DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 近年来，随着移动互联网技术的发展和移动终端设备的普及，国内主要的社交媒体包括社交网站、微博、微信、知乎、豆瓣、天涯论坛等，其营造的虚拟社区和真实生活交织在一起，已成为人们日常生活不可或缺的一部分。其中，微博2017年第四季度财务报告显示，2017年12月的月活跃用户数较上年同期增长7900万人，达到3.92亿人，2017年12月的平均日活跃用户较上年同期增长3300万人，达到1.72亿。微博是互联网上基于用户关系的内容生产与交换平台，具体而言，也即人们用来创作、分享、交流意见、见解、经验和观点的虚拟社区和网络平台。微博内容能以多种形式来呈现，作为一种给予用户极大参与空间的新型在线媒体，微博具有以下的特征：1) 微博是专供人们创作、分享和发现中文内容的领先社交媒体；2) 微博为个人和组织实时公开表达自己的意见，与他人进行社交互动，与世界保持联系提供了简单便捷的方式；3) 任何用户都可以创作和发布微博，并附加多媒体或长篇内容；4) 用户在微博上的关系可能是不对称的，每个用户都可以关注其他任何用户，对任何一条微博发表评论并转发；5) 微博简单、不对称和碎片化的特点使原创微博能演化为实时的病毒式传播对话流。 研究表明，微博用户通过表达自己的情绪可以推动社交互动，塑造个人与他人之间的沟通模式。由此，人们通过微博满足自身对于信息的需求，从而对微博产生依赖。尽管有大量研究微博的文献 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] ，但通过媒介依赖(MSD)理论研究微博情绪表达的研究很少，而目标受众会与微博形成双向作用的依存关系，应用该理论有助于理解用户对微博的依赖性以获取有效信息，减少信息传递的模糊性。因此，本文根据媒介依赖理论 [ 4 ] ，以2017年关注度很高的网络舆情事件“杭州保姆纵火案”事件为例，对微博文本进行情感分析，通过计算情感极性强度，识别和判断情感类型，从性别、年龄、发文长度和事件进展四方面入手，探索用户情感表达的特征，为微博的舆情管理提供建议。
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user: 2. 研究综述 2.1. 媒介依赖理论 媒介依赖理论的主要假设和观点用于阐述媒介效果的依赖模式，试图解释媒介为何具有影响力，1984年媒介依赖理论进一步拓展，详细阐述了个人对媒介的依赖程度取决于媒介向受众所提供的信息资源 [ 4 ] 。该理论结合了心理分析与社会系统理论，并且第一次将受众作为传播交流过程中的积极部分。在媒介依赖理论中，受众、媒介和社会三方关系是关键因素，其中，社会被视为一个有机结构，社会中存在着相互关联的个人、团体、组织和其它社会体系，这种相互关联表现为依赖关系，受众不仅受到媒介所提供信息的影响，同时还受到从社会环境接受来的信息的影响 [ 5 ] 。 近几年，随着社交媒体的迅速发展，开始使用媒介依赖理论研究受众对社效媒体的依赖度 [ 6 ] [ 7 ] 。例如，研究发现在信息不确定的状况下，媒介依赖的程度会提高，印证了媒介依赖理论中信息不确定与媒介依赖之间的关系 [ 8 ] ；也有研究使用媒介依赖理论分析社交应用成瘾，研究社交媒介依赖度与人际满意度和自尊之间的关系 [ 9 ] [ 10 ] 。 2.2. 微博中的情感分析 情感分析又常被称为情感倾向性分析 [ 11 ] ，主要用于分析预测带有情感倾向的文本所属的情感类别，一般分为：正面情感、负面情感和中性情感。依据情感研究对象的粒度，情感分析又可分为：词语级、句子级和篇章级情感分析 [ 12 ] 。 目前微博情感分析的研究主要集中构建新的网络文本情感分析流程和技术框架 [ 13 ] ，对互联网用户发表的文本进行情感分析，并对情感的相关因素进行研究，例如：用户行为分析预测、用户情感传播模式特征、投资者情绪与股市相关性、线上线下情感传播差异和推荐系统构建等 [ 14 ] 。 2.3. 综述小结 目前，国内外关于使用媒介依赖理论对社交媒体的实证研究，尚未深入探讨微博中影响情感表达的影响因素，而用户是通过微博表达情感推动社交互动。因此，本文将以“杭州保姆纵火案”为例，基于媒介依赖理论，研究微博中用户的情感表达特征。
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user: 3. 模型假设与数据获取 3.1. 模型假设 媒介依赖理论认为，媒介效果的产生不是因为全能的媒介和信息，而是由于媒介在特定的社会中以特定的方式满足了特定受众的需求。根据社交媒体的依赖理论，媒介效果的产生和形成取决于受众，取决于特定信息与受众的信仰、情感和行为等关键变量的相关程度，因此受众对媒介的使用决定了媒介的影响力。受众情感的存在方式是社会性的，而这种社会性的情感需要外化性的表达、宣泄与传递以演化为社会情感或情绪 [ 15 ] 。因此，本文将影响情感表达的因素划分为微观和宏观因素，其中微观因素为性别、年龄和发文长度，宏观因素为事件进展，提出在性别、年龄、发文长度和事件进展四个维度上情绪特征的研究假设，进而通过实证检验研究假设。 3.1.1. 情感表达与性别、年龄和发文长度 媒介依赖理论的微观层面就是个人的媒介依赖，即个人在满足基本需求的问题上对媒介的重要性的感知。媒介依赖理论认为个人的媒介依赖取决于个人因素。社交网络中的情绪通常包括快乐、悲伤、愤怒、恐惧和厌恶等基本社会情绪，许多研究表明不同性别和年龄的用户在社交网络中的情感表达不一致 [ 16 ] 。在分析社交媒体信息后发现，包含情感特征越多的信息，越容易被转发 [ 17 ] 。因此，本文提出如下研究假设： H1：微博中用户情感表达与性别显著相关 H2：微博中用户情感表达与年龄显著相关 H3：微博中用户情感表达与发文长度显著相关 3.1.2. 情感表达与事件进展 媒介依赖理论的宏观层面认为，群体的媒介依赖取决于媒介和社会环境的变化。研究发现随着时间的推移和事件的进展，社交媒体用户的情感表达会有所变化，例如，悲伤情绪会逐渐减少，从而会对社交网络用户的情感表达产生影响 [ 18 ] 。因此，本文提出如下研究假设： H4：微博中用户情感表达与事件进展显著相关 3.2. 数据获取 “杭州保姆纵火案”的发生对社会造成极大的影响，因此，本文使用微博高级搜索功能，以“杭州保姆纵火案”为关键词，以“原创”为类型，采集从杭州保姆纵火案发生2017/6/22至2018/2/24案件一审公开宣判，这一过程中的微博交互评论。为了区分情感表达类型，提高情感分析的有效性，本文所采集的微博原始数据进行筛选，保留发帖长度大于30个字符的微博数据，由此得到本研究的微博评论数量为9340。
