空间框架范文

空间框架范文（精选11篇）

空间框架 第1篇

1.1 地理空间框架应用模式

在应用层次上, 数字枣庄地理空间框架将提供三类层次的数据和应用支持, 包括政务内网应用、政务外网应用和互联网应用, 应用模式可分为数据提供、服务提供、数据建设及浏览查询、统计分析等方面。

1.2 主要建设内容

数字枣庄地理空间框架建设其核心内容体现为“一库一平台”。

2 基础地理信息数据库建设

2.1 基础地理信息数据生产与更新

2.1.1 航空摄影

在枣庄市开展城市大比例航空摄影工作, 地面分辨率为0.1米, 航摄面积约417平方公里。用于1:2000大比例尺数字线划地图 (DLG) 、数字高程模型、数字正射影像图 (DOM) 数据生产及部分区域1:500数据更新。

2.1.2 DLG数据采集与更新

完成山亭区、台儿庄区、峄城区共49.18平方公里的1:500 DLG数据更新以及薛城区、新城区、市中区、峄城区、台儿庄区、山亭区417平方公里1:2000 DLG采集 (与1:500范围重叠部分采用地形图缩编技术) 。采用数字摄影测量技术, 完成1:2000 DLG的编辑、拓扑关系建立、属性采集等工作, 采用数字摄影测量技术, 完成1:500 DLG的更新

2.1.3 DOM数据生产

利用数字航空摄影成果, 采用数字摄影测量方法, 生产航摄区417平方公里1:2000 DOM数据

2.1.4 地名地址数据采集

2.1.5 三维模型数据采集

基于1:500地形图, 利用3DMAX软件, 形成主城区60平方公里精细模型数据

2.2 基础地理信息数据整合与建库

整合流程主要包括资料准备, 原始数据检查确认, 数据整合改造处理, 质量检查、成果提交等几个方面组成。枣庄市基础地理信息数据库主要由包含大地测量数据分库, 数字线划图数据分库, 数字正射影像数据分库, 数字高程模型数据分库的基础地理信息现势库、历史库和元数据库3部分组成。

3 地理信息公共平台建设

数字枣庄地理信息公共平台是本项目建设的核心内容, 具体建设内容包括公共平台数据集、交换管理系统、应用服务系统和运行维护系统等。

3.1 平台数据集建设

3.1.1 数据收集整理

目前, 枣庄市相应比例尺的基础地形图数据库、遥感影像数据库、数字高程模型数据库等已基本建设完成, 这些基础数据库作为地理信息公共平台数据集的主要数据源, 对于整个平台建设有着十分重要作用。在地理信息公共平台数据集建设工作中, 首先需从技术角度层面对上述数据进行收集、整理和分析, 以拟定科学合理的数据源使用方案, 使各类数据源得到最佳应用。

3.1.2 地理实体数据建设

地理实体数据主要包括境界与政区、交通、水系、居民地、植被与土质等六大类内容。枣庄市地理信息公共平台地理实体数据主要是以1:250000、1:50000 1:10000、1:2000、1:500 DLG数据为数据源, 其中1:250000、1:50000、1:10000 DLG数据覆盖全市域;1:500 DLG数据覆盖枣庄市建成区, 约40.78平方公里。

3.1.3 电子地图建设

电子地图建设工作是地理信息共公平台的重要内容, 是种类基础数据相互融合的产物, 其比例尺多样、数据源丰富、用途广泛、数据想试行要求高。电子地图数据按照应用范围可分为基础版电子地图、政务版电子地图、公众版电子地图三个版本。

3.1.4 专题数据建设

在平台基础数据建设完成后, 这些专题数据便可以在此基础上进行空间化建设并纳入平台的管理范畴中。例如政府机关、教育、医疗卫生、规划、管线、安监、公示、单行线、公交、餐饮、购物等政务和公众专题数据。具体专题数据由专业部门提供或在应用系统中建设。可将专业部门的专题数据在平台上根据其授权进行发布或共享。

3.1.4. 1 专题数据建设流程: (1) 情况调研、标准体系建设; (2) 数据生产; (3) 数据入库

3.1.4. 2 专题数据建设内容: (1) 政务专题数据建设; (2) 公众专题数据建设; (3) 元数据建设

3.2 平台数据更新

本项目设计了多种来源、高灵活度的产品数据更新机制和更新方法, 用于支持平台数据更新。

3.2.1 更新机制。

(1) 随基础数据库更新。主要包括实体数据、电子地图数据、遥感影像数据、地名地址数据等, 均需依赖于基础数据库进行平台数据集的更新作业。 (2) 随测绘成果汇交更新。通过各单位向测绘行政主管部门汇交的测绘成果对现有的数据进行更新。 (3) 随数据生产部门更新。主要指各项专题数据的更新, 需根据数据权属部门或生产部门对数据的采集更新设计进行相应数据集更新。 (4) 重点区域、重点项目按需更新。对于重点区域、重点项目或重点要素、数据集, 可根据实需要安排相应更新作业。

3.2.2 更新方法。 (1) 数据比对更新。 (2) 数据缩编更新。 (3) 外业采集更新。

3.3 交换管理系统

交换管理系统具备数据交换管理、运行维护和安全管理等功能, 可以实现对数据集的集中管理和相互交换, 以及地理信息公共平台的安全维护。交换管理系统功能主要包括: (1) 目录和元数据管理功能。 (2) 连接设置。 (3) 数据发送和数据接收。 (4) 数据处理。 (5) 数据同步。 (6) 数据保密处理。 (7) 数据管理。 (8) 运行维护。 (9) 安全管理。

3.4 在线服务系统

在线服务系统通过在线方式向用户提供经过组合与封装的地理信息及其服务, 满足政府部门、企事业单位和社会公众对地理信息和空间定位、分析的多层次需求。系统提供的地理信息服务具体功能包括: (1) 认证服务。 (2) 目录服务。 (3) 元数据服务。 (4) 地图应用服务。 (5) 地理编码服务。 (6) 数据接口服务。 (7) 数据发布服务。 (8) 服务注册管理服务。 (9) 二次开发服务。 (10) 定制服务。 (11) 三维应用服务。 (12) 零码组装服务。 (13) 路径分析服务

结束语

地理空间框架建设结合枣庄市同城化建设的实际需求, 采用先进的空间信息技术、网络技术、数据库技术以及物联网、云计算技术等, 进行有效的资源与技术整合, 推进枣庄市信息化建设的进程。

摘要：在数字城市地理空间框架建设比较成熟的阶段, 建设成果应在多个部门广泛推广应用, 实现与国家、省框架体系对接, 从二维地理信息服务全面提升到三维地理信息服务, 为下一步的数字城市地理空间框架建设及成果推广应用积累经验。

关键词：数字城市,地理空间框架,基础地理信息数据库,地理信息公共平台

参考文献

[1]朱琳.基于Arc GIS Server的省级基础地理信息公共服务平台应用系统的设计与实现[D].合肥:合肥工业大学, 2012.

空间框架 第2篇

2.1区内环境：

以”信息化带动工业化“是我国的战略目标，作为经济欠发达的广西，其信息化建设起步并不晚，20世纪90年代，南宁、柳州、桂林、北海等城市的土地、规划、环保等部门相继完成了本行业的地理信息系统的建设。21世纪的今天，南宁、柳州、桂林列入国家级信息化试点城市，在这三个试点城市的带动下，全区社会信息化建设全面展开，围绕政府网的建设，各地根据实际情况??懈骶咛厣?男畔⒒?ㄉ琛H绫焙J械?quot;数字北海”项目，百色地区的“农业信息化示范项目”、防城港市的“港口信息化项目”、玉林市的“有线电视宽带网工程”等，以及全国第一套应急联动系统――南宁市社嵊?绷??低常?11)的初步建成，都为广西的社会、经济发展起到了不可估量的作用。预计到，全广西将铺设光纤约4.8万公里，每千人拥有计算机50台，互联网普及率达8%以上，信息产业增加值将达到250亿元，占广西国民生产总值的8%以上.

2.2广西测绘局内环境：

国家测绘部门投资2.56亿启动“国家基础测绘设施项目”建设，简称“大专项”建设。

广西测绘局在国家测绘局和区政府的支持下，于8月正式立项(总投资2700万元)，目前已完成基础地理信息数据生产技术体系、基础地理信息数据传输网络体系的建设，基础地理信息管理服务体系、空间定位综合服务体系、广西数字化基地大楼的建设正在如火如荼的进行中。广西测绘局已建成主干千兆，百兆交换到桌面的局域网，装备了若干台企业级服务器、海量的磁盘阵列、磁带库、图形工作站、高档微机、大型彩色扫描仪、大幅面绘图仪等硬件设备，以及数据库软件ORACLE，GIS软件ARCGIS、Geostar、MapInfo、ERDAS、数字摄影测量系统、扫描矢量化系统等软件。通过大专项的建设，还锻炼出一批精通3S技术、计算机与网络技术、测绘技术的综合型人才。

1. 基础地理信息生产技术体系已初步建成：

目前，广西测绘局已具备的1：1万基础地理信息数据年生产规模如下表所示 ：

数据类型

年生产能力(幅)

数据库存储(GB)

1:1万DOM (数字正射影像图)

1600

1600幅45MB/幅=72

1:1万DEM (数字高程模型)

1600

1600幅5MB/幅=8

1:1万DLG (数字线划地图)

880

880幅4.5MB/幅=4

1:1万DRG (数字栅格地图)

1000

1000幅5MB/幅=5

遥感影像数据

按1米分辨率计算,500幅100MB/幅=50GB

注：按广西“十五”计划，需8～才能更新测绘完成全广西1：1万地图。

3. 建设原则和关键技术

3.1建设原则

“数字广西”地理空间基础框架的建设要贯彻“需求牵引、统筹规划、统一标准、阶段发展、面向应用、共建共享”的方针，坚持市场引导与政府调控相结合，引进和自主创新相结合，重点开发和普及应用相结合，调动各方面的积极因素，以应用促进发展。

3.2关键技术

海量数据库存储技术：目前，单是按覆盖广西的4D(DLG、DEM、DOM、DRG)测绘产品的数据量计算，就达到了TB级，如何采用关系数据库(如ORACLE)管理海量空间数据，将是今后几年内的研究热点。

?菘焖倩袢∈侄危喝绾纬浞掷??S技术及其集成，快速获取信息也是一个值得研究的课题。

宽带网络：利用高速网络实现信息共享和互操作。

虚拟现实技术：虚拟现实和三维模型是数字城市表现的主要形式。

知识产权问题：模拟测绘产品版权问题较好解决。受法律不健全、法制观念淡薄等客观条件的影响，数字化测绘产品的版权问题亟待解决，因为数字化产品一经提供，可以轻而易举地进行复制。要解决这个问题，除了法律、制度外，还需在技术上研究加密手段。

空间数据库更新与版本管理：为满足国民经济建设的需要，必须定期更新数据，保持基础数据的现势性。数据更新后，历史数据仍须保存。因此必须建立一套有效的数据版本管理机制，确保有效数据能长期保存，又避免不必要的数据冗余。

4. 现阶段的主要任务

4.1数据标准和规范的制定。

数据标准是急待解决的问题。很多标准国家尚未出台，必须加快基础地理信息各类标准的制定，完善各种数据库的建设标准、质量控制标准和安全保密标准，加快制定基础地理信息的产品标准、信息交换标准和应用标准等。

