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信息空间范文

来源：文库

作者：开心麻花

2025-09-19

信息空间范文（精选12篇）

信息空间第1篇

近日, 工业和信息化部部长苗圩就信息消费进行专题调研。他指出, 信息消费发展潜力大、带动性强, 要高度重视信息消费的作用, 用信息消费拉动内需扩大、经济增长。

苗圩强调, 当前和今后一个时期, 工业和信息化系统要切实采取有效措施, 大力培育发展信息消费。一是要充分认识信息消费的重要性。贯彻落实扩大内需的长期战略方针, 把培育发展信息消费摆在突出重要位置抓紧抓好;二是要进一步研究明确信息消费类别和范围。从工作角度考虑, 要选择好重点领域, 既要关注直接的信息产品类消费和信息服务类消费, 也要重视通过信息技术平台间接实现的居民消费等方面;三是要推动制定和出台扩大信息消费的政策措施。要把工作着力点真正落实到企业上, 按照改革的精神和要求, 改变过去政府部门“重审批、轻监管”的管理模式, 加强知识产权保护, 维护市场秩序, 出台一些扶持政策措施, 通过政策支持、营造环境, 不断激发出企业的动力、活力和创造力。

政策层面传递的利好信息, 以及新一代信息技术的不断发展, 使得信息消费的前景被看好。专家预测我国的信息消费将成燎原之势。尽管如此, 我国信息消费仍面临顶层设计、基础设施瓶颈制约等问题。

顶层设计需均衡考虑

直接或间接以信息产品和信息服务为消费对象的信息消费活动, 不同于传统产业消费, 其减少了对资源的消费, 具有绿色经济的特点, 在传统工业消费乏力下, 信息消费将成为经济发展的动力之一。数据显示, 2012年, 信息消费带动的就业已经达到了1600万个。

工业和信息化部副部长杨学山援引数据称, 信息消费每增加100亿元, 将带动国民经济增长338亿元, 对经济的拉动作用十分强劲。

据世界银行统计, 我国人均信息和通信技术支出远低于发达国家水平。数据显示, 美国、日本的人均信息消费支出分别为3400美元和2400美元, 我国仅为190美元, 我国信息消费具有很大的发展空间。

不过, 虽然面临巨大的市场潜力, 我国信息消费目前却存在诸多问题:各部门不能互联互通, 信息资源比较分散, 信息孤岛、信息鸿沟现象比较明显, 资源没有得到充分整合;测评标准还没有建立起来, 没有上升到规范化、制度化的高度等问题, 亟需政策推动进行相应的顶层设计, 均衡考虑信息消费各环节。

如何衡量信息消费的成果, 专家表示, 目前是从最终用户的角度计算, 将信息消费分为产品类和信息服务类, 前者包括终端和平板电脑等的消费, 后者则包括数字内容、传统通信服务、电子阅读、视频、电子商务等。

中国人民大学统计学院产业与市场研究中心杜子芳教授表示, 政策层面扩大信息消费设定目标要均衡考虑, 例如, 从最终用户的角度来衡量, 鼓励用户使用信息服务, 服务提供商就应该降低流量价格, 韩国就是通过降低网费价格来鼓励信息消费的。但我国目前对运营商进行收入考核, 在这样的指标考核下, 运营商会作为“理性经济人”会以收益最大化为导向。因此, 他建议改变考核方式, 例如考核网络的利用率, 而不是单纯考核用户和收入。

电信专家杨培芳对此也表示, 在信息经济中, 电信运营商的定位是基础网络提供者和公共平台建设者的角色。在这个角色下, 电信运营商应该回归公益性国企的定位, 将流量费调低。除此之外, 电信运营商还可以提供内容服务等, 参与市场竞争, 让消费者自主选择。

破解宽带基础设施瓶颈

通信基础设施建设, 是发展信息化应用的基础。信息技术先行, 是确保信息消费和信息化应用的前提。

随着全球ICT产业融合化浪潮的不断深入, 各类新兴业态逐渐成熟, 无论是云计算、物联网, 还是其他新兴信息经济形态, 其规模化发展必须建立在高速、泛在的宽带信息网络基础之上。专家分析认为, 我国信息产业在下一代物联网、通信网、三网融合推进等方面与国际领先水平还存在一定差距。

为迅速弥补差距并创造有利条件, 2012年, 我国相继出台《关于实施宽带普及提速工程的意见》、《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》、《国家宽带网络科技发展“十二五”专项规划》等措施助推“宽带中国”发展。同时, 各地方政府也积极响应, 江苏、上海、广东、福建等地已将宽带基础设施建设提上日程。“宽带中国”的建设目标应该是拉动刺激中国的信息消费。赛迪顾问股份有限公司副总裁赫建营预测, 到2015年, 信息消费将达到5.5万亿元的规模, 能占到那时GDP的10%左右。

探讨新的经济模式

信息消费相关政策的即将出台, 电信运营商作为网络服务提供商机遇与挑战并存。

业内人士表示, 以往那种简单的语音服务以及网络接入服务已经无法满足人们的信息消费需求。据互联网数据中心提供的数据, 2012年电信运营商的短信量同比下降了20%, 彩信量下降了25%, 电话业务量下降了5%。但与这个数据形成鲜明对比的是, 移动应用业务量和用户数正以几何级的速度激增, 新浪微博的用户数达到5亿, 而腾讯微信的用户数也已突破3亿, 信息消费呼唤新的经济模式。对运营商而言, 只有创新才是引领这个产业未来发展的重要驱动力。

采矿空间信息分类编码第2篇

在采矿空间认知模型中，空间实体是有相同属性描述对象的集合。

在GIs软件工程中，空间实体是与空间位置有关、具有一定几何形态的各种事物和现象。

空间实体的最根本特征是任何一个实体都可按某种空间坐标进行数字化表达，并实现对其定位、定性、定量以及拓扑关系的描述。

采矿空间实体是抽象意义上的采矿生产管理系统中的事物和现象。

采矿空间信息分类就是对实体的本质特征进行分类。

1、采矿空间数据。

空间实体的位置、属性类型与级别的符号化表达是空间数据，是GIS操作与处理的对象。

包含采矿空间定位数据与属性描述数据。

空间定位数据表现为空间地理坐标系中点、线、面等实体类型离散化的空间坐标或坐标序列或用采区名、巷道编号等基于空间标识符来间接实现空间实体的定位。

2、采矿空间信息。

采矿空间信息的分类编码码问题可表达为一个三元组(Z，R，s)。

其中，x表示空间实体的结构或语义知识，表示可能分类解的子集;R表示分类的一些规则，描述空间实体结构间的关系;w表示分类的控制策略，代表分类规则选取的原则与策略。

采矿空间信息以数据为载体，是对采矿空间数据与属性数据的语义解释。

采矿空间信息内含四个相互关联的特征：位置特征、空间关系、属性和时间特征。

位置特征由空间定位数据来表达，并通过对空间坐标的分析运算得到大部分空间关系。

二、属性信息的表达

属性数据的多专题属性决定了一定采矿范围内的采矿空间信息必须用多专题数据层的组合来表示，用地形层、地层、开拓层、煤层等才能较完整地表达采矿空间。

矿山GIS系统之所以应关注采矿空间信息的分类与编码，是因为这些系统在技术上主要关注数据的采集、数据分层组织、数据精度、数据量、数据存贮、数据集成、分析以及数据共享等技术问题。

采矿空间信息分类为GIS数据分层提供指导，属性分类直接关系到GIS中的数据组织。

建立现势性好，精度高和可供共享的采矿空间框架数据，是矿山空间信息应用系统的共同需求。

三、采矿空间信息分类

1、分类对象的形式表达。

人们认识和研究客观世界一般有三种方法：逻辑推理法，实验法和模型法。

模型法是我们了解和探索客观世界最方便、最有效的方法。

建立模型绝不能企图将客观世界的所有因素和属性都包括进去，只能根据系统的目的和要求，抓住本质属性和因素，准确地描述。

采矿空间信息的基础是矿山测量信息，因此，矿山测量信息的分类问题解决了，“采矿空间信息分类与编码”的主要问题就解决了。

空间实体复杂空间关系的模型均依数学理论为基础。

在文献中，为了对矿山测量信息进行抽象，以井工测量为例，对采矿测量对象进行了形式化定义，并证明采矿空间测量信息的空间关系和逻辑关系是一种半序关系，并给出了下列命题。

命题：设x的论域为井下测量对象，t为控制或传递关系<，则(x，t)为半序空间。

我们将采矿空间信息的基础空间信息分类问题抽象为分析或求解问题(x，t，s)，则可将上述命题作为采矿空间信息分类问题(x，t，s)的理论基础，包括分类对象的结构、规则和策略等。

2、分类方法。

传统的信息分类的基本方法有两种：线分类法(也称为层级分类法)和面分类法。

线分类法。

将分类对象按所选定的若干个属性或特征，作为分类的划分基础，逐次地分成相应的若干个层级的类目，并排成一个有层次的，逐级展开的分类体系。

同位类类目之间是并列关系;下位类与上位类存在着隶属关系;同位类不重复，不交叉。

这利，分类方法层次性好，对应数据模型中的`层次模型，能较好地反映类目之问的逻辑关系;使用方便，既符合手工处理信息的传统习惯，又便于电子计算机处理信息。

其问题是结构弹性较差，分类结构经确定，不易改动;效率较低，当分类层次较多时，代码位数较长。

状态空间法。

鉴于采矿空间信息的复杂性、应用的复杂性，在上述两种方法的基础上，用“状态空间法”作为补充完善，以解决传统方法无法解决而现实应用中碰到的问题。

状态空间法是问题求解(problem solving)问题，许多问题求解方法采用试探搜索方法。

也就是说，这些方法是通过在某个可能的解空间内寻找一个解来求解问题。

这种基于解答空间的问题表示和求解方法就是状态空间法，它通过以状态和算符(operator)为基础来表示和求解问题。

状态(srate)：描述某类不同事物间的差别而引入的一组最少变量的有序集合，Q中的每个变量Qx称为状态变量。

算符(operator)：把问题从一种状态变换为另一种状态的手段;状态空间(state space)：表示该问题的全部可能状态及其关系图。

问题与讨论采矿空间信息分类编码的目的是用于对采矿数据进行组织、建库，以便于数据的集成分析与数据共享利用。

在矿山信息化界，长期以来未能形成统一的采矿空间信息分类编码体系，有客观与主观上的原因。

ISO/TC211在制定元数据标准时，提供了个专题信息的分类方案，但没有采矿空间信息分类方案，这个专题方案是否可作为我国制定采矿空间信息分类编码标准的思路，还有待研究。

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文物展示空间的信息传达第3篇

现代博物馆随着时间的变化以及教育模式的发展，展示教育的模式也开始趋向互动沟通模式，将观众化作主动群体。将自己身份定义为观众，以观众的独特视角来到博物馆展，观众作为信息的接受者主体，同时也作为被教育者，时刻感受博物馆的教育服务。经过对比，发现在一些科技类自然类博物馆中会有一些有趣的互动，很是吸引观众的兴趣。但是在一些历史博物馆中，特别是文物展示中，展示的手法就比较单一枯燥，相比之下，信息传播的功能就弱了一些。我在参观博物馆藏品的同时，更被激发了无限的想象空间和求知欲望。

