动态空间（精选11篇）
动态空间 篇1
0引言
按照现代造船模式的要求,船舶建造以分段为单元,制定计划并组织生产。调度计划人员需要按照生产计划制定分段调度计划,即安排分段的开工时间和作业位置。制定分段调度计划,就是在满足调度约束条件下获得最优的分段空间布局,这是一类资源受限的空间调度问题[1,2]。文献 [3-4]采用分段空间调度算法,实现了分段布局的优化,比较好地解决了空间调度问题。但是分段建造除受场地资源约束外,还受多种因素影响,分段生产难以严格按照生产计划执行,这导致理想的调度计划与现场作业差别很大,不能用于指导生产。
为了缩小调度计划与现场作业情况之间的差别,有学者开始研究动态空间调度方法。Li等[5]提出了一种动态调度方法,采用预计划算法对分段进行预调度,然后使用遗传算法对分段进行空间排列。Li等[6]提出了虚拟生产系统的自适应动态调度算法,并通过分析动态事件的局部影响制定自适应措施。张志英等[7]考虑调度过程中存在的不确定因素,针对不同的分段影响事件提出了不同的调整和响应措施。赵明华等[8]针对曲面分段作业中出现的异常提出了自动调整算法,实现了分段作业计划的调整。也有学者采用仿真技术分析生产系统不确定因素,或使用仿真预测的方式对调度计划进行调整。朱琳等[9]建立了车间物流仿真模型获取生产数据,用于物料摆放的布局优化,但是没有考虑生产影响因素。 刘建锋等[10]根据国内船厂的生产实际,构造排序函数和分段布局规则,对船舶分段制造计划的场地安排进行了模拟和优化,同样没有考虑分段建造影响因素。王岳等[11]建立了船舶平面分段仿真模型,对计划执行情况进行仿真,并对计划变动进行快速评估。Cha等[12]设计了离散事件仿真系统,模拟分段建造物料吊运过程生产中的不确定因素。张光发等[13]构造了船舶建造仿真系统, 对船舶制造中的不确定因素进行模拟,实现了船舶建造计划的仿真,但是并没有针对分段布局进行优化。Liu等[14,15]提出了基于仿真的混合空间调度方法,实现了长期调度计划的制定,但是仿真中考虑的不确定因素数量偏少,而且是采用平均分布来描述的,误差较大。
上述研究主要从两个方面展开: 一是分析分段建造影响因素,研究动态空间调度调整策略,但调整是在突发事件已经发生的情况下进行的,并没有考虑到生产计划自身存在的问题。二是采用仿真技术模拟分段建造过程,获取调度计划或者实现对生产计划的验证,但是在仿真过程中不是缺乏考虑影响因素,就是缺乏分段布局调整。上述研究大多将空间调度和仿真割裂开来,没有统一进行研究。
本文针对船舶分段空间调度和分段建造仿真中存在的问题,提出了基于仿真的船舶分段建造动态空间调度方法。在分析分段建造过程的基础上考虑影响因素的作用,设计了对应的调整策略, 形成动态空间调度; 构造了船舶分段建造动态空间调度仿真模型,预测调度过程中影响因素所造成的影响,实现了分段建造动态空间调度仿真。 采用实际数据进行仿真,输出分段的动态布局、分段按时完工率、场地利用率等数据,通过对比其他方式获取的数据,验证了方法的可行性,同时指导了分段生产计划的优化调整。
1问题描述
1.1装焊工场和分段数学描述
动态空间调度仿真框架如图1所示。分段在装焊工场中进行建造,装焊工场由若干个跨组成, 如图2所示,每个跨上装配有焊接、吊运设备等。 建造完成的分段从安全通道中运走。
装焊工场的数学模型如下:
其中,Jj表示跨j,Lj、Bj分别表示跨j的长度和宽度,M表示跨的数量。
一旦分段在装焊工场确定位置,那么直到分段建造完成,分段的位置都不能移动,其所占据的空间也不能被其他分段占据。分段在装焊工场的占用区域为
其中,Di是分段i在装焊工场的投影占据的区域; ( xi,yi,Ji) 是分段i的投影参考点坐标,参考点取分段左下点,如图2中分段所示,Ji是分段i所在跨的编号,xi、yi表示参考点在跨Ji上的坐标; Si是分段i的形状; hi是分段i的高度。
按照生产计划,分段建造需要在其时间窗内完成,即在最早开工时间E和最晚完工时间F之间开工并完成。分段建造时间窗和分段开工时间T、建造周期P满足下式:
1.2动态空间调度数学模型
动态空间调度数学模型如下:
其中,t为工作时间。动态空间调度的目标是装焊工场的利用率U最大,如式( 4) ,其中,si,j是跨i中第j个分段的投影面积,Ni是跨i中分段数。开工时间约束是分段建造开工时间T迟于最早开工时间E,且开工时间在工作时间集合内,如式( 5) 。空间约束是分段投影区域要在装焊工场跨的有效使用区域内且分段投影区域之间不能重叠,如式 ( 6) 。分段建造作业过程中受到多种因素影响,分段完工时间Tf并不是一个确定值,完工时间约束如式( 7) ,其中,是影响因素造成分段建造周期变化的模糊变量,。完工的分段可能会因为周围的分段过高,与其发生高度干涉,无法从装焊工场中运输出去,需要等待周围的分段移出,或者遇到停工等情况,造成分段移出的时间Tm不确定,移出时间约束如式( 8) ,其中,是由于吊运等待造成移出时间变化的模糊变量,
如果分段空间调度时能够考虑停工影响,准确预测分段完工时间Tf、移出时间Tm,那么分段调度计划与现场作业的差别将大大缩小。此时的空间调度则需要依据分段建造过程、影响因素和分段高度等因素进行动态调整,是动态的空间调度。
1.3分段建造主要影响因素分析
要实现分段动态空间调度,首先要分析分段建造的影响因素。以上海某造船企业为例,对分段的主要影响因素进行统计,结果见表1。
设备因素主要考虑设备无法正常运行,导致分段建造过程受到影响。每个分段在建造中会使用到若干台焊机,焊机故障会导致分段建造进度减缓。装焊工场中,每个跨有若干台吊运设备,吊运设备服务于跨间的不同区域。按照规程,吊运设备运行若干时间段后需要进行保养,保养期间,其所服务区域内的分段建造、吊运作业停止。
人员因素和气候因素导致生产工作时间发生变化,使分段建造进度受到影响。假期期间,分段建造的一切工作将停止。加班是在标准工时的基础上,增加工作时间。当最高气温达到法定高温 ( 36℃) 时,将减少当天标准工时。
生产变动因素主要是分段的建造周期发生变化,导致分段完工时间发生变化。检验不合格分段需要进行若干天的修整,达到设计要求后,分段才算是建造完成。
2船舶分段建造动态空间调度
分段建造按照不同的过程设计了不同的调度策略: 待开工分段进行空间定位,如果处于停工阶段或分段放置不下,则采用定位延迟策略; 已定位分段进行建造,采用进度控制策略; 完工分段进行吊运移出,如果处在停工阶段、吊运设备保养阶段或分段周围存在高度干涉,则采用吊运等待策略。
2.1分段空间定位
分段空间定位就是采用空间调度算法,计算分段的最优布局。分段最优布局计算分为两个步骤: 首先是对开工的分段进行序列优化,采用遗传算法[3]等智能算法; 然后按照优化后的序列计算分段的最优位置,采用启发式定位规则[4]计算分段二维位置。
空间定位时,只考虑假期因素造成停工,此时执行定位延迟策略,将分段定位延迟到下一个调度时间。没有空间放置的分段,也执行定位推迟策略。分段空间定位的流程如图3所示。
2.2分段建造完工预测
分段建造采用进度控制策略,预测分段的完工时间Tf。建造进度与影响因素的影响形式有很大的关系,将主要影响因素的影响形式分为四种: 一是停止分段建造活动,如吊运设备保养、假期; 二是直接减缓分段建造进度,如焊机故障; 三是改变工作时间,从而间接改变分段建造进度,如加班、高温; 四是直接增加分段的建造周期,如完工检验不合格。
分段的建造过程主要是将零部件吊运到指定位置,然后采用焊接设备将零部件焊装在一起。以该主要过程为基础,为便于分析,默认分段不在受影响因素作用下每天建造进度是相同的。针对前三种影响因素,设计分段的建造进度预测模型: 分段以1天为单位进行建造进度预测,分段i在t天的建造进度是前t - 1天进度与t天新增进度之和:
其中,Xi( t) 是分段建造活动状态,由吊运设备保养和假期共同控制,Xi( t) = 0或1; Y是焊接设备总数,Yi( t) 是正常工作的焊机设备数量; Z是标准工时,Zi( t) 是实际生产时间,主要由加班和高温因素控制; Wi是分段每天标准建造进度,满足WiPi= 1。
当Pro( Di,t) = 1时,考虑第四种影响形式。 对分段进行合格检验,检验不合格的分段将要进行mi天的修整,使得分段达到合格,合格的分段才是建造完工的分段。
2.3完工分段吊运移出
完工分段移出采取吊运等待策略,来获得移出时间Tm。当处在吊运设备保养、假期等阶段时, 吊运活动停止,此时执行吊运等待策略,等待下一个调度时刻。完工的分段使用吊运设备将其吊运出去,当分段周围存在过高的分段,阻挡分段吊运时,同样执行调度等待策略。
如图4所示,分段112周围有分段,吊运时需要判断是否存在高度干涉。假设最大吊运高度是Hm,待吊运分段的高度是H,分段之间的安全距离是Hs,待吊运分段在Y轴两侧移出方向上其他分段的最高位置分别是H1、H2。如果分段能够从跨中吊运出去,则存在i = 1或2,满足:
对于不能调运的分段,将其一直放置在原地, 直到能够满足式( 10) ,过程就是执行吊运等待策略。在建造过程中,分段的高度是依据分段的建造进度不断变化的,需要实时更新分段的高度。
3船舶分段建造仿真模型
船舶分段建造的不同过程可以看成若干个离散的事件,采用离散事件系统仿真技术,构建船舶分段建造仿真模型,实现分段建造的动态空间调度仿真。
3.1仿真模型架构设计
采用面向对象的方法构造仿真模型,模型对象如图5所示。
仿真模型共有两组对象: 仿真引擎对象和动态空间调度对象。仿真引擎对象是离散事件系统仿真模型中必不可少的: 仿真控制器是模型的核心,其主要功能是控制仿真流程,使得仿真朝着预定的流程执行; 统计计数器用来统计仿真过程中数据; 随机数发生器生成随机数,通过数学变换生成其他的随机分布; 仿真时钟控制仿真时钟的推进。动态空间调度对象是仿真中主要的执行体: 调度执行对象的作用是生成事件列表,并针对不同建造过程对象处理不同的事件; 调度事件列表记录调度时刻的分段及其类型,包括开工的分段、 建造的分段和完工的分段; 建造过程对象是用来处理不同类型分段的方法,包括空间定位对象、分段建造对象和吊运移出对象; 影响因素对象的作用是获取主要影响因素的状态数据( 例如是否加班、损坏焊机维修时间等) ,实现流程如图6所示。
使用封装技术将对象中的功能封装成类。采用继承多态的方式,实现分段建造影响因素对象和三种建造对象的功能及其调整策略。仿真模型的UML类图如图7所示,通过构造这些类来实现仿真模型。
3.2仿真模型实现流程
在仿真控制器Simulator控制下,仿真模型执行流程如图8所示。
仿真开始前,输入仿真信息,包括装焊工场跨的数量、尺寸,分段的尺寸和生产计划,主要影响因素数据。然后对仿真主控进行初始化,对影响因素进行建模。
仿真时,调度执行类依据仿真时间,生成事件列表; 对开工的分段进行空间定位,位置计算成功的分段和已定位的分段进行建造进度预测; 对完工的分段进行吊运移出操作。将仿真的结果反馈到统计分析类,然后设置下一个仿真时刻,进入下一轮仿真。