4.2广西省级基础地理数据库的建设

按基础测绘分级管理的原则，国家负责1：100万、1：25万和1：5万尺度的基础地理信息生产、管理、服务和更新。省级政府部门负责1：1万、1：5000比例尺甚至更大尺度的基础地理信息生产、管理、服务和更新工作。其中1：1万基础地理信息数据库的建设将是“数字广西”地理空间基础框架的核心和基础。省级基础地理信息数据库的组成如图所示：

4.3实施一批地理空间信息重点应用示范工程的建设

当前，人口、资源、环境等可持续发展是国家和地方政府最为关注的领域，为共享“数字广西”地理空间基础框架资源，应当把应用开发的重点放在人口地理信息系统、资源(国土、海洋、地矿等)地理信息系统、环境地理信息系统的开发研究中。同时作为广西测绘局与区政府部门的合作项目――广西综合区情地理信息系统(9202工程)建设的延伸扩展，更要充分利用“数字广西”地理空间基础框架资源，结合西部大开发政府急于掌握的信息，急政府之所急，想政府之所想，积极与政府部门联系、沟通，进一步完善综合区情地理信息系统，注重反映广西自然资源、经济两方面的信息。

4.4积极创造条件推进地理空间信息共建共享机制的建立

测绘部门多年来生产了大量的地理信息资料，它们在广西的经济建设和社会发展中发挥了公益性、基础性的作用，但要在更深层次和更广的领域应用，需要政府及各行业的通力合作。共建共享是避免重复建设、维护国家利益的必要措施，是“数字广西”地理空间基础框架建设中必须坚持的原则。这方面的教训是屡见不鲜的，如广西各地方土地部门有独立的一套地籍图，规划部门有地形图，房产部门有房产图，每个部门都是投入巨资测绘、数字化，标准都不统一。实际上只要政府牵头协调，各地测绘一套基础地形图，每个部门在其基础上再采集各行业关注的要素(称之为三图合一)。这样的结果是大大节约了经费，却实现了各取所需，同时由于数据标准的统一，各行业能共享、交换成果。

要实现共建共享，一方面要积极推动地理空间信息政府协调机制的建立，充分发挥测绘部门的作用，加强与政府相关部门的合作，按照互惠互利的原则交换数据;二要研究制定共建共享的法规政策，明确规定知识产权的保护、用户的权利和义务、有偿使用等问题;三是测绘部门要在信息共建共享中发挥带头作用，进一步强化“四个主动服务”意识：主动为领导宏观决策服务，主动为国家重大战略、方针提供服务，主动为广西重大基础设施提供服务，主动为提高人民生活质量提供服务。为推进共建共享机制的建立作出应有的贡献。

4.5建设基于WEB GIS的地理空间信息交换网络体系。

“数字广西”网站(www.DigitalGX.com)作为广西测绘局的宣传阵地及元数据发布窗口，应加强地理空间信息网站建设和网上地图的开发，探索地理信息网络服务模式，以适应网络快速发展和广大人民群众对网上地图的迫切需求。

5. 极待解决的问题：

5.1政策方面的问题

去年广西制定的《广西广西国民经济和社会发展第十个五年计划信息化重点专项规划》中并没有完整地将“数字广西”地理空间基础框架列入其中。广西的信息产业在20全年的总产值为28.6亿元，仅占全区GDP的千分之二，在全国排22位，在西部地区排第5位。可以看出，广西的信息化总量还较低。基于 “数字广西”地理空间基础框架的重要性和其能推动国民经济和社会信息化跨越式发展。建议由区计委统一协调，广西测绘局负责具体实施，各部门共同组成广西地理空间信息协调委员会，加快制定“数字广西”地理空间基础框架的建设规划工作。

5.2人才缺乏、财力支撑不足的问题：

测绘滞后于国民经济建设的步伐，这是目前的尴尬现状。主要的原因是财力投入的不足。

“数据是血液”，没有了数据的“数字广西”地理空间基础框架，就是个空架子，其他行业的信息化也就没有了与地理空间相对应的承载体。

“数字广西”地理空间基础框架的建设是多种高新技术的集成，需要一大批高素质的人才。目前，人才缺乏的问题还是比较突出。

6. 结束语

广西壮族自治区基础地理信息中心作为广西测绘局向社会提供基础地理信息分发服务、应用开发的窗口和国家空间信息交换网络的省级主节点，基本具备?quot;数字广西“地理空间基础框架建设的理论和实践基础。应发挥”数字广西“地理空间基础框架建设的主力军作用，为我区信息化建设作出自己应有的贡献。

【参考文献】

1、罗满建 《国家空间信息基础设施发展战略研讨会情况报告》

2、广西区测绘局 《国家基础测绘设施项目广西单位工程方案设计》

3、刘金长 《建设广西省级基础地理信息系统》

4、广西区基础地理信息中心《广西省级基础地理信息系统可行性研究报告》

5、秦晓东等《”数字贵阳"建设的研究》

中国地理空间框架建设的内容与进展 第3篇

地理空间框架究竟是些什么内容？实际上，它是对地理信息数据进行采集加工，或者交换、服务的活动，以及与这些活动相关的法规、标准、基础设施的一个总称。也就是说，在政策标准各方面的支持下，建立相应的机制，在相关技术的支撑下，通过人和设备。设施，向社会各方面提供地理信息的服务。地理空间框架也是当今测绘工作的主要活动和主要内容。

为了把这项工作做好，贯彻落实中央的指示精神，国家测绘地理信息局和当时的国务院信息办（现已并入工信部）联合出台了关于加强数字中国地理空间框架建设应用的一个指导性意见，对于地理空间框架和应用，进行了进一步明确的规范。

这里面地理空间框架的构成，具体而言包括了五大内容：第一是数据部分，这是最基本的；第二个是目录和交换，要建成一个交换体系；第三是提供公共服务体系；第四是政策和标准的支持；最后是要组织保障，没有组织保障这项工作做不好的。这就是我们的地理空间框架的五大体系。五大体系的核心是基础数据，因为其他的是相对固定的。所以我也会重点介绍数据体系。

地理空间框架要求从国家到省、到市县是互联互通的。国家一直是统一的，在全国实现互联互通。这样在全国的保障服务上是非常便捷的，也是非常丰富的。我说的数据体系这个框架的核心，也是国家的自然资源和地理信息基础数据库的主要内容，还包括多尺度、多要素、多类型、多时相，是一个国家的战略性资源。

近十年来我们国家的数字中国地理空间框架到底建设到什么程度了？

新时代的坐标体系建设

首先是国家层面的建设，就是地理空间框架数据体系这个核心的建设。要说数据体系建设，首先要知道我们国家在做地理信息的采集、服务过程中的基准问题。所谓“基准”就是坐标体系。

地理空间信息中的任何一个点都有它的坐标，这是我们测绘活动的一项基础。而这个基准，是由平面基准（平面坐标）、高程基准、重力基准和深度基准构成的。重力基准我们可能用得稍微少一些，但是在矿产方面用得比较多。

平面基准，我们国家经历过三次变化：最早采用的是1954年的全国统一标准——北京坐标系，作为我们国家平面控制网和控制坐标系的原点。到了1982年我们又建立了西安坐标系，也就是80系——1980西安坐标系。这个坐标系也是个平面坐标系，那么这个坐标系派生出来的图和各方面的应用，当前也在用。到了2000年，随着我们卫星定位技术的提高——因为前面这两种坐标系都与卫星定位不相关，所以这个坐标系都是在过去要做各种三角点、天文大地网测量的这些基础上建立的，与现在的精度不行——所以2000年以后，有了卫星定位技术以后，国家开始实施了2000坐标系。这是以地心为中心的一个动态的平面一致的坐标系。

而对于高程坐标系，就是我们国家哪一点多高。这个高程坐标系是我们1956年建成的黄海高程。到了1985年做了一次改造，然后建成了1985的高程，这个高程的原点是在青岛。青岛市观象山的水陆原点，和海平面相接的一点作为我们国家高程的零点。所以到哪个城市说海拔多少，就是以之为计算点的。这是高程系统。

要开展建设离不开这个系统。因为这些基准都有些过时了，为了提高我们现在测绘基准的水平，适合国际要求，特别是卫星定位技术的要求，所以从2000年起，国家就批准了一个测绘基准现代化建设的工程。这个工程国家投资了5个多亿，2001年建设完成，这就是建立我们国家的在2000坐标系环境下的三维动态陆海一体的高程技术。这个系统，要建立360个国家卫星定位的连续运行的基准站。一开始这360个站基本上都是GPS站，现在我们国家的北斗系统出来了，现在我们的这360个站，既满足GPS的要求，也可以和格洛纳斯、伽利略以及我们的北斗兼容。这些系统都可以共享。这360个站分布在我们国家各地，是国家统一建设的，但各个省市也在建省内范围的。目前我们掌握的卫星定位基准站，全国有2000多个。我们全国除了东北和西北部分区域以外，发达省区的基准站基本上都建成了。

基准站体系建成以后，可以解决什么问题呢？解决了我们测控制点，不需要再用经纬仪。现在只要拿着卫星定位仪——GPS仪器或者北斗仪器，往任何一点一放，这个系统就可以收到信号。一般精度的，放一下大概就是一分钟不到，这一点的平面位置就出来了。这些点建了以后，我们测量的精确程度和技术水平就有大大的提高。这是解决了我们平面测量的效率问题，和卫星技术是紧密相连的，给全国提供了平面的基准。

而在高程系统方面，我们在全国开展了12万公里的水准测量——一等水准测量。通过这次测量完以后，我们和现在的GPS点，以及国家的重力点，一起对全国的地质进行了一次模拟的计算。计算完以后，把这套系统和之前的卫星定位数据系统一结合，这时候我们到任何一点就可以不仅获取它的平面位置，还可以获取它的高程。这就是我们的大地基准，到2016年将全部建成。这项工作是在全国大规模地铺开。

1∶50000地图的全国覆盖与更新

同时，按国家的要求，我们要将1∶50000的地图对全国进行全覆盖。这是一项重大的工作。我们在2006年以前，曾把过去测绘的1∶50000的图都输进去建立了数据库，但这个数据库是比较陈旧的。所以从2006年起，国家又专门投资了5.4亿，对过去的老的1∶50000的地形图进行更新。这个更新工程，从2006年起，到2011年结束。

我们用5年多的时间，把总共19000多幅地形图测完。2011年举行了项目的验收，这部分占了全国面积的80%。而青藏高原——新疆、西藏、青海这一部分，海拔在4千米以上，过去有很多无法测，随着技术水平的提高可以实现后，国家就西部这个项目就投资了11个亿，同样也是2011年竣工完成。

工程顺利完工以后，我们在国务院新闻办公室就对这两项工程进行了联合发布：全国的最新的1∶50000数据，实现了全国的全覆盖。这个全覆盖，在国际上都是非常罕见的。除了美国的基本图是1∶24000以外，像加拿大、俄罗斯都没有实现。现在各个省，任何地方和部门都可以拿到这个数据。

nlc202309031251

完成了陆地测量后，陆地的延伸——海岛礁的问题怎么解决？所以在很多部门、专家的要求下，我们提出了关于开展海岛礁的一个测绘工程。这项工程是以总参谋部和国土资源部联合的名义申报中央的，具体实施由国家测绘局、总参测绘局、国家海洋局和海军司令部四家联合来组织实施，由国家测绘局来牵头。项目由时任国务院总理温家宝亲自批的，胡锦涛总书记和中央军委几位副主席都在上面签了字。

