DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 指标体系的构建与测度方法的选择 城乡一体化是一个复杂的系统体系，涉及到城乡发展的方方面面，但并非每一方面都能运用定量的方法进行评估，加之我国城乡一体化水平测度的研究还处于起步阶段，增加了设计指标体系的困难。本研究基于国内外城乡一体化发展水平测度经验，充分考虑西藏自治区的实际情况，对影响西藏城乡发展一体化的因素进行合理分解，确定各项评价指标，进而对西藏城乡一体化发展水平进行整体性评价，总结西藏城乡一体化发展的成就并发现其存在的问题。 3.1. 城乡发展一体化评价指标体系的构建原则 全面性原则。城乡发展一体化是一个复杂且庞大的综合系统，包含空间、经济、社会、环境的各个方面，要构建城乡发展一体化的评价指标体系就必须充分了解城乡发展一体化的内涵，明确城乡发展一体化与各评价指标之间的关系。城乡发展一体化评价指标的选取既要注意在时间上的连续性，又要要求空间上的全面性，力求构建的指标体系能够多层次、多角度的反映西藏城乡发展一体化的全貌。 可行性原则。根据全面性原则选取了能够覆盖城乡发展一体化全貌、反映其内涵和水平的评价指标，但由于理论与现实之间的差距，因统计数据的缺乏只能将其放弃。因此，在构建指标体系时也要遵循可行性原则，使各评价指标的统计数据能够较容易地获得，如能够从统计部门公开的统计数据资料查询或调查者有其他渠道获得。同时，在指标体系的设计过程中要充分考虑评价区域的经济特征，统计指标能够真实地反映目标区域的城乡发展一体化水平。 可比性原则。对城乡发展一体化评价指标体系要求在时间上能够进行不同年份之间的纵向比较，又能在空间上进行不同区域之间的横向比较，因此评价指标必须具备可比性原则，城镇和农村之间的统计口径应一致，指标的定义、数据来源等必须相同，确保统计指标能够客观地反映西藏城乡发展一体化的进程。 3.2. 城乡发展一体化指标体系的结构 本文在借鉴相关理论的基础上，根据西藏城乡发展的实际和数据的可得性，结合构建城乡一体化指标体系已有的研究成果，构建了一个相对比较全面、系统的指标体系，来反映西藏城乡发展的差异。该指标体系包括城乡空间、城乡经济、城乡社会与城乡环境，为了能更加有效地实用于后续分析，我们进一步将这些因素细化为二级参数，具体情况如表3所示。 3.3. 指标处理方法 由于指标间的属性和量纲不同，不能直接进行计算，需要对原始数据进行变换处理，即指标的正向化和无量纲化。(1) 正向化处理。城乡发展一体化水平评价指标体系的基础指标包含正指标和逆指标，指标属性不一致，直接对其加总难以反映不同作用力的综合结果，因此在进行计量处理之前需先将逆指标转化为正指标，使所有指标对城乡发展一体化水平的作用力趋同化。根据逆指标的经济含义，本文采取倒数形式对逆指标进行正向化处理。(2) 无量纲化处理。城乡发展一体化水平评价指标体系的各基础指标具有不同的量纲和量级，若直接采用各指标的原始数据进行计量分析，会造成主成分偏重于方差较大的指标，影响评价结果。因此，需要对原始数据进行无量纲化处理，具体处理过程中，我们采用均值化方法对基础指标进行标准化处理。 Table 3 The evaluation index system of the integration level of urban and rural development in Tibe 总指标 方面指标 基础指标 指标性质 城乡发展 一体化指数 城乡空间一体化 空间集聚 X1城市化水平 正 城乡往来 X2旅客周转量（亿人次/公里） 正 X3平均每万人公共汽车拥有量（辆/万人） 正 城乡信息化 X4人均邮政、电信费用支出（元/人）正 正 X5城乡电话用户数比 逆 城乡经济一体化 城乡经济总量 X6人均GDP（元） 正 X7非农产业与农业产值比 逆 城乡产业结构 X8二元对比系数 正 X9二元反差系数 逆 城乡就业 X10非农业从业人员与农业从业人员比比重 逆 X11农村从业人员非农比例 正 城乡居民收入 X12城乡居民人均收入比 逆 X13城乡居民人均工资收入比 逆 城乡居民消费 X14城乡居民人均消费比 逆 城乡技术进步 X15农业机械化水平 正 城乡社会一体化 城乡基础教育 X16在校学生人均教育经费投入 正 城乡医疗卫生 X17城乡人均医疗保健支出比比重 逆 城乡居住消费 X18城乡人均居住消费比 逆 城乡文化消费 X19城乡居民家庭文教娱乐支出比 逆 城乡生态环境一体化 城乡生活环境 X20废水排放量 逆 X21生活垃圾清运量 正 城乡生态绿化 X22建成区绿化覆盖率 正 表3. 西藏城乡发展一体化水平评价指标体系 3.4. 指标测度方法 前人对城乡发展一体化水平测度方法的研究已有比较丰富的成果，如相对指数法、层次分析法、主成分分析法等都是比较常用的方法。本文选择主成分分析方法进行分析，原因在于该方法不仅可以简化数据结构，将多个指标转化为少数几个主要代表指标，而且能够保留数据信息量，同时评价指标权重根据主成分的方差贡献率来确定，避免了评价指标的共线性和权重确定的主观性，使评价结果趋于客观合理。本文的主成分分析模型为： 在此模型中，根据本文的实际数据，P表示样本(即年份)，m表示变量(即22个基础指标)。 此处的i表示从第一个变量到最后一个变量，即从指标1到指标22，为原始变量协方差矩阵的特征值所对应的特征向量。 是原始变量经过标准化处理后的值。此处的i表示从第一个变量到最后一个变量，即从指标1到指标22。 主成分的方差贡献率表示主成分的方差占全部方差比例，主成分 的方差贡献率计算公式为： (此处的i表示从第一个样本到最后一个样本，即从第一年到最后一年。) 方差贡献率越大说明主成分的解释力度越强，根据累计方差贡献率达85%确定主成分个数，其计算公式为： (此处的i表示从第一个样本到最后一个样本，即从第一年到最后一年。)
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user: 5. 结论及建议 通过对2004~2013年西藏城乡发展一体化水平测度的分析，可以看出西藏城乡发展一体化在城乡空间、城乡经济、城乡社会和城乡环境上都取得了一定的成就，但也存在相应的问题。首先，城乡空间、城乡经济、城乡社会和城乡环境对西藏城乡发展一体化均起到了正向促进作用，其中城乡经济一体化成果较为显著，但其推动力度与其他方面指标相比差距不大，因此，要想实现西藏城乡发展一体化的跨越式发展必须首先推动经济一体化的进程；其次，城乡社会一体化的效果不甚明显，农村居民和城镇居民享受社会公共服务的差异较大，因此，提高城乡社会一体化水平应是西藏未来城乡发展一体化的重点推进对象；最后，城乡产业结构和城乡环境生态绿化方面存在严重的二元结构特征，西藏未来城乡发展一体化应着重调整城乡产业结构和生态环境的改善。针对以上问题，本文认为西藏未来的城乡发展一体化的推进重点应该在以下几个方面： 第一，合理调整经济布局，推动城乡经济一体化发展。首先，加快发展优势产业，增强整体经济综 图9. 2004~2013年西藏城乡社会一体化指数变动折线图 图10. 2004~2013年西藏城乡环境一体化指数变动折线图 合实力；其次，要围绕中心城镇，合理布局产业结构，适当引导资源配置向县域和中小城镇转移，为经济欠发展地区创造条件；最后，加大对农牧区的投入，提高农业现代化的水平，增加农牧民收入，缩小城乡人居收入差距。 第二，加大社会保障事业投入，构建城乡一体的社会保障体系。首先，切实增加农民收入，建立健全农业补贴制度，完善补贴办法，扩大补贴范围，增加农民生产经营性收入；其次，优先发展教育事业，加强师资队伍建设，保障教育经费投入，提高农村初高中升学率；最后，加快发展农村社保、卫生事业，建立和完善农村社会养老保险体系以及新型农村合作医疗制度，确保农村老人老有所依，解决农民“看病难”的后顾之忧。 第三，加强生态环境保护与建设，建设良好的人居环境。首先，重点抓好垃圾、污水处理设施，提高废气废水排放达标率和生活垃圾无害化处理率，推进农村环境综合治理工程，不断美化农村生活环境；其次，扎实推进节能减排工作，鼓励推广应用节能环保的新工艺、新技术、新材料，严格限制高能耗、高污染企业发展，大力倡导低碳文明生活方式。