关键词：

博物馆独特视角展示

一.文物在博物馆中的收藏展示意义

“博物馆是一个为社会及其发展服务的、不营利的永久性机构，它向公众开放。它为研究、教育、欣赏之目的，收集、保护、研究、传播及展示人类和人类环境的物证”。这是1989年《国际博物馆协会章程》对博物馆的定义。现代博物馆的功能不仅仅只是搜集、保护、修护和展览文物，更重要的是对文物以及相关文化的传播与教育。

博物馆，顾名思义“博物”既是“博物洽闻，通达古今”之意，也就是博物馆是一个融汇古今文化，典藏人物自然遗产等的文化机构。然而随着博物馆社会职能的不断发展和演变，博物馆逐渐开始将“公众服务”作为衡量博物馆的重要标准，博物馆逐渐成为一个重要的文化教育机构。所以接下来提高展览教育的服务质量，丰富大众的求知需要，逐渐成为中国的博物馆文化展览研究的新目标。

（一）文物的信息传播定义

随着人类不断刷新文明的定义，文明却无法永生，但是文物作为可以追溯的时代印记，我们可以通过博物馆展示这个媒介，去深入研究不为人知的历史文化。所以文史类博物馆在这里起到了很重要的文化传播和教育的作用。

有深厚文化底蕴的历史博物馆，所展出的基本都是有时代意义的历史藏品、文物。而现在大多数的文物类展示比较单一，作为国家的重要文化遗产，博物馆在展览设计中，把重点放在如何给文物一个安全的展示环境，往往忽视了博物馆的教育功能，而且没有对文物的文化资源进一步的挖掘。在展示空间也会出现一些简单的互动设施，但是内容不够细致，大都是简单的小游戏，互动项目的方式和内容还不是很丰富。博物馆作为一个传播知识的广大平台，它不仅仅是一个文物的收藏机构，也是一个把文物展示给观众，供人研究，并把知识传播给大众的重要角色。

人们对学习的态度认识还停留在一个浅薄的位置，其实学习的最佳方法，并不是教书者，而是我们自己。所以说，博物馆对于参观者来说，它的陈设与展示并不足以吸引参观者，也不能一步到位地吸引人们的眼球，反而博物馆的整体设计，丰富的陈列配合多姿多彩的互动环节，才会让观众根据自己的兴趣和需要，参观体验有实践价值的互动展示。满足观众信息需求是博物馆传播活动的目的，也是信息传达的初衷。

二.展示配合互动，更具吸引

1969年美国物理学家和教育家弗兰克.奥本海默（Dr.Frank Oppenheimer）在旧金山创办的探索宫是互动式体验陈列的里程碑。他认为，尽管试图用书籍、杂志、电视节目和普通科学课程来弥合这一鸿沟，但收效甚微。

（一）博物馆互动

互动这个词体现在博物馆中，主要是寓意在博物馆中的相互学习，进而使得博物馆可以为人们带来良好的学习氛围，将展览与参观者两者合二为一，围绕展览的主题配合其他能够互动的活动，激发参观者参与其中，是参观者化被动为主动，从心里去接受博物馆所呈现的文化精神，在探索中获得求知的乐趣。

文物展览馆的各方面提升已经成为服务质量的最大保证，尽最大能力满足参观者的需求，然而博物馆内的展示需要进行翻天覆地模式改变，例如文字说明，辅助展品等静态的展示手法，不是让观众被动地接收信息，而是让他们亲身参与到展览展示中，在不影响展品展示和展品安全的情况下融入其中，以启发观众的想象力和探索欲，在实现展览与观众肢体和心理互动的同时实现博物馆教育功能的最大化。

（二）博物馆互动展示的意义

美国博物馆认为，观众是博物馆存在的唯一理由。一个博物馆应该不断研究其观众，了解它们的需求，才能找到吸引他们，服务他们的方式。成功的博物馆互动展览给观众带来的不是“眼球运动”，也不仅仅是娱乐性质的“肢体运动”，而是“心脑运动”。它鼓励观众在动手参与的同时让大脑也活动起来，引发观众学习的欲望，使得他们在参观过程中兴味盎然，实现博物馆教育功能最大化。

现代博物馆展示中，随着展示理念的不断发展，展示设计逐步走出静态枯燥的展示，而是鼓励让观众动手动脑参与展览，使观众在被动的情况下，主动改变思考模式积极参与其中，变为双方面传播学习的模式，让他们主动去互动体验，积极感受文化气氛，参与其中两者相互磨合。

（三）现代博物馆展示互动的实践运用

观众是展示设计存在的基础，在进行互动体验展示设计时，首先应该要知道目标观众的心理需求和兴趣。博物馆参观的受众人群心理是这类研究的重点，主要了解参观者的参观目的和兴趣指向。总结如下，绝大多参观者主要是想接受到博物馆的文化教育，或者去查詢文化资料，获取所需要的知识。博物馆在互动体验设计中需要考虑观众的心理，然后加入一些新的手法，为观众构建一个合适的空间。

（1）互动体验-概念转换

互动体验展示充分体现的“以人为本”的服务原则，随着这种展示的改变，能够进一步推动博物馆类文化传播的进步。所谓人性化的互动体验展示，即是遵从“以人为本”的原则，在博物馆展示中便是以为观众服务为基础的。大多数参观者主观认为，在文物的陈设展示中，其中稀有的文物、珍贵历史文物等静态物品，采用传统的平铺试介绍的方法，能够给参观者带来方便的了解。但是，在现代博物馆展示陈列的设计，要考虑的问题是要如何提起观众的兴趣，又要满足观众的需要。随着科学技术的发展，我们可以使用一些供人操作和参与的辅助设备，并不是像科技类自然类博物馆那样动手摆弄研究展品，而是一些让观众动手搜寻他们需要的知识，或者可以更加详细地观察展出的文物，可以拥有更开阔的途径，了解更多关于文物的相关知识。

（2）高科技互动设计

我国博物馆长期沿用“通柜、摆台外加实物介绍”的展示手段，不足以将其丰富的内涵表达出来，所以导致很难吸引生活在当代飞速的网络化信息时代的观众，把研究设计的重点都放在如何保护展品上面，研究如何控制展柜内的温湿度，柜内展示环境是否适合展品收藏，灯光照射是否会伤害到展品等，往往比较会忽视互动体验在展示中的设计。在博物馆特别是文物展示中，文物安全问题固然非常重要，它是作为一个国家历史遗留下来的珍惜文物，博物馆作为文物收藏机构必然要做好文物保护措施。在参考过国内外优秀的博物馆展示设计中，我认为在互动展示设计中，首先要做到的是不能够对文物造成损坏。所以，应该在设计中使用一些高科技的辅助，这样能够在保护好文物展品的基础上融入互动体验设计。国际化的设计更够试管中获得便利的同时也可以更好地接受教育。

（3）互动展示满足现代观众的需求

在中国美术馆安排的名为“法国设计先锋与艺术大师们的对话”的活动中，主要讲解了香奈儿品牌的历史与设计意义。在展厅中有一个互动空间，空间里只有一个很大的互动装置，上面是一个非常大的桌子一样的触摸屏，房间里只有巨大的触摸屏是唯一的光源（图1）。屏幕上显示的是布满星星的天空，在星星里面夹杂地一些小片的标志或者大颗的星星，慢慢飘动，当观众用手触碰这些标志时，它们就会变成一个方形的屏幕，演绎一些关于香奈儿产品介绍的小视频，参观者尽情参与其中，这个触摸屏展示台吸引了很多观众，大家都对这样的展示非常感兴趣，尝试每一个标志，都好奇想要看看每个标志里面的内容。这个互动展示设计不仅与展示的内容主题相结合，也成功地引起了观众的兴趣，调动观众参与的积极性，达到了很好的传播香奈儿品牌设计宗旨和主题的效果。

当我参观首都博物馆的专题馆——古都北京.历史文化篇时，被其中深厚的文化历史精神所吸引。每件代表当时年代历史发展的文物，按照年代的顺序陈列在展柜中，供观众行走观看的通道走廊，左右两边展示了不同的内容，也是按照年代顺序展出的。走廊的左边是代表古都北京发展的文物展示（图1），陈列在能够智能化控制温湿度的展柜中；走廊的右边是以年代时间轴的形式呈现的，而展示的内容是对应左面展品的年代，在外国发生的历史性大事件（图2）。左右两边的展示由时间轴的形式串联起来，可以让观众在研究中國历史的同时也能了解同一时间段国外的历史，而且这样的展示方式也能加深参观者对国内外历史知识的记忆。

测绘与空间地理信息第4篇

随着经济的快速发展, 各方面都有突出的发展, 测绘与空间地理信息也有了显著的提升, 为了能够让这项信息被人们广泛的了解, 对此类的知识通过期刊的方式呈现给大家所知道, 让我国的各类人才能够从此期刊得到自己所想知道的知识, 还可以拓展眼界。在处于信息时代的今天, 我们的信息发布者与信息获取者之间是息息相关的。通过空间地理信息的方式来普及和传播自然科学、社会科学等不失为一个良好的途径。将曾经自身有着实践经验记录下来, 众人就能看到经过处理后进行过滤处理、组织加工表现为空间地理信息, 而读者就运用自己所知道的知识对所看内容进行判断分析, 研究学习和记忆利用。

1《测绘与空间地理信息》加强地理信息规定

通过我国新闻出版社的新闻报刊上, 总结出一些与测绘和空间地理信息的相关问题并且对地理信息的规定做出了强化。在现如今的广告和论文中一般都会是使用有关部门依法公布的地理信息数据。在广告和论文中被规定不允许使用未正式出版的地图, 如果非要使用未出版的地图, 就需要作者对此图进行审批证明;而广告与论文插附正式出版的地图就需要注明图片的出处, 并且在插附示意图旁需要注意到规范准确性。

2 测绘的概念

测绘是一门综合性极强的技术性学科, 它以计算机技术、信息技术和地质科学等为基础, 用先进的全球定位系统等作为核心测绘技术。而本文章则是针对空间地理信息技术来分析讨论。地面的地理位置信息是通过地面的特制点和界限来进行测量手段获得的, 为测绘工程提供了行政管理与规划设计。测绘学, 又称为测量学, 它主要是研究对于地面点的地球形状以及集合位置, 还有重力场该如何测定与推算, 结合测量人工设施和地球表面形状的几何分布状况, 还要根据社会与自然信息的地理分布状况。它包括测量与制图两大部分, 在我国的城市建设、道路规划、地理检测和军事等各领域应用十分广泛, 为我国的诸多领域发展做出了重要贡献。同时, 随着该门学科的不断发展, 还逐渐形成了其他分支学科, 比如工程测量学等, 这是对测绘学的一种延伸和强化。