这项工程国家投入了15.6个亿，从2009年开始，今年一期工程完成，明年上二期。这项工程我们主要对600多个大于500平方米的岛屿进行定位和测图，同时要全面摸清我们国家到底有多少个岛礁是实际被外国在控制着。

这三项工作做完后，我们的测绘工作，从国家的角度就全面完成了。但是因为我们国家的建设发展速度非常快，很多部门特别是道路交通部门提出来，能不能每年把图可以快速地更新？

在这种诉求下，我们就开展了定期更新的工作。因为我们国家有自己的测绘卫星，数据源没有什么成本，所以大概每年只要花将近1个亿左右的经费，就可以把全国的1∶50000地形图的数据实现全面的更新。通过各种努力，这几年已经实现了。从2012年开始，对重要的地理信息要在全国范围内，每年做一次更新。

这个年度的更新出来以后，给相关部门提供使用，反映非常好。我们不仅实现了全覆盖，而且实现了动态更新，很多数据现势性很高。应该说我们国家的数据在1∶50000的尺度上是非常丰富，而且现势性非常好，所以在各个部门像国土方面使用的地质调查等等，应用很广。

地理信息公共服务平台和数字城市建设

我们建立了这个数据库以后，同时为了满足各方面的要求，建立起国家的地理信息公共服务平台。

地理信息公共服务平台分三种类型：一个是涉密版，因为5万的地形图是机密版，机密版是不能卖的，也不能泄露的，所以我们就设置了平台的涉密版；其他两个是政务版和公众版。

涉密版主要是公安部门需要的，而其他政府内网环境下运行的是政务版。现在我们各个城市的数字城市基本上是政务版的偏多。同时我们从2010年开始，实行了一个基于互联网环境下的公众版，就是天地图。天地图和现在的谷歌地图是相类似的。我们想通过我们全国的努力，实现某种形式替代谷歌。现在天地图除了西藏没有连上以外，其他的对全国实现了对接联网。

国家在测绘地理信息方面实行的是分级管理。国家完成了1∶50000的，任务基本上是完成，可以提供保障了。省这一级的，是要求1∶10000或者1∶5000的数据基础；而到市县这个层级，就是1∶2000甚至1∶500。因为现在经济快速发展和卫星影像的技术提高，大家对大比例尺、高精度的数据需求非常旺盛。所以这时候我们地方不能全靠国家的这个版本，所以数字省区和数字城市也是在这个环境下提出来的。

数字省区的建设内容，我们在2009年就印发了关于数字省区建设的技术大纲。数字省区到底怎么建，数字省区建设的数据体系方面，也就主要是三个方面：一个是我们现代的基准要和国家基准一致；一个是数据库，就是1∶5000和1∶10000的数据库；再一个就是要建立起公共平台，包括涉密版的和政务版的。

由于各地的发展不平衡，我们对建设数字城市也不能一刀切。对具备硬件环境的城市，对数据要求比较紧迫的城市，从2006开始，提出了建设数字城市的全国性工程。

这项工程实际上是在总结国家和省的建设的基础上，提出了四项工作：第一是建立一个数据库，就是以为1∶10000、1∶5000、1∶2000和1∶500为基础的，覆盖城市市域和市中心的数据库；第二是在这个数据的基础上，建立起一个公共服务平台，同样分为政务版、涉密版和公众版的，为各方面服务；第三是建立一套机制，在市域范围之内，政府来主导，大家共享，测绘地理信息部门、国土部门来做基础的技术保障支持，来做更新；同时第四点，在这个基础上，实现若干应用——各个部门在应用，以此实现政府间的数据互通共用，一套数据解决大家的问题。

我们的要求是十二五期间，333个地级市要全面完成。现在的情况是到目前为止，324个地级市已经开展了这项工作。

（本文根据作者在8月湖南数字城市地理信息基础工程市长研讨班上所作报告录音整理而成，有删节，未经作者本人审阅）

浅谈数字枣庄地理空间框架建设 第4篇

以枣庄市本级和下辖县市的基础测绘工作需求为出发点, 以现有数据资料为基础, 采用统一标准、分布实施、最大程度利用、全面提升的原则同步进行建设。

基础地理信息数据库整合与建库具体工作内容包括:1:250000、1:50000、1:10000的DLG、DOM、DEM数据整理;1:1000DLG、DOM、DEM数据生产;地名地址数据等相关属性信息采集、三维模型数据采集等。采用C/S架构, 在基础数据建库后对其进行统一的管理。基础地理数据库管理系统的运行可以是单个独立的服务器, 也可以是C/S模式的服务器与客户端方式, 确保涉密数据的安全。

2 地理信息公共平台建设

数字枣庄地理信息公共平台是采用以SOA体系架构为主体的平台总体架构。由数据层、服务层、应用层、以及运行支持环境构成。各层逻辑上独立, 由用户接口互联, 形成一个有机的整体。

2.1 整体架构

(1) 数据层:主要储存面向服务的产品数据、目录与元数据、专题应用数据、系统管理数据等。New Map Component Kits提供了读取通用空间数据格式的模块, 可以方便、快速的获取这些数据。 (2) GIS服务层:GIS服务层由两部分组成:服务对象调度器 (Server Object Dispatcher-SOD) 和服务对象工厂 (Server Object Factory-SOF) 。通过SOD和SOF实现GIS Server的分布式部署。在部署New Map Server时, 可以部署一个SOD和多个SOF, 客户端发送请求到SOD, SOD对SOF进行调度、管理和资源分配, 并将最终结果返回给客户端。 (3) Web服务层:采用Apache、Windows IIS等作为网络发布Web服务器。主要存储应用系统 (这里指的应用系统是基于New Map Server构建的面向网络的GIS系统) 或者Web Service服务端程序。 (4) 应用层 (客户端) :通过HTTP连接到New Map Server Internet服务或通过LAN/WAN连接到New Map Server Local Services的网络地图服务应用。New Map Server产品提供了Java Script API二次开发包, 利用Java Script作为二次开发语言, Java Script API提供了丰富的脚本对象类型, 不同对象类型分别对应着不同的作用与功能实现, 它们为脚本控件的正常使用提供了支持和保障, 同时也进一步丰富了脚本控件的功能及开发方式。

2.2 具体工作内容

(1) 公共地理要素提取。在地理信息公共平台数据集建设工作中, 首先需从技术角度层面对基础地理数据进行收集、整理和分析, 通过分类提取地理数据并进行组织重构、构面 (实体化) 处理、拓扑化处理、接边、入库等工作进行地理实体数据库建设。 (2) 地名地址信息整理集成。地名地址数据的来源包括Shp地名库文件、Excel地址库和通过外业采集的地址库文件。建设工作主要包含地名提取、外业采集、内业处理、数据整合、数据检查、数据入库等环节。地名地址数据采集应以1:500数字线划图数据为基础, 结合市民政部局、市公安部局的权威数据, 采取实地采集与校对的方式进行。地名地址内业处理包括数据整合、地名地址数据质量检查等内容, 其中质量检查应贯穿整个数据获取过程, 从外业采集到内业录入层层把关, 确保地名地址的正确和规范。 (3) 电子地图数据生产与产品制作。电子地图建设工作是地理信息共公平台的重要内容, 是种类基础数据相互融合的产物, 其比例尺多样、数据源丰富、用途广泛。电子地图数据生产包括对基础地形图数据库和实体数据的数据层类提取、要素筛选和归并、属性结构建设以及数据调整整饰等内容。电子地图编制将参照国标规范, 结合枣庄市实际情况和城市特色, 开展相应工作。 (4) 三维景观地图制作。具体采用的数据源包括全市0.5米及市区0.2米数字正射影像、5米格网的数字高程模型以及重点区域的三维模型等。具体工作即基于1:500数字线划图数据, 建立具有准确平面位置和高度信息的三维模型, 包括进行模型测高、外业纹理拍摄、纹理处理工作, 利用3DMAX软件, 形成重点城区精细三维模型数据和其它地区简体模型数据, 将模型以主干路进行分块、以单体建筑为独立存储单元, 采用文件库形式组织管理。 (5) 数据管理系统系统。枣庄市地理信息公共平台建立门户网站并与其他门户网站的关联, 形成有机的、一体化的在线服务体系。 (6) 应用服务系统通过对国土、规划、旅游、工商以及社会公众等主要用户的服务需求分析, 将建设直接应用、定制应用、标准服务以及内嵌调用等应用服务模式。 (7) 运行维护系统。运维管理系统建设包括安全管理、审批管理、系统监控、日志管理和统计分析模块。具体功能内容包括:部门管理、用户管理、服务管理、日志管理、订单管理以及标注管理。

3 示范应用建设

基于所构建的地理信息公共平台, 以选择国土、城管、旅游、公安等主要应用部门为主导, 开展部门典型应用示范系统建设。

(1) 国土———国土资源综合管理系统。服务于市国土资源局, 实现土地利用总体规划、国土执法、地籍管理等; (2) 城管--城市管理信息系统。服务于城市管理局, 实现路灯、井盖、绿化等城市部件的可视化管理, 城市事件的发现与处理, 户外广告管理等; (3) 公安———公安警用地理信息系统。服务于市公安局, 通过统一的PGIS平台, 实现公安业务应用、司法业务、日常警务管理以及便民服务; (4) 旅游———旅游地理信息系统。服务于市旅游和服务业发展委员会, 整合枣庄市的旅游资源信息, 向游客提供全面的、形式多样的、官方权威的旅游信息。

4 支撑环境建设

支撑环境是数字枣庄地理空间框架建设、运行和服务的必备条件。依据数字枣庄地理空间框架的技术要求, 配置数量适当、性价比高的软硬件设备, 并制定了网络设备配置方案为数字枣庄地理空间框架的长效运行、持续更新及日常运维管理工作提供基础硬件保障。

具体工作内容包括: (1) 空间数据管理软件购置; (2) 服务器及存储设备购置; (3) 网络环境建设; (4) 机房环境建设。

5 安全体系建设

数字枣庄地理空间框架的从安全技术、软硬件网络安全以及数据安全等方面构件安全体系。设计建立包含数据安全、应用安全、账号安全、系统安全、网络安全五个层次涵盖安全技术体系。实施“分域保护”、“分级保护”的安全策略, 建立完备的容灾备份、应急响应和安全审计机制。

6 结束语

数字城市地理空间框架的建设对城市精细化管理、创新社会管理模式提供了数据基础和有利的技术支持。数字城市地理空间框架建设是多学科融合的系统工程, 除了地理信息数据与平台建设, 更需要管理体制、机制和政策作保障, 依据实际情况, 合理的设计并建立数字城市地理空间框架, “数字城市”才能稳定长久的发挥它的作用, 更好的服务社会。

摘要：以数字枣庄为例, 介绍数字城市地理空间框架建设内容, 对基础地理信息数据生产建库、平台建设、应用示范建设、支撑环境、标准规范等方面进行了详述, 展示了数字枣庄地理信息公共平台建设的整体架构与建设内容。

关键词：数字城市地理空间框架,基础地理信息数据库,地理信息公共平台

参考文献

[1]鄢淑清, 李慧杰, 曹殿才.数字城市到智慧城市建设思考[J].中国科技成果, 2013 (23) :12-14.