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user: 摘 要 在分析现代文明所造成的生态的破坏性原因的背景下，指明生态学意义上的生存危机对人类生存发展的威胁，探求传统文明对于生态文明社会的建构的积极意义，运用天人合一思想在生态建设领域的思想导向作用，既有助于生态危机的解决，对人类生态学作出理论贡献，又是对中国传统智慧的一种弘扬。 关键词 :人类生态学，生态危机，思想变革，天人合一，生态文明
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user: 1. 全球化条件下的抉择失误 随着和世界市场的形成和资源配置的不平衡化，全球化越来越呈现双刃剑的影响力。一方面带来的技术相互支持，合作的便携力使得人类构成且依靠全球协作的物质条件和技术条件既已成熟；另一方面，如同病毒般能快速互相感染的能力，即在经济领域的全球协作已成为榨取地球和传播污染物的全球协作，贫困、肮脏的集中化趋势便是很好的确证。在这相去甚远的两极中，人类选择了毁灭的道路而不是力挽狂澜，正视生态学意义上的生存危机，充分利用协作思想来处理危机，人们沉浸于对经济学意义上的生存危机的胜利，高度理性化的全球化市场经济体制促使人们运用现代科技武装起来的工业系统去征服地球，可以说危机不是来自对自然的畏惧，不是来自宿命而是来自人类理性的狂妄和工业文明的滥觞。 当我们沉湎于满足生存危机在经济学意义上的解决时，生态学意义上的生存危机正裹挟着黑暗文明向我们席卷而来。在黑暗文明中，我们成为大自然的报复对象，当我们沾沾自喜于对环境的改变使之适应人类的欲望发展时，我们忽视了生态系统的承受能力是有极限的，环境的变化也会直接影响物种的生存，这种反作用势必会如同整个适合生物生存的环境是生物自身努力的成果，招致人类灭绝的环境也是人类自身努力的恶果。人们狂妄张扬自身主体能动性的同时忘记了环境的变化会直接影响物种的生存，即环境的报复。
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user: 2. 生态文明觉解的迫切性和实现生态文明的思维结构 人类的文明之花盛开在一块块逐渐溃烂的地球上。田松教授写道“有人相信自然的调节能力，相信在这一轮文明的灭绝之后，还会有新的文明出现。在人类以往的历史上，文明之间的转换更替并不鲜见。你方唱罢我登场，在雅典、玛雅、吴哥等文明的废墟之侧，总有新的文明出现。凤凰涅槃。即使伴随着生态灾难，也限于某个地区，某个民族。从全球范围看，大地依然是稳定的，坚实的，永不塌陷的，但是，这一轮文明的毁灭，会将整个生物圈作为陪葬[ 1 ] 。”历史上农耕时代的生态破坏就如同游牧民族适应的迁徙，被破坏区进入休耕期，有其恢复的时间。因此当时由生态破坏而引起的文明的消逝也只是局部、短暂的。但是现代全球化的触角遍布人类生活的各个角落，人们向自然无节制的强行掠夺表现为连锁反应的危机，即人类文明的覆灭和物质的消失。为什么这一轮的文明如此具有转折性呢？笔者从两个方面来进行分析： 其一，这一轮文明对生态破坏更具毁灭性，临近生态系统毁灭的熵值。这种破坏不仅是对作为生物、环境的迫害，而且是对人类本身这个物种的迫害。作为第一生产力的科学技术在这种文明中具有的去道德性，取代、淡漠了道德价值的导向作用，取而代之的是效率优先、经济至上的殖民思想。支撑这一文 明的价值体系是资本主义的思想，这种思想在“资本的逻辑”的操控下不具有可持续性，眼前的线性利益是维系它扩张的条件。因此科技的非理性使用，例如带有化学毒性的假冒伪劣产品、农药的过度使用、工业污染物的无节制排放、转基因食品在市场上的泛滥就是很好的佐证，人类的后代也受到了牵连，人这个物种的灭绝也必然在“资本经营”的推论之中。并且发达国家对资源的集中占有和对污染的转嫁致使一个地区的生态危机以更激烈的方式爆发，人类的文明圈半径将日渐萎缩直至完全消逝。 其二，这一轮的文明是高度发达的文明，科学、技术和人的认知方面都达到了一定的水平，如果完成了科技的生态学转向和生态文明的建设，这一轮文明将是具有奠基意义的。生态文明的建设以绿色革命的形式到来，将是对工业文明的一种超越。 基于以上两点分析，再结合当下全球性的经济危机，循环经济即生态经济才是新文明发展的物质载体，特别对于人口压力庞大，资源人均占有量少的中国来说，对于生态危机的体认将更加具有切肤的危机感，对于生态的改善更具迫切性。 固然，生态文明的实现不能寄托于人性改善的乌托邦，但是心灵的革命能将物质主义和消费主义的价值根据肃清。“光是思想力求成为现实是不够的，现实本身应当力求趋向思想”，因此，笔者认为，生态文明的建设需要一种观念加实践的思维结构，也就是说，将生态文明思想内化为全人类的追求，将生态文明建设作为人的类本质的一种确证去实践它的要求，才能真正实现生态文明社会、世界，实现人类与自然的真正和谐。 思想的变革总是具有先导作用，只有掌握了“批判的武器”才能为“武器的批判”即实践的批判做好理论准备，为其必然性作出做强有力的辩护。建设生态文明的思想发端于对现实业已造成的生态危机的关注和未来生存危机的前瞻性。一言以蔽之，实践上的变革是尾随思想上的变革的，并与之协同，正所谓理论的实践和实践的理论。因此，我们必须在澄明思想，进行一场“价值观的革命”，体认生态环保的理念，从而在行动上实践生态文明的建设。正如历史上的德国，哲学作为头脑，无产阶级作为心脏，作为发展中国家的大国，中国来说，将生态思想作为头脑，将具有生态思想的民众作为实践的载体才能真正建构一个生态文明的国家。 三、天人合一思想对生态文明的启示 在笔者看来，从传统文明中形态中去找寻现代意义，即汲取建设生态文明的智慧，这不是一种单纯消极的“返祖”现象，而是在新生境P 69 中的再利用和升华。利用现代性思维和现当下所掌握的资源、技术对传统理念作出具体实践，实践的效果能探索出更加具有合理性和可行性的方案。“这种复兴不是复古式的复兴，而是创造性的复兴，接续了传统中华文明的‘天人合一’精神，我们的复兴事业才打上了中华民族的烙印[ 2 ] 。” “天人合一中的天指代的是非人的自然界，天人合一思想倡导人与自然之间建立一种和谐的共生关系，笔者认为有这样两层含义：以天合人注重的是以人的实践去改造、利用自然，“范围天地之化而不过，曲成万物而不遗”和“先天而天拂违，后天而奉天时”正是说明了人应当发挥主观能动性去“裁天”，但又不能超过一定的限度。以人去合天则强调要尊重自然、顺应自然，人类不应对大自然盲目索取、同时去践踏其他生命。古文明的生态智慧——天人合一思想使主体与客体在对立中达到了统一，对人与自然间的和谐关系的建构，对于人类生态学视域下生态文明建设是有着重要的指导意义的。 “要金山银山，更要绿水青山”，不应仅仅成为一个口号，而应内化于保护环境的个人实践和集体协作。就好比健康是零前边的一，只有有了1，后面的无数个0才有存在的意义，同理，纵然有了金山银山，也要我们拥有可以消费的环境，否则就仅仅只是一个符号，并且在一定意义上绿水青山就是金山银山。
