出水陶瓷器的鉴别

出水陶瓷器的鉴别（共3篇）

出水陶瓷器的鉴别 篇1

摘要：随着古玩收藏市场的进一步升温, 作为收藏品重要器物的古陶瓷仿制手段越来越高明, 给鉴定工作带来的新的挑战, 本文从古陶瓷鉴定内容入手, 对常见的仿制手法进行了分析, 并提出了鉴别的基本方法。

关键词：古陶瓷鉴别,特征,方法,实践

中国陶瓷, 历史悠久, 品种繁多, 它是我国历代文化的结晶。亨有盛誉的中华古瓷, 已成为世界各大博物馆里的明珠, 也将越来越广泛地成为中国和世界各地的专家学者的研究对象, 并受到广大收藏家和陶瓷爱好者的重视。

近年来, 由于古玩收藏市场长足发展仿古之风愈演愈烈。从新石器时代的陶器到民国瓷器, 几乎都有仿制, 而且新仿的品种不断增多, 真是防不胜防。仿品水平参差, 水平低的较易识别;部分按真品实物由仿古高手仿制的“高仿品”, 无论造型、纹饰、手感轻重等都与真品极为相似, 再加上人为刻意的做旧, 几可乱真, 给古陶瓷鉴别带来的新的挑战。鉴定古瓷的方法很多, 说它难确实能难坏许多收藏者, 说它不难对有些悟性好的人来说也并非高不可攀。但总的来说“实践出真知”, 若要学会鉴别的本事就得从实物着手。

1 古陶瓷鉴定内容

鉴定古陶瓷的四个基本任务, 即:辨真伪、断时代、定窑口、评价值, 这就是鉴定的内容。即按古陶瓷研究, 鉴定界若干年中相沿成习的一些规定, 较为详细地介绍一此有关事项。

1.1 辨真伪

这里我们从真、伪品的比较, 伪品作假手法等方面来提高辩别真伪的能力。仿古作伪陶瓷的一般特征:胎体不是过重就是过轻;胎质釉质一般过细;造型失去古物风格;轮廓线条生硬;无使用后的光滑感;造型纹饰有些特征看上去极不自然;色彩太鲜;仿品纹饰的绘画不自然;笔力拘谨, 线条不流畅, 有些拙劣的仿品纹饰粗糙;款识书法无力, 字体做作不舒展自然;有些连边圈边框都明显不规整, 线条粗细不匀等等。

针对古陶瓷仿造者的作旧方式, 鉴定工作者也总结出一些识破机关的方法来。比如, 采用青花器去光的方法, 仿造者先用氯氟酸轻擦器表, 再用烟灰涂擦, 新瓷表面的光泽就会大大减弱, 并现出久用瓷器所特有的烟黄色痕迹来。鉴定时如对此有怀疑, 可用少许肥皂水或汽油轻擦, 即可去掉, 识破伪装。

1.2 断时代

这个要求似乎同辨真伪差不多, 是一个问题的两个方面。在鉴定时对陶瓷器年代的断定, 学术界形成了一些不成文, 但成习惯的规定, 明代以前的器物, 能定出朝代即可。再细一点, 那些历时较长的朝代如唐、宋, 能分出早、中、晚更好。鉴别时应特别注意, 那些能定出绝对年代的器物, 在科学上最有价值, 往往作为标准器, 作为研究资料, 这种绝对年代, 多由器物本身铭文显示。明代以后的朝代, 要求能定出以帝王年号为阶段的相对年代, 如明宣德、成化等等, 清康熙、雍正等。只说是明代、清代, 就不大够水平了。还有, 明、清历时长的朝代, 如明之嘉靖、万历, 清之康熙、乾隆, 能分出早、中、晚更好。

1.3 定窑口

窑口是指陶瓷器的产地, 元代以前的陶瓷的鉴定重视窑口的辩别, 目前有较多图片和实物资料, 比较容易鉴别, 也可以参考各窑口标本气泡特征, 如商周及秦汉原始瓷的釉层较薄, 釉中基本上无气泡。六朝时期的青瓷, 由于器表布满密集的开片, 只在聚釉处能观察到不明显的气泡。唐代陶瓷如邢窑、长沙窑、邛窑等器物表面一般无明显气泡;唐五代时期的定窑白瓷一般只在底足和口沿等局部釉厚处才有细密均匀的小气泡;宋代陶瓷中具有典型气泡特征的主要有汝窑、钧窑和耀州窑等。汝窑瓷器的釉层较厚, 釉中有少量较大的气泡, 古人称之为“寥若晨星”, 钧窑瓷器的气泡, 在器物全身的分布并不完全一致, 而是有的部位较明显, 有的部位却不明显, 耀州窑瓷器的气泡有两种, 一种气泡细小密集均匀, 另一种气泡较大, 分布稀疏、有层次感。