空间框架 第5篇

通过寒假时间我认真研读了《数字赣州地理空间框架建设》项目设计书，对原来并不是很了解的一些专业知识进行了查询和学习，之前把方向和落脚点搞错了，这次上网阅读了很多关于地理空间框架建设的知识，并大量阅读了专业人士的文献和论文，在其中学习他们的理论和实践经验，扩充自己的知识面，但因为缺乏基础知识，其中很多知识点并不能完全理解，在学习的过程中遇到不懂的问题及时提问，善于提问，做到勤思考，勤做笔记，每天都有收获。同时我还会努力的学习本专业的各科理论知识，做到理论和实践相结合，现在我将我的学习心得体会总结如下，请栗老师纠正指导，提出宝贵意见。

首先，要必须了解什么是地理空间框架的含义，我才能着手去学习地理空间框架建设的总体目标，主要建设内容，技术路线设计和适用范围。而什么是地理空间框架呢？地理空间框架是地理信息数据及其采集、加工、交换、服务所涉及的政策、法规、标准、技术、设施、机制和人力资源的总称，由基础地理信息数据体系、目录与交换体系、公共服务体系、政策法规与标准体系和组织运行体系等构成。

在了解了地理空间框架的具体内涵后，我上网查询了关于这方面的许多资料，发现地理空间框架建设在许多方面都应用很广，并且是许多项目建设的核心部分，比如拿“一张图”工程来举例，广西的交通资源整合和集成就是基于地理空间框架的，为信息资源共享提供了数据基础。从具体操作来看，就是在一张统一的电子地图上叠加各个行业的专业数据。统一标准的数字化地图包含遥感图层、居民驻地、道路层、河流水系、自然保护区、现状境界、铁路层、铁路站层；叠加的各专业图层包含航道信息、车辆维修救援信息、旅游景区分布信息、客运站分布信息、水路通畅程度信息、道路通畅程度信息、实时通行信息、实时通行信息、道路维修信息、道路监控信息、公路动态信息、应急事件、重点建设项目、加油站分布等。学习了广西把地理空间框架建设运用到“一张图”工程中，我觉

得受益匪浅，这是一个很好的理念，正好赣州也在实施“一张图”工程，我认为可以吸取别的城市的精华所在，借鉴他们的建设经验，把地理空间框架建设融入到“一张图”工程中去来建设数字赣州。

其次，我再针对地理空间框架的概念去学习和阅读了与它相关的一些专业知识，比如地理信息公共服务平台的概念、内容及组成，从数据内容、功能框架、网络体系，服务对象等不同角度出发，分析了三大平台的不同；并研读了地理信息公共服务平台和地理空间框架之间的关系。

同时，通过再次学习项目设计书，了解到采集赣州市中心城区重点区域10平方千米真三维精细模型用于涉密网的发布。三维数据的采集与建模采用低空遥感系统、影像立体量测、精细三维建模等的技术方法，同时结合赣州市1：500大比例尺地形图数据，用以构建重点区域内每栋房屋的精细三维模型。地理基础框架数据是数字化地理空间基础框架的重要组成部分。迄今为止，人们一直是按照平面图或铺盖数据模型，将具有鲜明的多维、动态特征的现实空间世界抽象为二维、静态目标，生产、提供和使用二维（或2.5维）的地理基础框架数据。该地理基础框架数据在表达或反映三维实体及其时空变化方面有着很大的局限性，不能满足国家信息化的应用需求。所以通过上网查看文献资料，我认为为了做好多维动态地理空间框架数据的构建工作，需要深化对地理空间现象多维、动态特性的认识，研究多维动态空间现象的描述和表达方法，发展多维动态空间数据模型，加强对多维动态空间数据模型的理论研究。

最后，通过大量学习地理空间框架建设的文献资料，我明白了数学城市地理空间框架建设是一个长期的、连续性过程，其目的是促进地理信息共享应用，避免重复采集地理信息，最大限度地节约人力、物力、财力。同时，也有利于更好地服务于社会，克服由于地理信息数据生产、管理的条块分割所带来的弊端，有效地整合各种信息资源，实现地理信息资源的共建共享，充分发挥各种信息资源在科学规划、决策和实施等方面的作用。

回顾整个学习过程，在我看来，也就是提炼书本的过程，能把学习过的都回想起来，也不是件容易的事，甚至是不可能的事，我在实际学习过程中，就是坚持提炼，主要是提炼观点、要点和难点。提炼观点，有助于我把握全书的内容，观点提炼准了，就抓住了实质，找到了要点。而要点掌握准了，就把握了基本问

题。在学习中，以书为本，通过联想相关知识，有意识地突破书本，了解一些相关内容，也有利于掌握书本上的知识。平时，我充分利用图书馆、报纸、杂志了解了许多知识，并将说、写、做结合起来，促进了我的学习。以上只是我在这次项目设计书学习中的一点体会，做得很不够，在以后的学习工作中，我会不断地虚心向他人学习，提高自己的水平，为将来自己的专业知识和就业方向打好基础。请栗老师多多指导批评，提出意见，让学生能够做得更好。

学生：江 玮

空间框架 第6篇

清晰明确地界定中国的外空防务战略目标是规划外空防务战略框架的基石。2009年我国发布的《中国的航天》白皮书，将中国发展外空能力的宗旨表述为：“探索外层空间，扩展对地球和宇宙的认识;和平利用外层空间，促进人类文明和社会进步，造福全人类;满足经济建设、科技发展、国家安全和社会进步等方面的需求，提高全民科学文化素质，维护国家权益，增强综合国力。”其中包含的“满足国家安全需求”的含义，表明中国发展外空能力的目标之一是维护国家安全。如果把这一目标具体化，中国的外空防务目标可以概述为整合社会各方面的力量，形成快速应对各种突发空间安全事件，有效维护中国领土和主权完整，保护中国在政治、经济、军事、信息、科学等各方面安全，在空间安全领域享有一定的国际和社会影响力的现代化、高科技、立体型的国家空间安全有效攻防维护体系。

从国家权威文件的表述看，中国的外空目标可以概括为以下三类：总目标是大力提升外空科技能力，消除外来安全威胁，确保外空的安全与稳定，为国家建设提供安全保障。同时，运用外空开发利用与能力建设带来的有利态势，统筹发挥政治、经济、军事、心理等各方面资源，削弱、阻止和动摇敌对势力破坏、干扰中国外空安全的企图和行动。技术目标是提升中国外空的高科技竞争能力。通过对外空相关能力和科学应用领域加大投入，促进相关学科建设、技术攻关、空间应用等深入、持久进行，提升国家整体科技实力。通过积极参加外空商业、产业开发与竞争，努力营造平等、有序、公平的竞争环境，谋求在全球外空产业竞争中处于有利地位，确保外空产业的安全。第三个目标是通过外空发展成就，增强民族凝聚力和自信心，增进国家“软实力”和民族认同感，同时扩大中国在外空领域的话语权，扩大对中国外空安全政策的认同，在国际上促进和平利用外空的共同观念。

中国外空防务战略框架设计

中国外空防务战略框架的设计主要着眼于理念、能力、规则和责任四个方面。其中理念是进行设计的总体指南，能力、规则、责任是理念的具体体现。

在哲学考量方面，中国外空防务战略首先要正确认清主观理想与客观能力之间的矛盾，以实力为根基，避免一厢情愿的主观愿望和过于乐观、不切实际的幻想。二是坚持有所为、有所不为的原则，有选择、有重点地发展太空竞争力。应当有选择地重点发展外空的“杀手锏”。三是坚持选择性参与。应当看到，现行的国际外空机制和规则主要是在美国等西方太空强国的主导下制订的，对太空后发国家的诉求考虑得较少。但是又必须清醒地认识到，如果不积极参与外空合作的话，中国的地位将被弱化、利益将被忽视。这是中国在发展外空防务中面临的重要考验。

在能力方面，一是拥有足以确保中国外空安全的“非对称威慑战略”能力。中国发展外空能力的出发点是国防和国家安全，而不是霸权争夺，因此中国的外空能力发展要突出“非对称战略威慑”的战略能力，这也从根本上否定了进行军备竞赛和争夺制天权斗争的可能。具体而言，这一战略能力主要包括：应探索最低限度外空威慑能力，外空武器应追求“精干”和“有效”，拥有足以使对方不敢轻举妄动的能力，但要避免与美国展开太空军备竞赛;发展太空攻击的“杀手锏”武器;鉴于太空技术都具有军民两用的特性，既发展太空武器，又不违反有关公约的禁令，大力发展民用的外空技术，在情况发生改变或必要的时候，有足够的技术能力建造和部署太空武器。

二是完善顶层设计、构建统筹考虑军民商各方利益的外空能力支援体系。外空能力建设具有突出的“军民两用”性质，而且外空活动的规模越大，则产生的技术、经济和军事效应就越强。因此须确立“军民结合、军民共进”的发展思路与规划原则，加大空间能力建设的投入。

三是强化协调配合、一致对外的舆论调控能力，增强外空软实力与话语权。

四是构建基于武装力量的能力发挥体系。在目前中国军队开始的大规模改革、调整、备战中，空天军事力量的建设应当占有一席之地。一是应组建空天司令部;二是应组建中国特色外空部队;三是应成立外空作战培训机构，专门培训精通航天技术的专家，培训具备较高专业技术水准和熟练操控经验的外空战专家等。

在规则方面，掌握提升中国外空软实力的制度性话语权。制度性的软实力主要表现在对外空安全与防务规则、条约和机制的掌控方面。当前，关于外空的规则主要涉及到四个层面：即联合国的决议、多边协议、双边协议、主要大国法律。1957年第一颗人造卫星进入外空后，联合国相继通过了《外空原则宣言》、《外空条约》、《月球协定》、《登记公约》等一系列的国际条约与国际法律文件，来对各国的外空活动和行为进行直接的法律规制。同时，为了对本国的外层空间的活动进行政府管理和监督，世界上已有20多个国家相继制定了空间法。中国自1980年加入联合国和平利用外层空间委员会后，便开始了空间法的研究。1998年后中国的空间政策和法规获得了长足的发展。为进一步彰显中国的外空安全理念，进一步获得外空规则制定的话语权，中国应加强相关法律的制定工作。一是确立关于外空活动的基本法，这是统领外空安全的纲领性法律;二是要制定外层空间活动的管理的相关法律;三是要制定外空物体涉外赔偿程序和破坏责任追求的法律，特别是在中国的太空主权受到侵犯的时候，要明确我国的立场、政策和保留的权利;四是要注重私法的制定，未来空间活动的商业化和私营化将会加强，非公资本投资航天领域等问题需要用法律来规范。五是要加强对联合国关于太空的决议、多边协议、双边协议及世界主要大国空间立法的跟踪、比较和研究，为中国航天法、空间法建设提供理论和资料上的支撑。

在责任方面，要具有展示中国形象的责任设计。责任是作为一个航天大国应有的担当，它体现在对内和对外两个方面。首先要将自己的事情搞好，先对自己负责，然后才能对世界负责。

第二，要勇于承担自己在外空防务方面的国际义务。特别是在处理与落后的航天国家关系时，中国应有自己理解的、独特的国际责任。在尽量为其他国家谋利益、推动建立合理的外空新秩序的同时，坚持不当头、不扛旗，从而避免重走与西方大国进行外空竞争的老路。