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user: 摘 要 研发了输电线路走廊山火风险实时监测与分析系统，提出结合国内外卫星遥感影像数据分析的山火风险评估模型。将该系统成功的应用于湖北电网输电线路山火风险评估，实现了湖北电网范围内的输电线路不同区域的风险分级，应用结果表明，本系统通过互联网技术和卫星遥感，专家系统，大数据挖掘等多重手段，有效的获取了山火风险高发区段，指导了冬春季节的山火预防工作。 关键词 :输电线路，山火，卫星遥感，风险评估，跳闸，火点识别
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user: 1. 引言 近年来，湖北省跨区电网500 kV及以上输电线路多次发生因山火导致的线路停运、降压运行、跳闸事故。在山火高发时段，各运维单位投入大量的人力物力开展线路巡视、重点区段蹲守和山火现场监控等工作。但是这些工作存在工作效率低，开支巨大等问题。 随着遥感技术不断发展，影像分辨率不断提高以及计算机技术和信息处理技术的不断增强，使得利用卫星遥感监测技术不断完善，能够有效克服人工监测预警的不足。利用遥感卫星对输电线路走廊区域的监测数据来进行山火风险评估，可以大范围有效获取监测区域状况，具有快速获取地面宏观信息，结合地理信息能够准确判定火险高危区域。因此基于卫星遥感技术的输电线路山火风险评估系统能够利用卫星监测技术，实现大范围的常态化监测，有效提高了输电线路山火监测的全面性。
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user: 2. 输电线路走廊山火风险评估研究现状 按照山火预报的性质，可以分为山火天气预报、山火发生预报和山火行为预报[ 1 ] [ 2 ] ，山火天气预报不考虑火源因素，只是预报天气条件引起火灾可能性的大小；山火发生预报是综合考虑天气条件、可燃物的干燥程度和火源出现规律等因子来预测预报火灾发生的可能性；山火行为预报是指当火灾发生后，预测预报山火的蔓延速度和方向、释放的能量、火的强度以及灭火工作的难易程度等[ 3 ] 。输电线路走廊山火风险评估即属于山火发生预报的范畴。 1975年美国出现了第一个定量预报火灾风险等级的预报系统 [ 4 ] 。2001年该系统具有更加强大的森林火险等级预报功能，为美国防火工作提供了重要依据 [ 5 ] - [ 7 ] 。近年来，3S技术的迅速发展，美国的研究人员对该系统又进行了开发和完善 [ 8 ] - [ 11 ] 。1972年加拿大学者提出了“加拿大森林火灾天气指标系统”。该系统基于多年的火灾资料、气象资料以及野外试验资料的基础上，利用水热平衡原理建立起来的，可以预报未来三天的森林火险 [ 12 ] 。 1978年以后，我国的林火预报技术得到了迅速发展，实现了由火险天气预报向林火发生预报和林火行为预报的转变，所取得的成果揭示了我国的林火发生和森林火险预报的规律 [ 13 ] 。1998年易浩若等通过每日气象观测数据、每日数值天气预报信息和火险因子的观测数据来获取未来两天之内的我国以县为单位的森林火险天气预报[ 14 ] 。此外，中科院遥感所、地理所、长沙理工大学等单位的相关专家也利用遥感、GIS等技术对草地和森林火险预报方法进行了研究[ 15 ] -[ 21 ] 。
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user: 3. 湖北电网输电线路走廊山火风险影响因子分析 按照收集的山火故障资料，绘制2011年以来湖北电网山火故障点分布如图1所示。可见湖北地区山火故障主要分布在鄂东的咸宁、黄石、黄冈地区；鄂中的宜昌、荆门等地偶有发生；鄂西没有发生山火故障。 山火的发生需具备三个基本条件，即火险天气、可燃物、火源。秋冬季节湖北地区持续晴朗干燥的天气和山多林茂的地理环境为山火的爆发提供了火险天气和干燥的可燃物，农民冬季烧荒习俗和其它活动为山火的发生提供了危险火源。综合分析所有山火跳闸和山火险情事件原因，发现起火点既与气象条件和地理环境有关，又与人的活动有关。
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user: 4. 山火风险评估模型与干旱指数计算 4.1. 山火风险评估模型 根据上述火灾风险影响因素的分析，输电线路走廊的火灾影响影响因素包括地形地貌、气象条件、植被和干旱等级，另外风险评估还必须考虑历史火灾和跳闸信息、线路对地高度及绝缘信息。火灾风险评估模型如式1所示： (1) 其中 为火灾影响因子， 为权重，m为影响因子的个数。 4.2. 线路走廊干旱指数计算 利用MODIS卫星计算TVDI、VSWI等指数，以及综合湖北省近百个气象站的降雨量数据是计算干 图1. 湖北电网2008年以来山火故障分布示意图 旱分级指标的基础。气象干旱指数是通过气象降雨量进行计算，本文重点说明通过MODIS卫星计算TVDI和VWSI等干旱指数。在计算TVDI和VWSI等干旱指数之前需要对MODIS影像进行几何校正和去Bow-tie效应等预处理工作。 4.2.1 . MODIS影像预处理 (1) 几何校正 MODIS数据本身带有详细的经纬度波段信息，是1 km分辨率MODIS数据中对应象素点的经纬度信息，以波段的形式存放，我们可以利用这些数据进行校正而不必人工选取地面控制点。利用ENVI软件提供的二次开发功能，可利用MODIS数据中的地理信息对影像进行几何校正(如图2所示)，这样的校正方式不仅精度高，还简省了选取控制点的麻烦，是MODIS数据的一大亮点。 (2) 去Bow-tie效应 由于地球曲率和扫描角的变化，使得越靠近影像边缘，像元的实际尺寸越大，边缘点像元的尺寸可以达到星下点的两倍，这样在相邻的扫描行之间就会产生重叠影像，这种现象叫做Bow-tie效应。MODIS数据的这种现象使得数据的边缘部分无法使用，Bow-tie效应的解决方法是对出现重叠数据的位置进行修正，通过重采样的方法获得修正后的数据。 (3) 去条带 插值法是目前常用的比较好的去条带方法(如图3所示)，该算法只对条带所在行进行插值处理，而不会影响到非条带区域，其基本原理是通过定位条带噪声所在行，利用其上下两行数据插值计算的结果来代替噪声行。MODIS影像的条带有一定的规律性，500米分辨率的条带间隔是20，1000米分辨率的间隔是10，250米分辨率的影像间隔是40。 图2. 几何校正前后效果对比图 图3. 去条带前后效果对比图 4.2.2 . TVDI计算 作物供水正常时，生长期内作物的植被指数和冠层温度将稳定在一定的范围内；干旱状态下作物根部缺水使蒸腾作用受到抑制，页面气孔关闭使作物的冠层温度升高，同时作物的生长将受到影响而使植被指数降低。因此，将地表温度和植被指数结合，能更好的监测干旱。因此，结合陆地表面和植被指数的VI-Ts方法得到了广泛的应用和研究。 利用归一化植被指数和陆地表面温度LST构建NDVI-TS特征空间，得到温度植被旱情指数(TVDI)模型，计算不同时间不同气候区各像元的TVDI，其计算公式和过程如下： (2) 4.2.3 . 植被供水指数(VSWI) 基于植被与温度监测旱情的植被供水指数(VSWI， Vegetation Support Water Index)，定义如下： (3) 式中， 为植被的冠层温度，NDVI是归一化植被指数。VSWI越大，表明旱情越严重。 卫星反演的地表温度是地表各种地物的综合温度，只有在浓密植被条件下(即植被纯像元)可以用地表温度代替冠层温度，而对于稀疏植被表面，裸土表面产生的强大背景辐射会增加到植被的辐射信号里面，这将导致在白天反演的地表温度会比实际的冠层温度要高。本实验采用候英雨等人提出的基于线性混合模型来反映植被冠层温度，具体表达式如下： (4) 其中，T surface 为地表混合温度，T canopy 、T soil 分别为冠层温度和裸土温度，P v 为作物覆盖度。 (5) 其中，NDVI min 和NDVI max 分别对应植被覆盖度为5%和98%时的NDVI。湖北省区域某时期植被供水指数分布图如下图4所示。
