DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 1. 前言 煤岩体裂隙是流体运移、渗透的主要通道，随着回采工作面的推进，采动覆岩发生有规律的冒落、断裂、下沉，形成冒落带、裂隙带及弯曲下沉带(以下简称导水裂隙带)。导水裂隙带的准确划分，特别是冒落带、裂隙带范围(合称导水裂隙带)的确定，是确定开采上限、瓦斯高位钻孔终孔层位、采煤工艺及参数的基础性工作 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 。以煤炭科学研究总院刘天泉为代表的一批学者经过几十年的理论研究、实验和推广应用，得到了计算导水裂隙带发育高度的经验公式，对影响导水高度发育的因素及导水高度发育的过程也有较深入研究 [ 4 ] 。王金庄等 [ 5 ] 研究了连续大面积开采条件下托板控制岩层变形模型；姜福兴 [ 6 ] 提出了“岩层质量指数”；高延法提出了岩移“四带”模型等，对解释和计算导水裂隙带的形状和高度都有重要意义。但由于地质环境条件及岩(土)体结构的复杂性，过去的研究还存在较大的局限性。总体上看，导水裂隙带高度的研究，至今仍处在理论探索和经验应用水平。 近几十年来，在采动覆岩的裂隙发育及破断规律方面，国内外学者进行了大量的研究，主要包括现场探测和理论分析两方面。现场探测具有真实、可靠的优点，但其周期长、工作量大、成本高，且难以抓住主要因素进行机理分析；经验公式与理论分析简单易行，但由于很多复杂的地质因素被概化或忽略，复杂地质条件下的工程问题误差较大，且不能模拟覆岩的动态变形过程，如施龙青、刘洪涛、张玉军研究了煤层开采后三带覆岩破坏高度及裂隙发育规律特征 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] 。陈爱和、涂敏等人将相似模拟试验与数值模拟相结合，研究不同采动条件下顶板垮落带及导水断裂带高度 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] 。以往对导水裂隙带高度的研究中，采用钻孔电视探测往往是针对地面钻孔开展的，利用井下仰角钻孔进行电视探测的不多。本文应用理论计算和井下钻孔窥视方法现场探测研究五轮山煤矿1801首采工作面的裂隙发育规律及进行导水裂隙带高度研究。
system: [SYSTEM]

user: 2. 矿井概况 五轮山井田位于贵州省西北部毕节地区纳雍县境内，开发的是坐拱勘探区，属曙光、百兴、张维、中岭等乡镇管辖。贵州五轮山煤业有限公司五轮山煤矿是由兖矿贵州能化有限公司控股的煤矿，设计规模240万t/a。根据《地质报告》和《煤层瓦斯基本参数的测定研究报告》，8煤瓦斯含量最高为17.3 m 3 /t，最低为11.4 m 3 /t，8煤瓦斯含量较高；8煤煤层透气性差，测试的瓦斯抽采半径为1.5 m；8煤最高压力1.15 MPa，瓦斯压力较大；首采区、首采煤层和首采工作面地质构造复杂。可见，8煤的瓦斯灾害比较严重，又是矿井的首采煤层，1801工作面又是首采工作面，对顶板裂隙发育规律、瓦斯涌出规律和工作面矿山压力规律还不清楚。因此，需要对8煤顶板的裂隙进行研究，观测裂隙带的发育程度及导水裂隙带高度的划分，为顶板抽采瓦斯提供基础数据，优化8煤开采的瓦斯抽采系统，实现对瓦斯的立体抽采，保证1801首采工作面安全高效回采。
system: [SYSTEM]

user: 3. 采动裂隙带动态演化影响因素 [ 14 ] 1) 煤层厚度 采场导水裂隙带高度和采动裂隙带的演化高度直接受开采煤层厚度的影响 [ 15 ] ，垮落带的范围将随着开采煤层厚度的加大而增大，当小采高时，关键层在采动过程中形成砌体梁结构，但是在大采高时，关键层可能会成为垮落带的一部分，从而增大了初始梯形台高度。 2) 覆岩岩性 大量研究表明，采动裂隙带三维裂隙的空间结构发育形态很大程度上是受岩层岩性的影响 [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] 。在其它条件不变的情况下，上覆岩层越软弱，裂隙带的高度就较低，相应的覆岩空间结构演化高度就越小；反之，上覆岩层越坚硬，裂隙带发育的高度就越高，相应的覆岩空间结构演化高度就越大。 3) 煤岩层倾角 煤层的倾角较大时，煤层被开采后上覆岩层会沿垂直于层面法向弯曲移动和沿层面向下滑移移动，当变形和强度超过其所承载的阀值时，岩层就会发生垮断现象，但是在空间分布上又区别于水平煤层及其缓倾斜煤层的空间分布。其空间主要表现在空间结构高度沿工作面倾斜方向呈上端大、下端小的变化趋势。 4) 工作面几何参数 采空区有两个方向的长度，即工作面走向长度和工作面斜长。工作面斜长一般是采空区短边，以往的成果表明：采空区短边长度控制着采动覆岩空间结构的演化高度。一般情况下，当工作面倾斜长度一定时，走向长度对其裂隙带高度有控制作用，当走向与倾斜长度相同时，其破坏高度达到最大，以后则受采空区短边跨度所控制，高度增加不大。 研究上覆岩层裂隙发育及其瓦斯运移规律，不仅能够对于矿井防治水工作提供指导作用，同时能够促进瓦斯有效抽采治理。同时防止矿井水灾及其瓦斯灾害的发生，不仅取得了客观的经济效益，同时还促进了煤矿开采行业的良性发展 [ 19 ] [ 20 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 4. 现场施工与观测参数理论计算 冒落带是指工作面回采后引起的煤层上覆岩体完全垮落的那部分岩层，该层岩石具有不规则性、碎胀性和密实度差的特征，将影响裂隙带发育。根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，对于顶板较软的缓倾斜煤层： (3-1) 式中：Hm——沿煤层法线方向的冒落带高度，m； M——煤层开采厚度，m，这里取1.8 m； W——冒落过程中顶板的下沉值，m，这里取0 m，以求得可能最大冒落高度； k——冒落岩石碎胀系数，这里取1.2； α——煤层倾角˚，这里取平均煤层倾角15˚。 计算 [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] 得冒落带高度为9.3 m。 (3-2) Hx——沿煤层法线方向的裂隙带高度，m。计算得裂隙带高度为35.3 m。
system: [SYSTEM]

user: 5. 观测钻孔施工设计 导水裂隙带观测钻孔施工目的是为了对1801首采面采空区上方的冒落带和裂隙带的情况进行观察。综合考虑 1801工作面现有巷道以及钻孔附近完整性和《规程》中所推荐的覆岩裂隙发育高度经验公式计算结果，计冒落带高度为12 m，裂隙带高度为47 m，均大于理论计算和数值模拟值。考虑到现场施工条件和导水裂隙带“马鞍形”的特点，选择原1801运输顺槽5#钻场作为施工地点，根据上述参数做出井下钻孔布置示意图，钻孔布置情况如图1、图2所示，施工参数见表1导水裂隙带观测钻孔设计参数。
system: [SYSTEM]

