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0引言
數字農業應用涉及大量的氣象、環境、水文、地質、土壤等領域的時空數據。這些時空數據分散在異構系統中,有著不同的數據格式和規范,采用不同的概念和術語,基于不同的數學模型和分析推理方法。這些多領域時空信息對農業生產、決策均起著重要作用。但是以前由于缺乏高效、合理的技術手段,即使付出很高的代價,也很難將這些時空信息完整無損地共享和融合集成到數字農業應用中,在很大程度上制約了數字農業的應用發展。同時GIS等商業軟件平臺成本較高也不利于大規模應用推廣。
為此,本文基于自主版權GIS、專家系統等系統軟件,應用時空推理、本體論、語義Web、關系數據挖掘和專家系統等技術,建立一個數字農業時空信息智能管理平臺,對多源、異構的數字農業時空數據和推理分析方法進行集中統一的規范化管理,便于在實際應用中進行融合、集成和共享。基于該平臺快速建立起了數字化測土施肥系統、大豆種植標準化管理系統、無公害水果蔬菜栽培指導系統等一批智能應用系統。這些應用系統精確控制農田每一地塊種子、化肥和農藥的施用量,在提高作物產量的同時,能夠實現精確控制農業生產過程,有效降低成本,充分保證農業資源科學地綜合開發利用,減少和防止對環境和生態的污染破壞,保持農業生態環境的良性循環,是實現“綠色農業”的重要途徑。
1主要關鍵技術研究現狀
1.1數字農業
數字農業是在“數字地球”的基礎上提出并發展的,是21世紀新型的農業模式和挑戰性的國家目標,包括精準農業、虛擬農業等內容,其核心是精準農業。以3S技術應用為核心的數字農業空間信息管理平臺開發研究是數字農業研究的突破口[1,2]。美國于20世紀80年代初提出數字農業的概念,它是針對農業生產穩定性差、技術措施差異程度大等情況,運用衛星全球定位系統控制位置,用計算機精確定量,把農業技術措施的差異從地塊水平精確到平方厘米水平,從而極大地提高種子、化肥、農藥等農業資源的利用率,提高農產量,減少環境污染。法國農業部植保總局建立了全國范圍內的病蟲測報計算機網絡系統。日本農林水產省建立了水稻、大豆、大麥等多種作物品種、品系的數據庫系統。新西蘭農牧研究院利用信息技術向農場主提供土地肥力測定、動物接種免疫、草場建設、飼料質量分析等各種信息服務。同時,我國緊跟國際研究的前沿,開展了系統工程、數據庫與信息管理系統、遙感、專家系統、決策支持系統、地理信息系統等技術在農業、資源、環境和災害方面的應用研究。
1.2時空推理
近年來,時空推理(Spatio-temporalReasoning)已成為十分活躍的研究方向,在軍事、航天、能源、交通、農業、環境等領域有著廣泛的應用。近十年來我國國家基礎地理信息中心、清華大學、信息大學、中國科學院、武漢測繪科技大學、武漢大學、吉林大學等單位在時態GIS、時空數據模型、時空拓撲、時空數據庫等時空推理相關領域開展了大量研究工作。
1.3時空數據標準與共享
不同領域和應用環境對時空數據的理解存在很大差異,這造成了異構時空系統集成的困難,因此時空數據共享、互操作和標準化的研究具有重要意義。這方面研究最初從空間數據入手,近期開始向時間數據和時空結合數據發展。時空數據的共享有以下方式:
(1)空間數據交換
空間數據交換的基本思想是各系統使用自身的數據格式,通過標準格式進行數據交換。目前空間數據交換標準有:SDTS、DIGEST、RINEX等國際標準;以色列的IEF、英國的MOEPSTD、加拿大的SAIF、我國的CNSDTF等國家標準;AutoDesk的DXF、ESRI的E00、MapInfo的MIF等廠商標準。盡管各GIS軟件廠商提供了公開的交換文件格式來進行空間數據的轉換,但由于底層數據模型的不同,最終導致不同的GIS的空間數據不能無損的共享。雖然空間數據交換仍然在使用,但效果并不理想。空間數據互操作標準是當前國際公認的,比空間數據交換標準更有前途的數據標準。
(2)基于GML的空間數據互操作
開放式地理信息系統協會(OpenGISConsortium,OGC)提出了簡單要素實現規范和地理標記語言(GeographyMarkupLanguage,GML)。OGC相繼推出了一整套GIS互操作的抽象規范,包括地理幾何要素、要素集、OGIS要素、要素之間的關系、空間參考系統、定位幾何結構、存儲函數和插值、覆蓋類型及地球影像等17個抽象規范,2003年1月推出GML3.10版[3]。近年來,國內外眾多學者基于GML在空間數據共享等方面開展了大量研究。2001年Rancourt等人[4]將GML與先前所定義的空間標準進行比較,認為GML能有效地滿足空間數據交換標準。2002年,ZhangJianting等人[5]提出了一種基于GML的Internet地理信息搜索引擎。2003年,ZhangChuanrong等人[6]在網絡環境下以GML作為異構空間數據庫交換共享空間數據的格式,成功實現數據的互操作。2003年,崔希民等人[7]提出了GIS數據集成和互操作的系統架構,在數據層次上實現GIS數據的集成和互操作。2003年,張霞等人[8]提出一種基于GML構造WebGIS的框架結構,給出實現框架技術。其中采用GML作為空間數據集成格式。2004年,朱前飛等人[9]提出了一種新的基于GML的數據共享解決方案。2005年,陳傳彬等人[10]提出了基于GML的多源異構空間數據集成框架。GML數據類型較完整,支持廠家較多,相關研究豐富,是目前最有前景的時空數據標準。本文選擇GML作為農業時空數據標準。
1.4時空本體
1.4.1本體、語義Web和OWL
本體方法目前已經成為計算機科學中的一種重要方法,在語義Web、搜索引擎、知識處理平臺、異構系統集成、電子商務、自然語言理解、知識工程等領域有著重要應用。尤其是目前隨著對語義Web研究的深入,本體論方法受到了越來越多的關注,人們普遍認為它是建立語義Web的核心技術。OWL是當前最有發展前景的本體表示語言。2002年7月29日,W3C組織公布了本體描述語言(WebOntologyLanguage,OWL)的工作草案1.0版。目前工作草案的最新更新為2004年2月10日的版本[11]。
1.4.2時空本體
基于本體方法對時空建模的相關研究工作如下:
1998年,Roberto考慮了作為地理表示基礎的某些本體問題,給出了關于一般空間表示理論的某些建議[12]。2000年ZhouQ.和FikesR.定義了一種考慮時間點和時段的時間本體[13]。2000年,Córcoles基于XML定義了一個類似SQL的時空查詢語言,該語言包含八種空間算子和三種時態算子用于表達時空關系[14]。2003年,Grenon基于一階謂詞邏輯定義了時空本體,使用斯坦福大學的Protégé環境實現[15]。2003年,Bittner等人[16]提出了用于描述復雜時空過程和其中的持續實體的形式化本體。以上工作中Grenon的時空本體研究相對完整,相關研究成果已經在網上共享,本文在此基礎上開展研究,建立農業時空本體。
2主要研究內容(1)農業時空數據規范
現階段我國還沒有公認的農業時空數據標準出臺。本文基于時空推理技術,研究通用性更強的時空數據表示模型,能表示氣象、土壤、環境、水文、地質等各領域的農業時空數據。GML是目前公認的時空數據標準,利用上述模型擴充GML,兼容中國農業科學院的“農業資源空間信息元數據的分類及編碼體系草案”等國內現有的地方性標準,構建針對數字農業中時空數據的DA-GML標準,作為數字農業基礎時空數據的規范。現有的土壤、環境等基礎空間數據庫均支持到GML格式的轉換。
(2)農業基礎時空數據庫
基于筆者自主開發的GIS平臺建立農業基礎時空數據庫,該平臺具有運行穩定、資源占用少、結構靈活、功能可裁減、成本較低、便于移植等特點。采用了時空推理技術,支持對空間和時空信息的表示和推理。通過DA-GML能夠直接從現有系統中獲取領域農業基礎時空數據,主要包括土壤數據庫、環境數據庫、氣象資料數據庫、農業生產條件數據庫、林業信息數據庫、影像數據庫等。
(3)農業時空分析方法庫與農業時空知識庫
時空推理是研究時間、空間及時空結合信息本質的技術,通過時空推理技術將現有面向農業領域的時空分析技術進行整合和規范化表示,形成農業時空分析方法庫。對領域農業時空知識進行歸納、整理,同時通過數據挖掘方法從基礎數據中提煉知識,建立農業時空知識庫。
(4)農業時空本體庫
在(2)、(3)中存儲的數據、方法和知識需要一個有效的機制進行組織和管理。就目前技術而言,本體是表達一個領域內完整的體系(概念層次、概念之間的關聯等)的最有效工具,所以本文選擇建立農業時空本體庫。具體包括本體獲取、本體管理、本體服務與展示三個模塊。使用Protégé做本體開發環境編輯。Protégé是斯坦福大學開發的基于Java的本體編輯與知識獲取工具,帶有OWL插件的Protégé可以支持OWL格式的本體編輯與輸出。
以上三個庫通過WebService方式提供基于Internet的服務,可以在線對庫中信息進行維護和檢索,并能無縫集成到應用系統中。
(5)系統體系結構
系統工作原理如圖1所示。首先,外部系統的時空數據轉換成GML格式(現在絕大多數系統支持該數據標準),進入農業基礎時空數據庫。通過本體獲取與編輯模塊將時空數據和時空知識整理,形成本體庫。外部系統的請求通過WebSer-vices發給仲裁者,仲裁者區分各類情況調用三個庫調用服務、提取數據和執行操作,結果返回給用戶。
(6)基于平臺開發農業生產智能應用系統
基于數字農業時空信息管理平臺建立數字化測土施肥系統、作物種植標準化管理系統、無公害水果蔬菜栽培指導系統等一批農業生產智能應用系統,解決實際問題。
3相關系統對比分析
3.1數字農業空間信息管理平臺
平臺基于信息和知識支持的現代農業管理的集成技術,對農田信息進行動態采集、分析、處理和輸出,從而根據農田區域差異、農事安排進行模擬分析、決策支持管理和指揮控制,并對農業生產過程的區域差異進行精確定位、動態控制等定量操作[17]。
3.2全國農業資源空間信息管理系統
全國農業資源空間信息管理系統(NASIS)實現對全國農業資源空間信息的查詢分發,具有系統管理、動態數據字典、數據檢索、查詢、數據分發、制圖、報表統計、數據分發等功能。該系統已經用于全國農作物遙感監測、農業資源調查、農業科研和農業政策信息支持服務等方面[18]。
3.3中國西部農業空間信息服務系統
計算機技術、互聯網技術的迅速發展為建立基于Web的中國西部農業空間信息服務系統提供技術支撐。本文從西部農業空間信息服務系統的數據庫構建開始,全面地介紹了系統的運行模式和數據庫訪問技術,詳細論述了系統的總體結構、平臺環境和開發實現等。
(1)基于平臺提供的開發框架,能方便、高效地建立大量的數字農業智能應用系統,基層農業科技人員也能快速開發出技術含量高的應用系統,各應用系統能互通、共享,便于升級維護。
(2)由于大量的底層服務、數據、知識和方法由平臺集中統一提供,簡化了開發數字農業應用軟件的工作,節約了成本。
4結束語
數字農業時空信息管理平臺從系統目標、適用范圍、采用技術、系統接口等方面不同于任何現有的基礎農業空間數據管理平臺,是一個概念全新的系統,定位于基礎農業空間數據管理平臺的上層,更便于開發數字農業應用。其中的本體庫等機制為將來建立農業時空數據網格奠定了良好的基礎。
參考文獻:
[1]于淑惠.數字農業及其實現技術[J].農業圖書情報學刊,2004,15(7):5-8.