仿真结束后,输出分段的建造情况、场地的利用情况和分段动态布局。
4案例应用与分析
以VS2010 MFC软件作为编程工具,开发一套船舶分段建造动态调度仿真系统。输入分段建造的影响因素、生产计划,输出分段生产评价指标,动态布局。
4.1主要影响因素统计数据
以上海某船舶企 业作业区 间历史数 据和2014年高温出现概率预测数据( 参考2010 ~ 2013年上海气温) ,统计分析得出分段建造主要影响因素的数据和设备配置情况,结果见表2。
4.2案例仿真验证
分段建造计划选取该船厂生产的7. 6万吨散货船。建造数量是4,每条船有150个分段,部分分段建造生产计划见表3,表3中,P、h分别表示分段周期和高度。装焊工场有3个跨,跨的长度都是275 m,宽度都是25 m。每个跨上有6台吊运设备,最大吊运高度是20 m。为便于分析,分段高度按照建造进度线性变化。
说明: 表中略去吊运设备的初次保养时间; 形如 x-y 表示日期,例如 7-1 表示 7 月 1 日,日期均为 2014 年。
利用原型系统,对分段建造进行10次仿真。 由于调度计划难以实施,现场作业时分段是沿着装焊工场安全通道的方向进行一维空间布局的, 对这样的布局方式同样进行10次仿真。两种情况均仿真后,统计分段完工情况,其结果见表4。 分段移出时间Tm如果不迟于最晚完工时间F ( Tm≤F) ,此时分段就算按时完工。
将实际作业、空间调度计算的结果和上述两种仿真进行对比,见表5,其中延迟开工指分段开工时间T大于最早开工时间E,即T > E。通常, 船舶企业的实际按时完工率约75% ,实际作业调度方式仿真后的按时完工率是78. 1% ,与实际作业基本相符。而采用本文方法后,减小了延期开工分段数,提高了场地利用率,使按时完工率提高3. 5% ,达到81. 6% ; 虽然仿真一次的时间从2. 1 min延长到20. 5 min,主要是因为采用了布局优化算法,耗时比较多,但是在时间上的损失是值得的。空间调度算法和本文方法耗时相差不多,主要是分段布局优化耗时比较长,在此算法中分段基本上是按照生产计划来生产的,统计按时完工率没有意义。仿真结果表明,本文方法能够缩小调度计划与实际作业之间的差别,同时能够提高场地利用率。采用本文方法仿真输出的布局如图9所示,可作为分段调度计划。
图10对装焊工场利用率进行了统计。图10中,利用率出现了4处峰值和3处低谷,而且第三个跨的利用率偏低,这说明单条船的分段建造计划相对集中,而多条船之间的集中建造时间间隔比较大,装焊工场利用不充分。如果适当缩小多条船的集中建造时间间隔,在保证按时完工率的基础上,可以提高装焊工场的利用率。
分析图10中波峰之间的时间间隔和波峰之间的利用率变化情况,预测船号H2471、H2472、
5结语
本文针对船舶分段建造空间调度过程中存在的问题,在分析分段动态空间调度数学模型和分段建造的主要影响因素的基础上,设计了分段建造动态空间调度调整策略,使得分段建造过程能H2473的建造时间 可以分别提 前10 d、20 d、 30 d。按照预测优化调整后的生产计划,仿真10次分段建造。统计分段按时完工率达到81. 3% , 与优化前基本保持一致。图11是装焊工场场地利用率统计图,与图10相比,利用率曲线明显平缓,利用率得到了大幅度的提高。可见,利用本文方法能够有效地评估分段生产计划、同时指导生产计划的优化调整。够按照影响因素的作用进行动态调整。采用离散事件仿真技术,建立了船舶分段动态空间调度仿真模型,实现了分段建造动态空间调度的仿真,并开发了原型系统。采用实际数据作为输入进行仿真,结果表明,本文方法使调度计划更好地反映实际作业情况,并且提高了场地利用率; 仿真输出的布局可以作为调度计划来指导现场作业; 仿真结果可为生产计划评估、优化调整提供指导。但本文提出的动态空间调度策略中分段进度预测模型是理想化的,分段高度变化是取线性变化的,今后将考虑实际变化情况对其进行改进。
摘要：为缩小船舶分段空间调度计划与实际作业安排之间的差别,提出了一种基于仿真的船舶分段建造动态空间调度方法。针对分段建造的不同阶段,在分析影响因素的影响形式基础上提出了动态调整策略,包括定位延时策略、进度控制策略和吊运等待策略,调整分段建造过程以适应影响因素的作用。构建了船舶分段建造仿真模型,实现了分段建造在影响因素作用下动态空间调度的仿真。以实际数据为输入进行仿真分析,结果表明,该方法制定的调度计划与实际作业情况接近,且能够为分段生产计划优化调整提供指导。
关键词：船舶分段,空间调度,仿真,优化
动态空间 篇2
2) 不要在夕阳西下时幻想，要在旭日东升时努力。
3) 爱什么人，照顾他、保护他、给他自在，才是真正高雅的爱。
4) 如果要后退，上帝就会在我们的后脑长双眼睛了。
5) 低头是一种能力，它不是自卑，也不是怯弱，它是清醒中的嬗变。
6) 抱最大的盼望，为最大的尽力，做最坏的盘算。
7) 剩者为王的时代，能活下来的都成为行业的翘楚。
8) 无论做什么，记得是为自己而做，那就毫无怨言。
9) 别说你最爱的是谁，人生还很长，无法预知明天。
10) 没有不老的誓言，没有不变的承诺，踏上旅途，义无反顾!
11) 人必须像天上的星星，永远很清楚地看出一切希望和愿望的火光，在地上永远不熄地燃烧着火光。
12) 人生要成沉淀，要有定力，一个人定力不够会浮躁。
13) 在人之上，要视别人为人;在人之下，要视自己为人。
14) 现在不玩命，将来命玩你，现在不努力，未来不给力。
15) 穿透石头的水滴，它的力量来源于日积月累。
16) 人生短短数十载，最要紧是证明自己，不是讨好他人。
17) 要学会新东西，要不断进步，就必须放低自己的姿势。
18) 痛苦的记忆是泪水洗不净的，只有汗水才能把它冲掉。
19) 时光老人对每个人都是公平合理，要学会管理时间，利用时间、珍惜时间;养成一种好的生活与工作习惯更利于你成功。
解读高考中的空间动态几何问题 篇3
1、曲面上的动态问题——短程线问题
短程线问题在高考中比较常见，在求折线长最小或求几何体面上线段长的最小值时，常以直代曲，将立体图形展开成平面图形，化空间问题为平面问题。如：
例1（05年江西理科15題）如图，在直三棱柱ABC—A1B1C1中，AB=BC=，BB1=2，，E、F分别为AA1、C1B1的中点，沿棱柱的表面从E到F两点的最短路径的长度为 。
简析：将上底面沿A1B1与面A1B展平，求出线段EF长度，将面BC1沿BB1与面A1B展平，求出线段EF的长，比较两个值中较小的为最短路径。本题容易不作比较直接给出错误的答案。
同类题比较：06年江西文科15题，06年江西理科15题等，可采用同样的方法来解决。
2、平面图形的翻折问题
将平面图形翻折成空间图形，既是实际应用问题的需要，又具有考察学生空间想象能力、逻辑推理、数学实践、综合分析问题能力的功能，因此，它是高考中的一种常见题型。如：
例2（08年重庆理科19题）如图，在中，B=，AC=，D、E两点分别在AB、AC上，使，DE=3，现将沿DE折成直二角角，求：
（Ⅰ）异面直线AD与BC的距离；
（Ⅱ）二面角A-EC-B的大小（用反三角函数表示）。
求解策略：此类问题总的难度并不太大，最关键的是要了解翻折前后的点、线、面之间的位置关系的变化情况。应注意以下几点：（1）翻折后，若线与线同在一个平面内，则它们的位置关系不发生任何变化；（2）若翻折后，线与线由同在一个平面转为不在同一平面内，则其位置关系应注意变化的结果是什么。
同类题比较：07年湖南理科18题，06年辽宁理科18题，山东理科12题，05年湖南理科17题，江西理科9题，浙江理科12题等。
3、几何体在平面上的动态投影及三视图问题
在运动变化中有一些特殊（或极限）位置，从特殊（或极限）位置着手，再动态观察其变化过程，将直觉猜想与逻辑推理结合，可快捷流畅解决问题，体现一般与特殊的辩证关系。在新课程中引入三视图的内容后，以三视图为考点的题也会越来越常见。如：
例3（08年理科海南12题）某几何体的一条棱长为，在该几何体的正视图中，这条棱的投影是长为的线段，在该几何体的侧视图与俯视图中，这条棱的投影分别是长为和的线段，则+的最大值为（ ）
A、 B、 C、4 D、
简析：本题考查三视图的概念及平均值不等式。设棱为AB，取A（0，0，0），B（，，），则，正视图中投影长为，，同理，，可得，，，所以+，故选C。
例4（02年北京理科15题）关于直角AOB在定平面α内的射影有如下判断：①可能是0°的角；②可能是锐角；③可能是直角；④可能是钝角；⑤可能是180°的角。其中正确判断的序号是 _______（注：把你认为是正确判断的序号都填上）
简析：这是考查空间想象能力的一个优美试题，“把空间想象能力的考查与逻辑推理、模型化方法相结合，体现了运动变化的解题方法”（北京卷命题者原话）。
例5（06年浙江理科14题）正四面体ABCD的棱长为1，棱AB∥平面α，则正四面体上的所有点在平面α内的射影构成的图形面积的取值范围是 。
简析：本题考查正四面体、点在平面内的射影、线面关系等基础知识，空间想象能力和推理能力。由已知得当CD⊥α时，所求面积最小为，当CD//α时，所求面积最大为。
演变题：平行光线照到一个棱长为1的正方体上，在正方体后面的平面上的投影的面积为S，则S的最大值为___________。
简析：如图，正方体的影子由三个平行四边形（有的平行四边形可能因光些的某些照射方向而蜕化成线段）组成，其面积等于2△A1BC1，当正方体的截面A1BC1与照射方向垂直时，正方体的投影的面积最大，易知此最大值为。
4、以探索为主的动态几何题
探索性问题是一种具有开放性和发散性的问题，此类题目的条件或结论不完备。要求解答者自己去探索，结合已有条件，进行观察、分析、比较和概括。它对学生的数学思想、数学意识及综合运用数学方法的能力提出了较高的要求。它有利于培养学生探索、分析、归纳、判断、讨论与证明等方面的能力，使学生经历一个发现问题、研究问题、解决问题的全过程。
（1）条件追溯型：这类问题的基本特征是：针对一个结论，条件未知需探索，或条件增删需确定，或条件正误需判断。解决这类问题的基本策略是：执果索因，先寻找结论成立的必要条件，再通过检验或认证找到结论成立的充分条件，有时运算量会很大，这时也需通过判断后大胆猜测，常见的猜想有：点的位置常为中点或三等分点，比值常为1或2等。
在“执果索因”的过程中，常常会犯的一个错误是不考虑推理过程的可逆与否，误将必要条件当作充分条件，应引起注意。
例6（05年浙江理科18题）如图，在三棱锥P-ABC中，AB⊥BC，AB=BC=PA，点O、D分别是AC、PC的中点，OP⊥底面ABC。
（Ⅱ）当取何值时，O在平面PBC内的射影恰好为△PBC的重心？
简析：由已知及待求（证）进行合理的空间想象，是解决问题的关键，必要时可逆向分析倒推，寻找求解问题的切入点。
