第一篇：地理信息智能化處理---讀書(shū)報(bào)告

地理信息智能化處理

——《地理信息與規(guī)劃支持系統(tǒng)》讀書(shū)報(bào)告

一、《地理信息與規(guī)劃支持系統(tǒng)》概述

《地理信息與規(guī)劃支持系統(tǒng)》全書(shū)以地理信息的應(yīng)用為核心，探討相關(guān)、相鄰的方法、技術(shù)和GIS結(jié)合，在規(guī)劃的背景分析、預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)、決策支持以及日常行政管理中的作用、效果和局限性，探討規(guī)劃支持系統(tǒng)(PSS)的發(fā)展，涉及土地利用的遙感監(jiān)測(cè)、土地適宜性評(píng)價(jià)、景觀仿真、日常行政管理、空間相互作用模型、設(shè)施區(qū)位選擇和優(yōu)化配置、元胞自動(dòng)演化、大尺度城市模型、基于案例的推理、基于知識(shí)的系統(tǒng)等領(lǐng)域。其作者是中國(guó)科學(xué)院葉嘉安院士、同濟(jì)大學(xué)城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)現(xiàn)代技術(shù)實(shí)驗(yàn)室宋小冬教授等，可供城市規(guī)則、區(qū)域研究、地理信息系統(tǒng)、城市管理等有關(guān)領(lǐng)域?qū)W者借鑒學(xué)習(xí)。

全書(shū)共有11章，第一章地理信息系統(tǒng)、城市規(guī)劃、規(guī)劃支持系統(tǒng)是對(duì)地理信息技術(shù)、規(guī)劃支持系統(tǒng)進(jìn)行概述，并對(duì)地理信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多媒體技術(shù)在規(guī)劃管理中的應(yīng)用做了簡(jiǎn)要的闡述。第二章土地利用變化的遙感監(jiān)測(cè)從土地利用變化監(jiān)測(cè)的遙感數(shù)據(jù)的主要來(lái)源談起，介紹了動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)的主要方法。最后結(jié)合“利用主成分方法監(jiān)測(cè)土地利用動(dòng)態(tài)變化”的實(shí)例闡述了遙感圖像和規(guī)劃土地使用圖相疊合，監(jiān)測(cè)城市發(fā)展，檢查規(guī)劃實(shí)施的效果具有良好的可行性。第三章將GIS和多準(zhǔn)則決策分析相結(jié)合應(yīng)用于土地的適宜性評(píng)價(jià)和選址分析。第四章空間信息可視化和景觀仿真，探討了城市規(guī)劃中空間信息可視化的三種不同要求及城市規(guī)劃中使用空間信息可視化的表達(dá)方法。第五章城市日常管理信息系統(tǒng)的實(shí)施，介紹了規(guī)劃管理信息系統(tǒng)所服務(wù)的主要業(yè)務(wù)、所依托的技術(shù)、實(shí)施過(guò)程、成本與風(fēng)險(xiǎn)、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)與維護(hù)。第六章空間相互作用模型結(jié)合三個(gè)實(shí)例，論述了空間相互作用模型和地理信息系統(tǒng)結(jié)合的方法。第七章區(qū)位配置模型和GIS以香港的康樂(lè)休憩用地規(guī)劃為例介紹了LA模型與GIS相結(jié)合在城市規(guī)劃中的應(yīng)用。第八章元胞自動(dòng)機(jī)模型CA與GIS，將CA模型與GIS相結(jié)合，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，使二者在城市發(fā)展規(guī)劃的實(shí)際應(yīng)用中更具生命力。第九章大尺度城市模型和GIS，以CUF模型和UranSim模型為例，介紹了模型的原理、組成、應(yīng)用。并且這兩個(gè)模型都使用了GIS，是目前大尺度城市模型和GIS相結(jié)合的典型。第十章基于案例的推理系統(tǒng)和GIS在規(guī)劃管理中的應(yīng)用，以實(shí)例介紹了CBR和GIS相結(jié)合的集成系統(tǒng)的構(gòu)建方法和主要功能，并以香港建設(shè)申請(qǐng)?zhí)幚淼膽?yīng)用為例，展示其在建設(shè)申請(qǐng)和開(kāi)發(fā)控制方面的實(shí)用價(jià)值。第十一章基于知識(shí)的系統(tǒng)和城市規(guī)劃介紹了專(zhuān)家系統(tǒng)的基本概念和原理，并且與城市規(guī)劃中使用的其他信息系統(tǒng)作對(duì)比。然后回顧并綜述20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)際城市規(guī)劃界有關(guān)專(zhuān)家系統(tǒng)應(yīng)用研究的進(jìn)展，歸納存在的困難和障礙，總結(jié)相樣對(duì)策、成功的應(yīng)用典型，為國(guó)內(nèi)學(xué)者提供借鑒和思路。

二、地理信息系統(tǒng)與城市規(guī)劃

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System, GIS)是一種基于計(jì)算機(jī)的、形式化的信息系統(tǒng)，能夠整合多種來(lái)源的數(shù)據(jù)，為規(guī)劃、決策提供必要的信息，和GIS相關(guān)的技術(shù)還包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（Database Management System，DBMS）、決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，DSS）、專(zhuān)家系統(tǒng)（Expert System，ES）等。城市規(guī)劃業(yè)務(wù)具有強(qiáng)烈的空間特征，和地理信息有著天然的聯(lián)系，規(guī)劃離不開(kāi)地理信息，規(guī)劃支持系統(tǒng)也離不開(kāi)GIS技術(shù)。GIS在城市規(guī)劃中的作用既是數(shù)據(jù)庫(kù)，又是工具箱?；跀?shù)據(jù)庫(kù)的GIS可以存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)，通過(guò)空間關(guān)系模型將二者連接起來(lái)，高效率地存取數(shù)據(jù)、查詢和制圖。同時(shí)，還可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中抽取數(shù)據(jù)，輸入到其他模型或空間分析程序中，或者和其他專(zhuān)門(mén)調(diào)查獲得的表狀數(shù)據(jù)相結(jié)合，為決策服務(wù)。將GIS當(dāng)作工具箱時(shí)，可使用地學(xué)信息處理功能(Geo-processing),如空間插值、疊合、緩沖區(qū)和空間連接等。經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，《地理信息與規(guī)劃支持系統(tǒng)》書(shū)中將GIS給城市規(guī)劃帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)總結(jié)了如下六個(gè)方面：

1)改善地圖制作，更容易獲得地圖，提高現(xiàn)勢(shì)性，縮短制作周期，降低存儲(chǔ)費(fèi)用。

2)更有效地查詢、檢索。

3)快速、廣泛地獲取相關(guān)信息，在更大領(lǐng)域探討多種方案的可能。4)增強(qiáng)分析能力。5)便于和分眾、非專(zhuān)業(yè)人員交流，溝通。

6)提高服務(wù)質(zhì)量、縮短工作周期。如在建設(shè)申請(qǐng)、審批中快速查詢案件的相關(guān)資料，及時(shí)做出答復(fù)。

三、地理信息系統(tǒng)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用總結(jié)

《地理信息與規(guī)劃支持系統(tǒng)》書(shū)中從城市規(guī)劃功能，行政管理、開(kāi)發(fā)管理、規(guī)劃編制三個(gè)方面認(rèn)為規(guī)劃的價(jià)段不同，GIS的作用也就不同。本文通過(guò)閱讀理解《地理信息與規(guī)劃支持系統(tǒng)》一書(shū)，參考多位學(xué)者的想法，認(rèn)為目前地理信息系統(tǒng)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用主要在如下幾個(gè)主面：

①．GIS空間分析與規(guī)劃決策

GIS正由于其出色的空間分析能力目前廣泛運(yùn)用社會(huì)各行各業(yè)。城市規(guī)劃中很多問(wèn)題都與空間問(wèn)題有關(guān)，比如城市建設(shè)用地的適宜性評(píng)價(jià)，城市用地發(fā)展方向分析，城市內(nèi)部各種功能性用地布局，某個(gè)項(xiàng)目或設(shè)施的選址（如垃圾處理廠、發(fā)電廠等）。這類(lèi)問(wèn)題往往需要對(duì)土地用途進(jìn)行評(píng)價(jià)、分析，確定最佳方案。

從GIS角度講，解決“土地適宜性分析”問(wèn)題，往往需要對(duì)多個(gè)圖層進(jìn)行疊合，經(jīng)過(guò)處理后，每個(gè)獨(dú)立的影響因素可以和某一個(gè)圖層對(duì)應(yīng)。在這個(gè)問(wèn)題上，GIS已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史，可以認(rèn)為將疊合方法用于土地適宜性評(píng)價(jià)是GIS的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。

本文結(jié)合GIS的多準(zhǔn)則決策技術(shù)，總結(jié)了土地適宜性分析的一般步驟： 1)確定問(wèn)題

作為決策的第一步，首先要對(duì)問(wèn)題有較為全面的認(rèn)識(shí)。這一階段的任務(wù)是將現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題，歸納分解成可以進(jìn)行分析的目標(biāo)和要求，具體包括確定決策的目標(biāo)、確實(shí)決策的環(huán)境、收集所需的數(shù)據(jù)。

2)選擇準(zhǔn)則

準(zhǔn)則必須根據(jù)問(wèn)題的具體情況而定。選擇準(zhǔn)則的原則包括兩個(gè)方面：一個(gè)方面是要盡可能地完整反映實(shí)際情況。另一方面，確定的準(zhǔn)則本身應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，便于決策的簡(jiǎn)化。3)確定選項(xiàng)

根據(jù)所確定的準(zhǔn)則，給參加評(píng)價(jià)的所有選項(xiàng)賦予分值。4)確定權(quán)重

權(quán)重反映每一個(gè)準(zhǔn)則的重要程度，確定權(quán)重就是確定準(zhǔn)則之間的相對(duì)重要性。權(quán)重確定之后就完成了決策矩陣的構(gòu)造。

5)決策

決策規(guī)則就是對(duì)準(zhǔn)則的評(píng)分進(jìn)行綜合。在這個(gè)過(guò)程中，確定合適的決策法則十分重要。根據(jù)決策方法生成的成果是一種量化的表示，直接反映了各個(gè)選項(xiàng)的綜合評(píng)分。

