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篇1

多傳感器融合系統(tǒng)由于具有較高的可靠性和魯棒性，較寬的時間和空間的觀測范圍，較強的數(shù)據(jù)可信度和分辨能力，已廣泛應用于軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航天、交通管制、機器人、海洋監(jiān)視和管理、目標跟蹤和慣性導航等領域。筆者在分析數(shù)據(jù)融合技術概念和內容的基礎上，對該技術在林業(yè)工程中的應用及前景進行了綜述。

一、數(shù)據(jù)融合

1.1概念的提出

1973年，數(shù)據(jù)融合技術在美國國防部資助開發(fā)的聲納信號理解系統(tǒng)中得到了最早的體現(xiàn)。

70年代末，在公開的技術文獻中開始出現(xiàn)基于多系統(tǒng)的信息整合意義的融合技術。1984年美國國防部數(shù)據(jù)融合小組(DFS)定義數(shù)據(jù)融合為：“對多源的數(shù)據(jù)和信息進行多方的關聯(lián)、相關和綜合處理，以更好地進行定位與估計，并完全能對態(tài)勢及帶來的威脅進行實時評估”。

1998年1月，Buchroithner和Wald重新定義了數(shù)據(jù)融合：“數(shù)據(jù)融合是一種規(guī)范框架，這個框架里人們闡明如何使用特定的手段和工具來整合來自不同渠道的數(shù)據(jù)，以獲得實際需要的信息”。

Wald定義的數(shù)據(jù)融合的概念原理中，強調以質量作為數(shù)據(jù)融合的明確目標，這正是很多關于數(shù)據(jù)融合的文獻中忽略但又是非常重要的方面。這里的“質量”指經(jīng)過數(shù)據(jù)融合后獲得的信息對用戶而言較融合前具有更高的滿意度，如可改善分類精度，獲得更有效、更相關的信息，甚至可更好地用于開發(fā)項目的資金、人力資源等。

1.2基本內容

信息融合是生物系統(tǒng)所具備的一個基本功能，人類本能地將各感官獲得的信息與先驗知識進行綜合，對周圍環(huán)境和發(fā)生的事件做出估計和判斷。當運用各種現(xiàn)代信息處理方法，通過計算機實現(xiàn)這一功能時，就形成了數(shù)據(jù)融合技術。

數(shù)據(jù)融合就是充分利用多傳感器資源，通過對這些多傳感器及觀測信息的合理支配和使用，把多傳感器在空間或時間上的冗余或互補信息依據(jù)某些準則進行組合，以獲得被測對象的一致性解釋或描述。數(shù)據(jù)融合的內容主要包括：

(1)數(shù)據(jù)關聯(lián)。確定來自多傳感器的數(shù)據(jù)反映的是否是同源目標。

(2)多傳感器ID/軌跡估計。假設多傳感器的報告反映的是同源目標，對這些數(shù)據(jù)進行綜合，改進對該目標的估計，或對整個當前或未來情況的估計。

(3)采集管理。給定傳感器環(huán)境的一種認識狀態(tài)，通過分配多個信息捕獲和處理源，最大限度地發(fā)揮其性能，從而使其操作成本降到最低。傳感器的數(shù)據(jù)融合功能主要包括多傳感器的目標探測、數(shù)據(jù)關聯(lián)、跟蹤與識別、情況評估和預測。

根據(jù)融合系統(tǒng)所處理的信息層次，目前常將信息融合系統(tǒng)劃分為3個層次：

(l)數(shù)據(jù)層融合。直接將各傳感器的原始數(shù)據(jù)進行關聯(lián)后，送入融合中心，完成對被測對象的綜合評價。其優(yōu)點是保持了盡可能多的原始信號信息，但是該種融合處理的信息量大、速度慢、實時性差，通常只用于數(shù)據(jù)之間配準精度較高的圖像處理。

(2)特征層融合。從原始數(shù)據(jù)中提取特征，進行數(shù)據(jù)關聯(lián)和歸一化等處理后，送入融合中心進行分析與綜合，完成對被測對象的綜合評價。這種融合既保留了足夠數(shù)量的原始信息，又實現(xiàn)了一定的數(shù)據(jù)壓縮，有利于實時處理，而且由于在特征提取方面有許多成果可以借鑒，所以特征層融合是目前應用較多的一種技術。但是該技術在復雜環(huán)境中的穩(wěn)健性和系統(tǒng)的容錯性與可靠性有待進一步改善。

(3)決策層融合。首先每一傳感器分別獨立地完成特征提取和決策等任務，然后進行關聯(lián)，再送入融合中心處理。這種方法的實質是根據(jù)一定的準則和每個決策的可信度做出最優(yōu)的決策。其優(yōu)點是數(shù)據(jù)通訊量小、實時性好，可以處理非同步信息，能有效地融合不同類型的信息。而且在一個或幾個傳感器失效時，系統(tǒng)仍能繼續(xù)工作，具有良好的容錯性，系統(tǒng)可靠性高，因此是目前信息融合研究的一個熱點。但是這種技術也有不足，如原始信息的損失、被測對象的時變特征、先驗知識的獲取困難，以及知識庫的巨量特性等。

1.3處理模型

美國數(shù)據(jù)融合工作小組提出的數(shù)據(jù)融合處理模型，當時僅應用于軍事方面，但該模型對人們理解數(shù)據(jù)融合的基本概念有重要意義。模型每個模塊的基本功能如下：

數(shù)據(jù)源。包括傳感器及其相關數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)庫和人的先驗知識等)。

源數(shù)據(jù)預處理。進行數(shù)據(jù)的預篩選和數(shù)據(jù)分配，以減輕融合中心的計算負擔，有時需要為融合中心提供最重要的數(shù)據(jù)。目標評估。融合目標的位置、速度、身份等參數(shù)，以達到對這些參數(shù)的精確表達。主要包括數(shù)據(jù)配準、跟蹤和數(shù)據(jù)關聯(lián)、辨識。

態(tài)勢評估。根據(jù)當前的環(huán)境推斷出檢測目標與事件之間的關系，以判斷檢測目標的意圖。威脅評估。結合當前的態(tài)勢判斷對方的威脅程度和敵我雙方的攻擊能力等，這一過程應同時考慮當前的政治環(huán)境和對敵策略等因素，所以較為困難。

處理過程評估。監(jiān)視系統(tǒng)的性能，辨識改善性能所需的數(shù)據(jù)，進行傳感器資源的合理配置。人機接口。提供人與計算機間的交互功能，如人工操作員的指導和評價、多媒體功能等。

二、多傳感器在林業(yè)中的應用

2.1在森林防火中的應用

在用MODIS(ModerateResolutionImagingSpectroradiometer)數(shù)據(jù)測定森林火點時的20、22、23波段的傳感器輻射值已達飽和狀態(tài)，用一般圖像增強處理方法探測燃燒區(qū)火點的結果不理想。余啟剛運用數(shù)據(jù)融合技術，在空間分辨率為1000m的熱輻射通道的數(shù)據(jù)外加入空間分辨率為250m的可見光通道的數(shù)據(jù)，較好地進行了不同空間分辨率信息的數(shù)據(jù)融合，大大提高了對火點位置的判斷準確度。為進一步提高衛(wèi)星光譜圖像數(shù)據(jù)分析的準確性與可靠性，利用原有森林防火用的林區(qū)紅外探測器網(wǎng)，將其與衛(wèi)星光譜圖像數(shù)據(jù)融合，可以使計算機獲得GPS接收機輸出的有關信息通過與RS實現(xiàn)高效互補性融合，從而彌補衛(wèi)星圖譜不理想的缺失區(qū)數(shù)據(jù)信息，大大提高燃燒區(qū)火點信息準確度和敏感性。

2.2森林蓄積特征的估計

HampusHolmstrom等在瑞典南部的試驗區(qū)將SPOT-4×S衛(wèi)星數(shù)據(jù)和CARABAS-IIVHFSAR傳感器的雷達數(shù)據(jù)進行了融合，采用KNN(knearestneighbor)方法對森林的蓄積特征(林分蓄積、樹種組成與年齡)進行了估計。

KNN方法就是采用目標樣地鄰近k個(k=10)最近樣地的加權來估計目標樣地的森林特征。研究者應用衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)、雷達數(shù)據(jù)融合技術對試驗區(qū)的不同林分的蓄積特征進行估計，并對三種不同的數(shù)據(jù)方法進行誤差分析。試驗表明，融合后的數(shù)據(jù)作出的估計比單一的衛(wèi)星數(shù)據(jù)或雷達數(shù)據(jù)的精度高且穩(wěn)定性好。

2.3用非垂直航空攝像數(shù)據(jù)融合GIS信息更新調查數(shù)據(jù)

森林資源調查是掌握森林資源現(xiàn)狀與變化的調查方法，一般以地面調查的方法為主，我國5年復查一次。由于森林資源調查的工作量巨大，且要花費大量的人力、物力和資金。國內外許多學者都在探索航空、航天的遙感調查與估計方法。

TrevorJDavis等2002年提出采用非垂直的航空攝影數(shù)據(jù)融合對應的GIS數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)森林調查數(shù)據(jù)的快速更新，認為對森林資源整體而言，僅某些特殊地區(qū)的資源數(shù)據(jù)需要更新。在直升飛機側面裝上可視的數(shù)字攝像裝置，利用GPS對測點進行定位，對特殊地區(qū)的攝像進行拍攝，同時與對應的GIS數(shù)據(jù)進行融合，做出資源變化的估計或影像的修正。

試驗表明，融合后的數(shù)據(jù)可以同高分辨率矯正圖像相比，該方法花費少，精度高，能充分利用影像的可視性，應用于偏遠、地形復雜、不易操作、成本高的區(qū)域，同時可避免遙感圖像受云層遮蓋。

三、數(shù)據(jù)融合在林業(yè)中的應用展望

3.1在木材檢測中的應用

3.1.1木材缺陷及其影響

木材是天然生長的有機體，生長過程中不可避免地有尖削度、彎曲度、節(jié)子等生長缺陷，這些缺陷極大地影響了木材及其制品的優(yōu)良特性，以及木材的使用率、強度、外觀質量，并限制了其應用領域。在傳統(tǒng)木制品生產(chǎn)過程中，主要依靠人的肉眼來識別木材缺陷，而木材板材表面缺陷在大小、形狀和色澤上都有較大的差異，且受木材紋理的影響，識別起來非常困難，勞動強度大，效率低，同時由于熟練程度、標準掌握等人為因素，可能造成較大的誤差。另外在集成材加工中，板材缺陷的非雙面識別嚴重影響了生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍。因此必須開發(fā)一種能夠對板材雙面缺陷進行在線識別和自動剔除技術，以解決集成材加工中節(jié)子人工識別誤差大、難以實現(xiàn)雙面識別、剔除機械調整時間長等問題。

3.1.2單一傳感器在木材檢測中的應用

對木材及人造板進行無損檢測的方法很多，如超聲波、微波、射線、機械應力、震動、沖擊應力波、快速傅立葉變換分析等檢測方法。超聲技術在木材工業(yè)中的應用研究主要集中在研究聲波與木材種類、木材結構和性能之間的關系、木材結構及缺陷分析、膠的固化過程分析等。

隨著計算機視覺技術的發(fā)展，人們也將視覺傳感器應用于木材檢測中。新西蘭科學家用視頻傳感器研究和測量了紙漿中的纖維橫切面的寬度、厚度、壁面積、壁厚度、腔比率、壁比率等，同時準確地測量單個纖維和全部纖維的幾何尺寸及其變化趨勢，能夠區(qū)分不同紙漿類型，測定木材纖維材料加固結合力，并動態(tài)地觀察木材纖維在材料中的結合機理。

新西蘭的基于視覺傳感器的板材缺陷識別的軟件已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，該軟件利用數(shù)碼相機或激光掃描儀采集板材的圖像，自動識別板材節(jié)子和缺陷的位置，控制板材的加工。該軟件還具有進行原木三維模型真實再現(xiàn)的計算機視覺識別功能，利用激光掃描儀自動采集原木的三維幾何數(shù)據(jù)。