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user: 5. 总结 5.1. 研究结论 基于媒介依赖理论，本文以“杭州保姆纵火案”为例，探索了微博用户如何借助微博表达情感，并实证了性别、年龄、发文长度和事件进展与情感表达的相关性。 首先，微博用户表达的三大主要情感，分别为关注、悲伤和希冀，这是由于“杭州保姆纵火案”惨烈的事件性质，人们通常会通过关注、悲伤和希冀来表达情感；其次，在性别方面，男性和女性情感表达有所差异，女性相对更加感性；第三，在年龄方面，不同年代出生的微博用户情感表达各不相同，尤其是90后的微博用户有更强烈的情感表达方式；第四，情感表达在事件进展不同阶段存在显著差异，一些情感，例如关注情感会随时间的变化而发生变化，在事件进展的后期情感表达更趋于理性。 5.2. 研究的理论意义 当人们置身于越来越复杂的社会之中，不仅需要依赖媒介理解社会和认识社会，还需要依赖媒介做出选择和应对，当通过媒介来理解社会时，媒介也同时塑造了人们的期望甚至精神。微博作为一个媒介平台，微博提供的内容和用户自身的情感表达构建了一个环境氛围，用户在其中沟通交流，极大地方便了用户对于事件进展的了解，以及用户表达自己的情感和观点。此外，通过情景呈现，例如：悲情展示和悲情泣诉，能促成用户关心和关注事件，形成情感上的共鸣，以此为纽带形成网络用户群体，产生网络集群性的话语舆论。 本文将媒介依赖理论引入到社交媒体研究领域，结合文本挖掘和情感分析，研究发现性别、年龄、发文长度和事件进展对微博用户情感表达有显著相关性，微博用户的情绪表达在“杭州保姆纵火案”事件中发挥着重要作用，因为微博提供了便于人们寻求信息和表达观点、感受和体会的环境，与此同时，微博用户越依赖于通过使用媒介来满足需求，媒介所扮演的角色就越重要，因而媒介的影响力也就越大。由此，对于互联网语境下媒介依赖理论的应用和社交网络中用户情感表达特点的研究具有借鉴意义。 5.3. 管理建议 本文以“杭州保姆纵火案”为例，揭示了微博用户情感表达的特点。在进行微博用户文本情感分析、绘制用户画像和舆情分析时，可以根据性别、出生年代、发文长度和事件进度对微博用户进行分类研究，由于女性微博用户、越年轻的微博用户、发文长度越长的微博用户，通常情感越强烈，因此，对这类微博用户，更适合从微博上获取相关信息进行情感分析或在微博中向目标用户群体发起活动，引发话题讨论，掌握舆情动向，减少信息传递的模糊性。这是由于媒介依赖性的强度越大，唤起的认识程度(获取和维持人们的注意力)和感情程度(唤起各种情绪)也就越高。 5.4. 研究不足与研究展望 本次研究存在一些不足之处。第一，本文仅研究微博这一媒介平台，其它媒介平台，例如微信和知乎是进一步研究的方向；第二，本研究仅调查了以“杭州保姆纵火案”为例的微博数据，检验更多事件中的情感表达是进一步研究的方向；第三，本文研究仅关注了性别、出生年代、发文长度和事件进度对用户情感表达的影响，其他因素，例如：地域、学历和收入等，也是需要进一步研究的方向。
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user: 摘 要 目的：探讨工作坊模式对解决乳腺癌化疗期间的心理问题的有效性及可行性。方法：将选取的乳腺癌化疗患者采用随机分为实验组和对照组，实验组患者采用工作坊模式进行心理干预，每3周(一个疗程)1次，对照组采用传统的心理干预方式，在实施前、中及后分别使用医院健康焦虑抑郁量表评估两组患者心理健康程度。结果：两种干预方法都可以减少焦虑、抑郁的评分，但是实验组对焦虑评分的影响更大，两种方法对抑郁评分的影响无显著差异。结论：针对乳腺癌化疗患者不同的心理问题选用更有效的干预方法。 关键词 :乳腺癌，化疗，工作坊模式，心理干预 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 乳腺癌是世界范围内影响妇女健康的主要恶性肿瘤之一，严重威胁着女性的生命和健康情况 [ 1 ] 。目前，根治性手术辅助化疗为国内治疗乳腺癌的重要方案。由于人们对癌症的认识不足，以为患了癌症就要马上面对死亡，容易产生各种心理上的影响。在各种心理反应中尤以焦虑和抑郁最为明显。国内研究报道，化疗期癌症患者有51.87%存在轻度及轻度以上的焦虑，而抑郁发病率为32%~86% [ 2 ] 。焦虑、抑郁是乳腺癌化疗患者普遍存在的一种心理状态，这种心理状态严重威胁着患者的康复和接受治疗的依从性 [ 3 ] 。工作坊模式作为一种透过公众参与解决问题的重要方式，现在已经越来越广泛的运用于各个领域。就护理领域而言，工作坊模式应用在护理教学与培训中已有成效 [ 4 ] 。本研究旨在探讨在常规护理的基础上，应用工作坊模式对乳腺癌化疗患者进行心理干预，与传统护理模式相比较的结果对改善治疗效果和提高患者生活质量方面的重要意义。
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user: 2. 对象与方法 2.1. 对象 选择我院乳腺外科自2014年6月至2016年4月乳腺癌化疗患者300例。纳入标准：① 病理诊断为乳腺癌I~III期完成手术并接受化疗治疗的患者；② 医院抑郁焦虑量表评分 ≥ 8分者；③ 年龄 ≥ 18岁，具有小学及以上文化程度的女性患者。排除标准：① 乳腺癌复发和转移，接受其他综合治疗者；② 既往和目前有精神病史；③ 合并免疫系统疾病及重大器质性疾病。符合条件的共有212例，通过随机抽样方法分为对照组108例和实验组93例，对照组采用常规心理护理模式，实验组在常规心理护理的基础上采用工作坊模式。两组患者在职业、学历、年龄等方面差异无统计学意义(P > 0.05)，具有可比性。 2.2. 方法 构建以医务人员、心理咨询师为主的工作坊，通过健康宣教、一对一心理疏导、理论授课、案例分析、经验交流等形式进行小组活动。工作坊每3周开展一次，每次45分钟，并结合即兴工作坊方式，为期10个月。 实验组在常规心理护理的基础上采用工作坊模式进行心理干预，每3周(一个疗程) 1次，对照组采用传统的心理干预方式，在实施前、中及后分别使用医院健康焦虑抑郁量表以问卷调查方式评估两组患者心理健康程度，进行比较、分析。 2.3. 研究工具 本次研究采用叶维菲等翻译的医院健康焦虑抑郁量表中文版作为测量工具，量表由14个项目组成，7个项评定抑郁，7个项目评定焦虑，采用四级评分(0-3)。 2.4. 统计学处理 采用SPSS20.0软件对所得数据进行分析，数据资料用重复测量试验的模型来统计，采用t检验方法，P < 0.05有统计学意义。
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user: 3. 结果 如表1、表2的统计数据结果显示，两种模式在干预前中后的焦虑抑郁评分越来越低，说明常规护理模式和工作坊模式对乳腺癌患者化疗期焦虑抑郁情绪的干预都是有效的。从表中的P值可以看出，在干预前期和中期两种干预方法没有统计学差异，而在干预后期，实验组对焦虑评分的更低，并且有统计学意义(P < 0.05)，说明工作坊模式对焦虑情绪的干预更有效。
