研究采用被试内双因素实验方法, 利用计算机模拟技术探讨了在桌面虚拟环境下, 三维地图背景 (空白背景、复杂背景) 以及地图导航方式 (可旋转地图、固定地图) 被试方位判断反应时之间的差异。结果发现, 在运动点的运动方向为朝上、朝左和朝右时, 对于空白背景, 地图旋转方式下的反应时显著低于地图固定方式;而对于复杂背景, 两种导航方式下的反应时之间不存在显著差异。在地图固定情况下, 四种感知转向对方位判断反应时有影响, 由低到高依次为:向上<向右=向左<向下。在运动点的运动方向为朝下时, 对于两种背景, 地图旋转方式的反应时均显著低于地图固定方式。
关键词：可旋转地图,固定地图,空间参考框架,心理旋转
参考文献
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地图材料 篇6
近年来, 欧美等国以及我国港澳台地区越来越多的高校开始使用课程地图, 大陆也有个别高校参照台湾高校的做法开始尝试课程地图的制作工作。但大陆可供参考的中文文献很少且很弱, 在CNKI能检索到的9篇文献中, 有7篇与台湾高校的课程地图有关。由于我国大陆地区与西方高等教育在体制、管理模式、文化传统, 以及课程和教学等方面存在着较大差异, 而港澳台地区与大陆是同根同源的炎黄子孙, 有着共同的历史渊源和文化传统, 这些高校在引进国外先进理念和方法的过程中, 也都结合实际进行了消化吸收。因此, 借鉴这些高校在课程地图开发过程中的经验、教训和不足, 在学习中创新, 是大陆高校课程地图发展的一条路径。
一、课程地图是什么
Curriculum在中文里可以理解为学校或专业的全部课程, 也可以指我们的课程体系 (具体课程英文一般用course表示) , 而Mapping既有名词“地图”、“绘图”和“映像”之意, 也有动词“绘制”地图之说。因此, “Curriculum Mapping”实际上是指包括课程体系或教学计划、甚至全校课程在内的课程地图。而且, 它不只是名词的“课程地图”, 也包含着“绘制课程地图”的过程。为了弄清课程地图究竟是什么, 需要从它的起源和发展说起。
1. 课程地图起源与发展。
课程地图起源于20世纪80年代美国的初等教育。当时为了应对教育质量下滑, 美国兴起了“标准化运动”。1983年, 美国国家卓越教育委员会颁布的报告《危机中的国家》建议, 应该加强核心课程的内容建设以及利用可以测量的标准来提高人们的期望[1]。此后, 学生学习成果 (student learning outcomes, 也有学者将outcome译为“结果”或“产出”等) 的概念和方法逐渐取代了传统的难以测量的培养目标, 其实质是将培养目标变成某种可以测量的“标准”。人们发现, 要确保真正提高学生成绩, 仅有标准是不够的, 还需要教师能够将这些标准转化为课堂实践, 这涉及教师应该教什么、如何教, 以及如何评估学生的掌握情况等问题, 否则这些标准不会对学生学习产生太大影响。一项研究指出, 要实现基于标准的教学改革, 许多学校还缺乏对所需变化的理解和进行变革的能力。对于学校, 重要的是考虑设计的课程体系要与相关的标准一致;对于教师, 则要努力使教学和学业测评的内容与设计的课程体系相一致[1]。
可以想象, 要解决教学计划、教学内容和学业测评与标准之间的一致性问题, 最简洁的办法, 就是检查这些标准是否在教师教学和对学生测评中得到了体现, 而这正是课程地图产生的基本思想。Timothy G Willett认为课程地图是由Hausman在1974年首先提出的[2]。但更多文献认为, 课程地图的概念和方法起源于20世纪70年代末和80年代初Fenwick English的工作, 它主要用来关注和记录教师们讲授了什么主题和时间安排 (授课顺序和时间等) , 最初的做法是由相关人员或第三方利用调查和访谈方式, 确定教师以什么样的主题或技能、按照什么样的顺序、在哪个时间段进行教学。第三方人员将收集到的数据、分析的信息和调查的结果反馈给学校和教师, 要求他们对教学内容、顺序或时间安排中发现的问题进行调整或修改, 以促进传授的内容和对学生的评价能与教学计划的要求相一致[1]。
20世纪90年代, Heidi Hayes Jacobs将日历作为组织课程地图的一种手段, 要求教师将一年的课程按照月份或者分年级的“时间块”来描述实际所教的内容或“绘制”出自己的“地图”, 生成的文件是一个描述课堂学习的图表或一个包含内容、技能和对学生评估的“地图”。这为大家提供了一个纵向 (从年级到年级) 和横向 (一个年级中所有课程) 实际讲授的课程体系, 以及对学生学业测评的视图[3]。
信息技术推动了电子课程地图的使用。教师可以通过检查电子地图生成的图表, 查找教学计划、讲授的课程内容之间是否存在缺口 (gaps) 和重叠 (overlap) 现象, 确定在什么地方添加或消除什么内容, 最终可以产生一个更加精简和综合的课程体系[4]。Jacobs认为, “……课程地图有望成为学校教与学的决策中心。它能将学校的一系列要求和积极行动汇集到一个可以通过互联网从任何地方都能访问的中央数据库……绘制地图变成了一个整合力量的过程, 在解决课程问题的同时, 也解决了教学计划的问题。”[3]
课程地图在高等教育中的应用日益增长, 许多大学建立了基于网络的课程地图。国际医学教育权威Ronald Harden教授将课程体系这个学界一直有争议的概念, 看成是教育策略、课程内容、学习成果、教育体验、评估、教育环境和学生个体学习风格、个人时间表和工作计划的复杂混合物。他认为课程地图的功能如同黏着剂, 能将所有组成课程体系的要素连接起来, 形成一个完整的课程拼图, 而课程地图所要做的, 就是努力促进和保证学校与教师以系统的、有组织的方式按照那些已制定的标准进行教学[5]。Willett认为, 用信息技术的语言讲, 典型的课程地图就是一个关系数据库 (若干能与其他数据库连接的数据库) , 这些数据库存储着有关课程、人员和各种不同要素相互联系的信息[2]。
从以上讨论不难看出, 课程地图由早期利用第三方人员来记录课堂上究竟发生了什么, 到教师用电子数据库以校历作为组织方式来与相应的标准进行比较;从用地图形式来表现课程体系的组成要素以及要素间的关系, 到将课程地图看成是关系数据库, 反映了课程地图的发展趋势。但无论如何, 其本质是为了保证制定的标准能在教学实践中落到实处, 只是随着应用的深入, 它在功能上更全面, 在范围上更广泛, 在形式上更直观, 在技术上更综合。
2. 课程地图形式与功能。
谈到地图, 容易让人想到日常生活中的地图。课程地图作为一种特殊地图, 是否具有类似日常地图的形式与功能呢?