美國林產(chǎn)品實驗室利用計算機視覺技術對木材刨花的尺寸大小進行分級，確定各種刨花在板中的比例和刨花的排列方向；日本京都大學基于視覺傳感器進行了定向刨花板內刨花定向程度的檢測，從而可以通過調整定向鋪裝設備優(yōu)化刨花的排列方向來提高定向刨花板的強度。

在制材加工過程中，利用計算機視覺技術在線實時檢測原木的形狀及尺寸，選擇最佳下鋸方法，提高原木的出材率。同時可對鋸材的質量進行分級，實現(xiàn)木材的優(yōu)化使用；在膠合板的生產(chǎn)過程中，利用計算機視覺技術在線實時檢測單板上的各種缺陷，實現(xiàn)單板的智能和自動剪切，并可測量在剪切過程中的單板破損率，對單板進行分等分級，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)過程。Wengert等在綜合了大量的板材分類經(jīng)驗的基礎上，建立了板材分級分類的計算機視覺專家系統(tǒng)。在國內這方面的研究較少，王金滿等用計算機視覺技術對刨花板施膠效果進行了定量分析。

X射線對木材及木質復合材料的性能檢測已得到了廣泛的應用，目前該技術主要應用于對木材密度、含水率、纖維素相對結晶度和結晶區(qū)大小、纖維的化學結構和性質等進行檢測，并對木材內部的各種缺陷進行檢測。

3.1.3數(shù)據(jù)融合在木材檢測中的應用展望

單一傳感器在木材工業(yè)中已得到了一定程度的應用，但各種單項技術在應用上存在一定的局限性。如視覺傳感器不能檢測到有些與木材具有相同顏色的節(jié)子，有時會把木板上的臟物或油脂當成節(jié)子，造成誤判，有時也會受到木材的種類或粗糙度和濕度的影響，此外，這種技術只能檢測部分表面缺陷，而無法檢測到內部缺陷；超聲、微波、核磁共振和X射線技術均能測量密度及內部特征，但是它們不能測定木材的顏色和瑕疵，因為這些缺陷的密度往往同木板相同。因此，一個理想的檢測系統(tǒng)應該集成各種傳感技術，才能準確、可靠地檢測到木材的缺陷。

基于多傳感器(機器視覺及X射線等)數(shù)據(jù)融合技術的木材及木制品表面缺陷檢測，可以集成多個傳統(tǒng)單項技術，更可靠、準確地實時檢測出木材表面的各種缺陷，為實現(xiàn)木材分級自動化、智能化奠定基礎，同時為集裁除鋸、自動調整、自動裁除節(jié)子等為一身的新型視頻識別集成材雙面節(jié)子數(shù)控自動剔除成套設備提供技術支持。

3.2在精確林業(yè)中的應用

美國華盛頓大學研究人員開展了樹形自動分析、林業(yè)作業(yè)規(guī)劃等研究工作；Auburn大學的生物系統(tǒng)工程系和USDA南方林業(yè)實驗站與有關公司合作開展用GPS和其他傳感器研究林業(yè)機器系統(tǒng)的性能和生產(chǎn)效率。

目前單項的GPS、RS、GIS正從“自動化孤島”形式應用于林業(yè)生產(chǎn)向集成技術轉變。林業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)作為一個多組分的復雜系統(tǒng)，是由能量流動、物質循環(huán)、信息流動所推動的具有一定的結構和功能的復合體，各組分間的關系和結合方式影響系統(tǒng)整體的結構和功能。因此應該在計算機集成系統(tǒng)框架下，有效地融合GPS、GIS、RS等數(shù)據(jù)，解決這些信息在空間和時間上的質的差異及空間數(shù)據(jù)類型的多樣性，如地理統(tǒng)計數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、點數(shù)據(jù)等。利用智能DSS(決策支持系統(tǒng))以及VRT(可變量技術)等，使林業(yè)生產(chǎn)成為一個高效、柔性和開放的體系，從而實現(xiàn)林業(yè)生產(chǎn)的標準化、規(guī)范化、開放性，建立基于信息流融合的精確林業(yè)系統(tǒng)。

南京林業(yè)大學提出了“精確林業(yè)工程系統(tǒng)”。研究包括精確林業(yè)工程系統(tǒng)的領域體系結構、隨時空變化的數(shù)據(jù)采集處理與融合技術、精確控制林業(yè)生產(chǎn)的智能決策支持系統(tǒng)、可變量控制技術等，實現(xiàn)基于自然界生物及其所賴以生存的環(huán)境資源的時空變異性的客觀現(xiàn)實，以最小資源投入、最小環(huán)境危害和最大產(chǎn)出效益為目標，建立關于林業(yè)管理系統(tǒng)戰(zhàn)略思想的精確林業(yè)微觀管理系統(tǒng)。

篇2

多傳感器融合系統(tǒng)由于具有較高的可靠性和魯棒性,較寬的時間和空間的觀測范圍,較強的數(shù)據(jù)可信度和分辨能力,已廣泛應用于軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航天、交通管制、機器人、海洋監(jiān)視和管理、目標跟蹤和慣性導航等領域[1,2]。筆者在分析數(shù)據(jù)融合技術概念和內容的基礎上,對該技術在林業(yè)工程中的應用及前景進行了綜述。

1數(shù)據(jù)融合

1.1概念的提出

1973年,數(shù)據(jù)融合技術在美國國防部資助開發(fā)的聲納信號理解系統(tǒng)中得到了最早的體現(xiàn)。70年代末,在公開的技術文獻中開始出現(xiàn)基于多系統(tǒng)的信息整合意義的融合技術。1984年美國國防部數(shù)據(jù)融合小組(DFS)定義數(shù)據(jù)融合為:“對多源的數(shù)據(jù)和信息進行多方的關聯(lián)、相關和綜合處理,以更好地進行定位與估計,并完全能對態(tài)勢及帶來的威脅進行實時評估”。

1998年1月,Buchroithner和Wald重新定義了數(shù)據(jù)融合:“數(shù)據(jù)融合是一種規(guī)范框架,這個框架里人們闡明如何使用特定的手段和工具來整合來自不同渠道的數(shù)據(jù),以獲得實際需要的信息”。

Wald定義的數(shù)據(jù)融合的概念原理中,強調以質量作為數(shù)據(jù)融合的明確目標,這正是很多關于數(shù)據(jù)融合的文獻中忽略但又是非常重要的方面。這里的“質量”指經(jīng)過數(shù)據(jù)融合后獲得的信息對用戶而言較融合前具有更高的滿意度,如可改善分類精度,獲得更有效、更相關的信息,甚至可更好地用于開發(fā)項目的資金、人力資源等[3]。

1.2基本內容

信息融合是生物系統(tǒng)所具備的一個基本功能,人類本能地將各感官獲得的信息與先驗知識進行綜合,對周圍環(huán)境和發(fā)生的事件做出估計和判斷。當運用各種現(xiàn)代信息處理方法,通過計算機實現(xiàn)這一功能時,就形成了數(shù)據(jù)融合技術。

數(shù)據(jù)融合就是充分利用多傳感器資源,通過對這些多傳感器及觀測信息的合理支配和使用,把多傳感器在空間或時間上的冗余或互補信息依據(jù)某些準則進行組合,以獲得被測對象的一致性解釋或描述。數(shù)據(jù)融合的內容主要包括:

(1)數(shù)據(jù)關聯(lián)。確定來自多傳感器的數(shù)據(jù)反映的是否是同源目標。

(2)多傳感器ID/軌跡估計。假設多傳感器的報告反映的是同源目標,對這些數(shù)據(jù)進行綜合,改進對該目標的估計,或對整個當前或未來情況的估計。

(3)采集管理。給定傳感器環(huán)境的一種認識狀態(tài),通過分配多個信息捕獲和處理源,最大限度地發(fā)揮其性能,從而使其操作成本降到最低。傳感器的數(shù)據(jù)融合功能主要包括多傳感器的目標探測、數(shù)據(jù)關聯(lián)、跟蹤與識別、情況評估和預測[4]。

根據(jù)融合系統(tǒng)所處理的信息層次,目前常將信息融合系統(tǒng)劃分為3個層次:

(l)數(shù)據(jù)層融合。直接將各傳感器的原始數(shù)據(jù)進行關聯(lián)后,送入融合中心,完成對被測對象的綜合評價。其優(yōu)點是保持了盡可能多的原始信號信息,但是該種融合處理的信息量大、速度慢、實時性差,通常只用于數(shù)據(jù)之間配準精度較高的圖像處理。

(2)特征層融合。從原始數(shù)據(jù)中提取特征,進行數(shù)據(jù)關聯(lián)和歸一化等處理后,送入融合中心進行分析與綜合,完成對被測對象的綜合評價。這種融合既保留了足夠數(shù)量的原始信息,又實現(xiàn)了一定的數(shù)據(jù)壓縮,有利于實時處理,而且由于在特征提取方面有許多成果可以借鑒,所以特征層融合是目前應用較多的一種技術。但是該技術在復雜環(huán)境中的穩(wěn)健性和系統(tǒng)的容錯性與可靠性有待進一步改善。

(3)決策層融合。首先每一傳感器分別獨立地完成特征提取和決策等任務,然后進行關聯(lián),再送入融合中心處理。這種方法的實質是根據(jù)一定的準則和每個決策的可信度做出最優(yōu)的決策。其優(yōu)點是數(shù)據(jù)通訊量小、實時性好,可以處理非同步信息,能有效地融合不同類型的信息。而且在一個或幾個傳感器失效時,系統(tǒng)仍能繼續(xù)工作,具有良好的容錯性,系統(tǒng)可靠性高,因此是目前信息融合研究的一個熱點。但是這種技術也有不足,如原始信息的損失、被測對象的時變特征、先驗知識的獲取困難,以及知識庫的巨量特性等[5,6]。

1.3處理模型

美國數(shù)據(jù)融合工作小組提出的數(shù)據(jù)融合處理模型[7],當時僅應用于軍事方面,但該模型對人們理解數(shù)據(jù)融合的基本概念有重要意義。模型每個模塊的基本功能如下:

數(shù)據(jù)源。包括傳感器及其相關數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)庫和人的先驗知識等)。

源數(shù)據(jù)預處理。進行數(shù)據(jù)的預篩選和數(shù)據(jù)分配,以減輕融合中心的計算負擔,有時需要為融合中心提供最重要的數(shù)據(jù)。目標評估。融合目標的位置、速度、身份等參數(shù),以達到對這些參數(shù)的精確表達。主要包括數(shù)據(jù)配準、跟蹤和數(shù)據(jù)關聯(lián)、辨識。

態(tài)勢評估。根據(jù)當前的環(huán)境推斷出檢測目標與事件之間的關系,以判斷檢測目標的意圖。威脅評估。結合當前的態(tài)勢判斷對方的威脅程度和敵我雙方的攻擊能力等,這一過程應同時考慮當前的政治環(huán)境和對敵策略等因素,所以較為困難。

處理過程評估。監(jiān)視系統(tǒng)的性能,辨識改善性能所需的數(shù)據(jù),進行傳感器資源的合理配置。人機接口。提供人與計算機間的交互功能,如人工操作員的指導和評價、多媒體功能等。

2多傳感器在林業(yè)中的應用

2.1在森林防火中的應用

在用MODIS(ModerateResolutionImagingSpectroradiometer)數(shù)據(jù)測定森林火點時的20、22、23波段的傳感器輻射值已達飽和狀態(tài),用一般圖像增強處理方法探測燃燒區(qū)火點的結果不理想。余啟剛運用數(shù)據(jù)融合技術,在空間分辨率為1000m的熱輻射通道的數(shù)據(jù)外加入空間分辨率為250m的可見光通道的數(shù)據(jù),較好地進行了不同空間分辨率信息的數(shù)據(jù)融合,大大提高了對火點位置的判斷準確度[8]。為進一步提高衛(wèi)星光譜圖像數(shù)據(jù)分析的準確性與可靠性,利用原有森林防火用的林區(qū)紅外探測器網(wǎng),將其與衛(wèi)星光譜圖像數(shù)據(jù)融合,可以使計算機獲得GPS接收機輸出的有關信息通過與RS實現(xiàn)高效互補性融合,從而彌補衛(wèi)星圖譜不理想的缺失區(qū)數(shù)據(jù)信息,大大提高燃燒區(qū)火點信息準確度和敏感性。