[2]唐世浩,朱啟疆,閆廣建,等.關于數字農業的基本構想[J].農業現代化研究,2002,23(3):183-187.
[3]Geographymarkuplanguage(GML)[EB/OL].(2003)./techno/specs/002029PGML.html.
[4]RANCOURTM.GML:spatialdataexchangefortheinternetage[D].NewBrunswick:DepartmentofGeodesyandGeomaticsEngineering,UniversityofNewBrunswick,2001.
[5]ZHANGJianting,GRUENWALDL.AGML2basedopenarchitectureforbuildingageographicalinformationsearchengineovertheinternet[DB/OL].(2002).cs.ou.edu/database/documents/zg01.pdf.
關鍵詞 ARC/INFO DEM(數字地面模型) 土地坡度 面積統計
1、引言
根據國家退耕還林有關政策,積極治理現有坡耕地,對25度以上的坡耕地實行有計劃地退耕還林還草,不但有利于中西部的環境保護,而且對調整農業結構、提高農民收入有積極意義。因此能否為各地、市、縣準確提供轄區內各種坡度的土地分布以及土地坡向情況,是能否客觀制定該區域農業規劃和退耕還林還草計劃的關鍵;然而傳統的手工圈繪和主觀的'估計'水份太多,實地丈量不但勞民傷財而且精度低下。
我區廣大的測繪工作者多年來為廣西的國民經濟建設做了大量前期性、基礎性的工作,他們測制的1:25萬、1:5萬、1:1萬的基本地形圖為解決這一難題提供了物資基礎;特別是近年來GIS(地理信息系統)技術的發展,使得這些可貴的資料在數字化處理之后日見增值,為準確、快速、低成本地獲取地表的各種統計數據提供可靠的依據。
廣西基礎地理信息中心在為區黨委、區政府制作的《廣西綜合區情地理信息系統(9202工程)》之西部大開發專題中,使用美國ESRI公司生產的GIS軟件――ARC/INFO軟件為東蘭、樂業縣制作了數字地面模型,進行三維地形表面分析和坡度量算統計,取得了準確客觀的成果。
2、 工作流程
在ARC/INFO中,管理、組織、存儲數據最基本的單位是圖層(coverage),一個圖層相當于一個專題圖,包含了地物的空間位置信息和屬性信息。利用ARC/INFO進行土地坡度坡向高程的分布統計的工作流程如下:
1、 利用國土資源調查結果,提取耕地信息,在ARC/INFO中生成耕地圖層,給不同耕地分類賦予不同的屬性;
2、獲取該地區的DEM數據(DEM即數字高程模型,就是在一個地區范圍內,用規則格網點的平面坐標(x,y)及其高程(z)描述地貌形態的數據集);
3、分別生成坡度分布圖層、坡向分布圖層和高程帶分布圖層;
4、將耕地圖層與坡度圖層、坡向圖層、高程帶圖層分別疊加分析,得到耕地的坡度、坡向、高程屬性;
5、進行面積統計,疊加河流、行政區劃、道路、居民點等基礎地理信息生成專題圖。
3、坡度、坡向和高層帶分布圖生成
坡度、坡向、高程帶圖層利用ARC/INFO的TIN模塊,由DEM(數字高程模型)數據生成。
3.1 DEM數據獲取:
目前常用的獲取DEM 數據的方法有兩種:
用航天、航空遙感影像立體像對提取DEM;
用現有地形圖掃描數字化等高線,獲取高程數據生成DEM。
用航天、航空遙感圖像立體像對生成DEM,最大的優點是數據更新快,但購買影像費用高;用高程數據生成DEM,精度高于立體像對生成的DEM,但更新慢,周期長,僅對高程變化不大的地區適用。目前區測繪局具有的南寧市1:1000 DEM數據由航空遙感影像立體像對生成;全區1:25萬、1:5萬DEM和部分地區的1:1萬DEM數據則由高程數據生成。
用ARC/INFO 生成DEM的方法是:數字化地形圖,獲取高程數據,包括高程點、等高線、軟斷線(如邊界線等)、硬斷線(如河流、山脊、陡崖線等),生成TIN(不規則空間三角網,一種描述地形表面的方法),再由TIN內插成DEM。ARC/INFO軟件生成的TIN對點、軟斷線、硬斷線有不同的插值處理方法。根據筆者對ARC/INFO和國產軟件GEOTIN 的對比試驗, ARC/INFO軟件生成的TIN在更大程度上擬合實際的地型,不足之處是加特征點的過程較為繁雜,生產時間較長。
3.2 坡度圖、坡向圖、高層帶圖生成:
在ARC/INFO中,坡度、坡向是這樣計算的:DEM上每個格網點的坡度由相鄰8個格網點計算而成(圖1)。高程的最大變化率即為該部分表面的坡度。坡向為用于計算坡度的那條線的方向。
圖1 DEM格網點坡度的計算
運用TIN模塊的分析功能可計算坡度、坡向和高程帶,使用命令的關鍵是建立好坡度、坡向、高程帶的分級定義查找表(LOOKUP-TABLE)。以坡度查找表為例,根據坡度分類的要求定義如下:
DEGREE-SLOPE SLOPE-CODE 2 1 6 2 15 3 25 4 90 5 對應的坡度分類:(0°~2°)(2°~6°)(6°~15°)(15°~ 25°)(25°以上)
圖2為利用DEM生成的圖形
c="/Newspic/200881/1127448440.jpg" width=566 border=0>
坡度查找表字段要嚴格定義如下:
4、 圖層疊加:
GIS強大的分析任務之一是將獨立的特征類型合為一個新的特種類,代表了兩個輸入要素類的合并后的情況。圖層疊加,是將土地利用圖與坡度圖、坡向圖、高層分帶圖依次疊加,可研究它們之間的共同區域。運用OVERLAYEVENTS命令可進行疊加分析。
5、 面積統計:
圖層疊加后,根據各種分類條件提取耕地,可得到耕地按坡度、坡向、高程帶的分布圖,利用ARC/INFO的面積計算功能進行面積統計。
精度情況:據清華大學人居環境研究中心黨安容等人研究,經國家測繪局驗收的1:25萬的數字地圖(高程精度為25米),在用于分縣土地坡度分級計算時,最小誤差是0.9%,最大誤差為4.9% [1] ,適合省級農業部門制定宏觀規劃。如果利用即將完成的全區1:5萬DEM和已經完成的1:1萬DEM(西江流域),將得到更高的精度,適合縣一級及縣以下農業部門制定本縣、本鄉的部門農業規劃。
值得注意的是,在坡度較大的地區,平面面積與三維地形表面積相差較大,筆者利用1:25萬高程數據生成的DEM計算東蘭縣平面面積為2438 平方公里(國土部門公布的數據:2434平方公里[2]),曲面面積為 3437 平方公里,平面面積與曲面面積相差較大。東蘭地處大石山區,山嶺綿延,河谷深切,地形起伏較大,利用ARC/INFO的表面積計算功能統計面積應該更為合理。
6、 輸出專題圖:
對生成的各種分布圖按照需要疊加河流、行政區劃、道路、居民點等基礎地理信息生成專題圖輸出。筆者在《廣西綜合區情地理信息系統(9202工程)》之子系統建設中,利用Web GIS將退耕還林試點縣東蘭縣、樂業縣的坡度圖制成網絡電子地圖(圖3),可供局域網上瀏覽和查詢。
圖3 東蘭縣1:25萬坡度類型圖
【參考文獻】
1、黨安容 毛其智 王曉棟 . 《遙感與地理信息系統在人居環境可持續發展研究中的應用》. ARC/INFO暨ERDAS中國用戶大會論文集(2000)
加拿大電子商務協會給出了電子商務的較為嚴格的定義:電子商務是通過數字通信進行商品和服務的買賣以及資金的轉賬,它還包括公司間和公司內利用電子郵件(E-mail),電子數據交換(EDI),文件傳輸、傳真、電視會議、遠程計算機聯網所能實現的全部功能(如:市場營銷、金融結算、銷售以及商務談判)。
