空间缓冲区生成算法的概述与比较
空间缓冲区生成算法的概述与比较
摘要：空间分析是空间信息系统的核心和关键功能之一，也是评价一个空间信息系统功能强弱的重要指标。缓冲区分析是空间信息系统中的空间分析基本功能之一，是众多空间分析方法的基础。缓冲区分析是指为了识别某地理实体或空间物体对其周围的邻近性或影响度而在其周围建立的一定宽度的带状区。
本文对空间对象的缓冲区分析算法作了说明，讨论了分别利用图形学方法和图像处理的形态学方法建立地理信息系统中空间对象的缓冲区算法，并且就两种算法的异同做出了分析。
在矢量算法中，各类地理要素根据其空间形态特征分为点、线、面三类，分别以计算机屏幕数据的点、线、面图形对象表示，进行缓冲区分析。
在栅格算法中，地理空间被划分为规则的小单元（像元），空间位置由像元的行、列号表示。以膨胀法原理为基础，进行缓冲区分析。
关键词：地理信息系统；空间分析；缓冲区分析；矢量法；栅格法；膨胀法引言
地理信息系统( Geographic Information System简称GIS) 是一项以计算机为基础的新兴技术，围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科。它具有空间数据的输入、存储、管理、分析和输出等功能，地理信息系统的主要目的是为了分析空间数据，以提供空间决策支持信息，因此，空间分析是地理信息系统的主要功能，是核心，是灵魂。
空间分析是利用计算机对数字地图进行分析，从而获取和传输空间信息[1]。由于空间分析对空间信息(特别是隐含信息）所具有的提取和传输功能，它已经成为地理信息系统区别于一般信息系统的功能特征，也成为评价一个地理信息系统功能的主要指标之一。
缓冲区分析是地理信息系统最重要和最基本的空间操作功能之一。缓冲区分析是根据点、线、面实体基础，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体，从而实现空间数据在其领域得以扩展的信息分析方法。例如，公共设施（商场、邮局、银行、医院等）的服务半径，大型水库建设引起的搬迁，都是一个邻近度的问题。城市的噪音污染源所影响的一定空间范围、交通线两侧所划定的绿化带，既可分别描述为点的缓冲区与线的缓冲区带。
缓冲区分析的基本思想是给定一个空间物体(的集合)，确定它(们)的某邻域，邻域的大小由邻域半径R决定。因此物体O i的缓冲区的定义如下：
B i={x:d(x,O i) ≤R}
即对象O i的半径为R的缓冲区是全部距O i的距离d 小于等于R的点的集合，d 一般是指最小欧氏距离。对于多个对象的集合：
O={ O i : i =1, 2, 3,....,n}
其半径为R的缓冲区是单个对象的缓冲区的并，即：
1 空间分析的基本方法
空间分析是为了解决空间问题而进行的数据分析与数据挖掘，是从一个或多个空间数据图层中获取信息的过程[2]。空间分析通过地理计算和空间表达挖掘潜在的空间信息，其本质包括探测空间数据中的模式；研究数据间的关系并建立空间数据模型；使得空间数据更为直观表达出其潜在含义；改进地理空间事件的预测和控制能力。
空间分析主要通过空间数据和空间模型的联合分析来挖掘空间目标的潜在信息，而这些空间目标的基本信息，无非是其空间位置、分布、形态、距离、方位、拓扑关系等，其中距离、方位、拓扑关系组成了空间目标的空间关系，它是空间实体之间的空间特性，可以作为数据组织、查询、分析和推理的基础。通过将空间目标划分为点、线、面不同的类型，获得这些不同类型目标的形态结构。再将空间目标的空间数据和属性数据结合起来，可以进行许多特定任务的空间计算与分析。
空间分析的内涵极为丰富，这里将从空间查询、空间量测、叠置分析、缓冲区分析、网络分析、空间统计分类分析等几个方面对空间分析的基本方法逐一简单介绍。
1.1 空间查询