实际上, 课程地图并没有特定的样式和标准。但从课程地图要表现的内容来看, 可以想到, 它至少应该有教学计划和具体课程两个不同层面。教学计划层面的地图主要反映课程体系要实现的学习成果, 以及为了实现这些成果而选择的课程, 这一层面的地图不仅要表现不同成果间的关系, 也要体现教学计划中不同课程间的关联, 更要反映学习成果与课程之间的培养关系。此外, 这一层面还可以包含课程管理、教师分工等相关信息。
具体课程的地图是由教师根据教学计划的目标和课程地图的设计要求绘制的。它所表现的是具体教与学的过程, 它应该准确反映每一门课程为了实现学习成果要求而安排的具体教学实践活动, 包括教学主题和内容、学习机会和场所、学习活动与体验、考试方式与方法, 以及可利用的相关学习资源等信息。这一层次地图的灵活性更高, 有些学者将其与概念图等方法结合起来, 使具体课程的地图更加丰富多彩[6], 这个层次地图的重点在于确保学习成果都能按照设计要求在相应层次上得到培养。
课程地图的主要功能可以体现在改善课程体系质量、促进教师团队合作、满足不同用户需求, 以及促进学习资源有效整合等方面。例如, Hege等人通过课程地图发现, 德国慕尼黑大学医学院的职业医学和环境医学专业中各有8个目标条目未能体现在具体课程和教学中;部分课程之间的内容重复过多, 职业医学和环境医学中分别有31个和6个目标条目反复出现;职业医学和环境医学中分别有5个和2个学习目标在相关的考试中出现, 但却没有包含在任何讲授的课程中[7]。这些问题在我国高校中也普遍存在, 而课程地图是发现和消除这类问题、改善课程体系质量的有效工具。
一个好的课程地图可以作为师生、开发人员、管理者和社会公众在内的所有利益相关者交流沟通的工具。例如, 它是学生的学习指南、学习工具和自我评估的手段;它使教师明确所授课程在整个教学计划中的地位和作用, 并要求根据学习成果来组织教学, 确保想要发生的事情确实能够发生;它是管理人员管理课程的有效工具, 能够帮助分析和判断应该增设哪些课程、停止哪些课程, 能为更大层面的课程整合提供强有力的帮助;它应该能够满足评估机构人员对课程体系和教学的评估需要, 它通过展现课程体系的不同方面及其关系, 使整个课程体系和教与学的过程变得更加透明和易于理解[5]。
二、课程地图在台湾
台湾高校的课程地图主要是在教育主管部门推动下迅速发展起来的[8,9]。
1. 台湾高校课程地图的推动力。
20世纪80年代末, 台湾实现了高等教育大众化, 如今大学毕业生已是供大于求, 许多大学面临着招生不足的窘境, 就业竞争的加剧导致了毕业生高不成低不就、学用不符、失业率相对攀高的现象。此外, 学生所学与业界期望不符的现象也是高校面临的问题。正是在这种背景下, 台湾“教育部”自2005年起开始施行“奖励大学教学卓越计划”, “教育部”顾问室2007-2010年推动的“以通识教育为核心之全校课程革新计划”的“全校课程地图”子计划, 提出了课程地图的概念与建设目标:“ (课程地图) 指学生大学四年之清晰修课学习路径。目的为协助学生选课前、后能够规划、组织、整合所修课程及学程。课程地图所涉之课程内容与目标应互有融贯炼结, 并具系统性与层次感, 而非仅单一课程综合。同时, 应开设具备完整性与系统性之课 (学) 程, 以作为全校课程地图之映照, 发挥全校课程地图指导课程开设之目标。”
在卓越计划推动下, 台湾各大学陆续开展了课程地图绘制工作, 将地图作为全校通识教育课程与各专业课程之间进行系统设计的工具, 同时也作为检验课程是否开设完整的工具。2009年起, 台湾教育部门在教学卓越计划评估项目中增加了课程地图的评估内容, 在该“年度奖励技专校院教学卓越计划”中增加了“建立完善之课程地图, 协助学生选课及学习规划”;在该“年度奖励大学教学卓越计划”考核指标中新增了“学校发展全校学生选课地图, 提供学习咨询协助学生进行职涯探索及生涯规划之作法”。这些评估指标, 加速了执行卓越计划大学的课程地图发展。
2011年, 台湾“教育部”顾问室持续推动深化课程地图工作, 推出的“教育部办理补助公民素养陶塑计划”第一项就是“全校课程地图之改善”, 该计划推动的前提是已初步建立课程地图的高校, 强调课程地图中必须融入伦理、民主、科学、美学与媒体五大素养。该计划对“全校性课程地图之改善”界定如下:由既有之课程地图延伸发展为各类知识与能力的关联地图, 使之不只是职业指引, 更必须是校内各单位的各类课程、学程及非制式课程与学习活动 (社团、演讲、生活学习等) 间的互相关联图。它应该标示不同知识间的互补性, 且能呈现培养各种公民素养的可能路径, 未来并有可能推展校际的连接。其目的为协助学生选课前、后能够规划、组织、整合所修之课程乃至于学程及活动, 不仅对课程内容与目标应互有融贯炼结, 且具系统性与层次感, 让学生明了课程目标可养成何种核心能力、达成何种生涯或职涯发展, 促进学习动机及效果。这个关联地图不仅能使学生在学期间有清晰的修课学习路径, 建立个人的知能, 也能显现学程、知识、公民素养及能力群组的关联性、传统学科领域的界限与新兴领域的关联。对于课程种类与数量较多之综合性大学, 本计划也鼓励利用信息科技, 开发适当之数据库与关联图产生软件。本项应与选课系统链接, 以便利学生使用。