第三，通过妥善处理与世界主要航天大国和国家集团的关系，展现出致力于维持现有外空秩序、促进外空秩序稳定发展的负责任态度。一是通过与世界主要航天大国在外空领域建立形式多样、内容广泛的合作关系，从而建立中国外空大国的正当性问题。二是就外空军事化、导弹扩散等议题与美俄等大国合作，以积极的、建设性的姿态在国际事务和地区事务发挥日益重要的作用，这就在已确立的大国地位基础上突出了负责任的特征。通过与其他大国达成彼此尊重、相互攸关的利益关系，建立起沟通交流的畅通渠道，突出共有利益的一致性，从而避免在外空领崛起而造成与其他大国竞争与冲突的局面，这将是中国直接为维持和发展外空秩序而发挥的作用。

第四，中国应积极参与外空多边的国际机制制定。对于外空国际机制，中国经历了从拒绝到承认、从观望到参与、从扮演一般性角色到力争重要发言权的态度转变。近年来，中国参与了几乎所有的外空多边国际机制，这不仅是对由联合国或其他国家倡导的国际机制的认可，更重要的是展示出中国对外空安全治理的负责任态度。

随着中国外空能力的稳步提高，中国的外空防务战略不仅影响自身的外空发展，同时也对国际外空安全走向与格局产生着重要的影响。在中国和平发展总体战略的指导下，中国外空安全模式与道路将对外空的和平、发展、良性运转的贡献愈加突出。

（作者为南京政治学院讲师）

儿童空间认知中参考框架的实验研究 第7篇

空间作为物质的存在形式, 是人类赖以生存的环境, 也是人类认识事物的重要方面之一。人类在认识客观世界时主要有两种参考体系, 一种是以自身为参照系认识周围事物, 一种是以客观事物为参照系认识周围事物。Piaget指出, 空间物体位置关系编码的发展是一个由自我中心编码向客体中心编码发展的过程。他进一步发展自己的理论后对自我中心观点做了修正。认为:自我中心编码和客体中心编码是描述儿童空间定位编码的术语, 指的是儿童对空间物体位置关系进行编码时所依据的参照框架是以自身为中心还是以客体为中心。这些现象在三山问题、方位介词相对性的掌握、旋转实验、村庄模型重构实验任务中都有表现 (Piaget, 1956, 1960) 。这些实验中, 儿童都表现出强烈的以自我参照体系来建构空间物体位置关系的倾向, 还不善于空间观点采择。Piaget因此认为儿童建构自身和物体之间的空间关系先于建构空间物体之间的关系, 前者是自我中心编码的典型特征和表现, 后者是客体中心编码的实质。

三山实验对揭示儿童空间表象的发展, 对自我中心现象的研究有一定的典型意义。三山课题是通过揭示儿童对空间位置关系 (以上下轴为中心的前后左右关系) 的相对性认知的发展, 对各种透视的协调能力的发展来研究儿童空间表象发展的比较典型的实验。Piaget根据实验结果把儿童的反应分为三个阶段: (1) 6岁以下儿童不理解课题意思; (2) 7～8岁儿童处于自我中心阶段; (3) 8～9岁儿童虽然能够注意到位置关系的变化, 但还不能协调各种透视关系, 还不能得出正确答案, 学者们的追随研究, 主要在改变实验条件、方法或进行教育训练两方面展开。这些研究各有差别, 主要意见是:刺激物的数量不影响反应结果;反应方式 (旋转模型、三维构成、画图和选择照片等) 中选择照片的难度较大;经过恰当的训练可以在一定程度上促进儿童提前完成课题任务。

本研究以上海市学龄前和小学5岁、7岁、9岁、11岁儿童为研究对象, 以Levinson (1994) 等人开创的动物排列实验 (animals in a row test) 范式为研究方法, 以不同年龄儿童使用空间参考框架的发展趋势及影响因素为研究目的, 设计了两个实验。实验一探讨在无界标情境下, 不同年龄儿童在空间方位认知时选择自我参考框架还是选择客体参考框架;实验二考察当有界标存在时, 不同年龄儿童在使用参考框架时是否会受到界标的影响, 即与实验一的结果进行比较, 考察当有界标时, 被试是否更倾向于选择客体参照, 同时考查这种选择是否存在年龄差异。

二、实验一:无界标情境下, 不同年龄儿童对空间参考框架的选择

1.被试

本研究随机抽取上海市幼儿园和小学117名儿童, 分为四个年龄组, 其中5岁儿童23名, 7岁儿童27名, 9岁儿童32名, 11岁儿童35名, 各年龄组被试男女各半。

2.实验材料

刺激材料是三个塑料小动物:蝴蝶、甲虫、蜘蛛。他们的外形在头尾轴上是对称的, 三个动物有不同的颜色和形态。

3.实验程序

实验室内放两张桌子, 相对放置, 一张在北面, 一张在南面。实验分为两个阶段:练习阶段和实验阶段, 每个被试单独进行测试。

(1) 练习阶段:

主试在桌子上给被试呈现三个动物, 自东向西依次排列成直线, 让被试记住三个小动物的排列顺序, 每次实验中, 动物的头都朝着同一个方向, 朝东或朝西 (相当于被试的左或右) , 指导语是:“请你认真记住这里摆放了几个小动物, 记住他们是怎么放置的。一下子记不住可以多看一会儿, 直到记住为止。”被试记住后把排好的动物拿走, 再把动物交给被试, 让他们在呈现刺激的桌子上 (而不是旋转身体) 重新排好动物, 指导语是:“把这三个小动物按照刚才的场景再现出来。”在练习过程中每次动物的顺序和头的朝向都是随机变化的, 重复三次。如果被试能顺利通过练习实验, 进行下一步的正式实验阶段。

(2) 实验阶段:

被试要完成与刚才相同的任务, 但这一次是在与呈现刺激相对的桌子上做回忆任务。主试在桌子上呈现三个小动物, 在呈现动物时, 三个动物自东向西排成直线, 每个小动物头都朝东或朝西 (相当于被试的左或右) 。要求被试记住他们的位置。待被试报告记住后, 把小动物拿走。30秒后, 把被试带到另一桌子前, 被试做了180度的旋转, 把小动物交给被试, 要求被试把动物排列成刚才的样子。指导语是:“把这三个小动物按照刚才的场景再现出来。”实验阶段没有反馈。

在整个实验过程中被试都是单个施测。实验过程中避免使用任何可能引起空间方向或位置提示的词语, 如“东、西、左、右”等词语。如果需要, 只能用“这儿”“那儿”或用手势指出来。

4.结果与分析

结果分析时主要看被试是以自我参考框架为参照还是以客体参考框架为参照。在呈现刺激的桌子上, 动物头都朝向北, 同时也是朝向被试的右边。如果他们在回忆时仍然把小动物的头朝向北 (如图2 (a) ) , 那么他们使用的是客体参考框架, 即固定参考框架或绝对参考框架;如果被试在回忆时把小动物的头都朝向右边 (如图2 (b) ) , 那么他们使用的是自我参考框架, 即相对参考框架。整个实验看起来更像一个记忆任务, 与方向无关。被试参考框架的选择也是在无意识中进行的, 因此他们的反应与日常状态下更接近。

当被试排列的动物顺序是错误的, 如蝴蝶-甲虫-蜘蛛的顺序被排成蝴蝶-甲虫-蜘蛛时, 测验结果不记入总次数中。结果显示5岁组2人, 7岁组3人, 9岁组1人, 11岁组3人排列的动物顺序错误, 固其不记入总次数。统计各个年龄段儿童选择参考框架的次数, 结果如表1所示。

从表1可见不同年龄儿童选择参考框架的趋势, 低年龄儿童更倾向选择自我参考框架, 高年龄儿童更倾向选择客体参考框架。5～7岁组儿童选择自我参考框架的人数明显高于9～11岁组儿童。χ2检验表明, 不同年龄被试选择自我参考框架与客体参考框架的人数差异显著, χ2 (df=3, n=108) =8.79, χ2>χundefined, P<0.05。可见, 不同年龄的被试在完成同样的空间操作任务时参考框架有显著的不同。低年龄儿童更倾向选择自我参考框架, 高年龄儿童更倾向选择客体参考框架, 随着儿童年龄的增长, 选择客体参考的人数增加, 11岁组, 选择自我参考与客体参考的人数趋于相等。

三、实验二:有界标情境下, 不同年龄儿童对空间参考框架的选择

界标 (landmark) 是表示一个物体位置的参照物, 它可以是物体也可能是符号。界定某个物体位置的常用方法是用一个或者多个界标, 比如, 椅子在桌子的左边。这里, 椅子就是目标物 (target) , 桌子就是界标, 桌子是用来说明椅子位置的。界标通常是明显的标记物, 如城市中突出的建筑物以及郊外高耸的山峰都易成为界标。

当没有界标可以利用时, 我们就会使用别的方法来界定物体位置, 有界标时, 自然是优先使用界标来说明物体位置。但是, 不同年龄如何使用界标来说明物体位置关系的能力有一个发展过程。Li和Gleitman (2002) 指出:当有界标信息时, 如果它足够明显, 人们更倾向依据界标做出空间判断。如在排列动物的实验中, 当在桌子上放一个明显的界标, 如果小动物的头是朝向或背向界标, 被试在回忆时, 更倾向于以界标为参照物确定小动物的朝向, 这时被试使用了客体参考框架。

1.被试

本研究随机抽取上海市幼儿园和小学110名儿童, 分为四个年龄组, 其中5岁儿童24名, 7岁儿童23名, 9岁儿童34名, 11岁儿童29名, 各年龄组被试都是男女各半。所有儿童均未参加过前面的实验。

2.实验材料

刺激材料同实验一, 只是在两张桌子上放有醒目颜色的圆纸板, 纸板上放有对称的玩具树。

3.实验程序

实验程序同实验一基本相同, 所不同的是在给被试呈现刺激的桌子上有一个圆纸板, 涂有鲜艳的颜色, 纸板上放有轴对称的玩具树, 圆纸板与玩具树一并作为界标。在让被试回忆的桌子上放同样的圆纸板和玩具树作为界标。界标在两张桌子的位置均为东面 (西面) , 即被试面对北面的桌子时界标在被试的右边 (左边) , 而当被试旋转180度面向南面的桌子时, 界标在被试的左边 (右边) 如图3。

4.结果与分析

结果分析时主要看被试是以自我参考框架为参照还是以客体参考框架为参照, 分析过程如实验一。结果显示5岁组3人, 7岁组2人, 9岁组3人排列的动物顺序错误, 固其不记入总次数。统计各个年龄段儿童选择参考框架的次数, 结果如表2所示。

从表2可以看出在有界标的情况下, 不同年龄儿童选择参考框架的趋势。5岁组儿童即使在有界标的情况下仍然倾向使用自我参考框架, 7岁组、9岁组、11岁组儿童在有界标的情况下明显受界标的影响, 更倾向选择客体参考框架。χ2检验表明, 不同年龄被试选择自我参考框架与客体参考框架的人数差异显著, χ2 (df=3, n=102) =18.69, χ2>χundefined, P<0.005。可见, 不同年龄的被试在有界标情境下, 完成同样的空间操作任务时参考框架有显著的不同。低年龄儿童更倾向选择自我参考框架, 高年龄儿童更倾向选择客体参考框架。

汇总四个年龄组在无界标和有界标情境下选择自我参考框架和客体参考框架的情况, 见表3。

探讨被试是否受界标的影响, 计算所有儿童在无界标情境下选择自我参考框架的人数为72人, 选择客体参考框架的人数为36人;在有界标情境下选择自我参考框架的人数为39人, 选择客体参考框架的人数为63人。进行χ2检验:χ2 (df=1, n=210) =17.02, χ2>χundefined, P<0.005。结果表明, 儿童在使用空间参考框架时受界标的影响, 在无界标情境下, 儿童更倾向使用自我参考框架, 在有界标的情境下儿童更倾向于使用客体参考框架。