nlc202309020506
法一：OF⊥平面PBC，∵D是PC的中点，若点F是△ABC的重心，则B、F、D三点共线，∴直线OB在平面PBC内的射影为直线BD。∵OB⊥PC，∴PC⊥BD，∴PB=BC，即=1。
反之，当=1时，三棱锥O-PBC为正三棱锥，所以O在平面PBC内的射影恰好为△PBC的重心。
法二：利用重心分高线的比为1：2，结合方程思想可求解。
法三：建立空间坐标系利用空间向量来解。
同类题比较：（1）08年浙江理科18题：如图，矩形ABCD和梯形BEFC所在平面互相垂直，BE//CF，BCF=CEF=，AD=，EF=2。
（Ⅱ）当AB的长为何值时，二面角A-EF-C的大小为？
该题难度不大，解题过程略过不提。
（2）2000年全国理科18题：如图，已知平行六面体ABCD-的底面ABCD是菱形，且==。
（III）当的值为多少时，能使平面？请给出证明。
简析：本题参考答案的两种解法都是先猜想出比值为1，然后再证明线面垂直，该题若从结论出发，执果索因，也可以做出来，但就不一定合适了，因为运算量是相当的大。
（2）存在判断型
这类问题的基本特征是：要判断在某些确定条件下的某一数学对象（数值、图形、函数等）是否存在或某一结论是否成立。解决这类问题的基本策略是：通常假定题中的数学对象存在（或结论成立）或暂且认可其中的一部分的结论，然后在这个前提下进行逻辑推理，若由此导出矛盾，则否定假设；否则，给出肯定结论。其中反证法在解题中起着重要的作用。如：
例7（08年福建理科18题）如图，在四棱锥P-ABCD中，则面PAD⊥底面ABCD，侧棱PA=PD=，底面ABCD为直角梯形，其中BC∥AD，AB⊥AD，AD=2AB=2BC=2，O为AD中点。
（Ⅲ）线段AD上是否存在点Q，使得它到平面PCD的距离为？若存在，求出 的值；若不存在，请说明理由。
简析：假设Q点存在，设QD，利用体积自等法求出，所以存在，且。
同类题比较：06年湖北理科18题，04年湖南理科19题。“存在”就是有，证明有或者可以找出一个也行。“不存在”就是没有，找不到。这类问题常用反证法加以认证。“是否存在”的问题，结论有两种：如果存在，找出一个来；如果不存在，需说明理由。这类问题常用“肯定顺推”。
（3）条件重组型
这类问题是指给出了一些相关命题，但需对这些命题进行重新组合构成新的复合命题，或题设的结求的方向，条件和结论都需要去探求的一类问题。此类问题更难，解题要有更强的基础知识和基本技能，需要要联想等手段。一般的解题的思路是通过对条件的反复重新组合进行逐一探求。应该说此类问题是真正意义上的创新思维和创造力。
例8（07年上海理科10题）平面内两直线有三种位置关系：相交，平行与重合。已知两个相交平面与两直线，又知在内的射影为，在内的射影为。试写出与满足的条件，使之一定能成为是异面直线的充分条件 。
简析：（1）考虑到两条异面直线在同一平面内的射影不可能是两条重合直线，这样，两对射影的位置应有三种可能，平行与平行，相交与相交，平行与相交。那么，哪个位置关系能推出与异面呢？现逐一验证，可排除平行与平行及相交与相交，故正确答案应为一对平行，一对相交。
（2）记所求充分条件为A，则原命题A=>与异面，现考查它的逆否命题：与共面=>┐A。若与平行，则在两个相交平面内的射影平行或重合；若与相交，则在两个相交平面内的射影相交或重合，故所求充分条件A应为一对相交，一对平行。
本题立意深远、编制新颖，对空间想象、逻辑推理及分析能力都提出了较高要求，具有明显的区分功能。
5、与其它学科交汇的空间动态几何题
（1）活跃在空间图形中的轨迹问题
在知识网络交汇点处设计试题是这几年高考命题改革的一大趋势。而以空间图形为素材的轨迹问题，由于具有其独特的新颖性、综合性与交汇性，创新能力与数学思想方法要求高，所以倍受命题者的亲睐。例如：
例9（08年浙江理科8题）如图，AB是平面的斜线段，A为斜足，若点P在平面内运动，使得△ABP的面积为定值，則动点P的轨迹是（）
（A）圆（B）椭圆（C）一条直线（D）两条平行直线
简析：P到AB距离为定值，则P在以AB为轴的圆柱面上，圆柱面被平面斜截，所得交线为椭圆，故选B。
同类题比较：（04年北京理科第4题）如图，已知正方体ABCD—A1B1C1D1，点P在平面ABB1A1内运动，且点P到直线BC与直线A1B1的距离相等，则P点的轨迹是下图中的（）
简析：不难发现BC与面ABB1A1垂直，则P点到直线BC的距离就等于P点到B点的距离。
于是，在面ABB1A1内，P点到直线A1B1的距离等于到点B的距离。由抛物线的定义知，P点的轨迹是以A为顶点，B为焦点的抛物线，考虑到轨迹取上半部分，故选C。
同类题比较：（04重庆理科12题）若三棱锥A—BCD的侧面ABC内一动点P到平面BCD距离与到棱AB距离相等，则动点P的轨迹与△ABC组成的图形可能是（）
简析：设二面角A—BC—D大小为θ，作PR⊥面BCD，R为垂足，PQ⊥BC于Q，PT⊥AB于T，则∠PQR=θ，且由条件PT=PR=PQ·sinθ，∴为小于1的常数，故轨迹图形应选D。
演变题：已知P是正四面体S-ABC的面SBC上一点，P到面ABC的距离与到点S的距离相等，则动点P的轨迹所在的曲线是（）
A、圆 B、椭圆 C、双曲线 D、抛物线
简析：设二面角S-BC-A大小为θ，易得P到S与到BC的距离之比为sinθ，是一个小于1的常数，所以动点P的轨迹所在的曲线是椭圆。
同类题比较：04年天津文科第8题。求解策略：这类问题常常要借助于圆锥曲线的定义来判断，常见的轨迹类型有：线段、圆、圆锥曲线、球面等。在考查学生的空间想象能力的同时，又融合了曲线的轨迹问题，是一种创新题。
（2）与函数及导数交汇的试题
近年来新教材引入了导数，在应用导数求单调性、最值方面的应用也突显出来，在空间动态几何问题上的应用也逐步提高。例如：
例10（07广东理科19题）如图6所示，等腰△ABC的底边AB=6，高CD=3，点E是线段BD上异于点B、D的动点。点F在BC边上，且EF⊥AB。现沿EF将△BEF折起到△PEF的位置，使PE⊥AE。记，V（x）表示四棱锥P-ACFE的体积。
（1）求V（x）的表达式；
（2）当x为何值时，V（x）取得最大值？
（3）当V（x）取得最大值时，求异面直线AC与PF所成角的余弦值。
简析：本题以平面图形折叠为背景，融空间动态最值问题、导数、异面直线所成角的计算于一体，编制颇有新意，通过函数与导数思想即可解决。
同类题比较：06江苏理科18题帐篷体积问题。
涉及空间动态几何也还有其他一些类型，如几何体的拼、用平面图形裁剪围成几何体的体积等等，不再一一列举。面对空间动态几何问题，要让学生学会找到思维的切入点，一方面要培养空间想象能力，另一方面要把握运动变化的实质，即动中有静的规律，便可做到举一反三，事半功倍了。
动态空间 篇4
1. 徽州村落空间自组织结构演变机制分析
徽州古村落空间的研究长久以来一直吸引着众多的学者, 他们从不同的学术角度研究它的形态、生成及影响因素[4]。概括起来主要有以下几个方面:
1.1 自然地理条件约束下的村落空间结构的形态依赖
所谓“形态依赖”是指城市空间结构的增长一般都基于原有的形态背景, 其总体是一个不断修正的渐进过程, 而空间形态的非稳定性又是激发空间结构增长的动力[5]。徽州古村落多为北方望族避难迁居形成, 由于“天人合一”的思想, 村落的布局往往与地形和谐。随后的村落空间结构的发展基本按照原有的形态背景逐步扩展。以西递为例, 从早期的依山而居, 到中期的逐水而居, 再到后期沿街而居, 村落的空间结构呈带状发展。带状空间延伸过长, 必然带来空间生长的不经济性, 因此村落空间自组织演化的“趋圆性”特征促使村落空间最终发展演化成为“船形” (参见图1) 。村落空间形态的这种自生长特征是促使空间演化的内在持续动力。
1.2 宗族体系导致村落空间结构非均质性
徽州古村落的空间结构的发展经历了从定居、发展、繁荣到衰败的过程, 在这样的一个自组织生长演替过程中, 宗族观念起着异常重要的作用。陈志华 (2003) 在考察了浙江新叶村后, 提出宗族关系决定内部结构。村落结构映射宗族结构, 血缘关系的亲疏直接反映出地缘位置的远近[6]。从非均质原理出发, 村落空间结构的增长过程会受到各种因素的所用, 或称为干扰效应。在一定的干扰幅度内, 村落空间结构的增长保持一种动态的均质平衡, 但更多的则是在自然干扰和人为干扰的作用下发生非均质性的嬗变。
1.3 风水、行为与文化推动的村落层级空间结构
对于风水的笃信与不同的理解, 常常左右着徽州民居以及村落所具有的风格和特点。徽州古村落通常依山傍水而建反映的就是其风水的理念。村民宗族意识对村落结构最明显的影响便是“聚族而居”。从发展初期依山而建的、无明确道路系统的无序状态发展到沿河而居, 有明确的道路系统和村落中心的有序状态, 再发展到逐路而居, 沿主体道路系统纵深发展的繁盛阶段。其演化过程反映了组织程度低到组织程度高的过程演化, 表现为组织层次跃升的过程, 是有序程度通过跃升得以提升的过程。[7]
2. 空间自组织结构动态模拟方法——元胞自动机
自组织领域涉及的是事物自发、自主形成结构的过程, 在这个过程中存在特有的自组织特征、条件、环境和动力学规律, 因此需要寻找一种特定的方法[7]。村落空间自组织结构通常表现为自下而上的发展和演化过程, 在没有规划控制的情况下, 居民受到宗法制度文化影响, 自发地择优选择居住区位, 其区位选择、朝向和建筑风格都受到已建成的环境的影响。也就是说, 村落的空间结构是通过种子点 (村落中心) 的形成而逐渐扩散开的。根据这样的形成过程和特点, 我们选择元胞自动机模型作为村落空间自组织结构动态研究的基本模型。
2.1 元胞自动机简介
元胞自动机是定义在一个由具有离散、有限状态的元胞组成的元胞空间上, 并按照一定局部规则, 在离散的时间维上演化的动力学系统[8]。元胞空间为一规则网格, 一个元胞就是一个网格单元, 在某时刻的状态取决于、而且仅仅取决于上一时刻该元胞的状态以及该元胞的所有邻域元胞的状态。相对于传统的数学模型, 元胞自动机可以模拟出复杂的自然现象和复杂系统中不可预测的行为, 传统基于数学方程式的数学模型是做不到的。
2.2 元胞自动机构成元素
元胞自动机的构成元素包括;
晶格空间
指元胞所分布在的空间网点集合就是这里的元胞空间。邻域
邻域对于不同维数的元胞自动机会不同。在一维元胞自动机中, 通常以半径r来确定邻域。距离一个元胞半径r内的所有元胞均被认为是该元胞的邻域。二维元胞自动机的邻域定义较为复杂, 但通常有纽曼、摩尔等几种形式。
时间
元胞自动机是一个动态系统, 它在时间维上的变化是离散的, 即时间T是一个整数值, 而且连续等间距。假设时间间距dt=1, 若t=0为初始时刻, 那么t=1为其下一时刻。
边界条件
在理论上, 元胞空间通常是在各维向上是无限延展的, 这有利于在理论上的推理和研究。但是在实际应用中, 我们无法在计算机上实现这一理想条件, 因此需要定义不同的边界条件。