聯合國經濟合作和發展組織(OECD)在有關電子商務的報告中對電子商務(EC)的定義:電子商務是發生在開放網絡上的包含企業之間(businesstobusiness)、企業和消費者之間(businesstoconsumer)的商業交易。
美國政府在其''''全球電子商務綱要''''中,比較籠統地指出電子商務是通過Internet進行的各項商務活動,包括廣告、交易、支付、服務等活動,全球電子商務將涉及世界各國。
全球信息基礎設施委員會(GHC)電子商務工作委員會報告草案中對電子商務定義如下:電子商務是運用電子通信作為手段的經濟活動,通過這種方式人們可以對帶有經濟價值的產品和服務進行宣傳、購買和結算。這種交易的方式不受地理位置、資金多少或零售渠道的所有權影響,公有、私有企業、公司、政府組織、各種社會團體、一般公民、企業家都能自由地參加廣泛的經濟活動,其中包括農業、林業、漁業、工業、私營和政府的服務業。電子商務能使產品在世界范圍內交易并向消費者提供多種多樣的選擇。
IBM公司的電子業務(EB,E-business)概念包括三個部分:企業內部網、企業外部網、電子商務,它所強調的是在網絡計算環境下的商業化應用.不僅僅是硬件和軟件的結合,也不僅僅是我們通常意義下的強調交易的狹義的電子商務、而是把買方、賣方、廠商及其合作伙伴在因特網(internet)、企業內部網和企業外部網結合起來的應用。
[論文摘要]本文首先介紹了產業融合的含義,在此基礎上給出了筆者的定義;然后從信息產業結構視角分析產業融合對我國信息產業的影響;最后是對中國信息產業的展望。?
一、產業融合的含義?
1994年,美國哈佛大學商學院舉辦了世界上第一次關于產業融合的學術論壇——“沖突的世界:計算機、電信以及消費電子學”。“哈佛論壇”的成功舉行表明產業融合作為一種經濟現象,開始得到了經濟學界、管制機構和商界的真正關注。然而對于產業融合的定義,學術界的意見卻一直沒有得到“融合”,沒有一個統一的表述,但多數是針對信息產業融合或數字融合的。下面介紹幾種國內有代表性和影響意義的定義:根據歐洲委員會“綠皮書”(Green Paper, 1997)的定義,融合是指“產業聯盟和合并、技術網絡平臺和市場等三個角度的融合”;Yoffie(1997)將融合定義為:采用數字技術后原本各自獨立產品的整合;馬健認為,由于技術進步和放松管制,發生在產業邊界和交叉處的技術融合,改變了原有產業產品的特征和市場需求,導致產業的企業之間競爭合作關系發生改變,從而導致產業界限的模糊化甚至重劃產業界限。?
筆者認為,產業融合是指從經濟和技術有機聯系出發,通過技術革新特別是互聯網發展為主導的,建立在數字融合基礎上的各產業間的壁壘逐漸降低,而競爭合作關系不斷加強的一種優化過程。?
二、產業融合對信息產業的作用?
產業融合促進了傳統產業創新,進而推進產業結構優化與產業發展。由于產業融合容易發生在高技術產業與其他產業之間,產業融合過程中產生的新技術、新產品、新服務在客觀上提高了消費者的需求層次,取代了某些傳統技術、產品或服務,造成這些產業市場需求逐漸萎縮,在整個產業結構中的地位和作用不斷下降;同時產業融合催生出的新技術融合更多的傳統產業部門,改變著傳統產業的生產與服務方式,促使其產品與服務結構的升級。產品與服務的不斷更新換代轉而又帶動需求結構升級,從而拉動產業結構升級。由于電子信息、生物工程、新能源、新材料等高科技產業與其它產業之間的廣泛關聯以及這些產業具有較高的產業成長性,產業融合造成的邊界模糊或消失可以使其他產業轉換到高新技術產業中,并經過產業融合和產業創新的連鎖反應,使得一國的產業結構得以轉換和升級。信息技術革命成果的產業化是產業融合的基礎條件,也是產業結構升級的主要動力之一。信息產業與傳統產業的融合化發展使一些傳統產業部門由資本與勞動密集型向信息、知識和技術密集型產業轉變。信息技術、網絡技術、數字技術等相繼融入傳統產業部門,深刻地改變了傳統產業的產業屬性。傳統農業部門與工業技術、信息技術的融合極大地提高了自身的生產力水平,促進了農業工業化與農業信息化發展,同時也為網絡經濟的發展奠定了堅實的基礎。隨著實體經濟向虛擬經濟的過渡,信息業與服務業也開始融合并形成一系列新興的信息服務行業。服務業內部信息含量較高的部門得到較快發展,在服務業中的比重越來越大,進而推動整個服務業向信息化、網絡化方向發展。?
為何產業融合和信息產業結構能夠協同發展,筆者分析了以下幾點因素:?
第一,產業融合提供了新的技術機會。在產業融合時期之前,技術和產品概念已定型,再加上技術壟斷和專利保護制度的影響,技術創新空間有限,大多是一些局部和質量改良。在市場融合條件下,技術融合將創新成果擴散到眾多領域,引發了一系列連鎖創新,大大拓展了技術發展空間。一些傳統技術由于融入了新的技術概念和原理,突破原有的技術極限,獲得新的發展機會。例如,技術融合為電信網、計算機網和有線電視網的相互融合奠定了技術基礎,使得三大網絡都能提供綜合業務。?
第二,產業融合催生了許多新產品和新服務,新產品帶來源源不斷的新的市場需求,改變著信息產業的需求結構,新產品中作為貿易產品的那部分也提高了我國出口貿易的核心競爭力,促進了我國信息產業貿易結構的發展。我國在在信息技術融合中,賦予傳統服務新的內容,可以達到許多原來的服務所不能達到的質量要求,滿足了人民的高需求。例如,由于文本和圖片的平行,使電視節目增加了信息含量。再如在數據業務中,可以提供高帶寬、高接通率的接入服務。總之,產業融合催生的新產品和新服務,滿足了人們收入和生活水平提高后對更高層次消費品的需求。“供給創造自身需求”定律告訴我們,產品最終需求會隨著產業融合而不斷得到提升。?
第三,產業融合促進了就業轉變和人力資本發展。產業融合使得企業市場擴大、業務增多,帶來了更多的就業崗位,但同時對人才產生強大的需求。因此,產業融合需要造就一大批融合型和創造型復合高級人才,而人才的培養和人力資本投資具有顯著的雙重經濟效應,是在經濟發展到一定層次之后促進經濟良性循環的助推器。人力資本投資本身是一個有良好勞動力市場前景的高級人才生產過程,本身可以帶動就業增加和勞動生產效率提高;人力資本“消費”作為一種經濟運行的最終拉動力量,在現代經濟條件下能極大地帶動生產增長。?
第四,產業融合有助于產業競爭力的提升。產業融合使原本分立的產業價值鏈部分或全部實現了融合,新的價值鏈環節融合了兩個或多個產業的價值,與原產業相比,融合型產業不僅具有更高的附加值與更大的利潤空間,而為消費者創造了更多、更方便、價值更高的產品或服務,代表了需求發展的必然趨勢。產業的競爭力自然就會隨著需求趨勢向消費主流的轉變而逐漸提高產業競爭力的增強使相關企業群獲得了更多的市場份額、稀缺資源、雄厚的資本積累以及較大的發展空間。另外,在產業融合基礎上形成的新興產業,是信息產業發展的新動力,是經濟發展的新增長點,因此產業融合加快了信息產業結構升級的步伐。?
可見,通過產業融合對信息產業進行改造可以提高整個信息產業結構的高度化水平,產業融合能夠促進信息產業結構的演化。?
三、展望?
在中國經濟發展的關鍵時期,必須把握當今世界科技進步的發展潮流和產業結構優化的發展趨勢,根據產業融合發展特點,調整信息產業結構,大力推廣和運用技術創新促進產業結構的升級換代,提高產業的國際競爭力,確立我國在世界的競爭優勢,構建并發展融合型產業體系必將成為新時期我國產業結構調整的戰略選擇,產業融合必將為我國經濟增長產業升級提供強大動力。因此,加大中國的信息化和信息產業融合的進程,以信息產業融合來推進中國信息產業結構升級和經濟增長成為新世紀非常緊迫的任務。?