3 空间地理信息

空间地理信息是将一个客观的世界转换成为空间地理信息系统而被使用的信息加工过程的传播方式。

3.1 空间认知论

所谓空间认识论, 它属于认知科学界研究领域中的一种重要理论。它研究的主要是人类的空间感知和信息处理的整个过程。就目前的情况来看, 人类对该种认知论还处于初级的认知阶段, 毕竟它是一个十分繁复的过程。我们要想更好地认知世界, 就要通过描述空间现象和对象的本质、规律来学习, 空间信息的传播是需要依赖某些规律性和直观可见的符号, 来让人类的大脑更容易的进行识别, 分析和记忆;同时还可以通过计算机的方式进行处理。不难发现, 通过这些方法可以很好地建立认知科学与空间信息两者之间的联系, 更加凸显出认知科学与空间地理信息系统之间的重要关联性。另外, 认知科学对于空间地理信息系统的设计与应用也有着相当重要的作用。

3.2 空间地理信息系统认知功能

通过对该系统的认知功能了解, 可以很好地认识和反映出客观世界, 对于空间地理信息系统而言最基本的功能就是空间认知与图形认知两个方面的认识。空间认知的主要内容包括空间定位、时空变化以及空间格局等等。图形认识主要探究的是人类的图形感和相关信息处理的能力, 它的功能是可以有效地提高图形思维的效率和质量, 形成关于分布规律与区域差异的形象直观认知。当上述两种认知结合以后, 就可以分析出认知现象之间的关系。

3.3 空间地理信息系统认知模式

通常来讲, 该系统的认知模式根据主体的不同可以分为两大类:一类是使用者的认知模式, 另一类是设计者的认知模式。

3.3.1 使用者的认知模式

此种认知模式即结合使用者的知识基础, 实质是对空间地理信息系统的全部信息的理解与认知, 这样有选择性的、带有个人倾向地去认识客观世界。它还具有以下特征:第一, 它既可以帮助我们去感受和辩别信息, 又可以很好地解释和阐述信息;第二, 与使用者的生活阅历相关, 在认知过程中, 使用者对客观世界的认知程度、知识构成和生活阅历都是重要的影响因素, 可能直接影响到使用者的理解、认知的深度与效果。

2.3.2设计者的认知模式

此模式更加强调对所陈述的信息的认识, 包括陈述信息的形式、陈述信息的方法等。这里的认知过程即直接、系统地接受信息、储存信息, 并且把所接受的无序组织改编成有序信息, 不断改进和完善信息。其认知目的是要在信息加工的过程中, 尽可能地考虑使用者的使用需求, 除此之外, 还要引导使用者正确的认知其中包含的信息。

3结论

随着经济的快速发展, 人们已经通过使用空间地理信息系统, 在观察情况下, 来刺激大脑获得信息。同时也促进了现代化科学技术的发展, 进一步增强使用者信息的感受和理解。综合上诉, 本文描述了关于《测绘与空间地理信息》期刊的基本建立, 以及提高规定的方案, 将测绘与空间地理信息分别进行分析, 然后将两内容相结合进行理论分析, 让大众读者能够更好的了解测绘与空间地理信息, 并且为那些对地质感兴趣的读者提供了索取信息的方法, 让测绘与空间地理信息得到了广泛的传播。

摘要：测绘与空间地理信息这项内容于1978年创立了《测绘与空间地理信息》期刊, 本刊是由黑龙江测绘局主管、黑龙江省测绘学会主办。这是全国省级第一个测绘期刊, 现如今发展起了精美了期刊, 内容变得丰富多彩, 读者也因为内容的的多彩而变得庞大随着印刷量的提升、各种不同的领域的超越成为了全国优秀的测绘期刊。而本文是对测绘与空间地理信息进行简单的阐述。

关键词：测绘,空间地理信息,技术

参考文献

[1]王小兵, 孙久运.地理信息系统综述[J].地理空间信息, 2012, 1:25-28+1.

[2]王迅.基于GIS技术的矿产资源管理信息系统设计与实现[D].河南理工大学, 2009.

[3]王莉.基于IKONOS影像融合的土地覆盖分类及居民地信息提取研究[D].中国矿业大学, 2009.

[4]陈庆涛..NET和分布式 (网络) 数据库集成技术支持下的WEBGIS系统研究与开发[D].成都理工大学, 2008.

空间交会激光雷达信息测量技术第5篇

为了测量目标飞行器的位置及速度等信息,提出采用模拟插入脉冲计数法测距,最小二乘曲线拟合微分法测速,四象限(QD)光斑定位法测角.并在MATLAB/SIMULINK环境下,对采用该方法的脉冲激光雷达信息测量系统进行了计算机仿真.结果表明,距离测量精度高,误差小于0.01 m,速度精度也高,误差小于0.02 m/s.采用该测量技术的脉冲激光雷达是可靠的.

作者：刘长久杨华军赖燔 LIU Chang-jiu YANG Hua-jun LAI Fan 作者单位：刘长久,杨华军,LIU Chang-jiu,YANG Hua-jun(电子科技大学,物理电子学院,成都,610054)

赖燔,LAI Fan(西安通信学院,基础部,西安,710106)

网络信息空间的预警雷达等第6篇

——IntruDet 网络攻击检测系统

海湾战争中，“爱国者”导弹成功拦截伊拉克“飞毛腿”导弹的场景，人们至今印象深刻。基于电子截收、雷达观测、空中早期预警及卫星影像等的现代主动防御体系是当今战场上安全防御的必然趋势，探测、预警是该防御体系构筑的核心。与实体战场一样，网络信息空间也是一个具有对抗特色的战争空间，随着网络攻击手段的不断发展，同样需要构筑以网络空间侦察、检测、控制、响应等现代战争手段相关的主动防御体系。

目前，网络信息空间的安全防御方案，主要基于网络安全产品建立。网络安全产品主要分两类，分别以安全软件为主或以硬件产品为主。依据这些网络安全产品构筑的安全防御体系，是一种被动防御体系，与冷兵器时代的筑城墙、挖护城河的防御系统相类似。然而，计算机网络所面临的安全威胁变得日益复杂，且更具杀伤力，这种静态防御体系越来越不能适应安全防御的需要，网络信息空间的主动防御体系的建立势在必行。

正是基于网络动态防护及主动防御的理念，北京理工大学研究开发了IntruDet网络入侵检测系统。这是基于主机的入侵检测系统，具有智能检测分析的动态网络防护功能。该系统由检测系统、分析系统和控制系统组成。其检测系统分布于网络的各关键信息点及多种主机上，连续地获取网络攻击信息及收集主机审计数据，并与中心监控平台发生信息交互，以便中心监控平台进行实时分析；分析系统是一个信息综合智能处理中心，根据获取的实时攻击信号，并调用网络系统的历史数据与知识，通过数字计算与智能推理，实现攻击识别与毁损评估，然后分别与响应机构和数据恢复机构发生信息交互；控制系统是系统管理员、管理系统的工作平台，管理员通过控制系统对中心监控平台进行控制与协调，并通过与信息检测装置间的远程通信实现对系统的安全管理功能。

T—541S饮用水容器内壁涂料

高层建筑及大型建筑群，大多要求自己制备饮用水水池或水箱，以保证生活饮用水的供给。随着城市建设的不断扩大，高层建筑和居民生活小区也不断增加，因此自备供水水池和水箱也越来越多。可是用混凝土制作的水池，表面太粗糙，不易清洗消毒，而且贮存的水pH值偏高；用碳钢制作的水箱，因容易生锈，会污染生活饮用水；若采用不锈钢，造价又非常昂贵，而且质量差的不锈钢时间长了也会生锈。因此最好的方法是在混凝土制作的水池或钢制水箱的内表面，涂上质量好、能满足生活饮用水卫生要求的涂料。

据了解，现在国内用于饮用水供水设备的涂料，大多含溶剂(稀释剂)，而溶剂都有毒，会污染环境，对人体有害，另外在涂料固化时因溶剂挥发使涂层形成微孔，造成涂层防护性能不好，使用寿命变短。例如：涂层固化装水后，水会沿涂层微孔渗到钢体表面引起钢生锈，使涂层鼓泡脱落；当水渗到混凝土表面，会使混凝土中溶于水的成分，溶到水中，造成水质污染。

北京航空材料研究院原有的T-541涂料是不含溶剂的环保型涂料，主要用于大型碳钢啤酒发酵罐，性能很好，使用寿命可达20年以上，完全能满足生活饮用水的卫生要求，但是因颜色深(是红色的)，而饮用水容器希望采用浅色或白色涂料，因此有些用户不愿使用。

针对上述问题，并根据生活饮用水容器对涂料的使用要求，该院组织有关技术人员经过两年的时间，研制出了T-541S饮用水容器内壁涂料(简称T-541S涂料)。这种涂料是双组分不含溶剂的环保型涂料，完全克服了含溶剂涂料的不足和原T-541涂料颜色深的问题。

目前，T-541S涂料已通过自检和卫生部指定的卫生部门进行检验和鉴定，完全符合《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》(GB／T17219-1998)的卫生要求。

联想电脑公司集成化物流系统

顾名思义，集成化物流系统是指与企业信息系统高度集成化的物流系统。企业信息系统—般指企业资源计划(即ERP)、制造资源计划(即MRPⅡ)或物料资源计划(即MRP)等，是包括采购计划、运输计划、仓储计划、生产计划和销售计划在内的一整套基于计算机管理和网络技术的信息系统。

物流系统的概念内涵比较广泛，可以简单地划分为物流信息系统和物流设备。物流信息系统包括基于计算机技术的物流仓储管理系统(WMS)，信息识别系统(如条形码)，通讯系统(如红外通讯)、控制系统(如可编程序控制系统)、调度系统(如物流调度理论)等，还包括各种硬件设备，如计算机、打印机、扫描器、红外通讯器、激光测距器、PLC等；物流设备主要指完成物流过程所需的机械设备，包括运输设备(如叉车、汽车)、输送设备(如各种输送机、皮带机、AGV)、仓储设备(如货架、堆垛机)等，最为典型的是自动化立体库设备。

世界上最早的自动化物流系统于20世纪60年代建成，而中国的自动化物流系统于1978年研制成功，并应用于北京汽车制造厂。

联想电脑公司集成化物流系统是当前国内规模最大、自动化程度最高的物流系统。其信息系统包括ERP接口软件、WMS系统、监控系统、调度系统、通讯系统、动画模拟程序及基于PROFIBUS现场总线的控制系统等，物流设备包括AS／RS快速巷道堆垛机设备(9台)、组合式输送机设备(163台)、高速分配车设备(2台)、托盘收集机设备(1台)及立体库货架系统(共8172个货位)等。物流系统通过接口软件与联想电脑公司的SAP R3系统(即ERP系统)实时连接，接受ERP系统的采购计划、生产计划和销售计划，实现与联想电脑公司的信息系统高度集成化。

北京公交热线服务网站系统

衣、食、住、行是关系民生的大事，提到“行”，自然离不开交通。在北京，公共交通出行方式约占所有交通方式的40％，公交电汽车约占公共交通的75％，而绝大部分公共电汽车线路属于北京市公共交通总公司。

近年来，北京公交飞速发展，运营线路四通八达、密如蛛网。为了给乘客出行提供更新、更快捷的信息服务，北京公交总公司于2000年4月，开始建设北京公交热线服务网站系统www.bjbus.com，充分利用国际互联网渠道，更好地为乘客服务。这是公交总公司走向信息时代的新举措，同时，先进的交通信息服务系统也是城市智能交通系统的重要组成部分。