转换规则
转换规则是根据元胞当前状态及其邻域状况确定下一时刻该元胞状态的动力学函数, 简单讲, 就是一个状态转移函数。
3. 西递村落空间结构元胞自动机演化模型
传统的元胞自动机是定义在一个规则的、具有离散、有限状态的元胞组成的元胞空间。但西递模型的空间单元是不规则的土地地块, 并且每个地块具有各自的空间属性。从这个意义上, 我们将模型的空间单元定义为智能体。智能体的空间属性通过地理信息系统的数据库管理。
3.1 元胞的定义
元胞单元, 即智能体的活动表现为两种形态, 未发展用地与发展用地。未发展用地为“死”的阶段, 发展用地则为“生”的阶段。元胞空间以2004年合肥市测绘研究院实测地形图为参考, 初始状态根据历史资料的记载为主要依据, 较接近于乾隆时期的土地利用状态。
随着离散时间的推移或迭代计算次数的增加, 未发展用地会围绕种子点不断转化为发展用地, 并逐渐填充区域。为了模拟住宅的更新, 我们定义了生命周期。该定义参考Batty&Xie (1999) 的构模方法论。村落空间的增长被视为已有的土地单元对自身的复制和变异, 而产生新的土地单元的结果, 村落空间的衰败视为该地块重新被置换为未发展用地, 用于未来村落空间发展。
3.2 村落土地增长区域与模式的定义
在西递村的村落空间演化模拟中, 村落空间的增长主要表现为农业用地转化为村民宅居地用地, 这个过程受到两方面作用, 一方面来自土地的宏观或全局因素, 例如地形因素 (只能选择地形坡度小于10%的地块扩展) 的影响、人口增长的因素导致发展模式的变化。另一方面来自土地的局部因素, 例如, 土地开发周边的邻域情况, 地块与前边溪、后边溪的距离、地块与村落中心的距离等等。地块局部因素主要通过村落土地增长转换规则来定义, 而全局因素则通过阈值的设定来调整。结合西递村落空间发展研究, 定义了4个空间发展区域、5种土地增长类型和3种控制系数。控制系数用于控制土地增长阈值, 当土地的增长达到一定阈值时, 土地增长的转换模式就会发生变化 (参见图2) 。
3.3 村落土地增长转换规则的定义
西递村落的土地增长转换规则采用多准则判断 (multi criteria evaluation, 简称MCE) 的方法, 该方法最初由Wu&Webser在1998年提出。
土地在t+1时刻状态由它和它的邻居在t时刻状态以及对应的转换规则决定, 数学表述如下[9]:
该数学表达式表明对于一个自组织城市, 土地发展往往是一个历史依赖的过程, 也就是说过去的土地发展对现在和未来都会产生影响。影响的范围由邻域范围决定。在西递模型中, 土地并非是基于单元格的, 因此, 对邻域范围的定义是具有与中心地块具有共同的交点或边线的相邻地块。邻域由Geo Da软件生成。
4. 结论
综上所述, 村落空间地块的元胞自动机模型可以较为忠实地反映村落空间发展的自组织过程 (参见图3) 。由于缺乏西递村落每隔数年的定时遥感图像, 考古资料也很少, 无法对模型进行准确的检验和校正。模型参数和控制系数的调整参考了历史研究和考古资料, 是较为含糊的数值, 仅作为西递村落空间发展研究的参考。模型研究价值体现在处于复杂系统背景下的村落空间自组织研究, 如何动态地描述其非均衡、非线性的空间发展特征, 而不是始终停留在语言与字面上的文字分析。
未来, 该模型可以考虑将元胞自动机模型与多智能体模型相结合, 更加关注于社会与人文的因素有可能对村落空间结构和形态产生影响和变化。
参考文献
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[7]吴彤著, 自组织方法论研究, 清华大学出版社, 2001。
[8]周成虎著, 地理元胞自动机研究, 科学出版社, 1999。
qq空间动态伤感说说 篇5
2.有谁能像他一样，嘘寒问暖，一日三餐的关心俄。
3.你为她写的日志，为她更新的动态，你不用那样提醒我是多余的。
4.据说不想读书的孩子都是好孩子，这证明他们在校没有对象。
5.心里的痛只留给自己看，所有的故事都遗忘在昨天。
6.我想听你说句”我爱你”，哪怕是在愚人节也无所谓。
7.用文字来纪念的感情，也只不过是一种自欺欺人的解脱。
8.没有伱的世界，没有爱，没有空气，没有阳光，没有伱要莪怎麽活下去呢?
9.看庭前花开花落，荣辱不惊，望天上云卷云舒，去留无意。
10.如果结局不是我想要的，那么我宁愿不去参与这个过程。
11.每个人的青春，终逃不过一场爱情。在这里，有爱，有情，有喜，有乐，却单单没有永恒。
12.谁是谁生命中的过客，谁是谁生命的转轮，前世的尘，今世的风，无穷无尽的哀伤的精魂。
13.不属于自己的，又何必拼了命的去在乎。
14.在你的世界里也许，我从来只是一个瞬间的路过。
15.其实那些红颜是无辜的，只是太美而已。
16.始与终，都是一种宿命;笑与泪，一样无痛无悔。
17.春天和秋天的距离那么大，中间经历那么多沧海桑田的变化。
18.单身是领悟，恋爱是失误，分手是觉悟，结婚是错误，离婚是醒悟，再婚是执迷不悟，没有情人是废物情人多了是动物。
19.年少的誓言，是否能够经受起岁月的变迁?
20.如果我们都是孩子，就可以留在时光的原地，坐在一起一边听那些永不老去的故事一边慢慢皓首。
21.我忘记了哪哪月的哪一天，我在哪面墙上刻下了一张脸，一张微笑着，忧伤着。
22.也许爱情只是因爲寂寞。需要找一个人来爱。即使没有任何结局。
23.如果我想把心交出来，谁能让它不受伤。
24.你什么时候学会抽烟，你又为谁戒掉了烟。
25.有的人与人之间的相遇就像是流星，瞬间迸发出令人羡慕的火花，却注定只是匆匆而过。
26.那些以前说着永不分离的人，早已经散落在天涯了。
27.相爱是种感觉，当这种感觉已经不在时，我却还在勉强自己，这叫责任!分手是种勇气!当这种勇气已经不在时，我却还在鼓励自己，这叫悲壮!
28.单恋是一种柏拉图式的爱情，太过于奢求只会一切成空。
29.你有没有经历过听着自己喜欢的人说他喜欢的人。
30.离去，让事情变得简单，人们变得善良，像个孩子一样，我们重新开始。
31.曾经你将我拥入怀中，那凛冽的寒风即使穿透我的衣裳，也不能浇灭我热烈的心。
32.可远观。不可亵玩。是怕玷污了爱情。而是怕糟蹋了自己。
33.别把我对你的死心塌地，当做是你对我爱搭不理的资本，好吗?
34.爱情之酒，两人喝是甘露!三人喝是酸醋!随便喝要中毒!
35.打心眼里重视朋友，哪怕不联系，不多言，其实也会很依赖，很在意。
36.你永远也看不到我最寂寞时候的样子，因为只有你不在我身边的时候，我才最寂寞。
37.有的人喜欢在对方的痛苦中，证明自己的存在，印证自己的重量。
38.我爱你不是因为你是谁，而是我在你面前可以是谁。
39.一个人时我害怕寂寞，两个人时我害怕沉默。
40.我渴望有那么一天，你悄悄地出现在我的面前，紧紧地抱着我说，你不会再离开了。
41.如果你没有娶我，如果你不爱我，我的心会流浪到你家门口。
42.假若我真的走了，那你就永远不会再遇见第二个我。
43.你离开的时候我哈哈大笑，这一笑，岁月和我都已苍老。
44.有些朋友，曾经无话不说，现在无话可说。
45.如果我不偶尔改改签名换换说说，还能怎么让你知道我还活生生的存在着。
46.有的人心是肉长的，有的人心是铁打的，有的人心是不锈钢打的，连生锈都不会。
47.有些事情一瞬间便能记住，却要我们用一辈子去忘记。有些事情我们用了一辈子去记忆，却在一瞬间被遗忘。
48.现在才懂，原来一个人可以难过到没有情绪，没有言语，没有表情。
49.下雨天，是最使人忧伤的时候。明明不想哭，但眼泪依旧在脸上任性。
50.只有坦然面对事实，逃避不是最好的办法，过去就让它过去吧，珍惜现在所拥有的。
51.只要你的脚还在地面上，就别把自己看得太轻;只要你还生活在地球上，就别把自己看得太大。
52.在爱情里，我变成了一只笨笨的乌龟，成了被你欺负的角色。
53.有种温馨来自于心灵中的惦记，有种快乐来自于思念中的回忆，有种关爱超越了世俗的轨迹，有种温暖放在心中像彩虹一样美丽!忙碌之中照顾好自己。
54.失望，有時候也是一種幸福，因爲有所期待所以才會失望。因爲有愛，才會有期待，所以縱使失望，也是一種幸福，雖然這種幸福有點痛。
55.有了新欢，忘了旧爱，没想到连友情都能用上这句话。
56.每一个爱傻笑的人，心里都有着放不下的痛。
57.时光没有教会我任何东西，却教会了我不要轻易去相信神话。
58.如果爱上，就不要轻易放过机会。莽撞，可能使你后悔一阵子;怯懦，却可能使你后悔一辈子。
59.伤口就像我一样，是个倔强的孩子，不肯愈合，因为内心是温暖潮湿的地方，适合任何东西生长。
60.时间会慢慢沉淀，有些人会在你心底慢慢模糊。学会放手，你的幸福需要自己的成全。
61.我们总是无意间伤害那些最爱我们的人。
62.决定放弃你的那一刻我哭了，我的眼泪证明了我是真的很爱你。
63.人生不止，寂寞不已。寂寞人生爱无休，寂寞是爱永远的主题。
64.如果有一天，你选择放弃我，我不会哭泣，而是更坚强的微笑。
65.会不会有那么一天，你就算把命丢掉都不会把我丢掉。
66.转眼夏至到，眼界需放宽，游五岳三山，看大河名川，美食天下餐，酒来我先干。朋友不怠慢，方能不孤单，闲情持鱼竿，功名利禄淡，心静自然凉。
67.我不怕老，不怕死，怕只怕我爱的人爱上别人。
68.有个人，爱过了就结束了;有句话，说过了就后悔了;有道伤，痛过了就麻木了;有颗心，颤过了就破碎了。
69.其实我一直爱着你，只是没有勇气承认。
70.忘记一个人其实挺简单：不要见不要贱。
71.听着别人说关于你的故事，我要有多坚强，才敢装作若无其事。
72.我以为只要很认真的喜欢就能打动一个人，到后来，却只打动了我自己。
73.坚硬的城市里没有柔软的。爱情，生活，不是林黛玉，不会因为忧伤而风情万种。
74.夜晚坐在公交车上，看着来往的车，这个城市是多么的骄傲啊?而我就像是来这里的小丑，如此孤单，如此卑微。
75.没有人值得伱流泪，值得让伱这麽做的人不会让伱哭泣。
76.我想知道让我想起你的那些事，会不会也让你想起我。
77.在以后的以后，珍惜如今拥有，在以后的以后，拿命爱爱自己，在以后的以后，总会很幸好福。
动态空间 篇6
丰富的表现形式
人类原本就生活在动态的环境中，并且不断地成长、生存。一切有关于动的形态，借由人类的智慧与技术，逐渐影响我们对它的认知和认同。动态插画有别于静态插画的特质，它被赋予时间与空间的观念，而这种观念的形成不仅打破了对造型空间的概念，且随着科学技术的发达，动态插画的出现，展现不同的风格表现。人们已经早已习惯静态插画表现方式，对动态插画的出现反而更容易引起他们的新鲜感和注意力。数字技术使得动态插画有了互动的可能性，人们可以点击插画中的图案，点击后会有相应的动态回馈，或可以进入另一个层级出现新的内容，这也是动态插画的又一新魅力。