图形与属性互查是最常用的查询，主要有两类：第一类是按属性信息的要求来查询定位空间位置，称为“属性查图形”。这和一般的非空间的关系数据库的SQL查询没有区别，查询到结果后，再利用图形和属性的对应关系，进一步在
图上用指定的显示方式将结果定位绘出。第二类是根据对象的空间位置查询有关属性信息，称为“图形查属性”。该查询通常分为两步，首先借助空间索引，在地理信息系统数据库中快速检索出被选空间实体，然后根据空间实体与属性的连接关系即可得到所查询空间实体的属性列表。因此，在大多数空间分析中，提供的空间查询方式有：
（1）基于空间关系查询；
（2）基于空间关系和属性特征查询；
（3）地址匹配查询。
1.2 空间量测
对于线状地物求长度、曲率、方向，对于面状地物求面积、周长、形状、曲率等；求几何体的质心；空间实体间的距离等。
1.3 叠置分析
叠置分析是将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新要素层的操作，其结果将原来要素通过分割或合并等生成新的要素，新要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。叠置分析不仅包含空间关系的比较，还包含属性关系的比较。常见的有：点与多边形叠加、线与多边形叠加、多边形叠加。
1.4 缓冲区分析
缓冲区分析是针对点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形。缓冲区的产生有三种情况：一是基于点要素的缓冲区，通常以点为圆心、以一定距离为半径的圆；二是基于线要素的缓冲区，通常是以线为中心轴线，距中心轴线一定距离的平行条带多边形；三是基于面要素多边形边界的缓冲区，向外或向内扩展侧定距离生成新的多边形[3]。
1.5 网络分析
对地理网络(如河网、交通网络等)、基础设施网络(如各种网线、供排水管线等)进行地理分析和模型化，是空间分析中网络分析功能的主要目的。网络分析的根本目的是研究、筹划一项工程如何安排，并使其运行效果最好，如一定资源的最佳分配，从一地到另一地的运输费用最低等。其基本思想是在于人类活动总是趋向于按一定目标选择达到最佳效果的空间位置。网络分析的主要分析方法有：路径分析、地址匹配、资源分配等。
1.6 空间统计分类分析
空间统计分类分析多指多变量统计分析，多变量统计分析主要用于数据分类和综合评价两个方面。数据分类在大部分情况下的操作方法是，先将未经过分类处理的数据输入信息系统数据库，再要求用户建立具体的分类算法，从而获得所需要的信息。而在分类评价中常用的数学方法有：层次分析、主成分分析、判别分析、聚类分析。
2 空间缓冲区与空间缓冲区分析模块
2.1 空间缓冲区
所谓缓冲区就是地理空间目标的一种影响范围或服务范围。图1为点对象、线对象、面对象及对象集合的缓冲区示例：
图1 点、线、多边形的缓冲区示例图
空间缓冲区分析[4]根据用户需要给定一个点缓冲、线缓冲或面缓冲的距离，从而形成一个缓冲区的多边形，系统检索出位于该缓冲区多边形内的所有的空间对象，显示所检索到的空间对象的几何参数信息和与之关联的属性信息。
2.2 空间缓冲区分析模块
可以用于空间缓冲区分析的几何类型有：点、线、面(圆、矩形、多边形)，下面分别对之进行介绍( 如图2所示)：
(1) 点缓冲区分析：用户在图形区域中选择一组点状地物或一类点状地物或一层点状地物，根据用户给定的缓冲区距离，系统自动形成点缓冲区多边形图层，系统再将此点缓冲区图层和其它指定的做空间叠置分析。
(2) 线缓冲区分析：用户在图形区域中选择一类或一层的线状空间地物，根
据用户给定的缓冲距离，系统自动形成线缓冲区多边形图层，系统再将此线缓冲区图层和其它指定的做空间叠置分析。