目前，已有包括上海、天津、大连、长沙等数十家公交企业开通了自己的网站，但网站主要的内容是宣传企业信息，部分公交网站也只是提供线路的文字信息。北京公交热线服务网站是国内惟一为乘客提供基于电子地图的线路信息和公交换乘的公交企业网站，具有定位准确、信息权威、栏目合理、查询方便等特点。

其公交换乘模型充分考虑了换乘的多样性，使公交换乘功能更实用，查询更快速、提供的方案更准确，极大地方便了乘客的出行。网站地图功能依托于地图信息平台Go2Map-MIP，该平台技术先进、系统开放、应用级集成、扩展性强、可数据关联；网站系统成功地设计为客户端、应用服务器、地图引擎中间件三层结构，具有良好的可扩展性。

信息空间第7篇

关键词：空间地理信息,实景空间信息,智慧城市,数据集成,信息共享

1 引言

人类活动的百分之八十与空间地理信息直接相关。空间地理信息技术以测绘、遥感、卫星导航定位和地理信息系统等技术为基础, 与纳米技术、生物技术并称为21世纪最具发展前景的三大技术。空间地理信息产业是我国的战略性新兴产业。空间地理信息技术与物联网、云计算、大数据等新一代信息技术是智慧城市建设的核心技术。空间地理信息在智慧城市的建设中起到集成的作用, 是智慧城市资源共享的重要组成部分。

智慧城市建设是我国新型城镇化建设的重要内容, 涉及政务、产业、民生各个方面。打破信息孤岛, 即要互联互通, 需要将不同部门间多源、异构、多层次、多表现方式的数据有机整合, 塑造全面、客观、易读的城市综合运营信息, 从而辅助政府科学决策, 促进产业健康发展, 造就百姓幸福生活。

2 实景空间信息技术

空间信息有两种表达方式:矢量和栅格。在数学上, 矢量数据由一串有序排列的坐标元组表示, 栅格数据由规则的阵列表示。在数据采集上, 矢量数据通过手工数字化或全站仪等设备离散采集的点, 构成点、线、面数据;栅格数据通过扫描仪或数码相机等设备获得影像数据。矢量数据会根据预设目的及要求不同, 对现实世界人为地有所取舍、抽象与综合, 如在全国第二次土地调查中不表示小于600㎡的耕地。栅格数据是一种客观的表现方式, 是对现实世界的全面刻画, 但内容的精细程度受地面分辨率影响, 地面分辨率越高, 表达内容越精细。目前, 卫星获得的栅格数据民用最高分辨率可以达到0.3m, 有人飞机获得的栅格数据最高分辨率可以达到0.05m, 无人飞机获得的栅格数据最高分辨率可以达到0.02m。现有技术水准及手段已经可以获得现实世界全面、客观的栅格数据表达, 并且栅格数据作为常见的图片形式易于专业技术人员及非专业人员无偏差解读, 有力支撑不同部门的需求。

实景空间信息是促成智慧城市数据集成与信息共享的最优空间地理信息。实景空间信息技术主要包括倾斜摄影技术和街景扫描技术。倾斜摄影技术通过获得同一地物垂直、倾斜等多角度多张高重叠影像, 利用计算机视觉和摄影测量等技术, 自动生成符合人眼视觉的三维可量测真实世界。倾斜摄影数据通过搭载在同一飞行器上的多镜头航摄相机 (如SWDC-5、Leica RCD30等) 获得, 数据处理可通过Smart3D、Photo Mesh等软件自动生成实景三维模型、DOM (正射影像图) 、TDOM (真正射影像图) 和DSM (数字表面模型) 。街景扫描技术通过卫星导航定位、惯性导航系统、光学相机和激光扫描设备等, 快速在地面获得周边地物的位置和影像数据。倾斜摄影技术和街景扫描技术相互补充, 获得的空中实景和地面实景在应用平台中可以无缝切换, 满足智慧城市各种应用需求。

2015年6月11日, 九成空间科技有限公司在WGDC 2015正式发布全球首套包含软、硬件以及标准工艺的“实景世界” (GR World) 产品系列, 率先开展了倾斜摄影、街景扫描、BIM、移动物联等新技术领域的融合创新, 覆盖实景空间信息的获取、处理及发布全流程, 推动空间地理信息产业发展, 助力智慧城市建设。

与传统人工建模比较, 实景空间信息具有如下特点。

1) 信息全面。传统人工建模技术流程是利用矢量图生成三维白模, 再通过人工户外拍摄纹理, 进行纹理映射, 渲染后生成三维模型。在矢量图制作及生成三维白模过程中, 均涉及主观综合与取舍, 无法全要素表达现实世界。实景三维模型对获得的影像自动匹配, 构建三角网并自动进行纹理映射, 客观表现全部现实要素, 信息全面具体。

2) 纹理真实。传统人工建模纹理图片需要人工修饰、匀光匀色, 生成模型纹理颜色失真、纹理不清晰, 真实感差。实景三维模型自动匹配及匀光匀色, 颜色逼真, 色彩过渡柔和, 场景质感如现场拍摄视频。

3) 时效性强。传统人工建模在密集城市建成区, 50人完全制成50km²三维模型数据约需耗时1年。实景三维模型生成软件可以并行计算, 每个节点每日可生成约5km²三维数据。理论上可以通过增加节点, 实现每日生成一个城市三维模型, 生产效率极大提高, 生产周期极大缩短。

4) 应用面广。传统人工建模数据是针对特定目的而生成的三维模型, 不能满足不同部门对空间地理信息数据的需求, 如规划部门生成的三维模型数据因未完全包含消防设施而无法满足消防部门的应用。实景三维模型作为对现实世界的客观再现, 能够有力支撑不同部门的应用需求。

3 智慧城市的数据集成与信息共享

现实世界的人、地、物、事、组织及经济均运行在客观的空间中, 与空间地理信息都有直接或间接的联系。已有的数据多以文本记录等方式展现, 且多包含地理标记, 如地名地址信息。对于无地理标记的记录, 需要人工添加地理标记;对于已有地理标记的记录, 可以通过地理编码技术自动完成地理匹配。

地理编码技术实现了地名地址与空间地理位置的匹配:通过正向地理编码, 实现地名地址转换为地球表面对应位置;通过反向地理编码, 实现地球表面地理坐标转换为标准地址;从而有效实现空间位置的空间信息与地名地址的文本记录之间的相互转换, 并且通过空间信息关联各种文本记录, 统一展现于实景空间信息平台上。

实景空间信息在此过程中主要体现三方面作用。

1) 集成。不同数据通过实景空间信息逻辑关联, 并可统一展现;数据源可以包括视频传感器等物联网数据、人口等统计数据、车联网等动态数据及行政审批等业务数据。

2) 检验。实景空间信息是现实世界的完全真实再造, 匹配到实景空间信息的数据可以进行地理检验、视觉匹配检验、交叉奇异检验等, 提高数据真实性、准确性、协调性。

3) 汇聚。在授权的前提下, 各种数据通过实景空间信息实现汇聚, 随着汇聚部门的增多, 逐步形成城市综合大数据, 支撑智慧城市深层次应用。

智慧城市中的信息共享可以分为三个级别, 即数据级、信息级及知识级。数据级信息共享是最原始级别的共享, 优点为数据全透明, 便于按需进行加工及数据挖掘;缺点为不了解数据内涵的用户无法使用或错误使用, 对于业务紧密关联的部门, 可以开通数据级的信息共享。信息级共享主要是对统计信息的共享, 以便支持相关部门参照与使用, 信息级共享应在智慧城市中发展为普遍的一种共享方式。知识级共享是指利用专家知识库进行智能分析, 形成决策辅助信息, 直接或间接形成部门间的联动。随着智慧城市的建设以及基于实景空间信息的集成与共享的增多, 对于汇聚的大数据挖掘将会加强, 从而产生更多知识级共享, 指导业务发展, 促进部门协调, 形成联动合力。

4 结束语

实景空间信息因时效性强、信息表达全面、空间特征普遍等特点, 能够作为最优的空间地理信息支撑智慧城市建设。实景空间信息并不是取代矢量信息, 矢量信息更有利于统计与分析, 可以作为不同层面专题信息与实景空间信息叠加, 从而更完整地支撑智慧城市应用。

智慧城市建设是一项系统的、复杂的巨大系统工程, 实景空间信息等技术只是建设实施层面的有力支撑。一个成功的智慧城市在实施层面开展前一定需要体制机制的重塑, 尤其要形成统一的信息化组织机构, 实现信息数据的统一管理;同时要选择合理的建设模式, 发挥政府和社会资本的优势力量。

参考文献

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[2]Richardson D.Mapping Opportunities[J].Nature, 2004, 427:376-377.

[3]党安荣.智慧城市的实现路径[N].人民日报, 2015-5-31 (5) .

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[5]国家发展改革委, 工业和信息化部, 科学技术部, 等.关于促进智慧城市健康发展的指导意见[Z].2014-8-27.

[6]中共中央, 国务院.国家新型城镇化规划 (2014-2020年) [Z].2014-3-16.

空间三维立体场信息预测研究第8篇

三维信息预测,在实体数据预测中占有重要位置,被广泛用于三维地质等方面,而在变化相对较快的临近空间(地面以上20km三维场)多元场信息预测方面研究极少。这是因为地质等因素的信息采集是相对稳定的,并且预测精度要求相对较低。而地面以上的临近区域,由于空间信息变化较快,空间瞬时侦测数据过少和预测精度要求过高等原因,一直处于不断探索和论证阶段,但是现阶段相当一部分临近空间科研项目,都直接将矛头指向了初期预测数据处理的瓶颈上。文献[1]介绍了基于层次细节逼近的三维场景模拟方法,文献[2]也只是简单介绍了二维信息采集处理以及预测等内容,但是都没有详细研究如何对三维空间信息进行有效预测的全部流程。本文在综合多篇文献的基础上,结合实践探索,提出了全新的空间三维场预测方法,得到了满足低空巡航设备初期要求的数据。

在巡航设备路径规划中,待预测区域的三维空间场信息预测(如三维空间电磁场预测,武器威胁场预测,干扰场预测,雷达场预测,气流场预测等),被越来越多地应用到飞行器自动修正、空中安全走廊自动搜寻与评估、安全轨迹规划等领域,成为空间运行设备的重要预警指标和规划依据。进入新世纪,随着飞行设备自动化程度的越来越高,自动地标导航,自动轨迹修正,自动路径选取,自动姿态调整等的研究程度已经指向近乎苛刻的领域,而这一切都离不开空间三维体信息预测。本文在综合现有算法基础上,通过对空间场分层处理和典型层选取,探讨了一种新的基于矩阵运算处理的高效高精度算法,其中包括初期数据构建,参考模板选取,预报因子选取,最后用IDL语言进行了模拟和验证。