user: 6. 观测结果及分析 现场施工了1#、2#、3#钻孔并进行了观测，3#钻孔原本作为2#钻孔的备用钻孔，由于钻孔清理欠干净，影响了视频效果，为相互验证也进行了施工观测。不同标志地点的视频数据见图3、图4、图5钻孔电视探测摄像图。 图1. 导水裂隙带高度观测平面图 图2. 导水裂隙带高度观测剖面图 Table 1 Design parameters of water-flowing fractured zon 钻孔 与巷道中心 线夹角(˚) 倾角 (˚) 设计长度(m) 开孔高度(m) 开孔直径(mm) 开孔长度(m) 终孔直径(mm) 1#裂隙带观测孔 左偏20 47 84 1.5 75 1 75 2#冒落带观测孔 左偏24 27 55 1 75 1 75 3#冒落带观测孔(备用) 左偏24 23 53 1 75 1 75 表1. 导水裂隙带观测钻孔设计参数 图3. 1#钻孔电视探测摄像图。(a) 1#钻孔未受采动影响区；(b) 1#钻孔裂隙发育区(45 m) 图4. 2#钻孔电视探测摄像图。(a) 2#未受采动影响区(18.4 m)；(b) 2#受采动影响区(35.2 m) 图5. 3#钻孔电视探测摄像图。(a) 3#钻孔未受采动影响区(2.8 m)；(b) 3#钻孔冒落区(25.2 m) 1#钻孔设计倾角47˚，设计长度84 m，实际施工角度25˚~36˚，平均30˚，施工深度61.6 m。1#钻孔未见冒落区，深度为45 m时见裂隙，此点离8号煤层22 m左右。深度为52 m时仍见裂隙，此点离8号煤层26 m左右，岩层破坏特征如图3所示。 2#钻孔设计倾角27˚，设计长度55 m，实际施工角度18˚~26˚，平均22˚，观测深度44.8 m。施工中，钻孔深度37.2 m时仍未见冒落带。由于施工中，钻孔未能将煤岩碴清理干净，导致摄像头在深度37.2 m后无法正常工作，观测至44.8 m时放弃观测，岩层破坏特征如图4所示。 3#钻孔设计倾角23˚，设计长度53 m，实际施工角度18˚~22˚，平均20˚，施工深度25.2 m。钻孔深度18 m时，岩层受采动影响，岩层产生裂隙，并逐渐发育。钻孔深度23 m时，加上开孔高度1 m，此点离8煤底板高度为9 m左右，钻孔进入冒落区。后因钻孔施工困难，钻孔深度25.2 m停止了钻孔施工。并可见，离冒落带越近，裂隙越发育。岩层破坏特征如图5所示。
system: [SYSTEM]

user: 7. 结论 1) 采动前岩石的裂隙发育比较少，只有少量的原岩裂隙，采动后裂隙发育较明显，通过实测的钻孔电视图像可以明显辨别；对于实测观察的上覆岩层的观测数据，所研究的区域范围较小，不能够涵盖整个工作面范围，但是在工程实践中能够起到一定的指导作用。 2) 经过实际观测，并结合理论分析结果，确定采动后冒落带的发育高度为9 m左右，能够为高位钻孔的设计提供依据。离8煤底板22~26 m处，可观测到裂隙发育，说明采动裂隙发育已超过26 m。 3) 8煤与6-4下煤层间距为26.3 m，8煤与6-4上煤层间距为31.3 m，8煤与6-3煤层间距为33 m，8煤与6-2煤层间距为35 m，6-4下煤层下为冒落带和裂隙带，具有良好的瓦斯运移通道，所以8煤开采后6-4下煤、6-4上煤、6-3煤、6-2煤的瓦斯将大量涌入1801工作面。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 移动代理技术是新型的分布计算技术，随着云计算技术的跟进，物联网中移动代理也具有很好的应用前景。移动代理系统是实现移动代理应用的基础框架。本文简述了移动代理(mobile agent)和移动代理系统(mobile agent system)的定义和特点以及研究现状，讨论了移动代理存在的安全问题，并针对引起安全问题的不同源头给出了不同的保护机制，并分析了移动代理可能的发展趋势。 关键词 :移动代理，移动代理系统，安全机制 Copyright © 2017 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/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 分布式计算是计算机网络时代的关键技术。随着计算机网络的急速发展和新型网络应用(移动设备接入)的出现，Client/Server模式的缺点日益明显。譬如客户机和服务器在计算过程中必须一直维持连接，计算过程有大量的中间结果需要传输，浪费带宽，因而难以适应移动计算的低带宽、高延迟、不稳定的网络环境。Client/Server模式的可维护性和可扩充性也比较差，不利于当今快速多变的网络应用服务领域。基于这种情况，移动代理技术被提了出来。它集软件、通信、分布系统的技术于一体，弥补了传统的Client/Server技术的不足，有着巨大的应用前景。自第1个移动代理系统Telescript由General Magic公司在90年代推出后，使得移动代理在各领域与云计算的结合领域大热，如P2P，电子商务等。移动代理的研究依旧是当今软件技术的一个研究热点。本文详细介绍了移动代理(mobile agent)和移动代理系统(mobile agent system)的定义和特点以及研究现状，通过讨论移动代理存在的安全问题，针对引起安全问题的不同源头给出了不同的保护机制，并分析了移动代理可能的发展趋势。
system: [SYSTEM]

user: 2. 移动代理系统的研究现状 移动代理起源于人工智能，其主要功能是在网络主机之间与其它移动代理进行交互进而完成特定的任务，迄今已有30多年的历史。上世纪90年代，当Telescript [ 1 ] [ 2 ] 商业系统被推出时，移动代理被正式提出。此后，研究者开始关注并研究移动代理。移动代理的雏形是由Chess等人提出的一种传统C/S模型的扩展—巡回代理技术，它的出现进一步推动了对移动代理的研究。Aglet是最早开发的基于Java的移动代理系统，也是最受欢迎的移动代理系统。它的设计非常简洁，紧紧追寻Java模型。Aglet [ 3 ] 移动代理被视为一个移动的Java对象。一个Agent包含核心(core)、代理(proxy)、路由计划(itinerary)和全球唯一的标识符(identifier)。对移动代理的理论研究主要集中在移动代理的迁移机制、交互机制和通信协议等方面。对于移动代理的应用方面，鉴于移动代理的自主性、迁移性和连续性等特点，集合移动代理技术可以支持一些需要智能性的应用 [ 4 ] 。下文中将介绍当前比较成熟而具有代表性的几种移动代理系统。
system: [SYSTEM]