6)敏感度分析

獲取選項(xiàng)的評(píng)價(jià)結(jié)果，必須經(jīng)過(guò)敏感度分析來(lái)檢驗(yàn)是否可靠。分析結(jié)果，也包括了所有選項(xiàng)的優(yōu)劣排名，也得到了最佳方案。目前商業(yè)化的GIS軟件大多支持空間分析，如使用ArcGIS空間分析模塊(Spatial Analyst)完成評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的空間分析過(guò)程，該模塊提供了一個(gè)范圍廣闊且功能強(qiáng)大的空間分析和建模工具集，允許用戶從GIS數(shù)據(jù)中快速獲取所需信息,并以多種方式進(jìn)行分析操作,包括距離制圖、表面分析、重分類(lèi)、柵格計(jì)算等。GIS的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)就在于能夠?qū)⒎治鏊阕討?yīng)用到原始GIS數(shù)據(jù)中得到新的信息。如國(guó)內(nèi)學(xué)者崔植蕓針對(duì)大同市南郊區(qū)的自然條件，通過(guò)對(duì)土地利用現(xiàn)狀圖、土壤類(lèi)型圖、地貌圖和行政區(qū)劃圖的疊加將其劃分為多個(gè)評(píng)價(jià)單元，選擇地質(zhì)地貌、土壤條件等多種評(píng)價(jià)因子并確定合適的權(quán)重，分析南郊區(qū)部分主產(chǎn)作物(玉米、小麥等)的土地利用要求，應(yīng)用ARCGIS技術(shù)，得出南郊區(qū)的土地適宜性評(píng)價(jià)，為南郊區(qū)土地資源的合理開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)根據(jù)。

②．?dāng)?shù)字航攝、遙感影像服務(wù)

中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，引起某些地區(qū)人口的劇增，土地開(kāi)發(fā)速度快、規(guī)模大，這種快速城市化進(jìn)程，隨之帶來(lái)的問(wèn)題是耕地少、環(huán)境退化、資源和能源短缺等，及時(shí)掌握土地資源的基本狀況至關(guān)重要。傳統(tǒng)的實(shí)地調(diào)查方法，存在標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)量大、費(fèi)時(shí)費(fèi)力等缺點(diǎn)。數(shù)字航攝、遙感和計(jì)算機(jī)技術(shù)為土地利用狀況的調(diào)查及變化監(jiān)測(cè)提供了及時(shí)、有效的技術(shù)手段，其動(dòng)態(tài)、宏觀、快速以及歷史數(shù)據(jù)多等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)土地利用變化監(jiān)測(cè)的不足。

數(shù)字航攝、遙感越來(lái)越多地用于城市規(guī)劃和研究中，其主要用途包括：提供可視化服務(wù)，如背景地圖和三維景觀模型；利用監(jiān)測(cè)結(jié)果檢查規(guī)劃的實(shí)施狀況；快速找出非法建設(shè)用地；遙感數(shù)據(jù)和其他GIS數(shù)據(jù)疊加后直接用于規(guī)劃設(shè)計(jì)；遙感信息作為原始數(shù)據(jù)和其他規(guī)劃模型相結(jié)合。

比較典型的應(yīng)用，如在城市規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)管、城市測(cè)繪更新；風(fēng)景區(qū)現(xiàn)狀及周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)與管理，旅游區(qū)的發(fā)展與規(guī)劃；通過(guò)歷史影像和現(xiàn)狀影像信息的對(duì)比、測(cè)量與分析，監(jiān)控大氣、綠地、水系和生態(tài)環(huán)境等污染情況?！兜乩硇畔⑴c規(guī)劃支持系統(tǒng)》書(shū)中以廣東珠江三角洲地區(qū)為例，利用主成分分析法監(jiān)測(cè)土地利用動(dòng)態(tài)變化。

③空間信息可視化與景觀仿真

空間信息可視化是當(dāng)前城市規(guī)劃的研究熱點(diǎn)，該領(lǐng)域的研究來(lái)源于科學(xué)計(jì)算可視化。在傳統(tǒng)城市規(guī)劃領(lǐng)域，多數(shù)規(guī)劃成果往往是用二維平面圖紙或三維模型表達(dá)現(xiàn)實(shí)的城市空間、規(guī)劃設(shè)計(jì)意圖，隨著計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)的發(fā)展，空間信息可視化表達(dá)不再單純用紙質(zhì)或者計(jì)算機(jī)屏幕靜態(tài)顯示，增加了交互式、動(dòng)態(tài)顯示的能力，也就是城市規(guī)劃領(lǐng)域的空間信息可視化。

三維規(guī)劃方案審批輔助決策系統(tǒng)主要應(yīng)用在城市規(guī)劃領(lǐng)域針對(duì)建筑方案的評(píng)審管理當(dāng)中，展示的對(duì)象是高層策者、廣大公眾，他們往往是非專(zhuān)業(yè)人士，展示的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案應(yīng)該直觀、易于理解?？梢暬磉_(dá)越接近真實(shí)，規(guī)劃師和決策者、公眾之間的溝通效果也越好。三維可視化可以為領(lǐng)導(dǎo)、管理人員、設(shè)計(jì)師和專(zhuān)家等用戶提供服務(wù)，系統(tǒng)以涉及到規(guī)劃方案設(shè)計(jì)及評(píng)審的真實(shí)城市為背景，在對(duì)方案中涉及到的建筑和環(huán)境進(jìn)行三維仿真建模后，領(lǐng)導(dǎo)、管理人員、設(shè)計(jì)師和專(zhuān)家等就可以對(duì)場(chǎng)景模型進(jìn)行從單個(gè)物體到整個(gè)場(chǎng)景、從點(diǎn)到面的準(zhǔn)確、有效的分析。以豐富、真實(shí)的城市空間數(shù)據(jù)庫(kù)為后臺(tái)，進(jìn)行準(zhǔn)確、快速、有效的互動(dòng)編輯、空間分析等操作，并可以進(jìn)行互動(dòng)展示以及成果輸出等。方便大型復(fù)雜工程項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、投標(biāo)、報(bào)批、管理，有利于設(shè)計(jì)人員與上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)決策者和其他參與者對(duì)各種規(guī)劃設(shè)計(jì)方案進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)與最終方案的評(píng)審?！兜乩硇畔⑴c規(guī)劃支持系統(tǒng)》書(shū)中舉例使用ArcView GIS軟件三維可視化技術(shù)，反映了設(shè)計(jì)方案。

目前支持城市規(guī)劃的商業(yè)化的三維可視化軟件很多，如圖1基于NVP平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的三維規(guī)劃方案審批系統(tǒng)，功能包括快速三維建模、規(guī)劃信息查詢、多方案比較、建筑體量調(diào)整、日照分析、通視分析、立面分析、三維測(cè)量、規(guī)劃指標(biāo)自動(dòng)計(jì)算、二維矢量數(shù)據(jù)疊加、等多項(xiàng)專(zhuān)業(yè)規(guī)劃管理功能，系統(tǒng)還提供多種三維仿真特效，利用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更直觀準(zhǔn)確的表達(dá)規(guī)劃效果，為城市規(guī)劃決策提供支持。

圖 1 三維規(guī)劃方案審批系統(tǒng)

④規(guī)劃管理信息業(yè)務(wù)服務(wù)

按中國(guó)的城市規(guī)劃體系，規(guī)劃的主要業(yè)務(wù)可分為編制和管理兩大部分。城市規(guī)劃日常業(yè)務(wù)包括規(guī)劃編制成果的管理、建設(shè)申請(qǐng)審批、規(guī)劃實(shí)施的監(jiān)督檢查、內(nèi)部業(yè)務(wù)檔案管理、對(duì)外信息服務(wù)等，這些都需要借助管理信息系統(tǒng)來(lái)實(shí)施。將GIS與規(guī)劃管理信息業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行集成，規(guī)劃管理業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更容易入庫(kù)，方便管理，其充當(dāng)著空間數(shù)據(jù)庫(kù)的角色，對(duì)規(guī)劃實(shí)施過(guò)程中的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，提供空間查詢、屬性查詢、匯總統(tǒng)計(jì)、專(zhuān)題圖功能。⑤地理信息系統(tǒng)與城市規(guī)劃模型的結(jié)合

地理信息系統(tǒng)與城市規(guī)劃模型的結(jié)合可以模擬遠(yuǎn)景發(fā)展設(shè)想方案，并將模擬結(jié)果以專(zhuān)題圖顯示出來(lái)，便于決策人員理解和做出判斷。如借助GIS可預(yù)測(cè)人口與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，為了估算人口及經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的趨勢(shì)和影響，需建立空間模型模擬他們的空間分布，并對(duì)模型結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。還可以預(yù)測(cè)，如果當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)保持不變，未來(lái)的環(huán)境會(huì)受到什么影響?！兜乩硇畔⑴c規(guī)劃支持系統(tǒng)》書(shū)中作者提到了空間相互作用模型、區(qū)位配置模型、元胞自動(dòng)機(jī)模型、大尺度城市模型與GIS結(jié)合。

空間相互作用模型是城市、區(qū)域研究的經(jīng)典模型，包括一般引力模型、一般潛能模型、空間點(diǎn)的吸引力模型?？臻g相互作用模型如果借助了GIS，可以利用GIS在空間、屬性數(shù)據(jù)管理功能，可以和其他應(yīng)用實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，從而降低數(shù)據(jù)收集、更新成本。將交通系統(tǒng)用GIS的網(wǎng)格來(lái)定義，公路的等級(jí)、車(chē)速用網(wǎng)絡(luò)中線段的屬性表示，城鎮(zhèn)位置用網(wǎng)格上的結(jié)點(diǎn)表示，結(jié)點(diǎn)的屬性可表示城鎮(zhèn)的人口、產(chǎn)值、商業(yè)設(shè)施等，從而靈活、精確地計(jì)算交通成本。

區(qū)位配置模型是針對(duì)尋找城市各類(lèi)基礎(chǔ)設(shè)施最佳區(qū)位而發(fā)展起來(lái)的，主要是優(yōu)化某種設(shè)施空間上的配置。優(yōu)化配置的內(nèi)涵，不僅指一定范圍內(nèi)或一定人口規(guī)模所需要的設(shè)施得到優(yōu)化或數(shù)量最優(yōu)，還應(yīng)該確定這些設(shè)施所處的位置優(yōu)化或區(qū)位優(yōu)化。區(qū)位配置模型與GIS的結(jié)合，是解決這類(lèi)問(wèn)題的有力工具。通過(guò)數(shù)據(jù)處理、模型運(yùn)算、專(zhuān)題地圖顯示，能將資源配置的最優(yōu)區(qū)位呈現(xiàn)給決策者，提供直觀、精確的依據(jù)。