參考文獻:?
[1]馬健.信息產業融合與產業結構升級[J].產業經濟研究,2003,2.?
關鍵詞:數字測圖,CASS,注意事項
中圖分類號:TU984文獻標識碼:A文章編號:
引 言
數字化測圖作為目前地形圖測量第一手基礎資料來源的主要方式,他的作業過程是:用全站儀或GPS RTK在野外采集地貌特征點,然后通過數據交換,使用各種成圖軟件,將野外所采集的地形地貌特征點通過軟件繪制成地形圖。
1數字測圖定義
數字測圖(Digital Surveying and Mapping,DSM)系統是以計算機及其軟件為核心在外接輸入輸出設備的支持下,對地形空間數據進行采集、輸入、成圖、繪圖、輸出、管理的測繪系統。利用全站儀、GPS等設備進行數據采集,為GIS提供數據源,廣泛用于測量工程、水文、工民建、道路橋梁、水利水電工程等建設領域。數字地圖(Digital Map)以數字形式存貯在磁盤、磁帶、光盤等介質上的地圖。數字測圖主要作業過程為三個步驟:數據采集、數據處理及地形圖的數據輸出(打印圖紙、提供軟盤等)。 隨著電子全站儀、RTK技術的發展逐步成熟,以及電子計算機的普及,地形圖的成圖方法正在逐步地由傳統的白紙法成圖向數字測圖方向發展。特別是在我國的東部沿海發達地區,數字測圖幾乎已占據了大部分的地形圖測繪市場。隨著測繪科學技術的發展,全數字地形測圖在現代機助制圖技術支持下已經發展成為了高新的制圖技術。
2利用CASS軟件繪制地形圖
CASS地形地藉成圖軟件是基于AutoCAD平臺技術的數字化測繪數據采集系統。廣泛應用于地形成圖、地藉成圖、工程測量應用三大領域,且全面面向GIS,徹底打通數字化成圖系統與GIS接口,使用骨架線實時編輯、簡碼用戶化、GIS無縫接口等先進技術。利用CASS軟件繪制地形圖時應注意下列事項
2.1測量控制點
各等級的平面及高程控制點分別以圖式規定的控制點符號表示,控制點的測點位置即為符號的幾何中心,控制點必須精確表示,根據測量成果直接展繪。
2.2居民地垣柵
居民地是地形圖上的主要地物要素,數字化圖要準確反映實地各個房屋的輪廓和建筑特征。除個別情況外,一般處理為矩形,凹凸部分要直角拐彎,,房屋線要閉合。房屋的陽臺線在折角處要實交。街區與道路的銜接處應留0.2mm 間隔,建筑在陡坎和斜坡上的建筑物按實際位置繪出,陡坎無法繪出時,可移位表示,間隔0.2mm,建筑物與加固石駁可以共線表示。懸空建筑在水上的房屋與水涯線重合時,房屋照常表示,間斷水涯線。圍墻不區分結構性質,用依比例尺符號表示。直線段較短的圍墻,符號無法表示出其短橫線的,要用手工補繪,門墩要與圍墻相垂直。各類型的垣柵如柵欄、欄桿、籬笆、鐵絲網等,均用相應的符號表示。符號一側有短線的,短線向里繪制。
2.3交通及附屬設施
道路是連接居民地的紐帶,是地面交通運輸的主要動脈,各等級的道路用圖式規定的相應符號表示,繪制時注意線型及線寬。雙線道路與房屋、圍墻、橋梁等高出地面的建筑物邊線重合時,可以用建筑物邊線代替道路邊線,道路邊線與建筑物的連接處應間隔0.2mm。鄉村小路、內部道路等用到虛線線型符號的,線型應擬合表示,保證線型的連續性、美觀性。
2.4水系及附屬設施
水系是江、河、湖、海、井、泉、水庫、池塘、溝渠等自然和人工水體的總稱,水系繪制時應注意區分人工河流和自然河流。自然河流的邊線應圓滑,遇橋梁、水壩、水閘等建筑物應中斷,有名稱的水系要正確加注。水涯線與陡坎重合時,可用陡坎邊線代替水涯線,水涯線與斜坡腳重合時,在坡腳將水涯線繪出。
2.5植被的測繪,應按其經濟價值和面積大小適當取舍.
農業用地的測繪按稻田、旱地、菜地、經濟作物地等進行區分,并配置相應符號。地類界與線狀地物重合時,只繪線狀地物符號。
2.6地貌宜用等高線表示。
崩塌殘蝕地貌、坡、坎和其他地貌,可用相應符號表示。 山頂、鞍部、凹地、山脊、谷底及傾斜變換處,應測注高程點。露巖、獨立石、土堆、陡坎等,應注記高程或比高。
2.7管線轉角部分,均應實測。
線路密集部分或居民區的低壓電力線和通信線,可選擇主干線測繪;當管線直線部分的支架、線桿和附屬設施密集時,可適當取舍;當多種線路在同一桿柱上時,應擇其主要表示。
2.8注記
文字注記要使所表示的地物能明確判讀,字頭朝北,道路、河流名稱可隨線狀彎曲的方向排列,應垂直或平等于線狀物體;文字的間隔尺寸最小應為0.5mm;最大間隔不宜超過字大的8位。注記時應避免遮斷主要地物和地形特征部分。各類注記均放置在“ZJ”層。地形圖上各種名稱的注記,應采用現有的法定名稱。
參考文獻:
關鍵詞:數字星球系統;地理微課程;地轉偏向力
隨著微時代的到來,生活學習變得微型化。如何設計出既具趣味性又極大地調動學生主動性的微課程呢?
一、微主題確定
選擇微主題是設計數字星球式微課程的基礎。我們要從課程標準、地理教材、學生學情和數字星球系統四方面考慮。
二、微教學設計
(一)微教案設計
1.學習目標
確定好微主題后,撰寫三維目標。
2.內容分析
從“是否為重難疑點”“為什么采用數字星球演示”“如何使用數字星球”進行分析。
3.學習者分析
集中于學情分析,從學生接受能力、原有知識體系、興趣點等方面進行分析。
4.教學步驟
教師活動主要是根據不同的學習目標創設學習情境,如,話劇般設計每一幕的呈現。每幕視頻都有暫停提示,以便教師引導學生完成學習任務單或開展活動。因為不是每張PPT都結合數字星球,所以還需標明“圖片文字演示”還是“結合數字星球演示”。考慮設計時間10分鐘左右,一般設計三到四幕即可。學習活動是學生觀看微視頻同時的行動指導。
5.學習評價
學習評價主要包括測試問題和參考答案兩個部分。測試問題是教師針對微視頻中的重難疑點知識設計的測試題,主要幫助學生及時鞏固知識,輔助教師評價學生掌握情況。教師可根據教學步驟安排設計相應試題。
6.教學反思
教師根據學生課堂反饋,對本次微課程的設計和實踐運用作出反思,以期完善微課程。
(二)學習任務單設計
1.學習內容記錄
主要記錄微視頻中提到的地理方法和地理規律,幫助學生課后回憶和鞏固。
2.我的測試題答案
主要對教師設計的測試題作出回答。
3.我的發現
這是一個自由的設計板塊,學生可填寫課堂學習的新知,也可寫下自己的感受,或者可以提出對微課程改進的建議。
(三)微課件設計
第一部分由圖片、文字和Flash組成的課件頁按照常規設計課件的方法設計即可。第二部分利用數字星球演示的課件頁,畫面要空出約10 cm×10 cm的面積來顯示數字星球畫面。課件設計要凸顯故事性、生活化和創新性。圖片選取要緊貼微主題,簡單大方。字號選取32或36;自定義動畫要少,否則錄屏效果不好。
(四)腳本編寫
腳本就是錄制視頻“臺詞”。它既有創設故事情境的直白話語,也有師生的即時對話,還包括地理專業術語。
關鍵詞:數字圖書館;用戶畫像;數據建模
Edwards等[1]通過研究發現,1945年以后,科研產出量每九年可翻一番,此外計算機、通信、網絡及存儲技術的高速發展,催生了科研產出數字出版的新業態。數字圖書館容納的電子資源數量、類型和知識內容空前增長。海量資源衍生出知識冗余及知識迷航問題,知識消費者的獲得感低。新形勢下,通過對科研用戶精細刻畫,實現用戶需求與館藏資源的精準匹配,優化數字圖書館知識服務形式成為突出問題。用戶畫像作為數字化、虛擬化描述真實用戶的技術手段,可整合用戶資源,從動態增長的用戶行為日志中挖掘用戶的場景域、資源域及服務域需求。將其應用于數字圖書館領域用戶建模,一方面可充分釋放館藏資源價值,促進圖書館各項服務增值;另一方面,可準確把握用戶脈搏,提升圖書館智能化、個性化服務水平。同時,近年來用戶畫像在電商、智慧出行等智能信息服務領域的成功應用,也為數字圖書館領域提供了相對成熟的技術應用經驗及成功案例[2]。
1圖書館用戶畫像概述
1.1概念界定
圖書館及信息學界對用戶畫像的概念界定目前尚不統一。用戶畫像這一概念最早源于交互設計/產品設計領域,交互設計之父Cooper[3]于2004年提出了用戶畫像概念,并指出用戶畫像是真實用戶的虛擬代表,是建立在真實數據之上的目標用戶模型。陳慧香等[4]認為用戶畫像是建立在一系列真實數據之前的描述用戶需求和偏好的目標用戶模型,該模型可全方位、立體化地反映用戶特征。胡媛等[5]認為數字圖書館將知識社區用戶信息抽象化并運用聚類、關聯規則及分類等數據挖掘方法匯制所得的用戶可視化畫像即為用戶畫像。陳冬玲等[6]將用戶畫像稱為“userprofile”,認為其是用戶興趣的描述文件,是用戶個性化需求的體現,是個性化搜索的基礎設施。總之,由于總體設計思路及實現技術的不同,不同學者對用戶畫像的理解各有側重。