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user: 5. 湖北电网输电线路走廊山火风险评估系统设计 5.1. 山火风险评估系统目标 湖北电网的山火风险评估系统的主要目标是实现基于MODIS、“资源三号”卫星数据和航空影像的输电线路走廊森林植被及干旱指数的常态化监测；实时绘制湖北输电线路森林植被与干旱指数分布图以及山火风险等级分布图，根据干旱指数分布图，与线路走廊生物监测量，制定山火风险等级分布图，进而为防山火隔离带的砍伐工作提供有力依据。利用现有的山火发生后的MODIS和“资源三号”卫星监测结果，提高山火预防的有效性和准确性。 5.2. 山火风险评估系统总体设计 根据山火风险评估系统的建设目标和需要，输电线路走廊火灾风险系统的功能结构图和系统总体功能模块分布如图5所示。 5.3. 多源数据融合 5.3.1. 地物分类数据 输电线路走廊火灾与植被存在密切的联系，因此需要获取输电线路走廊的地物分类数据。湖北电网所采用的数据源为资源三号卫星和航拍影像。资源三号卫星可以获取2.1米分辨率全色影像和5.4米分辨率的多光谱影像。航拍影像为0.5米分辨率的多光谱影像。 地物分类为：房屋，农田，水域，草地，灌木，林地，裸地和芦苇。分类结果的精度比较见表1。 图4. 湖北省某时期植被供水指数分布图 图5. 火灾风险评估系统建设方案 Table 1 The classification accuracy comparison between ZY-3 data and aerial imag 传感器 Overall Accuracy (总精度/%) Kappa系数 面向对象 资源三号卫星影像 90.0162 0.8848 航拍影像 92.4906 0.9021 表1. 资源三号影像与航空影像分类结果精度比较 从各地物的分类精度计算结果看：资源三号卫星的图像中水域分类精度较好；而道路、房屋分类较差。经分析，这两类分类精度低的主要原因是他们的光谱特征非常相近，而分类过程中存在相互错分的现象。航拍影像中的农田和房屋分类精度较好，主要是因为影像分辨率高，能够准确提取地物轮廓。但是未分类的类别比资源三号影像的要多，因为地物受光线，航拍角度，高度的影像同一地物表现出来的颜色特征不一样，所以未能采完所有样本点。 5.3.2. 气象数据 气象数据分为温度数据，湿度数据和降雨量数据三个类型。对于植被干旱的影响最重要的还是降雨量，根据湖北省近百个地面气象站30年来的降雨量观测结果，以及获取的湖北省近期降雨量值，生成栅格大小为30米的湖北省降雨量平距百分比分布图，如图6所示。 5.3.3. 历史火点数据 系统导入国家林业局推送的林火火点数据，并将其标注在GIS平台的相应图层。该火点结果主要来自于气象卫星和MODIS等卫星的监测结果，其空间分辨率较低，但是通过多年数据的叠加可知，东南和东北地区的火点较为密集，鄂西较少(如图7)。 5.4. 多源数据融合 经过上述数据的整理和和建模，湖北电网山火风险评估系统可以得到湖北区域范围内的火灾风险等级图(如图8)和具体线路的详细风险等级图(如图9所示)
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user: 6. 结论 利用遥感卫星对输电线路走廊区域的监测数据来进行山火风险评估，可以大范围有效获取监测区域状况，具有快速获取地面宏观信息，结合地理信息能够准确判定火险高危区域，成本相对较低。本项目 图6. 湖北地区某日平均气温分布图 图7. 湖北地区卫星遥感监测火点分布示意图(2010~2014) 图8. 湖北电网输电线路山火高风险区域分布图 图9. 综合多源数据提取的高风险通道示意图。(a) 咸宁、黄石地区高风险通道；(b) 荆门地区高风险通道 所构建的山火风险评估系统能够同时结合国内外卫星数据，开展火灾风险评估，对不同区域的风险进行量化分级；利用输电线路山火风险评估，变输电线路山火的被动防治为主动识别高风险区域，为后续采取综合植被管理、线路改造和加强监测等提供有力的技术支撑，从而提高重要线路和高风险区段线路的运行可靠性。
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user: 1. 引言 一些文献[ 1 ] -[ 6 ] 采用了统一的计算模型，得到了各种单跨压杆临界压力计算公式。工程实际中，为了增加压杆的稳定性，常在压杆中部适当位置增加某些支承。对这类压杆，材料力学教材[ 7 ] 等仅针对在压杆的中点采用固支加固的特殊情况，予以了简单有限的介绍，没有建立各种常见支承情况下，在压杆中部任意位置采取任意支承加固时，临界压力的统一求解方法，给工程应用带来诸多不便。文献[ 8 ] -[ 11 ] 等虽有研究，但鲜有给出简洁实用的解答，文献[ 12 ] [ 13 ] 等仅针对在压杆中部任意位置增加一个铰支加固的压杆的稳定性进行了计算。 为了丰富压杆的稳定性研究内容以及方便工程应用之目的，本文拟采用初参数法，研究在压杆中部任意位置增加一个定向支承(即该支承仅卡死压杆的转角，而毫不限制压杆的挠度)时，七种常见压杆的临界压力特征方程，并导出压杆的长度因数与该支承位置之间的定量关系，并进一步确定该支承的最佳位置和压杆的最小长度因数，以及最差位置和压杆的最大长度因数。