元胞自動(dòng)機(jī)是一種模擬空間演化過(guò)程的模型。由于具有較強(qiáng)的空間動(dòng)態(tài)模擬能力，廣泛用于模擬土地利用、監(jiān)測(cè)城市形態(tài)變化及其他地理現(xiàn)象。元胞自動(dòng)機(jī)與GIS相結(jié)合，增強(qiáng)了GIS的空間模型運(yùn)算能力，而利用GIS的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理優(yōu)勢(shì)可以對(duì)元胞自動(dòng)機(jī)模型所需要的各項(xiàng)約束性指標(biāo)提供數(shù)據(jù)支持和分析處理，也可以利用GIS的圖層疊合手段對(duì)模擬出來(lái)的不同結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)和比較。

大尺度城市模型由人口增長(zhǎng)子模型、空間數(shù)據(jù)庫(kù)、空間分配子模型、附加/合并子模型組成。GIS與大尺度模型的結(jié)合，主要是承擔(dān)空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、成果的顯示和輸出，可模擬區(qū)域的增長(zhǎng)，也可用于縣域和地方增長(zhǎng)規(guī)劃。

四、結(jié)語(yǔ)

以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的GIS技術(shù)的發(fā)展，為城市規(guī)劃行業(yè)提供了廣闊的應(yīng)用前景.城市規(guī)劃行業(yè)GIS應(yīng)用系統(tǒng)的建立，可為城市規(guī)劃和城市建設(shè)提供多專(zhuān)業(yè)、多層次和多目標(biāo)的綜合服務(wù)，并為領(lǐng)導(dǎo)部門(mén)提供輔助決策功能；可提高工作效率，實(shí)現(xiàn)管理的科學(xué)化和自動(dòng)化，使城市規(guī)劃行業(yè)的規(guī)劃管理水平滿足現(xiàn)代化城市的需要。

第二篇：材料智能化報(bào)告

材料智能化制備加工技術(shù)

(課程報(bào)告)

姓名：*** 學(xué)號(hào)：*** 專(zhuān)業(yè)：材料加工工程

單位：***

智能化現(xiàn)在是一個(gè)比較熱的概念，抱著了解前沿制備知識(shí)的想法我就選了這門(mén)課程。坦白講，課程的名稱對(duì)很大一部分像我這樣的人而言是比較有吸引力的。起初就是抱著開(kāi)闊眼界的目的來(lái)的，并沒(méi)有打算真正學(xué)的多么深，雖然自己也是材料加工方向。非常值得注意的一點(diǎn)是課上的各位老師從這門(mén)技術(shù)的各項(xiàng)基礎(chǔ)知識(shí)開(kāi)始講起，這點(diǎn)大大出乎了我的意料，原本我以為這又是一門(mén)前沿之類(lèi)的課程。然而隨著課程的展開(kāi)，我改變了原來(lái)的學(xué)習(xí)態(tài)度:自己也可以從這門(mén)課上獲得一些啟發(fā)，某些解決問(wèn)題的思路或許可以為我的研究方向問(wèn)題的解決提供借鑒。下面我將就自己在課程學(xué)習(xí)過(guò)程的所感、所悟來(lái)做一下說(shuō)明，也算是對(duì)這門(mén)課程的一個(gè)總結(jié)吧。

其實(shí)材料的智能化制備加工概念并不是近些年才出現(xiàn)的，而是由早美國(guó)國(guó)防部于1985年提出的。只不過(guò)隨著近些年各種智能概念的提出，加上鋼鐵行業(yè)所面臨的形勢(shì)不斷惡化，人們對(duì)于智能化制備的重視程度逐漸加大。智能化制備加工的一個(gè)核心思想就是外循環(huán)控制，不可在線設(shè)計(jì)，其具體做法為：應(yīng)用人工智能技術(shù)、數(shù)值模擬仿真技術(shù)以及信息處理技術(shù)，借助一體化設(shè)計(jì)與智能化工藝控制的理念，實(shí)現(xiàn)組織性能的精確設(shè)計(jì)以及制備過(guò)程的精確控制，從而獲得有意的組織性能和成形加工質(zhì)量。

隨著改革的不斷深化，資源、能源以及環(huán)境等可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題也變得愈發(fā)突出，使用傳統(tǒng)工序生產(chǎn)的材料已經(jīng)逐漸不能滿足生產(chǎn)生活的要求。創(chuàng)新生產(chǎn)工藝既是幫助我國(guó)材料界度過(guò)當(dāng)前的瓶頸期的必然要求，同時(shí)也是響應(yīng)國(guó)家去產(chǎn)能號(hào)召的表現(xiàn)?；谥悄芑苽浼庸ぴ谔岣卟牧闲阅芊矫姹憩F(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)，我們有理由相信：智能化將成為21世紀(jì)前期材料加工新技術(shù)中極富潛力的研究方向之一。

說(shuō)到材料的智能化制備加工，這里我必須對(duì)于它跟自動(dòng)化加工兩個(gè)概念加以解釋并做相應(yīng)區(qū)分:自動(dòng)化最大的特點(diǎn)就是生產(chǎn)的單一化與重復(fù)性，換句話說(shuō)一旦你設(shè)定好程序以后，材料的制備過(guò)程就已經(jīng)固定了，產(chǎn)品的質(zhì)量往往得不到保證；智能化加工則彌補(bǔ)了自動(dòng)化的不足，打個(gè)比方就是它就像旁邊有個(gè)老師傅一樣，根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)及時(shí)做出調(diào)整。之所以把它叫做智能化加工就是因?yàn)樵诳刂七^(guò)程中要用到神經(jīng)元控制的一些理論，這在一般人看來(lái)簡(jiǎn)直就是不可思議的：材料工程加工中竟然會(huì)用到生物學(xué)方面的知識(shí)。講到這里，我想起了最近比較火的一個(gè)詞：材料基因工程，它不也正是材料科學(xué)與生物學(xué)的衍生物么，因此學(xué)科間的交叉融合很有可能成為未來(lái)科學(xué)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。

工欲善其事，必先利其器。對(duì)于我們要發(fā)展的智能化只被加工技術(shù)來(lái)講更是如此，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展以及科學(xué)大家的努力，目前已經(jīng)構(gòu)建起了比較完備的理論體系。在智能化制備的整體框架搭建完以后，最重要的是對(duì)于各個(gè)環(huán)節(jié)技術(shù)的完善，并開(kāi)發(fā)更加精確的監(jiān)控設(shè)備，優(yōu)化算法以達(dá)到更好的控制材料組織的性能。在所有環(huán)節(jié)之中，信息的獲取、轉(zhuǎn)換是基礎(chǔ)的一步。材料的制備加工往往是一個(gè)連續(xù)化的過(guò)程，真正做到對(duì)于材料的在線“干預(yù)”要求我們對(duì)于材料的組織、性能有一個(gè)很好的理解和把握。就當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展程度而言，我們對(duì)于材料組織的在線檢測(cè)是難以實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于其他宏觀表現(xiàn)出的性質(zhì)則可以實(shí)現(xiàn)，但探測(cè)的靈敏度、范圍還有待于進(jìn)一步提高。其次至關(guān)重要的一個(gè)步驟就是將所獲得的材料的信息反饋給所謂的專(zhuān)家系統(tǒng):作為一種模擬人類(lèi)專(zhuān)家解決問(wèn)題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，它的內(nèi)部含有大量處理問(wèn)題的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)。產(chǎn)品信息傳遞到專(zhuān)家系統(tǒng)以后，它可以模擬人類(lèi)專(zhuān)家的決策過(guò)程，最終給出一個(gè)合理的解決方案。信息在專(zhuān)家系統(tǒng)和實(shí)際操作系統(tǒng)之間的傳遞類(lèi)似于各種信號(hào)的傳遞過(guò)程，需要相應(yīng)的調(diào)制和翻譯，簡(jiǎn)而言之我們要將產(chǎn)品加工過(guò)程中存在的問(wèn)題“表達(dá)”給預(yù)先設(shè)定好的專(zhuān)家系統(tǒng)，同時(shí)它給出的解決方案也要用一種機(jī)器可以理解的語(yǔ)言傳達(dá)給調(diào)控設(shè)備。

前面已經(jīng)提到，材料的在線加工對(duì)于調(diào)整的實(shí)時(shí)性要求很高，因此我們必須提高探測(cè)系統(tǒng)與專(zhuān)家系統(tǒng)的響應(yīng)速度，同時(shí)加強(qiáng)兩個(gè)系統(tǒng)之間的聯(lián)系。檢測(cè)系統(tǒng)中各式各樣的傳感器對(duì)于其響應(yīng)速率影響很大，加快研制靈敏度高、工作狀態(tài)穩(wěn)定的傳感器對(duì)于提高檢測(cè)效率有很大幫助。數(shù)據(jù)處理器對(duì)于傳感器所獲取的數(shù)據(jù)做初步處理后轉(zhuǎn)入下一步的反饋，提高處理器的集成規(guī)模，優(yōu)化處理的算法無(wú)疑將加快數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程。目前，研發(fā)人員也已重視了非接觸式檢測(cè)技術(shù)的研究，檢測(cè)系統(tǒng)朝著智能化的方向越來(lái)越快。專(zhuān)家系統(tǒng)中含有大量材料的相關(guān)數(shù)據(jù)，一個(gè)大的存儲(chǔ)空間和優(yōu)化的處理算法是充分發(fā)揮該系統(tǒng)功能的良好保障。伴隨著傳統(tǒng)“炒菜法”研發(fā)新材料展現(xiàn)出的種種弊病，科學(xué)界越來(lái)越重視對(duì)于新的研發(fā)工藝的探尋。伴隨基因組計(jì)劃的提出，大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)成為高通量計(jì)算的根基，這些數(shù)據(jù)同樣對(duì)于智能制備工程的開(kāi)展有著重要意義。對(duì)于智能化的專(zhuān)家系統(tǒng)而言，在海量數(shù)據(jù)中尋找問(wèn)題的解決方案是一個(gè)消耗時(shí)間的事情，因此數(shù)據(jù)篩選顯得尤為重要。課上姜老師特意對(duì)數(shù)據(jù)的挖掘、篩選問(wèn)題展開(kāi)了講授，從基本的概念、理論展示了數(shù)據(jù)處理的過(guò)程。對(duì)于數(shù)據(jù)的處理，我認(rèn)為最重要的還是放在存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及算法的優(yōu)化上。我本身并不是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的，并不能提出什么比較高深的理論，我的一個(gè)基本的思路就是參考手機(jī)存儲(chǔ)中的緩存概念，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中構(gòu)建緩存區(qū)，從而提高數(shù)據(jù)的讀取效率。我的想法是對(duì)數(shù)據(jù)的調(diào)用次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，調(diào)取次數(shù)較多的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)入緩存區(qū)，隨著起調(diào)用次數(shù)減少定期清理緩存，減少存儲(chǔ)壓力。