在感知觉中对艺术设计最有价值的现象之一就是错觉。它将不可能变为可能，在制造视觉冲突的同时凸显意义表达，以增强人们的视觉好奇。其独特的立体感以及不存在的非现实形态具有魔幻般的神奇魅力，十分有趣。它突破了一般二维元素的表现形式，在二维的平面上添加、运用了更丰富的空间视觉语言，使插画艺术更新颖、更有效的传递信息。利用这些 手法进行设计，可以将原本司空见惯的形象变得不可思议，令人玩味。这是动态插画创作中一种制造新视觉、新情趣的有利手段，使得画面极具立体感。追求动感是一种符合时代潮流、充满活力、充满美的力度感和节奏感，并给人以偷悦视觉感受的一种设计手法。有动感的插画更容易表达出强烈的生命意味。
新颖的视听语言
动态插画是一门新兴的动态视觉艺术，与其他视觉艺术不同的是，动态视觉艺术是建立在活动画面基础之上。如今动态插画创作可以融入声音、图像、音乐等元素，动态图案是它传达信息的主要部分，而有了声音等其他形式的补充，传播的信息量也随着增大。动态视觉艺术我们最早接触到的是以电影、电视为主的艺术，之后又出现动画艺术，有不少人将动画理解为是一种活动的画，动画的美实际就是绘画的美，而和绘画的不同就在于它是动的，这个观点有失偏颇。动态插画有着跟动画不同之处除了之前所说的具有交互性外，由于它是给文字配图而存在的，它与文字出现在同一页面上，这个页面所停留的时间长短是由读者所控制的，因此它不像动画叙事那样衔接紧密，环环相扣。动态插画中图案的运动也是相对的，并不像动画那样更多的考虑到镜头的运动，它反而是像一个固定镜头拍摄画面，紧紧只是画面中的被摄物体在运动，而且通常画面中的图案运动会有重复性或者运动后突然静止，这是因为每个页面停留的时间是不可控制的。电子书籍中的动态插画还能配上背景音乐，或者相应的文字也有专门的人有感情的朗读，这样新颖的视听感受，给读者新鲜的刺激。
多维的动态展示
插画引入多维的动态展示设计，充分的体现了当代社会审美特征的科技化，同时设计依靠科技手段来实现创作。在信息成爆炸式增长的今天，以往纸质书本中出现的平面、静态的插画已经不能再想从前那样吸引读者了，更加格式塔心理学所描述的过于静态的事物，容易处于被遗忘的状态，即使被注意到了，也会对静止单一的形象感到乏味。电子书籍的出现打破了传统媒介对设计产生的束缚，动态插画结合数字技术、多媒体技术使插画具有更大的活力。动态插画与静态插画相比设计空间有进一步的拓展，不在是在一个单纯的二维空间中进行设计。静态插画是在有具体边界的范围内进行创作的，边界以外的图案是永远不可见的，它真正意义上的空间深度也是没有的，只是在创作时利用透视模拟不同的深度空间。动态插画引入时间因素后，大大加强了空间表现力，插画中的所有元素都有了运动的可能性，使得界外的元素随着时间的推移，我们将会看到界外的部分，跨界处的元素界外部分也不需要通过猜测来补充外界的部分。动态插画的物理空间本质上也还是二维的，同静态插画一样除了可以通过透视关系来模拟空间深度，还可以利用运动图案来表示空间的深度，相比之下这种运动引起的透视变化更加准确真实。
动态空间 篇7
本文采用ANSYS有限元分析软件, 通过对某体育馆的大型空间网架结构的参数化建模, 进行整体结构静力分析和振动模态分析, 确定了网架的最大变形和各杆的轴力, 得到了该网架的振动模态频率和振型, 并通过随机振动分析, 确定了网架在地震波作用下关键节点的动力响应, 以便在设计和改进时使网架的固有频率避开其使用过程中的外部激励频率。
一、网架有限元模型的建立
1. 模型简化与假设
假定网架结构的计算模型为空间铰接杆系结构, 即节点铰接, 杆件仅承受轴向力, 忽略节点刚度的影响, 不计次应力对杆件内力所引起的变化。模型试验和工程实践都说明这个假定是完全许可的, 所带来的误差可忽略不计。结构材料为线弹性、各向同性。网架结构的外载荷按静力等效原则集中作用在网架节点上。荷载作用下, 杆件变形很小, 符合小变形原理。
2. ANSYS参数化模型建立
由于网架结构的杆件和节点较多, 杆件可达上千根, 节点也有几百个。以某体育馆80m×50m正放四角锥双层网架为例, 网格尺寸为3.6m、网架高度5m, 则杆件数为2816, 节点数为743。如此数量的单元和节点, 要靠在ANSYS图形用户界面 (GUI) 上手工输入, 是非常困难的, 甚至是不可能的。
ANSYS自带的参数设计语言APDL是用来自动完成某些功能或建模的一种脚本语言。它为用户提供了完成建立模型、施加约束和荷载、求解以及后处理等一般命令, 同时, 还提供了对这些命令的循环判断等流程控制功能。因此, 在对该网架建模过程中利用APDL语言, 编制了生成正放四角锥网架节点和单元的命令流文件, 然后在ANSYS中调用该文件执行命令, 即可生成正放四角锥网架的有限元模型。
为方便参数的输入, 利用ANSYS提供的用户界面设计功能, 设计了参数输入对话框如图1所示。
利用此方法建立的78m×50m正放四角锥双层网架的ANSYS有限元模型如图2所示。
二、网架有限元静态分析
1. 单元类型及实常数的确定
网架结构的有限元模型杆件单元和弦节点质量单元的类型分别采用link8单元及Mass21质量单元。link8是三维杆单元, 模拟工程中三维空间桁架、绳索、铰链以及弹簧单元, 可以承受单向拉伸或压缩, 该单元具有2个端部节点, 每个节点上有3个自由度。Mass21质量单元为一个有6个自由度的质量单元。
网架结构有限元模型杆件单元的实常数即指单元的横截面面积。Mass21质量单元的实常数为由弦节点承受的重力荷载代表值 (恒载+50%活载) 转化而来的质量。
2. 荷载与约束
荷载包括永久荷载、可变荷载, 其中永久荷载包括网架结构自重和作用在网架上弦的覆盖物的自重 (0.35k N/m2) , 可变荷载为作用在网架上弦的活荷载 (0.5k N/m2) 、作用在网架上的风荷载 (0.45k N/m2) 及地震作用 (8度区) 。
3. 计算结果处理与分析
通过对网架进行静力分析可知, 网架的挠度在中部达到最大值, 向边缘逐渐减小, 最大挠度为39.2mm。杆件最大拉力为135.9KN, 发生在下弦171号杆, 最大压力为101.3KN, 发生上弦在849号杆。均满足《网架结构设计与施工规程》的要求。
三、网架有限元模态分析
在结构动力学分析中, 模态分析理论是基础, 它主要用于计算模型固有模态的两个基本参数:固有频率和模态振型。它们表明了系统自由振动的特性, 对于给定的系统, 系统振型向量的比值与固有频率都取决于系统物理参数, 是系统固有的。如果知道了结构的固有频率, 便可以在设计与改进时使结构的固有频率避开其在使用过程中的外部激振频率。
ANSYS具有强大的模态分析功能, 它提供了包括Suspace (子空间法) 、Reduced (缩减法) 、Damped (阻尼法) 等7种模态提取方法。
对本网架结构, 边界自由度按实际情况给以约束, 选取子空间迭代法进行模态分析, 计算的前12阶结构固有频率如表1。考虑到地震功率谱, 一般只有前几阶频率有实际意义。计算所得前6阶振型如图4所示。
由结构振型图可以得到, 振型主要表现为竖向振型, 在中部的中间交点处及靠近支座的一排连接杆上动应力较大。网架的破坏表现为支座处的杆件失稳, 管材结合处和周边的杆件剪断等。
四、网架结构的随机振动谱分析
随机振动谱分析是一种将模态分析结果和已知谱联系起来, 然后计算模型位移和应力的分析技术, 主要用于模型在确定载荷或随机载荷作用下, 获得结构的响应情况。
地震激励响应是建筑结构需要考虑的关键工况。本文采用一个典型地震波来考察网架结构的地震频率响应。这里选取有较大位移变形的548节点进行位移响应谱分析。图5为548节点在Z向上的位移响应谱, 可以看出, 结构发生共振的频率值, 这就是工程结构设计时要力求避免其固有频率落在3.5Hz和11Hz附近的频段内, 与模态分析中的一、四、五、六阶振型相对应。说明该网架结构的地震响应既有受迫振动又有结构共振。从模态分析得到的自振频率看, 网架由于结构的自振频率分布较为集中, 高阶振型的峰值响应与第一阶振型相比要小得多。
五、结束语
采用通用工程分析软件验证专业软件设计的网架结构, 增加了设计结果的可信度。先进行整体动态分析, 找出关键的节点对其进行局部分析, 有利于结构的优化和创新。本文正是运用这种方法对网架结构的计算和分析, 达到验证原设计合理性的目的。
摘要：本文以某体育馆网架为研究对象, 建立了网架的参数化模型, 利用有限元分析软件ANSYS对其进行了整体结构静力分析、自由振动模态分析和随机振动分析, 得到了该网架的振动模态频率和振型, 确定了网架在地震波作用下关键节点的PSD响应, 所得结果对验证原设计和指导设计修改提供了理论依据。
关键词：网架,参数化,有限元法,模态分析,随机振动
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动态空间 篇8
采用激光扫描仪技术获取空间信息数据具有快速、精度高、便于处理等优点,因此,利用该技术获取三维点云空间信息数据,从而进行场景的三维重建在数字建筑物、文物保存等领域具有广阔的应用前景。同时,随着该技术的发展及其成本的降低,近年来,激光扫描仪在这些方面的应用研究吸引了越来越多的研究人员。
目前,计算机仿真应用越来越广泛,对数据库的要求越来越高,数据库中需要存储的也不仅仅是二维空间数据,还有三维空间的数据,乃至更高维度的数据,因此建立结构简单且查询高效的数据库就显得至关重要。
针对于点云的预处理问题,则需要在点云数据中建立某种查询结构,使得能够针对点云中的某个点,快速查找其指定数目个最临近点。本文根据空间分割算法,对传统的KD树进行了改进,采用局部KD算法,减少了遍历的时间,把算法的效率提高了80%左右,在数据量非常大的情况下,即海量点云,效率可以提高到90%左右,内存占用节约到90%左右。
KD树可以快速确定散乱点云数据中某一个点的邻域,不需要知道点云数据之间的任何拓扑(邻接)关系,应用面更加广泛。经典KD树的效率虽然相对较高,但是在针对点云问题的应用中,直接应用经典KD树算法达不到最好的效果,其缺点主要有:
(1)要针对所有的点建立KD树,在点的数量较大的情况下,建树与删减的代价都很大。
(2)执行查询时,对每个点都需要遍历整个KD树,在大数据量情况下,造成了效率的浪费。
本文讲述的所设计的KD树结构及相应的查询算法正是针对点云的数据处理的,有很好的广泛适应性,并可以提供很高的查询效率,数据量越大,效率提高越明显。
2 经典KD树实现与k最近邻问题定义
KD树实际上就是二叉树的空间推广,其区别在于KD树每一层都有一个辨别器,由关键码来决策KD树分支的走向。
本文主要针对三维数据点组成的三维空间来进行KD树的构建,其数据可以表示为:
KD树构建算法如下:
(1)计算三维空间中所有数据点的x、y和z的各个分量的中值,分别把各个分量的中值作为KD树第0层,第1层和第2层的判别值。
(2)对于任意一点pi,KD树第L层,则:
所得n的值来确定用于进行比较的关键码是x、y、z哪一个分量。m=0时,取x分量;m=1时,取y分量;m=2时,取z分量。
(3)当所取分量的值小于等于比较划分值时,此点就划分到左分支;否则,划分到右分支。
(4)循环直到所有的点都插入到KD树,即KD树构建完成。图1为二维的KD树构建图例。
k最近邻问题可表述为:对于P中任意一点V,V=(xv,yv,zv),寻找P的一个子集Q,Q={q1,q2,…,qk}。则,其补集
则U满足:
寻找k最邻近点,就是求Q子集,则需要进行大量的计算过程,然而利用KD树就可以减少这方面的开销,通过简单的搜索功能就能解决k最近邻问题。
3 改进的KD树与k最近邻查询问题的实现
3.1 点云的空间分割
基于空间栅格划分建立点与点之间拓补结构的算法是计算机应用领域解决三维离散和排序问题的基本数据结构,具有简单实用、计算效率高等特点。
取点云数据中x、y、z最大、最小坐标分别为xmax、ymax、zmax、xmin、ymin、zmin。给定松弛变量ξ,则定义以点(xmax+ξ,ymax+ξ,zmax+ξ)和(xmin-ξ,ymin-ξ,zmin-ξ)。
分别x、y、z沿坐标轴方向等间隔D划分栅格数:
其中符号[]表示向上取整。
栅格宽度D可以根据点云分布的实际情况进行相应的设置,一般取点云空间分布密度的k倍。
在点云数据集中随机取出N个点pi(i=1,2,…,N),计算离点Pi最近点的距离di,则分布密度为:
N可以根据数据的分布均匀程度进行设置,一般设为10-20。将点云中散乱点根据坐标值的不同压入到不同的空间栅格,基于栅格就可以构建散乱数据点的空间拓扑关系,从而完成点云数据的空间三维划分。
根据空间栅格中是否包含散乱点云,可以把栅格分为实格和空格,即栅格中无点云数据为空格,栅格中有点云数据为实格。
(i,j,k)则为栅格的拓扑方向,则空间某一栅格的邻近栅格表示为(x+i,y+i,z+k),其中i∈[-1,1]、j∈[-1,1]、k∈[-1，1]。
3.2 改进的KD树算法
结合KD树经典算法和点云的空间分割算法,本文提出了一种局部KD树构建算法。动态创建KD树,其内存占用量会快速减少,然而划分的栅格数的增加,也会使内存占用效率得到有效提升。
算法如下:
(1)确定划分间隔距离D,并对点云进行空间分割;
(2)用经典KD树算法对每个栅格内的点云数据建立KD局部树,也可以根据需要动态创建栅格KD树;
(3)寻找某点的邻近点,在该点所在栅格内或是其邻近栅格内寻找。
划分精度的选取要合理,k值太大,则划分精度低,该算法的优越性不能完全体现,k值太小,该算法的优越性也不能得到较好的体现。
4 算法验证与比较
本文提出的算法实现所使用的机器配置为:CPU,Intel Pentium 4 3.06Ghz;1G内存;Windows XP系统。本文获取了几种实物的点云数据,用于作实验对比(如图3所示)。采用经典KD树和本文KD树两种结构,选取不同的数据,以及不同的K值,对其搜索时间、所占内存等结果进行比较说明。
经典KD树结构与本文KD树结构下不同K值的算法运行时间比较如表1所示,两者占用的内存空间如表2所示。
由实验测试结果可知,对于查询算法的运行效率,本文KD树结构远高于经典KD树结构(查询时间节约了大概90%左右),而运行时所占用的内存空间可节省80%以上,情况好的话甚至可以超过90%,对于处理飞速增长的点云数据量来说,这无疑是该算法的一种很有吸引力的优势。
5 结 语
本文提出的基于 空间分割的局部 KD 树动态创建算法，可 以在保证搜索结果正确的情形下，极大提高搜索效率同时减少对运行时刻内存 的需求，算法运行的速度也得到了很大地改善。通过实验 结果表明，本文提出的算法不仅获得了比较满意的空间复 杂度，而且较好的保证了其算法的准确性与搜索效率。
参考文献
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动态空间 篇9
博览建筑的展示空间不同于其他类型的展示空间, 它具有其自身的特殊性, 其主要功能是向参观者传递更多的历史、文化、科技等方面的信息, 提供学校以外学习的机会以及创建理想的社交场所。传统的设计方式多以展品分类的方式将每个空间隔离开来, 参观者只是被动的接受信息。当代的设计者首先考虑以人为主体, 而不仅仅是物的展示, 从空间形态构成、空间秩序组合、空间分隔方式、互动性、流动性等诸方面来创造一种动态性特征, 从而符合人的行为活动空间。在这样一种特殊的空间内, 参观者可以利用不同的感觉器官, 如可见、可闻、可听、可触摸、可想象等, 从不同的角度去观察、体验、感受、学习。由于科学技术的进步, 人们知识水平的提高, 当代博览建筑的展示空间已经不再被看作是一个简单的三维空间, 而是同时具有空间和时间但不同意义、不同特质的运动统一体。
当代博览建筑展示空间常常利用交通空间作为过渡空间, 以一种动态的方式使空间具有一种流动性、模糊性、复杂性、观赏性。两者的互相融合、渗透使参观者处于一种期待和遐想之中, 或是沉浸在美的享受之中, 或是徜徉在科学的瀚海之中, 或是静默于远古的追忆之中。比如参观者可以沿着纽约古根海姆博物馆盘旋的坡道欣赏艺术品, 或沿着三条象征着不同命运的路线在破碎和失衡的空间里感受柏林犹太人博物馆那象征着缺失和死亡的异质而断续的虚空所带来的震撼和触动的场景, 追忆那些遇害者, 思考那段惨痛的历史和怎样面对现在和未来。
2 展示空间动态性的概述
2.1 动态性
由于科学技术的迅猛发展, 新材料的不断涌现和建造工艺水平不断提升, 建筑空间打破了实体阶段、封闭阶段的传统格式, 被赋予了新的涵义。自1928年密斯的巴塞罗那世博会德国馆出世后, 各种空间理论和理念层出不穷, 方兴未艾, 现代主义、后现代主义、解构主义、极少主义等各种建筑流派竞相登场, 从此揭开了动态空间崭新的篇章。当今的动态空间主要有动态感和动态性两种设计方法, 本文主要讨论后一种方法。
博览建筑的展示空间主要经历了三个阶段。古典展示空间是以展品为主的静态空间, 空间相对独立, 围合感强, 展品分类摆放, 观赏点和景面形成对应关系, 参观流线受到限制。现代展示空间受流动空间的影响, 界面连贯而模糊, 视觉开阔, 取消展品固定背景, 参观者行动自由。当代展示空间强调以人为本, 展品具有互动性质, 注重空间的活力和以视觉感知为主的导向性。
展示空间的动态性表现在空间形态的构成和秩序组合相互联系和渗透, 呈现出一种模糊而有逻辑的叙事性特征。参观者视点的移动构成时间和空间的转化, 时间维度在连续的移位中产生, 逐步获得对空间的整体感知和体验。在内部各空间关系界定上通过具有延展性和可塑性的围合界面创造一种动态性效果。参观者在这种动态性的空间里获得情感上的愉悦, 并且通过空间语言获得信息和知识。随着参观的继续深入, 他们的体验不断加深, 想象和思维活动进一步扩展。
2.2 时空与运动
20世纪以前人们认为空间只是三维的, 和时间没有任何关联, 是两个性质绝对不同的现象。空间只是广度上的延伸, 而时间是连续的、单一的、同一个方向的流动。人类进入20世纪后, 由于科学技术的发展, 人们对空间和时间的关系有了新的认识。特别是爱因斯坦“相对论”理论出现以后, 空间和时间的统一性才逐渐被人们所接受。除此以外, 在其他许多的科学领域也有类似的相关论述。时间统一于空间, 是测量空间的一个量度。
由于时空观的改变, 时空中的运动也越来越受到人们的关注。在巴洛克建筑出现以前, 建筑是稳定而均衡的, 是由不同的几何形体构成的静态实体。到了17世纪~18世纪, 巴洛克建筑表现出外形自由、追求动态、色彩强烈的特点, 常有华丽的装饰、雕刻、穿插的曲面和椭圆形的空间。这种动态的感觉是由于人的视觉力对于心理上的刺激所产生的一种知觉力, 一种倾向性的张力, 并非真正意义上的时空中的运动。20世纪60年代设想的“行走中的城市”“升降城市”“水上别墅”等也只是一种幻想。
那么空间动态性到底是什么, 不动的空间具有可动性是因为人的运动和感觉的存在。法国哲学家柏格森认为感觉既是生理上的又是心理上的, 运动和感觉是一对不可分割的统一体。空间中的运动是人在不同的时间、不同的位置获得的不同的景象、不同的空间性质, 并由意识把它们连成一个整体的空间体验, 进而感受到一个处于运动状态中的空间。
3 空间导向性的分析与探索
3.1 视觉引导
空间布局、展品组合分类、空间形态、可用剩余空间的配置等都可能从视觉上引导参观者的行为以及影响停留的时间。研究表明参观者的行为模式和空间的通道及视力的特征构成一种可连接的体系。这些具有自身特性的通道和视力模式构成一种空间语言。博览建筑的教育和传递信息的功能是通过空间的运动来实现的。空间或者展品之间的通道、连接、分割、序列和分类组合都会影响对展览的理解。Y.K.Choi发现空间单元多的展示空间里, 不考虑空间的大小, 给参观者提供更多的路线选择。虽然有些空间单元参观的人数会比较少, 但是整个博物馆空间的访问量却更加平均。这是因为空间的集成度比较高, 并且空间局部和整体的特点差别不大、易于识别所造成的。空间配置本身并不能决定在某个展区或者空间单元参观者停留的数量, 但是参观者更倾向于停留在可以看见更多其他参观者的空间, 也就是说, 在连接度和集成度高的地方。因此, 在多种流线的基础上要将有重要意义的或者主要展品放置在集成度和连接度高的展区或者空间单元, 以便吸引他们驻足观看。而一些辅助的、起说明作用的或者根据参观者兴趣参观的展品可以放在集成度较低的空间。
3.2 互动性内容的引导
在比较分析了英国自然历史博物馆新旧两个展览后, 派普内斯和赫定 (Peponis&Hedin) 说展示布局影响知识的表达、传播和社会属性。知识的表达与知识单元的分类组合以及它们在空间的连接和分割有关。当博物馆在19世纪80年代被设计时, 展品是以类别来划分的, 知识的表达和传播没有区别。按照分类观看, 展品就是“知识”。到了20世纪80年代, 当人类生物展览馆被设计时, 知识就转变成了概念理解。展品本身并不重要, 重要的是如何用它们来表达抽象的概念。参观者不是被动的接受者, 而是主动的、自发的学习者。因此, 我们要在空间里创造具有互动内容的空间单元来引导参观者, 以便形成多种参观路线和对展览的整体理解, 并且使知识的社会化, 即如何学, 而不是学什么, 得以实现。
4 结语
赖特曾说过“一个建筑的内部空间便是那个建筑的灵魂”。而展示空间又是整个博览建筑的核心部位, 因此它的设计关系到全部设计的成败。如果说展示空间的设计是皇冠的话, 那么展示空间的空间导向性设计则是皇冠上的一颗明珠。当代的建筑师正通过各种设计手法和表现形式创造出具有生命力的动态性博览建筑展示空间, 以适应新时代发展的需要。
参考文献
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[7]滕露莹.论当代建筑空间的动态性[D].上海:同济大学, 2010.