1.4 评价值

在古陶瓷鉴定中, 唯有此点似乎比较灵活些, 仁者见仁, 智者见智。一件古陶瓷器的科学价值、艺术价值、历史价值, 在不同的国家, 不同的时代, 不同的收藏研究者中, 是不完全一样的。尽管如此, 古陶瓷鉴定中评其价值, 还是有一些共同的客观标准, 如完整器、传世少、带款器、文献着录、官窑器等等。一般说来, 价值高的陶瓷器, 必须胎质坚致, 釉色鲜艳, 釉质莹润, 彩色鲜明, 绘画装饰精工, 造型优美等。但从经济上讲, 就无一定之规了。

2 古陶瓷鉴定方法

古陶瓷鉴定是一门综合的技术, 要掌握它, 需要下一番功夫。对初学者来说, 如能潜心钻研, 循序渐进, 掌握一些古陶瓷的鉴别方法是完全可以做得到的。鉴定陶瓷的方法有两种。

一种是鉴定工作者凭实践中获得的鉴别能力, 吸取前辈经验, 参考文献与图像来进行鉴定的传统方法。

一般来说, 掌握好各朝陶瓷瓷胎、色釉的主要特点, 是我们鉴别古陶瓷的年代和窑口的可靠的依据。现仅从胎质、釉色可以看出其年代和窑口这一个方面进行展开, 例如, 商周青釉瓷器, 又称原始青瓷, 其胎为灰白色和灰褐色, 胎质坚硬, 瓷化程度较高;其釉色青, 釉层较薄, 厚薄不均。又如, 五代时的釉色为天青色。又如, 宋代龙泉窑的梅子青釉。釉层较厚, 釉面光亮, 玻化程度高, 釉面不开纹片, 质莹如玉, 其色近似梅树中生长着的“梅子”。

另一种是科技工作者运用分析、化验、测示等现代科技手段进行鉴定的方法。

近50年来, 以中国科学院硅酸盐研究所为代表的中国科技界老一辈专家学者, 在古陶瓷科技领域里进行开创性的基础研究工作。如用碳14测定法和热释光检定法测定陶瓷的时代;用电子显微镜和金相显微镜, 检定陶瓷的质地和结构;用制陶瓷的模拟实验, 断定烧制温度等等。对中国古陶瓷的某些窑口, 某些品种进行大量的科技测试工作, 提供了大量古陶瓷科技测试数据, 已充分运用在古陶瓷研究专著中, 取得了另人瞩目的成果。

3 结语

由于中国古陶瓷生产历史的延续性, 窑口众多的地域性, 以及历朝历代众多窑口瓷器生产技术的交流性, 使中国古陶瓷具有背景错综复杂的特殊性。在采用现代科技手段上进行测试与研究也不能完全依赖。鉴定古陶瓷, 除了注意它的各朝写款的规律、风格和特征外, 还要注意各朝写款的颜色。不同朝代使用的颜料不同, 其呈色也就不一样。上述这些是大家鉴定瓷器必须注意的。

参考文献

[1]贾秀琴, 黄忠祥, 韩松, 等.用中子活化分析法鉴别古陶瓷的种类[J].核技术, 2002 (2) .

[2]李镭, 胡华, 陈念贻, 等.计算机模式识别在古白瓷研究中应用[J].中国陶瓷1995 (3) .

[3]李家治, 张志刚, 邓泽群, 等.古陶瓷科学技术研究在科技考古中的三例应用[J].文物保护与考古科学, 1999 (2) .