由此可见台湾课程地图的发展过程:教育部门首先推出“以通识教育为核心进行全校课程革新计划”, 目的主要是为了解决课程零碎化、专业教育与通识教育课程之间没有连结等问题, 该计划主要由各高校通识教育单位来负责, 强调课程地图能达到整合课程的功能;其次, 在“教学卓越计划”中增加课程地图的评估指标, 目的在于推动各高校开设出具有整体性、连贯性的课程;最后, 教育部门推进了改革幅度与整合层面更大的“五大公民素养”融入课程地图工程。
2. 台湾高校课程地图主要特点。
正是因为政府的推动, 查看台湾高校课程地图网站容易发现, 许多大学的地图具有很多共性, 其形式往往是一张带有工具性目的的地图, 它预设了一个毕业生能够适应职场竞争环境的主体图像, 让学生依据某种特定路线行走, 以成为这种预设的、理想的主体。
一是课程地图作为一个选课系统, 给出了修课的要求与顺序。例如, 毕业前要完成哪些必修和选修课程, 哪些课程必须先修、哪些可以后修, 这实际上反映了课程之间的某种逻辑关系;这种情况的另一种形式是基于就业的学习路径, 这种路径大多以线性结构形式呈现:学生按照某些指定的路线一步步行走, 最后就能达到某个职业类别的终点;或者反过来, 以某个想要从事的职业为起点, 可以倒推找出必须行走的路线。这当中存在着预设的假定, 如此行走的路线通常是固定的, 沿着A路线就能到达B终点。以中学师资培养为例, 要想当中学教师, 就必须修习教育基础课程、教育方法学课程、教材教法、教学实习课程, 以及若干选修课, 修完这些课程后, 再到中学实习半年, 并通过教师资格鉴定考试, 才能取得中学教师资格。
二是将“核心能力”纳入课程地图。许多高校都有强调各种能力培养的“能力地图”, 重在强调要获得的能力以及培养这些能力的课程, 其中不乏各种“证照地图”, 这是学生在校期间可以通过参加相应社会考试获得的与某项职业或能力相关的证书 (就像大陆四、六级考试、计算机等级考试证书一样) 。这类地图实际上是成果导向的, 引导学生了解修完哪些课程后可以获得什么能力, 以及具备这些能力后可以从事何种职业。
3. 台湾学者对课程地图的反思。
随着台湾课程地图的发展, 许多学者结合实践中存在的问题和倾向, 在理论层面上进行了反思。
一是课程地图不应该仅仅是工具理性的。有学者根据当前课程地图应用过程中出现的线性结构现象, 反思了“什么是课程地图?”, 认为如果不清楚这个基本问题, 就很难制作出令人满意的课程地图。这会让人认为, 课程地图就是课程结构图或者职业路径图, 主要目的是为了帮助学生拿到学位并找到好工作。这样的大学教育就成了就业前的预备教育, 是为学生进入职场做准备的教育, 一方面借助课程让学生习得将来工作所需的各种能力, 另一方面让雇主可以找到符合职场需要的员工。这种功利倾向多少偏离了课程地图的本质。
二是课程地图绘制过程需要调动广大教师的积极性。台湾高校课程地图是由行政部门推动, 而主要由学生使用。在行政推动和学生使用之间, 必须由教师来填充课程数据并根据自己的教学进行编排和充实。然而, 一些大学在推动过程中似乎没有足够重视教师的观点。课程地图究竟需要提供哪些功能, 哪些目标应该优先绘制等, 这些并没有经过系统研究, 没有体现教师对课程地图应该怎样建设等核心问题的讨论与分析。换句话说, 地图绘制期间没有建立起良好的沟通与对话机制。
课程地图开发的主体是教师, 若教师不能积极投身到地图的绘制过程中, 即使学校构建了再好的地图系统, 但没有教师给出完整的课程内容, 课程地图的成效也是有限的。
例如, 弘光科技大学在台湾高校课程地图制作和使用方面表现优秀, 经过3年多建设后的一项实证研究发现, 课程地图虽然得到了大多数教师认可, 但对于一些功能, 如在“学生可以在线预约老师的Office hour”、“能够反映修习该课程的学生意见”等方面, 教师仍有疑虑, 觉得需要的程度并不高。研究发现通识教育的教师对课程地图的期望相当高, 但实践中的落差却较大。不过, 课程地图在整合全校课程、并让学生清楚地知道通识教育与专业课程之间的关系方面, 高达90%的学生对地图所提供的信息是满意的。
从台湾高校课程地图的发展过程可以看出, 行政部门的政策和资源配置作用, 推动了高校课程地图的迅速发展, 而反映出的不足则是各大学课程地图建设中工具主义的功利化倾向和趋同化的现象, 没有真正体现各个学校的自身特色。从形式上来看, 它也只反映了课程地图的一部分功能, 并没有完全体现课程地图的本质, 即为了保证培养目标、教学计划、教学和对学生评价过程的一致性。即使如此, 台湾高校的许多研究表明, 课程地图对于提升大学教育的质量发挥了积极作用。
三、对大陆高校课程地图发展的启示