进一步探讨哪个年龄组儿童更易受界标影响, 分别比较四个年龄组在无界标和有界标情境下选择空间参加框架的差异。5岁组儿童选择自我参考框架与客体参考框架的人数差异不显著, χ2 (df=1, n=42) =0.15, χ2<χundefined, P>0.05;7岁组儿童选择自我参考框架与客体参考框架的人数差异显著, χ2 (df=1, n=45) =7.87, χ2>χ20.01, P<0.01;9岁组儿童选择自我参考框架与客体参考框架的人数差异显著, χ2 (df=1, n=62) =4.17, χ2>χundefined, P<0.05;11岁组儿童选择自我参考框架与客体参考框架的人数差异显著, χ2 (df=1, n=61) =8.50, χ2>χundefined, P<0.01。5岁组儿童即使在有界标的情况下仍然倾向选择自我参考框架, 7岁组、9岁组和11岁组都受到界标的影响, 与无界标情境下选择空间参考框架有明显的差异。

四、讨论

以上两个实验结果表明, 各年龄组儿童在对空间方位认知作业中选择的参考框架确有明显的不同。无论在有界标还是在无界标情境下, 儿童使用空间参考框架都显示出由自我参考向客体参考发展的趋势。在无界标情境下, 各年龄组儿童在空间参考框架的选择上存在显著差异, 且这种差异非常显著。5～7岁组儿童更倾向使用自我参考框架, 9～11岁组儿童倾向于使用客体参考框架, 即随着年龄的增加使用自我参考框架的人越来越少, 使用客体参考框架的人越来越多。7～9岁是一个从自我参照到客体参照迅速发展的时期。儿童在使用空间参考框架时, 更易受界标的影响, 在无界标的情境下, 儿童更多地使用自我参考框架;在有界标的情境下, 儿童更多地使用客体参考框架。5岁组儿童即使在有界标情境下仍然倾向使用自我参考框架, 此年龄组的儿童仍然处于自我中心编码阶段, 7岁组、9岁组和11岁组儿童都不同程度受到界标的影响, 在有界标时更多的使用客体参考框架, 可以看出7～11岁儿童已经发展出客体中心编码的空间认知。

参考文献

[1]Acredolo, L.P.&Evans, D..Developmental changes inthe effects of landmarks on infant spatial behavior[J].De-velopmental Psychology, 1980, 16 (4) :312-318.

[2]Arcedolo, L.P..Development of spatial orientationininfan-cy[J].Developmental Psychology, 1978, 14 (3) :224-234.

[3]Levinson S C, &Brown P.I mmaunuel Kant among theTenejapans:Anthropolgy as applied philosophy[J].Ethos, 1994 (22) :3-41.

[4]Li P, Gleitman L.Turning the tables language and spatialreasoning[J].Cognition, 2002 (83) :265-294.

[5]Mandler J M, Seegmiller D, &Day J.Onthe coding of spa-tial information, Memory&Cognition[J], 1977 (5) :10-16.

[6]李文馥, 徐凡, 郗慧娟.3~7岁儿童空间表象研究———并与8-13岁儿童空间表象特点比较[J].心理学报, 1989 (4) :419-427.

[7]刘丽虹, 张积家, 王惠萍.习惯的空间术语对空间认知的影响[J].心理学报, 2005, 37 (4) :469-475.

空间钢框架连续倒塌有限元分析 第8篇

美国土木工程学会将结构的连续倒塌定义为:结构在正常使用中, 由于突发事件局部构件发生破坏, 这种破坏迅速扩展, 最终导致结构的整体倒塌, 或者造成远大于结构初始破坏范围的倒塌[1]。

本文采用美国公共事务管理局编制的GSA2003《联邦政府办公楼以及大型现代建筑连续倒塌分析和设计指南》[2]和美国国防部编制的DOD2005《建筑抗连续倒塌设计》[3]作为研究依据。

美国GSA2003连续倒塌分析与设计指南从设计效率和实用性方面考虑, 推荐使用线性静力法分析结构的连续倒塌受力性能。对于10层及10层以下的建筑可以用线弹性分析方法作为简化的分析方法。根据是否考虑动力效应线弹性分析又可分为静力分析和动力分析。

1 基本信息

1.1 分析对象

笔者运用SAP2000建立二榀二跨三层空间钢框架作为基本模型, 纵向和横向跨度均为6m, 层高3.6 m, 板厚0.12m。梁均采用H3502501218 (mm) , 柱均采用H4004001220 (mm) , 梁柱均为焊接工字型截面。钢材屈服强度为345 MPa, 工字钢梁预期极限抗弯承载力Qc=617.48k N/m2。假设柱与地面固结, 内外墙均为轻质墙。模型如图1所示。基本模型屋面和楼面恒荷载均为1.5 k N/m2, 屋面活荷载为:0.5 k N/m2, 楼面活荷载为2 k N/m2, 梁上隔墙线荷载为8 k N/m。分别考虑柱失效位置 (角柱1A、内柱2B、中柱2A) 、层高、跨数三种情况分析连续倒塌。

1.2 分析方法及破坏准则

本文将采用线性静力和线性动力方法[4]分析空间钢框架连续倒塌的破坏机理。线性静力法在连续倒塌分析中是一种常见的简化分析方法。首先对结构进行关键构件的拆除, 然后对剩余结构施加2倍的等效静力荷载进行内力分析。线性动力法 (线性时程分析) 考虑了结构刚度和平衡状态的突变, 研究剩余结构荷载重新分布, 分析剩余结构的受力与变形。

GSA准则规定在连续倒塌分析中首先去除关键部位构件, 剩余结构被迫重新寻找替代的荷载传递途径, 导致结构构件原本的平衡状态被打破, 因而引发局部破坏并引起新的荷载重分布。准则采用需求能力比DCR[5]作为线弹性分析的破坏准则:

式中, Qu为替代荷载路径法求得构件或节点承受的内力 (弯矩、轴力、剪力) , Qc为构件或节点预期的极限承载能力 (弯矩、轴力、剪力) 。GSA2003建议对于静力分析采用荷载组合:2 (DL+0.25DL) , 对于动力分析采用荷载组合:DL+0.25LL, 其中DL表示恒荷载, LL表示活荷载。破坏极限值由文献[6]知, 该工字钢梁的极限DCR=3。

2 空间钢框架连续倒塌分析

2.1 柱失效位置分析

本文按照美国DOD2005推荐方法, 对空间钢框架设定了角柱 (1-A) 失效、中柱 (2-A) 失效, 内柱 (2-B) 失效三种破坏情况。对基本模型进行线性静力分析和线性动力分析, 得到拆除角柱、拆除中柱、拆除内柱后剩余结构工字钢梁的抗弯承载力, 并计算出相应的极限DCR值, 如表1所示。

分析表1中数据, 可知剩余结构最大需求能力比DCR=1.742<3, 则说明该结构分别在拆除角柱、拆除中柱、拆除内柱三种情况下, 无论失效柱处于何处都不会发生连续倒塌。

在柱失效类型、失效位置相同条件下, 线性静力分析方法得到最大需求能力比DCR=1.742, 大于线性动力分析方法得到最大需求能力比DCR=1.482。静力分析施加2倍等效放大荷载, 因此线性静力分析法中得到的极限抗弯承载力偏大, 需求能力比DCR偏大, 数据偏于保守, 但基于安全性和实用性选择线性静力分析法。

比较拆除角柱、拆除中柱、拆除内柱后剩余结构中内力变化, 由于内柱失效, 原本作用在首层内柱2B上的竖向荷载无法按原路径传递, 只能寻找替代传递路径, 将其传递给与其相接的工字梁。拆除内柱后剩余结构的弯矩值最大, 与首层、二层三层失效内柱相接的工字梁的最大DCR值分别为1.742、1.693、1.352, 首层工字梁的DCR值为三种柱失效类型中最大值, 承受的弯矩作用最大。说明内柱失效对GSA定义的典型简单对称结构构件荷载重新分布影响最大, 与失效内柱相接或相邻的梁发生局部破坏的可能性最大。

分析柱失效位置的影响, 可知无论拆除角柱、拆除中柱或拆除内柱, 需求能力比DCR最大值受失效位置影响如下:从首层失效到二层失效, 最后三层失效依次递减。

拆除角柱、拆除中柱、拆除内柱的钢框架模型各层工字梁DCR值, 如图2~4所示。对比分析图中拆除角柱、拆除中柱、拆除内柱后工字梁DCR值:

可得: (1) 当柱失效后, 其上作用荷载会迅速转移到与失效角柱相接的钢梁上, 导致弯矩值增大, 可能先发生破坏进而引起连续倒塌, 在设计时可以适当增强梁的承载能力, 作为安全储备; (2) 在本模型中, 与拆除角柱相接的工字梁个数为2个, 与拆除中柱相接的工字梁个数为3个, 而与拆除内柱相连的工字梁个数为4个, 图中拆除内柱时DCR=1.742, 拆除中柱时DCR=1.242, 而拆除边柱时DCR=1.019。可以得到与失效柱相接传力构件个数越多, 柱失效时失去传递路径的荷载越大, 发生连续倒塌的可能性越大。在柱间设置支撑可降低连续倒塌发生的可能; (3) 拆除内柱时, 当一层柱失效时, 二层和三层工字梁DCR为1.742和1.385, 当失效位置在二层时, 二层、三层工字梁DCR为1.699和1.392, 当三层柱失效时, 三层工字梁DCR=1.353。剩余结构二层、三层梁DCR值十分接近。不论拆除角柱、拆除中柱、拆除内柱, 当柱在首层失效时, 与失效柱上二层、三层对应柱相接的工字梁DCR值, 同柱在二层失效时或柱在三层失效时, 对应工字梁的DCR值十分接近。在设计抗连续倒塌时, 只需通过对首层柱失效进行模拟分析, 即得到其上各构件的DCR值, 方便进行设计及加固; (4) 处于失效柱以下的结构受到荷载重分布影响较小, 而失效柱上部构件内力明显增大。表明角柱失效的层数越低, 产生连续倒塌的可能性越大, 在设计结构时应该对底部关键结构构件进行加固, 以降低发生连续倒塌的可能性; (5) 线性动力分析结果均小于线性静力分析结果。因为GSA规定在静力分析时, 为了模拟倒塌构件跌落时对其下部结构的强烈撞击作用, 施加2倍等效荷载。可以采用线性静力近似分析结构连续倒塌, 但非线性动力分析是现阶段最精确的模拟方法[7]。

2.2 层数及跨数分析

通过对柱失效位置的研究, 在该结构中内柱失效的破坏性最大, 线性静力分析更加简便, 因此拆除模型底层内柱, 分别建立层数为三层、四层、五层的空间钢框架, 其他信息同基本模型。用线性静力分析法对空间模型失去底层内柱后剩余结构进行分析, 得到结构模型每层工字梁的最大DCR值如表2所示。通过对表中数据分析可得:随着层数的增加, 结构每层工字梁的DCR值随之增大。当层数从3层到5层, 首层DCR从1.42增长到了1.476, 二层DCR从1.48长到1.497, 三层DCR从1.191长到1.477, 四层DCR从1.22增长到1.523。