出水陶瓷器的鉴别 篇2

古陶瓷是中国最优秀的历史文化遗产之一,承载着我国先民的勤劳智慧、文化艺术及科学技术,使其成为世界文明和人类文化宝库中的重要组成部分,具有重大的文物价值、文化艺术价值和经济价值。近年来,随着人们生活水平及精神文明的提高,古陶瓷的收藏持续升温,氛围越来越浓,由于古陶瓷器件珍贵稀少,人们的目光渐渐聚集在了仿古瓷尤其是精品仿古瓷(高仿瓷)这一艺术品上。文化艺术品收藏是“物以稀为贵”而不仅以老为贵。其实,高仿瓷在国际上也是一种公认的艺术品收藏形式。

仿制高仿瓷烧造难度大,技术含量高,成品率低,费工费时,资金投入多,风险大,成品率低,其单件制品的仿制成本,如果包括残次品的投入,远远高于现代艺术瓷。但高仿瓷的价值远不止于此,通过对高仿瓷的仿制,传统手工制瓷工艺作为一种对历史的回归,被人们所继承,其意义显得尤为重要。同时,高仿瓷能唤起人们对历史、对传统的记忆。中国古代陶瓷博大精深,历代官窑瓷代表着中国制瓷的最高水平,是中华民族传统文化的集中体现。现代高仿瓷继承和发扬祖国优秀文化传统,是现代陶瓷艺术园地中一朵璀璨的奇葩。所谓“越有民族性就越有世界性”,正是这种鲜明的中国风格和中国气派,才使高仿瓷艺术屹立于世界艺术之林。

现在,随着社会的发展及我国传统文化对世界的影响,尤其是加入世贸组织以来,我国仿古陶瓷越来越受到世界各国人们的喜爱,高仿瓷已由暗地里的“以假当真”,转变为明处的“以假乱真”,摆明身份,明码标价,不但让人买着放心,而且随着时间的推移,还有可能成为一件价格不菲的真正艺术品[1,2,3]。然而仍有部分投机者,利用几可“以假乱真”的高仿品,出口后“以假当真”进行销售,对我国形象造成极其恶劣的影响;也有部分违法者,以出口高仿瓷为幌子,将部分古瓷真品混入其中,趁机走私、倒卖国家陶瓷文物,导致我国珍贵古陶瓷文物的流失。因此,维护世界文物及艺术品市场的和谐氛围以及减少珍贵古陶瓷文物的流失,迫切需要尽快完善出口仿古陶瓷的检验程序和鉴别方法。

1 出口仿古陶瓷鉴别方法

仿古陶瓷鉴别方法与古陶瓷鉴别方法原理相通,因此可予以借鉴古陶瓷鉴别方法。此方法又可分为传统鉴别法和科技鉴别法[4,5,6]。

1.1 传统鉴别方法

传统鉴别法即通常所说的“目鉴”法,近百年来,人们通常以此方法来判定中国古陶瓷的历史、年代和窑口。这是一种最简便、最经济而行之有效的鉴别方法。传统鉴别法主要依靠人的感观来辨别陶瓷真伪。此方法是在建立了标准器体系的情况下,对照鉴别的。鉴别者长期接触了大量古陶瓷标准器后,经过人脑的综合分析归纳总结出它们器形、底足、纹饰等在各个时代不同窑口的变化规律,这些规律也可称之为时代特征或时代感。因此传统鉴别法无疑具有一定的系统性、规律性和科学性。然而,传统鉴别法的许多精妙之处,往往只可意会不可言传,缺乏客观标准。而且,由于纪年陶瓷数量很少,绝大部分的古陶瓷通常只能根据其他参照物来断代,而由此推测的年代的可靠性有时难以保障。尤其面对高仿瓷,依靠传统的鉴别方法,常常是“仁者见仁,智者见智”,个人主观意识往往对鉴别结论有重要影响。同一件器物,经不同的鉴别者鉴别,有时竟会出现截然不同的结论。因此人们需要不断充实和完善传统鉴别法。

1.2 科技鉴别法

随着现代科技的发展,越来越多的自然科学的新技术、新手段被广泛应用到包括陶瓷在内的材料研究领域,作为陶瓷研究的一个重要组成部分,古陶瓷与仿古瓷的鉴别也不例外。科技检测的优点是测试数据比较客观,避免人为主观因素。迄今为止,现代自然科学技术真正有效的应用于古陶瓷与仿古瓷科技鉴别的主要有两种,分别是热释光技术和成分判别法。