随着我国高等教育在国际合作中的地位提升, 课程地图的发展机遇已经来临。以工程教育为例, 2013年6月, 我国成为《华盛顿协议》预备会员, 这意味着我国工程教育得到了国际同行认可。而该协议成员国大多采用基于学习成果 (工程教育界多译为“学习产出”) 的认证标准, 它是将学生表现作为教学成果的评量依据, 注重学生学到了什么而不是教师教了什么, 强调学生经过培养后具备了怎样的综合能力。作为预备会员, 我国要在签约机构指导下, 逐步完善认证程序和标准, 使经过认证的毕业生能达到国际从事职业工程师的学术要求和基本质量标准, 同时每6年还要接受一次国际同行的实地审查、监督, 这就需要我国工程教育要按照该协议的要求, 积极开展基于学习成果的教育和认证[10]。有台湾学者总结得好:“没有核心能力的课程地图是虚的, 没有课程地图的核心能力是空的。”这里的核心能力就是学习成果。可见, 为了保证学习成果的标准能落到培养实处, 除需要相应的改革外, 还应重视发挥课程地图在促进培养目标、课程体系设计、课程教学及学业评价之间一致性的作用。
当前, 国内已有个别高校正在开展基于成果的教育改革尝试, 也有个别高校正在开展课程地图的绘制工作, 为了使课程地图能够快速健康发展, 借鉴台湾高校课程地图的发展经验和不足, 笔者认为, 我国大陆地区应该重视以下6个方面的工作:
一是重视基于学习成果的教育改革。课程地图的本质是为了保证人才培养的质量能达到培养目标的要求, 因此, 如何建立可以测量和可以评价的培养目标就成了课程地图开发的关键。应当承认, 培养目标的制定在我国高等教育中还存在许多问题[11], 而改革的出路在于建立像学习成果这样可测量和可评价的目标。值得一提的是, 国家留学基金委2013年为参与《国际本科学术互认课程》 (ISEC项目) 高校的教师举办了包括学习成果在内的培训, 笔者与一些参训教师交流发现, 很多教师感触和收获很大, 影响了他们的教学实践, 可见, 只要措施方法得当, 用学习成果取代传统目标就大有希望。
二是鼓励研究基础上的探索。课程地图没有明确定义, 加之其跨学科特点, 如果再缺乏深入全面的研究和了解, 往往容易给人造成“盲人摸象”的感觉, 例如当前一些人受台湾地图的表面影响就认为它只是某种逻辑关系图。而建立在研究基础上的实践, 可以减少实践中的弯路, 研究工作也可以在总结实践经验基础上进一步指导实践的创新。
课程地图的开发和实施不是一件容易之事, 它需要长期努力和不断改进, 这一点在开发初期就要做好充分准备。笔者在与参加过课程地图制作的台湾教师接触时, 听到最多的体验是“不停的开会和讨论”。但正如国外高校实践所证明的, 开发和维护课程地图所花费的时间和精力对于人才培养质量提高极为有益。没有这些就难以为学生提供真正优质的课程体系[5]。需要强调的是, 由于每所高校的基础不同、资源不同, 需要解决的问题也不完全相同, 地图的开发应该与高校教与学的实际运作情况相结合, 体现自身办学特色, 使地图能真正发挥出应有的目的和功能。
三是充分发挥政府推动作用。台湾课程地图的发展充分证明了这一点。结合大陆实际, 笔者认为, 行政推动应该建立在试点和激励基础上, 把握好一个“度”的问题, 避免课程地图的建设与学校实际不符, 避免地图开发成为应付和获取资源的手段。可以想象, 理想与现实脱节的地图将会变成徒具形式而没有实际功能的系统, 而一个不好的课程地图不仅仅是人力、物力资源的浪费, 它对于课程改进不会带来根本帮助, 也难以体现学校特色, 更难以真正发挥提高人才培养质量的作用。
因此, 在靠行政手段推进课程地图开发的过程中, 应该建立起对地图本身的质量评估制度。对课程地图开发的目的、功能和实际作用进行评价, 以促进课程地图健康发展。
四是处理好行政推动与教师参与间的关系。课程地图开发应该是一个从上到下发动, 由下至上操作的过程。地图的开发只有领导重视是远远不够的, 更要调动和发挥广大教师的主动性和积极性, 与广大教师深入对话、广纳教师意见。台湾学者研究表明, 课程地图所提供的功能和内容一定要得到广大教师的认可和支持, 否则设计的一些功能就难以实现。
必须清楚地认识到, 课程地图往往会被教师认为是一种威胁到自主教学权的东西。一些教师因为地图的复杂性、依赖于技术, 而感觉受到了威胁。为什么要使用地图, 地图的价值, 以及谁能获得最大的利益, 这些问题都必须让教师、学生和管理人员明白。另一方面, 国外实践表明, 高校中那些面临职称晋升压力的教师参与此类改革的积极性往往不高, 为此, 在地图开发试点阶段, 应注意吸纳那些积极性高的教师参加, 并在教师晋升职称过程中给予一定的评价。
五是充分促进信息技术深度融合。课程地图需要信息技术的支撑, 高校应整合学校现有教学与行政管理系统, 努力将课程地图建成学校的学生学习中心、教学辅导和师生交流中心、课程建设与课程管理中心、校内外学习资源的汇聚和配置中心, 充分发挥课程地图汇集学校数据的作用, 在此基础上将人工智能等技术引入课程地图, 将其逐步建成学校教与学管理的决策中心。