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user: 4. 讨论 4.1. 心理干预模式对乳腺癌化疗患者的重要性 人们对未知的事情总是会容易产生恐惧、焦虑心理，而癌症患者比普通人承受着更多心理压力。近年来，随着国内医疗水平的提高，乳腺癌在各种癌症治疗中效果显著，乳腺癌患者的生存期也得到了延长。手术作为癌症治疗的主要手段，无疑是乳腺癌患者的首选。乳腺癌患者大多数是女性，根治性手术后乳房的缺失对女性形象的影响是女性患者难以接受的。而化疗作为有效的辅助治疗手段，多数乳腺癌患者术后都是要进行的必要阶段。化疗引起的副作用如恶心、呕吐、脱发，严重者骨髓抑制，甚至影响 Table 1 Comparison of routine nursing mode and workshop mode on anxiety intervention (mean ± standard deviation 焦虑 干预前 干预中 干预后 P 常规模式 8.31 ± 3.167 7.59 ± 3.156 5.92 ± 3.076 <0.05 工作坊模式 7.86 ± 2.880 6.71 ± 2.800 4.74 ± 2.226 <0.05 P 0.286 0.317 <0.05 表1. 常规护理模式与工作坊模式对焦虑干预效果的比较(均值 ± 标准差) Table 2 Comparison of effects of routine nursing mode and workshop mode on depression (mean ± standard deviation 抑郁 干预前 干预中 干预后 P 常规模式 6.56 ± 3.169 5.72 ± 3.102 4.03 ± 2.567 <0.05 工作坊模式 6.42 ± 3.115 5.28 ± 3.136 3.83 ± 2.229 <0.05 P 0.864 0.83 0.244 表2. 常规护理模式与工作坊模式对抑郁干预效果的比较(均值 ± 标准差) 生命，需要坚强的意志力才能坚持完成所有的疗程。因手术造成的乳房缺失和多次化疗引起的副作用，再加上庞大的治疗费用给家庭带来的负担，会给患者带来不小的刺激，这些不良刺激使乳腺癌患者产生焦虑、抑郁等负面情绪。本次调查研究表明，手术后化疗期的乳腺癌患者存在较高的焦虑、抑郁情绪。这些负面情绪反过来会影响治疗的进程。因此，需要重视患者的这些焦虑、抑郁情绪，正确的引导干预，避免患者的这种情绪继续加深影响治疗甚至使病情恶化。 4.2. 工作坊模式对乳腺癌化疗患者焦虑抑郁情绪干预效果与常规模式的比较 在常规护理中，医生和护士会在化疗前对乳腺癌患者进行详细地讲解化疗选用的方案，化疗后可能出现的副反应以及相应的应对方法。因此，在接受化疗时患者已有一定心理准备，掌握了基本的知识。在网络普遍发达的时代，患者本身或家属也会通过各种途径去了解相关信息来填补癌症知识的缺乏。对疾病有了一定的了解后，患者就不会那么无措，对化疗也不会那么抗拒，治疗进程得以顺利进行。工作坊模式是在常规护理的基础上进行的，因此在心理干预中期，工作坊模式与常规模式的干预效果没有差别，都能有效解决患者的焦虑、抑郁情绪。 随着化疗进程的进行，患者对疾病接受的信息越多，对疾病的发展和预后等方面知识的需求也越多，但由于临床医护人员工作繁忙，往往忽视了患者这方面的需求。工作坊由专业的医护人员和心理咨询师组成团队，可以更好解决乳腺癌化疗患者的需求。干预开始时先进行简单的知识健康宣教，进而针对性的授课。授课时举例成功的病例和一些多年带病生存的病例，为患者树立治疗的信心，可以有效减轻患者的焦虑、抑郁情绪。团队中加入了心理咨询师，既可以小组解答，也可以一对一进行专业的心理疏导。另外，工作坊是一个团体活动，是由有着相同心理障碍的乳腺癌化疗患者组成的小组活动，除了可以接受专业的咨询外，病友之间还可以相互讨论、交流治疗经验，是一个倾诉理解、产生共鸣的平台，这往往比护理人员单方面输入有效得多。因此，工作坊模式相比常规护理模式更有优势，且在后期治疗中突显。 4.3. 工作坊模式对乳腺癌化疗患者焦虑抑郁情绪干预效果的存在差异 心理学家认为，抑郁和焦虑常常一起出现，抑郁的患者常常伴有焦虑的情绪 [ 5 ] 。焦虑是一种由紧张、焦急、担心、忧虑和恐惧等交织成的一种复杂的情绪反应，而抑郁是一种以心境障碍或感性障碍为主的症候群，主要以情绪失落为主。乳腺癌患者遭受患癌事实而出现焦虑抑郁情绪，有明显的诱因。当通过干预措施削弱诱因对患者的影响使患者建立治疗信心时，这种情绪就可以缓解。本次研究使用的医院焦虑抑郁量表仅作为筛查有焦虑、抑郁倾向的乳腺癌患者，有抑郁倾向并不一定患有抑郁症。抑郁症需要专业的心理医生做出诊断和治疗。焦虑情绪相对抑郁情绪出现更早且更容易干预，而干预需要一个接受的过程，在这个过程中针对性越强的干预方法越有效，这也是本次调查研究中工作坊对焦虑评分更低的原因之一。而患者是在住院治疗，在同一个病区甚至同一个病房，就算使用不同的干预方法，患者之间也会相互交流，相互影响，这就是到治疗后期两种模式对乳腺癌化疗患者的抑郁评分无明显差异的影响因素之一。 由于本研究选取的对象为近两年在本院乳腺外科接受治疗的患者，且均为女性，样本量不够大，研究结果缺乏普遍性。另外由于团队组成均是本院在职人员，无固定休息时间，工作坊模式展开的时间受限。
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user: 5. 结论 综上所述，乳腺癌化疗期患者普遍出现焦虑抑郁情绪。在临床工作中，医护人员要注意患者的心理障碍问题，及时进行干预，并且针对患者出现不同的情绪障碍选用更有效的干预模式。工作坊模式在解决乳腺癌化疗患者焦虑情绪问题中有明显的优势，应该运用到临床护理当中。
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user: 摘 要 建筑物作为一种重要的地理空间要素，在城市规划与建设、居住环境、交通管理、房地产以及灾害损失评估等领域占有极为重要的地位。车载激光扫描(Mobile Laser Scanning， MLS)数据是建筑物三维模型重建的主要数据源之一，本文针对基于MLS数据建筑物的提取耗时过长和错分漏提率高等问题，提出了一种融合Open Street Map (OSM)和MLS点云数据的三维建筑物快速提取方法。该方法包含数据预处理、改进的ICP精配准、OSM与MLS数据的信息融合及辅助提取四个步骤，实验结果表明该方法可以有效提升效率，处理时间可缩短50%以上；同时该方法还可有效避免误提取问题，对漏提取问题也有所改善，因此提升了建筑物提取的精度。两种数据的融合，实现了双方的优势互补，为建立位置精准、关系正确、几何细节和属性信息丰富，方便快速更新的城市三维模型，提供了数据支撑。 关键词 :Open Street Map，车载激光点云，建筑物提取，数据融合，ICP配准 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 建筑物作为一种重要的地理空间信息要素，是人们主要的活动场所，在城市规划与建设、居住环境、交通管理、房地产以及灾害损失评估等领域占有极为重要的地位 [ 1 ] [ 2 ] 。车载激光扫描系统能够在高速移动状态下获取道路及两侧建筑物、树木等地物表面的三维激光点云，含有空间三维几何信息和激光强度信息，内容丰富、点位精度高，已成为空间数据快速获取的一种重要手段 [ 3 ] 。利用三维激光点云分割分类技术，从中提取和识别建筑物等各类地物目标，是国内外众多学者研究的方向，也是城市场景三维重建、各领域应用需求的技术前提 [ 4 ] 。