利用热释光技术测定陶瓷年代,是用某些陶瓷所含矿物储藏的热释光来估算它们最后一次高温加热以来所经过的时间。某些矿物晶体在受到核辐射的作用时,会积累相应的辐射能量。陶瓷的胎体中含有多种矿物晶体,其中石英晶体含量最大,同时具有最强的热释光效应。由于陶瓷在烧制的过程中所用矿物原料在自然界中累积的辐射量全部释放,并且其接受的核辐射主要来自于放射性剂量相对恒定的陶瓷本身和自然环境所含的微量放射性元素(如铀、钍、钾40等),因此对陶瓷进行热释光检测时测量得到的热释光信息,是与它的烧制后时间长短成正比的,热释光方法就是通过测量所累积的辐射能,计算其烧制后距离现在的时间,从而达到鉴别的目的。根据热释光的鉴别原理可知,热释光是一种绝对断代技术,无须借助外物或其他技术处理。但是热释光对存世时间较短的古陶瓷的鉴别误差较大,测定技术的钻孔取样对器物有一定的损伤,并且对测定条件要求比较严格,需要较专业人员操作。

而利用化学组成来进行古陶瓷的科技鉴定研究是依据陶瓷自身发展所体现的内在规律开展的。古代陶瓷器的制作一般都是就地取材,因此,资源条件是决定不同地域、时期影响我国各种类型古陶瓷发展的一个关键性因素。因此综合利用古陶瓷由于原料来源、配方差异以及工艺制度的改进等所导致的古陶瓷样本在胎、釉和彩的元素组成模式(包括主次及微量元素的组成)上的变化来进行古陶瓷的断源断代成为可能。这也是利用古陶瓷的元素组成进行科技鉴定的基础。目前,利用化学组成来进行古陶瓷与仿古瓷的科技鉴别又分为湿化学分析、原子光谱分析、中子活化分析、电子微探针分析和能量色散X荧光分析等。这些方法各有其优缺点,很难制定一条严格的准则来衡量某一种分析技术的优劣。然而,在古陶瓷与仿古瓷科技鉴别领域中,由于样品自身的特殊要求,即测试的无损性,使得能量色散X射线荧光分析的应用更为广泛和深入。

综上所述,传统鉴别法和科技鉴别法之间是相互补充、相互完善的关系。通常情况下,科技鉴别法只能对鉴别对象的产地、时间等方面提供判断依据,但对鉴别对象的历史、艺术等方面的人文属性、经济价值的判断却无能为力。而传统鉴别法不仅对鉴别对象的真伪进行鉴别,还能对鉴别对象的价值进行评估,但此方法需专家才能鉴别,一般人员无法胜任。然而,针对出口仿古陶瓷鉴别的自身特点,即出口仿古陶瓷只需鉴别其真伪而无须断定其年代及价值,并且从事出口仿古陶瓷鉴别的工作人员不完全是专业人员,科技鉴别法不容易断年代、判价值的缺点在出口仿古陶瓷的鉴别中则显得无足轻重,因此科技鉴别法能完全满足出口仿古陶瓷鉴别的需要。

2 科技鉴别法在出口仿古陶瓷鉴别中的应用

2.1 能量色散X荧光分析在出口仿古陶瓷鉴别中的应用

能量色散X荧光分析是一种快速、无损、多元素同时测定的现代测试分析技术,已广泛应用于材料科学、生物医学、地质研究、天体物理、文物考古、工业生产等诸多领域。其在古陶瓷与仿古瓷科技鉴别中的主要特点是无损、动态范围宽、快速、适用于各种形态的样品,可以进行钠(Z11)至铀(Z92)的多元素的同时分析。测定的浓度范围可以从10-6至100%,制样要求低,甚至不必制样就可以直接测定。

在采用能量色散X荧光分析鉴别仿古瓷中,经过研究和分析,我们发现仿古瓷中有两种比较典型的情况,一种就是仿古瓷中存在特定的少数几个特征元素的特征性非常明显,即同古陶瓷相比其含量是数量级的差别或者是古陶瓷中没有而在仿古瓷中有相当的含量。这一类的仿古瓷只要通过半定量甚至定性分析就可以确定其真伪,其数据的处理过程也相对简单的多。但是第二类仿古瓷的伪装性较强,其任何单一元素的含量都在正常的含量波动范围内或相近,这类仿古瓷的判别就必须依据古陶瓷中某些元素之间存在的特定相关性,可将这些元素之间的特定相关性通过数理统计分析建立化学组成模式判别函数,将仿古瓷的化学成分带入判别函数进行判定。