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user: 2. 公式推导 设长为l、中部任意位置x处定向支承加固的压杆的抗弯刚度为EI，当其处于微弯曲平衡状态，受力和变形情况如图1所示。 2.1. 变形关系 2.1.1. 变形方程 AB段即 时，弯矩方程 挠曲线近似微分方程 图1. 整体微弯曲平衡状态 转角方程 (2) BC段即 时，弯矩方程 挠曲线近似微分方程 令 ，则 的通解为 (3) (4) 2.1.2. 变形边界条件 在(1)(2)中令x 1 = 0，得到压杆在A处的变形满足 (5) (6) 压杆在B处挠度满足 ，由(1)(3)得 (7) 压杆在B处转角为零，即 ， ，由(2)(4)得 (8) (9) 在(3)(4)中令x 2 = l，得到压杆在C处的变形满足 (10) (11) 各种支承情况下的变形约束条件见表1。 2.2. 静力学关系 2.2.1. 静力平衡方程 (12) 2.2.2. 静力约束条件 根据压杆两端不同的支承情况，其静力约束条件见表1所述。 2.3. 特征方程 注意到表1中为零的项，则式(5)-(12)为关于 a、b、c、d和表1中的四个“？”共八个初参数的齐次线性方程组。由压杆处于临界状态时的变形和受力特征知，八个初参数即上述齐次线性方程组的解必非零，故令齐次线性方程组的系数行列式为零，即可导出求解压杆临界压力的特征方程。 2.3.1. 固支–定向–固支 结合表1，由(5)-(12)确定了一个关于初参数a、b、c、d、F A /F、M eA /F、F C /F、M eC /F的齐次线性方程组，其有非零解的充要条件是系数行列式为零，即求解压杆临界压力的特征方程为 2.3.2. 固支–定向–铰支 结合表1，由(5)-(12)确定了一个关于初参数a、b、c、d、F A /F、M eA /F、F C /F、 的齐次线性方程组，其有非零解的充要条件是系数行列式为零，即求解压杆临界压力的特征方程为 Table 1 Constraint conditions of deformation and static forc 支承情况 变形约束条件 静力约束条件 A-B-C A B C A C 固支–定向–固支 w 1 (0) = 0 w' 1 (0) = 0 w 1 (x) − w 2 (x) = 0 w' 1 (x) = 0，w' 2 (x) = 0 w 2 (l) = 0 w' 2 (l) = 0 F A = ? M eA = ? F C = ? M eC = ? 固支–定向–铰支 w 1 (0) = 0 w' 1 (0) = 0 w 1 (x) − w 2 (x) = 0 w' 1 (x) = 0，w' 2 (x) = 0 w 2 (l) = 0 w' 2 (l) = ? F A = ? M eA = ? F C = ? M eC = 0 固支–定向–定向 w 1 (0) = 0 w' 1 (0) = 0 w 1 (x) − w 2 (x) = 0 w' 1 (x) = 0，w' 2 (x) = 0 w 2 (l) = ? w' 2 (l) = 0 F A = ? M eA = ? F C = 0 M eC = ? 固支–定向–自由 w 1 (0) = 0 w' 1 (0) = 0 w 1 (x) − w 2 (x) = 0 w' 1 (x) = 0，w' 2 (x) = 0 w 2 (l) = ? w' 2 (l) = ? F A = ? M eA = ? F C = 0 M eC = 0 铰支–定向–铰支 w 1 (0) = 0 w' 1 (0) = ? w 1 (x) − w 2 (x) = 0 w' 1 (x) = 0，w' 2 (x) = 0 w 2 (l) = 0 w' 2 (l) = ? F A = ? M eA = 0 F C = ? M eC = 0 铰支–定向–定向 w 1 (0) = 0 w' 1 (0) = ? w 1 (x) − w 2 (x) = 0 w' 1 (x) = 0，w' 2 (x) = 0 w 2 (l) = ? w' 2 (l) = 0 F A = ? M eA = 0 F C = 0 M eC = ? 铰支–定向–自由 w 1 (0) = 0 w' 1 (0) = ? w 1 (x) − w 2 (x) = 0 w' 1 (x) = 0，w' 2 (x) = 0 w 2 (l) = ? w' 2 (l) = ? F A = ? M eA = 0 F C = 0 M eC = 0 表1. 变形和静力约束条件 2.3.3. 固支–定向–定向 结合表1，由(5)-(12)确定了一个关于初参数a、b、c、d、F A /F、M eA /F、M eC /F、 的齐次线性方程组，其有非零解的充要条件是系数行列式为零，即求解压杆临界压力的特征方程为 2.3.4. 固支–定向–自由 结合表1，由(5)-(12)确定了一个关于初参数a、b、c、d、F A /F、M eA /F、w 2 (l) 、 的齐次线性方程组，其有非零解的充要条件是系数行列式为零，即求解压杆临界压力的特征方程为 2.3.5. 铰支–定向–铰支 结合表1，由(5)-(12)确定了一个关于初参数a、b、c、d、F A /F、F C /F、 、 的齐次线性方程组，其有非零解的充要条件是系数行列式为零，即求解压杆临界压力的特征方程为 2.3.6. 铰支–定向–定向 结合表1，由(5)-(12)确定了一个关于初参数a、b、c、d、F A /F、M eC /F、 、 的齐次线性方程组，其有非零解的充要条件是系数行列式为零，即求解压杆临界压力的特征方程为 2.3.7. 铰支–定向–自由 结合表1，由(5)-(12)确定了一个关于初参数a、b、c、d、F A /F、 、w 2 (l)、 的齐次线性方程组，其有非零解的充要条件是系数行列式为零，即求解压杆临界压力的特征方程为
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user: 3. 求解结果及验证 在2.3.1~2.3.7的特征方程中分别令x = ml， 并用软件如maple等展开，得到关于m和u的特征 方程 。 (1) 由软件分析知，2.3.1， 2.3.2， 2.3.5的特征方程 为超越方程，只有近似解。借助软件绘制 的曲线，则0 ≤ m ≤ 1且0.25 ≤ u ≤ 2区域曲线即为所求m-u曲线，见图2。在该图中，各m-u曲线的最低点坐标表示中部支承的最佳位置及最小长度因数；最高点坐标表示中部支承的最差位置及最大长度因数。近似关系见表2，粗体数字表示中部支承的最佳位置及压杆的最小长度因数，斜体数字表示中部支承的最差位置及压杆的最大长度因数。 (2)由软件分析知，2.3.3， 2.3.4， 2.3.6， 2.3.7的特征方程 各有两个精确解，结果见表3，取二者中的极大值为u的解。图3中各m-u曲线的最低点坐标表示中部支承的最佳位置m 0 及最小长度因数u min ；最高点坐标表示中部支承的最差位置m 1 及最大长度因数u max ， 定量关系见表3。 当中部支承无限移近到压杆两端，即m = 0 + 或m = 1 − 时，得到等效的单跨压杆见表4，此时表2、表3中m = 0和m = 1时的长度因数与表4中等效单跨压杆的长度因数相等，结果符合理论预期。
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user: 4. 结束语 压杆的临界状态本质是微弯曲平衡状态，在推导上述特征方程时，把约束反力和相应的变形同时作为初参数，对整个压杆建立了统一的变形方程和静力平衡方程，符合压杆处于临界状态的真实情况。 图2. m-u曲线 图3. m-u曲线 Table 2 The factor of length(u m 0 0.1 0.2 0.22 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.78 0.8 0.82 0.9 1 2.3.1 0.50 0.45 0.40 0.35 0.45 0.50 0.45 0.35 0.40 0.45 0.50 2.3.2 0.70 0.63 0.56 0.50 0.52 0.64 0.70 0.63 0.44 0.41 0.45 0.50 2.3.5 0.70 0.63 0.57 0.56 0.70 0.92 1.00 0.92 0.70 0.56 0.57 0.63 0.70 表2. 