user: 3. 移动代理机制 3.1. 移动代理的定义 根据White [ 5 ] ， Lange [ 6 ] ， Chess [ 7 ] 等的描述，移动代理(mobile agent)是一个代替人或其它程序执行某种任务的程序，它在复杂的网络系统中能自主地从一台主机移动到另一台主机，该程序能够选择何时、何地移动。在移动时，该程序可以根据要求挂起其运行，然后转移到网络的其它地方重新开始或继续其执行，最后返回结果和消息。工作方式见图1所示。 3.2. 移动代理系统 不同的移动代理系统的体系结构各不相同，但几乎所有的移动代理系统都包括以下两部分：代理和MA环境(MAE或称MA服务器、MA主机(MAH)， MA服务设施、Place， Context， Location)。MA环境为代理提供安全、正确的运行环境，实现MA的移动、MA执行状态的建立、MA的启动、实施MA的约束机制、容错策略、安全控制、通信机制，并提供基本服务模块。一台主机上可以有一个或多个MAE。推出后，移动代理系统的研究就吸引了众多的注意力，尤其是近年来云计算技术的广泛应用，通常情况下，一个MAE只位于一台主机上，但当主机之间是以高速、持续、稳定可靠的网络连接时，一个MAE可以跨越多台主机而不影响整个系统的运行效率。如图2所示。 3.3. 移动代理的技术优势 移动代理的移动性、自治性、反应性、导向目标性和针对环境性使移动代理技术在许多领域中，特别是Internet领域中显示了强大的优势。如以下几点： (1) 支持实时远程交互：将移动代理发送到远端系统，代替人在远端完成各种控制活动，可以从根本上解决网络延迟问题。 (2) 封装网络协议：移动代理系统是一种中间件，位于操作系统和应用程序之间，封装了低层网络协议，提供移动、通信、容错、安全等基本功能，开发人员无须了解低层实现即可开发网络应用。 (3) 支持异步自主执行：使用移动代理技术，用户可以将整个任务而不是单个请求提交给多个代理去执行，这些代理被发送到网上之后，可以独立于发送它们的程序，异步地、自主地、协作地完成任务，它们的生命周期可以长于创建它们的程序。 图1. 移动代理工作机制 图2. 移动代理系统 (4) 支持离线计算(断连操作)：无线通信的特性要求系统具有离线计算的能力，由于移动设备同网络的连接是通过低速、不可靠、高延迟的无线网络，要求移动设备始终保持网络连接在技术上也是不可行的。移动代理技术可以解决这个问题。用户派出Agent之后，可以断开网络连接，Agent在网络上自主的运行，当Agent完成任务之后，通过转接机制监视用户是否在线，当它发现用户在线时，就返回计算结果。 (5) 节约网络带宽、克服网络延迟：移动代理的本质是将计算移动到数据端，直接在数据端进行本地处理，只返回最终结果，从而避免了大量中间数据在通信两端的传输。
system: [SYSTEM]

user: 4. 移动代理的安全机制 移动代理系统发展到现在，其基本的体系结构已经建立起来，标准化工作也有了一定的进展。但是随着移动代理可涉及的行业进一步增加，如电子商务，P2P等，因此需要关注的问题也进一步增加。 4.1. 移动代理存在的安全问题 如果要建立一个基于移动代理的开放的商业系统，接受第3方的移动代理，进行诸如电子商务等活动，移动代理系统必须提供足够的安全保证。移动代理机制中的安全问题存在以下几种情形 [ 8 ] ： 4.1.1. 数据传输中的安全问题 当在开放性网络(如Internet)中传递信息时，固有的一个缺点就是不安全性。因而当代理程序在网络中漫游时，它的程序码和数据都是不安全的，因此需要首先考虑在数据传递和通信链接中可能存在的安全威胁。被动攻击。在这种攻击模式下，攻击者并不干预通信流量，只是尝试从中提取有用的信息。最简单的例子就是窃听，以获取代理程序中存储并传递的敏感信息。主动攻击。在公共网络环境下，一类普遍的攻击模式就是一个攻击者可以任意地截获并修改网络层的数据报，甚至将原数据报删除，而用伪造的数据取代 [ 9 ] [ 10 ] 。 4.1.2. 服务器资源面临的攻击 参与移动代理系统的服务器(host server)将允许不同的代理程序在其机器上运行，这使得服务器面临各种恶意代理程序带来的可能的攻击，这些攻击可归纳为如下几种：偷窃敏感资料、破坏服务器系统资源、拒绝服务攻击、扰乱性攻击。显然，在设计移动代理系统时，必须考虑如何保证服务器抵抗以上攻击，同时，对于合法的代理程序，服务器也应给予足够的资源访问权限，这就需要对代理程序的身份进行确认，同时设计相应的安全分级及权限接入控制等。 4.2. 移动代理系统保护机制 移动代理安全保护机制主要是分为对MAP和MA的保护。MAP是指位于网络中各个主机节点的驻留软件实体，它为MA的生存和活动服务，并与相临的MAP联系而协同完成对MAS的维护和管理等工作。 4.2.1. MAP的保护机制 针对服务器资源的保护措施已经得到比较充分的发展和验证，目前在这方面的研究已经较为成熟。例如各种密码技术、身份验证、访问控制、审计和签名技术等，目前计算机网络的安全已广泛应用了这些技术，如SET，SSL等。由于MAP在模型中的位置，它在MAS安全中占有相对有利的地位，因此，确保MAP的安全相对容易，提出的措施也比较容易实施，下面介绍几种常见的措施手段。 (1) 沙盒模型。沙箱模型主要应用实例是Java，其安全特性经过目前的Internet应用的检验是非常好的。这种技术为移动代码构造一个访问控制列表，使得每一次对本地资源的访问都会收到安全性检验，从而有效避免对本地的非法访问，就像被装在一个盒子里一样。不过这种方式对于系统的执行效能影响很大，这只能是在一种特定环境下对安全性要求较为严格的地方选用的一种技术。 (2) 携带验证代码。携带验证代码是为了让移动代码的提供者对其提供的代码按照运行环境MAP所提供的规则进行验证，通过后将验证结果一同发到执行的MAP，并由其验证是否符合安全规则。 (3) 安全代码解释执行。现在的MAS多是采用解释性的语言来作为基础语言，这样主要出于平台通用性的考虑，目前已经实现的MAS多使用Java语言。MAP使用代码验证程序对移动代理进行检验，如果它携带了非法指令，将不被执行。该技术对于执行层脆弱，容易被运行的移动代理所破坏的情况比较实用。 4.2.2. MA的保护机制 MA作为MAS中弱势一方，在MAP的运作过程中，完全由MAP操控其生命周期，因此如何确保MA的安全是MAS安全研究的一个难题。 (1) 部分结果封装：为防止恶意主机对MA的拒绝服务攻击，MA在异地MAP执行的结果移动到下一MAP之前，将计算结果封装并发送回目标MAP，这一机制称为部分结果封装。这一机制建立在这样一个假设之上：MA在执行时会遍历多个MAP，并且在每个MAP上都会收集信息，而且在各个平台上信息量与整个任务相比是很少的。这样的假设限制了这种机制的应用范围。它实质上并没有提供对MA的保护。 (2) 执行追踪：在部分结果封装的基础上，进一步针对所有的执行语句进行检测，力图侦察到所有执行恶意操控行为。这种策略实际上可行性不大，会造成大量的资源消耗，用于对执行审计签名验证，然后由于执行的反复性生成大量的签名数据，并且本模型的理想条件太多，因此目前并没有适用系统。 (3) 时间有限黑匣子：在黑匣子安全系统中，MA在任何时候都不会遭到前述各种攻击，从MAP来看，MA就是一个黑匣子，只能观测到它的输入和输出，而完全不了解它的内部逻辑。
system: [SYSTEM]