智能化制備加工技術(shù)的發(fā)展對(duì)于提高產(chǎn)品性能有著極大幫助，短期來(lái)看是助力“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略的實(shí)施，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看有利于解決長(zhǎng)期困擾人類(lèi)的材料制備污染環(huán)境的問(wèn)題，提高了產(chǎn)品的合格率，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。在這們課程中，我學(xué)到了很多新的東西：數(shù)據(jù)篩選、模糊算法以及專(zhuān)家系統(tǒng)等知識(shí)，這些對(duì)于我以后課題的開(kāi)展，解決問(wèn)題的思路上有著積極的幫助。整體而言：收獲頗多，相信在以后的科研工作中，我對(duì)于智能制備加工的思想會(huì)有一個(gè)更深的理解體會(huì)。

第三篇：地基處理讀書(shū)報(bào)告

地基處理新技術(shù)讀書(shū)報(bào)告

1地基處理的概述

工程建設(shè)中，經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的地質(zhì)條件不好或軟弱地基，這樣的地基不能滿足結(jié)構(gòu)物的要求，需要經(jīng)過(guò)人工加固處理，處理后的地基稱為人工地基。軟弱地基是指由軟土（淤泥及淤泥質(zhì)土）、沖填土、雜填土、松散砂土及其他具有高壓縮性的土層構(gòu)成的地基。這些地基的共同特點(diǎn)是模量低、承載力小，未經(jīng)人工加固處理是不能在上面修筑基礎(chǔ)和建筑物的。地基處理的目的就是針對(duì)在軟弱地基上修筑建造物可能出現(xiàn)的問(wèn)題，采取各種手段來(lái)提高地基土的抗剪強(qiáng)度，增大地基承載力，改善土的壓縮特性，從而達(dá)到滿足工程建設(shè)的需要。

1.1我國(guó)地基處理技術(shù)的發(fā)展歷程

地基處理在我國(guó)有著悠久的歷史，新中國(guó)成立后，特別是在近20年來(lái)得到迅猛發(fā)展?；仡?0年來(lái)我國(guó)地基處理技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了2個(gè)階段[2]。

第一階段：20世紀(jì)50年代至60年代為起步應(yīng)用階段，這一時(shí)期大量地基處理技術(shù)從前蘇聯(lián)引進(jìn)國(guó)門(mén)，最為廣泛使用的是墊層等淺層處理法。主要為沙石墊層、砂樁擠密、石灰樁、灰土樁、化學(xué)灌漿、預(yù)浸水法及井點(diǎn)降水等地基處理技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)名用建筑。

第二階段：20世紀(jì)70年代至今，為應(yīng)用、發(fā)展、創(chuàng)新階段。大批國(guó)外先進(jìn)技術(shù)被引進(jìn)、開(kāi)發(fā)，并結(jié)合我國(guó)自身特點(diǎn)，初步形成了具體中國(guó)特色的地基處理技術(shù)及其支護(hù)體系，許多領(lǐng)域達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。大直徑灌注樁、石灰樁、碎石樁、高噴注漿、深層攪拌、真空預(yù)壓、動(dòng)力固結(jié)、塑料排水板法，大剛度柔性樁復(fù)合地基、深基坑工程及其支護(hù)體系等先進(jìn)方法得到迅猛開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。

2地基處理的方法

由于軟弱地基特性的復(fù)雜性和多樣性，到目前為止已經(jīng)形成了許多種不同的地基處理方法，按照其原理的不同可分為以下幾大類(lèi)：

（1）排水固結(jié)法；（2）擠密壓實(shí)法；（3）置換及拌入法；（4）灌漿法；（5）加筋法；（6）冷熱處理法。

在以上幾大類(lèi)地基處理方法當(dāng)中，每一類(lèi)方法又都包含各自不同的幾種具體處理方法，但它們的原理相同，只是采取的具體施工措施不一樣。2.1 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法的原理是軟粘土地基在荷載作用下，土中孔隙水逐漸排出，孔隙比減小，地基發(fā)生固結(jié)變形，同時(shí)，隨著超孔隙水壓力逐漸消散，土的有效應(yīng)力逐漸增大，地基土的強(qiáng)度逐步增長(zhǎng)。排水固結(jié)法常用于解決飽和軟粘土地基的沉降和穩(wěn)定問(wèn)題，可使地基的沉降在加載預(yù)壓期間基本完成或大部分完成，使建筑物在使用期間不致產(chǎn)生過(guò)大的沉降和沉降差。同時(shí)可增加地基土的抗剪強(qiáng)度，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。采用排水固結(jié)法時(shí)常采用的施工方法有：（1）堆載預(yù)壓法（2）砂井法（3）真空預(yù)壓法（4）降低地下水位法；（5）電滲法。2.2 擠密壓實(shí)法

擠密壓實(shí)法的原理是采用一定的手段，通過(guò)振動(dòng)、擠壓使地基土體孔隙比減小，強(qiáng)度提高，達(dá)到地基處理的目的。根據(jù)采用的手段可分為以下幾種方法：

2.2.1表層壓實(shí)法

采用人工或機(jī)械夯實(shí)、機(jī)械碾壓或振動(dòng)對(duì)填土、濕陷性黃土、松散無(wú)粘性土等軟弱或原來(lái)比較疏松表層土進(jìn)行壓實(shí)，也可采用分層回填壓實(shí)加固，分層壓實(shí)的填料也可適量添加石灰、水泥等，適用于含水量接近于最佳含水量的淺層疏松粘性土、松散砂性土、濕陷性黃土及雜填土。

2.2.2 重錘夯實(shí)法

利用重錘自由下落時(shí)的沖擊能來(lái)夯實(shí)淺層土地基，使其表面形成一層較為均勻的硬殼層，適用于無(wú)粘性土、雜填土、非飽和粘性土及濕陷性黃土。

2.2.3 強(qiáng)夯法

將很重的錘從高處自由落下，反復(fù)多次夯擊地面，給地基土以沖擊力和振動(dòng)，從而提高地基土的強(qiáng)度并減小其壓縮性，適用于無(wú)粘性土、雜填土、非飽和粘性土及濕陷性黃土等。

2.2.4 振沖擠壓法

通常用以加固砂層，其原理是：一方面依靠振沖器的強(qiáng)力振動(dòng)使飽和砂層 2 發(fā)生液化，顆粒重新排列，孔隙比減少；另一方面依靠振沖器的水平振動(dòng)力，形成垂直孔洞，在其中加入回填料，使砂層擠壓密實(shí)，適用于砂性土，小于0.005mm粘性含量小于10%的粘性土，若粘粒含量大于30%效果明顯降低。

2.2.5 土樁和灰土樁

土樁和灰土樁擠密地基是由樁間擠密土和填夯的樁體組成的人工“復(fù)合地基”。土樁主要適用于消除濕陷性黃土地基的濕陷性，灰土樁主要適用于提高人工填土地基的承載力。適用于濕陷性黃土、人工填土、非飽和粘性土。

2.2.6 砂樁

在松散砂土或人工填土中設(shè)置砂柱，能對(duì)周?chē)馏w產(chǎn)生擠密或振密作用，可以顯著提高地基強(qiáng)度，改善地基的整體穩(wěn)定性，并減少地基沉降量，適用于松砂地基或雜填土。

2.2.7 爆破法

在地基鉆孔中爆破黃色炸藥或其他炸藥，利用其急劇產(chǎn)生的氣體壓力使地基壓密，并在爆孔中加入填料壓實(shí)后形成復(fù)合地基。對(duì)飽和松砂地基，可利用爆破振動(dòng)，使松砂層液化__顆粒重新排列而趨于密實(shí)，達(dá)到地基加固的目的。此法適用于非飽和疏松粘性土、濕陷性黃土、飽和砂土、雜填土。2.3 置換及拌入法

以砂、碎石等材料置換軟弱地基中部分軟弱土體，形成復(fù)合地基，或在軟弱地基中部分土體內(nèi)摻入水泥、水泥砂漿或石灰等物質(zhì)，形成加固體，與未加固部分形成復(fù)合地基，達(dá)到提高地基承載力，減少壓縮量的目的。置換及拌入法有下列幾種方法：（1）墊層法；（2）開(kāi)挖置換法；（3）振沖置換法（或稱碎石樁法）；（4）高壓噴射注漿法（旋噴柱）；（5）深層攪拌法；（6）石灰樁法；（7）褥墊法。2.4 灌漿法

灌漿法的實(shí)質(zhì)是用氣壓、液壓或電化學(xué)原理，把某些能固化的漿液注入各種介質(zhì)的裂隙或孔隙，以改善地基的物理力學(xué)性質(zhì)。灌漿材料常分為粒狀漿材和化學(xué)漿材兩個(gè)系統(tǒng)，粒狀漿材包括純水泥漿、粘土水泥漿、水泥砂漿、石灰漿等；化學(xué)漿材包括環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)、甲基丙烯酸酯類(lèi)、聚氨酯類(lèi)、丙烯酸胺類(lèi)、木質(zhì)素類(lèi)和硅酸鹽類(lèi)等。在地基處理中，常用的灌漿方法按其依據(jù)的理論可分下述四種： 3 滲入性灌漿法、劈裂灌漿法、壓密灌漿法、電動(dòng)化學(xué)灌漿法等。若在灌漿壓力作用下，漿液克服地層的初始應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度，引起巖體或土體結(jié)構(gòu)的破壞，使地層中原有的孔隙或裂隙擴(kuò)張，或形成新的裂縫或孔隙，從而使低透水性地層的可活性和漿液擴(kuò)散距離增大，稱為劈裂灌漿法；若通過(guò)鉆孔向土層中壓入灌漿，在壓漿點(diǎn)周?chē)纬膳菪慰臻g，使?jié){液對(duì)地基土起到擠壓作用，稱為壓密灌漿法；當(dāng)在粘性土中插入金屬電極并通以直流電后，就在土中引起電滲、電泳和離子交換等作用，促使在通電區(qū)域的土中以高價(jià)金屬離子代換鈉離子，使土的含水量顯著降低，并可使土內(nèi)形成滲漿“通道”。若在通電的同時(shí)向土中灌注硅酸鹽漿液，就能在“通道”上形成硅膠，并與土粒膠結(jié)成具有一定力學(xué)強(qiáng)度的加固體，稱為電動(dòng)化學(xué)灌漿法。根據(jù)采取不同的灌漿方法及相應(yīng)的灌漿材料，灌漿法可應(yīng)用于砂及砂礫地基、濕陷性黃土地基、粘性土地基。灌漿法的基本原理及其應(yīng)用已形成一門(mén)新的學(xué)科分支———巖土工程化學(xué)。2.5 加筋法