长度因数(u) Table 3 The analytical expression № 特征方程的解 长度因数u m 0 u min m 1 u max 2.3.3 u 1 = m， u 2 = 1 − m Max (m， 1 − m) 0.50 0.50 0，1 1 2.3.4 u 1 = m， u 2 = 2 − 2 m Max (m， 2 − 2m) 0.67 0.67 0 2 2.3.6 u 1 = 2m， u 2 = 1 − m Max (2m， 1 − m) 0.33 0.67 1 2 2.3.7 u 1 = 2m， u 2 = 2 − 2 m Max (2m， 2 − 2m) 0.50 1.00 0，1 2 表3. 解析解答 Table 4 The equivalent long colum № m 0 + 1 − 2.3.1 固支–定向–固支 固支–固支 固支–固支 2.3.2 固支–定向–铰支 固支–铰支 固支–固支 2.3.3 固支–定向–定向 固支–定向 固支–定向 2.3.4 固支–定向–自由 固支–自由 固支–定向 2.3.5 铰支–定向–铰支 固支–铰支 铰支–固支 2.3.6 铰支–定向–定向 固支–定向 铰支–定向 2.3.7 铰支–定向–自由 固支–自由 铰支–定向 表4. 等效压杆 本文结果在丰富压杆的稳定性研究内容的同时，也为工程应用带来了方便。
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user: 1. 引言 对于结构强度的分析，有限元计算已成为有效的手段之一。大型的机电产品包装箱在运输过程中需承受产品的重力、气压和过载等，为确保箱体具有足够的强度和刚度，达到有效承载并减轻重量的目的，需根据箱体结构，建立边界条件真实、载荷施加正确的有限元模型[ 1 ] -[ 4 ] 。本文使用hypermesh软件对包装箱进行了四边形壳单元建模，计算出了箱体的应力和变形云图，并进行了改进和计算验证。
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user: 2. 包装箱结构概述 包装箱由箱底、箱盖组成，箱底、箱盖分别是由型钢及钢板焊接而成的框架结构。箱底、箱盖用19个螺栓连接成具有密封功能的箱体，箱内承受正压力。包装箱三维图如图1所示。本文分别对箱底和箱盖进行强度计算，在进行箱底强度计算时，通过箱底与箱盖的连接面把箱盖的压力传递到箱底上；在进行箱盖强度计算时，箱底与箱盖的连接面转化为箱盖的边界约束条件。包装箱的材料属性及参数见表1、表2。 箱底由工字钢、槽钢、钢管、钢板焊接而成。三维图如图1所示，箱底的下表面与运输车接触，上部的托架用于承载产品重量。 箱盖由方钢钢管、钢板焊接而成。三维图如图2所示。 图1. 包装箱箱底三维图 图2. 包装箱箱盖三维图 Table 1 Material properties of the packing bo 材料 参数 牌号 Q235 密度/(kg∙m − 3 ) 7800 泊松比 0.3 弹性模量/GPa 210 屈服极限/MPa 235 表1. 包装箱材料属性 Table 2 Structural parameters and load of the packing bo 项目 工况说明 所承载的产品重量/kg 20，000 包装箱自重/kg 5000 内压/Pa 4500 纵向过载 2 g 横向过载 1.5 g 表2. 包装箱结构参数和所受载荷
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user: 3. 有限元建模 包装箱是由钢管、钢板加蒙皮的形式构成，其厚度方向的尺寸远小于其它两个尺寸，符合壳单元的假设，可以采用壳单元对其进行有限元建模[ 5 ] -[ 8 ] 。 3.1. 箱底有限元建模 在Hypermesh软件平台上对箱盖进行有限元建模，对方钢、钢板等抽中面，并进行网格划分，模型共划分190，126个四边形单元；根据各部分的不同厚度并便于施加边界条件，模型分为9个Component，对应了不同的Property。见图3。 完成网格划分的有限元模型如图4所示。 3.2. 箱盖有限元建模 在Hypermesh软件平台上对箱盖进行有限元建模，对方钢、钢板等抽中面，并进行网格划分，模型共划分301，918个四边形单元；根据各部分的不同厚度且便于施加边界条件，如图5所示模型分为了14个Component，对应了不同的Property。 完成网格划分的有限元模型如下图6所示。
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user: 4. 包装箱边界条件和载荷施加 4.1. 箱底边界条件和载荷施加 转运时，箱底放置在运输车上，承受产品的压力、箱盖的压力、内压及过载。具体信息见表3。 见图7，对箱底底板上表面施加均布载荷4500 Pa；在产品的质心位置及箱底托座盒之间建立刚性单元1，在产品质心及托座盒销钉孔之间建立刚性单元2。在刚性单元1主节点上施加产品的重力；在刚性 图3. 箱底各组成部分的划分 图4. 箱底有限元模型 图5. 箱盖各组成部分的划分 图6. 箱盖有限元模型 图7. 箱底边界条件和载荷施加 Table 3 The box bottom loa 边界条件 载荷分析 充气正压力/Pa 纵向过载/g 横向过载/g 所受压力 箱底底部固定 4500 Pa 2 1.5 施加产品对箱底的压力和箱盖对箱底的压力 表3. 箱底所受载荷 单元2主节点上施加产品的横向和纵向运输过载；约束箱底底面。 4.2. 箱盖边界条件和载荷施加 箱盖随箱底共同放置在包装箱拖车上，箱盖受到正压力和过载的作用，下部与箱底的连接面施加固定约束。具体参见表4。 对箱盖底部施加固定约束模拟箱盖与箱底的连接，对箱盖内表面施加均布载荷4500 Pa，在箱盖纵向（运动方向)施加2 g的过载，在箱盖横向施加1.5 g的过载[ 9 ] -[ 11 ] 。如图8所示。
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user: 5. 有限元强度计算结果 5.1. 箱底计算结果 箱底变形云图见图9所示。最大变形发生在助推级与托架的连接位置，为2.335 mm；底蒙皮和斜撑的最大变形量约为1.5 mm，其它位置多在1 mm之内；最大变形量能够满足使用要求。 图8. 箱盖边界条件和载荷施加 图9. 箱底变形云图 Table 4 The box cover loa 边界条件 载荷分析 充气正压力/Pa 纵向过载/g 横向过载/g 所受压力 箱盖底部固定 4500 Pa 2 1.5 无 表4. 箱盖所受载荷 箱底应力云图见图10所示。最大应力约为625.3 MPa，发生在托架销钉孔周边和托架与斜撑的连接处；底蒙皮上的最大应力为222.4 MPa，其余主结构应力在100 MPa以内，满足材料的使用要求。 5.2. 箱盖计算结果 箱盖的变形云图见图11所示，最大变形为23.76 mm，出现在箱盖侧面蒙皮与方钢连接的位置，变 图10. 箱底应力云图 形量偏大。 箱盖应力云图见图12所示，最大应力为289.4 MPa，出现在箱盖侧面蒙皮和框架连接的位置。 箱盖主承力结构的应力云图见图13，最大应力可达210 MPa，其余部位应力不超过150 MPa。