六是将课程地图建成学校的评估工具。不难想象, 主管部门或第三方评估机构、甚至高校自身评估专家可以通过地图网站, 以网评方式了解专业的目标与学习成果是否与学校实际相符, 课程体系与课程内容是否满足学习成果要求, 学业测评手段和方法、甚至试卷是否与学习成果相关联, 课程安排与实验之间是否合理, 以及在需要评估的细节和重点标准上的情况如何等。评估专家甚至可以在线评估具体课程教学, 查询课程学习资源和学习机会等相关信息, 评估对象“现场”回答专家提问。这样, 课程地图就成为了学校教与学, 以及教学评估工作的有机组成部分, 成为了学校与社会交流的平台。
摘要：课程地图产生的目的是为了保证人才培养的质量能够达到预期的设计目标和要求。台湾地区高校的课程地图主要是由台湾教育主管部门推动的, 因此, 许多大学的课程地图带有很多的共性, 其表现形式往往给人以某种带有工具色彩的课程“路径”图或者课程逻辑关系图, 而这只是课程地图功能的一部分。通过对台湾高校课程地图发展的过程讨论, 以及对现状和存在问题的分析, 可以为大陆高校即将到来的课程地图开发及健康发展提供相关的启示和政策建议。
关键词：课程地图,地图形式与功能,台湾高校
参考文献
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地图材料 篇7
科技进步和实战需要推动了无人机定位技术的发展。目前,如何实现对目标快速精确定位是无人机研究领域的核心问题之一。无人机传统地图匹配与大气高度测量参数方法定位精度受底图影响,应用范围受限; 而利用定 位定向系 统 ( Position and Orientation System,POS ) 无法适用于精确定位[1]。 近年来,随着计算机视觉相关算法性能[2]及无人机POS技术的飞速发展,使得利用POS辅助图像匹配实现精确定位成为可能,而匹配算法是其核心内容。
1985年美国军方提出了在航空导航中的地形匹配技术,并构想了许多地形轮廓匹配系统方案,但该技术尚未应用于实际工程,无法证明其可行性。 20世纪70年代初,美军通过研究证实了将地形比较法用于对惯导进行辅助的可行性,同时将此类系统应用于无人机上,但无法解决大范围实时定位问题。目前,美国Sandia公司通过改进图像匹配算法从而提高惯性地形辅助导航系统定位速度,并应用于战斧式续航导弹,但定位精度不高无法应用于无人机对目标的精确定位[3]。
针对地图匹配所存在的上述问题,国内外学者从不同角度提出了诸多改进方法,主要集中在改进图像匹配算法上,解决了噪声图像和仿射图像的匹配问题,但没有对底图的应用范围进行改进,无法实现大范围实时定位。
本文利用无人机传感器能同时提供航空影像与POS信息的特点,以及卫星数字地图应用广泛的优势,主要针对目标的二维定位,提出了一种基于图像匹配的无人机目标定位方法,在不引入地面控制点的条件下,利用POS辅助空中三角测量法,与本文制定的搜索策略,通过对实际航摄影像的处理,验证了所建模型的正确性和方法的可行性,完成了大范围内不同目标的自适应定位,对实现快速、精准定位具有十分重要的意义。
1集成传感器定向法
无人机的机载定向定位系统在获取影像的同时,可以直接测定摄站点的三维坐标,以及飞机在摄像瞬间的方位姿态角[4]。POS辅助空中三角测量也称为集成传感器定向法(Integrated Sensor Orientation,ISO),它是通过对POS系统观测数据进行严格的联合数据后处理(动态卡尔曼滤波) 直接测定航摄仪的空间位置和姿态,并将其与像点坐标观测值进行联合平差,以整体确定地面目标点的3维空间坐标和6个影像外方位元素,实现少量或无地面控制点的摄影测量区域网平差[5]。
为了研究像点与地面点相对应的数学关系,先建立中心投影的构象方程。设像点a在以像主点为 (x0,y0)的像平面坐标o - xyz中的坐标为(x,y),物点A在物方空间坐标系M-XYZ中的地面坐标为 (X,Y,Z),投影中心S在物方空间坐标系M-XYZ的地面坐标为(XS,YS,ZS),则在像平面坐标与物空间坐标理论上应满足投影中心 - 像点 - 物点位于一条直线的共线条件方程[6]:
式中,ai、bi、ci(i = 1,2,3)称为方向余弦。可以通过POS的角元素计算出来。
因为像片上一个像点只能组成2个方程,但未知数是3个,必须从不同摄站对同一物体摄影,获得具有一定重叠度的影像对,按照构象方程分别对各个影像的同名像点组成条件方程,由立体相对可得式(2)。
求解上式即可获得相应物点的三维空间坐标 (X,Y,Z)。利用POS辅助光束法区域网平差的误差方程对影像定向参数与像点坐标观测值进行联合平差,从而提高精度。
由于视准轴误差、累积漂移误差、GPS失锁和周跳、以及由像片畸变、地球曲率、大气折光差等误差的存在,无人机ISO精度不高,某型无人机利用ISO定位精度为200 m,无法满足精确定位的需求,所以本文用作粗定位,用以实现在数字卫星地图上找到匹配区域的目的。
2匹配区域搜索方法
为减少匹配时间,尽可能让匹配区域足够小,但还要完全包含航片或视频帧,所以制定如下搜索策略:
由于无人机飞行高度一般在几百米至几千米, 对于地面平坦的情况下,航片或视频帧内地物可近似认为处于同一个平面,故根据重叠区域已知坐标, 在图片平面内建立直角坐标系推算非重叠区域未知坐标,从而获得航片4个角点坐标,分别为(x1,y1)、 (x2,y2)、(x3,y3)、(x4,y4),设该型无人机利用ISO定位误差距离为S,如图1所示。
于卫星数字地图上标出4点,以4点为圆心S为半径画圆,连接圆外部切线交于4点,求出4点坐标(x,y),公式如下:
式中,j,i,k分别取1,2,3;2,3,4;3,4,1;4,1,2。求出的每个(x,y)的解有2个,取在在4点构成四边形外的值即可。标出4点,连线构成封闭图形,该区域即为搜索区域。
3实验验证
利用六旋翼无人机作为实验平台对河北省石家庄市行唐县地区进行了实验,同时分析了本文方法的特点与优势,为工程实践提供了指导帮助。实验主要技术参数如表1所示。计算机配置:处理器为Intel酷睿双核i7第4代,主频为2. 5 GHz、2. 5 GHz, 内存为8 G,操作系统为Win8 64位系统,Matlab R2012与VC + + 2008 OPENCV编程环境。
取200张航片、谷歌卫星数字地图(如图2所示)与相关POS信息(如表2所示)。本次实验所有的航带重叠率较低,这更能说明本文方法的可行性。
将2张航片拼接,进而获取同名 点,结果如图3(a)。根据ISO确定三维坐标,通过读取txt文件获得外方位元素,数据如表2所示。通过式(2) 计算出重叠区域地面点坐标(X,Y,Z),平差后推算左侧航片的4个角点二维坐标A1至A4,于数字卫星地图上找到4点。将ISO定位误差距离按比例尺转换,作为误差半径,通过式(3)计算出匹配区域4个角点坐标B1至B4,结果如表3所示。提取该区域, 结果如图3 ( b),取不同航片实验100次,平均用时2. 73 s。
最后,将航片与该区域谷歌卫星数字地图匹配, 结果如图3(c)所示。读取图内任意点坐标信息,如图3(d)所示,定位全过程用时119. 37 s。算法的最终定位误差主要取决于以下几个因素[7]:
1卫星数字地图本身误差。数字地图本身误差取决于数字正射影像制作误差,不同区域、不同公司定位精度都不相同。对于中国,谷歌卫星地图的定位精度为0. 6 m,百度与SOSO精度更高可达到0. 2 m。
2操作手目标点量测误差。一般操作手目标点量测误差0. 5 mm,按摄影比例尺规划到实际为7 m。
3匹配误差。一般匹配误差不超过整个图像的1. 33% 。按摄影比例尺规划到实际为2 m。
综合以上3个因素,算法的最终定位误差不超过10 m。ISO定位精度会影响本文方法运行的速度,但不会影响本文方法的定位精度。定位误差结果如图4所示。
利用天翔500 GPS手持机(误差 < 1 m)对目标进行实地定位得出坐标信息,将目标的经纬度转换至该坐标下,求取偏差距离,对100个不同点进行求解偏差,结果如图3,最大偏差距离为9. 88 m,平均为7. 35 m,每个点平均用时75. 27 s,文章实验结果证明:
1针对地图匹配定位方法受底图影响,精度不高、应用范围受限的缺陷,本文结合数字卫星地图的特点,利用ISO粗定位为所有航片或视频帧实时搜索到底图,扩大了地图匹配定位方法的应用范围,同时避免了ISO误差影响,提高了定位精度,较某型无人机利用ISO定位精度200 m提高20倍以上,从真正意义上解决了精确定位问题。
2为保证定位的实时性,提高定位速度,本文制定了航片或视频帧在数字卫星地图上的搜索策略,减小了匹配范围,提高了匹配速度,进而大幅度改善定位速度,使得实时定位成为可能。
4结束语
提出一种基于POS与卫星地图改进的地图匹配定位方法,利用ISO与卫星地图,制定了搜索策略,主要针对目标进行二维定位。通过仿真与实验验证了本文方法的可行性,即可提高目标定位精度与速度,同时避免了卫星地图更新缓慢与POS系统误差的影响,提高了目标定位精度与速度,是一种有效改进的地图匹配定位方法。
本文算法还存在不足:利用ISO粗定位推算非重叠区域未知坐标时,要求无人机飞行高度较高,地面相对平坦,而无法处理复杂多变情况,对城市高层建筑物的匹配存在误差。这些问题会在后续研究中加以改善。
摘要：针对目前利用地图匹配定位受底图影响大、精度低、应用范围受限的问题,根据航摄影像与POS数据以及数字卫星地图特点,提出一种基于POS与卫星地图改进的地图匹配定位方法。利用卫星地图改良传统底图扩大应用范围,其次利用POS数据,根据制定的搜索策略确定整张航片在卫星地图上的匹配区域,以提高定位速度。实验结果证明该方法无需地面控制点即可实现大范围的目标实时二维定位,而且定位精度与速度都有较大提高。
地图材料 篇8
关键词：百度地图API,JavaScript接口,人社自助服务一体机
百度地图API的开放, 各网站、APP可以将百度地图嵌入自己的系统中, 与自身应用功能相结合, 提供更加丰富的人机交互形式, 并提升用户的体验度。主要介绍如何利用百度地图的Java Script接口嵌入自助服务一体机网站, 以实现自助机地图分布与定位功能。
1 数据库以及接口的建立