以景德镇出口仿古瓷为例,特征元素判别主要可以分为以下几类情况:

(1)普通白釉、透明釉和青釉等常见出口仿古瓷釉中出现异常的高Zn含量。一般情况下古陶瓷釉中,Zn的含量是较低的,应是古代制瓷中的杂质微量元素,多在100ppm也即万分之一以内,一般难以在能量色散X荧光能谱图中产生谱峰。如图1某景德镇仿清代青花仿古瓷的能量色散X射线荧光能谱图所示,其Zn的含量要远远超过这个范围,可以看到明显的谱峰存在。

(2)一般情况下普通白釉、透明釉和青釉等常见出口仿古瓷釉中,Zr的含量也显著升高。古陶瓷中Zr的含量多为数百个ppm,一般在能量色散X荧光能谱图中只能产生较弱的谱峰。但在仿古瓷的检测中我们常发现釉中出现异常的高Zr含量,如图2所示。

(3)一般情况下祭红、钧红等常见出口仿古瓷红釉中,Ba的含量也明显增加。古陶瓷中Ba在能量色散X荧光能谱图中也属于难以产生谱峰的元素之一。但在仿古瓷的制作过程中,或是为了增加红釉的熔融性能及呈色的效果,使用了含Ba原料,如图3所示,在检测中我们常发现红釉中出现明显的Ba谱峰。

(4)景德镇青花出口仿古瓷胎体呈现高铝现象。由于瓷石、高岭土的来源和使用比例等因素的影响,一般现代景德镇青花仿古瓷胎体中常出现Al2O3达30%以上的情况。

2.2 热释光技术在出口仿古陶瓷鉴别中的应用

利用热释光技术鉴别出口仿古陶瓷,我们可以根据其原理和特点,仅采用测定瓷器古剂量的方法鉴别陶瓷真伪。具体方法可以采用实验室辐照剂量的热释光强度来测定样品的古剂量,即前剂量测年法[6,7]。

针对出口仿古陶瓷只鉴真伪的特点,操作中可以只采用前剂量线性法测量古剂量,其程序为:

(1)将样品辐照一个小的试验剂量并测其110℃峰的热释光响应S0。

(2)热激活。

(3)再给样品辐照试验剂量测其110℃峰的热释光响应。

(4)将样品辐照一个实验室刻度剂量(通常是几个Gy)。

(5)再将样品热激活。

(6)给样品辐照试验剂量,测110℃峰的热释光响应(SN+Sβ)。

(7)通过下式求出古剂量P进行瓷器真伪鉴别。

3 出口仿古陶瓷鉴别模式的建立

通过以上所述,采用能量色散X荧光分析技术与热释光技术作为进出口仿古陶瓷的鉴别方法切实可行,但各有优势所在,能量色散X荧光分析技术检测速度快而且完全无损但对于没有特征元素特点的仿古瓷检测需要通过化学组成模式判别函数,而此函数的建立是以大量古陶瓷化学组成数据为基础并通过科学的数理统计分析归纳提炼的,对于检验检疫机构操作具有一定困难。热释光技术对于陶瓷真伪的判别具有极大的优势,但是操作复杂并对器物具有一定的损伤。因此,根据检验检疫机构自身特点以此两种方法相结合对出口仿古瓷进行鉴别为最佳方案。以景德镇出口仿古瓷为例,出口仿古陶瓷鉴别模式如图4所示。概述如下:

(1)归纳总结某一类陶瓷的化学成分特征元素,例如景德镇各类瓷器的特征元素为Zr、Zn、Ba、Al等。

(2)利用能量色散X荧光分析技术对器物进行化学成分检测;

(3)通过化学成分特征元素进行真伪判别;

(4)对于未含有特征元素或特征元素特征不明显的器物进行热释光检测;

(5)通过器物热释光现象进行真伪判别。

4 出口仿古陶瓷的出口规范

为加强艺术陶瓷出口管理,早在1989年,国家商检局与香港海关及陶瓷商会达成协议,凡是仿古陶瓷出口都应贴上“仿古”字样标志[6]。然而在当时并没有行之有效的鉴别方法及实施措施。时至今日,已经有了可行的出口仿古陶瓷鉴别方法,具备了鉴别出口仿古陶瓷的能力,因此,应建立具体的出口仿古陶瓷的出口规范及实施措施。