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user: 6. 结论与改进建议 1) 经过有限元计算，箱底、箱盖主结构强度基本满足要求，包装箱的设计较合理。有限元计算结果 图11. 箱盖变形云图 图12. 箱盖应力云图 图13. 箱盖主结构局部应力集中处应力云图 汇总见表5。 2) 箱底的最大变形量在几毫米左右，能够满足使用要求；但由于受到过载的作用，最大应力约为625.3 MPa，发生在托架销钉孔周边和托架与斜撑的连接处，属于应力集中点，建议在此处采取补强措施。 建议：把销钉和销钉孔都增大，用以增大销钉的抗剪能力并增大托架上销钉孔的传力面积，减少应力集中；增大托架钢板的厚度由8 mm至10 mm；增大斜撑方钢的厚度由8 mm至10 mm，并在斜撑与托架连接的部位加筋条进行局部加强。 3) 箱盖的最大应力289 MPa，出现在箱盖侧面蒙皮中间与方管连接的位置，超过了Q235钢的屈服极限；最大变形为23.76 mm，出现在箱盖侧面蒙皮中间位置，变形量偏大。 建议：箱盖侧面蒙皮与方钢连接部位应力偏大，应对蒙皮进行加厚由1.2 mm至2 mm。
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user: 7. 改进后的计算和验证 1) 箱底改进后的最大变形量降低到了0.89 mm，最大应力点由625.3 MPa降低到了221.4 MPa，小于材料的屈服极限235 MPa，满足使用要求。见图14和图15。 2) 箱盖改进后的最大变形量降低到了7.98 mm，最大应力点由289 MPa降低到了97.7 MPa，小于材料的屈服极限235 MPa，满足使用要求。见图16、图17。 图14. 箱底改进后的变形云图 图15. 箱底改进后的应力云图 图16. 箱盖改进后的变形云图 图17. 箱盖改进后的应力云图 Table 5 Summary of results of finite element calculatio 名称 最大变形 最大应力 主结构最大应力 剩余强度系数 箱底 2.335 625.3 100 2.35 箱盖 23.76 289 209.6 1.12 表5. 有限元计算结果汇总表
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user: 摘 要 基于线性重构方法，给出了一种适用于混合网格重叠方法的插值策略。该方法依赖于插值单元的格心流场变量值、单元梯度值和限制器函数值的计算来完成，只需要一层插值单元，就可以充分利用其宿主及所有相邻单元的信息。本文方法适用于任意网格单元类型间的插值计算，应用简洁方便。几个算例验证表明，本文方法适用于亚跨超全速域流场的数值计算。 关键词 :混合网格，重叠网格，插值方法，重构方法
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user: 1. 引言 在计算流体力学(CFD)应用中，采用混合网格方法不但对复杂构型具有强大的几何适应能力，网格生成的人工工作量少，而且易于通过采用不同的单元类型及调整网格的疏密来适应不同的流场特征，并容易生成整体网格、整体求解。但是，在实际应用中，混合网格方法也遇到了一些困难，比如对于多体相对运动问题，就需要对网格进行再生，处理非常复杂。 为了解决这一问题，Nakahashi [ 1 ] 首先提出了非结构网格重叠方法。该方法吸收了结构网格重叠方法[ 2 ] 的优点，后来又被推广到混合网格重叠及动态重叠应用中[ 3 ] -[ 6 ] ，得到了较大的发展。尽管如此，混合网格重叠方法目前仍然面临诸多难题，其中，网格间边界的定义及其插值方法就是其中一个重要方面。已有研究均基于多层网格节点的流场变量进行插值计算，该思路实现较为繁琐，且容易在高速流动强间断附近产生较大的耗散。 本文在优化网格间边界定义的基础上，给出一种适用于任意单元类型的插值策略。该方法应用简洁方便且能够保证二阶空间的离散精度，非常适用于亚跨超全速域流场的数值计算。
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user: 2. 数值方法 本文算法构造基于任意多面体混合网格单元。算法不考虑具体的网格拓扑，对不同的单元类型统一处理。空间离散采用格心有限体积法，控制体取网格单元，控制面取单元表面，流场变量存储在单元中心。 2.1. 控制方程 舍去源项的三维非定常可压缩NS方程组在直角坐标系下的守恒积分形式可表示为 (1) 式中： 为控制体； 为控制面； 为守恒变矢量； 为对流通量； 为粘性通量。各项的具体描述详见文献[ 7 ] 。 2.2. 数值离散方法 对流通量离散采用Roe [ 8 ] 格式近似求解Riemann问题。假设控制面 的左右单元分别为 和 ，则对流通量可表示为 (2) 式中： 为Roe平均矩阵； 和 分别为控制面的左右状态。如果 和 分别取左右单元中心的平均值，则空间离散只有一阶精度，为了达到二阶精度，就需要对其进行重构。 Barth [ 9 ] 提出的线性重构方法假定解在控制体内呈线性分布，面左右两侧的值可表示为 (3) 式中： 为任意流场变量值； 为单元 体心的梯度； 为限制器函数； 为从体心到面心的矢量。 采用最小二乘法[ 7 ] 计算， 采用收敛特性非常好的Venkatakrishnan [ 10 ] 限制器。 另外，粘性通量采用中心格式离散，湍流模型采用Spalart-Allmaras [ 11 ] -方程模型，时间离散采用LU-SGS格式[ 7 ] 。
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user: 3. 混合网格重叠方法 与现存的基于格点[ 3 ] -[ 6 ] 的混合网格重叠方法不同，本文基于格心展开，通过网格间边界定义后，初始网格单元被分为三类：活动单元、插值单元和非活动单元。活动单元在计算区域内部参与流场计算，插值单元分布在网格边界用于子网格间的信息交换，非活动单元作为非计算单元被挖去。另外，本文定义包围插值单元网格中心点的单元为其宿主单元。图1给出了一个网格边界定义示例。其中，子网格G2中单元B(1-2-3)是子网格G1中单元A(a-b-c)的宿主单元，这是因为单元A的格心落在了单元B的内部。 3.1. 插值方法 在本文混合网格重叠系统的流场计算中，子网格间的信息交换需要插值单元通过其宿主单元来获取其它子网格的相应边界信息，这一信息交换过程称为插值。与传统的完全依赖于格点流场变量进行插值的方法不同，下面给出一种新型的插值策略。 该方法依赖于插值单元的格心流场变量值、单元梯度值和限制器函数值的计算来完成。比如图1， 插值单元A的状态可以通过下式确定 (4) 通过上式计算，插值单元A可以充分利用宿主单元B的所有相邻单元的信息。这是因为式(4)与式(3)相类似， 和 都是通过单元B的所有相邻单元构造得来。显然，这里要求宿主单元B在流场重构时能够构造出足够多的模板。 当网格间边界重叠区附近流动梯度变化较小时，该插值方法与线性重构一样，可使空间离散精度达到二阶。当边界附近流动变化剧烈时，也可以通过调整重叠区网格的分辨率来提高插值精度，并且这时满足插值单元与其宿主单元的尺寸匹配尤为重要。 因此，上述插值方法应用简洁方便并且能够保证计算精度。它只需要一层插值单元，就可以充分利用其宿主及所有相邻单元的信息。