1.1 建立自助服务一体机的布点 GPS 数据库这里以 Oracle11G 数据库为基础进行建表:
1.2 生成百度地图 Java Script 需要的 JSON 格式数据包
这里使用PHP来进行代码编写, 首先建立一个数据库类Db.php, 内容如下 :
1.3 编写一个将布点与坐标数据转换成 Json 数据格式的程序Get Json.php
代码如下:
执行结果如下:
2 关键实现代码
2.1 将坐标点信息标注到地图的代码
以上的代码主要基于百度地图的Java Script接口的来实现将数据库中的坐标标注在地图中, 并实现点击相应的标点显示点上具体信息, 如图1所示。
2.2 自动定位并显示对话窗口
用户点击左侧布点列表时自动定位到地图中的相应位置,并显示对话窗口。下面的代码将左侧列表中的<a>标签进行了点击事件的绑定, 用于实现点击列表项定位到地图中相应标注点的功能。
其中list_item是列表所在的DIV的ID名称。
3 运行效果
运行效果如图2所示。
4 结语
地图材料 篇9
空间塑造与空间组织一直是规划设计学科所关注的核心问题。体验性景观理论认为人类体验拥有空间维度[1],环境的空间特征可以对使用者的体验产生积极或消极影响。建成环境的空间特征可以从两个层面探讨,包括单一空间的空间特征与多个空间之间的组织关系。多种认知模型与测量指标已应用到测量空间特征与空间组织关系的研究中,主要包括单一空间的空间特征测度、空间序列理论与空间句法理论(图1)。这3部分理论从关注空间个体扩展到空间网络,从定性描述到定量测量,不断发展。
1.1 单一空间的空间特征
单一物质空间被两种物体所限定,包括围绕着单一空间的物体,以及存在于单一空间内的物体[2]。对于建筑空间,Ching[3]提出空间限定的元素有两种,包括水平元素与垂直元素。这些元素的形态限定了空间的边界,能影响使用者对空间的感知。对于城市街道,研究者应用一系列指标度量街道尺度,例如建筑高度与街道宽度比例,街道边界与建筑的平均距离等[4]。Lynch[5]强调从主观认知维度理解城市设计要素,并应用空间形态区别不同要素。例如,边界(Edges)元素主要指线性空间,如围墙与河流;而地区(District)则指沿两个维度延伸的空间,如城市中心区和社区。在量化城市设计品质的过程中,Ewing等[6]应用围合度(Enclosure)与人性化尺度(Human Scale)两个指标测量城市设计要素的空间特征。围合度指的是城市公共空间被周围的建筑,墙体,街道以及其它要素在视觉上限定的程度,通常用是否有沿街建筑,街道纵向与横向的视线是否被阻隔,以及视野中天空所占比例等指标来测量。对于自然环境,Kaplan等[7]发现空间的开敞度与空间限定方式是影响使用者喜爱度的最重要因素。开敞的,并且有明确限定的空间,例如四边有树木种植的开敞草坪,最受喜爱。以上研究大多在定性层面讨论单一空间的空间特征,缺乏定量思考。
1.2 空间序列理论
规划设计领域非常强调建成环境的空间序列,节奏鲜明的空间序列被设计师所推崇[8,9,10]。在建筑以及室外环境中,空间序列往往围绕人流路线来组织。中国古典园林中有4种空间序列,包括环形,串联式,辐射式,以及上述3种序列的组合[8]。刘滨谊等[9]认为在景观空间序列中需要考虑空间变化、时间变化与情感变化三个方面,并强调空间的旷奥对比。对于其它类型空间,博物馆建筑的空间序列应具有连续性,等级性,节奏感与引导性[11];公园中的活动空间也应按照功能与兼容性布局[12]。为了避免干扰,安静活动空间与动态活动空间应分开布局,中间用过渡性空间连接。空间序列理论侧重在定性层面与局部层面思考空间的组织关系,尤其是相邻空间的关系,但缺乏定量层面与总体层面上的思考。
1.3 空间句法理论
空间句法理论尝试在全局层面与定量层面描述空间的组织关系。基于图形理论[13],Hillier等[14]在《空间的社会逻辑》一书中首次提出了空间句法理论。受到空间所蕴含的社会意义的启发,这一理论强调空间之间的拓扑关系(Topological Relationships),并认为空间是遵循一定组织关系(Configuration)逻辑的离散系统。空间组织关系在此指一系列独立关系的总和,其中每一个独立关系都是由特定要素与系统内其它所有要素的关系决定的[15]。两个独立空间的联结关系有两种,包括相邻关系(Adjacency)与连通关系(Permeability)。空间句法理论认为视线是影响使用者人流与体验的重要因素,基于此观点,提出了用轴线地图(Axial Line Map)与凸边形地图(Convex Map)两种方法表达与抽象空间的组成[16,17,18](图2)。Hillier等[14]认为空间可以被想象成线与珠组成的序列(string-bead consequences);线指的是空间在一个维度的延伸,而珠则指空间在两个维度的延伸。
2 空间句法理论相关测量指标