user: 5. 移动代理的发展前景 5.1. 移动代理的应用领域 虽然移动代理系统还有诸多的不足之处，但它表现出的技术特点已经吸引了许多人对它的应用研究，目前主要的应用领域在电子商务和网络管理中。如在基于移动代理的网络管理问题中，移动代理技术与网络管理系统集成的基本思想是通过网络在时间和空间上派发携带管理任务的移动代理，即派发移动代理并使它尽可能地接近被管理的分布式资源。移动代理技术能解决集中式网络管理所带来的问题：将原本完全或大部分由网管站承担的管理计算任务分布到网络各节点上，从而减轻了网管站的计算负载，减少了网络管理对带宽的要求，同时提高了网络管理功能的灵活性和可重构性，这样更加适应管理功能的发展和变化，尤其适合于当今在地理上越来越分布的网络环境。 5.2. 移动代理的发展前景 通过移动代理服务器(MAS)的二次开发，在政府、公安、交通、税务、电力、银行、教育、工商、保险、医院、物流、超市、百货等具有行业特性的各个领域开展移动信息化的应用。在移动计算、网络管理、电子商务、智能机器人、交通控制、分布式预测、监控及诊断、分布式智能决策、虚拟现实、网络自动化与智能化、网络化的办公自动化等领域都有着很好的发展前景。
system: [SYSTEM]

user: 6. 结语 移动代理作为一种分布式技术，能否在未来的网络计算中得到广泛的应用，除了视其自身技术的发展程度外，还要看移动代理技术是否迎合网络构成和技术的发展需要，最重要的是能否满足公众和市场的需求。对其发展方向问题，是沿着既定的方向和应用领域直线发展，还是与某项技术结合另做它用，而这一切需要技术发展的契机和研究者们的洞察力。本文在对移动代理系统综述后，提出移动代理存在的安全问题，以及解决办法，通过以上的分析可以看出，尽管移动代理能够得以广泛应用存在很多障碍，但其生存环境——网络的现状和前景及用户的需求决定其极具发展潜力。移动代理技术本身也在不断的吸取其它分布式技术的有益之处和可能的结合点，以定位自己在未来分布式计算技术中的角色。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文提出一种基于改进标准映射的图像加密算法。首先，针对标准映射用于图像置乱加密时的密钥空间小等不足，通过引进变量的非线性项和含参量的线性组合对标准映射进行改进。改进标准映射的相位空间图、Lyapunov指数、时间序列测试均表明了改进标准映射具有良好的随机性能。同时，利用改进标准映射设计了一种新的灰度图像加密算法，在置换阶段，采用改进的标准映射实现置乱得到较好的置乱效果；在扩散阶段，采用动态反馈方式的机制使得扩散过程有很好的扩散加密效果。最后，本文还提出了与本文灰度图像加密算法相关的性能分析，包括密钥空间分析、密钥敏感性分析、统计分析等，所有的仿真实验均表明，本文提出的加密算法对各种已知攻击具有非常强的鲁棒性，并且具有密钥空间大、密钥敏感性强、可抵抗统计分析攻击、蛮力攻击、差分攻击、已知明文和选择明文攻击等优良特性。 关键词 :标准映射，混沌，图像加密 Copyright © 2017 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/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 进入21世纪以来，随着网络通信技术和多媒体技术的快速发展，人们的生活方式发生了天翻地覆的变化，从古时候只能通过书信来交流各种各样的重要信息到现在只需按下发送键就可以轻松地与他人交流。知乎等新兴社交媒体的出现，更是极大地丰富了我们学习知识和交流思想的方式。与此同时，也隐含了许许多多的信息安全隐患，一些不法分子通过恶意攻击等手段获取我们的个人敏感信息来做违法的事情。近几年来，无论国际还是国内报道的有关信息泄漏或被非法窃取的事件是多如牛毛，比如美国‘棱镜门’事件 [ 1 ] ，华为公司内部信息泄漏 [ 2 ] 等等。这些时常发生的事件更是提醒我们要对信息安全问题提高警惕。信息的载体如文字、图像、视频等在公共网络上的传输是造成信息泄露的一个重要原因，而图像因其直观性强、可识别性高等特点占据了我们日常信息交流载体的很大一部分，因此，对图像进行保护就显得非常重要。现阶段图像保护主要有两个方法，一个是通过嵌入数字水印等方法来保护图像的版权；另外一个是通过某种变换或映射对明文图像的特征信息进行隐藏，即图像加密。前者在网络传输过程中图像的一些明显特征不会改变，只是增加了易于识别的水印信息，而后者则相反，即希望通过变换把原图像一些重要的特征隐藏起来。所以，在我们现实生活中，图像加密是对图像进行保护的重要手段。图像由于自身的一些内在特点如数据量大、数据冗余度高和相邻像素相关性强等使得大部分的传统文本加密经典算法如DES(Data Encryption Standard)，AES(Advanced Encryption Standard)等不再适用于图像加密 [ 3 ] 。因此，研究者们提出了大量不同于传统文本加密的算法去对图像进行加密 [ 4 ] 。在这些算法中，基于混沌理论的加密算法引起了人们极大的关注。 混沌，大自然中具有确定性规律的伪随机状态的描述，是指发生在确定性系统中貌似随机的不规则运动 [ 5 ] 。就是说，一个用确定性理论描述的系统，其行为却表现为不确定、不可重复和不可预测等。混沌系统具有对系统初值和参数的极端敏感性、伪随机性、状态遍历性等的混沌特性 [ 6 ] 。正是因为这些性质与密码学中的典型要求非常契合，如混沌对参数和初值的敏感性与加密系统对密钥极端敏感之间的对应、混沌的拓扑传递性和混合特性与加密系统的扩散之间的对应等 [ 7 ] ，所以利用混沌系统来设计对图像加密算法具有很好的应用前景。 自从1989年英国学者Matthews将混沌理论引入图像加密的研究中 [ 8 ] ，就有大批的学者涌入基于混沌的图像加密研究中。1998年，Fridrich利用二维混沌系统提出基于置乱–扩散结构的图像加密算法 [ 9 ] 。在置乱过程中，首先利用二维混沌系统对明文图像像素的位置进行置乱，然后在扩散操作中利用一维混沌映射产生的伪随机序列来加密扩散置乱后的像素。基于置乱–扩散结构的算法占据现有图像加密算法的很大部分 [ 4 ] - [ 24 ] 。其中，在文献 [ 12 ] 中，应用离散混沌动力系统设计了一种具有SP (Substitution-Permutation)结构的图像加密算法。该算法在置乱阶段采用类标准映射产生随机数对明文图像进行位置置乱，通过引入两个1维混沌映射，巧妙地构造出具有强耦合结构的类标准映射，并由其产生伪随机序列对明文图像进行像素位置的置乱，并且该置乱算法的置乱效果比用原标准映射置乱的效果要好。在扩散阶段则采用另外的1维映射产生随机数，利用取模的方式对置乱后的图像像素进行扩散。该算法充分利用 维混沌映射对图像加密，密钥空间大，易于软件实现。文献 [ 4 ] 构造了一个新的二维耦合混沌系统，提出了基于新耦合系统的快速图像加密算法。这个算法对图像像素的置乱和扩散同时执行，减少了整个加密过程的时间消耗。首先，提出基于混沌系统的一个混沌位移(CST， Chaotic shift transform)置乱算法，同时把行列代替运用到置乱后的像素值中。这种方法由于像素置乱和扩散同时执行而大大地减少了执行时间，新构造的二维耦合混沌映射具有很好的混沌特性，使得整个算法有不错的加密效果。在文献 [ 13 ] 中，提出一种块图像置乱算法和基于动力指数的扩散机制。首先把明文图像在水平方向或者垂直方向分成2个相等子块图，然后利用Logistic混沌系统产生2个与图像子块相同大小的坐标索引值矩阵、1个控制两个图像子块交换的控制变换矩阵，进而利用三个矩阵对分块后的两幅图像进行它们之间的像素交换，即对图像的像素位置进行置换产生两幅置乱图，最后采用按位异或运算和取模运算对合并后的置乱图进行像素扩散。这一算法巧妙地构造控制交换矩阵和基于反馈像素的扩散方法使得整个加密算法具有强鲁棒性。文献 [ 14 ] 提出一种基于Chirikov混沌系统、离散小波变换(DWT， Discrete Wavelet Transform)和多级树集合分裂(SPIHT， Set Partitioning in Hierarchical Trees)的图像压缩加密算法。算法采用Chirikov标准映射作为混沌系统对明文图像进行置乱，用包含压缩、扩散的变换对置乱后的图像进行加密。这个算法将信号处理领域的时频分析引入到图像加密中来，丰富了图像加密算法的设计思路。 文献 [ 15 ] 提出一种改进扩散策略来改善众多现有基于置乱–扩散机制图像加密算法的加密效果。用离散化的标准映射对明文图像像素的位置进行置乱操作，用新的双向扩散策略对图像进行扩散，即在一般流加密的基础上，增加了反方向的像素扩散，但在置乱过程中，离散标准映射的参数只有一个 ，即置乱阶段的参数空间由 组成，而且计算简单，从密码学角度来说，可用作密钥的参数少，即密钥空间比较小，用此系统产生的伪随机序列非常容易被预测，当参数 取为定值时，一幅明文图像经过3次置乱后，置乱后的图像仍出现条纹状，这些对于一个安全的加密算法来说，无疑是个安全隐患，在扩散阶段，虽然从正向和反向两个方向扩散能加快像素的扩散速度，但统计分析效果不佳。所以，本文对标准映射进行了探讨，对其改进并将利用改进后的标准映射设计图像加密算法。首先分析标准映射的特性，然后通过增加含参数的线性组合项和变量的非线性项对标准映射进行改进，分析其混沌动力学行为如空间相位图、Lyapunov指数等的特性。最后采用改进的标准映射来设计灰度图像加密算法。利用改进的标准映射来设计算法，可以增大密钥空间和加速混沌行为的发生，在扩散阶段，采用动态反馈机制对置乱后的图像像素灰度值进行扩散。 本文的结构如下，在第1节我们简单地介绍标准映射及其改进，首先，通过标准映射的空间相位图等探讨一些动力学性质，然后对标准映射进行改进并分析其动力学性质，最后比较标准映射和改进标准映射在图像置乱的效果；第2节提出基于改进标准映射的灰度图像加密算法；提出加密算法的仿真实验和加密性能分析放在第3节，最后在第4节给出本文总结。
system: [SYSTEM]