(3) 面缓冲区分析：用户在图形区域中选择一类或一层面状地物，根据用户给定的缓冲区距离，系统自动形成面缓冲区多边形图层。面缓冲区有外缓冲区和内缓冲区之分，外缓冲区仅在面状地物的外围形成缓冲区，内缓冲区则在面状地物的内侧形成缓冲区，当然也可以在面状地物的边界两侧均形成缓冲区。
图2 空间缓冲区分析功能模块图
可以用于空间缓冲区分析的空间拓扑关系类型有：相交、包含、被包含三种空间关系，这三种空间关系比较常见，也比较简单，在此不再多做解释。
3 缓冲区分析实现的常用算法
缓冲区生成矢量算法，特别是线缓冲区的生成算法，常见的有凸角圆弧法和角平分线法。
凸角圆弧法是逐个求得每个线段单独的缓冲区，然后用多边形叠质算法依次合并。算法所生成的缓冲区边界，轴线转角尖锐的转折点的平行线交点随缓冲距的增大将会迅速远离轴线，这就会出现尖角和凹陷的失真现象。
角平分线法由画逐个线段的简单平行线，尖角平滑矫正和自相交处理三步构成。角平分线的缺点是难以最大限度的保证平行曲线的等宽性。
3.1 凸角圆弧法原理
凸角圆弧算法的基本思想是:在轴线的两端点处用半径为缓冲距的圆弧进行拟合；在轴线的各个转折点处，先判断该折点的凹凸性，然后在折点的凸侧用缓冲距为半径的圆弧拟合，而在折点的凹侧处，用与该点关联的两条平行缓冲线的交点为对应缓冲点。如图3所示：
图3 凸角圆弧法生成的拐点缓冲区
由于在凸侧用圆弧弥合，使凸侧平行边线与轴线等宽。而在凹侧，平行边线相交在角分线上。交点距轴对应顶点的距离如图4所示：
图4 凹侧双线宽度与曲线弯曲程度的关系
由此可见，该方法能最大限度地保证缓冲区边界与轴线的等宽关系，排除了角平分线法所带来的众多的异常情况。
3.2角分线法原理
角平分线法的基本思想是：在轴线起始点与终止点处作轴线的垂线，并以左右侧缓冲半径dl和dr截出左右边线的起点与终点;在轴线的各个转折点上，用与该点所关联的前后两邻边距轴线的偏移量为R的两平行线的交点来生成两平行边
线的对应缓冲顶点。如图5所示：
图5 角平分线算法的缓冲区生成
3.3 栅格法原理
栅格方法又叫点阵法，栅格方法是基于数学形态学的扩张算子。栅格方法基本思想是将点、线和面这些空间目标栅格化，向目标栅格周围扩张，然后进边界提取，生成矢量结果。该方法在原理上比较简单，容易实现，但受精度的限制；并且内存开销大，所能处理的数据量受到机器硬件的限制。
空间点目标、线目标、面目标的缓冲生成的栅格算法思想如下所述：
（1）点目标p的缓冲区是以p为点的生成元，像元加粗次数是借助缓冲距R计算的，然后进行像元加粗。
（2）线目标L的缓冲区是以L为线的生成元，像元加粗次数是借助缓冲距R计算，然后进行像元加粗。如图6所示：
图6线目标的栅格缓冲区
（3）面目标A的缓冲区是以A的边界线与为轴线，借助缓冲距R计算出加粗次数并进行像元加粗。
4 建立空间对象缓冲区方法
对建立空间对象的缓冲区的矢量算法和栅格算法进行分析，探讨这两种建立空间对象缓冲区算法的异同和应用范围。
4.1 空间对象的数据表示
空间数据的栅格模型和矢量模型[5]：
在栅格模型中，地理空间被划分为规则的小单元（像元），空间位置由像元的行、列号表示。例如：一条道路由其值为道路编码值的一系列相联的像元表示，要从数据库中删除这条道路，则必须将所有有关像元的值变成该道路领域的背景值。栅格数据模型的设计思想是将地理空间看成一个连续的整体，在这个空间中处处有定义。在本毕业设计中栅格法缓冲区针对的是二值化后的影像数据，其格式为*.bmp 。
矢量模型将地理空间看成是一个空间区域，地理要素存在其间。在矢量模型中，各类地理要素根据其空间形态特征分为点、线、面三类。点状要素用坐标点对表示其位置；线状要素用其中心轴线上的抽样点坐标串表示其位置和形状；面状要素用范围轮廓线上的抽样点坐标串表示其位置和范围。在本毕业设计中矢量
法缓冲区对象是利用计算机屏幕数据的点、线、面图形对象。
4.2 建立空间对象缓冲区的原理