通過(guò)在土層中埋設(shè)強(qiáng)度較大的土工聚合物、拉筋、受力桿件等達(dá)到提高地基承載力，減小沉降，或維持建筑物穩(wěn)定的地基處理方法稱為加筋法。加筋法一般有以下幾種：

2.5.1 土工聚合物

利用土工聚合物（或稱為土工合成物或土工織物）的高強(qiáng)度、韌性等力學(xué)性能，擴(kuò)散土中應(yīng)力，增大土體的剛度模量或抗拉強(qiáng)度，改善土體或構(gòu)成加筋土以及各種復(fù)合土工結(jié)構(gòu)。土工聚合物除了上述加固強(qiáng)化作用外，還可以用作反濾、排水和隔離材料。適用于加強(qiáng)軟弱地基，或用作反濾、排水和隔離

材料。

2.5.2 錨固技術(shù)

將一種新型受拉桿件的一端固定在邊坡或地基的巖層或土層中，另一端與結(jié)構(gòu)物（如擋土結(jié)構(gòu)物）連接，利用錨固力以承受由于土壓力、水壓力或風(fēng)力所施加于結(jié)構(gòu)物的推力，從而維持結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定。在天然地層中可用灌漿錨桿，在人工填土中可用錨定板。

2.5.3 加筋土

把抗拉能力很強(qiáng)的拉筋埋置在土層中，通過(guò)土顆粒和拉筋之間的摩擦力形 4 成一個(gè)整體，稱為加筋土。拉筋一般使用具有耐拉力，摩擦系數(shù)大且耐腐蝕的網(wǎng)狀、絲狀、帶狀的材料，主要是鍍鋅鋼片、鋁合金以及合成樹(shù)脂等材料。加筋土技術(shù)在人工填筑的砂性土中可以采用，但不宜用于粘性土。

2.5.4 樹(shù)根樁法

在地基中沿不同方向，打入直徑為75mm——125mm的細(xì)樁，可以是豎直樁，也可以是斜樁，形成如樹(shù)根狀的群協(xié)以支撐結(jié)構(gòu)物，或用以擋土，乃至可作為穩(wěn)定土坡的一種措施，適用于軟弱粘性土、雜填土等。2.6 冷熱處理法

冷熱處理法是通過(guò)改變地基土體的溫度從而改變土體中水的存在及狀態(tài)，達(dá)到加固地基的目的。冷熱處理法包括：凍結(jié)法和燒結(jié)法兩種。

（1）凍結(jié)法：通過(guò)人工冷卻，使地基溫度降低到孔隙水的冰點(diǎn)以下，使之凍結(jié)，從而具有理想的截水性能和較高的承載能力（或橫向支承能力）。適用于飽和的砂土或軟粘土地層中的臨時(shí)性措施。

（2）燒結(jié)法：在軟弱粘土地基的鉆孔中加熱，通過(guò)焙燒使周?chē)鼗翜p小含水量提高強(qiáng)度，減少壓縮性。適用于軟粘土、濕陷性黃土等。

3下面僅以其中關(guān)于的CFG為例進(jìn)行具體介紹。

1基本概念

水泥粉煤灰樁（CFG）、樁間土和褥墊層一起形成復(fù)合地基，屬于地基范疇。樁基是一種簡(jiǎn)稱，是一種深基礎(chǔ)。盡管有時(shí)水泥粉煤灰碎石樁體強(qiáng)度等級(jí)與樁基中樁的強(qiáng)度等級(jí)相同，但由于在水泥粉煤灰碎石樁和基礎(chǔ)之間設(shè)置了褥墊層，在垂直荷載作用下，樁基中的樁、土受力和水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基中的樁、土受力有著明顯的不同。和樁相比，由于水泥粉煤灰碎石樁樁體材料可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載能力，工程造價(jià)一般為樁基的1/3-1/2，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。并且水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基技術(shù)具有施工速度快、工期短、質(zhì)量容易控制、工程造價(jià)較為低廉的特點(diǎn)。

水泥粉煤灰碎石樁是針對(duì)碎石樁承載特性的一些不足，加以改進(jìn)而發(fā)展起來(lái)的。與一般碎石樁相比，碎石樁系散體材料樁，樁本身沒(méi)有粘結(jié)強(qiáng)度，主要靠周?chē)恋募s束形成樁體強(qiáng)度，并和樁間土組成復(fù)合地基共同承擔(dān)上部建筑的垂直荷載。土越軟對(duì)樁的約束作用就越差；樁傳遞垂直荷載的能力就越差。C F G樁復(fù)合地基是一種新的地基處理技術(shù)，它既不同于一般意義的樁基礎(chǔ)，與普通的柔性樁復(fù)合地基也有很大的不同。C F G樁復(fù)合地基成套技術(shù)是由中國(guó)建筑科學(xué)研究院于2 0 世紀(jì)8 0 年代末開(kāi)始開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)新地基加固技術(shù)，9 0 年代后開(kāi)始在全國(guó)各地推廣，被視為國(guó)家級(jí)工法，并列入國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 《 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》。隨著C F G樁復(fù)合地基在全國(guó)范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，關(guān)于C F G樁復(fù)合地基各方面的研究也在迅速發(fā)展，總結(jié)近2 0 年來(lái)的研究成果，大致可歸納如下：

(l)在C F G樁體材料特性的試驗(yàn)研究方面，范石、汪英珍 通過(guò)對(duì)C F G復(fù)合地基樁體材料的室內(nèi)配比試驗(yàn)，獲得了不同配比情況下 樁體材料強(qiáng)度的變化規(guī)律，提出了C F G樁樁體材料配比時(shí)應(yīng)遵循的某些原則和方法。

(2)關(guān)于C F G樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)，趙其華、李建光等提出了 沉降量和承載力雙重控制的C F C樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)思想，并且建立了C F G樁復(fù)合地基半無(wú)限約束最優(yōu)化理論模型，利用Ma t l a L工具進(jìn)行求解，經(jīng)工程實(shí)例驗(yàn)證該模型是可行的。

(3)關(guān)于 C F G樁復(fù)合地基工程特性的研究，中國(guó)建科院地基所閻明禮教授和張東剛高工作了 大量的試驗(yàn)工作 , 總結(jié)了其工程特點(diǎn)。

(4)在復(fù)合地基墊層效用的研究方面，鄭東明、鄧安福等采用有限元數(shù)值分析方法，對(duì)C F G樁單樁帶臺(tái)復(fù)合地基褥墊層的效用進(jìn)行了研究分析，并提出了一些見(jiàn)解。

(5)關(guān)于C F G樁復(fù)合地基承載性狀的方面，張晶、李斌等進(jìn)行了 大量的 試驗(yàn)研究，通過(guò)對(duì)工程上較軟弱土層進(jìn)行復(fù)合地基處理后的靜荷載試驗(yàn)結(jié)果，分析了C F G樁復(fù)合地基的承載力性狀，并對(duì)單樁、樁土復(fù)合、樁間土等不同的復(fù)合地基試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析對(duì)比，得出C F G樁的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度較高，對(duì)整體樁的性狀是有利的結(jié)論。

(6)在C F G樁復(fù)合地基變形特性計(jì)算方面，目 前主要有解析法和數(shù)值解法兩種。解析法大多應(yīng)用以Mi n d l i n 解為基礎(chǔ)的G e d d e s 積分來(lái)計(jì)算復(fù)合地基中樁荷載所產(chǎn)生的附加應(yīng)力;樁間土荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力按B o u s s i n e s q 解計(jì)算，復(fù)合地基中 任一點(diǎn)的附加應(yīng)力為二者的疊加;按照半無(wú)限彈性體內(nèi)集中力的Mi n d l i n 公式，G e d d e s研究得出了斗 _ 中樁 6 端阻力和樁側(cè)阻力的表達(dá)式:這樣，在得到了樁間土荷載、樁端阻力、樁側(cè)阻力的分布規(guī)律后，即可計(jì)算復(fù)合地基的應(yīng)力場(chǎng)，求得復(fù)合地基的變形。數(shù)值解法一般采用有限元計(jì)算，在構(gòu)造兒何模型時(shí)通常采用兩種方法:其一是將單元?jiǎng)澐譃橥馏w單元和增強(qiáng)體單元，二者采用不同的計(jì)算參數(shù)，在十體單元和增強(qiáng)體單元之間可以考慮設(shè)置界面單元;其二是將加固區(qū)土體和增強(qiáng)體考慮為復(fù)合土體單元，用復(fù)合材料參數(shù)作為復(fù)合土體單元的計(jì)算參數(shù)。在這方面作了許多工作的主要有 閻明禮、刑仲星、董必昌等人。

(7)閻明禮、李春靈等對(duì)有邊載條件下，特別是在埋深較大條件下的復(fù)合地基承載力變形特性與無(wú)邊載條件下的復(fù)合地基性狀有什么不同，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為:邊載對(duì)復(fù)合地基承載力的提高具有明顯的作用;有無(wú)邊載條件下復(fù)合地基荷載分擔(dān)比也明顯不同，與無(wú)邊載條件相對(duì)比，有邊載條件下復(fù)合地基中樁的荷載分組比較低，而樁間土的荷載分擔(dān)比較高，樁需要在更高的總荷載水平下才能發(fā)揮其承載力。