(1)凡是中低档仿古瓷出口品必须在制作时在其底部打上“仿古”字样。对于这一类仿古艺术品在其底部注明“仿古”字样不会影响其艺术欣赏性,而且将有效降低检验检疫等相关部门的工作量,提高仿古瓷出口检验效率。

(2)对于高仿瓷必须经由检验检疫机关逐一鉴别,严格把关,严防陶瓷文物流失,对高仿瓷实行“一物一证”制度。即对每件仿古瓷出具一证书并配有实物不同角度拍摄的照片,证书上注明瓷器的种类、器型及各项尺寸。此证书一式两份,一份随实物出口;一份留于检验检疫部门存档,以备查询,这样将有效防止投机者扣留出口到国外的高仿瓷证书,以假乱真,扰乱国际文物市场。

5 结论

(1)针对出口仿古瓷的特点,通过分析和研究认为用于出口仿古瓷鉴别的最佳方式为能量色散X荧光分析技术与热释光技术相结合。

(2)结合能量色散X荧光分析技术与热释光技术的特点,以景德镇出口仿古瓷为例建立了出口仿古陶瓷的鉴别模式:(1)归纳总结某一类陶瓷的化学成分特征元素;(2)利用能量色散X荧光分析技术对器物进行化学成分检测;(3)通过化学成分特征元素进行真伪判别;(4)对于未含有特征元素或特征元素特征不明显的器物进行热释光检测;(5)通过器物热释光现象进行真伪判别。

(3)针对普通仿古瓷和高仿瓷的特点,分别提出其相应出口规范管理办法。以防止违法者,以出口高仿瓷为幌子,趁机走私、倒卖国家陶瓷文物,保护国家珍贵古陶瓷文物;也可抑制投机者利用几可“以假乱真”的高仿品,出口后“以假当真”进行销售,维护国家形象。

摘要：古陶瓷是文化和艺术的载体,由于人们对古陶瓷的情有独钟从而为仿古瓷发展提供了广阔的空间,仿制技术也日趋完善。当前我国精品仿古瓷已达到“以假乱真”的程度。由此,部分投机者以精品仿古瓷充当古瓷真品在国际市场上销售,造成恶劣影响;更有甚者在精品仿古瓷出口时趁机走私、倒卖国家陶瓷文物,导致我国珍贵古陶瓷文物的流失。针对此种情况,本文探讨了采用科技鉴别法中能量色散X荧光分析技术及热释光技术作为进出口仿古陶瓷真伪鉴别的可行性,并以景德镇出口仿古瓷为例建立了出口仿古陶瓷的鉴别模式,提出了相应的仿古瓷,尤其是高仿瓷的出口规范。

关键词：仿古陶瓷,鉴别模式,出口规范

参考文献

[1]黄萍.关于仿古瓷的几个热门话题—与罗学正教授对话[J].古玩.2006,56-57

[2]骆阿雪.高仿复制品乱真不当真[J].中国品牌与防伪.2006,79-81

[3]罗学正.“谈虎色变”的仿古瓷[J].古玩,2005,62-63

[4]吴隽.EDXRF在古陶瓷断源断代无损分析中的应用[J].’05古陶瓷科学技术6国际讨论会论文集.上海:上海科学技术文献出版社.200,502-507

[5]吴隽.古陶瓷的科技研究与鉴别[M].北京:科学技术出版社,2007

[6]王维达.中国热释光与电子自旋共振测定年代研究[M].北京:中国计量出版社,1993

[7]夏君定.热释光法快速鉴定唐三彩真伪.核技术.1993,16(4):247-250

出水陶瓷器的鉴别 篇3

我国陶瓷生产历史悠久,制作工艺精湛。古陶瓷鉴别对研究我国古代陶瓷生产、文化具有特别的意义。传统鉴别方法在高仿陶瓷鉴别方面正面临着挑战,科技工作者采用现代分析技术和多元统计分析方法相结合鉴别古陶瓷取得了一定的进展[1]。

目前,我国已有多个单位用现代分析技术测试古陶瓷样品,并建立了数据库管理系统[2,3]。但这些系统大多只限内部使用,且缺少鉴别分析功能,不利于合作交流,也不能满足普通客户的需求。用多元统计分析方法分析古陶瓷的现代分析数据,有望从组成上找到区分古陶瓷的科学判据[4]。Matlab及SPSS等工具可以用来做多元统计分析,但是非专业人员很难掌握这些工具对数据进行处理和分析。