筆者引入互聯網用戶行為分析領域用戶畫像概念,擬通過用戶行為信息標簽化以實現數字圖書館用戶畫像的構建。筆者認為數字圖書館用戶畫像主要指面向真實讀者用戶,以用戶的靜態屬性(人口統計特征、科研屬性特征、空間和地理特征等)和動態屬性(訪問行為、資源檢索及獲取行為、學術社交行為、學術成果發表行為等)數據為基礎,綜合應用文本挖掘、機器學習等方法提煉出的具有顯著特征的用戶標簽集合,該標簽集合應該是關聯、無歧義并且富含語義的。
1.2國內外研究現狀
以“圖書館用戶畫像”作為檢索詞搜索谷歌學術相關主題中文文獻,得到800余條檢索結果,發文時間在2010年之后。以“libraryuserprofile”作為檢索詞搜索谷歌學術外文文獻,檢索結果數達百萬余條,最早文獻發表時間可追溯至20世紀50年代。由此可見,國外相關研究起步較早,在理論及實踐探索層面已相對成熟和完善,國內用戶畫像的研究在互聯網產業的帶動下開始成為熱點,目前國內發文主要處于理論研究和前期探索階段,實踐層面研究成果相對較少。按照建模的數據對象來劃分,用戶畫像包含基于用戶行為及基于科研產出兩類方法。
基于用戶行為的畫像構建方面,Leung等[7]通過搜集搜索引擎日志中的正向與反向反饋為目標用戶畫像并完成聚類分析。國家圖書館在其大數據項目中通過匯總讀者的注冊、到館、搜索、借閱等系列行為數據,搭建HadoopMapReduce大數據管理與計算框架,構建了包括三級標簽的讀者畫像[8]。
基于科研產出的畫像構建方面,美國加州圣瑪麗學院圖書館研究并設計了PlumX管理工具,該工具以學者興趣領域的科研產出為對象,構建可視化學者畫像以響應本校科研管理戰略[9]。Gu等[10]以學者的研究成果為分析對象,設計MagicFG算法,以出版成果數據為對象從中抽取學者基本信息,挖掘學者研究興趣,并構建了Aminer研究者學術搜索網站。
綜上可知,基于用戶行為的建模方法受限于用戶行為數據的離散性;基于科研產出的建模方法則更聚焦于學術興趣,無法兼顧行為模式研究。筆者以國家農業圖書館各項知識資源內容及應用服務用戶群體為研究對象,綜合使用基于用戶行為及興趣偏好的方法開展學術用戶的畫像建模,以期從行為模式、使用場景及學術興趣多維度刻畫目標用戶。
2數字圖書館用戶畫像建模
數字圖書館用戶畫像建模是指面向各類數字圖書館服務場景,抽象用戶描述標簽體系,此外綜合使用多種渠道獲取可信用戶數據集,選取數據挖掘模型及算法實現標簽抽取與映射,支撐對各類用戶的精準描述與可視化呈現。整體技術路線如圖1所示,主要包括模型設計、數據準備、數據挖掘與標簽映射3部分工作,用戶畫像可為開展畫像可視化、資源評價、個性化推薦及精準推送等系列個性化服務提供支持。
2.1用戶畫像模型設計
信息識別是用戶畫像構建的重要內容,其核心工作就是給用戶貼“標簽”,標簽通常是高度凝練的用戶特征標識,將所有的標簽綜合起來,就可以勾勒出該用戶的畫像。
根據數字圖書館業務特點,筆者將畫像標簽分為固定屬性、訪問環境、忠誠度及研究興趣4類,共計16個維度,具體標簽體系如表1所示。其中,固定屬性是對用戶基礎特征的描述,該類標簽主要用于識別用戶身份,標簽值可直接從用戶注冊信息或其成果署名信息中獲取;訪問環境類是對用戶訪問場景的描述,主要記錄時間、地點、硬件設備及軟件環境4個要素,這類標簽一般需要以多值字段形式來描述;忠誠度類描述科研用戶對數字圖書館服務的黏性及認可度,通過訪問頻率、訪問深度及距離上次訪問時間3個標簽值來體現;研究興趣類是數字圖書館與其他領域建模不同之處的體現,該類標簽描述用戶的學術屬性,從關注學科主題、資源類型、作者及機構多維度表征用戶對科技知識資源的偏好。
2.2用戶數據準備
圍繞用戶畫像標簽體系的設計框架,搜集圖書館自身業務系統、三方業務系統等多種渠道的可信數據,以此數據集作為下一步數據標簽與標簽映射的對象語料。具體來說,用戶數據準備主要包括數據獲取及入庫存儲兩部分工作。
用戶畫像基礎數據集由用戶靜態基本屬性、動態行為數據和科研成果數據3部分組成,以上3類數據均以結構化數據為主。其中,用戶靜態基本屬性主要包括用戶標識、姓名、電子郵箱、性別和工作機構等信息,這些信息相對較好采集,通常采用系統直接導入的方式。動態行為數據主要包括用戶紙質與電子資源的查找、檢索及借閱行為,項目立項的查新查引需求、學術社交網站的互動行為等數據,這類數據較為分散,主要通過鎖定信息來源后應用網絡爬蟲和日志記錄技術進行提取。其中用戶日志記錄的采集主要包括WEB日志、JavaScript標記(代碼埋點方式)和包嗅探器3種方式。相比而言,JavaScript標記方式收集數據靈活,可定制性強;可以記錄緩存、服務器訪問;對訪問者行為追蹤更為準確[11]。科研成果數據主要包括用戶作為科技創新主體的科研項目、論文、專利及獲獎成果等各類成果描述信息,該類數據可從機構知識庫及成果數據庫中對應抽取。
對應數據類型特點及標簽描述需要,預先為上述3類信息設計元數據描述與存儲規范。圖2展示了包括以上3類數據的數據關聯描述模型[12],該模型設計了通用容器和用戶描述容器兩類數據描述集合,通用容器類主要包括管理通用、主題、學科、責任機構、責任者5類公共描述元素,用戶描述容器類主要包括用戶基本屬性、用戶行為、用戶行為情景及用戶成果4類用戶描述元素。后者將在描述目標對象時直接引用通用容器中各類描述元素。遵循上述各類元數據描述規范,綜合考慮數據管理工具的安全性及穩定性,選取合適的數據庫管理工具并設計定時冷備份機制來完成原始數據從關系型數據庫到大數據存儲工具的備份。
2.3數據挖掘與標簽映射
數據挖掘與標簽映射階段主要以用戶描述模型為依據,設計標簽挖掘計算模型及規則,從各類用戶數據集中對應挖掘并抽取用戶標簽值,設計標簽管理流程,實現標簽值提取、規范化、標引及存儲等系列操作,并支持個性化服務對各類畫像標簽的靈活調用。該管理流程主要包括標簽值提取、自動映射及標準化存儲3個關鍵步驟,見圖3。具體來說,標簽抽取是指按照標簽值是否直接可見將用戶描述標簽分為兩類,遵循對應數據模型并基于ETL工具實現標簽值抽取。自動映射是指完成標簽值的去重、合并、消歧歸一等系列規范化處理并生成最終標簽值,以實現自動化批量標引的過程。需要去重及合并處理的主要為訪問瀏覽器、設備、訪問時段、訪問地點等多值類標簽;需要消歧歸一的主要為研究領域、興趣作者及興趣機構等可能存在同義詞、中外文對照詞及別名等多值類標簽。標準化存儲規范是為了兼顧單值標簽與多值標簽的存儲要求同時滿足前端多項個性化服務模式對畫像數據的靈活調用,設計了索引的存儲規范,并選擇以Solr、ES為代表的索引管理工具實現用戶畫像標簽庫的索引構建及調用響應。
4類標簽中,固定屬性類、訪問環境類及忠誠度類標簽大都屬于顯性標簽,隱性標簽則主要包括跨渠道用戶標識、研究興趣及興趣實體的標簽值確定,下面詳細介紹以上3項隱性標簽挖掘的實現思路。
(1)跨渠道用戶標識打通。數字圖書館用戶在科技創新的全生命周期中會用到包括聯合檢索、參考咨詢、館際互借、查新查引及成果認證等多個圖書館服務平臺,此外,這些用戶也會使用包括ResearchGate、LinkedIn等在內的第三方學術社交平臺來跟蹤國內外同行的最新研究和成果,因此用戶畫像的數據來源包括來自數字圖書館本地及第三方的多個平臺,為實現對目標用戶的數據化建模,需要集合多渠道用戶行為數據,完成標識間的打通串聯,實現單用戶跨系統用戶行為的關聯。目前跨渠道用戶標識打通主要基于id-mapping算法,以包括MAC(MediaAccessControl)、AndroidID、IDFA、手機號碼及電子郵箱等終端訪問及信息標識為關聯依據,為不同訪問途徑下記錄下了不同ID。基于ID間的共現關系,該算法將不同ID進行路徑鏈接,這些相連路徑則可被認定為同一位用戶。