(8)在C F G樁復(fù)合地基計(jì)算的數(shù)值模擬方面，邢仲星、陳曉平等對(duì)C F G樁復(fù)合地基力學(xué)特性進(jìn)行了研究及有限元分析，得出結(jié)論:C F G樁復(fù)合地基的變形主要是由樁間土及樁端土的壓縮組成，而樁身范圍內(nèi)的壓縮變形組成了攪拌樁

(9)吳春林、閻明 禮等通過(guò)室內(nèi) 模型試驗(yàn)方法，對(duì)無(wú)筋C F G樁承受水平荷載的性狀進(jìn)行了試驗(yàn)分析，并對(duì)是否會(huì)產(chǎn)生斷樁作了評(píng)價(jià)。室內(nèi)試驗(yàn)表明在垂直荷載作用條件下，由于褥墊層的作用，基礎(chǔ)承受水平荷裁時(shí)，墊層厚度d H > l G e m時(shí)，C F G樁樁體不會(huì)發(fā)生水平斷裂破壞。2 加固機(jī)理

C F G樁加固軟弱地基，樁和樁間土一起通過(guò)褥墊 層形成 C F G樁復(fù)合地基。其加固軟弱地基主要有三種 作用。.1 樁體作用

C F G樁不同于碎石樁，是具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的混合料。在荷載作用下C F G樁的壓縮性明顯比其周邊軟土小，因此基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基的附加壓力隨地基的變形 漸集中到樁體上，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，復(fù)合地基的 C F G樁起到了樁體作用。

2.2 擠密作用

CFG樁施工，由于振動(dòng)和擠密作用使樁間土得到 擠密。經(jīng)加密后的地基土的含水量、孔隙比、壓縮系數(shù)均會(huì)有所減小,重度、壓縮模量均會(huì)有所增加。說(shuō)明經(jīng)加固后 的樁間土已擠密。.3 褥墊層作用

由級(jí)配砂石、粗砂、碎石等散體材料組成的褥墊，在 復(fù)合地基中保證樁土共同承擔(dān)荷載，褥墊層的設(shè)置為 C F G樁復(fù)合地基在受荷后提供了樁上、下刺人的條件。減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力，集中在樁頂對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)底面測(cè)得 的應(yīng)力與樁間土對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)底面測(cè)得的應(yīng)力之比隨褥墊層的厚度而變化。褥墊層可以調(diào)整樁土荷載分擔(dān)比，荷載一定時(shí)，褥墊越厚，土承擔(dān)的荷載越多，荷載水平越高，樁承擔(dān)的荷載占總樁荷載的百分比越大。3 施工技術(shù)

3.1 CFG樁的形式及布置

CFG樁設(shè)計(jì)直徑一般為0.5m，呈正方形或三角形布置，樁長(zhǎng)、樁間距按各工點(diǎn)具體情況設(shè)計(jì)。樁頂鋪 0.6m 碎石墊層，墊層內(nèi)鋪設(shè)雙向高強(qiáng)土工格柵。樁長(zhǎng)原則上必須穿透軟土至硬底。

3.2 施工流程

為了進(jìn)行設(shè)備選型，項(xiàng)目經(jīng)理部選取了地質(zhì)情況具有代表性的地段對(duì)振動(dòng)沉管和長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)兩種設(shè)備都進(jìn)行了 CFG 樁試鉆。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，振動(dòng)沉管施工至原地面2-3m時(shí)無(wú)法繼續(xù)下沉（振動(dòng)沉管地質(zhì)適應(yīng)情況較差），而長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)可以施工至全風(fēng)化層面≮1m。所以決定選用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)設(shè)備進(jìn)行CFG樁施工。

經(jīng)過(guò)試樁總結(jié)出工藝流程如下：

原地面處理 ——測(cè)量放樣——機(jī)具定位—— 鉆進(jìn)成孔—— 灌注砼—— 機(jī)具移位—— 樁頭處理、場(chǎng)地余土清理——質(zhì)量檢測(cè)—— 褥墊層施工。

3.3 材質(zhì)及配合比要求

樁體原材料采用碎石、粉煤灰、水泥、砂配合而成，材料按C15砼配比。水泥應(yīng)為 PO32.5 級(jí)及以上的普通硅酸鹽水泥，砼 28 天齡期標(biāo)準(zhǔn)試塊抗壓強(qiáng)度不小于 C15砼標(biāo)準(zhǔn)。混合料攪拌按配合比進(jìn)行配料，采用拌和站集中拌和。每盤(pán)料攪拌時(shí)間按照普通混凝土的攪拌時(shí)間進(jìn)行控制，控制在60～90s，塌落度控制在 8 160mm～180mm。

3.4 施工操作與工序控制 1.原地面處理

一般地段，清表 30cm 以后平整場(chǎng)地，適當(dāng)留出 CFG 樁的混合料超灌量位置（一般為30-50cm）。當(dāng)?shù)鼗韺佑杏倌嗷蜍浫鯇訒r(shí)，清瘀后回填普通土，地面低洼地段，回填土并碾壓平整后即可進(jìn)行CFG樁施工。處理后的地面標(biāo)高同上。碾壓平整后在復(fù)合地基加固范圍內(nèi)的回填土，壓實(shí)度K≥0.9，地基系數(shù)K30≥80MPa/m。場(chǎng)地應(yīng)做好排水坡，四周留設(shè)排水溝，保證場(chǎng)地不積水。

2.測(cè)量放樣

場(chǎng)平工作完成后按照設(shè)計(jì)的CFG樁平面布孔圖放樣，在樁位處撒白灰并在地面釘設(shè)不易更改的標(biāo)記（現(xiàn)場(chǎng)一般采用竹簽），方便在施工中迅速確定樁位。

3.機(jī)具定位

鉆機(jī)就位對(duì)準(zhǔn)樁位中心后，采用在鉆架上掛垂球的方法，在鉆架上刻上明顯的對(duì)照位置線，每根樁施工前須進(jìn)行對(duì)中及垂直度檢查，確保CFG樁的垂直度偏差不大于1％。

4.鉆進(jìn)成孔

鉆孔開(kāi)始時(shí)，首先關(guān)閉鉆頭閥門(mén)，向下移動(dòng)鉆桿至鉆頭觸及地面時(shí)，啟動(dòng)馬達(dá)鉆進(jìn)。先慢后快，同時(shí)檢查鉆孔的偏差并及時(shí)糾正。在成孔過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或鉆進(jìn)困難時(shí)，放慢進(jìn)尺，防止樁孔偏斜、位移及鉆桿、鉆具損壞。根據(jù)鉆機(jī)塔身上的進(jìn)尺標(biāo)記，成孔到達(dá)持力層（設(shè)計(jì)為懸浮樁地段除外）時(shí)，停止鉆進(jìn)。為加強(qiáng) CFG 樁施工地質(zhì)核查，可利用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)沿線路方向至少每 25 米核對(duì)一個(gè)斷面，每個(gè)斷面做三個(gè)長(zhǎng)螺旋鉆孔，描繪地質(zhì)圖，核對(duì)每個(gè)地層，同時(shí)要密切注意是否有軟弱夾層。如果CFG樁施工地段同時(shí)設(shè)計(jì)有巖溶注漿，還可以充分利用巖溶注漿先導(dǎo)孔鉆勘資料進(jìn)行地質(zhì)核查。若勘探出的持力層標(biāo)高和設(shè)計(jì)圖上相差超過(guò)1米或有其他異常情況時(shí)，必須和設(shè)計(jì)進(jìn)行溝通，由設(shè)計(jì)出具處理方案。在鉆進(jìn)時(shí)，記錄每米電流變化并記錄電流突變位置的電流值，作為地質(zhì)復(fù)核情況的參考。

5.灌注砼

鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高確保進(jìn)入硬層 1m 后，停止鉆進(jìn)，開(kāi)始混合料灌注，每根 9 樁的投料量應(yīng)不少于設(shè)計(jì)灌注量。鉆桿芯管充滿混合料后開(kāi)始拔管，施工樁頂高程宜高出設(shè)計(jì)高程50cm，灌注成樁完成后，樁頂蓋土封頂予以保護(hù)。在灌注混合料時(shí)，對(duì)于混合料的控制采用記錄泵壓次數(shù)的辦法，對(duì)于同一種型號(hào)的輸送泵每次輸送量基本上是一個(gè)固定值，根據(jù)泵壓次數(shù)來(lái)計(jì)量混合料的投料量。灌注時(shí)采用靜止提拔鉆桿，在特殊情況下采用邊轉(zhuǎn)邊提進(jìn)行灌注，如圓礫層等情況下，拔管速度控制在2～3m/min。

6.機(jī)具移位

上一根樁施工完畢，對(duì)鉆桿端部進(jìn)行保護(hù)，鉆機(jī)移位，進(jìn)行下一根樁的施工。

7.樁頭處理、場(chǎng)地余土清理

砼達(dá)到70%強(qiáng)度后人工對(duì)CFG樁超灌部分進(jìn)行鑿除，并清運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)余土，確保達(dá)到場(chǎng)地平整要求。

8.質(zhì)量檢測(cè)

滿足一個(gè)檢驗(yàn)批地 CFG 樁施工完畢應(yīng)立即采用低應(yīng)變和靜載對(duì)樁身完整性和復(fù)合地基承載力進(jìn)行檢測(cè)。

9.褥墊層施工

CFG樁檢驗(yàn)完畢，并滿足設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行褥墊層施工。一般CFG樁樁頂面鋪設(shè)0.5m 厚碎石墊層，碎石粒徑宜為 8～20mm，最大粒徑不宜大于 30mm，墊層中鋪設(shè)一層強(qiáng)度不小于110kN/m雙向土工格柵，土工格柵上下各鋪設(shè)0.05m厚中粗砂保護(hù)層。墊層材料虛鋪后用靜力壓實(shí)。土工格柵鋪設(shè)時(shí)應(yīng)鋪平拉緊。搭接寬度，橫向搭接50cm，縱向搭接50cm。4 質(zhì)量控制與檢測(cè)

1.混合料灌注時(shí)鉆桿提拔速率和輸送泵的泵送量要密切配合，鉆桿靜止提拔，并保證連續(xù)提拔，施工中嚴(yán)禁出現(xiàn)超速提拔及先提管后泵料。灌注過(guò)程中芯管插入混合料的最小深度宜按25cm控制。