采用线性静力分析方法, 拆除底层内柱, 分别在基础模型 (图1) 的基础上在X轴上分别增加一跨、二跨, 建立2个X轴3跨和4跨的空间钢框架, 与基本模型一起分析跨数对于工字梁DCR的影响。表3为不同跨数时, 1层、2层、3层中最大DCR值的变化。从表中可得, 二跨时一层工字梁的最大DCR=1.674, 大于三跨和四跨时一层工字梁的最大DCR=1.627和DCR=1.631;二跨时二层工字梁的最大DCR=1.74, 大于三跨和四跨时对应梁的DCR=1.682和DCR=1.686;二跨时三层工字梁最大DCR=1.385, 三跨和四跨时三层对应工字梁最大DCR为1.34和1.343, 可得跨数的增大, 可能会降低内力重新分布的影响, 但总的来说对构件DCR的影响不是很大。

3 结论

1) 对于GSA定义的结构布置相对简单、规则的结构。线性静力分析比线性动力分析实用。按强度标准指标, 线性静力分析法可预测结构连续倒塌潜在风险。

2) 柱的失效位置对于剩余结构的内力影响较大。失效点的位置决定了要重新分布荷载的大小, 失效柱层数越低, 需要重新分布的荷载越大。柱失效后剩余结构荷载传递路径发生变化, 上部结构荷载无法从失效柱向下传递, 与其相接的工字梁起到了荷载传递的作用, 作用在工字梁上的内力继而增加, 增大了梁发生破坏的可能性。层数对剩余结构的影响则体现在层数越高, 连续倒塌的风险越大。跨数对剩余结构, 可能会分减少内力重新分布的影响, 但总体上影响不大。

摘要：近年来在世界各地相继发生的建筑物连续倒塌事件, 使得结构的连续倒塌研究越来越受到重视。本文采用SAP2000软件, 分别使用线性静力和线性动力方法对空间钢框架进行连续倒塌分析, 研究层高、跨数、柱失效位置对于结构构件的最大需求能力比DCR的影响, 对比两种分析方法中框架构件DCR值, 探究空间钢框架破坏机理, 研究成果可以为防连续倒塌设计提供借鉴。

关键词：连续倒塌,替代荷载路径法,线性分析,需求能力比DCR

参考文献

[1]American Society of Civil Engineers.ASCE 7-05 Minimum Design Loads for buildings and other Structures[S].2005.

[2]General Service Administration.Progressive collapse analysis and design guidelines for new federal office buildings and major modernization projects[S].2003.

[3]De Partment of Defense.Design of Struetures to Resist Progressive Collapse=S8.2005.

[4]Computers and Structures, Inc.SAP2000 analysis referencemanual[M].Berkeley, California, 2004.

[5]钱稼茹, 胡晓斌.多层钢框架连续倒塌动力效应分析[J].地震工程与工程振动, 2008, 28 (2) :8-14.

[6]Shalva Marijanishvili, ElizabethAgnew.Comparison of various procedures for progressive collapse analysis[J].Journal of Performance of Constructed Facilities, 2006, 20 (4) :365-374.

框架空间节点的拉压杆模型方法探讨 第9篇

关键词：节点,拉压杆,框架结构,有限元,钢筋混凝土

0 引言

钢筋混凝土结构的节点是一个重要部位, 它在框架结构中起着连接梁柱、传递和分配内力、协调结构构件之间的变形、保证结构整体性的作用。节点是个薄弱环节, 如果节点破坏可能会导致结构整体倒塌这样的严重灾害, 所以对钢筋混凝土框架梁柱节点进行深入的理论研究是十分必要的。一方面钢筋混凝土框架节点处于梁柱交汇处, 再加上直交梁和楼板等因素的影响, 受力复杂, 分析困难。现在很多用于研究框架结构空间节点的拉压杆模型是简化为平面的拉压杆模型, 这种使得分析简单许多的简化有其合理性。但是如果想更加全面的分析其受力机理, 还得从其实际的空间情况来研究。

1 框架节点运用拉压杆研究现状

我国规范[9]的节点强度设计公式是建立在试验基础上的经验公式。经验公式自然有它的局限性, 经验公式的不少参数是由试验数据回归得到的, 同时又由于试件数量有限, 所以有一定的适用范围。节点属于D区构件, 因此拉压杆理论能够得到应用。拉压杆模型可以在结构分析中建立起便于计算的模型, 因此在框架节点的研究计算中不失为一种很好的方法。拉压杆模型这一概念最早可以追溯到Van Dusen于柱节点应用的拉压杆模式[12]。福州大学的季韬等[10]也推导了一套通过验算节点核心区混凝土抗压强度和钢筋抗拉强度来进行节点设计的方法, 这种方法是基于钢筋混凝土软化析架模型的。该方法充分利用了节点核心区混凝土的强度, 通过6 个梁柱节点计算值与试验值的比较, 同时将此节点设计方法与GBJ 10-89混凝土设计规范的节点设计方法比较。欧洲混凝土结构设计规范Eurocode2[6]关于框架节点的拉压杆模型为角节点的情况, 其没有考虑梁柱剪力。其他的研究还有学者通过对无粘结预应力混凝土扁梁框架节点理论分析和拟静力试验, 证明采用变角空间析架模型模拟外核心区受力机理的合理性并推导出考虑附加扭矩作用下的外核心区抗剪公式[11]。

2 空间节点的拉压杆模型方法

拉压杆模型计算方法是混凝土结构受力本质的抽象和概括。随着计算机和有限元方法在工程中的大量应用, 为保证工程设计的足够精度, 同时避免直接利用有限元计算, 受力概念清晰的拉压杆模型方法就显得尤为重要了。与此同时, 建立拉压杆模型也离不开有限元, 需要用有限元对混凝土结构的主应力迹线进行分析和指导, 尤其是结构或受力复杂的情况。拉压杆模型方法抓住了结构的受力本质, 是有限元在工程中的简化计算方法, 因其受力概念明确, 有利于在工程设计中应用。拉压杆理论是对D区构件或部分区域进行分析的结果与工程实际所得到的结果更为接近。它能让设计者更清楚地认识该区域的传力机制, 并提供定量的配筋设计方法, 传统设计方法不能很好解决构造区域的配筋设计, 并且结果更加合理安全。因而拉压杆理论在工程设计与研究中得到广泛应用。

2.1 ANSYS中的单元Solid 65于本研究的使用方法

为了便于使用者应用, ANSYS软件内部设定了专门面对混凝土材料的三维实体单元形式Solid 65, 并建立了三维情况下混凝土的破坏准则, 提供了很多缺省参数, 从而为使用者提供了很大的方便。此外, ANSYS软件本身所拥有的大量单元形式, 可以很方便的让使用者建立混凝土和其他材料之间的共同工作模型, 因此在很多实际问题中都取得了成功应用[1,4]。单元Solid 65是加入了混凝土的三维强度准则的实体单元模型。由弥散钢筋单元组成的整体式钢筋模型, 它可以在三维空间的不同方向分别设定钢筋的位置、角度、配筋率等参数。

2.2 混凝土的破坏形态

框架节点的三种典型的破坏方式:1) 在梁端或者柱端受拉钢筋屈服前节点发生剪切破坏;2) 在梁端或者柱端受拉钢筋屈服到丧失正截面承载力 (受压区混凝土压碎) 之间, 随着节点交替变形逐步增大, 节点发生剪切破坏;3) 在梁端或者柱端受拉钢筋屈服后, 随着节点交替变形逐步增大, 梁端或柱端塑性铰充分转动, 直至梁端或柱端丧失正截面承载力。混凝土的破坏强度与它所处的应力状态有关。一般认为混凝土在破坏之前都可视作各向同性体, 因此它的破坏准则就与坐标的选择无关, 混凝土材料在不同的应力状态下, 其承载能力有很大的差异。由于混凝土破坏情况复杂, 在受拉或受压较小时, 破坏为开裂型的脆性断裂, 而在高静水压力作用下又有较大延性, 表现为压碎型的延性破坏。

2.3 混凝土结构拉压杆模型一般特征及使用事项

混凝土结构拉压杆模型设计计算方法根据结构受力的主应力迹线图, 用拉杆、压杆与结点所构成的桁架模拟结构, 直接抓住了结构的受力本质。拉压杆模型的理论依据是塑性原理[2], 其基本假定:1) 压杆轴向受压, 拉杆轴向受拉, 压杆和拉杆的结点不受弯矩。2) 由于钢筋的作用, 在结点区域产生拉应变, 从而使得混凝土的抗压强度降低。它在复杂的框架空间节点的建立中, 可以参照有限元计算软件得到的弹性主应力迹线来建立拉压杆模型。拉压杆模型设计是一个反复的过程, 直到压杆, 拉杆与节点满足要求为止。建立拉压杆模型的原则是:压杆不能相交, 而拉杆却可以。拉压杆模型方法不能应用叠加原理, 拉压杆模型方法是塑性方法, 属于非线性范畴, 不能应用叠加原理。 而且, 混凝土强度只能利用一次, 不能重复利用。如何合理性的判别:按最小势能原理, 结构的真实应力应该使总势能取得最小值。而实际上, 钢筋混凝土结构中钢筋的应力一般远远超过混凝土, 应变却基本相同, 所以可以只计算钢筋的应变能, 同时最好使所建立的拉压杆模型与弹性主应力分布较好的相符合, 以满足结构使用性的要求[5]。

3 结语

空间框架 第10篇

风险投资项目评价的基本分析框架

风险投资的项目评价, 是风险投资过程中最关键的一环, 能否选择到好项目, 关系到整个风险投资的成败。由于风险投资采用双层委托代理模式, 因此风险投资的项目评价以产品和技术为基础、以企业为载体、以团队管理为关键、以超额财务效益为目标, 既注重现有市场的分析, 又强调技术创造市场需求的能力, 全面考察企业在成长过程中的生存环境和面临的各种风险的开放性系统。理想的风险投资项目是“天时、地利、人和”三位一体, 即由有极佳市场感觉和把握能力的企业家与经验丰富的管理团队相结合, 掌握进入壁垒并受保护的产品和技术, 依托有良好管理机制的创新企业, 在适宜的宏观环境中进入市场。然而, 在现实中, 这种项目可遇而不可求。由于项目所处的各种环境因素的变化纷繁复杂, 因此只有理智、全面地分析影响投资项目的各项因素, 才能将投资的风险降到最低程度。

风险投资是一项十分复杂的工作, 其双层委托代理的模式给项目评价带来了难度。评价风险投资项目时要考虑的因素错综复杂, 常常使人抓不住重点, 许多项目评价的结果只是风险投资家靠直觉产生的, 因此, 应从风险投资的运行机制出发, 综合考虑风险投资项目从成长到退出的各种影响因素, 建立风险投资项目评价的基本分析框架。

1.市场评价

市场机会分析的实质, 是对风险投资项目未来潜在的盈利能力分析。风险投资的内在机制决定了其追逐超额利润的本性。风险投资公司对评价项目市场的机会非常重视, 它们主要从三个方面进行分析。

(1) 产品技术。风险投资项目的本质是产品和技术, 产品技术与竞争优势息息相关。产品和技术能力是风险投资公司培育核心竞争力和获利的主要依据, 它们会全面了解有关技术来源、核心技术竞争力、产品功能特性、生产制造计划、周边产业配套情况、专利和知识产权、政策等。