(2)研究領域識別。研究領域識別是指綜合行為模式及科研成果,識別圖書館用戶所關注的研究主題。因此,該過程可轉化為對用戶歷史互動數據的文本集合進行主題挖掘,其中歷史互動數據包括檢索詞、借閱書目及文獻等。目前文本主題挖掘的實現方法按照是否需要先驗知識可以分為文獻計量及概率主題模型兩類方法,前者以基于關鍵詞的詞頻分析方法和共詞分析方法為代表,后者以LDA、DMM、BTM、CTM等潛在主題信息挖掘方法為代表,此外隨著詞向量模型的應用優勢,結合深度學習思想的概率主題模型也在近幾年嶄露頭角[13]。
(3)興趣實體識別。同領域專家學者和專業機構也是用戶在使用數字圖書館各項信息與知識服務過程中重點關注的命名實體類型。對于數字圖書館各項服務來說,用戶具有多角色屬性,一方面是各類科技信息資源的消費者,另一方面作為專家學者也是各類科技信息資源的供應者。故此,可以從用戶資源使用行為及成果發表行為兩類數據中識別用戶興趣專家及機構標識。用戶資源使用行為中,根據用戶資源檢索、查閱各類資源的描述文本,抽取責任作者、責任機構等信息,根據不同操作行為的質量權重,進行加權求和。根據求和結果降序排列,抽取規定閾值數目的作者及機構名單作為目標用戶興趣專家及機構標簽值。用戶成果發表行為中,抽取目標用戶的合作發文作者及機構網絡,將閾值范圍內的合作專家及機構補充作為該用戶的興趣作者和興趣機構標簽值。
3國家農業圖書館用戶畫像實踐探索
國家農業圖書館研建了農業科技信息資源共建共享平臺,該平臺以整合知識檢索及獲取為核心,為農業及相關學科的科研主體提供知識資源發現及多渠道全文供給。筆者以該系統及其用戶群體為對象,遵循第2章所述用戶畫像模型,完成用戶行為數據準備工作,研發用戶畫像管理工具,該工具支持對用戶畫像的可視化展示及標簽化維護。
3.1用戶數據準備
通過對系統用戶使用邏輯的分析梳理,筆者確定了該系統用戶畫像所需的基礎數據體系,主要包括用戶基本屬性、科研屬性、訪問行為、知識資源檢索行為、知識資源獲取行為及知識資源瀏覽行為6類信息,具體記錄字段如圖4所示。其中,右側2類屬于靜態信息,可直接從用戶注冊信息表中獲得;左側4類屬于動態信息,使用JavaScript標記方式實現對4類動態信息的記錄及實時入庫。
適應上述各類數據的來源及數據規范,設計數據實時傳輸、解析及入庫規則,以結構化形式存儲在數據表中,構建完成的用戶行為數據集主要包括用戶屬性表、訪問場景表、關鍵行為表,其中關鍵行為表又包含資源檢索、資源瀏覽及資源獲取3類子表。以資源檢索為例,圖5展示了資源檢索行為中檢索時間、檢索詞及資源類型等關鍵字段的記錄代碼及已記錄數據示例。
3.2畫像管理實踐
以農業科技信息資源共建共享平臺用戶行為數據集為基礎語料,對應固定屬性、訪問環境、忠誠度和研究興趣4類標簽體系,完成對應屬性值抽取及標注。為實現對數字圖書館用戶畫像的可視化及標簽體系管理,筆者構建了用戶畫像管理工具,該工具為數字圖書館的用戶運營管理提供綜合看板、標簽管理及用戶畫像呈現等系列功能。
綜合看板以雷達圖標形式集中展示所有用戶的農業知識服務訪問情況,并支持從PV、UV、搜索量、停留時間、下載量、注冊時間等多個維度自定義排序篩選用戶訪問情況,頁面示例如圖6。
標簽管理是通過標簽組定義、標簽增刪改等功能提供對用戶畫像標簽體系的維護及集中式管理。使用該管理功能,按照標簽組添加、標簽名添加、標簽值管理的流程,實現農業科技信息資源共建共享平臺用戶的畫像標簽體系自定義維護與管理。
用戶畫像呈現是基于數據建模及可視化技術,實現對包括用戶基本情況、綜合訪問表現、用戶標簽及歷史搜索關鍵詞的整合顯示,以真實用戶為例,使用畫像管理工具對其畫像數據進行可視化展示,頁面效果見圖7。
4結語
關鍵詞:逆向工程 數字化設計 優化分析
中圖分類號:TP391 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2016)01(a)-0001-02
由于汽車零部件的設計要求不斷提高,人們應用數字化技術設計該類產品,提高其設計質量,同時,降低其制造費用,因此,汽車零部件的數字化技術方面的文獻較多[1-5]。目前,逆向工程被廣泛地應用到汽車零部件的數字化開發及其改型設計、產品仿制、質量分析檢測等相關領域,該技術可以加快產品的更新換代速度,降低企業開發新產品的成本與風險,加快產品的造型和系列化的設計,但是這方面的文獻卻較少[6]。該文基于PRO/E軟件的參數化功能,通過逆向設計和MOLDFLOW軟件的優化分析,實現燈罩的逆向數字化快速設計。
1 點云獲取
基于德國的ATOS三維結構光學掃描儀,采集到的燈罩點云,如圖1所示。
2 數據預處理
基于圖1的點云,對點云稀疏的區域,進行破洞修補,使之成為連續均勻分布的點云;對點云中的雜點或域外值,進行限定刪除的操作,使該點云成為真實再現燈罩原始模型的點云數據。點云數據預處理,如圖2所示。由圖2可見,點云經過數據預處理之后,數據點分布均勻連續,真實再現產品外觀。
3 小平面特征法建模
在點云數據預處理的基礎上,依次通過點云包絡、小平面特征構建、光順處理和精整處理。基于PRO/E軟件的小平面特征造型,如圖3所示。
4 數字化設計
基于PRO/E軟件的數字化設計,即基于PRO/E軟件的重新造型優化設計。在小平面特征造型基礎上,進行模型數據的CAD模型重構。以小平面特征模型邊緣及其曲率變化較大部分,作為主要的優化區域,將該小平面特征模型的曲面進行光滑處理、使小平面特征模型結構更加合理。數字化設計造型,如圖4所示。由圖3和圖4對比可見,燈罩的數字化設計造型效果優于小平面特征造型,曲率平穩,曲面較為光滑,過渡自然。
5 優化分析
基于ANSYS軟件,小平面特征造型的結構分析,如圖5所示。由圖5可見,小平面特征模型的受力多集中在邊緣部分,應力集中在此部分比較明顯。基于ANSYS軟件,數字化設計造型的結構分析,如圖6所示。由圖6可見,數字化設計模型的受力分散在整個模型結構中,受力比較均勻;對比圖5,數字化設計模型的邊緣應力集中部位減少,結構得到了有效改善。
6 結語
該文是綜合應用PRO/E軟件和ANSYS軟件,實現了燈罩的逆向造型、優化設計、模擬分析及產品的快速優化設計。隨著數字化技術的發展,人們可以綜合運用逆向工程技術,對汽車零部件點云模型進行逆向重建,并對重建后的汽車零部件模型進行初步的數字化再設計研究。人們可以解決許多工程設計中的實際應用問題,從而進行有效的輔助快速優化設計。
參考文獻
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“零值邊際勞動生產率”說。首先提出“邊際勞動生產率為零或為負數的勞動力為剩余勞動力”這一概念的是美國著名(古典學派的)發展經濟學家阿瑟·劉易斯。1954年劉易斯在英國《曼徹斯特學報》上發表了題為《勞動力無限供給條件下的經濟發展》的論文。在論文中,劉易斯指出發展中國家的經濟發展可以視為一個空間分布上的非均衡過程。這一般發展中國家的經濟結構而言,都存在一種“二元經濟結構”,即以尋求利潤為目的的城市現代工業為代表的資本主義部門和以農村傳統的自給自足,僅以維持生計而非追逐利潤為目的農業部門為代表的所謂非資本主義部門。此種二元經濟結構的特征是,經濟發展仰賴于現代資本主義部門的資本增殖與擴張,并有可能不斷吸納傳統的非資本主義的農業部門的勞動力;而傳統農業由于技術停滯,土地擴展的限制,特別是農村人口增長迅速,資本性投入物少,故這一部門的勞動力極為豐裕,因而形成了“在那些相對于資本和自然資源來說人口如此眾多,以致在這種(二元)經濟的較大部門里,勞動的邊際生產率很小或等于零,甚至為負數的國家里,勞動力的供給是無限的。有些作者已經注意到農業部門中這種‘隱蔽’失業的存在,并說在所有情況下家庭擁有土地是如此的少,以致如果有些家庭成員找到其他工作,則剩下的成員仍可以耕種他們所擁有的土地。”(A.劉易斯,1989,3)A.劉易斯接著指出:“但是無論邊際(勞動)生產率是不是零或很小,這對我們的分析并不重要。在這些經濟里,勞動力的價格是僅夠維持生活的最低工資。因此,只要按這種價格提供的勞動力超過需求,則勞動力的供給是無限的。”(A.劉易斯,1989,4).劉易斯認為,城市現代工業部門的邊際生產率高于農村傳統農業部門,兩個部門的勞動者工資存在很大差距,且城市工業部門由于不斷擴展會創造更多的就業機會,在鄉—城市之間勞動力可以自由流動(即無制度障礙)的前提下,便發生了傳統農業的剩余勞動力向城市工業部門的轉移,然而又由于傳統農業勞動力近乎無限供給的性質和城市工業部門存在失業,吸納勞動力畢竟有限,故現代工業部門勞動者的工資水平只能略高于農業部門勞動者維持生計的收入水平。“資本主義部門由于指剩余再投資于創造新資本而擴大,并吸收更多的人從維持生計部門到資本主義部門就業。剩余越來越多,資本形成也越來越大,而且這個過程要一直維持到剩余勞動力消失為止”(A.劉易斯,1989,12)。這便是在A.劉易斯“二元經濟結構”理論框架內,邊際生產率為零值甚至為負數的勞動力乃是剩余勞動力的經典定義。