2.確保樁長(zhǎng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)要求 CFG 樁必須穿透軟弱土層至硬底，對(duì)于第四系地層一般應(yīng)嵌入砂類(lèi)土或硬塑黏性土≮2m，對(duì)于下伏基巖段應(yīng)嵌入全風(fēng)化層≮1m。

3.混合料的各種材料技術(shù)指標(biāo)必須滿足規(guī)范要求，其抗壓強(qiáng)度必須滿足設(shè) 10 計(jì)要求。

4.做好地質(zhì)情況的復(fù)核工作。對(duì)有代表性的地點(diǎn)在施鉆過(guò)程中適時(shí)提鉆以確認(rèn)地層分布情況是否和地質(zhì)資料一致，特別是鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)要確認(rèn)樁尖土是否已經(jīng)達(dá)到持力層足夠深度。必要時(shí)，可在相鄰兩地質(zhì)橫斷面中間進(jìn)行補(bǔ)鉆，以進(jìn)一步復(fù)核地質(zhì)情況。若出現(xiàn)異常情況，則必須及時(shí)通知監(jiān)理和設(shè)計(jì)單位到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，并提出處理意見(jiàn)。

5.按照《客運(yùn)專(zhuān)線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，成樁28d后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行低應(yīng)變?cè)囼?yàn)檢測(cè)CFG樁樁身完整性，按成樁總數(shù)的10%抽樣檢驗(yàn)，且每檢驗(yàn)批不少于5根；承載力采用復(fù)合地基平板載荷試驗(yàn)，其承載力、變形模量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，按總樁數(shù)2‰抽樣檢驗(yàn)，且每檢驗(yàn)批不少于3根。為保證施工質(zhì)量，建議首批CFG樁的前100根必須全部進(jìn)行自檢，以總結(jié)、檢驗(yàn)和改進(jìn)工藝質(zhì)量控制。每臺(tái)CFG樁施工機(jī)組的第一批樁自檢數(shù)量不少于CFG樁總樁數(shù)的20%且不少于40根。我部通過(guò)對(duì)已完工地段的CFG樁檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，CFG樁使用的波速與橋樁檢測(cè)時(shí)使用的波速有一定的區(qū)別，設(shè)計(jì)C15的強(qiáng)度，CFG樁一般在3500m/s左右，比同等強(qiáng)度的橋梁樁基要高一些。檢測(cè)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)一部分CFG樁頂部淺層斷裂，經(jīng)過(guò)分析主要是在截莊過(guò)程中不注意人為造成，這應(yīng)引起重視。5結(jié)語(yǔ)

CFG 樁與樁間土以及與基礎(chǔ)地面間的褥墊層共同組成復(fù)合地基，具有承載力高沉降小、變形穩(wěn)定快、施工方便、易于控制施工質(zhì)量、工程造價(jià)低的特點(diǎn)。根據(jù)上述施工技術(shù)指導(dǎo)施工的我項(xiàng)目部CFG 樁通過(guò)了相關(guān)的質(zhì)量檢測(cè)，地基加固效果優(yōu)良。

參考文獻(xiàn)：

地基處理手冊(cè)（第三版），龔曉南，中國(guó)建筑工業(yè)出版社 地基處理技術(shù)，閆明禮，中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社

軟土地基加固的理論、設(shè)計(jì)與施工。李彰明 中國(guó)電力出版社

第四篇：數(shù)字圖像處理讀書(shū)報(bào)告11

數(shù)字圖像處理讀書(shū)報(bào)告11

——圖像分割

——錢(qián)增磊

前言：由于在圖像的應(yīng)用當(dāng)中，我們經(jīng)常要將感興趣的區(qū)域提取出來(lái)用來(lái)識(shí)別等其他用途，這就涉及到一個(gè)很關(guān)鍵的一個(gè)應(yīng)用，便是圖像的分割。圖像的分割方法有很多，本章將通過(guò)四種大的分割方法來(lái)講解，分別是基于邊緣檢測(cè)的分割，閾值分割，基于區(qū)域的分割和形態(tài)學(xué)分水嶺的分割。然而對(duì)于分割算法是基于灰度值的兩個(gè)不同性質(zhì)來(lái)進(jìn)行的，第一便是不連續(xù)性，根據(jù)這個(gè)性質(zhì)主要的方法是基于邊緣的檢測(cè)；另一個(gè)便是其相似性原理，后三種方法都是根據(jù)一組預(yù)定義的準(zhǔn)則來(lái)進(jìn)行的相似性分割方法。

一、基于邊緣檢測(cè)的分割

1、點(diǎn)與線的檢測(cè)

根據(jù)灰度級(jí)突變的特性，往往我們能夠看到圖像中的點(diǎn)與線，這放在數(shù)學(xué)中便是一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)的特點(diǎn)。如下式所示：

?f?2f?f?(x)?f(x?1)?f(x)?f??(x)?f(x?1)?f(x?1)?2f(x)2?x?x

從中可以得到三個(gè)結(jié)論：a.一階導(dǎo)數(shù)通常在圖像中產(chǎn)生較粗的邊緣；b.二階導(dǎo)數(shù)對(duì)精細(xì)細(xì)節(jié)有較強(qiáng)的響應(yīng)；c.二階導(dǎo)數(shù)在灰度斜坡和灰度臺(tái)階過(guò)渡處會(huì)產(chǎn)生雙邊緣響應(yīng)；d.二階導(dǎo)數(shù)的符號(hào)可用于確定邊緣的過(guò)渡是從亮到暗還是從暗到亮。

所以我們常用的點(diǎn)與線的檢測(cè)便對(duì)其鄰域使用梯度運(yùn)算和拉普拉斯算子，從而確定點(diǎn)與線的位置。

2、基于邊緣的檢測(cè)

對(duì)于邊緣模型主要分為三種，分別為臺(tái)階模型、斜坡模型和屋頂邊緣模型，他們可利用梯度和拉普拉斯算子來(lái)區(qū)分出來(lái)。由于在進(jìn)行二階導(dǎo)數(shù)變換的時(shí)候，常常會(huì)出現(xiàn)雙邊緣響應(yīng)，那么零灰度軸與二階導(dǎo)數(shù)極值間的連線交點(diǎn)便稱為零交叉點(diǎn)，這是個(gè)重要特性，對(duì)于這個(gè)零交叉點(diǎn)可用于尋找到圖像的邊界。

（1）梯度算子：

羅伯特交叉梯度算子：是最早嘗試的具有對(duì)角優(yōu)勢(shì)的二維模板，對(duì)角相減的原理來(lái)構(gòu)建梯度。

Prewitt算子：利用在模板區(qū)域中上下、左右鄰點(diǎn)的灰度差，在邊緣處達(dá)到極值來(lái)檢測(cè)邊緣。

sobel算子：對(duì)于上述的中心系數(shù)上使用一個(gè)權(quán)值2，可以平滑圖像，還可以對(duì)斜線邊緣進(jìn)行檢測(cè)，原理與上述相似。

Marr-Hildreth邊緣檢測(cè)器：采用了灰度變化特性“在一階導(dǎo)數(shù)中引起波峰或波谷，或在二階導(dǎo)數(shù)中等效地引起零交叉”來(lái)檢測(cè)邊緣的。該檢測(cè)器采用高斯拉普拉斯算子LoG：

?x?y?2???2G(x,y)???e4???222?x2?y22?2

將該濾波器與一幅輸入圖像卷積，尋找其零交叉來(lái)確定原圖像的邊緣位置。

g(x,y)?[?2G(x,y)]★f(x,y)

坎尼邊緣檢測(cè)器：首先用一個(gè)高斯濾波器平滑輸入圖像，也就是進(jìn)行卷積，然后對(duì)輸出的圖像進(jìn)行計(jì)算梯度的幅值和角度，這里采用高斯濾波器主要是因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)最佳臺(tái)階邊緣檢測(cè)器的一個(gè)較好的近似是高斯一階導(dǎo)數(shù)。再者我們隊(duì)梯度幅值圖像應(yīng)用非最大抑制，將梯度向量分解為8個(gè)方向，分別為相隔45度，對(duì)任何一個(gè)方向都可以歸納到該8個(gè)方向中去。最后我們利用雙閾值處理和連接分析來(lái)檢測(cè)并連接邊緣。因?yàn)樵趩伍撝挡僮髦校撝翟O(shè)高或者設(shè)低都將造成偽邊緣點(diǎn)或者刪除有效邊緣點(diǎn)，于是采用一個(gè)低閾值和一個(gè)高閾值的方法來(lái)克服。對(duì)閾值操作想象為創(chuàng)建了兩幅圖像：

gNH(x,y)?gN(x,y)?THgNL(x,y)?gN(x,y)?TL

去除包含的元素，可得到強(qiáng)弱邊緣：gNL(x,y)?gNL(x,y)?gNH(x,y)

3、邊緣連接

上述都是一些理想狀況下產(chǎn)生位于邊緣上的像素集合成連續(xù)型，實(shí)際上總會(huì)由于噪聲和不均勻光照等原因引起邊緣的間斷，造成不連續(xù)性，有三種連接的方法。

第一種需要邊緣點(diǎn)的鄰域，給定一個(gè)規(guī)則強(qiáng)度，如果滿足鄰域內(nèi)：

|M(s,t)?M(x,y)|?E

則將鄰域中的點(diǎn)作為邊緣點(diǎn)，E值是一個(gè)強(qiáng)度閾值，該規(guī)則可利用梯度向量的幅度或者角度來(lái)規(guī)定。

第二種是區(qū)域處理，該區(qū)域的邊界有許多離散的點(diǎn)構(gòu)成（由于噪聲等原因而離散），然后選取兩個(gè)點(diǎn)，連接線段，求剩下點(diǎn)到該線段的距離，如果大于我們給定的距離，則將該點(diǎn)放入邊緣點(diǎn)的序列中，對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行連接，一直到形成閉合的區(qū)域而停止。如此便可以得到近似的邊界，該方法稱為多邊形擬合算法。

第三種是使用霍夫變換的全局處理，由于上述方法對(duì)每一個(gè)點(diǎn)都要進(jìn)行比較，執(zhí)行的次數(shù)非常大，而基本沒(méi)有應(yīng)用價(jià)值，于是采用霍夫變換。我們可以利用上述檢測(cè)原理，將直線方程的x、y變量轉(zhuǎn)化為?,?變量，是基于式：

xcos??ysin???