2.2森林蓄積特征的估計

HampusHolmstrom等在瑞典南部的試驗區(qū)將SPOT-4×S衛(wèi)星數(shù)據(jù)和CARABAS-IIVHFSAR傳感器的雷達數(shù)據(jù)進行了融合,采用KNN(knearestneighbor)方法對森林的蓄積特征(林分蓄積、樹種組成與年齡)進行了估計[9]。

KNN方法就是采用目標樣地鄰近k個(k=10)最近樣地的加權來估計目標樣地的森林特征。研究者應用衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)、雷達數(shù)據(jù)融合技術對試驗區(qū)的不同林分的蓄積特征進行估計,并對三種不同的數(shù)據(jù)方法進行誤差分析。試驗表明,融合后的數(shù)據(jù)作出的估計比單一的衛(wèi)星數(shù)據(jù)或雷達數(shù)據(jù)的精度高且穩(wěn)定性好。

2.3用非垂直航空攝像數(shù)據(jù)融合GIS信息更新調查數(shù)據(jù)

森林資源調查是掌握森林資源現(xiàn)狀與變化的調查方法,一般以地面調查的方法為主,我國5年復查一次。由于森林資源調查的工作量巨大,且要花費大量的人力、物力和資金。國內外許多學者都在探索航空、航天的遙感調查與估計方法。

TrevorJDavis等2002年提出采用非垂直的航空攝影數(shù)據(jù)融合對應的GIS數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)森林調查數(shù)據(jù)的快速更新,認為對森林資源整體而言,僅某些特殊地區(qū)的資源數(shù)據(jù)需要更新。在直升飛機側面裝上可視的數(shù)字攝像裝置,利用GPS對測點進行定位,對特殊地區(qū)的攝像進行拍攝,同時與對應的GIS數(shù)據(jù)進行融合,做出資源變化的估計或影像的修正[10]。

試驗表明,融合后的數(shù)據(jù)可以同高分辨率矯正圖像相比,該方法花費少,精度高,能充分利用影像的可視性,應用于偏遠、地形復雜、不易操作、成本高的區(qū)域,同時可避免遙感圖像受云層遮蓋。

3數(shù)據(jù)融合在林業(yè)中的應用展望

3.1在木材檢測中的應用

3.1.1木材缺陷及其影響

木材是天然生長的有機體,生長過程中不可避免地有尖削度、彎曲度、節(jié)子等生長缺陷,這些缺陷極大地影響了木材及其制品的優(yōu)良特性,以及木材的使用率、強度、外觀質量,并限制了其應用領域。在傳統(tǒng)木制品生產(chǎn)過程中,主要依靠人的肉眼來識別木材缺陷,而木材板材表面缺陷在大小、形狀和色澤上都有較大的差異,且受木材紋理的影響,識別起來非常困難,勞動強度大,效率低,同時由于熟練程度、標準掌握等人為因素,可能造成較大的誤差。另外在集成材加工中,板材缺陷的非雙面識別嚴重影響了生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍。因此必須開發(fā)一種能夠對板材雙面缺陷進行在線識別和自動剔除技術,以解決集成材加工中節(jié)子人工識別誤差大、難以實現(xiàn)雙面識別、剔除機械調整時間長等問題。

3.1.2單一傳感器在木材檢測中的應用

對木材及人造板進行無損檢測的方法很多,如超聲波、微波、射線、機械應力、震動、沖擊應力波、快速傅立葉變換分析等檢測方法[11,12]。超聲技術在木材工業(yè)中的應用研究主要集中在研究聲波與木材種類、木材結構和性能之間的關系、木材結構及缺陷分析、膠的固化過程分析等[13]。

隨著計算機視覺技術的發(fā)展,人們也將視覺傳感器應用于木材檢測中。新西蘭科學家用視頻傳感器研究和測量了紙漿中的纖維橫切面的寬度、厚度、壁面積、壁厚度、腔比率、壁比率等,同時準確地測量單個纖維和全部纖維的幾何尺寸及其變化趨勢,能夠區(qū)分不同紙漿類型,測定木材纖維材料加固結合力,并動態(tài)地觀察木材纖維在材料中的結合機理。

新西蘭的基于視覺傳感器的板材缺陷識別的軟件已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化,該軟件利用數(shù)碼相機或激光掃描儀采集板材的圖像,自動識別板材節(jié)子和缺陷的位置,控制板材的加工。該軟件還具有進行原木三維模型真實再現(xiàn)的計算機視覺識別功能,利用激光掃描儀自動采集原木的三維幾何數(shù)據(jù)。

美國林產(chǎn)品實驗室利用計算機視覺技術對木材刨花的尺寸大小進行分級,確定各種刨花在板中的比例和刨花的排列方向;日本京都大學基于視覺傳感器進行了定向刨花板內刨花定向程度的檢測,從而可以通過調整定向鋪裝設備優(yōu)化刨花的排列方向來提高定向刨花板的強度。

在制材加工過程中,利用計算機視覺技術在線實時檢測原木的形狀及尺寸,選擇最佳下鋸方法,提高原木的出材率。同時可對鋸材的質量進行分級,實現(xiàn)木材的優(yōu)化使用;在膠合板的生產(chǎn)過程中,利用計算機視覺技術在線實時檢測單板上的各種缺陷,實現(xiàn)單板的智能和自動剪切,并可測量在剪切過程中的單板破損率,對單板進行分等分級,實現(xiàn)自動化生產(chǎn)過程。Wengert等在綜合了大量的板材分類經(jīng)驗的基礎上,建立了板材分級分類的計算機視覺專家系統(tǒng)。在國內這方面的研究較少,王金滿等用計算機視覺技術對刨花板施膠效果進行了定量分析[14]。

X射線對木材及木質復合材料的性能檢測已得到了廣泛的應用,目前該技術主要應用于對木材密度、含水率、纖維素相對結晶度和結晶區(qū)大小、纖維的化學結構和性質等進行檢測,并對木材內部的各種缺陷進行檢測。

3.1.3數(shù)據(jù)融合在木材檢測中的應用展望

單一傳感器在木材工業(yè)中已得到了一定程度的應用,但各種單項技術在應用上存在一定的局限性。如視覺傳感器不能檢測到有些與木材具有相同顏色的節(jié)子,有時會把木板上的臟物或油脂當成節(jié)子,造成誤判,有時也會受到木材的種類或粗糙度和濕度的影響,此外,這種技術只能檢測部分表面缺陷,而無法檢測到內部缺陷;超聲、微波、核磁共振和X射線技術均能測量密度及內部特征,但是它們不能測定木材的顏色和瑕疵,因為這些缺陷的密度往往同木板相同。因此,一個理想的檢測系統(tǒng)應該集成各種傳感技術,才能準確、可靠地檢測到木材的缺陷[15,16]。

基于多傳感器(機器視覺及X射線等)數(shù)據(jù)融合技術的木材及木制品表面缺陷檢測,可以集成多個傳統(tǒng)單項技術,更可靠、準確地實時檢測出木材表面的各種缺陷,為實現(xiàn)木材分級自動化、智能化奠定基礎,同時為集裁除鋸、自動調整、自動裁除節(jié)子等為一身的新型視頻識別集成材雙面節(jié)子數(shù)控自動剔除成套設備提供技術支持。

3.2在精確林業(yè)中的應用

美國華盛頓大學研究人員開展了樹形自動分析、林業(yè)作業(yè)規(guī)劃等研究工作;Auburn大學的生物系統(tǒng)工程系和USDA南方林業(yè)實驗站與有關公司合作開展用GPS和其他傳感器研究林業(yè)機器系統(tǒng)的性能和生產(chǎn)效率。

目前單項的GPS、RS、GIS正從“自動化孤島”形式應用于林業(yè)生產(chǎn)向集成技術轉變。林業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)作為一個多組分的復雜系統(tǒng),是由能量流動、物質循環(huán)、信息流動所推動的具有一定的結構和功能的復合體,各組分間的關系和結合方式影響系統(tǒng)整體的結構和功能。因此應該在計算機集成系統(tǒng)框架下,有效地融合GPS、GIS、RS等數(shù)據(jù),解決這些信息在空間和時間上的質的差異及空間數(shù)據(jù)類型的多樣性,如地理統(tǒng)計數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、點數(shù)據(jù)等。利用智能DSS(決策支持系統(tǒng))以及VRT(可變量技術)等,使林業(yè)生產(chǎn)成為一個高效、柔性和開放的體系,從而實現(xiàn)林業(yè)生產(chǎn)的標準化、規(guī)范化、開放性,建立基于信息流融合的精確林業(yè)系統(tǒng)。

南京林業(yè)大學提出了“精確林業(yè)工程系統(tǒng)”[17]。研究包括精確林業(yè)工程系統(tǒng)的領域體系結構、隨時空變化的數(shù)據(jù)采集處理與融合技術、精確控制林業(yè)生產(chǎn)的智能決策支持系統(tǒng)、可變量控制技術等,實現(xiàn)基于自然界生物及其所賴以生存的環(huán)境資源的時空變異性的客觀現(xiàn)實,以最小資源投入、最小環(huán)境危害和最大產(chǎn)出效益為目標,建立關于林業(yè)管理系統(tǒng)戰(zhàn)略思想的精確林業(yè)微觀管理系統(tǒng)。

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[13]肖忠平,盧曉寧,陸繼圣.木質材料X射線與超聲檢測技術研究的發(fā)展與展望[J].木材加工機械,2004,15(1):25-27.

[14]王金滿,周秀榮.刨花板施膠效果計算機視覺分析方法[J].東北林業(yè)大學學報,1994,22(3):25-26.

篇3

這一名詞的出現(xiàn)主要是伴隨著科學技術水平的日益提高，而傳統(tǒng)的技術已不能適應社會發(fā)展與人們生活的需要，為了包含更豐富的信息傳達內容，它便隨之產(chǎn)生。而今，“視覺傳達設計”這一名詞已被廣泛采納使用。它推動著當今時代步入了數(shù)字化和視圖化的時代，使得信息得以平面化、形象化、直觀化和視覺化，表現(xiàn)方式也由最初的平面轉為三維乃至思維的圖像形式，而且表達出的內容更是豐富多樣，這樣也同時帶動著印刷行業(yè)和影視媒體領域的多媒體化發(fā)展。所以，在視覺設計教學中，突破傳統(tǒng)的教學方式已勢在必行。由于這門課程本身就是需要運用多媒體技術的，因此能夠直觀地將所要講解的知識以視圖的形式表現(xiàn)出來，使得學生在圖像與聲音以及動畫等比較新穎的方式中輕松收獲知識，這就對數(shù)字技術提出了更高的要求，從而能夠提升學生的興趣，提高教學效率。

1.2優(yōu)化了設計教學的模式

一個學生能否成才與教育模式的優(yōu)劣息息相關。而互聯(lián)網(wǎng)作為視覺傳達設計新的交流平臺，豐富的信息資源、互動的圖文演繹以及高速度高效率的傳播方式都推動著視覺傳達設計的前進與發(fā)展。現(xiàn)在的教育方式大致采用：觀念型、技能型和素質型三種方式，而在視覺傳達設計教學中主要采取的便是“素質型”，主要是為了培養(yǎng)并提升設計的綜合能力。這樣對學生的要求也提高了，不僅需要他們具備深厚的專業(yè)知識和藝術上的修養(yǎng)，還需要跨領域的了解學科知識。采取多媒體教學的課堂，更能滿足教師與學生教學與學習的需要與互動，打破了傳統(tǒng)教學的時間、空間以及地域的局限，能夠引領學生自主性地去學習。