對于西方學者的這一概念,我們的評價是:第一,他們對發展中國家存在二元經濟結構的理論概括無疑是符合客觀事實的,因而是正確的,也就是說二元經濟結構是發展中國家農業剩余勞動力產生的基礎。第二,“零值邊際生產率”的剩余勞動力概念運用西方經濟學的邊際分析方法,從增量變化的動態角度描述發展中國家剩余勞動力及成因,對發展經濟學的宏觀結構分析提供了成功范例,這無疑是劉易斯等人的重要理論貢獻。第三,然而A.劉易斯等人以零值邊際勞動生產率定義農業剩余勞動力也存在缺陷,這主要是:其一,這一定義是以技術長期停滯,且其他生產要素(土地,資本等)不變的傳統農業為前提的,但當代絕大多數發展中國家早已處于由傳統農業向現代農業轉型的不同階段上,遠非典型的傳統模式,完全不考慮農業轉型期農業技術進步與人力資本投入和貢獻等因素,顯然與事實不符。其二,采用零值邊際生產率來界定是否存在農業剩余勞動力的一個致命缺陷是,它將農業與現代工業視為同質性產業,忽視了農業是一種廣泛依賴外部自然條件(如生態環境,氣候等)的風險性弱質產業。與工業生產的外部環境相對固定相比,農業生產不僅依賴土地、勞動力、資本投入的變化,更在很大程度上取決于自然條件的優劣與變化。舉例來說,同等量的要素投入在災害年份的產出不僅遠低于風調雨順年份的產出,而且可能會顆粒無收。故以災害年份邊際生產率下降為零或為負來判定農業中存在剩余勞動力是否有效是值得懷疑的。
“地—勞比率變動”說。針對A.劉易斯等人的“零值邊際勞動率”定義與大多數發展中國家農業發展的事實不符的缺陷,中國學者郭熙保、宋林飛等人提出新的定義標準。郭熙保的判別標準是,“當一個國家(或地區)農業勞動者人均耕地面積長期呈下降趨勢時,我們認為該國(或地區)存在農業剩余勞動(力)”。(郭熙保,1995)。對這個新定義,郭熙保在所做解釋中強調,按勞動力平均耕地面積的變動與按區域人口平均耕地變動是有區別的,即勞均耕地的下降不一定意味著人均耕地的下降。他指出這一新定義重在強調勞均耕地變動的長期趨勢而非短期波動,如果國家或地區勞均耕地面積幾十年均呈下降之勢,則農業剩余勞動力存在。其主要理由是:①在農業技術停滯的社會里,農業勞動力的增加導致農業勞動邊際生產率下降,甚至降到零。在這種情況下,農業剩余勞動是肯定存在的,同時農業勞動者人均耕地面積是下降的;②在農業技術進步的社會里,農業勞動者增加可能不會降低勞動邊際生產率,反而可提高勞動生產率和總產量,因為技術進步使土地生產率提高了。但是只要農業勞動力人數增加得比耕地面積更快,使勞動耕地面積下降,農業剩余勞動就仍然存在。(這是由于每個勞動者占有耕地面積的減少,一般說來,抑制了農業技術進步,尤其是機械技術進步,規模經營效率和勞動生產率增長潛力的充分發揮。)假若有一部分勞動者從土地上撤出,這些潛力將會充分發揮出來,使剩下的農業勞動者生產率更高,從而使農業生產更快地增長,而不是下降。③郭熙保認為,根據農業勞動者人數與耕地面積的長期時間序列資料可以比其他剩余勞動力定義更簡便更容易識別一國或一個地區是否存在農業剩余勞動(力)。(郭熙保,1995)
我們認為,郭熙保以經驗觀察為依據從地—勞變動的長期下降趨勢來定義剩余勞動力這一點是有價值的,同時也與中國和其他許多發展中國家的經驗事實相符。但他的定義也有值得商榷的地方,這就是:第一,若從農業邊際勞動生產率變化這一基本點出發,勞均耕地面積下降只是剩余勞動力存在的必要條件而非充分條件,因為首先它安全排除了農業生產其他要素(如資本)以及技術進步、自然條件等內生變量,因而缺乏量化分析的基礎,確定剩余勞動力存在及其數量多少有很大的隨意性。特別對于土地資源等天然稟賦條件差異極大的國家(如美國與中國、日本等),很難用統一的尺度測定剩余勞動力的存在及其規模,郭先生在論證他的新定義的正確性時,還用美國、日本1880~1980年間地—勞比率上升的事例反證出美、日在農業發展中不存在剩余勞動力的結論,他指出美國農業勞動者人均耕地由1880年的11.68公頃,增加到1980年的105.58公頃,增加了8.13倍,同期日本勞均耕地由0.3公頃增加到0.78公頃,增加了1.6倍。(郭熙保,1995)。此外,韓國和我國臺灣省1953-1988年勞均耕地分別由0.32公頃和0.53公頃,增加到0.62公頃和0.72公頃。于是他認為韓國和臺灣省也不存在剩余勞動力。其實,郭先生忘記了無論是美國、日本還是韓國、臺灣省之所以出現勞均耕地面積上升的長期趨勢的這一段時間,恰恰正是這些國家或地區不斷存在剩余勞動力,又不斷轉移這些剩余勞動力的過程。這怎么能說不存在剩余勞動力呢?根據郭在《農業發展論》一書中表6-3(郭熙保,1995)提供的數據,韓國、臺灣省農業就業勞動力1953年分別為5997000人和1647000人,到1988年分別降到3475000人和1238000人,分別減少252萬和40萬人之多,這些減少的勞動力不是“存在”的剩余勞動力又是什么?如果1988年以后農業勞動力繼續減少,從而地—勞比率繼續上升,也是不存在農業剩余勞動力的證據與理由么?由此可見,按照郭先生的新定義來斷判農業剩余勞動力的存在與否,顯然難以自圓其說的。
1982年宋林飛對江蘇南通的農村勞動剩余問題進行調研時,提出了測算農業剩余勞動力的公式:G=(A-F)/A,此公式中G為剩余,表示農業勞動力剩余度,A為農業總勞動力,F為農田耕作所需的勞動力,其中F=總耕地/x畝/勞動力,“x畝/勞動力”表示每個勞動力全年能耕作的土地面積。確定x涉及兩個參數:(1)每畝需要的勞動日數(用D表示);(2)每個勞動力全年所能完成的勞動日數(用L表示)則X=L/D。宋先生用這一公式測得江蘇南通縣農業勞動力的剩余度為56.8%。(宋林飛,1996)。宋林飛關于是否存農業剩余勞動力及其測定方法與前述郭熙保的基本思路是相同的,即以勞均耕地面積為尺度來判定剩余勞動力的存在。所不同的是宋的測定方法是靜態的而非動態的趨勢,并且在每個勞動力負擔耕地面積中加入了兩個變數:單位勞動力耕種單位耕地的日時數和單位勞動力每年所能完成的工作日數。宋林飛的定義及測定方法充分考慮農業勞動時間存在季節差異,非常符合農業生產的實際。這與當代西方經濟學界廣泛采用的(農業)工時及工時的邊際生產率的升降來確定剩余勞動力思想是一致的。從這方面講宋的定義和測量方法比郭的定義更進了一步,在量化分析上更具可操作性。但是,我們認為宋林飛的剩余勞動力定義及測量公式仍然未能充分考慮農業生產要素投入和農業技術進步等項變動因素對單位勞動力負擔耕地的影響。此外,對單位勞動力年量高工時限度的設定沒有充分考慮不同地區經濟、社會和文化風俗習慣的巨大差異,特別是不同區域因地勢、氣候、水土光熱等資源條件的不同,單位耕地上投入的勞動工時差別更為巨大。再加之農業技術進步(如免耕法的推廣,產業化育種等)以及資本性投入(農業機械、排灌設備的使用)都隨時影響每個農業勞動力所能負擔的耕地面積的變化。因此,宋的定義及其測量模型,對某一點上,同質性小區域農業剩余勞動力的測定可能是有價值的,換言之,這一定義模型難以成為具有普遍經濟學意義的概念。
最后須要指出的是以地—勞比率為基礎,郭和宋的剩余勞動力定義均將側重點放在農業的種植業上,事實上除種植業外大農業的其他產業如林業、養殖業、畜牧業、漁業以及家庭副業中是否存在剩余勞動力是絕不能用每個農業勞動力所能負擔的耕地面積及其變動來測定的,這也是郭熙保、宋林飛地—勞比率變動測定法的重大局限性之一。