动态空间 篇10
松墨天牛 (Monochamus alternatus Hope) 成虫取食马尾松 (Pinus masoniana) 、黑松 (P.thunbergii) 、黄山松 (P.taiwanensis) 、华山松 (P.armandii) 和油松 (P.tabuleaformis) 等针叶树种的1~2年生嫩枝作为补充营养, 引起树势衰弱, 进而引诱松墨天牛成虫聚集产卵, 大量的松墨天牛幼虫钻蛀也能引起松树死亡[1]。松墨天牛也是我国松材线虫病[Bursaphelenchus xylophilus (Steiner&Buhere, 1934) Nickle]的主要媒介昆虫。已有学者对松墨天牛成虫的静态空间格局作了研究[2,3], 但有关林间松墨天牛成虫空间格局的时序动态则尚未见报道。该研究根据浙江省临海市3个感病松林试验点2007—2012年松墨天牛成虫的连续引诱数据, 分别计算种群空间格局的多项指标, 分析各项指标与松墨天牛成虫密度间的相关性, 从中选择受密度影响较小的负二项分布K值来描述松墨天牛成虫空间格局的时序变化, 为进一步全面了解松墨天牛成虫的林间动态及其可持续控制提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验点概况
临海市地处浙江东南部, 位于120°49′41″~121°42′25″E, 28°40′37″~29°04′15″N, 东西长为85 km, 南北宽为44 km, 全市总面积2 208.5 km2, 其中松林面积为5.9×104hm2, 以马尾松纯林为主, 3个试验点的概况及悬挂的诱捕器数量见表1。
1.2 试验材料及松墨天牛成虫林间动态观测
松树蛀干类害虫引诱剂 (规格:300 ml/瓶) 由浙江省林业有害生物防治检疫局和中国林业科学研究院亚热带林业研究所研制、宁波中化化学品有限公司生产 (2010年后由浙江黄岩鼎正化工有限公司生产) , 以及与引诱剂配套的小型折叠式诱捕器。2007—2012年4—9月, 在临海市江南街道、沿江镇及大田街道的马尾松人工林和天然林内, 将诱捕器架设于距地面1.5m、两株相近的马尾松间铁丝上。各引诱点间距为80~130 m, 单只离林缘40~70 m, 3个试验点各架设20只诱捕器。在引诱剂瓶口的包装材料 (直径3 cm) 上打0.5 cm直径小洞3个。每隔3~4周更换1次引诱剂, 收虫的间隔时间为2~7 d, 以旬为单位进行统计。
1.3 聚集度指标测定
在计算空间格局指标时将林间诱捕结果分成3类分别进行。第1类以同一试验点同一年内多个观测样本为1组数据[4]。此类统计方法共计18组林间松墨天牛成虫的观测数据。第2类以同一试验点不同年份内相同日期的观测样本为1组数据, 此类统计方法的观测数据计37组。第3类以不同试验点同一年内相同日期的观测样本为1组数据, 此类统计方法的观测数据计72组。分类后分别统计各组松墨天牛成虫不同观测时期每只诱捕器的平均诱捕量及样本方差S2, 再分别计算扩散系数C (C=S2/) 、平均拥挤度M* (M*=+S2/-1) 、聚块性指标M*/、负二项分布K值[ (K=X2/ (S2-X) ]、David&Moore丛生指标I=S2/-1、扩散型指数 (n为样本数, N为总虫数, xi为第i个样本中的虫口数) [5]、L′指标L′=S2/+S2[6]、La指标La=-/S2+1[6]、Kuno指标, 并采用Taylor幂法则和Iwao回归法进一步分析松墨天牛分布格局的内部结构[7]。
1.4 负二项分布的公共K值
负二项分布的K值是昆虫种群序惯抽样模式中的基本部分, 同时还是种群分布方差的斜率, 在分析种群空间格局时从一组样本资料中估计一个共同的K值, 便于试验数据的转换及对试验数据进行方差分析时也许能提供更多的信息。该研究用Bliss等提出的矩法估计负二项分布公共K值, 计算过程及步骤见参考文献[5, 8-9]。
2 结果与分析
2.1 感病松林内松墨天牛成虫的基本空间格局
3个试验点连续6年的松墨天牛成虫种群数量消长表明, 每年的5月下旬—6月下旬有1个明显的发生高峰。3个试验点共获得217个样本观测数据, 每只诱捕器诱集的松墨天牛数量为0~40头。根据原始观测数据, 按照 (式中, N为样方数, 为平均每只诱捕器诱捕量, S2为样本方差, D为允许误差) 计算相对抽样精度[10,11], 得:大田街道为=0.228 7;江南街道为=0.196 6;沿江镇为=0.246 1, 调查时一般取=0.25[12], 所以该研究的样方数量在精度上满足空间格局的分析要求。
将2007—2012年3个试验点217个感病松林内松墨天牛成虫空间格局的分析结果列于表2。由表2可以看出, 由空间格局的不同聚集指标判定均得到相同的结果, 感病松林内松墨天牛成虫在林间主要呈聚集分布。大田街道的K值范围为-37.098~102.38, 江南街道的K值范围为-361~169, 沿江镇的K值范围为-67.047~80.053, Taylor幂法则的拟合结果为:
式中的回归系数都通过t (t0.05 (72) =2.00
Iwao的M*-回归方程 (M*=α+β) 为:
式中, α表明个体的性质, β则表明个体群的分布状况。其中α1=0.970 9>0, α2=0.720 1>0, α3=0.707 6>0, 揭示感病松林内松墨天牛成虫个体间相互吸引、存在个体群;β1=1.092 1>1, β2=1.068>1, β3=1.144 3>1, 表明感病松林内松墨天牛成虫的空间分布图式是聚集型。
2.2 感病松林内松墨天牛成虫的K值时序动态
表3~4为126组 (其中1组只有2次观测值而无法进行F检验) 林间松墨天牛成虫种群空间格局的聚集度指标与密度间相关系数的F值检验结果。由表3~4可以看出, 10个聚集度指标中负二项分布K值是受密度影响较小的指标之一, 所以在分析聚集度指标随时间变化时, 负二项分布K值可以更好地反映种群因素的作用, 故该研究选择负二项分布K值图形法描述松墨天牛成虫的时序动态 (图1~3) 。
由图1~3及表2可知, 连续6年的林间松墨天牛成虫种群主要呈聚集分布, 大田街道72组诱捕数据中聚集分布为54组、均匀分布为5组、随机分布为13组, 江南街道71组诱捕数据中聚集分布为47组、均匀分布为4组、随机分布为20组, 沿江镇74组诱捕数据中聚集分布为54组、均匀分布为8组、随机分布为12组;每年的K值时序变化趋势呈低-高-低, 对应于林间松墨天牛成虫种群密度的低-高-低、种群空间格局则表现为聚集-扩散-聚集的趋势。
注:*为显著相关;**为极显著相关。
2.3 松墨天牛成虫公共K值的时序动态
对3类127组松墨天牛成虫的公共K值时序变化动态研究表明, 相同代数组大田街道2008、2009和2011年的公共K值通过χ2检验;江南街道的2010年和2012年通过χ2检验;沿江镇的2007、2008和2009年通过χ2检验。相同日期组大田街道5月上旬、7月中旬、7月下旬、8月上旬和8月中旬的公共K值通过χ2检验;江南街道的5月下旬、6月中旬、6月下旬、7月上旬、7月下旬、8月上旬和8月中旬通过χ2检验;沿江镇除7月下旬的公共K值未通过χ2检验外, 其余的从5月上旬—9月上旬各旬都通过χ2检验。不同试验点相同日期组2007年5月中旬—9月上旬中, 5月下旬和7月上旬的公共K值未通过χ2检验;2008年5月上旬—8月下旬中, 5月下旬未通过χ2检验;2009年5月中旬—9月上旬中, 5月下旬未通过χ2检验;2010年5月中旬—8月下旬中, 7月上旬和8月上旬未通过χ2检验;2011年5月中旬—9月上旬中, 6月上旬未通过χ2检验;2012年5月上旬—9月上旬中, 9月下旬未通过χ2检验。通过χ2检验的各组公共K值大部分组间相差都不大, 说明同一试验点同一年份不同观测日期间、同一试验点不同年份相同日期间和不同试验点同一年内相同日期的林内松墨天牛成虫的聚集度差异也不太大。
3 结论与讨论
(1) 3个试验点连续6年的林间诱捕表明, 该虫在林间主要呈聚集分布, 不过聚集强度随时间呈规律性的变化, 即松墨天牛成虫种群表现出聚集-扩散-聚集的趋势。环境条件的变化及其自身的生物学特性构成了松墨天牛成虫的这种空间格局及其时序动态特征。
动态空间 篇11
萍乡市位于湘赣交界处,与沪杭铁路、湘黔铁路、贵昆铁路连成一线,319、320 国道和沪瑞高速贯穿南北东西。截至2010 年,第一、二、三产业比重分别为8.13%、63.31%、28.6%。在2002—2010 年时间段,第一、三产业比重呈逐年下降的趋势,而第二产业比重则逐年上升。与此同时,煤炭资源近乎枯竭,已探明的煤炭储量只能支撑煤炭工业十年的生产,城市转型刻不容缓。随着武汉城市圈、长株潭城市群、中原经济区、太原城市群、皖江城市带、鄱阳湖生态经济区等一批中部区域经济开始崛起,以城市群发展为依托“,增长极”“点—轴”“网络”开发并存的经济发展模式是城市化进程的重要途径,增强城市的集聚化效用形成增长极,强化两点之间的城市联系,以交通干线或经济带的点—轴带动模式,依托城市群辐射作用的网络经济发展模式是中部城市经济发展的重要方法,也是实现资源枯竭型城市转型的重要方向。与此同时2006年《国务院关于促进中部地区崛起的若干意见》中12 条和15条中明确指示“发挥城市群辐射带动作用”和“支持资源型城市转型”的政策意见。国家在“十二五”规划纲要中也明确指出“优化格局促进区域协调发展”战略,江西省《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》第二章“促进区域协调发展”第二节“提升中心城市辐射能力”同时明确指出“萍乡:全面对接长株潭城市群,打造全国资源型城市转型的示范区”。城市与城市、城市群对接需建立在两者之间的经济联系和经济关系基础之上,萍乡市在与长株潭城市群对接时,在江西省内又处在怎样的一个经济角色。在此背景下,作者通过比较分析省内城市和长株潭城市对萍乡市经济影响,综合得出萍乡经济发展方向。
一、文献综述
1880 年,英国人口统计学家雷文茨坦(E.G.Ravenstein)率先将万有引力模型引入到社会经济领域进行人口分析,使得引力模型在与经济领域问题分析研究结合上日益紧密。1929 年莱利(Reliy W.J.)通过引力模型分析得到一个城市的零售市场大小与城市人口规模和两地之间距离的关系,此后,康弗斯(Converse P.D.)提出的断裂点概念在莱利的基础上进一步发展了空间相互作用理论。1942 年GKZipf首次将万有引力定律引入城市空间相互作用分析,极大地提高了城市空间的模型研究方法。1950 法国经济学家(Francois Perroux)提出增长极理论,经J.B.boudeville将其引入到区域经济理论之中,并在经济学家弗里德曼(John.Frishman)、缪尔达尔(Gunnar Myrdal)、赫希曼(A.O.hischman)等的研究上不同程度的丰富和发展了这一理论,使区域增长极理论成为区域开发中的一个重要观点。在这基础之上,波兰经济学家萨伦巴和马利士又提出了著名“点—轴”理论,以地理学家哈格斯特朗(T.Hagerstrand)为代表的空间扩散理论也成为20 世纪50年代研究城市空间经济学的重要成就。90 年代以来,以姚士谋、顾朝林等为代表的国内一批经济学者对长三角城市群的空间理论和分析进行了深入的研究[1],朱英明、苗长虹等也在城市产业聚集模型和计量研究方面取得了丰富成果[2]。本文主要通过引力模型和地缘经济的角度来分析城市与城市或城市群之间的经济联系量和经济联系关系。