但激光点云数据采集成本相对较高，数据量大，处理起来比较耗时，缺乏属性、语义信息，且具有不连续性和不完整性。随着无人驾驶的蓬勃发展，能获取的MLS点云数据量会越来越大，实现高效、高精度的建筑物目标提取是激光点云信息挖掘的必然要求。 对于激光点云数据中的多目标提取，其中包括建筑物立面提取，有一类方法是先对点云数据进行分割。因此国内外学者对点云数据分割做了大量的研究工作，并取得了一定的研究成果。T. Varady等最早给出了点云分割的定义 [ 5 ] ：点云数据分割就是要将整幅点云分割为多个子区域，每个区域对应于一个自然表面，并且要保证每个子区域只包含采集自某一特定自然曲面上的扫描点。文献 [ 6 ] 采用RANSAC算法对建筑物点云进行分割，该算法对数据要求较为严格，且仅能有效提取垂直于地面的平面建筑物点云，无法提取复杂建筑物立面。文献 [ 7 ] 利用生成的点云特征图像，采用阈值分割、轮廓提取与跟踪等手段提取图像分割的建筑物目标的边界，从而确定边界内部点云数据，实现快速目标分类与提取，但由于只使用高度信息，低矮墙面容易被漏提，建筑物附近高度相当的树木容易被错分。文献 [ 8 ] 通过生成点云深度图像，将最优分割的寻找问题转化为蚁群的最优路径寻找问题，可以实现较为复杂建筑物的提取，但由于遮挡问题，需要进行错误点剔除工作，也就是位于建筑物前方的树木、街灯、行人、停靠车辆等遮挡物剔除。文献 [ 9 ] 同样利用点云生成特征图像，然后基于支持向量机(Support Vector Machine， SVM)对建筑物立面网格进行粗提取，最后使用网格属性(形状系数、网格面积、最大高程)对粗提取结果进行过滤，可有效避免文献 [ 7 ] 中存在的问题，但是该算法仅在较为规则的建筑物立面提取上结果有效。文献 [ 10 ] 通过法向量和距离约束对点云进行分割，然后利用建筑物立面的几何先验知识进行特征提取，建筑立面的提取效果取决于分割效果的好坏，分割效果需要反复尝试才能确定最优的分割参数。文献 [ 11 ] [ 12 ] 首先利用“维数特征”方法确定每个扫描点的最佳邻域，进而计算得到每个扫描点精确的局部几何特征(法向量、主方向、维数特征)，然后基于“维数特征”对扫描点进行粗分类，并设置相应的生长准则对不同类别的扫描数据分别进行分割，最后实现了对建筑物立面区域进行精确提取，并且可提取较复杂的建筑物立面，但是计算量较大。综上，目前直接对车载点云建筑物提取方法存在的主要问题是：1)地物遮挡及先验知识不足导致的错分漏提；2)大数据量特征计算和聚类的计算导致计算复杂度高、耗时长。 随着传感器、物联网与云计算的快速发展，志愿者地理信息(Volunteered Geographic Information， VGI)，又称众源地理数据，不断兴起，其中影响力较大的主要有Open Street Map (OSM)，Waze，Wikimapia，Google Map Maker，Foursquare，以及国内的新浪微博、大众点评等社交与生活服务类网站 [ 13 ] 。与传统地理信息采集和更新方式相比，众源地理空间数据内容丰富，可表达元素拓扑关系，更新速度快，具有丰富的属性和语义信息，成本低廉、可免费获取和使用，成为近年来国际地理信息科学领域的研究热点。虽然目前常见的VGI数据缺乏三维信息，并不能全面表达地物信息，但建筑物目标在OSM数据中，具有明确的位置和完整的轮廓范围，MLS数据也具有相应的位置信息，理论上可与其建立起对应关系。因此融合OSM数据和LiDAR点云数据进行建筑物目标的提取，可以实现优势互补，建立位置精准、关系正确、几何细节和属性信息丰富，方便快速更新的城市三维模型，为后续应用提供数据支撑。因此本文提出融合这两种数据的建筑物提取方法，流程如下图1所示。
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user: 2. OSM数据和MLS数据预处理 VGI数据大部分来自于没有经验的非专业人士，数据采集设备精度不一，且创建编辑过程中所用用比例尺也有所差别，具有数据质量各异、分布不均匀、冗余而又不完整、缺少统一规范等问题 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] 。VGI数据中影响最大、意义深远的数据平台是Open Street Map (简称OSM)，OSM试图通过志愿者的努力建立一个公共版权的世界范围的街区图，供大众免费使用。下图2是本文对OSM及MLS数据的预处理过程。 由于OSM数据质量不具有全局一致性，但在一定范围内的质量差异可以忽略，因此对于大范围的MLS数据，本文采取按轨迹长度分段处理。基于当前MLS数据的空间范围，可从Open Street Map网站直接获取最新的OSM数据，该数据为XML格式，通过相互关联的几何要素(Nodes， Ways， Relations)和属性要素(tags)来描述地面实体目标，采用的是WGS84椭球参考系，无投影坐标系。本文先利用空间数据转换处理系统Feature Manipulate Engine，简称FME，将OSM数据转换为shape格式的二维矢量地图数据后，再统一OSM-shp数据与MLS数据的地理参考系，最后分别根据MLS数据的采集轨迹信息和OSM属性数据中的“building”关键字选取关键OSM路网和建筑物polygon，用于后续操作。
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user: 3. OSM数据和MLS数据的联合处理方法 3.1. OSM与MLS的叠加 众源地理数据形式是二维矢量地图数据，具有对象化的特性和复杂的拓扑关系，而三维激光点云是一系列带有三维信息和强度信息的离散点集，无对象化的概念，这种二维与三维数据的配准存在一定难度。又由于第2章所述众源数据存在的问题，使得OSM数据和点云数据的配准精度难以保证。经过数据预处理工作，OSM和MLS数据已处于相同的地理参考之下，但由于投影变换是由控制点近似或统一参数求得，在考虑到OSM数据与MLS数据的绝对定位误差的前提下，仍需要在提取区域内进行局部的精 图1. 方法流程图 图2. 数据预处理 细配准。因此文本结合研究目标，根据实际需求，将配准问题适当简化，提出适用于当下研究问题的配准方法，即转化为MLS轨迹点集与OSM道路点集的二维配准问题。 OSM数据提供了建筑物的粗略边界轮廓，为确定OSM数据与点云数据中建筑物立面的对应关系，本文利用MLS的轨迹数据建立OSM数据与MLS数据的正确叠加，并利用迭代最近邻点算法(Iterative Closest Point，简称ICP)求得两份数据之间的变换参数。经典的ICP算法的目标函数为： d | = argmin ∑ i = 0 k | R n i + T − m i | (1) R | = [ cos θ − sin θ sin θ cos θ ] ， T = [ x ， y ] T | (2) 其中，k是匹配点的数量；mi为目标点ni为匹配点；R和T为变换参数，在本文中由于是二维的位姿变换，所以R为θ构成的旋转矩阵，T为x和y坐标的偏移量。但轨迹和路网之间的匹配，利用点到点之间的关系建立变换并不精确。