并且，因为借助了上一时间步已经确定的梯度值，所以同梯度计算方法一样，该插值方法适用于任意网格单元类型间的插值计算。 另外，应用本文插值方法，插值边界可以同其它边界条件一样，在复杂求解器中可以做到透明处理。即迭代计算中，插值单元与其它边界虚网格单元功能类似。 3.2. 网格间边界定义方法 本文中网格间边界定义过程可归纳为两步：网格分类和边界优化。首先通过以物面距离作为网格分类参数，将网格单元分为活动单元和非活动单元，形成初始分类边界。然后在初始分类的基础上，对边界进行优化，将网格单元分为活动单元、插值单元和非活动单元，最终形成插值边界。边界优化过程主要考虑如下几点因素： 1) 保证插值单元必须存在宿主单元。因为插值单元的流场信息是从它在其它网格的宿主单元获得的，所以只有保证存在宿主单元，流场计算才能正确进行。 2) 保证插值单元只存在一个宿主单元。因为实际应用中可能是任意多个子网格的任意单元类型重叠在一起，所以对一给定插值单元可能存在多个宿主单元。 3) 清除孤点。所谓孤点就是与周围单元的类别不相同的局部小部分网格单元，它可能是活动单元，也可能是非活动单元。在流场计算中，孤点的存在不但会损害计算精度而且还会降低收敛效率。 4) 适当把插值边界外移，即保证适当的重叠区域，以保证流场计算中宿主单元重构时足够的模板需求，从而有利于提高流场重构精度。 5) 光滑插值边界，且尽量保持插值单元和宿主单元的网格尺寸一致，从而有利于提高插值精度。 图2给出了五球体不同单元类型的边界定义结果。可见，本文方法定义的网格间边界光滑，网格尺寸大小匹配，网格重叠区域大小适当，说明本文给出的网格间边界定义方法是优秀可靠的。
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user: 4. 算例验证 4.1. 三段翼(亚声速) 本节选取三段翼亚声速绕流算例来测试上述插值方法的计算精度。来流马赫数取为0.2，雷诺数为 ，攻角为10˚。具体实验模型和实验数据详见文献[ 12 ] ，另外，文献[ 13 ] 中也给出了一个数值计算结果。图3是单区计算网格。图4给出了多区重叠计算装配后的网格，包括分别绕前缘缝翼、主翼和襟翼的三个子网格。从图4可见，网格装配后的插值边界十分光滑，且重叠区附近网格尺寸匹配性很好。 图5给出了等马赫线的计算结果对比，可见单区计算与多区重叠计算的结果十分一致，且重叠区附近的等值线非常光滑。图6对比了压力分布，发现数值计算结果与实验结果非常吻合，且两个数值计算结果的差别十分小。本算例说明本文发展的插值方法在亚声速计算中是准确可靠的。 4.2. RAE2822翼型(跨声速) 本节选取RAE2822翼型跨声速绕流算例进行测试。来流马赫数取为0.75，雷诺数为 ，攻角为2.81˚。具体实验模型和实验数据详见文献[ 13 ] 。 同样分别采用单区网格和多区重叠网格进行计算。图7(a)给出了单区计算网格，其中壁面附近采用四边形，其它外围区域采用三角形填充。图7(b)给出了多区重叠计算装配后的网格，包括背景网格和绕 翼型的子网格，其中绕翼型的子网格的网格分布与单区计算网格完全一致。 图8给出了等马赫线的计算结果对比，可见单区计算与多区重叠计算的流场结构几乎完全一致，且穿越重叠区的等值线过度光滑。图9对比了压力分布，可见数值计算结果与实验结果非常吻合，且两个数值计算结果的差别非常小。本算例说明本文发展的插值方法在跨声速计算中能够准确捕捉激波位置。 4.3. 轴对称压缩拐角(超/高超声速) 本节选取轴对称压缩拐角算例来测试本文方法对于超/高超声速流动的计算精度。计算模型详见参考文献[ 14 ] ，来流马赫数取为5，以前段圆柱长为特征长度，雷诺数取为 ，壁面为等温壁，取值为290 K。由于本算例存在大分离区和强激波，所以对于考察算法的间断捕捉能力十分有效。 图10分别给出了单区计算网格和多区重叠计算网格。多区重叠计算网格的疏密分布和网格总量与单区计算网格基本一致。为考验算法的可靠性，单区网格的不同单元接触面以及多区网格的重叠区均取在分离区边缘附近，且穿越所有激波结构。 图11等马赫线的计算结果对比，可见单区计算与多区重叠计算的流场结构相同，且前缘激波、分离激波、再附激波、分离区和膨胀扇区的位置都十分一致。并且，从放大图11(c)中可以看出分离强激波在 穿越重叠区时能够光滑过度，说明本文发展的插值方法能够在不同单元类型子网格重叠时准确捕捉强间断。 图12对比了计算的摩擦阻力系数分布，从图可见多区重叠计算的分离位置和再附位置分别在X/L = 0.68和X/L = 1.22附近，单区计算比多区重叠计算的分离区略大一点。文献[ 14 ] 中给出实验分离位置和再附位置分别为X/L = 0.7和X/L = 1.15，说明两个数值计算对分离区的预测结果是可靠的。
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user: 5. 结论 1) 本文插值方法依赖于插值单元的格心流场变量值、单元梯度值和限制器函数值的计算来完成，只需要一层插值单元，就可以充分利用其宿主及所有相邻单元的信息。 2) 本文给出的网格间边界定义方法是优秀可靠的，所定义的网格间边界光滑，网格尺寸大小匹配，网格重叠区域大小适当。 3) 通过亚声速三段翼、跨声速RAE2822翼型和超/高超声速轴对称压缩拐角算例验证表明，单区计算与多区重叠计算结果差别非常小，且均与实验结果吻合较好，说明本文方法适用于亚跨超全速域流场的数值模拟。
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user: 摘 要 为了解决本科实验教学中光弹演示实验存在的现状，一套基于USB工业摄像机和三可变镜头的视频采集教学软件被开发了。该视频采集系统硬件安装简单，只需要将工业相机的USB接口与计算机USB连接，然后将解码器串口与计算机串口连接就可使用，人机交互界面的设计操作简单，界面友好。该系统采用VB6.0开发完成界面设计以及视频图像的获取与处理，采用VB串口通讯技术完成对三可变镜头的焦距、聚焦和光圈的控制。这套采集系统已经在教学中使用，成功解决了光弹演示实验学生观察难，实验效果不好，演示性实验教学困难等难题。 关键词 :视频采集，串口通讯，VB6.0，实验教学改革
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user: 1. 引言 光弹演示性实验是本科生《工程力学实验》课程中的一个基础演示性实验。它是一种应用光学原理的应力测试实验，在实验中要求学生观察几种典型的模型在平面或偏振光场中受力后的等差线和等倾线条纹，掌握光弹性测试的基础知识。但是，在实验教学过程中却发现只有靠近光弹实验装置附近的学生才能透过检偏镜(一般直径为150 mm左右)观察放置在其后面模型上的干涉条纹，尤其是在改变载荷大小或者偏振轴方向需要同学们同步观察此刻干涉条纹的实时变化时，很难保证每个学生都看到。这样就出现了老师费力讲解而学生却不知所云的现象，严重影响实验教学效果。如果能把模型上的干涉条纹在电脑上显示或者通过投影仪放大到显示屏上使得所有学生都能很清晰地观测到条纹变化将会显著提高实验教学效果，所以，将普通光弹仪改造成数字光弹仪迫在眉睫。但购买市面上售卖的一套光弹性软件价格非常昂贵，售价在三万左右，而软件中很多功能对于本科生演示性实验教学又使用不到，这样就造成了极大的浪费。基于这种现状，我们开发了这套针对光弹演示实验教学使用的光弹图像采集系统。