2多媒體技術在視覺傳達設計教學中應用要點分析

2.1多媒體教學與教育理論應相吻合

在現(xiàn)今信息化日益發(fā)達的今天，教學追求的不僅是教育教學的現(xiàn)代化來提升教學質量，還有著學生個人的素質修養(yǎng)和綜合能力的一個提升，這就需要教學設備的現(xiàn)代化與技術的信息化和現(xiàn)代化，以及教學觀念和內容形式的及時更新從而與社會同步。當前的傳達設計教學所要求的不僅是實用型的人才，同樣也強調著創(chuàng)新，希望通過現(xiàn)代的這種教育理念培養(yǎng)學生的個性化發(fā)展。是學生能夠在老師的引領指導下，開拓思路輕松學習，促進學生的持續(xù)性成長與個性化成長。

2.2多媒體教學中人文與科技應協(xié)調

發(fā)展數(shù)字化時代的出現(xiàn)，為我們傳達信息提供了更方便更直觀的信息閱讀方式的同時，也讓人們對數(shù)字化技術有著一種盲目地崇拜與向往。人們的交流方式正一步一步地變化著，計算機技術顯得越來越權威，人們對人文價值的關懷顯得越來越少。師生之間的關系開始變得淡漠、學生的道德觀念道德意識越來越弱，重視技藝輕視道德藝術，更甚至對文化道德知識也產(chǎn)生了厭煩之類的情緒的問題。這就要求教師在教學的過程，傳達技術知識的同時，更要兼顧人文教學，不能將學生培養(yǎng)成實用型的“機器”，注重以人為本的教育教學理念，進行人性化教育，走向國際化的同時，還要兼顧著民族化。

篇4

二、現(xiàn)代信息技術與學生的學習方式相融合，創(chuàng)設學習情境，發(fā)展信息素養(yǎng)

現(xiàn)代信息技術與學科教學的融合強調以學生學習為中心，以學生以往的經(jīng)驗和知識為支撐，幫助學生“內化”，促進舊知識遷移，新知識形成。信息技術是作為學生獲取信息、探索問題、合作學習、解決問題和構建知識的認知工具、情感激勵工具，而不僅僅是教師的演示工具?？茖W的運用信息技術，教師要從學生已有的知識能力出發(fā)，在學生已有的生活經(jīng)驗與給定目標之間設置障礙，創(chuàng)設各種有效的情景化學習環(huán)境，讓學生根據(jù)自己的興趣愛好和知識能力，自由選擇適合自己認知風格的學習資源，通過“身臨其境”來獲取真實體驗，誘發(fā)內心發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的學習意愿，激發(fā)創(chuàng)造性思維意識，積極主動探究解決問題。這樣的自主、探究的學習方式符合現(xiàn)代學生的學習心理特點，學生可以在一種積極有效、輕松愉快的氣氛中學習，像扮演游戲角色一樣置身其中，學生不僅學會、會學，而且學生好學、樂學，從而達到一種輕松愉快高質高效的學習效果。學生還可以在網(wǎng)上與老師、同學和朋友直接對話和交流，在論壇中發(fā)表存在的問題、追尋解決方案、答疑解惑，通過微信、微博、QQ、電子郵件等通訊工具向一些專家學者請教，交流面變大，知識面變廣，實現(xiàn)自主、合作、探究式學習，學會發(fā)現(xiàn)、構想和綜合應用，同時培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)以及創(chuàng)造能力。

三、現(xiàn)代信息技術與教學的評價方式的融合，拓寬評價渠道，達成學習目標

篇5

1.1概念的提出

1973年,數(shù)據(jù)融合技術在美國國防部資助開發(fā)的聲納信號理解系統(tǒng)中得到了最早的體現(xiàn)。

7年代末,在公開的技術文獻中開始出現(xiàn)基于多系統(tǒng)的整合意義的融合技術。1984年美國國防部數(shù)據(jù)融合小組(dfs)定義數(shù)據(jù)融合為:“對多源的數(shù)據(jù)和信息進行多方的關聯(lián)、相關和綜合處理,以更好地進行定位與估計,并完全能對態(tài)勢及帶來的威脅進行實時評估”。

1998年1月,buchroithner和wald重新定義了數(shù)據(jù)融合:“數(shù)據(jù)融合是一種規(guī)范框架,這個框架里人們闡明如何使用特定的手段和工具來整合來自不同渠道的數(shù)據(jù),以獲得實際需要的信息”。

wald定義的數(shù)據(jù)融合的概念原理中,強調以質量作為數(shù)據(jù)融合的明確目標,這正是很多關于數(shù)據(jù)融合的文獻中忽略但又是非常重要的方面。這里的“質量”指經(jīng)過數(shù)據(jù)融合后獲得的信息對用戶而言較融合前具有更高的滿意度,如可改善分類精度,獲得更有效、更相關的信息,甚至可更好地用于開發(fā)項目的資金、人力資源等。

1.2基本內容

信息融合是系統(tǒng)所具備的一個基本功能,人類本能地將各感官獲得的信息與先驗知識進行綜合,對周圍環(huán)境和發(fā)生的事件做出估計和判斷。當運用各種現(xiàn)代信息處理方法,通過計算機實現(xiàn)這一功能時,就形成了數(shù)據(jù)融合技術。

數(shù)據(jù)融合就是充分利用多傳感器資源,通過對這些多傳感器及觀測信息的合理支配和使用,把多傳感器在空間或時間上的冗余或互補信息依據(jù)某些準則進行組合,以獲得被測對象的一致性解釋或描述。數(shù)據(jù)融合的內容主要包括:

(1)數(shù)據(jù)關聯(lián)。確定來自多傳感器的數(shù)據(jù)反映的是否是同源目標。

(2)多傳感器id/軌跡估計。假設多傳感器的報告反映的是同源目標,對這些數(shù)據(jù)進行綜合,改進對該目標的估計,或對整個當前或未來情況的估計。

(3)采集管理。給定傳感器環(huán)境的一種認識狀態(tài),通過分配多個信息捕獲和處理源,最大限度地發(fā)揮其性能,從而使其操作成本降到最低。傳感器的數(shù)據(jù)融合功能主要包括多傳感器的目標探測、數(shù)據(jù)關聯(lián)、跟蹤與識別、情況評估和預測。

根據(jù)融合系統(tǒng)所處理的信息層次,目前常將信息融合系統(tǒng)劃分為3個層次:

(l)數(shù)據(jù)層融合。直接將各傳感器的原始數(shù)據(jù)進行關聯(lián)后,送入融合中心,完成對被測對象的綜合評價。其優(yōu)點是保持了盡可能多的原始信號信息,但是該種融合處理的信息量大、速度慢、實時性差,通常只用于數(shù)據(jù)之間配準精度較高的圖像處理。

(2)特征層融合。從原始數(shù)據(jù)中提取特征,進行數(shù)據(jù)關聯(lián)和歸一化等處理后,送入融合中心進行分析與綜合,完成對被測對象的綜合評價。這種融合既保留了足夠數(shù)量的原始信息,又實現(xiàn)了一定的數(shù)據(jù)壓縮,有利于實時處理,而且由于在特征提取方面有許多成果可以借鑒,所以特征層融合是目前應用較多的一種技術。但是該技術在復雜環(huán)境中的穩(wěn)健性和系統(tǒng)的容錯性與可靠性有待進一步改善。

(3)決策層融合。首先

每一傳感器分別獨立地完成特征提取和決策等任務,然后進行關聯(lián),再送入融合中心處理。這種方法的實質是根據(jù)一定的準則和每個決策的可信度做出最優(yōu)的決策。其優(yōu)點是數(shù)據(jù)通訊量小、實時性好,可以處理非同步信息,能有效地融合不同類型的信息。而且在一個或幾個傳感器失效時,系統(tǒng)仍能繼續(xù)工作,具有良好的容錯性,系統(tǒng)可靠性高,因此是目前信息融合研究的一個熱點。但是這種技術也有不足,如原始信息的損失、被測對象的時變特征、先驗知識的獲取困難,以及知識庫的巨量特性等。

1.3處理模型

美國數(shù)據(jù)融合工作小組提出的數(shù)據(jù)融合處理模型,當時僅應用于軍事方面,但該模型對人們理解數(shù)據(jù)融合的基本概念有重要意義。模型每個模塊的基本功能如下:

數(shù)據(jù)源。包括傳感器及其相關數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)庫和人的先驗知識等)。

源數(shù)據(jù)預處理。進行數(shù)據(jù)的預篩選和數(shù)據(jù)分配,以減輕融合中心的計算負擔,有時需要為融合中心提供最重要的數(shù)據(jù)。目標評估。融合目標的位置、速度、身份等參數(shù),以達到對這些參數(shù)的精確表達。主要包括數(shù)據(jù)配準、跟蹤和數(shù)據(jù)關聯(lián)、辨識。

態(tài)勢評估。根據(jù)當前的環(huán)境推斷出檢測目標與事件之間的關系,以判斷檢測目標的意圖。威脅評估。結合當前的態(tài)勢判斷對方的威脅程度和敵我雙方的攻擊能力等,這一過程應同時考慮當前的環(huán)境和對敵策略等因素,所以較為困難。

處理過程評估。監(jiān)視系統(tǒng)的性能,辨識改善性能所需的數(shù)據(jù),進行傳感器資源的合理配置。人機接口。提供人與計算機間的交互功能,如人工操作員的指導和評價、多媒體功能等。

二、多傳感器在林業(yè)中的應用

2.1在森林防火中的應用

在用modis(moderateresolutionimagingspectroradiometer)數(shù)據(jù)測定森林火點時的2、22、23波段的傳感器輻射值已達飽和狀態(tài),用一般圖像增強處理方法探測燃燒區(qū)火點的結果不理想。余啟剛運用數(shù)據(jù)融合技術,在空間分辨率為1m的熱輻射通道的數(shù)據(jù)外加入空間分辨率為25m的可見光通道的數(shù)據(jù),較好地進行了不同空間分辨率信息的數(shù)據(jù)融合,大大提高了對火點位置的判斷準確度。為進一步提高衛(wèi)星光譜圖像數(shù)據(jù)分析的準確性與可靠性,利用原有森林防火用的林區(qū)紅外探測器網(wǎng),將其與衛(wèi)星光譜圖像數(shù)據(jù)融合,可以使計算機獲得gps接收機輸出的有關信息通過與rs實現(xiàn)高效互補性融合,從而彌補衛(wèi)星圖譜不理想的缺失區(qū)數(shù)據(jù)信息,大大提高燃燒區(qū)火點信息準確度和敏感性。

2.2森林蓄積特征的估計

hampusholmstrom等在瑞典南部的試驗區(qū)將spot-4×s衛(wèi)星數(shù)據(jù)和carabas-iivhfsar傳感器的雷達數(shù)據(jù)進行了融合,采用knn(knearestneighbor)方法對森林的蓄積特征(林分蓄積、樹種組成與年齡)進行了估計。

knn方法就是采用目標樣地鄰近k個(k=1)最近樣地的加權來估計目標樣地的森林特征。研究者應用衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)、雷達數(shù)據(jù)融合技術對試驗區(qū)的不同林分的蓄積特征進行估計,并對三種不同的數(shù)據(jù)方法進行誤差分析。試驗表明,融合后的數(shù)據(jù)作出的估計比單一的衛(wèi)星數(shù)據(jù)或雷達數(shù)據(jù)的精度高且穩(wěn)定性好。

2.3用非垂直航空攝像數(shù)據(jù)融合gis信息更新調查數(shù)據(jù)

森林資源調查是掌握森林資源現(xiàn)狀與變化的調查方法,一般以地面調查的方法為主,我國5年復查一次。由于森

林資源調查的工作量巨大,且要花費大量的人力、物力和資金。國內外許多學者都在探索航空、航天的遙感調查與估計方法。 trevorjdavis等22年提出采用非垂直的航空攝影數(shù)據(jù)融合對應的gis數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)森林調查數(shù)據(jù)