1 初期数据构建

1.1 原始场距平数据

所谓场距平,就是三维场某层数据和所有层数据平均值的差值。空间干扰场数据有4个维数,文件格式自定义为MDF(Muti-Dimension-Format)文件格式,如文件Airdata.MDF。解析MDF文件可以得四个成员变量:lon , lat, level, time 。其中time是按照秒存储的,称为MDF时间,以飞行器初始稳定时间为第0秒。存储格式是先经度lon 后纬度lat,其中lon和lat标示了前方侦查设备的运行条带(严格的说是侦查条带),以地理信息坐标的经纬度表示。随后是level层,层的信息标示了特定区域不同高度受监控的强度,在处理中,人为地将距地表h-H的中低高度层细分为V个level(当然这里要兼顾处理精度和速度的考虑)。最后存储的是time维。简单的说,在某一连续的条带内,每一秒侦测从h-H共V层的场强度和方向,每一个飞行器有3个探测单元,分别是前向探测单元阵列F,中央探测单元C,尾向探测单元B,扫描原则是前一秒的F探测阵列的前沿与当前秒的C侦测阵列的后沿严格小于Brand*0.0001(理论差值为0),其中Brand为单元阵列扫描宽度。每个飞行器既是自动规划目标,又是侦测设备,也就是本身既可以自动规划路线又为后面的飞行器提供侦测数据。因此,前期通过的飞行器越多,后面的飞行器轨迹规划越准确,生存概率越高。

假设在第一个飞行器飞行姿态稳定之前,高空侦查设备已经进行了多次初期侦测,分别将F,C,B三个传感器的数据存储到三个单元,计为单元F, C, B。从侦测数据概率统计中,可以找到某层level的数据最满足T分布的特性[2,3],假设这一层为第L层。由于侦测数据点是离散分布的,但是离散点个数是一定的,为了便于处理,将离散点做网格插值处理:

将区域划分为每层M行N列的网格,假设网格区域内有j个分布相对均匀的离散点,各点的数值均为有效值,则任意网格的数值可以表示如下:

undefined

其中,n的数值由以本网格点为中心,R为搜索半径的圆形区域内包含的离散点的个数;aj为搜索半径内第j个点的权重,本算法使用权重:

undefined

X,Y为当前网格的网格坐标,xj,yj为搜索区域内第j个点的坐标,xmax,ymax,xmin,ymin分别为搜索区域内所有点的最大x坐标,最大y坐标,最小x坐标,最小y坐标。

经插值处理,得到维数为M*N的网格数据,并重新存储到各单元中。以下,做进一步处理。

1.2 平均场数据

经过以上处理后,每一秒就得到一组F,C,B数据,假设侦测完条带后总共用到t秒,因此经处理后,F单元中就存储了t层(存储格式为M行N列)的数据,将各层对应位置相加并求平均:

undefined

其中Fi表示第i层数据(它是一个二维矩阵)。

这样就得到F单元的平均场数据,是一个M行N列的矩阵。

同理,也可以得到C和B单元的平均场数据和。然后对F,C,B三个单元的平均场资料进行加权平均,例如:权重根据设备参数设定为[0.3,0.4,0.3],则:

mean=0.3*+0.4*+0.3*。

1.3 平均场距平数据

在计算平均场距平数据时,需要用到参考场数据(实际测量值),参考场数据(如C单元L层的数据CirDataC)共层,每层有M行N列数据,用每层格式为M*N的数据减去meandataC,得到层C单元的场距平矩阵cirmeandistance,是一个M*N*t的数组。

2 选取判定模板

经过上文的计算过程,得到每个单元阵列的num个侦测点,由于共进行了秒侦测,因此侦测模板共有个,每个侦测模板有level层,对每一层进行指数加权,得到各层加权的修正值:

undefined

其中LevelPi表示第i层的修正值,Level为原始数据层的值,i为层数序号,次序从低到高(0,1,2,3,,V-1)。

然后对F,C,B三个单元进行空间加权,例如选权重向量undefined,则可以求得判定模板:

Tbroad=0.25*F+0.5C+0.25*B

这样就的到了判定模板Tbroad,数据存储结构是num行t列, 假设在流程中规定判定模板数据存于文件Broadnumt.dat中。

3 预报因子选取

根据二维特征空间理论[3:134～135],提取三个特征传感器所有点元的值,并将特定范围的值出现的频率描述在规定维数的特征空间中(三维特征空间图)。在数据集中,特定范围的值出现的频率越高,对应的特征空间中像元越亮。因此,高亮区越多,预示着三个传感器数据存在的有价值数据量越多,相反,低亮点越多,预示着冗余信息越多,即三组预测数据存在着高度相关性。试验证明,在F,B,C三组探测数据(矩阵)中,当特征空间图高亮区足够多时,可以用以下方法进行预报因子矩阵的选取。

3.1 求取相关系数

用“第一个侦测点的共t秒的距平数据(向量,t个元素)” 与 “单元F每一个格网对应的t个场距平数据(向量,t个元素)”求相关系数。

然后,用“第二个侦测点的共t秒的距平数据(向量,t个元素)” 与 “单元F每一个格网对应的t个场距平数据(向量,t个元素)”求相关系数。

以此类推,共有num次求相关运算,得到矩阵Fcor。

同样的流程,可以求得判定模板与单元C,B的相关系数矩阵Ccor,Bcor。(数据结构为M*N*num)。

值得注意的是,侦测数据中可能有缺测值,这些值经处理后将被标示为-999,在求相关前,首先对第一个侦测点的t个数据进行扫描,去掉缺测无效值,把有效数据重新存入一个数组(例如有n个有效值,则存到数组A[n]中),下一步:A[n]与“每一个格网对应的场距平数据(向量,t个元素)”求相关。(在有缺测值时,A[n]不足t个元素,这样就是对两个元素个数不同的向量求相关。将对元素数目较大的向量进行剪切,预测结果将大打折扣)。

3.2 选取预报因子

首先,要选取阈值:经统计检验,建模统计数据满足T分布,在置信度a的双边检验中,T分布检验表示为:

undefined

对于第t时刻的值是:

undefined

检验阈值Threshold定义为:

undefined

是t当前时间。

然后,对在流程3中计算出的相关系数矩阵进行阈值为Threshold的检验(以Fcor为例):

第一步,对第一个侦测点的单元F的M*N个格点数据Fcor进行检验,把通过检验的值(不小于阈值Threshold)存储于向量undefined中,并记录通过检验的格点位置和格点个数tF。

然后,再对第一个侦测点单元C,B的M*N个格点相关系数数据Ccor,Bcor,分别进行检验,把通过检验的值存储于向量undefined中,并记录通过检验的格点位置和格点个数tC,tB。

下一步,对格点值进行一下修正:

如果某一个格点F,C,B单元的相关系数同时通过了显著性检验,则这一格点的数值修正为“F,C,B单元的相关系数中对应格点上绝对值较大的数”。形成新的向量undefined。

第二步,(以F单元为例)对向量BF进行取样,为了保证取样数据有最大遍历性,取样步长step设置为:

undefined

{}表示取整。共取level个代表性的值(即取第0,0+tF/level,0+2* tF/level,,0+2*10/level个数值)。然后,把新取样的level个代表性的值(预报因子)存储于向量undefined中。如果通过显著性检验的元素不到level个,则取所有的值作为预报因子,存于undefined中。

第三步,找出undefined中各预报因子在Fcor中的经纬度位置。

第四步,记录每个格点对应预报域子个数,例如在num个侦测点的检验中,格点[1]的数据都有S次被选中为预报因子,那么格点[1]的预报因子个数就是S。本算法处理如下:

首先建立M行N列的全0矩阵M,如果在以上(点[1])检验中,第m列(lon1),第n行(lat1)的格点的数据被选为预报因子,则该位置数值加1,即

M[m,n]=M[m,n]+1

这样循环完所有的侦测点,最终得到每个格点对应预报因子个数。

最后,输出预报因子(存储格式为t1*10* num)+判定模板矩阵Tbroad,最终生成预测矩阵PreMatrix(存储格式为t1*11*num)。

4 预测

使用预报因子对前一时刻的体数据进行加权,得到新的体数据,作为预测结果。飞行器将根据预测结果自动选择最优路径。预测体矩阵在连通区域内必须保证空间强联通,即满足空间强联通图特性,可以证明:在有向图G中,如果对于每一对vi,vj属于V,vi不等于vj,从vi到vj和从vj到vi都存在路径,则称G是强连通图[4]。

基于以上约束条件,空间体预测矩阵Volumdata计算如下:

Volumedata(t)=volumedata(t-1)

##PreMatrix

其中,Volumedata(t)表示当前时刻的体预测值,volumedata(t-1)表示前一时刻的预测值,PreMatrix表示预测矩阵,##表示前后矩阵相乘。

预测矩阵PreMatrix则作为下一步预测的校验矩阵和纠正矩阵。当预测次数足够多时,判定矩阵将趋向某一相对稳定和准确的值。当场种类过多时,需要对各种场按一定权重进行加权后再归一化,然后取交集。

经过上面的流程,可以得到基于F探测单元的预测场数据,同理,也可以得到C单元和B单元的体预测矩阵。

5 多单元数据融合

通过对基于改进的信息融合的三维特征提取方法[5,6],假设某区域经探测后,得到该区域的F、C、B三个单元的体数据,数据融合的原则是对三个单元的当前位置对空间6临域求平均后,再求出三个单元同一位置的加权均值。具体过程如下:

F单元体预测矩阵的[x,y,z]位置点数据为F[x+1,y,z];C单元体预测矩阵的[x,y,z]位置点数据为C[x+1,y,z];B单元体预测矩阵的[x,y,z]位置点数据为B[x+1,y,z];则融合后的数据应为:

undefined

其中:

undefined

∑‖表示对矩阵中所有元素求和。同理可以求得undefined和undefined;a,b,r为权重系数。

从原始场距平数据形成的过程,可以看出,前后相邻单元的体数据边沿有严格的边沿间隔,即不大于Band/1000,无论前后边沿断裂还是重叠,都将对测试结果产生影响,特别是在大区域条带侦测时,会导致过多的积累误差,最终导致体数据融合错位,因此在前后单元数据的边沿区域,本文选用了空间26临域求平均。

6 试验结果分析

试验证明,取level=17,M=164,N=64, time=512,在双核、4G-ROM服务器终端进行预测时,预测时间在35s左右,而以探测距离1.5km计算,只要飞行器速度在154.285km/h以内(低速飞行器),就会有足够的时间预测前方环境,从而满足规避威胁的要求。

下面是试验验证结果:

如图1所示,F单元数据与C单元部分数据未经过融合而直接拼接到数据体中,由于数据过少和前一秒的F探测阵列的前沿与当前秒的C侦测阵列的后沿没有严格小于Brand*0.0001,导致前后两次场数据的等值线图自动拼接出现偏差,等值线通道被断开,特别是在通道密集的区域尤为明显。

如图2所示,经过C单元预测结果的融合,错位明显减少(图中矩形区域)。

如图3所示,经过B单元的融合和纠正,对于小数据量预测已经满足了无差拟合的要求。

以下是实地侦测数据可视化分析效果图:如图4所示,中国某区经过多探测器融合纠正后的体信息(网格插值),绿色区域为球形威胁场(如雷达场),红色为不规则威胁场(如带电云层威胁),实体区为禁入区,由于数据量相对较少,图4(a)左下区域仍然有微小错位,但已经不影响初期规划。

7 结束语

本算法从三维场大数据体中提取了代表性的某一层,从而转到二维场中进行相关处理,极大地减少了计算量,提高了预测精度,减少了预测时间,为预测模块的进一步改进提供了算法基础。在低速飞行器的预测方面具有广泛的应用前景。

参考文献

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[4]卢开澄,卢华明.组合数学.3版.清华大学出版社[M].2002.