生成凸边形地图与轴线地图后,绘制关系图解(Justified Graph)来说明空间的组织关系。关系图解用点表达独立空间,用连接两个点的直线表达它们之间的连通关系(图3)。首先,需要选取一个基点空间,作为研究空间组织关系的起点,并将其画在图解的最下方。在图例的建筑平面中,房间1与房间3分别被选作基点空间。直接与基点空间相连的空间被画在了基点空间之上,用圆圈表示。从基点空间出发连接这些空间的线代表着相通关系。这些空间离基点空间有“一步”的距离。在例子中,房间1与房间2和房间9直接相连,因此房间2与房间9离房间1有“一步”的距离。相似的,与“一步”空间直接相连的其它空间被画在了“一步”空间之上,它们之间的连线表示空间之间的连通。例如,房间3与房间2相连,因此,房间3被画在了房间2之上。这些空间离基点空间有“两步”的距离。也就是,从房间3出发,必须先经过房间2才能到达房间1,因此,房间3距离房间1有两步的距离。基于上述空间组织关系的抽象表达方式,学者们提出了一系列概念与指标用于量化空间的组织关系特征,包括步深度(Depth)、连接度(Connectivity)、控制度(Control)和整合度(Integration)等(表1)。
图2凸边形地图与轴线地图(2a:抽象建筑空间的凸边形地图分析(不同颜色表示相关测量指标的数值不同);2b:抽象街道空间的轴线地图分析(不同颜色表示相关测量指标的数值不同))
图3示例建筑平面的关系图解(3a:示例建筑平面图;3b:各房间之间的连通关系;3c:连通关系图解)
3 空间句法理论在测量城市公园空间组织关系中的应用
空间句法理论已被大量应用于建筑与城市规划领域的相关研究中[19、20],也为城市公园的空间组织分析提供了有效工具[21]。学者们认为城市路网的空间组织关系(Configuration)是影响人流的主要因素[22]。高整合度与高控制度的城市街道与大规模步行行为相关,包括游憩散步行为[23],步行人流量[22、24-26]等。基于空间组织关系与人流量的相关关系,空间句法理论可以应用到城市公园空间组织关系分析及人流量预测的研究中(表2)。
4 城市公园空间组织关系分析实例
4.1 研究场地与范围
本文的研究场地为上海市黄兴公园。黄兴公园座落于上海市杨浦区,占地面积为39.85ha,维护良好,有大量游客前往使用。城市公园主要由两种不同类别的空间组成,包括允许游人进入与使用的空间,例如活动场地与园路,以及不鼓励游人使用的空间,例如灌木与水体等。大多数情况下,游人在活动场地与园边的边界内进行活动,很少进入灌木区域,因此,本研究的研究范围限于游人能够进入的活动场地与园路。
4.2 凸边形地图与轴线地图的生成
本研究在公园总体层面考察公园空间组织关系特征,在凸边形地图的生成中,首先将公园空间分成活动场地与园路两种类别,并划分单元空间[21](图4)。对于场地,按其固有边界及设计意图划分单元空间,例如场地间高差与铺地变换等。中间没有交叉口的园路路段被被视为一个独立的单元空间。因为在这一路段上,游人只能按照园路的方向前行,没有其它选择。在轴线地图的生成中,轴线覆盖了公园中活场地与园路的所有区域,并力求应用数目最少的轴线抽象公园的空间组成。
4.3 分析结果
生成好凸边形地图与轴线地图后,便可计算黄兴公园的空间组织关系。分析结果用不同颜色区分不同数值,暖色调的数值高于冷色调,红色代表数值最高,深蓝色代表数值最低。同时,通过点击不同的空间单元,可以查询某一空间相关指标的具体数值。
(1)整合度(图5)
对于整合度这一指标,凸边形分析地图与轴线分析地图得出的结果较为一致。相比较其它部分,水岸北边的公园区域整合度较高。也就是说这一区域在整个公园的空间系统中处于较为核心的位置,能方便地到达公园的其它区域。当游人在公园中散步时,最为可能经过这里,因此这一区域游人量较大,适合布置重要场地与设施。目前的公园布局中,这一区域中设置了主要的亲水广场与花径,能够满足游人的观景与活动需求。相反,分析地图表明水岸西侧的园路整合度较低,预期人流较少,适合布置较私密的空间。
(2)连接度(图6)
分析结果表明,公园东北部的区域空间连接度较高,即这一区域与许多相邻空间直接沟通,游人在其中行走时,可以很方便地在不同区域穿行。连接度数值高意味着这一区域穿过性交通较大,适合布局一些动态游憩活动,例如漫步道与观赏花径等。相反,公园西部与南部区域空间的连接度较低,表明游人在这一区域游赏时没有太多的选择,只能按照设计好的游线游览。对于连接度只有1的空间来说,这一空间只与其它一个空间直接相连,较为僻静,穿过性交通较少,适合布局静态活动。
结语与展望
基于空间句法理论与实例分析,本文探索了城市公园空间组织关系的分析方法。城市公园空间组织关系极大地影响着公园中的游人分布与使用者的游憩体验。因此,城市公园空间组织相关研究能为城市公园设计、游憩活动与设施布局及游人量管理提供依据与直接指导。另一方面,城市公园空间组成复杂,本研究中仅以空间可达性为依据划分不同单元空间,而未过多考虑空间的可视性。未来研究中可以尝试应用可视线性划分不同的单元空间,不断完善相关分析方法。
图4黄兴公园平面图(左)与包含拓扑关系的凸边形地图
图、表来源
图2:引自UCL Depthmap 10入门手册;