的快速更新,認為對森林資源整體而言,僅某些特殊地區(qū)的資源數(shù)據(jù)需要更新。在直升飛機側面裝上可視的數(shù)字攝像裝置,利用gps對測點進行定位,對特殊地區(qū)的攝像進行拍攝,同時與對應的gis數(shù)據(jù)進行融合,做出資源變化的估計或影像的修正。

試驗表明,融合后的數(shù)據(jù)可以同高分辨率矯正圖像相比,該方法花費少,精度高,能充分利用影像的可視性,應用于偏遠、地形復雜、不易操作、成本高的區(qū)域,同時可避免遙感圖像受云層遮蓋。

三、數(shù)據(jù)融合在林業(yè)中的應用展望

3.1在木材檢測中的應用

3.1.1木材缺陷及其影響

木材是天然生長的有機體,生長過程中不可避免地有尖削度、彎曲度、節(jié)子等生長缺陷,這些缺陷極大地影響了木材及其制品的優(yōu)良特性,以及木材的使用率、強度、外觀質量,并限制了其應用領域。在傳統(tǒng)木制品生產(chǎn)過程中,主要依靠人的肉眼來識別木材缺陷,而木材板材表面缺陷在大小、形狀和色澤上都有較大的差異,且受木材紋理的影響,識別起來非常困難,勞動強度大,效率低,同時由于熟練程度、標準掌握等人為因素,可能造成較大的誤差。另外在集成材加工中,板材缺陷的非雙面識別嚴重影響了生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍。因此必須開發(fā)一種能夠對板材雙面缺陷進行在線識別和自動剔除技術,以解決集成材加工中節(jié)子人工識別誤差大、難以實現(xiàn)雙面識別、剔除機械調整時間長等問題。

3.1.2單一傳感器在木材檢測中的應用

對木材及人造板進行無損檢測的方法很多,如超聲波、微波、射線、機械應力、震動、沖擊應力波、快速傅立葉變換分析等檢測方法。超聲技術在木材工業(yè)中的應用研究主要集中在研究聲波與木材種類、木材結構和性能之間的關系、木材結構及缺陷分析、膠的固化過程分析等。

隨著計算機視覺技術的發(fā)展,人們也將視覺傳感器應用于木材檢測中。新西蘭科學家用視頻傳感器研究和測量了紙漿中的纖維橫切面的寬度、厚度、壁面積、壁厚度、腔比率、壁比率等,同時準確地測量單個纖維和全部纖維的幾何尺寸及其變化趨勢,能夠區(qū)分不同紙漿類型,測定木材纖維材料加固結合力,并動態(tài)地觀察木材纖維在材料中的結合機理。

新西蘭的基于視覺傳感器的板材缺陷識別的軟件已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化,該軟件利用數(shù)碼相機或激光掃描儀采集板材的圖像,自動識別板材節(jié)子和缺陷的位置,控制板材的加工。該軟件還具有進行原木三維模型真實再現(xiàn)的計算機視覺識別功能,利用激光掃描儀自動采集原木的三維幾何數(shù)據(jù)。

美國林產(chǎn)品實驗室利用計算機視覺技術對木材刨花的尺寸大小進行分級,確定各種刨花在板中的比例和刨花的排列方向;日本京都大學基于視覺傳感器進行了定向刨花板內刨花定向程度的檢測,從而可以通過調整定向鋪裝設備優(yōu)化刨花的排列方向來提高定向刨花板的強度。

在制材加工過程中,利用計算機視覺技術在線實時檢測原木的形狀及尺寸,選擇最佳下鋸方法,提高原木的出材率。同時可對鋸材的質量進行分級,實現(xiàn)木材的優(yōu)化使用;在膠合板的生產(chǎn)過程中,利用計算機視覺技術在線實時檢測單板上的各種缺陷,實現(xiàn)單板的智能和自動剪切,并可測量在剪切過程中的單板破損率,對單板進行分等分級,實現(xiàn)自動化生產(chǎn)過程。wengert等在綜合了大量的板材分類經(jīng)驗的基礎上,建立了板材分級分類的計算機視覺專家系統(tǒng)。在國內這方面的研究較少,王金滿等用計算機視覺技術對刨花板施膠效果進行了定量分析。

x射線對木材及木質復合材料的性能檢測已得到了廣泛的應用,目前該技術主要應用于對木材密度、含水率、纖維素相對結晶度和結晶區(qū)大小、纖維的結構和性質等進行檢測,并對木材內部的各種缺陷進行檢測。

3.1.3數(shù)據(jù)融合在木材檢測中的應用展望

單一傳感器在木材工業(yè)中已得到了一定程度的應用,但各種單項技術在應用上存在一定的局限性。如視覺傳感器不能檢測到有些與木材具有相同顏色的節(jié)子,有時會把木板上的臟物或油脂當成節(jié)子,

造成誤判,有時也會受到木材的種類或粗糙度和濕度的影響,此外,這種技術只能檢測部分表面缺陷,而無法檢測到內部缺陷;超聲、微波、核磁共振和x射線技術均能測量密度及內部特征,但是它們不能測定木材的顏色和瑕疵,因為這些缺陷的密度往往同木板相同。因此,一個理想的檢測系統(tǒng)應該集成各種傳感技術,才能準確、可靠地檢測到木材的缺陷。

基于多傳感器(機器視覺及x射線等)數(shù)據(jù)融合技術的木材及木制品表面缺陷檢測,可以集成多個傳統(tǒng)單項技術,更可靠、準確地實時檢測出木材表面的各種缺陷,為實現(xiàn)木材分級自動化、智能化奠定基礎,同時為集裁除鋸、自動調整、自動裁除節(jié)子等為一身的新型視頻識別集成材雙面節(jié)子數(shù)控自動剔除成套設備提供技術支持。

3.2在精確林業(yè)中的應用

篇6

人類已經(jīng)邁進高度信息化的21世紀，在當前這個信息化社會中，信息將是構成現(xiàn)實世界不可缺少的三大基本要素和資源（材料、能量、信息）之一?！靶畔⑻幚砟芰Α睂⑹撬猩鐣蓡T應具備的如同“讀、寫、算”同樣重要的基本生存能力之一?，F(xiàn)在世界各國均不同程度地加強了對中小學信息技術教育的重視程度。為此教育部已于1999年底擬訂將信息技術課納入中小學必修課程。我省從2001年秋季開學的高一年級起，把信息技術課作為必修課，并列入2002年的會考科目，這也是我省落實第三次全教會精神、面向21世紀國際競爭、提高全民素質、培養(yǎng)具有信息素質和創(chuàng)造素質的新型人才的一項重要舉措。同時也標志著我省中小學信息技術教育已進入了一個新階段。

為了適應這個發(fā)展趨勢，我們不僅要在中小學中普及信息技術教育，同時還要加強信息技術與其他課程的整合。目前“課程整合”的教學模式是我國面向21世紀基礎教育教學改革的新視點，它與傳統(tǒng)的學科教學有一定的交叉性、繼承性、綜合性，并具有相對獨立特點的教學類型。它的研究與實施為學生主體性、創(chuàng)造性的發(fā)揮創(chuàng)設了良好的基礎，使學校教育朝著自主的、有特色的課程教學方向發(fā)展。

那么，在信息技術與其他學科的整合中，尤其在課堂教學中的整合，信息技術扮演怎樣的角色？怎樣才能使信息技術的學習更有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力？弄清這些問題對于指導我們的教育實踐具有重要的意義。本文就信息技術與課程整合的含義、原則和模式談幾點認識。

一、中小學信息技術課程整合的含義

“整合”，不是簡單地將信息技術作為一種教學手段與傳統(tǒng)的教學手段疊加。廣義上，課程整合是使分化了的學校教學系統(tǒng)中的各要素及其各部分形成有機聯(lián)系，成為整合的過程。狹義上，它指的是各學科之間（包括各學科內部各分支之間）的整合，即各學科互相聯(lián)系的加以學習。在這一整合過程中，課程各要素形成了有機的聯(lián)系和有機的結構。它不是將不同學科相加在一起，而是將課程看成了一個整體，將不同學科的知識整合在一起，讓學生在學習過程中不知不覺地、有機地掌握不同的知識，從而提高綜合素質。課程整合強調各個學科領域之間的聯(lián)系和一致性，避免過早地或過分強調各個學科領域的區(qū)別的界限，從而防止各領域之間彼此孤立、相互重復或脫節(jié)的隔離狀態(tài)。正如國外一些教育家所指出的，課程整合指的是“使學習計劃中分化出來的各個部分比較緊密的聯(lián)系起來的專門努力”。

中小學信息技術與課程整合正是基于課程整合的理論和方法，為提高學生的信息素養(yǎng)，針對目前中小學信息技術課程存在的一些弊端而提出來的一種新的解決方法，將其他學科和知識作為信息技術課程與一個或多個要素，把信息技術知識的學習和能力的培養(yǎng)與各學科的教育緊密結合起來。他不按照固有的順序將信息技術分為不同的章節(jié)，而是讓不同學科的知識融入信息技術課程。

二、信息技術課程整合的基本原則

課程整合將信息技術看作是各類學習的一個有機組成部分，它主要在已有課程（或其他學科）的學習活動中有機結合使用信息技術，以便更好地完成課程目標。但整合不等于混合，它強調在利用信息技術之前，教師要清楚信息技術的優(yōu)勢和不足，以及學科教學的需求，設法找出信息技術在哪些地方能提高學習效果，使學生完成那些用其他方法做不到或效果不好的事。對于學生來說，信息技術則是一種終生受用的學習知識和提高技能的認知工具。

課程整合的最基本特征，就是它的學科交叉性和立足于能力的培養(yǎng)。它承認事物聯(lián)系的整體性和能力培養(yǎng)的重要性，并具有如下的基本要求。

1．任務驅動式的教學過程。課程整合以各種各樣的主題任務進行驅動教學，有意識的開展信息技術與其他學科（甚至多學科）相聯(lián)系的橫向綜合的教學。這些任務可以是具體學科的任務，也可以是真實性的問題情景（學科任務包含其中），使學生置身于提出問題、思考問題、解決問題的動態(tài)過程中進行學習。通過一個或幾個任務，把相關的各學科知識和能力要求作為一個整體，有機地結合在一起。學生在完成任務的同時，也就完成了所需要掌握的學習目標的學習。

2．信息技術作為學生的基本認知工具。在課程整合中，強調信息技術服務于具體的任務。學生以一種自然的方式對待信息技術，把信息技術作為獲取信息、探索問題、協(xié)作解決問題的認知工具，并且對這種工具的使用要像鉛筆、橡皮那樣順手、自然。

3．能力培養(yǎng)和知識學習相結合的教學目標。課程整合要求，學生學習的重心不再僅僅放在學會知識上，而是轉到學會學習、掌握方法和培養(yǎng)能力上，包括培養(yǎng)學生的“信息素養(yǎng)”。學生利用信息技術解決問題的過程，是一個充滿想象、不斷創(chuàng)新的過程，同時又是一個科學嚴謹、有計劃的動手實踐過程，它有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，并且通過這種“任務驅動式”的不斷訓練，學生可以把這種解決問題的技能逐漸遷移到其他領域。

4．“教師為主導、學生為主體”的教學結構。在課程整合的教學模式中，強調學生的主體性，要求充分發(fā)揮學生在學習過程中的主動性、積極性和創(chuàng)造性。學生被看作知識建構過程的積極參與者，學習的許多目標和任務都要學生主動、有目的地獲取材料來實現(xiàn)。同時，在課程整合中，教師是教學過程的組織者、指導者、促進者和咨詢者，教師的主導作用可以使教學過程更加優(yōu)化，是教學活動中重要的一環(huán)。