本文采用Java与Matlab混合编程的方法,使Java强大的网络编程能力与Matlab强大的数据处理能力相结合,将Matlab多元统计分析功能应用到网络分析平台。Java具有面向对象的特点,使其各个模块相互独立,便于开发与维护。另外,Java连接库很方便,容易实现大量数据的存储和分析。

1 系统分析与开发技术

1.1 系统功能分析

本系统采用B/S结构,为了保证大量古陶瓷现代分析数据的安全,设计了用户管理子系统。用户要访问古陶瓷数据需要进行注册和登录操作。系统有多种权限,不同权限的用户所能进行的操作将有所不同。权限由用户向管理员申请,用户登录后可使用系统对自己的样品进行鉴别分析,根据样品的多少,用户可选择手动输入数据的“单品鉴别分析”或由系统读取本地Excel表格进行“多样品鉴别分析”。鉴别分析后,样品数据暂时保存在系统数据库临时表中,在管理员审核通过后可转存到古陶瓷标准样本数据表中,扩充数据库中标准样本信息量。根据系统分析的要求,开发了三个子系统:用户管理系统、古陶瓷数据管理系统和鉴别分析系统。图1列出了古陶瓷分析系统的子系统及其主要功能。

1.2 系统开发技术

采用JSP+JavaBean技术实现动态页面的开发。JSP具有一次编写,到处运行的优点,并且对系统多平台支持。JavaBean是一种Java语言写成的可重复使用的、跨平台的组件,其实是由可重复使用的Java代码封装的一个公共类。系统的数据库连接及数据运算等事务由JavaBean来实现,JSP则侧重于生成动态网页,这样不仅可以充分利用JavaBean组件的重用性,而且使代码便于维护,可以提高开发效率。利用Matlab的编译接口将Matlab代码封装成可供JavaBean使用的组件,实现古陶瓷数据的分析处理。

1.3 使用Tomcat连接池

考虑到系统的样本信息量及安全性问题,采用SQL Server 2000作为系统后台数据库,来存储用户信息和大量的古陶瓷样品数据。

数据库连接的分配、管理和释放,影响着网页应用程序的性能。本系统采用Tomcat连接池来管理数据库连接。Tomcat连接池在Tomcat启动时可以产生足够多的数据库连接,并提供给程序使用,可以提高程序的运行速度,节省内存。当程序需要建立数据库连接时,只需要从内存中取出一个来用,并在使用完毕后放回内存。这使得该连接池中的连接可以得到高效、安全的复用,避免了数据库连接频繁建立、关闭的开销[5]。

2 鉴别分析系统的实现

2.1 Matlab编译生成Fisher判别分析Java组件

Fisher判别分析的思想是对已经分类的样品根据Fisher判别准则建立判别函数,从而对未知样品进行分类。Matlab具有强大的数值分析、矩阵计算能力,为统计分析提供了便利,且其统计工具箱中就有Fisher判别分析函数,可直接调用分析。调用该分析函数的形式如下:

[class, TabCan] = fisher(sampledata,training,group,contri)

其中,sampledata为待测样本数据,training和group分别表示训练样本数据及其分组情况,contri为设定的累积贡献率;输出结果class, TabCan分别表示样品的分类,判别函数系数向量。

本系统的鉴别分析功能是通过Java调用Matlab的Fisher判别分析函数实现的。Matlab不仅具有强大的数据处理能力,而且允许用户采用Java技术将Matlab算法集成到Web程序中。Matlab Builder for Java扩展了Matlab Complier的功能,可以自动地将Matlab的算法直接转化成Java类,供用户直接使用。因此Matlab Builder for Java功能可将该Matlab的Fisher判别分析函数打包生成可供Java调用的.jar文件[6]。

在Matlab中执行deploytool命令,打开Deployment工具,创建项目添加.m文件并编译,可以将Matlab工具箱中的Fisher判别分析程序文件fisher.m编译成相应的.jar文件和.ctf文件。在MyEclipse的Web项目中导入封装好的包,即可在Web程序中使用该组件了。编写JavaBean从数据库中提取陶瓷标本数据和要分析的陶瓷样品数据,调用该组件就可以实现鉴别分析了。