user: 2. 标准映射及其改进 2.1. 标准映射 在混沌动力学理论中，有一类映射称为标准映射，又称Chirikov标准映射，它是一种从边长为 的正方形区域到它自己的保面积映射。其数学公式定义如下 [ 9 ] ： (1) 这里 是满足大于0的系统控制参数， 位于 方形区域。 标准映射是对称的并且退化能产生某些特殊的特性，如当参数 逐渐减小时，其混沌轨道会较快出现“岛礁”形状。标准映射的雅可比矩阵的行列式值为1，因而是二维保面积映射，而且有两个不动点： ， 。标准映射的参数 对系统(1)的混沌动力学行为起着控制作用 [ 25 ] ， 被称为类似黄金分割数0.6183比例的系统(1)混沌状态临界点，此时的KAM (Kolmogorov-Arnold-Mosser)曲线被称不变黄金曲线，其相位空间图如图1(b)所示，这个图展示了由光滑函数产生各种保面积不变的经典相位空间结构，即某些稳定的‘岛礁’嵌入到一片混沌海域里面，而且在相同的结构在越来越小的量级上出现，呈现分形现象，在黄金分割数不变曲线的附近相位图上出现‘黄金尾巴’，这时的相位空间对所有光滑函数是普遍的，当参数 小于黄金分割数时，KAM不变曲线是有界的，当系统控制参数 大于黄金分割数时，KAM不变曲线就变成无界的，即出现混沌状态，并且以某种扩散速度不断地扩散到整个区域。图1(a)，图1(c)和图1(d)分别是当参数 取为0.6， 1， 5对应的相位空间图，从图中可以看到，对于不动点和周期点的附近时稳定外，其他点在区域上表现为伪随机状态，而且，随着参数 的不断增大，系统的混沌状态越明显。标准映射的Kolmogorov-Sinai熵为 [ 26 ] 。 为了使用标准映射对图像进行置乱加密，文献 [ 9 ] 对系统(1)进行从边长为 的方形区域离散化到以正整数 为边长的方形格子，即：令 ， ， 则系统(1)可变为 (2) 这里 是方形图像的边长， 为系统参数。 2.2. 标准映射的改进及其特性分析 由式子(2)易知，若我们把离散化的标准映射(2)应用到明文图像像素的位置置乱，依据混沌加密的特点，通常我们把初值和参数设为加密系统的密钥，但在这里只有一个参数 ，而且计算过程简单，这个就可能会导致加密系统的密钥空间小和随机序列容易被预测等的问题，有一定的局限性，为了有效的改变这一情况，受文献 [ 19 ] 的启发，我们在原来标准映射的基础上对系统(1)进行改进，即增加含参数的线性组合和变量的非线性项，这样就可以扩大加密系统的密钥空间和加快相邻像素相关性减弱的速度。对系统(1)改进的标准映射数学公式表示如下： (3) 这里 ， 是大于0的系统控制参数， ， 为非线性项的指数。 图1. (a)~(d)分别为标准映射取参数k = 0.6， 0.971635， 1， 5的相位空间图 下面就改进标准映射(3)的相位空间图、Lyapunov指数谱曲线、时间序列测试和图像置乱效果来说明本文提出改进方法的有效性。 一个系统的空间相位图直观地显示了其动力学行为演化的过程，在图2，我们比较了标准映射和改进标准映射的相图，图2(a)是标准映射参数取 时的相位空间图，图2(b)则为改进标准映射参数分别取 ， 对应的空间相位图。从图中我们发现，当我们取相同初值时，改进标准映射比标准映射更快的达到“遍历”状态，而标准映射则出现了一些稳定的区域，这说明改进标准映射比标准映射有更好的混沌特性，对设计图像加密算法来说是更有利的。 指数是指在相位空间中相互靠近的两条轨道随着时间的推移，轨道之间按指数分离或聚合的平均变化率。在实际应用中，混沌系统的最大Lyapunov指数具有重要的意义，而且其计算容易在计算机上实现。在图3我们分别画出了标准映射(0Std， Original Standard Mapping)和改进标准映射(IStd， Improved Standard Mapping)的Lyapunov指数谱曲线图，即取定初值和其中一个参数，控制另外一个参数变化得到相应的Lyapunov指数。从曲线图我们看到，标准映射和改进标准映射的Lyapunov指数均有一个大于0，另一个小于0，并且随着参数的不断增大，两者Lyapunov指数的绝对值也越来越大。我们选取 图2. (a)， (b)分别为标准映射和改进标准映射在相同初值条件下的相位空间图 图3. (a)~(c)分别为标准映射和改进标准映射不同参数的Lyapunov指数曲线图 相同的初值，不同的1000个参数值对应有1000个不同的Lyapunov指数值，求得标准映射和改进标准映射的最大Lyapunov指数平均值分别为： ， ， 。从以上的分析表明我们改进的标准映射的混沌特性要比标准映射要更优。因此利用改进标准映射来设计加密系统是较标准映射更适合的。 时间序列分析是对时间序列进行统计分析，即对某件事件大量的已有的时间序列数据，用数学的方法进行研究分析，寻找其变化规律，从而可以对未来的情况进行预测、决策和控制。在本论文中，为了更进一步说明改进的标准映射具有较好的随机性质，我们测试了改进标准映射产生时间序列的相关性，其中自相关性系数和互相关系数是两个主要的度量指标。对于两个随机时间序列 ， ，延迟 阶的互相关性系数(crosscorr)和延迟 阶的自相关系数(autocorr)的数学公式定义分别如下： (4) (5) 这里 指的是序列 的算术平均值。图4是改进标准映射两个变量的时间序列图，图5分别对应变量 的自相关性测试、变量 的自相关测试、 与 的互相关测试。从测试结果可以看到，改进标准映射产生的序列具有很强的随机性，因而具有不可预测性等好的密码特性，特别适合用于设计加密算法。 类似于标准映射(1)的离散方式，我们可以对改进标准映射(3)进行离散化，其离散化的数学公式表达式如下： (6) 图4. (a)， (b)分别是改进标准映射的x， y时间序列 图5. (a)~(c)分别为改进标准映射产生时间序列的自相关性和互相关性测试结果 这里 为方形图像行或列的像素个数。 ， 为大于1的正整数， ， 为正整数。为了兼顾计算机运行速度和计算复杂性， ， 的值不应取得太大。在应用离散改进标准映射对图像进行置乱时，为了避免出现 点不改变位置的特殊情况，类似于文献 [ 18 ] ，我们引入数对 ，其中 ， 为正整数，即对(6)式做如下变形： (7) 图6，图7分别显示了离散化的标准映射(2)与离散化的改进标准映射(7)对大小为 的灰度图像Lena的置乱效果。这里 ， ， ， ， ， 。从图中我们可以比较发现，离散化的改进标准映射(7)的第2轮置乱就出现了不可识别的雪花图，但标准映射置乱2次后仍然出现了纹理状的置乱图，这就说明了改进标准映射的置乱效果比标准映射要好很多。我们第2节将利用离散化的改进标准映射(7)来设计对灰度图像的加密算法。 图6. (a)~(d)分别对应明文和用标准映射置乱1， 2， 3轮的置乱图像 图7. (a)~(d)分别对应明文和用改进标准映射置乱1， 2， 3轮的置乱图像
system: [SYSTEM]