[5]刘雷健,杨静宇.利用信息融合方法的三维特征提取[M].1996.

向量空间模型的信息检索技术第9篇

关键词：空间向量模型,查询,信息检索,文档相关性

0 引言

向量空间模型是一种以查询Q和文档集合{D, D, …, D}为处理对象的算法, 通过这种算法计算出这个查询的相似度SC (Q, D) 以及每篇文档D (1≤i≤n) 。在文档和查询拥有的共同的此项更多的时候, 那么文档和查询就更加相关。但是, 通常一个概念是能够用很多不同的词项来表达的, 这是因为语言文字具有着自身的不确定性。另外, 语言的环境对term也有着比较大的影响, 语言环境不同, 尽管是相同的term也可能造成表达含义的不同, 有的时候词性不同, 那么它表达的含义也就不一样。而检索算法就能够通过一些措施来解决语言表达中不确定性的问题。

下面介绍几种常用的检索模型:

(1) 向量空间模型:向量空间模型是能够计算两个向量之间的相似度的, 那么如果将查询和文档都用词项空间中的向量来表示的话, 那么就可以通过这种方法计算出二者的相似度。

(2) 概率模型:每个词项在文档中出现的概率, 需要基于文档集中的前提下, 通过词项在相关文档中出现的可能性来计算的。要推断文档或者查询问的相关性, 需要通过贝叶斯网络。而在文档中能够做出文档相关性推断的那些依据正是基于文档的证据。文档查询的相似度也就成为了推理的可信度。

1 空间模型的理论概念

最为接近查询的内容的文档就是相关的文档, 在这个过程中, 需要运用文档内的词项来衡量。向量空间模型的基本理念如图1。

这个模型的主要工作有两个方面:一方面是通过向量的构建, 来表示词项, 这里的词项来自于文档;另一方面是通过向量的构建, 来表示查询的词项。任意文档向量和查询向量要是相似的话, 那么就只有一种的可能, 就是文档向量和查询向量的指向在大体上是一样的。

2 向量空间模型的算法

2.1 计算权重在一篇文档中, 影响词语的重要性的因素有两个。

一个是term frequency (tf) :也就是说term在这个文档中出现的次数, 这个数值越高说明这个词在整个文档中越重要。

另外一个是document frequency (df) :就是指的包含term的文档的总数, 这个数值越大就说明这个词语越不重要。

对于每一篇文档向量, 都有n个分量, 并且对于整个文档集中每个不同的词项, 都包含一个词条。向量中的每个分量为整个文档集中计算出来的每个词项的权重。在每篇文档中, 词项权重基于词项在整个文档集中出现的频率情况以及词项在某一个特定文档中出现的频率自动赋值。词项在一篇文档中出现的频率越高, 则权重越大;相反, 如果词项在所有文档中出现的频率越高, 则权重越小。

仅当词项在文档中出现时, 文档向量中词项的权重才为非零值。对于一个包含许多小文档的大文档集, 文档向量可能会包含大量的零元素。

2.2 判断term之间的关系从而得到文档相关性

可以把文档看成一系列词, 每个词都有一个权重, 不同的词根据实际文档中的权重来影响文档相关性的打分计算。所有文档中总的词的权重看做一个向量。

所有搜索出的文档向量及查询向量放到一个N维空间中, 每个词是一维。两个向量之间的夹角越小, 相关性越大。所以计算夹角的余弦值作为相关性的打分, 夹角越小, 余弦值越大, 打分越高, 相关性越大, 如图2所示。

地理空间信息网格计算环境研究第10篇

网格计算环境(Grid Computing Environment,GCE)指的是:允许用户以简单方便的形式访问网格资源与应用的工具集及其技术。而地理空间信息网格计算环境则经常以Web门户的形式,为多层次的地理空间信息网格应用、开发提供相对便利的用户接口。同时,也可以通过网格脚本(Grid Shell)的形式让用户访问地理空间信息网格资源。这与用户采用普通脚本访问常规操作系统的文件系统与进程空间的方式是完全相同的。

1 地理空间信息网格计算环境的类别划分

地理空间信息网格计算环境,或者叫地理空间信息网格计算与编程环境,可以采取若干不同的方式进行划分。目前,普遍被认可的划分方式为直接方式划分,或者叫直接分类,即根据所采用的技术进行划分。编程项目不同,所使用的语言、方法一般都会不同,如果产生目标代码,那么处理目标代码的特点也不同。而分别使用Java servlets,Globus工具包,Grid Ftp等特殊的技术,这样一来,包括其他实现方面的问题都会是不同的。这些,都是划分类别的依据。

在类别划分时,首先考虑的大多是各种方法的选择问题、各种技术问题等,应该说有些方面的考虑对于性能和体系结构来说很重要,但换个角度,如站在用户的立场来看这些就显得不是十分重要。因此,在类别划分上,要重点考虑使用的方法和最终的系统性能。目前,有一种普遍的倾向,就是广泛使用Java,XML和Web服务,的确,这些方法是比较好的,各有各自的优势,但选择方法,确定分类的关键是能够使最终系统具有更好的自定义,持久和易用等特性,同时,不会对系统的整体性能等方面带来很大的负面影响,这种分类和方法选择才是正确的,才是有意义的。

对于地理空间信息网格计算与编程环境而言,在投入资金已经确定的情况下,尽量使用更加先进的技术可以使开发工作更加顺利,一些问题的解决变得相对容易,而且整个环境的功能也会更强。

在实际工作中,不同的程序开发项目采用不同的技术非常重要,但地理空间信息网格计算环境通过显现方式或者隐式方式所展示出来的计算能力和计算模型是更值得关注的,这是关键和根本,因为无论是技术还是方法,都是为目的服务的。

2 地理空间信息网格计算环境的特点

Geoffrey Fox,Dennis Gannon和Mary Thomas做了许多基础性工作,并取得了成果。按照他们的研究思路,首先,做以下设定和分析:地理空间信息网格计算环境系统一定会有远程后端资源,比如各种空间地理信息资源等。而且,该环境试图为用户提供最便利、最快捷的访问手段。于是,要明确一点,即该系统的计算模型应该是怎样的。解决这一问题最简单的方法就是运作一个作业,而这通常需要先正确设置运行作业所需要的、与其紧密联系的数据,同时,还需要访问运行作业的状态,以及最终的输出。当然,许多实例比这要复杂得多。这时,还要对收集起来的数据进行协调、分析,并进行多种仿真,这些仿真可以按照给定的时间串接起来,或者是一个一个地顺序执行。最后还要进行可视化和结果分析。

把在一台独立计算机上运行计算任务时所涉及的问题抽象成一般状态,就可以找出不同地理空间信息网格计算环境的特点,归纳起来,在于以下几个方面:

(1)分布式基本组件的处理。对分布式基本组件的处理,包括了文件、计算与数据资源、程序、账户等组件。地理空间信息网格通过与Globus,PBS之类的环境进行交互,利用这些工具,直接管理地理空间信息网格的后端资源。其实,地理空间信息网格计算环境也直接为用户提供处理这些资源的接口。当然,这些接口可以很简单,也可以很复杂。一般地呈层次结构,这同时也反映出了这些工具构造的方式。用户可以参照UNIX定义基本地理空间信息网格计算环境中访问核心分布式计算功能的命令程序(GCEShell网格计算环境脚本)。例如,JXTA(JXTA Peer-to-Peer Environment)用UNIX的Shell模型提供类似网格的功能,而GCEShell支持对作业的运行和编辑作业,支持数据在文件系统之间的转移等功能。GCEShell可以是命令行的,也可以提供出美观的,吸引人的图形用户界面。

(2)编程模型。目前,使用比较多的是三层模型,也相对普及。该模型的应用意味着任何给定的能力(比如运行矩阵求逆程序、线性或非线性规划的求解程序)可以在多个不同的层次表现出来。例如,后端的一台并行计算机正在运行一个MPI(Message Passing Interface)程序,但在前端,这一功能可能是通过运行在完全不同的另外一台计算机上的中间件提供出来的,运行中间件的计算机可能具有与后端不同的安全管理。用户可以与此类服务在不同的级别进行交互,比如一个高性能I/O传输可以在并行计算的层次进行交互,或者通过较低的中间件协议在服务级层次进行交互,这两个或者是多个调用(就是组件交互)可以表示不同的功能,而后端提供更原始的数据传输功能。图1给出的是相对比较复杂一些的模型。我们将每一个组件(服务)同时在仔间层和高性能计算层(原始层或者本地层)进行表示,同时也给出了层次之内或者层次之间的连接。

(3)安全(认证、授权、隐私)问题。这是一个具有通用性的重要特征,而且是广泛存在的。不仅是地理空间信息网格计算环境。其实,所有的环境都需要解决安全方面的问题。

(4)数据管理。地理空间信息网格计算环境的数据管理也是一个广泛而重要的内容,这在分布式系统上比在单一系统上更为棕要。它包括文件操作、数据库以及访问来自卫星和加速器等仪器的原始数据。

(5)工具扩充。将基本的地理空间信息网格计算环境脚本(GCEShell)通过数据库工具或其他通用工具进行扩充。这些工具包括(Grid)FTP,(Grid)MPI,参数扫描以及更通用的工作流,还有GCEShell原语的组合等等。

(6)其他高级工具。在地理空间信息网格计算环境中,其他高级工具也十分重要,这些高级工具大多与应用相关,如各种类型的算法、可视化及音频、智能决策支持等。

(7)用户接口。商业门户通常支持高级用户接口,它是由多个子窗口汇聚在一起作为用户接口的。这种多窗口汇聚的用户接口通常由地理空间信息网格计算环境支持。多窗口汇聚一般是以隐式方式提供。

在地理空间信息网格计算环境中,一般蕴含一个特别的计算模型,这个计算模型并不是十分直观地展现在用户面前,而是在提供给用户的网格计算环境体系结构中反映出来。这与提供给用户的地理空间信息网格观点是一样的。例如,关于应用的面向对象模型是很流行的,而这种面向对象的观点就是通过地理空间信息网格所表达的观点来体现的,而并非写在纸面上或其他什么形式来表现。换而言之,这些网格观点通过地理空间信息网格计算环境这一途径提供给用户,使用户自然而然地接受其观点。

特别提出的是地理空间信息网格计算环境的编程模型一般多是针对粒度很大的对象的编程,如果对象模型不会改变应用软件模型,可以把程序与硬件资源都看作是对象。

3 构建地理空间信息网格计算环境的相关技术

网格门户开发工具包(Grid Portal Development Toolkit,GPDK)。这是一套基于Java网格计算环境的Java Bean,这项技术在设计上支持JSP(Java Sever Page)的显示问题。商品化网格COG(Commodiy Grid)工具箱和GPDK是构造网格计算环境时使用最广泛的框架结构,它主要是使用Globus来构造基本的网格服务。当然,应用在地理空间信息网格计算环境上也基本上是可行和适用的。