5．個別化學習和協(xié)作學習的和諧統(tǒng)一。信息技術給我們提供了一個開放性的實踐平臺，利用它實現(xiàn)相同的目標，我們可以采用多種不同的方法。同時，課程整合強調“具體問題具體分析”，教學目標固定后，可以整合不同的任務來實現(xiàn)，每一位學生也可以采用不同的方法、工具來完成同一個任務。這種個別化教學策略對于發(fā)揮學生的主動性和進行因人而異的學習是很有幫助的。但社會化大生產(chǎn)的發(fā)展，要求人們具有協(xié)同工作的精神。同樣，在現(xiàn)代學習中，尤其是一些高級認知場合（例如復雜問題的解決、作品評價等）要求多個學生能對同一問題發(fā)表不同的觀點，并在綜合評價的基礎上，協(xié)作完成任務。而網(wǎng)絡環(huán)境（尤其互聯(lián)網(wǎng)）正為這種協(xié)作學習提供了很好的平臺。

三、信息技術課程整合的三種基本模式

在信息技術課程整合中，信息技術作為認知工具，教學的總體能力目標是一致的，即培養(yǎng)學生的“信息素養(yǎng)”和實踐能力。但對于不同學科定位，信息技術的作用是不一樣的，為此可以將信息技術課程整合分為三種基本課程模式。

1．信息技術課程，信息技術作為學習的對象。

信息技術課程作為一門專門的學科開設，主要學習信息技術的基本技能和基本工具的使用，然而，信息技術課程并不僅僅是簡單地為了學習信息技術本身，還要培養(yǎng)學生利用信息技術解決問題的習慣和能力。因此，同樣要按照課程整合的理念，把信息技術作為一種工具，整合到實際任務中進行學習。這些任務可以是其他學科的知識，也可以是社會性的問題。教師在任務設計時要靈活創(chuàng)新，對于相同的知識點，在完成所要求的學科目標的前提下，要根據(jù)不同的學校環(huán)境、教師特長和社會背景等，創(chuàng)設不同的情景任務進行教學，不能拘泥于教材或參考書所提供的材料。

2．與其他學科的整合，信息技術作為教學工具。

學生在教師的組織下利用信息技術進行學習，信息技術完全為其他學科的教學服務。在這種整合模式下，教師和學生在信息技術的幫助下，分別進行教學和學習。首先，教師根據(jù)教學目標對教材進行分析和處理，決定用什么形式來呈現(xiàn)什么教學內容，并以課件或網(wǎng)頁的形式呈現(xiàn)給學生。學生接受了學習任務以后，在教師的指導下，利用教師提供的資料（或自己查找信息）進行個別化和協(xié)作式相結合的自主學習，并利用信息技術完成任務。最后，師生一起進行學習評價、反饋。在整個教學過程中，學生的主體性和個別化得到較大的體現(xiàn)，這樣的教學氛圍十分有利于學生創(chuàng)新精神和問題解決能力的培養(yǎng)。同樣，教師通過整合的任務，發(fā)揮了自己的主導作用，以各種形式、多種手段幫助學生學習，進一步調動學生的學習積極性。

3．研究型課程，信息技術作為學習工具。

學生作為積極主動的學習者，以類似科學研究的方式，在信息技術的幫助下，獲取信息、交流信息，并最終以電腦作品的形式完成研究任務。

研究型課程中的整合任務，一般不是教材中的內容，而是課后延伸，甚至是社會現(xiàn)實性課題，如環(huán)境保護、旅游類問題等。課題的設置要考慮學生的認知能力和年齡特點，采用循序漸進的原則。一般小學低年級以生活實踐性的活動為主，小學高年級以社會綜合課題學習為主，初中以學科性綜合實踐活動為主，高中以綜合性學科的學習為主。

研究型課程超越了傳統(tǒng)的單一學科學習的框架，它按照學生認知水平的不同，將社會生活中學生感興趣的問題，以主題活動的形式來完成課程目標。學生通過主體性、探索性、創(chuàng)造性的解決問題過程，將多個學科的知識、學問性知識和體驗性知識、課內與課外、學校與社會有機地結合在一起，最大限度地促進學生身心和諧統(tǒng)一地發(fā)展。從研究型課程的特點看，更加突出了學生的主體性和參與的過程性。在整個研究的過程，從研究方案的形成、方案的實施，到最后任務的完成都由學生自主完成，而教師僅對學生選題、收集和分析資料的方法等進行一般性指導。

總之，信息技術與學科教學的整合，是提高教學效率的根本途徑，是教學資源和教學要素的有機集合，是運用系統(tǒng)方法，在教育學、心理學和教育技術等教育理論和學習理論的指導下，協(xié)調教學系統(tǒng)中教師、學生、教育內容和教學媒體等教學諸元素的作用、聯(lián)系和相互之間的影響，使整個教學系統(tǒng)保持協(xié)調一致，維持整合的過程或結果，產(chǎn)生聚集效應。

四、結束

信息技術與課程整合無疑將是信息時代中占主導地位的課程學習方式，必將成為21世紀學校教育教學的主要方法。因此在當前我國積極推進教育現(xiàn)代化、信息化的大背景下，倡導和探索信息技術和課程整合的教學，對于發(fā)展學生的“信息素養(yǎng)”，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，有著十分重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻：

[1]教育部．《中小學信息技術課程指導綱要（試行）》．教育部文件.教基[2000]35號

篇7

二十一世紀是一個網(wǎng)絡化、虛擬化、國際化和個性化的時代。這對傳統(tǒng)教育方式既是嚴峻的挑戰(zhàn),又是千載難逢的發(fā)展機遇。面對這種數(shù)字化生活環(huán)境的挑戰(zhàn),語文教學如何“與時俱進”,適應社會的發(fā)展,已經(jīng)是擺在我們語文教師面前的一個必須面對的問題。語文教學的創(chuàng)新需要信息技術的支持,語文教學與信息技術的整合是實現(xiàn)教育現(xiàn)代化的必然要求。也只有實現(xiàn)語文教學與現(xiàn)代信息技術的整合,才能實現(xiàn)真正意義上的教與學的雙向溝通和交流。有了現(xiàn)代信息技術的支持,語文教學的改革才有更寬的路子。

一、語文教學充分應用信息技術的必要性

語文是基礎教育的基礎學科。語文學科必須與信息技術緊密結合,要用信息技術來解決以往語文教學中難以解決好的問題,來優(yōu)化語文教學質量,來推進課程改革。

語文教學與信息技術的結合,不妨從“計算機輔助語文教學”起步。但僅把計算機、電視、投影儀等個別手段當做教學的補充,或僅在某個知識點上使用一下多媒體課件,并不是根本目的。在信息技術迅速改變著人們的行為方式、思維方式,改變著人們生存、學習、工作條件的今天,我們有必要從學科課程“融合”的高度,對信息技術在語文教學中的地位和作用給予再認識。

信息技術在語文學科的充分應用,它的目標,是根據(jù)時代的發(fā)展,根據(jù)信息技術新條件、新手段所帶來的全部可能,重新審視語文學科并實現(xiàn)其整體優(yōu)化。它最終解決的是全方位問題,從語文課程標準到教學內容、從教學方法到考試評價,都要在“融合”過程中實現(xiàn)改造?！叭诤稀辈皇勤s時髦,而是著眼未來的改革;也不是盲目否定以往的成果,而是把過去語文學科中許多該做卻做不好的事情真正做好,是讓過去一切寶貴成果得到更好的繼承發(fā)展,并真正實現(xiàn)共享。

總之,語文學科面對的是未來的挑戰(zhàn),是信息時代的空前機遇,是構建新課程體系的探索;語文教學面對的是空前的視野,是空前拓展的豐富資源,是教學內容的選擇和學生自主性學習與研究性學習所獲得的空前便利條件。

二、語文教學與信息技術融合的優(yōu)越性

首先,課堂信息容量增加、密度增厚,擴大了學生的視野。多媒體參與教學給傳統(tǒng)的語文教學注入了新鮮的血液,多媒體信息在知識傳遞中表現(xiàn)出特有的優(yōu)勢,增加了課堂教學的信息容量,擴大了學生的視野。以圖像或音像呈現(xiàn)教學信息的媒體具有容量大、生動、形象、直觀、接收面廣、參與性強的特點,傳遞教學信息時,顯示出極其豐富的表現(xiàn)力和極強的感染力,它能將認識對象在大與小、虛與實、靜與動之間相互轉化,不受空間、時間、微觀、宏觀的限制,使教學內容所涉及的事件、現(xiàn)象、過程全部再現(xiàn)于課堂,從而擴大了課堂教學信息的容量與密度。

其次,教學方式多樣化、復合化,加快了教學的節(jié)奏。隨著教學手段和教學方法的更新,課堂教學方式的多樣化、復合化優(yōu)化課堂教學結構已成了大家的共識。從學生接受的角度看,語文教學已進入一個視與聽并重的“融合”時代。 在“融合”條件下,讓教學手段圖文并茂、聲形共舉以及多媒體刺激(將文字、圖片、圖表、動畫、聲音效果、背景音樂融于一體),讓學習者視聽并重、全方位感受信息的教學方法更符合學生的接受規(guī)律、認知規(guī)律、學習規(guī)律,可以進一步可以激發(fā)學生的學習興趣,增大教學內容的密度,加快了教學節(jié)奏,促進教學結構的改革。

三、語文教學與信息技術融合的措施

首先,發(fā)揮信息技術優(yōu)勢,激發(fā)主動學習興趣。語文教師在教學過程中,應充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術的優(yōu)勢,最大限度地激發(fā)學生主動參與學習的興趣,為質疑、探究、創(chuàng)新提供條件。教師在制作課件時,根據(jù)創(chuàng)設成功教育情境的需要,精心設計、剪輯、制作,使課件展示能充分誘發(fā)學生的學習興趣。

其次、利用現(xiàn)代信息技術,引導學生積極探究。

1、借助多媒體手段,通過賞析詞句的訓練在學生心中得到凸現(xiàn),情感得到了升華。

2、對于語文中許多學生無法感知的遙遠環(huán)境,如宇宙中的天體運動,微觀粒子的運動形式,通過計算機模擬技術,可以形象直觀地展現(xiàn)在學生面前,拓寬了學生的視野,克服學生理解上的難點。

3、對于一些議論文、說明文,可以將文中難以理解的部分,用淺顯的比喻或幽默的類比,配以三級論的方法加以解說。比如采用FLASH動畫或三維立體圖等形式加以說明,以克服學習和理解上的障礙。

再其次,運用現(xiàn)代信息技術,加大課堂教學容量。在傳統(tǒng)的語文教學中,單位時間內傳授更多的知識受著各方面條件的限制,教師一面講課,一面板書,很難最大容量地把要講的知識在四十五分鐘內充分表現(xiàn)出來。而學生學習語文的過程實際是一個廣取博覽,博采眾長的過程,在這一過程中,學生通過大容量的接觸知識,經(jīng)過自己的分析取舍,最后形成語文知識的積淀。運用現(xiàn)代信息技術,把互聯(lián)網(wǎng)接入課堂,可以打破上課時間的限制,穿越時間的隧道,把遠古的神話拉進課堂欣賞;可以打破空間的局限,思接千載,神游萬里,盡覽世界奇麗風光;可以同陶淵明一起“采菊東籬下,悠悠見南山”,也可以同李白一道去感嘆“君不見黃河之水天上來,奔流到海不復回”。這種大量占有教學資源的優(yōu)勢在傳統(tǒng)的語文教學中,是不可實現(xiàn)的,而借助于現(xiàn)代信息技術,則可以很容易地做到這一點,從而加大課堂教學的容量,提高45分鐘利用效率,讓學生在45分鐘內獲得最大量的知識。