一方面采样函数无法保证在两种轨迹相同的位置进行采样；另一方面点到点的ICP算法并没有用到轨迹之间节点的相关性。所以本文采用了基于点到线距离约束的ICP版本，算法流程图如下图3所示。 首先，为参考点集构建搜索树，此处的参考点集为车载数据轨迹点。接着针对每一个待配准点集内的点，搜索在参考点集对应的线段，由最近邻点及其上/下一点构成。然后对每一个匹配点线建立约束方程，最终利用Levenberg-Marquardt算法 [ 17 ] 对目标函数进行求解。点到线的ICP目标函数建模如下： 图3. ICP配准流程图 d | = argmin ∑ i = 0 k | ( R n i + T − m i a ) × ( R n i + T − m i b ) | | m i a − m i b | (3) 构建约束方程的Jacobian矩阵并利用LM算法进行求解。LM算法的迭代形式如下式。迭代收敛后，利用得到的变换参数对OSM的建筑物矢量数据进行变换。 [ R ， T ] ← [ R ， T ] − ( J T J + λ diag ( J T J ) ) − 1 J T d (4) MLS 轨迹点集与 OSM 道路点集的二维配准结果如图4所示。 3.2. OSM数据辅助建筑物提取 众源地理数据具有几何信息和语义信息，理论上可以从空间上和语义上为激光点云分割分类、目标提取提供先验知识，且在建立匹配关系之后，可将其语义信息赋给点云，最终得到具有丰富语义信息的三维模型。对于有明确范围的建筑物目标来说，可以在点云数据中得到其候选区域，代替直接从数据量巨大的三维点云中提取，可极大地缩小其搜索范围。 对存在误差的两种数据源进行信息融合，为了的到更加准确可靠的结果，本文采用贝叶斯信息融合方法，利用概率的方法对两种数据源进行建模和融合。首先本文利用OSM数据与LiDAR数据初步融合给出似然概率。顾及到OSM数据本身的误差，在融合时设置了两重缓冲区，作为建筑物点云的候选区域。在第一重缓冲区范围内，认为其概率与OSM图斑内一致，在第二重缓冲区内其概率随距离的增大递减，这里的概率为先验概率，公式如下： P ( B O S M ) = { 0.9 ， d < S b 1 | 0.9 ∗ e − d ， S b 1 | < d < S b 2 | (5) 图4. OSM数据配准前后对比——红色为MLS轨迹点 其中d定义为点云到OSM图斑的距离，在图斑内时该值为0，BOSM定义为由OSM数据所推测点属于建筑物。 然后是建筑物提取，本文用的是组合基于点特征、对象特征和基于规则的分类方法并利用先验知识设计多层次策略进行分割分类的针对建筑物的提取方法 [ 12 ] 。其流程如下图5所示，首先去除地面点，利用文献 [ 18 ] 中提到的方法，去除道路，人行道和其他地面数据；然后利用无监督学习方法对非地面点云构建多尺度超体素模型；再以超体素模型为基础，对场景进行分割；接着计算每一个分割对象的显著性测度；最后通过设计面向城市场景语义知识的分割分类规则实现建筑物的提取。 最后，将得到的建筑物点赋予初始概率0.9，再以数据点的概率进行邻域平滑。最后利用贝叶斯公式融合两者，由于两种概率的获取方式相互独立，故有如下公式： P ( A | B O S M ， B E X T ) = | P ( B O S M | A ) P ( B E X T | A ) P ( A ) P ( B O S M ， B E X T ) (6) 其中A定义为假设点属于建筑物，BEXT定义为由3.1方法所推测点属于建筑物。
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user: 4. 实验与分析 实验中MLS数据采用Paris-Lille-3D benchmark [ 19 ] ，该数据的地理参考为：WGS84椭球坐标系和Lambert RGF93投影坐标系，具体信息描述见表1。LiDAR数据带有轨迹数据，并已按车载轨迹分段。 本文取了两块实验区域(Lille2和Paris部分区域)，分别利用文献 [ 12 ] 中提到的建筑物提取方法(Yang et al.， 2015)以及本文提出的利用OSM数据辅助建筑物提取的方法对实验区域做了建筑物提取实验。并记录了各实验数据集对照组和实验组的时间效率，精确度(Precision)，准确率(Accuracy)，召回率(Recall)，交并比(IoU)，见下表2、表3各项指标的计算公式如下： 精 确 度 = T P / ( T P + F P ) 准 确 率 = ( T P + T N ) / ( T P + F N + F P + T N ) 召 回 率 = T P / ( T P + F N ) 交 并 比 = T P / ( F P + T P + F N ) 图5. 建筑物提取方法流程 Table 1 The information of MLS datese 数据集 轨迹长度 点数 RGF93偏移量 Lille 2 340 m 26.8 M (711，164.0 m， 7，064，875.0 m) Paris 450 m 45.7 M (650，976.0 m， 6，861，466.0 m) 表1. MLS数据集描述信息 Table 2 Result of building extraction for Lille 2 datase 方法 精确度 准确率 召回率 交并比 提取时间 Yang et al.， 2015 94.66% 90.74% 90.32% 85.99% 142.772 s 本文方法 97.26% 92.31% 90.62% 87.99% 70.534 s 表2. Lille 2数据实验结果评价指标对比 Table 3 Result of building extraction for Paris datase 方法 精确度 准确率 召回率 交并比 提取时间 Yang et al.， 2015 81.69% 91.30% 97.32% 79.76% 2134.170 s 本文方法 97.36% 98.12% 97.12% 94.82% 136.344 s 表3. Paris数据实验结果评价指标对比 FN: False Negative，被判定为非建筑物点，但事实上是建筑物点。 FP: False Positive，被判定为建筑物点，但事实上是非建筑物点。 TN: True Negative，被判定为非建筑物点，事实上也是非建筑物点。 TP: True Positive，被判定为建筑物点，事实上也是建筑物点。 从Lille 2数据集中分别截取三块区域(如上图6所标记)的提取结果，如下图7~图9所示。其中图8、9分别为本文方法所避免的误提取和漏提取现象的两个个示例。 Lille 2数据的非地面点中，建筑物点占52%，道路两侧均有建筑物及低矮植被分布，路面上有汽车停靠，还有部分形态类似于建筑物立面的篱笆等地物分布。由表2，本文方法相比于Yang et al.， 2015方法：处理时间减少了约50%，由于本文方法利用配准后的VGI数据，有效提供了建筑物候选区域，因而减少了近50%的数据处理量；精确度提升了3%、准确率提升了2%、交并比提升了2%，这是由于数据中的篱笆(如图7)和部分汽车(如图8)等被Yang et al.