那么對(duì)于不同的x，y有不同的曲線，當(dāng)這些曲線相交某一點(diǎn)時(shí)，相對(duì)于空間坐標(biāo)中的意義就是不同的點(diǎn)的直線對(duì)應(yīng)于同一條直線方程，也就是有很多點(diǎn)共線。那么我們可以根據(jù)所需

要找的邊界，給出對(duì)應(yīng)的直線方程，就可以找到對(duì)應(yīng)的?,?曲線，從而提取出所需要的邊界。

二、基于閾值處理的分割

從這一節(jié)開(kāi)始就是根據(jù)相似性原理來(lái)分割圖像了。對(duì)于一個(gè)表達(dá)式：

g(x,y)???1,.....f(x,y)?T ?0,.....f(x,y)?T

其中T是一種我們?cè)O(shè)定的分割圖像的灰度閾值，該處理稱為全局閾值處理。當(dāng)對(duì)于T值隨著圖像特征而改變時(shí)稱為可變閾值處理。我們?cè)谇懊鎸W(xué)過(guò)對(duì)于灰度值的直方圖表示，對(duì)于一幅含有不同灰度的圖像，針對(duì)前景灰度值的不同，在灰度直方圖中可以看到明顯的波峰與波谷，其中對(duì)應(yīng)的波谷便是我們所要分割的閾值。

1、Otsu方法

該方法在類(lèi)間方差最大的情況下是最佳的。根據(jù)圖像的灰度特性，圖像分為背景和前景，當(dāng)背景和前景之間的類(lèi)間方差越大，說(shuō)明構(gòu)成圖像的兩部分的差別越大，當(dāng)部分前景錯(cuò)分為背景或部分背景錯(cuò)分為前景都會(huì)導(dǎo)致兩部分差別變小，那么對(duì)于使雷靜方差最大的分割意味著錯(cuò)分概率最小。

2、用圖像平滑改善全局閾值處理

由于噪聲的存在，如果噪聲的比例加大，那么在直方圖中感興趣區(qū)域的圖像灰度直方圖會(huì)受到嚴(yán)重的干擾甚至被完全遮蓋，無(wú)論如何選取閾值都很難進(jìn)行很好的分割。于是先將對(duì)圖像進(jìn)行模糊平滑，去除或減小噪聲的影響，使直方圖中的波谷重新呈現(xiàn)，在進(jìn)行Otsu方法進(jìn)行閾值處理。

3、用邊緣改進(jìn)全局閾值處理

如果需要分割的前景圖像過(guò)于小的時(shí)候，在直方圖中沒(méi)辦法超過(guò)噪聲對(duì)直方圖的貢獻(xiàn)，那我們可以采用計(jì)算該圖像的梯度或者拉普拉斯來(lái)確定。通過(guò)將計(jì)算后的圖像與原圖像進(jìn)行相乘操作，再對(duì)其非零元素區(qū)域進(jìn)行直方圖的繪制，那么就可以呈現(xiàn)很明顯的波谷，其實(shí)所呈現(xiàn)的波峰其高灰度段便是圖像的邊緣特征，然后利用Otsu方法選取閾值，便可得到分割。

4、可變閾值處理

雖然用圖像平滑和使用邊緣信息用來(lái)改善圖像凸顯邊緣，但是仍然會(huì)出現(xiàn)無(wú)法滿足要求的情況，這種時(shí)候我們采用一種塊分割的辦法來(lái)求解閾值，將整幅圖像分成相同的若干份，對(duì)每一份進(jìn)行求閾值的操作，那么對(duì)于每一幅的直方圖便可以有很好的體現(xiàn)，從而分割出圖像，然后將其合并。該方法的目的就是將感興趣物體和背景占據(jù)的比例大小合適的區(qū)域。

三、基于區(qū)域的分割

分割的目的就是將一幅圖像分割成若干個(gè)區(qū)域，那么基于區(qū)域的分割便是直接以尋找區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)的分割技術(shù)。

采用的一種技術(shù)叫“區(qū)域生長(zhǎng)”，就是根據(jù)預(yù)先定義的生長(zhǎng)準(zhǔn)則將像素或者子區(qū)域組合成更大區(qū)域的過(guò)程。第一個(gè)首要過(guò)程便是尋找“種子區(qū)域”，根據(jù)預(yù)先定義的性質(zhì)將一些鄰域內(nèi)像素凡是符合預(yù)先定義準(zhǔn)則的都將被加入到每個(gè)種子上來(lái)，從而形成這些生長(zhǎng)區(qū)域，其實(shí)也就是進(jìn)行不斷地迭代，直到不再有像素滿足加入某個(gè)區(qū)域的準(zhǔn)則，這樣生長(zhǎng)就會(huì)停止。

那么另一種技術(shù)便是首先將一幅圖像細(xì)分為一組任意的不相交的區(qū)域，然后根據(jù)分隔條件聚合和/或分裂這些區(qū)域。對(duì)于一開(kāi)始的細(xì)分操作，是針對(duì)每個(gè)單獨(dú)的細(xì)分區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)則的匹配，如果不匹配，則進(jìn)行再次細(xì)分，即Q(Ri)?FALSE，然后依次在進(jìn)行細(xì)分和判斷，但是由于是對(duì)某個(gè)單獨(dú)的區(qū)域進(jìn)行的匹配，所以細(xì)分的過(guò)程中所產(chǎn)生的一些區(qū)域可能具有相同的屬性，那么對(duì)于細(xì)分后的區(qū)域?qū)⒁M(jìn)行聚合操作，這樣就可以產(chǎn)生最終的區(qū)域分割。它的分割精度，關(guān)鍵是在于匹配準(zhǔn)則的選取，因?yàn)樗倪x取決定了在細(xì)分過(guò)程中的細(xì)分精細(xì)程度。

四、基于形態(tài)學(xué)分水嶺的分割

該分割方法是一種比上述幾種方法更穩(wěn)定的分割技術(shù)，它的關(guān)鍵原理就是找到分水線。一幅圖像是由一定的灰度級(jí)所顯現(xiàn)的，那么把它看成一幅三維的山脈圖，也就是說(shuō)灰度越高，海拔越高，灰度越低，海拔越低，這就形成了一幅有山脈、有盆地的一幅山川景圖。那么對(duì)于此算法，也就是通過(guò)在此幅圖當(dāng)中灰度級(jí)最低的（也就是海拔最低的）地方戳一個(gè)洞，水從這個(gè)洞中流出，根據(jù)一步步的迭代，水會(huì)流出的越來(lái)越多，而被淹沒(méi)的海拔也會(huì)越來(lái)越高，慢慢的就會(huì)淹沒(méi)一些小的山峰，而這些山峰所形成的便是“分水線”，即分開(kāi)兩個(gè)不同水域的界限，這些分水線是不完整的，那么就繼續(xù)迭代，直到分水線的全部出現(xiàn)，此時(shí)分割的任務(wù)也就完成了。

然而對(duì)于某些噪聲和梯度的局部不規(guī)則性，該算法會(huì)造成過(guò)度分割，形成大量的分割無(wú)用的分割區(qū)域，這時(shí)就采用標(biāo)記的方法來(lái)克服。將與感興趣物體相聯(lián)系的標(biāo)記稱為內(nèi)部標(biāo)記，與背景相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記稱為外部標(biāo)記，我們對(duì)內(nèi)部標(biāo)記的定義為：a.被更高海拔點(diǎn)包圍的區(qū)域；b.區(qū)域中形成一個(gè)連通分量的那些點(diǎn)；c.連通分量中所有的點(diǎn)有相同的灰度值。基于這樣的一種標(biāo)記，可以在分割中去除大量的背景分割區(qū)域，從而區(qū)分出我們感興趣的物體。

總結(jié)：本章節(jié)內(nèi)容講述的幾種重要的分割方法各有特點(diǎn)，不僅針對(duì)不同特性的圖像用相應(yīng)的方法，還可以聯(lián)合起來(lái)應(yīng)用，尤其是對(duì)于一幅多分辨率的圖像，可利用塊分割的辦法對(duì)于不同區(qū)域的圖像分割用不同的方法進(jìn)行，能夠得到最有效的效果。然而對(duì)于本章節(jié)所提到的一個(gè)分割的關(guān)鍵因素便是分割準(zhǔn)則的確定，而這個(gè)準(zhǔn)則不僅僅只是一個(gè)灰度值一些簡(jiǎn)單的表示，還會(huì)利用下一章表示和描述中達(dá)到更精確更復(fù)雜更有效的分割準(zhǔn)則的表示方法。

第五篇：智能化工程竣工報(bào)告格式

********項(xiàng)目 三階段智能化系統(tǒng)工程

竣

工

報(bào)

告

*******智能系統(tǒng)工程有限公司

二OO五年十二月

致：********地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司

我公司承接的********項(xiàng)目監(jiān)控系統(tǒng)工程目前已經(jīng)完成如下工作，特此報(bào)告。

********項(xiàng)目監(jiān)控系統(tǒng)工程：2005年6月開(kāi)工，現(xiàn)已經(jīng)完成如下系統(tǒng)工程：

一、一區(qū)室外監(jiān)控系統(tǒng)

本系統(tǒng)共有監(jiān)控點(diǎn)12個(gè)，其中黑白固定攝象機(jī)10臺(tái)，帶云臺(tái)攝象機(jī)2臺(tái)，具體安裝位置見(jiàn)B8、B9、碧云臺(tái)室外監(jiān)控布置圖。

二、二區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)

本系統(tǒng)共有8個(gè)點(diǎn)，其中4個(gè)電梯專(zhuān)用攝象機(jī)，4個(gè)黑白固定攝象機(jī)（室外）。電梯監(jiān)控線纜垂直部分采用固定在電梯隨行電纜上的方式進(jìn)行安裝，詳細(xì)安裝位置及走線方式見(jiàn)竣工圖紙。

三、機(jī)房位置更換

本工程是把一區(qū)可視對(duì)講系統(tǒng)從保衛(wèi)值班室（主入口）搬遷到一區(qū)中心機(jī)房，主干采用穿D75PVC 管，馬路部分采用2根D40PE管，室內(nèi)采用吊頂方式布線。

特此申請(qǐng)甲方對(duì)以上系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)收。

*********智能化系統(tǒng)工程有限公司

二OO五年十二月

附系統(tǒng)竣工資料：

? 《竣工圖紙》二套；

? 《設(shè)備清單》二份；

? 《驗(yàn)收?qǐng)?bào)告》二份；