【參考文獻】

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人們常說素描是一切造型藝術的基礎，它既可以作為諸多繪畫樣式的基礎課程，又能以一種單獨的藝術樣式而獨立存在，因此畫素描首先得具備素描的作畫意識，同時還應掌握一些最基本的規(guī)律，在素描教學訓練要以培養(yǎng)學生對物象的認識能力、觀察能力、表現(xiàn)能力和審美能力為目的，既要達到基礎訓練所必須具備的各項要求，掌握好基礎知識和技能。同時，又應指導學生以客觀物象為依據(jù)，表現(xiàn)物象的真實，以寫實的手法表現(xiàn)對物象的真實感受，學生的主觀感受應依據(jù)客現(xiàn)物象并受制于客觀物象，所謂"藝術地表現(xiàn)"是指概括、取舍、加強、減弱等藝術處理。根據(jù)我在學習和素描教學中的心得，我認為畫好素描要注意以下幾方面的問題。

一、觀察方式的培養(yǎng)

教師在向學生傳授技法時，更要重視引導學生學會正確觀察物象的方法，它與學習成績的優(yōu)劣和進度的快慢有著直接的聯(lián)系。總的說來如果能用會以下兩種形式的觀察方法，就會把形體看準表達準，它們分別是：

1．剪影觀察法：當一只老鷹從高空中找自己窩的時候，能準確地分辨出自己窩的形狀而不會找錯，可見任何事物都有區(qū)別與其他物體的特有的大的外形也就是說只要我們在作畫中一直把握這種剪影，就可以畫準物體大的基本形，可以說，這種觀察方式可以一直貫穿我們作畫的始終。Www.133229.COm

2．定點余光視覺觀察法：在作畫中，我們可以找到占據(jù)畫面主體最大的物體帶動其它小的物體去分析比較物體之間的比例，空間，同時在在看不同物體時，用眼的余光去比較著看其他物體，要在物象上能看出形體的結構關系，以及不同物體本身的空間凸凹關系，形體與形體相接的關系。

用以上兩點觀察方法觀察物象再加上對所畫物象的敏感，就會更有力地表現(xiàn)對象，安格爾說過：“最好是讓模特一下子使你震驚，而你們則立即產(chǎn)生深刻印象。

二、對結構及透視的理解

對整體的重視并不是說只強調整體而忽視局部細節(jié)的深入刻畫。整體和局部是對立統(tǒng)一的關系，并不存在純粹的“整體”，整體的豐富性有賴于對局部的深入刻畫。所以要從透視和結構上來進一步理解。

透視是從西方遺傳過來的傳統(tǒng)繪畫的理解物體的方式，分為三種：（1）大氣透視；（2）消逝透視；（3）線透視。大氣透視指調子因大氣的阻隔而會產(chǎn)生遠近的虛實變化。

結構是指我們所見物體的構成，以及各體塊組合連接關系，它占據(jù)一定的空間，并呈現(xiàn)一定的形狀特征，所有的空間調子一定要符合畫面的結構和物體本身的構造，以及特征的把握，所以基礎訓練離不開對物體結構的分析和理解。從結構方面認識，由構造上把握，可以增加表現(xiàn)的深刻性。這樣就要求輪廓準確和注意整體。要求輪廓準確是克服造型似是而非的主要辦法，造型似是而非是初學者最普遍的毛病,要求輪廓準確，可以培養(yǎng)學生在學習上嚴格的作風和求實的態(tài)度。這里所說的輪廓準確并不是說要在素描的第一階段就細摳輪廓。我認為第一階段打輪廓時能做到構圖恰當，比例準確，要點鮮明，形象明了，就應該說是輪廓準確了。在素描訓練過程中，應當要求學生在每一階段都不斷使輪廓更精確，特別是要求學生不要遷就輪廓的錯誤，那種明知有錯而湊合了事的態(tài)度是非常有害的。如果在基礎訓練中老是犯輪廓不準的毛病，就不能獲得物象結構的知識，就會造成不善于敏銳準確地表現(xiàn)物象特征結構的缺陷。

三、畫面的藝術表現(xiàn)力

在我國古代就有很多畫家非常重視筆法在繪畫中的應用，《六法論》的第一筆就是“骨法用筆”，筆不僅是有一定的形狀特征和力的方向性，同時也體現(xiàn)了畫家的藝術素養(yǎng)和力的方向，畫面中除了應用一些不同的工具材料使畫面的效果更加多變，更符合畫家對畫面的要求，同時也注意筆法，畫面中要講究“氣韻”，筆法的應用要符合氣的需要，用筆要做到準確，隨意并符合畫面結構次序的需要，是一件非常難的事情，需要不斷地去實踐，去積累經(jīng)驗。習作的優(yōu)劣還取決于觀察事物的深度和知識面的廣度，取決于藝術修養(yǎng)和技術水平的高低。因此，教師對學生的“畫外功夫”要正確引導，鼓勵學生多掌握一些課外知識，如：文學、美學、歷史等方面的知識，使他們多了解不同素描流派產(chǎn)生和發(fā)展的過程，以及它們的主張和特點。這樣能夠使學生擴大知識面，開擴眼界，有助于提高繪畫水平。我不主張在素描基礎練習上，采用變形的手法，在打基礎的階段，“變形”容易養(yǎng)成主觀隨意的習慣。但并不因此反對有些素描對物象的結構進行一定程度的強調乃至合理的夸張。在教學過程中，教師的指導作用是主要的，但學生的主觀感受在素描作品的表現(xiàn)力方面也具有非常重要的作用。主觀感受是來源于客觀物象的，關鍵是教師要正確引導學生學會正確地觀察物象和處理畫面。

四、空間的藝術表現(xiàn)

在素描表現(xiàn)過程中，要探索點、線、面、黑、白、灰等造型因素的運用，不斷總結，積累有效地表現(xiàn)對象，表現(xiàn)感受，形成畫面的語言經(jīng)驗，不研究畫法，死磨硬扣，易染上匠氣?！八袀ゴ蟮漠嫾叶际潜憩F(xiàn)空間的！”，這句話道出了空間的表（下轉第148頁）（上接第123頁）現(xiàn)在畫面中的需要，很多西方的畫家在空間意識上都特別強，哪怕是抽象畫家，他們的作品都流露出非常強烈的空間意識，我們畫畫是在平面上進行創(chuàng)造的，對象的絕對空間，對于畫面所能傳達的只是對象上面的形與色的空間關系，而這種關系只是一種感覺，對空間感覺的把握，決定著畫面空間的傳達，空間傳達在基本功訓練的諸要素中，是屬于比較難的一個課題。為了打好堅實的基礎，習作應以長期作業(yè)為主，這樣便于領會教師的指導，便于深入理解，反復校正和進行探索。教學上的嚴格要求也主要體現(xiàn)在長期作業(yè)中。教師要向學生說明長期作業(yè)的重要性，對各種不良傾向要及時加以糾正。同時，也要布置一些短期作業(yè)作為輔助，使寫生與構圖相結合，記憶、想象和速寫相結合，以避免學生在長期作業(yè)中容易出現(xiàn)的觀察力遲鈍以及畫面板、膩的缺點。習作的優(yōu)劣還取決于觀察事物的深度和知識面的廣度，取決于藝術修養(yǎng)和技術水平的高低?；A未打好之時，對于那種專門追求風格、流派的做法，教師要適當?shù)丶右砸龑Ш图m正。要讓學生認識到：沒有渾厚的基本功作基礎，單純地去追求某些風格、流派的做法是有害無益的。因為學生不僅要具備照著物象摹寫的能力，更重要的是要培養(yǎng)自己的理解、記憶和想象能力。這樣，才能真正具備全面的造型能力。

通過一定階段的素描訓練，使學生能夠由三度空間的注視中把握形體，系統(tǒng)的去研究，運用藝術的手段對自然物象進行改造，變形，重組，使其轉換為一種新的造型實在，它會把我們的素描基本功訓練提高到以自然為前提的具體與抽象，再現(xiàn)與表現(xiàn)，感情與理性相結合的高度，讓學生的選擇，感覺，判斷，直覺都參與到素描訓練中，使在畫面中發(fā)生的，不只是視覺表象的記錄，它還應當傳達出其對內在真實的揭示和一種新的藝術生命的召喚。

篇9

然而，圖書館在開展聯(lián)合服務時不可避免會出現(xiàn)一些服務質量連帶風險。聯(lián)盟內成員館在管理水平、服務條件、服務能力和人員素質等方面往往存在巨大差異，如何保證各館能始終按照聯(lián)盟組織者的要求，為用戶提供標準化、高質量的服務，已經(jīng)成為圖書館聯(lián)盟在開展聯(lián)合服務時所面臨的最大挑戰(zhàn)之一。圖書館聯(lián)盟中的成員館通常來自不同的地域，有著不同的成長歷史、文化背景、經(jīng)營理念、戰(zhàn)略目標和管理模式。因此，在合作的過程中必然會存在文化差異，文化差異往往導致合作伙伴間的誤解和沖突，使合作關系處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)。所以，如何避免可能存在的文化沖突風險、構建成員館文化融合機制，是圖書館聯(lián)盟組建時就應該考慮的問題，也是維持聯(lián)盟凝聚力、穩(wěn)定性以及保障聯(lián)盟實現(xiàn)優(yōu)勢互補、開展優(yōu)質聯(lián)合服務的前提條件。

2 圖書館聯(lián)盟中的文化沖突問題分析

文化沖突是指兩種或者兩種以上的文化相互接觸所產(chǎn)生的競爭和對抗狀態(tài)。不同民族、社區(qū)和集團的文化，有不同的價值目標和價值取向，并且常常以自己的文化為優(yōu)越，視其他文化為危險物，當它們在傳播、接觸的時候，便產(chǎn)生了競爭、對抗甚至企圖消滅對方的狀況，此種沖突叫做文化沖突。文化沖突是由文化的異質性引起的。圖書館聯(lián)盟中各成員館的文化都有自己的個性，這就會導致在同一問題上有不同的看法，從而產(chǎn)生分歧，這種差異和分歧是導致文化沖突的根源。具體而言，圖書館聯(lián)盟中的文化沖突主要有：①價值觀念和管理思想上的文化差異。②經(jīng)營管理中的文化差異。③對待規(guī)章制度上的差異。④管理決策方面的差異。⑤人力資源管理方面的差異。圖書館聯(lián)盟涉及多個獨立的成員館，其決策往往要經(jīng)過討論協(xié)商才能形成，由于各決策者的立場、背景、處理方式與思考習慣等的不同會造成認識上的差異。如果各方在參加聯(lián)盟時沒有注意到這種文化差異，當文化差異的矛盾激化到影響聯(lián)盟目標的實現(xiàn)、影響聯(lián)盟的有效溝通和交流時，就會導致沖突和摩擦，影響聯(lián)盟的運行績效。

文化沖突會導致聯(lián)盟的不和諧，帶來破壞性的后果，甚至導致聯(lián)盟失敗。首先，任何文化沖突的基礎都是利益的沖突，當利益的沖突涉及雙方生存發(fā)展的基礎時，就會使聯(lián)盟的發(fā)展受到嚴重挫折。其次，在文化沖突中，處于強勢地位的成員館文化往往對處于弱勢地位的成員館文化采取壓抑、排斥的態(tài)度，從而阻礙成員館文化的發(fā)展。再次，沖突發(fā)生后，圖書館聯(lián)盟內部關系會發(fā)生變化，出現(xiàn)內耗和分裂傾向，直接危及到整個聯(lián)盟的利益。然而，文化沖突有時也會帶來建設性的后果，即相互吸收或融合，產(chǎn)生新的文化模式。這是由于不同的文化開拓了人們的視野，豐富了人們的思想，成為誘發(fā)員工靈感和創(chuàng)造性的寶貴的文化資源。另外，不同的文化差異也有利于激發(fā)組織的變革，革除已有的陳規(guī)陋習，使經(jīng)營模式更加適應環(huán)境的變化。因此，圖書館聯(lián)盟的組織和管理者要重視這種文化沖突，積極引導文化差異的良性發(fā)展，構建不同文化的融合機制，培育統(tǒng)一的聯(lián)盟文化。