方法误提取，而本文方法有效避免了这类现象，使得FP数下降；召回率提升了0.3%，这是由于实验区域在Open Street Map上的数据比较完备，且因为使用了贝叶斯信息融合的方法避免了少量如图9所示的漏提取问题，在此基础上，也很好地验证了本文方法对建筑物提取有效，即在提高效率的同时，也较好地避免了误提取问题，并对漏提取问题有所改善。 Paris数据的非地面点中，建筑物点占36%，道路一侧主要分布着建筑物，另一侧主要是排列整齐的行道树，场景较为简单(如图10所示)。由表3，本文方法相比于Yang et al.， 2015方法：处理时间减少了约93%，效果显著，一方面由于该数据建筑物密度较小，用本文方法大大减少了处理数据量，另一方面由于该数据场景较为简单，各建筑物之间分隔明显，采用了分治策略，使得效率更高；精确度提升了16%、准确率提升了7%、交并比提升了15%，同理，主要是由于现有方法将道路另一侧的行道树误提取(如图11)，且行道树点约占非地面点的18%，而本文有效避免了此问题的发生，所以效果提升明显；召回率几乎没有下降，再次验证了上述方法的有效性。 图6. Lille 2原始数据-按高程赋色 图7. Lille 2数据集示例1：提取结果(按高程赋色) 图8. Lille 2数据集示例2：Yang et al.方法提取结果(按高程赋色)。说明：此处为篱笆，为Yang et al.方法的误提取，本文方法未出现此结果。 图9. Lille 2数据集示例3：本文方法提取结果(按高程赋色)。说明：此处Yang et al.， 2015方法漏提取，所以无图。 图10. Paris原始数据(按高程赋色) 图11. Paris数据集提取结果对比(按高程赋色) 总体而言，经实验验证：本文方法在时间效率上有较大提升，且提升效果跟场景内的建筑物密度成反比；当OSM数据较为完备的情况下，该方法在保证召回率不受影响的基础上，能有效避免误提取和漏提取的问题，从而提升分类的精确度、准确率及交并比。
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user: 5. 结论 本文提出了一套融合OSM数据和MLS点云建筑物快速提取的方法流程，选取较好的现有建筑物提取方法进行了对照实验验证。实验结果表明，通过OSM数据的辅助，大大提高了现有点云建筑物提取方法的效率和精度，尤其适用于建筑物密度较小的场景，可以实现三维建筑物点云的快速提取，为建立位置精准、关系正确、几何细节和属性信息丰富(例如：POI信息，建筑物用途等)的城市三维模型，及后续应用提供了有效的数据支撑。而且，本文方法可以有效改善现有方法的误提取问题，避免形态近似于建筑物的其他地物的影响。但是，该方法对OSM数据的完整度和精确度有一定的依赖性，在OSM数据缺失的情况下可能会导致漏提取问题。
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user: 摘 要 为了得出沧州泥质海岸土壤含盐量与电导率的关系，抽样调查河北省沧州市泥质海岸土壤含盐量，采用烘干残渣法和电率法测样本土壤含盐量，测定出的土壤拟合含盐量和残渣含盐量做对比并建立电导率与残渣之间拟合模型y = 3.2186x + 50.755、R 2 = 0.9968并检验拟合模型的准确性。为了检验拟合模型y = 3.2186x + 50.755、R 2 = 0.9968是否对其他地区有参考价值，与以前经验公式对比。结果证明：沧州泥质海岸土壤含盐量率的拟合模型为：y = 3.2186x + 50.755， R 2 = 0.996，在一定范围内，公式求算的含盐量与烘干残渣法的平均误差为−0.30114，可以在沧州地区使用。经过对经验公的对比及分析，发现该拟合关系式对盐渍区均有很大的参考价值。 关键词 :沧州泥质海岸，土壤含盐量，电导率，相关性 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 滨海盐碱地造林是我国沿海防护林建设的攻坚任务之一，特别对于泥质海岸沿海地区，土壤高盐含量是造林成活的主要限制性因子。测定土壤含盐量是盐碱地植被构建过程中重要任务，开发和合理使用盐碱地，做到造林工作的适地适树，则需要获取不同地区土壤含盐量的准确信息。现阶段测定土壤含盐量的方法有烘干残渣法、新式的电率法 [ 1 ] 、电流–电压四端法 [ 2 ] 、盐分传感器定位检测法 [ 3 ] 、电磁感应法 [ 4 ] 、盐分离子求和法等。测定土壤含盐量的常用的烘干残渣法精确度高，误差小，但操作比较麻烦，费人力、物力，费时，成本高。新式的电率法省时、省力，快速，但可能有测定误差，要求在一定范围内使用。现阶段，电导法因其操作方便、快捷被广泛应用 [ 5 ] 。我国盐渍土分布广且类型多样，不同盐渍区的盐分组成相差很大，对电导率测定含盐量具有一定影响；同时生产单位早已习惯了用比较常用的烘干残渣法来测定土壤含盐量的高低，从而导致了电导率测定法未被广泛应用。本研究为了满足沧州泥质海岸土壤调查需要，对该地区土壤含盐量与电导率之间的关系进行研究，拟合适合沧州滨海盐化土壤的电导率和盐分含量经验公式，以期为该区土壤盐分调查和农林业生产提供理论参考。
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user: 2. 采样点分布概况 2.1. 位置和地貌 黄骅市位于北纬38˚09'~38˚39'，东经117˚05'~117˚49'；盐山县位于北纬37˚49'~38˚06'，东经116˚56'~117˚30'；两地均属于河北省沧州市的东南部，地处华北滨海平原。海兴县地处北纬37˚56'~38˚17'，东经117˚20'~117˚58'，是河北平原东南端渤海西岸，南傍卫新河下游北岸是黄河故道漫流区域。地势平坦，大部分海拔标准高度2.0米至2.4米，西高东低。 2.2. 土壤 该试验区皆以盐土为主。 2.3. 气候 黄骅处于暖温带半湿润性季风气候区，靠近渤海，具有海洋气候特征。季风显著，夏季潮湿多雨，冬季干燥寒冷。年降水量平均627 nm。盐山地区属与温带季风气候，四季分明，光照充足，全年平均温度12.1℃，雨热共季，年平均降雨量624 nm，无霜期200天左右。 2.4. 植被 该试验区属于温带植被类型，针对区段环境分别种植不同耐盐碱、耐干旱的冬枣、酸枣、柽柳、紫穗槐等树种。
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user: 3. 研究方法 3.1. 土壤样品 2018年春季，在河北沧州黄骅市、盐山县、海兴县在田间用土钻取有代表性的新鲜土样，刮去土钻中的上部浮土，将土钻在田间0至20厘米处采集土壤约100 g，捏碎后迅速装入已经准确质量的大型铝盒内，盖紧装入容器，带回室内，将铝盒外表擦拭干净，随机抽样，每个地方11个，共33。 3.2. 土壤含盐量的测定 3.2.1. 烘干残渣法 烘干残渣法是目前精确度最高的方法，本文也以该方法所得结果为基准与其他方法进行对比分析，即将蒸馏水和样土5:1震荡浸提3 min，提取25 ml于蒸发皿80摄氏度水浴蒸干，称重。重复2到3次，求算术平均值。 3.2.2. 电导法 待测液制备：采用5:1水土比，称取过1 mm筛风干土样30.00 g，放入振荡瓶中，加无CO 2 蒸馏水150 ml，盖好瓶塞，在振荡机上振荡5 min。然后，将布氏漏斗与抽气系统相连，铺上与漏斗直径大小一致的滤纸两张，缓缓抽气，同时用少量湿润滤纸，使滤纸与漏斗紧贴，将悬浊土浆缓缓倒入漏斗，直至抽滤完毕，滤液倒入三角瓶中备用。提取待测液电导率仪测出电导率。重复2到3次，求算术平均值。 3.3. 数据处理 利用Excel对测得数据进行统计分析。