user: 3. 基于改进标准映射的图像加密算法 基于以上的结果和分析，我们在这一节设计一种基于改进标准映射的灰度图像加密算法。这个算法采用传统的置乱–扩散结构。在置乱阶段，利用离散化的改进标准映射(7)对明文图像进行像素位置的置乱，我们提出的算法只需置乱3次就可达到杂乱无章且没有纹理的置乱图；在像素扩散阶段，采用动态反馈的扩散方式，利用已经加密的密文和由改进标准映射产生密钥去加密置乱后的图像像素灰度值，进而使加密效果更优。在这个算法中，我们选取明文图像像素的SHA256哈希函数值作为加密系统密钥的一部分，如果明文的像素改变很微小甚至1比特值，均会引起完全不同的明文SHA256哈希值，这也就说明了我们的密钥对明文是极端敏感的，同时也使得我们的加密算法能够很好的抵御明文攻击和差分攻击。不失一般性，我们不妨记明文图像为I，且其大小为 ， ， 分别为像素矩阵的行数和列数。明文图像像素的SHA256哈希函数值记为 ，算法的具体步骤如下所阐述： Step 1. 读入明文，输入密钥。读入明文图像I，并记 ，计算明文图像的SHA256哈希函数值 ，并将其转化为一个大小为 的向量 ，设置要执行图像置乱的次数iter，输入改进标准映射的参数 ， ， ， 。 Step 2. 计算防止出现 置乱无效的整数对 。首先计算向量 的大小和所有元素的和，分别记为 ， ，然后选取向量 的奇数项和偶数项的元素并分别求和，分别记为 ， ，最后分别利用(8)， (9)式计算 ， 。 (8) (9) Step 3. 利用离散化改进标准映射(7)对明文灰度图像像素的位置进行置乱iter次，置乱后的图像矩阵记为I1。 Step 4. 利用公式(10)， (11)计算改进标准映射(3)式的初值 ， 。 (10) (11) Step 5. 计算改进标准映射的两个新参数 ， ，和为了避免产生过渡效应的迭代步数 。具体计算过程通过以下(12)， (13)， (14)式得到： (12) (13) (14) Step 6. 以 ， 为初值， ， 为参数，迭代改进标准映射(3)式 次，产生两个序列 ， ，为了避免量化过程出现的过渡效应发生的情况，我们把 ， 的前 项丢弃。这样我们就得到两个大小均为 的向量 ， 。 Step 7. 利用Step 6生成的两个随机序列产生3个密钥流，记为key 1， key 2， key 3。其计算公式如下(15)， (16)， (17)式： (15) (16) (17) Step 8. 将置乱后的图像矩阵I1重新排成一个一维向量I2。依据以下(18)式从上到下，从左到右的顺序排成一行，同时利用(19)式计算除了I2第一项以外的所有元素的和，记为 ，最后根据(20)式产生一个种子值seed。 (18) (19) (20) Step 9. 计算用来加密置乱后I2的第1个元素的密钥 。这里根据(21)式来计算，该值与key 1和key 2有关。 (21) Step 10. 加密置乱后图像I2的第1个元素。即是对向量I2的第1个元素进行扩散产生最后的密文I3的第1项。扩散公式(22)如下： (22) Step 11. 设置 ，计算用来加密置乱后元素的动态指数 ， 。这2个动态指数与已经加密过后的元素和由(15)， (16)产生的密钥有关，数学计算公式如下(23)， (24)所示： (23) (24) Step 12. 采用Step 11产生的 ， 根据如下式(25)对置乱后的图像I2的第 项进行加密，直到 。 (25) Step 13. 对置乱后图像I2的最后一个像素加密。首先利用式(26)计算类似Step 12的指数，然后用式(27)对I2的最后一个像素进行加密。然后把I3拉成一个新的2维矩阵I4，即为我们的最终加密密文。 (26) (27) 以上加密过程中 是指实数 除以实数 得到的余数， 是指对实数 的四舍五入取整函数， 返回不超过实数 的最大的整数， 返回的是实数 与实数 的按位异或运算结果， 是指对实数 的取绝对值运算。本文提出加密算法的流程图见图8，解密过程是加密过程的逆过程，其大致流程图如图9，这里值得注意的是，在逆扩散阶段要从逆序开始解密，即采用相同密钥做逆运算。详细步骤这里不再赘述。 图8. 基于改进标准映射的加密算法流程图 图9. 基于改进标准映射的解密算法流程图
system: [SYSTEM]