3 建立統(tǒng)一的圖書館聯(lián)盟文化

3.1 圖書館聯(lián)盟文化的重要性

由于圖書館聯(lián)盟成員有著不同的文化背景、價值觀念、辦館理念乃至行為方式，成員館在長期的合作過程中不可避免地產(chǎn)生各種矛盾和沖突，這在一定程度上會弱化聯(lián)盟的凝聚力，影響協(xié)同效果和聯(lián)盟的整體穩(wěn)定。因此，如何處理個體圖書館和聯(lián)盟的關系，如何發(fā)展和維持有效的合作，就成為需要考慮的問題。詹姆斯?科普認為，倡導聯(lián)盟文化是非常重要的。統(tǒng)一的圖書館聯(lián)盟文化可以消除或降低文化差異造成的隔閡和矛盾沖突，促成聯(lián)盟成員館之間進行良好順暢的溝通，強化各成員行為的自律性，消減文化沖突的風險，同時也能提高聯(lián)盟的信任程度。

圖書館聯(lián)盟文化具有協(xié)調功能、導向功能和凝聚功能，強調成員館在利益、目標方面的一致性和在聯(lián)盟內的平等地位，強調從聯(lián)盟的長遠利益出發(fā)考慮問題。聯(lián)盟文化既是一種凝聚力，也是一種約束力，只有構建積極、健康、統(tǒng)一的聯(lián)盟文化，才能保證圖書館聯(lián)盟的和諧穩(wěn)定發(fā)展。統(tǒng)一的聯(lián)盟文化將是個體成員館之間、成員館與聯(lián)盟之間的劑，將會促進聯(lián)盟成員間的理解和溝通，保證圖書館聯(lián)盟快速發(fā)展并維持有效協(xié)作。已有的圖書館聯(lián)盟的成功合作（如GALILEO、OhioLINK等），都是致力于建立成員館共同認可并執(zhí)行的圖書館聯(lián)盟文化。

建立聯(lián)盟文化比較簡便的方法是盡量選擇同一系統(tǒng)或地域相近的成員館，從而在短時間內形成統(tǒng)一的聯(lián)盟文化。我國目前建立的圖書館聯(lián)盟大多屬于同一系統(tǒng)內的聯(lián)盟或區(qū)域性的聯(lián)盟兩種形式，這有利于聯(lián)盟文化的培育。而跨系統(tǒng)之間的聯(lián)盟，需要通過跨系統(tǒng)的管理培訓、溝通交流、利益平衡等措施來努力消除彼此間的隔閡，使各系統(tǒng)在聯(lián)盟中相互滲透和交融，最終形成為各成員館共同接受的文化體系。

3.2 圖書館聯(lián)盟文化融合機制的構建

根據(jù)聯(lián)盟各方具體情況的不同，成員館文化的融合可能出現(xiàn)以下三種模式：①同化模式，是指在圖書館聯(lián)盟中，實力較強的成員館將自己的辦館文化引入聯(lián)盟中，用以引導聯(lián)盟的運作和發(fā)展，其他成員館則接受和融合該館的文化。②整合模式，是指聯(lián)盟成員在合作中相互學習彼此的文化，取長補短、相互滲透、相互妥協(xié)，最終形成包容多方文化要素的混合型的文化。③隔離模式，是指各成員館各自保持自己的文化，彼此相對隔離或獨立，缺乏交流，各自為政，這種聯(lián)盟文化在短期內可能不會造成激烈的沖突，但長此以往則可能會給聯(lián)盟造成重大損失。

構建圖書館聯(lián)盟文化的目的是培養(yǎng)各方的信任度，讓有著不同文化背景的聯(lián)盟成員之間、管理人員之間相互理解、相互尊重對方的文化，并創(chuàng)造出各種文化高度融合的合作。文化融合機制就是這樣一套分析聯(lián)盟成員的文化差異，尋找和強調文化共性，并通過文化溝通、文化培訓和人員交流形成聯(lián)盟共識的機制。筆者借鑒企業(yè)聯(lián)盟的文化機制，構建了圖書館聯(lián)盟文化融合機制，其作用機理如圖1所示。

（1）合作伙伴的文化差異性分析和選擇。在聯(lián)盟籌建時就應設立聯(lián)盟文化兼容性的標準，選擇文化差異較小的圖書館作為合作伙伴，為今后的文化融合工作奠定良好的基礎。對于伙伴選擇時文化差異“較小”的界定，需要根據(jù)聯(lián)盟的性質和任務以及聯(lián)盟組織的目的來確定。

（2）聯(lián)盟文化目標模式的確立。不同的聯(lián)盟協(xié)議具有不同的條款，但一般都應涉及聯(lián)盟的精神、宗旨和沖突的解決方式。聯(lián)盟組織者或管理委員會可以根據(jù)聯(lián)盟的任務性質和需要，按照協(xié)議中的聯(lián)盟精神，與合作成員館共同協(xié)商確定聯(lián)盟的目標模式，即共同設立聯(lián)盟愿景，以指導聯(lián)盟成員的行為。

（3）文化培訓。文化培訓是解決文化沖突、實現(xiàn)文化協(xié)同的有效方法。文化的溝通交流和融匯可以促進聯(lián)盟成員間的相互信任關系，進而在協(xié)調機制的作用下，培育成員間的認同感和默契感。

（4）文化強化。圖書館聯(lián)盟應通過對成員館的文化協(xié)調行為的評估和激勵來強化聯(lián)盟文化。對有利于聯(lián)盟合作的文化協(xié)調行為給予相應的激勵，用聯(lián)盟文化引導成員的合作活動，使各成員館的目標統(tǒng)一、思想統(tǒng)一、行動統(tǒng)一，發(fā)揮聯(lián)盟的整體作用。

篇10

傳統(tǒng)刺繡傳統(tǒng)民族藝術元素主要包括圖案、文字、色彩或其他形式的材料[1]，隨著人們生活水平的不斷提升，人們對箱包的需求逐漸增大，甚至成為女性日常必備裝飾品，因此，箱包設計企業(yè)為更好地滿足人們需求，就必須重視創(chuàng)新箱包設計理念，設計出獨特的箱包，賦予箱包更多的時代內涵，凸顯出箱包個性，擴大其銷售領域。

一、現(xiàn)代箱包設計的發(fā)展與歷程

（一）箱包的發(fā)展歷程與分類

箱包不僅能夠較好地方便人們出行，更可從側面反映出箱包持有者的審美水平和文化內涵，當紡織技術出現(xiàn)后，麻布袋等形式的箱包開始出現(xiàn)，隨著時代不斷發(fā)展，箱包設計樣式越來越多樣化，但其造型仍以中小型結構為主[2]，更好地方便攜帶。箱包可分為手提包與“箱”，從手提包的角度分析，該種箱包屬于常見工藝裝飾品，當前，人們生活質量進一步改善，因此，在選擇手提包時，通常會從裝飾性的角度出發(fā)，考慮其制作工藝、顏色的歡迎程度、箱包材質等；從“箱”的角度分析，箱子主要作為家居用品，傳統(tǒng)材質大多為木質或者皮革，當前，“箱”的材質逐漸增多，包括PU材料、塑料、仿制真皮等[3]。

（二）箱包的設計發(fā)展

在古代，箱包與其他裝飾品相比，鮮少受到人們的關注，直到近現(xiàn)代，受到國外思想、經(jīng)濟發(fā)展等因素的影響，箱包設計迎來了新的發(fā)展機遇。當前，箱包已經(jīng)成為裝飾品中重要組成部分之一，我國也成立了影響力較大的箱包品牌，因此，為更好地滿足人們對箱包的需求，設計師應立足于市場變化情況，綜合考慮人們審美水平、流行元素等因素，設計出更好的箱包產(chǎn)品。

二、傳統(tǒng)民族藝術元素在現(xiàn)代箱包設計中的融合與應用途徑

中華文化博大精深、源遠流長，其民族藝術元素豐富多彩，具有自身獨特的特征，彰顯著民族魅力，根據(jù)箱包發(fā)展歷程可知，民族藝術元素應用得最為廣泛的有刺繡元素、青花元素和民族服飾元素，因此，本文選擇這三種元素的典型代表進行分析，具體包括以下幾方面的內容：（一）傳統(tǒng)刺繡元素在現(xiàn)代箱包設計中的應用1.傳統(tǒng)刺繡元素與皮革箱包的融合在不同的時代，刺繡都發(fā)揮著相應的作用，其生命力極強，將其合理地應用在現(xiàn)代箱包設計中，不僅能夠彰顯出箱包獨特的價值。同時，箱包中最常運用到的材質為皮革，比較出名的品牌有LV（路易威登）、PRADA（普拉達）、FENDI（芬迪）等，這一類箱包都有用上乘皮革做成的系列，且大多數(shù)均由手工完成。從國際品牌的不同系列可看出，刺繡已經(jīng)逐步被應用在箱包設計中，刺繡作為單獨的印花圖案[4]，與皮革表面相融合，使得箱包更加具有層次感[5]，提升其整體立體效果，具體的設計如圖1所示：從圖1中可知，在平滑的皮革上加入細致的刺繡，通過不同的花卉圖案，用豐富的色彩展現(xiàn)出箱包不同的特性，使其更具備民族風情。刺繡箱包不僅能夠從細節(jié)出反映箱包工藝的精致性，更可為箱包添加美感，從箱包發(fā)展的潮流來看，刺繡與皮革的融合越來越被人們所接受，成為消費者的箱包選擇方向。需要注意的是，皮革是箱包制作中的承載材料[6]，表面平滑但材質堅硬，選擇刺繡的繡線、繡法也會存在一定的差異，其制作中可選用較粗、韌性較好的繡線，防止出現(xiàn)露底布、發(fā)泡等問題。2.傳統(tǒng)刺繡元素與新型箱包材料的融合受到綠色環(huán)保意識、節(jié)約資源等因素的影響，箱包逐漸開始運用新型材料，將傳統(tǒng)刺繡原紙與新型箱包材料融合，將現(xiàn)代化工藝與傳統(tǒng)藝術元素相統(tǒng)一，能夠給人們帶來不同美的享受。新型箱包材料主要包括PP廢料、PP編織布、環(huán)保纖維材料布等[7]，通過運用這一類新型材料，不僅能夠回收破損箱包、PP無紡實現(xiàn)箱包的循環(huán)利用，更可節(jié)約箱包制作材料，保護環(huán)境的同時，為箱包設計企業(yè)獲取更大經(jīng)濟效益。

三、傳統(tǒng)青花元素在現(xiàn)代箱包設計中的應用

（一）重視青花元素的滲透青花元素在我國傳統(tǒng)民族藝術中獨樹一幟，其具備獨特的藝術魅力，特別是在北京奧運會中，青花還被當作中國象征符號，備受人們關注與青睞，這也為青花元素應用在現(xiàn)代箱包設計中提供了前提條件。將青花元素融入箱包設計過程中，應充分發(fā)揮其裝飾作用，通過重新解釋、構青花元素，或采用不同的箱包外觀造型，更全面地展現(xiàn)出箱包藝術特色，具體如圖2所示：從圖2中可知，青花元素主要通過青色、白色兩種顏色來豐富箱包的藝術性，并以帆布的材質為基礎，凸顯出提包的立體性。為全面展現(xiàn)出青花元素的裝飾效果，將帆布包的一面分為不同的模塊，并配以青色背帶，兩者相呼應，協(xié)調好虛實空間的關系，從而提升箱包整體的藝術感與內涵。（二）重視青花元素的細節(jié)設計青花元素的應用，不是簡單地照搬或者空想，而需要綜合考慮箱包的細節(jié)設置，在了解青花元素本身的含義后，再分析其箱包設計價值，設計師應敢于突破常規(guī)，真正提煉出青花元素的靈魂，應用在箱包設計中。青花元素本身的色彩單一，但通過合理地排列，更可營造出良好的箱包意境。當設計特殊箱包款式與圖案時，更應重視其細節(jié)，采取點綴的方式，提高箱包的藝術品味。

四、傳統(tǒng)苗族服飾元素在現(xiàn)代箱包設計中的應用