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user: 4. 结果与分析 4.1. 土壤拟合含盐量与残渣含盐量对比分析 在沧州采集的33份样本测得的电导率，根据经验公式y = 3.90x + 0.0015可以推导出样本的拟合含盐量。通过样本的拟合含盐量与残渣含盐量比较，相对误差为−0.02，在其误差允许范围内，但其绝对误差很大，平均值达到了1492.04，不符合误差允许范围，证明拟合公式y = 3.90x + 0.0015在沧州地区测定有很大的误差，不适合在沧州地区测定含盐量，如表1所示。 4.2. 建立电导率与残渣之间拟合模型 在沧州地区共采集33份土壤样本，随机抽取25份用Excel绘制散点图并建立电导率与残渣之间的拟合模型：y = 3.2186x + 50.755 R 2 = 0.9968 (如图1)。为了检验建立的电导率与残渣之间拟合模型：y = 3.2186x + 50.755 R 2 = 0.9968是否符合沧州地区，采用的是用剩下的8份土壤样本检验，分析绝对误差、相对误差(见表2)。其中绝对误差平均值为−236.68、相对误差为−0.301。与经验方程y = 3.90x + 0.0015绝对平均值1492.04相比误差明显小，相对误差−0.02相比变大了但仍然在误差允许范围内。总的来说，建立的电导率与残渣之间拟合模型比经验公式更加适合沧州地区测定含盐量。 Table 1 Comparison of soil fitting salt content and residue salt conten 样本编号 残渣含盐量 拟合含盐量 绝对误差 相对误差 1 1460 971.10 −488.90 −0.33 2 1600 1111.50 −488.50 −0.31 3 900 608.79 −291.21 −0.32 4 1440 904.80 −535.20 −0.37 5 1440 393.12 −1046.88 −0.73 6 2040 1290.90 −749.10 −0.37 7 1840 2063.10 223.10 0.12 8 2520 2460.90 −59.10 −0.02 9 9280 12226.50 2946.50 0.32 10 8320 11068.20 2748.20 0.33 11 9080 9945.00 865.00 0.10 12 4420 6068.40 1648.40 0.37 13 60220 70434.00 10214.00 0.17 14 63660 77337.00 13677.00 0.21 15 4680 6255.60 1575.60 0.34 16 4720 6318.00 1598.00 0.34 17 2360 2297.10 −62.90 −0.03 18 7120 8455.20 1335.20 0.19 19 1860 2258.10 398.10 0.21 20 1300 932.10 −367.90 −0.28 21 6360 8619.00 2259.00 0.36 22 900 553.80 −346.20 −0.38 23 8840 11980.80 3140.80 0.36 24 9160 11828.70 2668.70 0.29 25 22860 30930.90 8070.90 0.35 26 1020 547.17 −472.83 −0.46 27 1020 787.80 −232.20 −0.23 28 1360 776.10 −583.90 −0.43 29 900 426.66 −473.34 −0.53 30 1240 1045.20 −194.80 −0.16 31 1340 990.60 −349.40 −0.26 32 5500 8127.60 2627.60 0.48 33 2220 2203.50 −16.50 −0.01 表1. 土壤拟合含盐量与残渣含盐量的对比 图1. 沧州泥质海岸土壤含盐量与电导率的模型 Table 2 Error analysis of soil fitting salt content and residue salt conten 导电率 实际含盐量 理论含盐量 绝对误差 相对误差 140.3 1020 502.32458 −517.675 −0.50752 202 1020 700.9122 −319.088 −0.31283 199 1360 691.2564 −668.744 −0.49172 109.4 900 402.86984 −497.13 −0.55237 268 1240 913.3398 −326.66 −0.26344 254 1340 868.2794 −471.721 −0.35203 2084 5500 6758.3174 1258.317 0.228785 565 2220 1869.264 −350.736 −0.15799 平均值 −236.68 −0.30114 表2. 土壤拟合含盐量与残渣含盐量的误差分析
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user: 5. 讨论 迄今为止已有很多学者对电导率与土壤含盐量的关系进行探讨，尹建道和孙佳杰 [ 6 ] ，蔡阿兴和陈章英 [ 7 ] ，张瑜斌和邓爱英 [ 8 ] 指出两者存在显著的线性关系；又有学者刘广明和杨劲松 [ 9 ] ，Simón M [ 10 ] ，Heydari N [ 11 ] 认为当土壤含盐量浓度较高时采用线性关系对含盐量进行预测存在一定的误差，包括土壤含盐量、土壤水分、土壤盐分离子类型及强度等一系列的微观因素在一定程度上都影响着土壤含盐量和电导率的线性关系 [ 12 ] ，本试验是对沧州地区土壤含盐量与电导率的关系进行的研究。 公式拟合适用于滨海地区，但经验公式有误差，如表1中可以看出误差很大，所以为了测定含盐量的准确性，必须建立电导率与含盐量的拟合模型。通过本实验测定分析并得出如下结论：沧州泥质海岸土壤含盐量与电导率的关系为：y = 3.2186x + 50.755 R 2 = 0.9968，经过线性回归检验达到了极显著水平(P < 0.001)；通过本实验测定分析并得出如下结论：沧州泥质海岸土壤含盐量与电导率的关系为：y = 3.2186x + 50.755 R 2 = 0.9968，经过线性回归检验达到了极显著水平；用8个样本数据证明拟合模型准确性。通过与滨海地区的传统经验公式对比，做结果对比，平均误差为0.844%，对天津、山东滨海地区有参考价值。但在实验过程中，烘干残渣法可由于手法，或没有做空白实验，可能导致实验数据偏高。关于利用电导率用公式求算土壤含盐量准确度问题一般认为 [ 13 ] ，高浓度含盐浸提液可能因为离子对的形成，离子行动受限而导致离子活度下降；或在电场作用下，离子运动受到松弛电力和电泳力等阻力的作用从而使运动速度减慢，继而导电能力降低，从而影响到了电极传感元件的敏感性和稳定性，导致测定结果偏低。