2.2 单样品鉴别分析

根据要鉴别的陶瓷样品多少,鉴别分析模块分为单样品鉴别分析和多样品鉴别分析。如果用户要鉴别的陶瓷样品个数较少,可直接在网页上输入样品的化学组成数据及样品来源的说明,并选择样品的属性,系统即可进行鉴定,并显示鉴别分析报告。

如果用户输入的陶瓷待测样品信息不完整,将会影响样品鉴别结果的正确性。因此,在点击 “进行鉴定”按钮时,需对输入的信息进行完整性检测,不完整则将弹出提示信息。输入信息完整性检测功能可用JavaScript脚本实现。

用户输入的陶瓷样品信息成功提交后,系统首先会将其添加到暂时存放待测样品信息的临时表tb_temp,然后调用判别分析模块对其鉴别。下面是获取表单数据,并对其处理的主要代码:

如上文代码所述,单样品鉴别分析调用的是fisherclassify类的成员函数classify()。它先从临时表tb_temp中提取待测样品的主量化学组成数据,并判断样品的属性,然后从tb_PIXE表中读取同属性样品的数据进行鉴别,并将判别结果存回数据库。单样品鉴别分析函数classify()的主要代码如下:

2.3 多样品鉴别分析

如果要进行鉴别的陶瓷样品数目较多,使用单样品鉴别会给用户带来很大不便。用户可先将样品数据整理成符合要求的Excel文件,然后提交文件进行鉴别,并显示鉴别分析报告。系统首先将Excel文件的样品数据添加到临时表tb_temp,然后调用多样品分析模块进行鉴别,并将鉴别结果存回临时表tb_temp。进行多样品分析的模块与单样品分析有所不同,主要代码如下:

2.4 扩展标准样本信息容量

古陶瓷样本化学组成数据表中标准样本越多,鉴别结果可靠性也越大。因此合理利用用户的陶瓷样品数据,增加数据库中标准样本数量是一项重要工作。但是用户陶瓷样品的化学组成信息不一定可靠,直接添加到标准样本中会影响以后的鉴别结果,可暂时储存在临时表tb_temp。系统管理员可以审核临时表中的样品信息,如果样品信息可靠,可转存到陶瓷数据表中,扩大标准样本信息量。

3 运行实例

判别分析是在已知类别样本数据的基础之上,根据某些准则建立判别方程,从而对未知类别样品进行分类。所以只有当数据库中含有待测样品同样类别的样本数据时,才能将其正确归类。为测试系统的鉴别功能,使用已知类别的样品分别对单样品和多样品进行鉴别分析测试。对一个已知为钧官瓷的样品进行单样品鉴别,鉴别结果如表1所示。

通过Excel文件提交6个已知类别的样品数据,多样品鉴别分析结果显示这6个样品的判别结果完全正确,如表2所示。

4 结 语

采用Matlab与Java技术相结合,使得Matlab的数值算法、数据分析强大功能应用到Web平台,降低了编程难度和工作量,缩短了开发周期。另外, JSP+JavaBean技术使得html与Java程序分离,便于程序开发和代码维护。以此技术建立的古陶瓷鉴别分析系统不仅可以对古陶瓷数据进行高效管理,而且可通过互联网为用户提供方便的服务,应用范围较广。运行测试结果表明,系统可以有效地对钧官瓷、汝官瓷、刘家门青瓷进行鉴别。系统还需要增加更多各种类别的古陶瓷样本和多种现代分析数据,并采用因子分析等其他方法对古陶瓷数据进行科学的分析,各种分析方法互为验证,使其更具实用性,这是下一步要进行的工作。

参考文献

[1]王升,李国霞,赵维娟,等.汝官瓷和钧官瓷主量化学组成的多元统计分析[J].文物保护与考古科学,2007(3):1-5.

[2]杨云,郭立文.中国古陶瓷器型结构数据库的建立[J].陶瓷学报,2005(1):53-56.

[3]刘钦,王晓川,岳崇英,等.古陶瓷数据库管理系统的可视化设计[J].电脑知识与技术,2010(28):7887-7888.

[4]刘建立,王晓川,李国霞,等.汝官瓷、钧官瓷和刘家门窑民钧瓷的判别分析研究[J].中国陶瓷,2010(10):75-77.

[5]梁伍七.基于JDBC的Web应用程序数据库连接技术研究[J].合肥学院学报:自然科学版,2010(4):29-32.