(2) 竞争优势。竞争优势分析是风险投资项目评价的一个重要内容。风险投资公司要确定企业采取什么样的市场定位和竞争策略才能获得竞争优势及其持久性。风险投资公司要确定, 假定风险企业选择了正确的策略并准确无误地执行, 是否有可能赚取高于行业平均利润率的回报机会, 还要根据其取得竞争优势地位和维持时间的长短, 判断资本的投入时机和退出时机机, , 并并预预测测维维持持这这种种竞竞争争优优势势所所必必需需的投资力度。风险企业的盈利潜力不仅受其行业竞争结构的影响, 而且受其市场定位和竞争策略的影响。通常有两种策略能使企业建立相对持久的竞争优势:一是成本领先战略努力实现比竞争者更低的成本;二是差异化战略运用竞争者难以模仿的方法或技术, 向客户提供更高的价值。集中化战略对风险企业的意义基本等同于成本领先战略。在经济快速发展的今天, 新的产业层出不穷, 如果风险企业能够抢占先机、引领产业发展的方向、制定产业技术或生产的某些标准, 其竞争地位和发展优势将会使其后的竞争者很难超越。

(3) 行业盈利潜力。在分析风险投资项目的盈利潜力时, 首先应分析其行业的盈利潜力, 因为不同行业的盈利能力不同, 并且对行业比对项目进行分析和预测要容易和准确得多。分析行业盈利潜力的目的, 是了解整个行业是否有赚取高于市场平均投资回报率的机会。选择超过市场平均盈利水平的行业进行投资, 可将投资的系统风险降低到最小程度。分析风险投资项目的重点应放在行业的市场增长率、潜在的市场规模、抢先进入优势、企业集中度、产品的差异性等因素上。只有处于高速增长和市场规模不断扩大且潜力巨大行业的项目, 才能吸引风险投资家的注意力。因为行业中的企业未来具有加速发展的潜力和取得利润的较大空间, 同时这种高速增长和扩张可在客观上弥补企业初创时期管理上的某些不足。

2.企业能力评价

一个好的风险企业是完成风险投资流的关键。如果说风险投资家的职能是价值发现的话, 那么风险企业的职能就是价值创造。风险企业是风险投资领域的主体, 是风险投资项目从出生到成长直至退出的孵化器。风险企业家在其中的作用十分重要。只有大量的从事高增长产业创业的企业和个人存在, 风险投资才有存在的市场, 风险资本才有增值的基础。在知识经济时代, 企业能够保持长久竞争优势的唯一源泉就是其拥有的人力资源。因此, 在对风险投资项目的评价中, 对人的因素的评价最重要, 考虑的因素最多也最复杂。一般来讲, 风险投资家要考虑企业家及其管理团队以下几方面:

(1) 企业家的教育背景, 从事商业活动特别是相关行业的资历和经验, 在业内的名气、声誉和职业道德操守等。

(2) 技术人员对现有技术的掌握程度、将技术转化为商品的能力, 尤其重点考察其持续研发能力和创新能力。

(3) 企业家及其管理团队的内部组织能力和协调能力。管理团队的结构是否健全, 是否具有将企业内部的知识、信息等资源作为智力资本与资金资本相结合并转化为市场竞争优势的能力, 以及在战略管理、市场营销、人力资源管理、财务管理等方面的素质。企业家与其整合的管理团队对所经营的风险企业和所从事职业的献身精神。这种献身精神比经验、技术和管理技能更重要, 它往往是决定风险投资项目成败的关键。

3.风险评价

各种影响因素的不确定性, 决定了风险投资具有较高的风险。实践证明, 风险投资项目失败的概率非常高。因此, 风险投资项目的投资风险评价比投资收益评价更重要。进行投资风险评价的目的是确定项目投资风险的种类、程度及其可控性, 寻找适当的降低风险的途径, 为投资决策和投资后的项目管理提供依据。投资者只有对投资项目的各种风险有较深刻的认识, 才能作出正确的风险投资决策。风险投资公司从以下几方面评价风险:

(1) 技术风险。对于处于种子期和创立期的项目来说, 新思想尚不成熟, 技术也不完善, 新产品能否开发出来难以预料, 这是来自研发方面的风险, 也称为技术风险。导致新产品开发失败的原因可能是新思想或新技术先天不足, 存在3～5年难以完善的缺陷;也可能另外出现了更好的技术, 使落后的技术变得没有什么价值。影响技术风险的因素主要有技术的可替代性、易模仿性、适用性、复杂性及风险企业的创新能力、持续研究开发能力等。

(2) 生产风险。新产品虽开发成功, 但能否生产出来也存在风险。风险企业的生产工艺、机器设备、生产人员、原材料等都可能出现难以预料的障碍, 使新产品无法以较低的成本生产。影响生产风险的因素主要有工艺流程的合理性、机器设备的利用程度、生产人员的素质和原材料供应及时与否等。

(3) 市场风险。市场风险是指新产品虽能够生产出来, 但能否卖得出去、能否被消费者认可。市场竞争环境的变化具有风险企业能否赢得竞争优势的不确定性。对市场风险的评价要考虑产品价格、市场容量、消费者需求、竞争威胁、分销渠道、产品生命周期等。

(4) 管理风险。管理风险是指风险企业在创业过程中因管理不善导致失败所带来的风险。风险投资公司能否成功运作与风险企业的管理息息相关, 对管理风险的评价是整个风险投资项目评价中最重要的一部分, 管理风险主要包括决策风险、组织风险、人力资源风险和信用风险等。

(5) 退出风险。风险投资的退出是指风险投资机构在所投资的项目发展相对成熟后, 将所投资金由股权形态以某种形式转化为资金形态予以撤回的行为。分析风险投资退出过程中的风险因素, 并对其影响大小进行评价, 有利于选择风险最小和成本最低的路径以实现风险投资的退出。退出风险分析主要包括资本市场环境、产权制度、政策法律环境等。

风险投资项目评价的选择空间

空间框架 第11篇

工程结构在使用过程中由于环境荷载等因素的作用, 尤其当结构遭受较大的外来力 (如地震和火灾) 作用后, 可能发生各种损伤, 从而使结构无法满足使用功能的要求或使安全性降低。应及时的对这类建筑物进行损伤检测与评估, 判断其健康状况, 并针对其损伤程度的不同提出相应的保护和改善措施, 减少和避免不必要的人员伤亡和财产损失。使用BP神经网络法对结构进行损伤检测, 通过分步训练的方法可以很好的判断多层空间框架结构损伤的位置和程度, 该方法还可应用于对超高层以及多跨空间框架结构的损伤检测。

1 模态分析理论

振动问题的特征方程为: (K-ω2M) φ=0 (1) 其中K和M分别是整体刚度矩阵和质量矩阵;φ为正则化振型;ω为固有频率。假设损伤使结构刚度或质量矩阵产生了一个很小的摄动量, 则φ和ω产生了一个小的改变量, 结构运动的摄动方程为:[ (K+ΔK) - (ω2+Δω2) (M+ΔM) ] (φ+Δφ) =0 (2)

对于大型工程结构来说, 损伤一般对结构的刚度矩阵产生较明显的影响, 而对质量分布几乎不产生影响, 所以ΔM可看作为零。且对某个单纯模态i (i=1, 2, …) 有:

对结构的单个损伤单元N (N为损伤单元号) , 上式可化为:

引入单元损伤系数:

其中KNC是损伤后的单元刚度, KN是未损伤的单元刚度, 令α= (1-αN) 有:

式 (6) 表达了特征值的变化依赖于单元损伤的程度 (α) 和位置 (单元N) 。

2 数值模拟

所采用的八层空间框架结构计算模型及单元编号如图1所示, 框架结构每一层长、宽、每层高, 各杆均为矩形截面, , 密度, 泊松比, 弹性模量。

结构单元损伤造成的刚度减少通过单元弹性模量的减少来模拟。对于对称型结构, 对称位置上相同程度的损伤, 将引起结构自振频率相同的变化, 直接根据频率变化判定损伤位置将不可行, 故分两步来判断结构的损伤情况。先判断出损伤杆件的类型、处于哪一层和损伤程度, 然后再判断具体的损伤位置。

第一步训练:利用ANSYS的APDL命令来实现并获得各损伤情况下对应的各阶固有频率。神经网络系统的输入层有6个单元, 使用每一种损伤情况下对应的前六阶固有频率作为输入, 中间包含一个隐含层, 输出层有三个单元, 分别代表损伤所处的层数、梁柱类型 (0代表梁, 1代表柱) 和损伤的程度。另外, 通过ANSYS计算得到从杆1到杆64逐个破坏, 破坏程度为随机数的一组数据作为检验样本, 共计64*9即576个训练样本和64个检验样本。通过第一步训练得到的神经网络系统, 可以判断出损伤处于哪一层、和梁或者柱损伤的类型和程度, 但具体是哪个杆件损伤还需进一步识别。

第二步训练:用1, 2, 3, 4分别代表前后左右四根杆件。需要用来训练和检验的各种损伤工况与第一步相同如表1。为了解决结构对称性问题, 在每一层取一个节点共8个节点, 同样利用ANSYS的APDL命令来实现杆1到杆64从10%到90%各种破坏程度的逐次破坏, 并获得这8个节点在Y方向的第一阶阵型和在X方向的第三阶振型, 目的是为了利用节点在Y方向和X方向的不同对称性。第二步训练的神经网络输入层有16个单元, 中间包含一个隐含层, 输出层有一个单元, 代表损伤的具体位置, 即16输入1输出3层神经网络系统[9]。综合两步的结果便可得到损伤的确切位置和程度。

经过两步训练之后, 得到所需的全部3个网络。使用网络时先把待检验数据带入第一个网络, 可以得出损伤位置在哪一层、损伤的类型和程度, 然后根据第一步的结果再把检验数据分为梁损伤和柱损伤两种情况带入对应的具体位置检验网络 (a) 或者是 (b) , 综合两个网络的输出结果便可得出确切的损伤位置和程度。

这样的分步检测方法可以解决结构的对称性问题, 可以应用于多跨框架结构, 也可以应用于多至上百层的空间框架结构。

摘要：通过有限元模态分析, 获取结构在完好和不同损伤程度下的各阶固有频率与节点振型位移, 利用二者的差值作为损伤标识量, 灵活的利用BP神经网络进行分步训练, 得到框架结构损伤检测的神经网络系统, 可以对多层空间框架结构的损伤位置和程度做出成功检测。

关键词：神经网络,多层空间框架结构,损伤检测

参考文献

[1]王开凤, 张谢东.土木工程结构损伤识别研究[J].公路, 2008, (1) .

[2]张长江, 阿肯江.托呼提, 严跃成.基于神经网络的框架结构损伤诊断的探讨[J].基建优化, 2006.4, 27 (2) .

[3]J L Zapico, K Worden and F J Molina.Vibra-tion-based damage assessment in steel framesusing neural networks.Institute of Physics Pub-lishing, 2001, (10) 553–559.

[4]代佳宏.基于神经网络的土木工程结构损伤识别研究.科技资讯, 2008, (20) .

[5]赵洋, 李树山.BP人工神经网络在结构损伤检测与识别中的应用[J].水科学与工程, 2006, (1) .

[6]J N Kudvat, N Munirt and P W Tan.Damagedetection in smart structures using neural net-works and finite-element analyses.Smart MaterStruct, 1992, (1) 108-112.

[7]龚曙光, 谢桂兰.ANSYS操作命令与参数化编程[M].机械工业出版社, 2004, 4.