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user: 摘 要 本文研究热荷载下正交各向异性带型中的裂纹问题。利用傅里叶变换，将热边值问题转化为奇异积分方程。采用Lobatto-Chebyshev公式得到线性代数方程系统。给出了裂纹诱导的温度场的数值解，通过数值计算分析了裂缝表面温度差的变化规律，采用图型表明了裂纹位置和裂纹尺寸对温度场的影响。 关键词 :正交各向异性带型，裂纹，傅里叶变换，奇异积分方程，Lobatto-Chebyshev公式 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 断裂力学是研究带有裂纹的物体在载荷的作用下裂纹扩展规律的一门学科 [ 1 ] 。我们要从晶体学的角度去认识断裂现象的本质。晶体一般由原子(或离子、分子)规则排列而成 [ 2 ] 。在一定条件下，比如温度、剪应力、均匀热流，晶体中原子的结合力遭到了破坏，从而诱导了裂纹的产生，当裂纹扩展到一定程度便会发生断裂。固体材料或结构在外力作用下会发生断裂，这不仅在生活中，甚至在工程上都是极为普遍的现象，一个看似简单的现象，其物理本质却难以完全认识透彻 [ 2 ] 。断裂现象的研究也因此成为了众多学者们孜孜不倦的追求。复合型材料在力、热、电、磁、光，作用下的断裂现象逐渐引起学者们的关注 [ 3 ] 。断裂力学发展至今，学者们已经研究了各种裂纹模式的断裂问题。例如，文献 [ 4 ] 中研究了正交各向异性体双线性裂纹的平面热弹性问题，文献 [ 5 ] 在开裂纹介质情况下提出了一种热介质裂纹模型，用于研究在热和机械载荷条件下横观各向同性材料的Griffith裂纹问题，文献 [ 6 ] 研究了机械、均匀热流载荷条件下正交各向异性体的共线双裂纹问题。再如文献 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] 研究了单、双裂纹在不同材料、不同影响因子条件下的裂纹问题。 本文侧重研究裂纹位置、裂纹尺寸对正交各向异性带型裂纹温度场的影响，基于热断裂物理边值问题转化为奇异积分方程的思想，通过数值计算求解奇异积分方程，获得了与实际生活的断裂现象较吻合的数值结果，表明了该方法的有效性。本文的研究不仅给出了裂纹位置、裂纹尺寸对温度场的影响，还为热弹性场的分析提供了研究基础，具有一定的实际意义。
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user: 2. 研究对象 考虑如图1所示嵌入在正交各向异性带型中的Griffith裂纹问题，该裂纹与带型面平行。建立笛卡尔坐标系 ，裂纹位于线段 x ∈ [ − a ， a ] ，此时 y = 0 。假设正交各向异性带型的厚度为 h I + h I I = 2 h ，上下表面的温度分别为 θ 0 和 。研究裂纹的偏移位置、裂纹尺寸对温度场产生的影响，以及裂纹表面温度差的分布情况。正交各向异性带型的温度场满足以下方程 [ 10 ] ： q x = − λ x ∂ θ ∂ x ， q y = − λ y ∂ θ ∂ y ， 其平衡方程为 ∂ q x ∂ x + ∂ q y ∂ y = 0 从而得到以下的控制偏微分方程 图1. 正交异性带型中的裂纹 λ 2 ∂ 2 θ ∂ x 2 + ∂ 2 θ ∂ y 2 = 0 ， (1) 其中 λ 2 = λ x / λ y 。 其热边界条件为： θ ( I ) ( x ， h I ) = θ 0 ， θ ( I I ) ( x ， − h I I ) = − θ 0 ，   x > 0 ， (2) θ ( I ) ( x ， 0 ) = θ ( I I ) ( x ， 0 ) ，   x > a ， (3) q y ( I ) ( x ， 0 ) = q y ( I I ) ( x ， 0 ) ，   x > a ， (4) q y ( I ) ( x ， 0 ) = q y ( I I ) ( x ， 0 ) = q c ，   0 < x < a . (5) 是热流密度， q x ， q y 分别是 x 轴和 y 轴方向的热流分量， θ 是温度，而 λ ， λ x ， λ y 是方程热传导系数，它们具有重要的物理意义。 我们将研究偏微分方程(1)在以上热物理边值条件下的数值解。综合考虑带型边界初始温度、裂纹位置、裂纹尺寸对温度场的影响。
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user: 4. 数值实例 例：为了体现本文方法的有效性，取陶瓷材料Tyrannohex [ 6 ] 的参数进行数值计算，有 λ x = 3.08 ， λ y = 2.81 。取 L = 10 ， q c = 0 。其中，通过数值计算得 Λ = 1.471 。 根据公式(29)、(30)、(31)，我们可以得到以下数值结果。当我们令裂纹面的热流密度 q c = 0 ，则该带型裂纹就变成热不渗透裂纹，此时只考虑裂纹位置、裂纹尺寸、带型边界初始温度对温度场的影响。图2中的 a / h 可表示裂纹相对于带型的尺寸， h I / h 表示裂纹相对于带型中心的位置，其中 Δ θ = θ ( I ) ( x ， 0 ) − θ ( I I ) ( x ， 0 ) 。通过观察图2，我们不难发现，若 h I / h 固定，当裂纹尺寸相对于带型宽度的比值越大，裂纹上下表面的温度差越大；若 a / h 固定，当裂纹逐渐偏离带型边界，越向带型中间位置靠拢，裂纹上下表面的温度差越大。此外，裂纹上下表面的温度差也与带型边界初始温度成正比。
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user: 5. 结论 在本文中，通过傅里叶余弦变换和数值计算，给出了裂纹面的温度分布公式以及裂纹上下表面温度 图2. 裂纹位置以及裂纹尺寸对 Δ θ / θ 0 的影响曲线 差的数值结果。并且通过数值结果验证了裂纹上下表面的温度差与裂纹位置、裂纹尺寸、带型边界初始温度有关。本文不仅为裂纹温度场的求解提供了新的思路，采用的方法能够广泛的应用于各种裂纹问题的求解，所得到的结果还为热弹性场的分析奠定了研究基础。
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user: 摘 要 详细地论述了包括滑模近似法、软变结构控制法、受限综合法、自适应滑模控制法等共七种常用的时滞广义变结构控制方法；总结了到目前为止，国内外学者对该类控制系统的若干研究进展；最后提出了几个关于时滞广义变结构控制系统的新的研究方向。 关键词 :时滞，广义系统，变结构控制，滑模控制法 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/