二、研究方法
(一)城际空间联系
城市流一定程度上反映了城市之间多向或双向的资金流、物流、技术信息流、人力流动等多种因素的流动方向,它是城市聚集或辐射所产生的作用。它的强度与城市的发达程度成正比,城市发展水平越高,外部效应就强,城市流强度就越大。并且,随着空间距离的增加,城市流强度呈逐渐减弱趋势。在城市流的基础上,城际空间联系综合考虑了两城市之间的城市发展水平和空间距离,在测量区域之间经济影响程度大小方面可操作性强。在指标选取上,选取了制造业、建筑业、交通仓储业、金融房产业、行政业(公共管理和社会组织业)、商贸业(住宿餐饮业;批发零售业;租赁商业服务业)、科教文卫业(科学研究、技术服务和地质勘查业;教育业;文化、体育和娱乐业;卫生、社会保障和社会福利业)七大指标。计算公式如下:
式中:Fa为a城市流强度,Fb为b城市流强度,D2ab为ab之间的空间距离,G为两城市之间的介质系数,为了便于计算取值为1。Rab表示ab两城市之间的城际空间联系。
式中:Ni为i城市的功能效率,Ei为i城市的外部功能。
式中:GDPi为i城市的生产总值,Gi为i城市的从业人员总数。
式中:Eij表示i城市j部门的外向功能,Gij表示i城市j部门从业人员数,Gj表示j部门全国从业人员总数,Gm表示全国从业人员总数。
式中:Lqij为i城市j部门的从业人员区位熵,若Lqij<1,则j部门在i城市的从业人员比重小于全国比重,故不存在着对外服务功能,即Lqij=0;若Lqij≥1 则j部门能够为其他城市提供服务。
式中:Ki表示运输方式的权重,Ci表示运输方式的货币成本,Ti表示运输方式的时间成本(,d为两地之间的距离,s为运输方式的平均速度)。
(二)引力模型
在缺少资金流、技术信息流等数据情况下,修正的引力模型不仅在分析城市间的经济联系以及城市规模的辐射效应有着显著作用,在研究城市空间结构和产业规模方面有着重要的借鉴意义。克鲁格曼指数作为衡量影响城市间经济联系的产业结构因素,弥补了引力模型在测算城市间经济联系关联性上的不足,通过分析区域内产业结构的差异,进而衡量产业分工的专业化程度,借助此来研究城市间产业经济联系大小,Kij越大则产业差异性越大,经济联系强度就越强;反之,Kij越小则产业差异化越低,经济联系度就弱。城市间的经济联系反映的是城市之间相互作用力的大小,但无法反映城市在外部经济联系中所接受经济辐射的强度,为此,通过经济隶属度就能够完整地测度出一个城市在整个对外经济联系中的权重大小,更加直观的分析城市经济联系。计算公式如下:
式中:rij表示经济隶属度,是ij之间的联系强度与i对外联系总和的比重。
式中:Fij为ij两城市之间的经济联系量,S、P、G分别表示城市建成区面积、人口数量、GDP,Kij为克鲁格曼指数。
式中:t表示产业部门,git、gjt分别表示ij城市t产业部门的从业人数,gi、gj分别表示ij城市所有产业部门的从业人数。
(三)欧氏距离
欧氏距离是地缘经济关系的重要测度法,它是一种测量不同区域间经济相似性或差异性的计量方法。各个城市之间的经济联系量、城市流强度虽然能够知道城市之间的具体经济联系,但却不能知道城市之间具体的经济关系。因为经济联系并不能代表他们之间所有的经济关系。根据地缘经济学分析,城市之间可能存在着竞争关系,也可能是互补关系,还可能是无明显关系。所以进一步引入欧氏距离来测量萍乡市与其他城市之间的经济作用关系。地缘关系的类型有两种:竞争关系和互补关系。在经济联系量的基础上分析他们之间的经济作用关系才能真正准确地描述出它们之间的经济相关性。
地区之间的竞争性与互补性表现在资源可流动动性大小上,资金、劳动力、生产资料等一般都是从效率低的地区流向效率高的地区。所以作者选取X、Y、Z、W四个综合性指标。
X=某地区固定资产投资总额/该地区GDP
Y=某地区职工工资总额/该地区GDP
Z=该地区社会消费品零售总额/该地区GDP
W=某地区第一产业总值/ 该地区第二产业总产值
式中:X表示资本使用效率的高低,X越大则表示资金转化率越小,使用效率低下,X越小则表示资金转化率越高,资金使用效率高,资金不足;Y表示的是劳动效率,是劳动力数量与质量的总和指标;Z表示的是社会消费水平指数,Z越大则说明该地区消费水平越高,有更大的对外消费水平,它是消费质量和消费水平的综合指数;W表示资源的流动能力,W越大表示农产品丰富,可以流入到别的地区,需要进口工业产品,W越小则工业产品流出,流进农业产品。
式中:Xi为i地区的X指数,E(Xi)为Xi的平均值,S(Xi)为Xi的标准差,ZXi为Xi的标准化处理指标。ZYi、ZZi、ZWi同理可得。
式中:EDi为欧氏距离,表示i城市与a城市的综合欧氏距离值,ZXi表示i城市标准化的Xi指标,ZXa表示a城市标准化的Xa指标,同理ZYa、ZZa、ZWa。
式中:EDXi、EDYi、EDZi、EDWi分别表示i城市与a城市的X、Y、Z、W四项标准化处理指标的欧氏距离。
得出距离值之后,为了便于比较需要再将其标准化,公式如下:
所有数据标准化计算结果,通过SPSS19.0软件得出。
(四)数据的收集与整理
本研究中的地区从业人员、地区生产总值、年末总人口、城市区建成面积原始数据来源于《中国城市统计年鉴》(2011)[9]、《中国统计年鉴》(2011)[10]全国从业人员、GDP原始数据来源于《第六次全国人口普查主要数据》[11]。
三、模型的检验
(一)城际空间联系
(二)引力模型
定义将rij≥0.1 视为一级联系、rij≥0.05 视为二级联系、0.01≤rij<0.05 视为三级联系,rij<0.01 视为四级联系。
(三)欧氏距离
计算公式中平均值、标准差、以及量化数据由SPSS19.0软件计算得出,相关数据整理(见表4)。
定义在ZEDi<-1.0 为强竞争关系,-1.0≤ZEDi<-0.5 为一般竞争关系,-0.5≤ZEDi<0.5 为竞争互补不明显关系,0.5≤ZEDi<1.0 为一般互补关系,1.0≤ZEDi为强互补关系。得到表5 如下:
四、城市空间结构模型分析
首先从城市流强度来看,萍乡的城市流强度Fi值为12.5、依次长沙为299、南昌172、新余39.5、株洲33.6、湘潭30、岳阳24.5、常德10.8、衡阳6.4、益阳4.9、抚州2.3、鹰潭1.2,其余全部为1 以下(赣州市0.0791、宜春市0.4445、吉安市0.1923、娄底市0.8799)。明显,江西省内城市流强度在总体值和极值上都较长株潭低,城市经济辐射作用较弱。基于城市流分析城际空间联系上,萍乡—长沙Rab为最高的130.8,接下来依次是萍乡—株洲34.6、萍乡—湘潭21.3、萍乡—新余20.3、萍乡—南昌仅有17.3、萍乡—岳阳2.6、萍乡—衡阳1.1,剩余Rab值全部小于1,城市空间经济联系偏弱。从数据中可以得到,南昌市虽然在城市流强度上并不弱,但与萍乡市的空间距离较大,所以辐射效用有限;反观长沙市,不仅城市流强度占绝对优势,而且空间距离也小,所以城际联系就强。在空间距离矩阵上,萍乡—赣州距离高达584,而且江西省内城市空间距离普遍较大,城市分布较为松散,聚集程度低;靠近萍乡的长株潭空间距离较小,城市分布密集,城市聚集程度高,辐射效用大。
引力模型分析中,人口聚集化程度和城市建成区面积两个相对因素在南昌和长沙之间并不存在很大差距(分别为212 万人、242 万人;202 平方公里、272 平方公里),两城市各产业部门之间的专门化生产与萍乡市差异化程度kij(克鲁格曼指数)也基本相同为0.09,GDP总量上南昌(市辖区)1 501亿元,长沙(市辖区)2 628 亿元。其次,长沙周边城市形成了以长沙市为中心,湘潭市和株洲市为辅助,周边城市为网络的发展模式,城市群结构较为完整,聚集效应显著。南昌市以自身为中心,以“点—轴”带动模式为主,周边城市围绕南昌为集聚中心的效用不大,各周边城市之间联系不强。萍乡—长沙的经济联系量Fij185、萍乡—株洲57、萍乡—宜春51、萍乡—湘潭39、萍乡—南昌31、萍乡—新余23……。在经济隶属度上,萍乡对长沙的隶属度40%、对南昌隶属度只有7%。萍乡对以娄底、湘潭、株洲、萍乡、宜春、新余、南昌、鹰潭连接为轴的浙赣线的经济隶属度为44%,总体上萍乡对江西省内经济隶属度27.1%、对长株潭经济隶属度高达66%。
通过欧氏距离,萍乡—湘潭ZEDXi、ZEDYi、ZEDZi、ZEDWi分别为-0.057503、-0.9056、-0.88816、-0.38857,除了wi为一般竞争关系以外全部为强竞争关系,而且ZEDi>-1.0,总体上还是为强竞争关系。省内城市中只有宜春与萍乡经济联系存在互补关系。总体上萍乡与湘潭呈强竞争关系,与南昌、新余呈一般竞争关系,与长沙、株洲呈不明显关系,与宜春、常德、岳阳呈强互补关系。但从资本流动ZEDXi、劳动力流动ZEDYi、消费流动ZEDZi、产品要素流动ZEDWi几方面分析。萍乡与常德、岳阳的资本流动互补性强;与宜春、衡阳的劳动力流动性强;与宜春和长沙的消费流动上有很强的互补性;与宜春、益阳在产品和生产要素流动上互补性强。
结论和建议
综合以上三种分析方法,城市间经济联系不仅关系到城市自身的经济实力,包括产业结构规模、人口集聚程度、城市面积等要素;还关系到城市间的空间距离,这种空间距离具体表现在时间、运输成本、城市之间的交通通达综合指数上;更重要的是城市之间物资的流动、产业结构的互补性上。所以萍乡市的发展应结合内外,在考虑城市间辐射效用的同时,注重城市间的经济互补性,形成以“浙赣线”为重点发展带加强与“长沙、岳阳、常德等几个城市轴点联系”,周边形成以“益阳、吉安、等为外围圆圈的发展区域”,外延辐射以“鹰潭、赣州、衡阳”为临界点的整体发展格局。
摘要：随着城市经济区域化发展日益显著,城市群发展模式已经成为地区经济发展的重要途径。“增长极”城市以及“点—轴”之间形成的城市群“网络”开发模式是中部地区城市发展最为突出的特点,也是城市化发展的热点。借助引力模型,分析比较“萍乡市—湖南省长株潭城市群”和“萍乡市—江西省内部分城市”的经济联系量;在此基础上引入地缘经济学,进一步地研究它们之间经济竞争、合作关系。