user: 5. 总结 本文提出了基于改进标准映射的灰度图像加密算法。首先，对运用以往标准映射进行加密的图像加密算法比较发现，标准映射的参数空间很小和计算复杂性相对简单，于是对标准映射进行改进，增加了变量的非线性项和含参数的线性组合，以增加映射的参数空间，我们对改进标准映射进行了相位空间图、Lyapunov指数、时间序列的分析，分析结果表明，改进标准映射具有较好的混沌特性，即伪随机性、遍历性等。然后利用改进的标准映射设计了一种对灰度图像进行加密的算法，在加密的扩散阶段采用了动态反馈模式机制。最后我们对本文提出的灰度图像加密算法进行了各种各样的性能分析，包括密钥分析、密钥敏感性分析、统计分析等，所有的性能分析显示，本文提出的灰度图像加密算法具有较强的鲁棒性，非常适合实时数字图像加密。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 World Wind Java是一个优秀的开源代码三维地理信息开发平台。与其他三维地理信息平台类似，World Wind Java同样面临以WMS格式发布的海量矢量数据拾取与空间检索需求。本文利用ARC SDE提供的空间数据检索函数开发的服务接口扩展实现了World Wind Java的空间数据检索功能，并在“北海区海洋综合信息一张图”系统中进行了实际应用，验证了方法的有效性。 关键词 :World Wind Java，空间数据引擎，矢量数据，空间检索 Copyright © 2017 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/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 World Wind是由NASA的科研人员开发的开放源代码三维地图平台。它可以将Landsat 7、MODIS (Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer，中分辨率成像光谱仪)、SRTM(Shuttle Radar Topography Mission，航天飞机雷达地形测图任务)等多颗卫星的数据及其它WMS(Web地图位置服务，Web Map Service)服务商提供的图像通过一个三维的地球模型展现 [ 1 ] [ 2 ] 。World Wind软件包括Java SDK(Java开发版)和.Net SDK (.Net框架开发版) 2个版本，其中Java SDK即可以用于开发桌面版系统，也可以开发成为Java applet嵌入网页中运行 [ 3 ] 。ARC SDE (空间数据库引擎，Spatial Database Engine)是ARC GIS(地理信息系统，Geographic Information System)的空间数据引擎，提供空间和非空间数据进行高效率操作的数据库服务，支持多用户同时并发访问和操作同一数据。 本文在World Wind Java三维开源平台的基础上，通过ARC SDE的空间操作函数扩展了平台对WMS图层数据源的空间检索能力，构建具备点、线、复杂面和缓冲查询能力的WebService接口，并在“北海区海洋综合信息一张图”系统中得到了应用，证明此类方法有效的解决了海量数据表现与空间检索的矛盾问题。
system: [SYSTEM]