國際標準比較法—H.錢納里“發展模型”。1975年西方著名經濟學家H.錢納里構建了“世界發展模型”。H.錢納里采用庫茨涅茨統計歸納法對全世界101個國家1950-1970年的社會統計指標(含27個變量)進行回歸分析,得出以人均國民生產總值(GNP)為因變量(Y),其他27個社會經濟發展指標為自變量(X[,n])的回歸模型——“世界發展模型”。根據這一回歸模型,H.錢納里劃分了人均GNP小于100美元到大于1000美元等9個等級的“標準結構”量表。根據這一量表可以確定與不同等級相應的27種社會經濟指標的標準數值。各個國家或地區便可將自身的實際與這一“標準結構”進行比較從而找出其發展的差距。從H.錢納里的“標準結構”模型中,我們可以發現人均GNP=800美元這一等級下第一產業(該模型稱之為初級產業)勞動力是總勞動力比例的30%,當人均GNP=1000美元這一等級時,第一產業勞動力比例降到25.2%(H.Chenney,M.Sycquin,1975,38)。宋林飛根據錢納里“標準模型”對中國農業勞動力剩余率的測定為16%,在用庫茨涅茨系數對中國價格扭曲因素在錢氏模型高估作了修正后,計算出中國農業剩余勞動力剩余率(他稱為不合理配置率)為13.8%,(宋林飛,1996)。筆者按1995年中國的人均GNP等級為800美元左右,農業勞動力占總勞動力比例為52.2%的實際數據,與錢氏標準模型相比較,并同樣扣除價格扭曲因素,測得當年的剩余勞動力率為16.4%。若按1995年全國總勞動力6.89億為基準計算,當年農業剩余勞動總量為1.13億,與90年代中期官方和國內經濟學家估計中國農業剩余勞動力在1.3-1.5億相比,用錢氏標準模型測得的這一數字顯然存在低估的偏差。我們認為H.錢納里模型為各國測定是否存農業剩余勞動力及其數量比例提供了一個標準,這是很有比較研究價值的模型,但是它的最大缺陷是忽略了各國千差萬別的國情條件,除了各國社會經濟指標通過回歸構成了一種純粹形式或馬克斯·韋伯稱之為“理想型”模式之外,更忽略各國文化和制度因素的影響,例如滯留于中國農村的農業勞動力主要是由于人為的城鄉戶籍制度壁壘而不是由于經濟方面的原因不能流動和轉移,這與世界絕大多數發展中國家的情形迥然相異。因此將適用大多數國家發展趨勢和特點的模式來套中國農村和農業的情形,很難得出對中國測定農業剩余勞動力有用的結論。
二、中國農村剩余勞動力的新定義
根據中國農村現行經濟體制下勞動力利用的經驗事實,我們試對農村勞動力剩余及其相關概念重新定義如下:
1.農村勞動力:指戶籍所在地為農村社區的人口中15-64周歲的男性和女性個人,但不包括其中的在校學生、服兵役人員,以及因身體原因不能勞動的人等。
2.農村剩余勞動力:專指中國農村中不充分就業的勞動力;所謂勞動力的不充分就業則是指每個單位農村勞動力每年有效工作時數(注:本模型中的工作時數指農村勞動力從事農業(含種植業,林、牧、副、漁業)和非農業(如工業、手工業、商貿、建筑、運輸、教育、文化事業等等)的一切經濟活動所耗費的有效時數(以小時為單位)。但是不包括經濟活動以外的時間消耗,如煮飯、洗衣、就餐、娛樂、閑暇等活動的消耗時數。)低于公認的單位農村充分就業勞動力年度有效工作時數標準,即制度工時數的一種狀態。
3.農業剩余勞動力:指從事農業(含種植業、養殖業、林、牧、漁業)的農村不充分就業勞動力。
通過上述三個概念的界定,我們實際上強調它的兩點重要含意:其一,農村和農業勞動力剩余的核心和實質是勞動力的利用不足,即就業不充分。其二,按照一個國際國內可以接受的標準,農村勞動力的有效工作時數的多少可以作為判定其是否為剩余勞動力以及對勞動力剩余的程度作出界定。為了說明不充分就業作為勞動力剩余的界定標準的合理性,我們擬對這一新定義的內涵和成立的條件作簡要說明。
首先,我們認為用勞動時間或工作時間來計量勞動力就業充分與否是有其經濟學基礎的。早在19世紀中期,政治經濟學對資本主義本質的剖析——剩余價值理論就是以資本家對工人剩余勞動時間的無償占有為基礎的,事實上,勞動時間(而不是貨幣或其他計量單位)是馬克思在《資本論》中進行理論分析的基本計量單位。馬克思認為商品的價值量是由生產該商品所耗費的一般勞動量來決定的,而勞動量是由勞動持續的時間來計算的,勞動時間則是用小時、日等作為計量單位。當代一些西方著名經濟學家面對難以用貨幣單位計量的復雜經濟問題時也廣泛采用時間(往往以小時為單位)作為定量分析單位。例如美國著名經濟學家(1992年諾貝爾經濟學獎得主)加里·貝克爾(Gary.S.Bec-ker)及合作者在構建人力資本積累模型中就避開了價格問題,而將一個人的童年、成長期受教育的時間,和一生的工作時間甚至先天稟賦條件通通以時間為單位來計量人力資本的積累。反過來看,如前文所述古典經濟學派以“零值邊際勞動生產率”對農業剩余勞動力定義和測度之所以產生缺陷和引起爭議,很大程度上系由農業生產函數中要素投入在質和量上的差異,以及農業生產環境條件的不確定性所致。其他幾種有關農業剩余勞動力的定義及相應的測定方法,如“耕地—勞動力比率變動法”(見郭熙保,1995,166-167,以及宋林飛1996,105-106)、“國際標準比較法”(見Chennery、Msycquin,1975,38)等也出現與“零值邊際勞動生產率”標準和方法相類似的問題和爭議。因此,本研究嘗試以勞動時間為基本計量單位來定義及測量中國農村和農業剩余勞動力應當是更合理的選擇。
其次,也應當強調采用工時作計量標準測定剩余勞動力必須有嚴格的條件限制,即存在必不可少的經濟學的理論前提或假定,而這些前提或假定必須是通過經驗實事驗證為正確的。我們設定的幾個經濟學理論假定如下:
1.經濟理性假定。農民(即農村勞動力)都是理性的經濟人。在中國現行農村經濟制度下,農民從事的一切經濟活動的目的在于追求物質利益的最大化,避害趨利是農民的經濟人本質。
2.工時有效性假定。在農村現行經濟制度下,對土地擁有法定使用權以及對其他生產要素擁有支配權的農民對其勞動時間的支配與利用將是最充分和最有效的。農民不會在自己支配的勞動時間內偷懶。
3.有效工時的同質性假定。根據工時有效性假定,可以將以農村勞動力的有效工時為單位的勞動量視為無差別的、同質的勞動耗費并用以計算勞動力利用的有效程度。
4.勞動力資源自行合理配置假定。在中國農村現行經濟制度下,農民具有自行配置勞動力資源并使勞動力利用效率最大化的傾向(注:所謂傾向是指農民所具有的合理配置自身勞動力資源并使其利用效率最大化的主觀動機,不考慮其客觀效果——作者注。)。因此,以尋求經濟收益最大化為條件的勞動力充分就業是這一傾向的具體化。
保證這一剩余勞動力新定義成立的主要理論前提(或假定)是勞動者工時的有效性,即在當時當地既定的條件下,農村勞動力在與其他生產要素結合時,其勞動時間的利用達到最充分和最有效的程度。這一假定不成立的反面例證是,在另一種制度安排下,(如80年代以前的制度環境下),農村勞動力多數處于“出工不出力”、“三個人的活五個人干”式的“磨洋工”狀態,即勞動力單位工時利用非充分和非最有效的狀態。一旦“有效工時假定”不成立,我們用以測定農村勞動力剩余的定義及相關模型便會“失真”。因此,從一定意義上講,以勞動力有效工時不足為主要內涵的不充分就業來定義農村剩余勞動力僅適用于自1978年以來經濟轉型時期的中國農村。
【參考文獻】
①本模型中的工作時數指農村勞動力從事農業(含種植業,林、牧、副、漁業)和非農業(如工業、手工業、商貿、建筑、運輸、教育、文化事業等等)的一切經濟活動所耗費的有效時數(以小時為單位)。但是不包括經濟活動以外的時間消耗,如煮飯、洗衣、就餐、娛樂、閑暇等活動的消耗時數。
②所謂傾向是指農民所具有的合理配置自身勞動力資源并使其利用效率最大化的主觀動機,不考慮其客觀效果——作者注。
③阿瑟.劉易斯:《二元經濟論》中譯本,北京經濟學院出版社,1989年版。
④郭熙保:《農業發展論》,武漢大學出版社,1995年版。
⑤宋林飛:《中國農村勞動力的轉移與對策》,《社會學研究》1996年第2期。
⑥H.Chennery,M.Sycquin,PatternsofDevelopment,1950-1970,OxfordUniversitypress,1975.
⑦加里.貝爾克等(人力資本,生育率與經濟增長》,《政治經濟學雜志》98卷,1990年。
⑧羅伯特.盧卡斯:《論經濟發展機制》,《貨幣經濟學雜志》22卷1980年。