Java商品化网格工具箱也可以搭建问题求解环境。Globus工具包是使用最多的网格中间件系统,但它对建造网格计算环境并不直接提供支持。国外已经实现了Java,CORBA,Python这几种不同环境所提供的针对Globus工具包的网格接口。这些都是搭建地理空间信息网格计算环境的基本构建模块。

建造地理空间信息网格计算环境的另外一项关键技术是通知/事件服务。目前,许多网格体系结构都是建造在基于消息的中间体上的,这一点在Web服务中可以看得特别清楚。我们可以设计一个支持网格的事件/消息服务的可能形式,并给出其原型。Narada代理系统利用P2P技术在广域范围内给出了消息路由的框架。如果网格计算环境跨越了由用户和目标网格之间形成的相互信任边界,这一功能框架就会显示出效能,越发显得有用。

4 地理空间信息网格计算环境的计算模型

Sudesh Agrawal等人对网格服务器NetSolve系统在网格技术中的编程模式进行了深入的研究;Hidemoto Nakada等人对基于Globus的Grid RPC系统Ninf-G进行了成功地开发。它们为分布式计算提供了一个重要的网络服务模型。在这个模型中,用户并不是通过下载一个库来求解他们的问题,而是将任务调度到能够提供这一计算服务的网格资源上来解决问题。Ninf-G和NetSolve都支持新的网格远程过程调用标准Grid RPC,应该说这是网格计算模型的核心部分。Grid RPC支持科学数据结构以及针对网格的安全和资源管理。这对地理空间信息网格计算环境的计算模型设计有重要启示,上述做法可以直接借鉴到地理空间信息网格计算环境的计算模型上来。

安全问题至关重要。例如,网格门户是一个基于Web的网关或者叫接口,提供对后台资源的无缝访问。通常,网格门户给最终用户提供了一个他们的特定问题领域所特有的软件和硬件资源的专用视图。同时,它也提供了对基于网格的已授权资源的单点访问。为了使网格成为现实,门户扮演着十分重要的角色,因为门户为大多数终端用户访问网格提供了用户界面友好的接口(用户可能对网格的基础体系结构和服务知之甚少)。同时,网格门户还有一个重要任务,就是提供对网格资源的安全访问。例如,基于Globus和Legion的网格计算环境就使用了PKI(Public Key Infrastructure)技术。

MPI(Message Passing Interface)的网格实现,解决的是不同MPI实现的不兼容性和不同并行计算机的二进制表示问题。在图1的解释中MPI位于“HPC后端连接层”,而不是中间层。

Legion构建了一个非常完整的网格对象模型。目前,用于网格的CORBA分布式对象模型已经很成熟,为多个CORBA网格计算环境提供互操作时遇到的各种问题也有了很好的解决方案。可以肯定地说,Web服务在互操作方面一定能够很好地实现,因为它所使用的技术,如XML,SOAP比CORBA更加开放,这是由于它是从几个不兼容的实现进化升级而来的。

XCAT(eXtreme Component Architecture Toolkit)作为构建分布式面向应用Web服务工具,是美国能源部开发的通用组件架构(Common Component Architecture,CCA)在网格层次上的实现。XCAT组件是一些软件模块,这些模块提供分布式应用部分功能的方式与一些传统应用的类库很相似。XCAT科学门户也提供了一个网格计算环境的对象模型,但是,它的中间层组件一般都是代理,通过元数据来描述常见环境中实际的资源。尽管Net Solve真正的网络服务模型也是必需的,但是这种代理策略对于许多网格资源来说还是非常有用的。

无论是网格计算环境,还是地理空间信息网格计算环境的计算模型都应该支持元数据以及网格对象的包装。其实,代理和NetSolve在本质上是相同的,两种模型都可以有效地将应用(也包括软件)资源包装成对象。在代理模型中,揭示了中间层和后端的交互。在NetSolve和Ninf的服务保证模型中,可以为用户提供一个简单的实体。在两种情况下,可以有不同的中间层和HPC(原始的或本地的)通信。如果把分类复杂化,当然在编程模型的抽象(有代理或者没有)和具体实现之间会存在不同。在XCAT模型中,使用了一个软件组件系统,它实现了服务包装或者说是代理模型。组件系统基于Web服务标准,因此,包装的服务组件可以是任意的网格服务。

摘要：地理空间信息网格计算环境泛指地理空间信息网格计算与编程环境。它是“允许用户以简单的方式访问地理空间信息网格资源与应用的工具集及技术”。地理空间信息网格计算环境可根据所采用的技术进行分类,但选择方法、确定分类的关键是能够使系统具有更好的自定义、持久和易用等特性,不会对系统的整体性能带来负面影响。地理空间信息网格计算环境的主要特点在于对分布式基本组件的处理、编程模型、安全、数据管理、工具扩充、其他高级工具的选择和利用以及用户接口等。

关键词：地理空间信息网格,计算环境,相关技术

参考文献

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运用信息技术发展学生思维空间第11篇

一、信息技术教学的优势

小学阶段是培养学生数学思维与空间思维的重要时期，而信息技术则发挥了它独特的教学优势。小学数学课堂教学中，教师有效地应用信息技术，能够激发学生的学习热情，以直观、形象的方式为学生展示数学知识点和数学思想，培养学生的空间思维。信息技术能够将文字性的描述以立体多维的方式呈现给学生，让他们在信息技术的辅助下，更加深刻地了解到数学思想的本质，训练并提高他们的空间思维能力。

二、运用信息技术教学的措施

（一）运用信息化激发学生的学习兴趣。

相对于传统的数学教学方式，信息化教学更能够激发学生的学习兴趣。教师在课堂教学中应用信息技术，能够更形象地为小学生展示数学知识，便于他们的理解和记忆。比如说，教师在教到多样的图形的时候，可以运用多媒体为学生展示世界上无穷无尽的图形。传统的教学中，教师局限于周围的世界，只能为学生展示简单的三角形、四边形和立体的规则图形。但运用信息技术后，教师可以为学生展示世界各地著名的建筑，如比萨斜塔、伦敦大笨钟、哥特式建筑等，并且简单讲述各类特色建筑中蕴含的数学原理。比如，比萨斜塔中利用的三角形稳定原理。通过多样图片的展示，学生的学习兴趣被有效激发，将会更加投入课堂教学中，使得整体的教学效果有所提升。

（二）活用信息化令数学思想形象化。

教师活用信息技术，能够将原本较为抽象的数学思想形象化，通过用信息技术将数学思想的由来、原理和应用以播放和讲解的形象方式展示出来，让学生从根源处了解数学思想的本质。比如说，教师在教到小数、分数和倍数的时候，为了让学生了解它们的原理，可以播放一些有趣的视频，如切西瓜、折纸片或者细胞分裂的视频，为了增加趣味性，还能够选择一些动画片的片段，如《多啦A梦》里面铜锣烧以倍数增加的视频。教师从细胞分裂中，细胞被一分为二、二分为四，以此类推，细胞以倍数增长，就是倍数的数学原理。而二分之一和四分之一个西瓜则体现了分数原理。这样就教会了学生小数、分数和倍数的原理。

（三）巧用信息化解读难点知识。

教师巧用信息技术能够更好地帮助学生解决小学数学中较难的知识点。比如说，高年级应用题中常见的植树问题，它研究总路程、株距、段数、棵树四种数量问题。比如我们现在有一道题目：沿公路一旁埋电线杆211根，每相邻的两根的间距是10米。改装后，只埋了51根。求改装后每相邻两根的间距。小学生通常的看题目的时候，无法立体地想象出树木的布置和棵数的关系。这时教师运用多媒体展示植树问题，能够让学生感受到这个过程，从而理清思路，理解到植树问题的公式的运用原理，灵活解决植树问题。

（四）妙用信息化使数学生活化。

数学来源于生活，教师运用信息技术可以将生活中的数学原理展示给学生看，让他们学会用数学解决生活中的实际问题。比如说，教师可以设计一个简单的买菜游戏，或者搜集一些简单的数字游戏，让学生锻炼10以内的数学运算或者九九乘法表。例如在买菜游戏中，学生们可以选择游戏角色，即顾客和老板，顾客要从自己有限的预算中，可以设置为100元，根据自己要买的菜的价格，计算分别要买多少斤才能在预算内完成任务，而老板则要计算顾客的总菜价，再找钱，即要利用“每斤单价*斤数”，然后加总，最后用100元减去菜价，得到必须找回顾客的余钱。学生可以在玩游戏的时候，锻炼自己的数学运算能力。

（五）利用信息化拓展学生的思维空间。

拓展学生的思维空间是数学教学中的重点。教师在数学教学中尤其重视培养学生的数学思维和空间想象能力，以提高学生的综合数学素质。教师可以利用信息技术的优势，提高学生的空间想象力。比如说，教师在教到折线图、直方图、饼状图等描述样本分布信息的图形时，可以运用信息技术在几种统计图和统计表之间的转换，让学生了解到同样的样本数据如何用不同的统计图表来表示以及各类统计图表的特点。由此及彼，由一到多，让学生在各类转换中融会贯通，拓展自己的思维空间，也提高空间想象能力。

三、总结

小学数学课堂教学中，教师运用信息技术进行辅助教学，有利于发挥信息技术的优势，激发学生的学习兴趣，以形象、立体、直观的方式为学生展示数学知识原理及数学思想，拓展学生的思维空间，训练并提高小学生的数学思维和想象能力。教师可以通过运用信息化激发学生的学习兴趣、活用信息化令数学思想形象化、巧用信息化解读难点知识、妙用信息化使数学生活化、利用信息化拓展学生的思维空间等五个措施，全面拓展学生的思维空间，提高学生的数学综合素质和课堂教学的效率。

空间信息网络体系验证技术研究第12篇

针对复杂系统构建与验证方法,国内外均开展了很多研究[1,2],演示验证技术在美国得到较早应用,就其近年来的系统建设实践来看,对于大规模系统的试验验证方法,正随着系统仿真、测试技术的发展,逐步从传统的仿真验证、半实物仿真验证方法向基于实况、虚拟、构造框架的体系验证方法转变,并以此为基础构建了面向特定应用领域的多个分布式验证环境。

近年来,演示验证技术在国内相关研究领域,尤其是在卫星通信、空间信息网络研究中得到了较广泛的应用,但在大系统集成验证方法、模型构建、开发标准与试验理论等方面还有待突破和完善。本文就空间信息网络体系验证的相关技术进行了探讨与分析,针对支撑空间信息网络的试验环境框架设计、实验方法及性能指标等方面提出了相应的解决方法与设计思路。

1 国外空间信息网络试验验证情况

国外针对空间信息网络的研究自上世纪90 年代中期就已展开。以欧美为代表的先进国家先后提出了一体化的空间信息网络体系架构设计,并开展了相关项目的演示验证[3,4,5,6,7,8]。典型的项目包括:OMNI、CLEO、IRIS、SCa N和ISICOM计划等。