user: 2. 需求分析和设计 2.1. 需求分析 World Wind Java使用Applet和Application两种框架，支持多种文件格式和网络数据源，可以满足构建实用的三维地理信息应用系统的需求。World Wind Java支持KML/KMZ、SHP、GPX等多种格式的文件数据源，它使用UserSurfaceIcon类表示点图元，使用UserPolyLines和UserPolygons类分别表示线和面图元，这些图元都可以通过实现鼠标和键盘接口响应用户操作，使程序具有良好的地图空间交互能力 [ 4 ] 。 World Wind Java对以上三类图元提供了巧妙的拾取操作支持能力。由于三维地理信息系统在表现过程中存在一个三维向二维的投影，要从用户点击的屏幕点(像素位置)获取图元是存在一定困难的。屏幕是一个二维的画布，而用户真正要提取的实际上是三维球体上的位置，这个二维像素坐标与三维地理坐标并不存在明确的一对一的关系。如果先从二维像素坐标转换成三维的地理坐标，再通过复杂的空间逻辑运算决定与哪些图元相交的话，效率是非常低的。为了克服这个问题，World Wind Java非常巧妙地使用了窗口颜色缓冲相交检验的方法来处理图元拾取过程中的判断，使拾取操作的处理变得简单和可行。 World Wind Java在拾取(Pick)操作时，World Wind调用每一个图层的AbstractLayer接口的doPick方法，就像它绘图时要逐个调用DrawContext方法一样。World Wind Java在调用这两种接口的顺序恰好相反，绘图时从最底层开始，而拾取时从最表层开始。当应用程序发出指定点(区域)的拾取消息时后，各图层顺序负责根据指定区域检查是否有相交对象，并提交对象描述，在全部图层循环后，应用程序就获得了指定点的图元清单。在这一过程中，控制器首先将当前的选取点(区域)对应的范围颜色缓存清除，这个操作是在后台缓存中进行的，所以并不影响用户的视觉效果。然后控制器遍历每一个图层，每个图层用特定的拾取标志色进行绘制，这个过程同样是在后台进行。图层中每个可拾取(Pickable)的图元使用不同的标识颜色，通过读取指定区域的颜色缓冲区的值，就可以判断出该图元是否应当被拾取。所有图层循环过后，应用程序就可以获得一份拾取图元的清单，这种方法避免了复杂的空间逻辑运算，效率非常高。 这种空间要素拾取的解决方法存在一个缺陷，对WMS服务提供的栅格数据的数据源支持能力不足。针对此问题，目前主流方法是采用在栅格图上直接绘制矢量图形的办法来解决，但是该方法无法使用大数据，且不适合本文应用平台技术体系。World Wind Java对WMS等空间栅格数据格式支持非常好，可以兼容大部分WMS服务器发布的空间影像数据服务。当我们面临大量的遥感影像数据和几十万节点乃至几百万节点的空间图元数据时，使用矢量数据源通过WMS发布是保证系统效率的最好办法。这种数据表现方式面临着一个问题：所有图元都被栅格化成了空间影像，World Wind Java无法再通过“渲染”的方法区分用户点击的是哪一个图元，也就失去了高效实现空间检索的一个重要途径。 国家海洋局北海信息中心在构建“北海区海洋综合信息一张图”系统时面临海量数据的检索和操作问题，由于确权用海、海洋功能区划、道路、居民点等图层空间数据量非常大，系统使用了WMS图层来发布这些空间要素。同时针对用户提出的空间要素的地图检索功能，系统通过ARC SDE提供函数实现了这一需求，从而通过两种技术的结合，为用户提供了优良的用户体验。 2.2. 解决方法 “北海区海洋综合信息一张图”系统使用oracle数据库存储数据，并使用ARC SDE for Oracle提供了ST_Geometry类型来存储和处理几何数据，st_geometry是一种遵循ISO(国际标准化组织，International Organization for Standardization)和OGC(开放地理信息系统协会，Open GIS Consortium)规范的，可以通过SQL(结构化查询语言，Structured Query Language)直接读取的空间信息存储类型。采用这种存储方式能够更好的利用oracle的资源并兼容oracle的特征。使用st_geometry存储空间数据，可以把业务数据和空间数据存储到一张表中，因此可以很方便的在业务数据中增加空间数据。 如前所述，可以通过监听World Wind Java在屏幕上的鼠标操作，系统将二维屏幕坐标通过World Wind Java画布提供的方法转为三维坐标，并判断三维坐标的合法性。当用户点击的是一个合法的三维坐标时，通过ARC SDE的空间检索函数就可以获取保存在ARC SDE数据表中的记录集。使用这种方法的优点在于：首先，它扩展了World Wind Java的空间数据检索能力，使得我们对海量数据进行表现和操作时，在充分发挥WMS服务的用户操作快速响应能力的同时提供高效的空间数据检索能力；其次，利用这种方法可以将多个数据表进行“UNION”或“UNION ALL”检索并在后台形成一个数据集，从而将一些业务逻辑的调整从前端移到服务器端，符合分层开发的设计趋势，降低了系统的耦合度。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结束语 系统利用ARC SDE的空间检索函数扩展了World Wind Java中的WMS服务图层的空间数据操作能力，在World Wind Java平台上实现了点、线、面检索和空间缓冲检索等多种功能，并利用Web Service服务提供了可复用的空间数据检索与操作接口，降低了系统耦合度，提高了开发和应用的灵活性。利用该方法所构建的系统已经在国家海洋局北海分局建立的“北海区海洋综合信息一张图”得到了应用，为北海区海洋管理信息化和集成框架建设提供了有力的支持。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 目的：应用潜变量增长曲线模型探讨分析生态移民儿童行为问题随时间的变化规律及一般自我效能感和班级环境对儿童行为问题发展趋势的影响。方法：针对生态移民儿童进行三次调查，应用潜变量增长曲线模型，考察儿童行为问题的发展趋势，进一步分析一般自我效能感与班级环境对生态移民儿童行为问题发展水平与速度的影响。结果：1) 行为问题在三次调查期间下降速度显著大于0(p < 0.000)，截距的变异(σ 2 = 272.328， p < 0.05)也显著大于0，截距与斜率之间无显著相关；2) 对行为问题变化模型截距的预测中，性别与同学关系有显著的负向预测作用(p < 0.001)。在对变化模型斜率的预测中，一般自我效能感有显著的负向预测作用(B = −6.891， p < 0.05)。结论：生态移民儿童行为问题在三次调查期间呈线性下降趋势，其起始行为问题水平呈现明显的个体差异，且起始水平与下降速度无关。班级环境中的同学关系越好，初始水平行为问题总分越低。一般自我效能感越高，行为问题的下降速度越快。 关键词 :潜变量增长曲线模型，生态移民，儿童行为问题，自我效能感，班级环境 Copyright © 2017 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/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 生态移民(Eco-migration)，系指为保护某地区特殊的生态或让某地区的生态得到修复而进行的移民，也指因自然环境恶劣，基本不具备人类生存条件或不具备就地扶贫条件而将当地人民整体迁出的移民(梁福庆，2011)。目前已有研究表明生态移民较非移民更容易罹患焦虑、抑郁、酗酒甚至吸毒等心理健康问题(Harpham， 1994)。而移民儿童正处于身心发育与接受教育的重要时期，环境的巨大变迁使得一些儿童在社会生活等诸多方面均处于应激状态，更容易发生心理和行为问题(Aonghas， 2002)。儿童行为问题是儿童时期较为常见的行为偏异，它直接影响儿童学习效能、知识与技能的获得，可能对儿童身心及社会适应能力的发展带来不同程度的影响，更有甚者还可能成为成年期精神疾病的根基(Lerner， Inui， Trupin， & Dougla， 1985)，给家庭和社会造成一定的负担。已有先前研究表明，问题行为的检出率在性别上有明显的差异(崔丽霞，雷雳，2005；何一粟，李洪玉，冯雷，2006)；而年龄差异的研究多呈现年级越高、问题行为发生越普遍的现象(崔丽霞，雷雳，2005；林向英，韦小满，郑慧贾，2005)，但也有研究显示无统计学差异(张迪，白春玉，王帆，2006)。就目前现有研究来说，关于生态移民心理健康的研究对象多为成年移民，真正意义上的生态移民儿童的行为问题的研究较少见。 潜变量增长曲线模型(latent growth curve modeling， LGM)基于结构方程模型的理论，通过潜变量来描述纵向测量的发展特征，较传统注重总体的纵向研究更加注重对个体的研究，不仅能对个体的发展轨迹进行描述，并且可以分析个体之间的差异及存在差异的原因(周立业，高彩虹，王晓成，2014)。 本研究创新性地采用潜变量增长曲线模型为研究方法，探究了生态移民儿童行为问题在总体和个体水平上的变化趋势与异同，为后续的研究工作提供了更为详实的数据支持，对生态移民儿童行为问题随时间变化趋势及影响因素全面系统的描述具有重大意义。
system: [SYSTEM]

user: 3. 讨论 本研究表明被试生态移民儿童在移民初期的行为问题呈逐渐降低的整体趋势，这与以往关于儿童行为问题发展趋势的研究结果是相符的(Crijne， Achenbac， & Verhulst， 1997)，但与部分研究显示的中学生行为问题随年级增高递增的结果并不一致(张珊明，2006)，这也说明了生态移民初期是移民儿童行为问题发展的特殊时期。本研究通过对生态移民儿童进行连续三次追踪调查，实现对生态移民儿童行为问题发展过程的潜变量增长曲线建模，结果显示生态移民初期移民儿童行为问题呈线性增长的发展变化趋势。与此同时，本研究发现生态移民儿童行为问题的起始水平呈明显的个体差异，与罗静等(2009)的研究结果是一致的。这也表明，他们在第一次追踪调查中的行为问题水平并不相同。本研究结果还显示行为问题的发展速度与初始水平二者相关不显著，这说明无论行为问题初始水平得分高低，其发展速度可快可慢。在本研究中第一次调查时班级环境中同学关系越好，行为问题的起始水平越低，与王晓玲等(2012)和黄韵如等(2012)的研究结果也是相符的。 本研究结果显示第一次调查时的一般自我效能感对行为问题的发展趋势有负向的影响，且第一次调查时一般自我效能感越高，行为问题的下降速度越快。这说明一般自我效能感高的生态移民儿童更容易积极适应周围环境的变化，努力调节自己的行为与之相协调，这在黄文锋等(2004)的研究中也得到体现。本研究还指出，第一次调查中的一般自我效能感对行为问题初始水平、发展趋势及变化速度均有显著的影响。一般自我效能感高的移民儿童在新环境中能更好的控制行为，对学习的自我管理能力较强，更易取得较好的成绩(张鼎昆，方俐洛，1999)。本研究中，第一次调查中的一般自我效能感对初始状态的行为问题得分没有显著影响，而同学关系也未对行为问题的发展趋势产生显著影响。先前刘丽英的研究也表明中学生一般自我效能感受家庭和学校环境的影响较大(刘丽英，2006)。 本研究的不足之处 因本研究仅进行了三次连续追踪调查，未对行为问题亚分类进行研究，且行为问题其他影响因素尚未涉及，这有待于进一步研究充实。