OMNI项目先后开展了地面模拟试验、低轨卫星局域网试验及航天飞机IP平台试验。验证了IP协议成为通信应用协议的通用平台。CLEO项目是在卫星上搭载IP路由器,实现IP数据包在空间的路由和交换。2004 年11 月到2005 年3 月NASA对星载路由器分别进行了4 次星地之间的IP路由测试,开展了移动IP和图像数据的传输试验。2006 年IRIS JCTD项目开展,在GEO卫星上进行了IP路由测试试验,将空间互联网路由转变为现实。太空互联网简化了卫星间的通信,可以在太空中卫星之间传输IP包,减少了数据传输延迟并提高了转发器利用效率。路由器软件可在轨更新,提高了灵活性并降低了成本。

NASA在2007 年提出了一个完整的综合空间通信体系结构概念,并在国际太空站上试验了“行星际”互联网,对协议进行详细定义及演示验证。在2013 年的月球激光通信演示( LLCD) 项目中,通过月球轨道探测器上运行的激光定位系统进行了利用激光从地球向月球发送数字图像的试验验证。在试验过程中,演示了容中断网络( DTN) 协议为光学链路提供数据完整性的能力,包括当云层暂时使链路中断数分钟的情况。

欧洲方面,由欧洲一体化卫星通信倡议( ISI) 组织提出了一体化全球通信空间基础设施( ISICOM)系统概念,它是一种灵活、可靠、逐步部署的全球卫星通信基础设施,体系结构内的各种节点可提供一系列功能,包括广播应用大范围覆盖、通过HAP/UAV星座实现Ad Hoc热点覆盖、业务宽带接入、环境监控与早期预警系统使用的窄带覆盖等。在对关键技术的验证中,2014 年11 月,在“哨兵”-1A卫星和“阿尔法”卫星之间进行了首次激光通信测试。2 颗卫星通过激光链接起来,采集到的亚洲雷达数据通过下行链路近实时传送到地球,这验证了欧洲新型空间数据高速公路具备了快速传送大容量数据的能力。

2 国内研究现状

国内的研究从90 年代开始在空间信息网络体系结构、协议、管理、安全等领域陆续展开研究工作[9,10,11,12]。

2006 年,沈荣骏院士首次提出了我国的天地一体化航天互联网构想[13],针对我国航天任务的快速发展和问题,提出了构建综合星间、星地及地面互联互通网络系统,有机整合与航天器有关的数据接收、传输分发和运行控制等资源,向多种用户提供多种类型的信息,实现信息共享和统筹建设的构想。近期启动的空间站建设项目,旨在初步验证天、空、地一体化网络的体系结构、协议架构、组网方式和典型应用等。

与国外相比,我国在空间信息网络方面的研究虽然在顶层架构和关键技术方面已开展了广泛的工作,取得了一定的成果,但在一体化体系设计、关键技术验证和组织应用等方面还存在较大的不足。

3 空间信息网体系架构

空间信息网络是以空间平台( 如同步卫星、中低卫星、临近空间平台和航空器等) 为载体,实时获取、传输和处理空间信息的网络系统[14,15,16,17]。作为国家重要基础设施,空间信息网络在服务远洋航行、应急救援、导航定位、航空运输、航天测控等重大应用的同时,向下可支持对地观测的高动态、宽带实时传输,向上可支持深空探测的超远程和大时延可靠传输。可从根本上解决现有信息网络全域覆盖能力有限、网络扩展和协同应用能力弱的问题。

空间信息网络可分为空间段、地面段和用户段部分,三者统一形成全球覆盖的一体化空间信息网络。

空间段主要由分布在GEO/MEO/LEO等不同轨道面上的多功能卫星及其他天基、空基信息平台等分层部署,通过星间、星空和空空等链路连接,汇集天基感知、时空基准、指挥控制等各类应用信息,为用户提供宽带传输、路由交换和信息处理等核心服务。

地面段包括所有与空间段信息平台有关的基础设施,承担着支撑网络运行的任务,主要包括了运行管理与控制中心、关口站网、数据接收网和地面测控网等。其中,运行控制与管理中心负责对空间信息网的资源、任务规划与分配和网络管理控制等功能;关口站网络完成信息的传输、交换与接入,实现与地面网络的互联互通; 数据接收网络接收空间段各类飞行器的原始数据,实现一体化的信息处理、融合以及产品生成; 测控网负责对航天器的测控通信、数据中继及同步等。

用户段主要由各类应用卫星、用户航天器、用户飞行器和分布在全球不同地区的用户终端组成。在这一体系结构中,以高轨卫星为骨干的天基信息平台是空间信息网络的核心,地面系统是空间段信息网络的运行支撑,用户设备实现这一网络的应用。

4 验证框架设计

目前,常用的复杂系统模型构建方法[18],包括多代理模型、平行系统构建等,通常是将庞大的复杂系统衍化成规模较小、彼此协同和易于操作的系统,通过研究各组成部分的特性及其系统间的复杂关联,从而尽可能还原复杂系统的本质。在空间信息网络的体系验证中,除了能够合理地分解各系统,构建系统模型,明确系统间的接口,还需要考虑需求的牵引、新技术的驱动和建设周期等因素对系统演化的影响。

4. 1 体系验证框架

如图1 中所示,空间信息网络的试验体系是与空间信息网络的建设相互作用和交替演进的。空间信息网络的应用需求与体系设计,指导着试验体系需要研究反应各种业务特征的应用模型、网络结构模型、网络节点模型和接口模型等,通过合理、有效的试验方法,来分析、验证各构成要素的功能、性能及其相互作用关系,试验的成果反过来支撑空间信息网络的顶层设计与技术体制论证,对体系设计的科学性与技术可行性提供验证手段,牵引后续技术的研究与项目实施。

4. 2 体系验证流程

在上述框架的指导下,试验体系的验证包括了3 个阶段,体系验证、技术体制验证与应用效能的验证,如图2 所示。一体化验证平台以需求为输入,将理论计算、仿真验证和物理验证相结合,在不同的阶段借助于不同的试验工具和手段,对网络体系设计、关键技术体制、典型应用模式等进行功能、性能验证与性能评价,从而形成一个完备的试验体系设计与评价流程。

5 复杂网络体系验证方法

空间信息网络规模庞大、结构复杂,其空间节点高动态运动和网络时空行为复杂,业务需求随任务变化。要进行这样一个复杂大系统的演示验证,就必须借助于科学的试验方法或理论,通过从体系结构总体效能、关键技术可行性和协议及算法准确性等不同的角度对验证的内容进行逻辑分类,研究体系建模、网络级仿真、协议验证和物理验证等多种测试手段及测试方法进行协调和综合,以满足不同角度和不同应用的测试需求。

5. 1 体系设计与验证

系统体系建模主要面向系统应用需求,通常采用形式化描述方法来构建满足需求的体系模型与任务流程,在任务推演过程中可实时验证系统架构的有效性,为系统在概念验证与体系设计阶段提供验证手段。在体系设计领域[19],近年来,美国、欧洲国家的主要工业部门,如雷神、洛克希德和格鲁曼公司等,也大多采用统一的建模平台,快速生成概念演示模型,从而达到科学及有效地开展系统体系与平台论证的目的。

在空间信息网设计过程中的总体论证、总体需求分析、总体设计和系统综合集成等阶段,均可以采用体系建模方法,即通过基于模型的系统工程方法,构建体系结构模型,来描述应用需求、各个组成部分的结构、逻辑关系、行为和接口等因素,同时进行体系模型的逻辑架构和行为的验证,从而支持空间信息网络的体系需求与系统架构设计的关联验证和性能评估。

开展体系建模通常包含以下阶段: 第一步,进行系统需求分析,生成系统用例模型; 第二步,基于系统用例进行系统功能分析、系统间的关联分析和架构设计等; 最后,对已分解的系统进行详细架构设计,得到从场景出发的系统架构模型,指导技术体系设计。在空间信息网体系结构的系统分析、论证及设计过程中,可有效解决前期体系设计中的互联互通问题,提高后期综合集成的效率。

5. 2 系统/ 网络性能仿真验证

空间信息网络系统能力及关键技术的验证需要构建复杂的网络结构,利用计算机仿真工具进行辅助的仿真验证,搭建空间信息网络系统级的仿真平台,可有效支撑对系统能力、技术体制、协议和算法等方面的技术验证。

在系统仿真验证中,首先关注的是系统的覆盖性、组网能力、连通性和服务质量等性能及各项技术体制性能,期望通过仿真验证与评估,为系统的总体设计提供参考依据。因而,仿真的重点在于系统能力和技术体制应用,在仿真建模中,可简化对设备物理层的设计,对系统物理、链路等特性进行抽象,重点对系统的链路层、网络层及应用层面进行仿真性能分析与评估。在仿真实现过程中,基于统一的体系框架,分阶段、逐步地建立各节点仿真模型,最终将独立的系统仿真模型集成到一起,构成一个综合的系统仿真模型。

在模型构建方面,考虑设计支持空间骨干网络与地面网络一体化路由交换架构、多星组网可信可控路由的协议模型,包括从底层链路层到应用层的各层协议模型,并设计各模块之间的接口规范、通信流程。在此基础上,实现节点实体模型,包括骨干卫星节点模型、接入卫星节点模型、天基用户模型、临近空间平台模型、航空器模型以及地面网络及用户模型等。

5. 3 协议体系验证

在基本确定系统的技术体制后,协议体系的设计与验证是组网设计中的一项重要环节。空间信息网络的协议体系涉及到链路层、网络层、传送层和应用层等。协议体系的验证考虑以形式化方法为基础,包括了基于形式化描述的协议模型构建、协议验证和性能分析、协议实现及协议测试等方面。

在协议验证平台方面,一般包括专用的协议测试工具和通用的协议测试平台。专用型的测试工具是针对某一个协议进行测试,如TCpiunk专门用于测试TCP协议。通用平台如Telelogic Tau,是用于描述抽象测试集的一种形式化方法,它通过维护一种全球适用的标准测试语言来构建通用的测试平台,并开放广泛的接口用于描述许多类型的系统测试。在空间信息网的协议验证阶段,可借助于Tau等通用工具,实现协议的仿真、测试执行和错误检测等功能,并考虑从逻辑正确性、可达性、有界性、可恢复性和公平性等方面进行协议体系的全面、深入验证。

5. 4 性能评估与判定

空间信息网络需要验证体系结构设计的逻辑正确性、各类技术应用的可行性以及系统设计针对各类应用需求的满足程度,因而需要建立综合的性能指标评估体系,对网络体系各功能构成的效能进行分析和综合。

系统论证阶段可采用理论计算与仿真相结合的方式,对系统总体技术进行研究和分析,通过概念验证,确定系统的体系组成与应用流程,评估系统整体能力与应用需求的满足程度。

在技术验证阶段,基于技术仿真及实验环境测试数据,采用模拟仿真方法实现对关键技术及设备主要性能指标的分析及评价。

在集成测试阶段,建立性能评估模型及各类知识库,实现对系统及组成多角度、多体系的性能分析与判定。

各阶段的性能评价手段相互支撑、评价的内容互有侧重,从空间信息网络的实用性、先进性、扩展性、鲁棒性、安全性等多方位全面评价演示验证系统。

6 结束语