4.2.1 空间对象缓冲区实现的矢量法原理
（1）点目标的缓冲区
以P 为圆心,以缓冲距E 为半径作圆。不同点状地物目标的缓冲区半径可以不一样。当两个或两个以上点状目标相距较近，或者缓冲距离较大，则其缓冲区可能部分重叠。另外，还有特殊形态的缓冲区，如点对象有三角形、矩形、圆形的缓冲区。图7点目标的矢量法缓冲区分析：
图7 点的缓冲区
（2）线目标的缓冲区
线缓冲区的建立是以线状目标为参考轴线，离开轴线向两侧沿法线方向平移一定距离，并在线端点处以光滑曲线(如半圆弧)连接，所得到的点组成的封闭区域即为线状目标的缓冲区[6]，如图8所示：
图8 线的缓冲区
（3）面目标的缓冲区
面目标缓冲区边界生成算法基本思路与线目标缓冲区生成算法基本相同。所不同的是，面目标缓冲区生成算法是单线问题，即仅对非岛多边形的外侧形成缓冲区，对岛屿多边形的内侧形成缓冲区，而对于环状多边形内外侧边界可以分别形成缓冲区。特殊情况下，可以指定不同的面状缓冲区宽度不一样，甚至同一面状目标内外侧的缓冲区宽度也不一样，如图9所示。
(a)规则面缓冲区(b)非规则面缓冲区
图9 面的缓冲区
4.2.2 空间对象缓冲区实现的栅格法原理
本论文是基于膨胀算法的缓冲区分析。从数学的角度看，缓冲区分析的基本思想是给定一个空间对象或集合，确定它们的领域。
数学形态学是一门新兴的图像分析学科，其基本思想是：利用一个结构元素去探测一个图像，看是否能够将这个结构元素很好地填放在图像的内部，同时验证填放结构元素的方法是否有效[7]。图学形态学中的基本运算有膨胀算法，其定义为：
A⊕B={a：(-B+a)∩A≠Φ}
上式表示把结构元素B平移a后得到Ba，若Ba击中A（即Ba与A的交集不为空），记下这个a点。所有满足上述条件的a点组成的集合称做A被B膨胀的结果。
空间对象缓冲区的膨胀生成算法原理：
（1）点目标P的缓冲区：以P为点生成元,借缓冲距E规定像元加粗的结构元素,然后进行像元的膨胀。
（2）线目标L的缓冲区：以L为线生成元，借缓冲距E规定像元加粗的结构元素，然后进行像元膨胀。
（3）面目标A的缓冲区：以A的边界线为轴线，借助缓冲距E规定像元加粗的结构元素，并进行像膨胀。
5 缓冲区常用算法存在的问题
由于空间实体的空间关系的复杂性，各种形式缓冲区生成算法往往在缓冲区的边界线生成过程中都遇到特殊的、难以解决现象或问题。
5.1 栅格算法的问题
传统栅格算法在原理上较简单，容易实现，但受精度的限制，并且内存开销
大，难以实现大数据量的缓冲区分析，而且处理的数据还受到机器硬件设备的限制。
5.2矢量算法的问题
（一）缓冲区失真现象
（1）基于角平分线的算法当轴线转角太大时难以最大限度地保证边界的等宽性。在尖锐转角处，凸侧角点随着角度的进一步变锐而沿角分线远离轴线顶点。根据图10所示，远离情况可用公式表示：
当偏移量R不变时，d随着张角B的减小而增大，因而在尖角处平行线之间的宽度遭到破坏。
图10 用角平分线法生成缓冲区的双线不等宽现象
（2）基于凸角圆弧的算法在轴线转角尖锐的转折点的平行线交点随缓冲距的增大将会迅速远离轴线，会出现尖角和凹陷的失真现象。如图11所示：
图11 线的缓冲区失真现象
（3）不对称缓冲区问题
在很多的实际应用中，需要建立不对称的缓冲区。如在城市规划中，对道路两侧拆迁的范围不同;在环境评价中，河流左右岸的影响度不一样等。当建立左右缓冲距不相等的缓冲区，即不对称缓冲区时，在轴线两端以内的地方，它缓冲区边界的生成方法与对称缓冲区方法一致，而在轴线两端处，由于左右缓冲距离不相等，在轴线两端会产生尖角现象，如图12所示：
图12 不对称缓冲区端点处圆弧拟合
（二）自相交现象
（1）当轴线的弯曲空间不能容许缓冲区边界线自身无压盖地通过时，缓冲区边界线就会产生自相交现象，并形成若干个自相交多边形，如图13示：
图13 线的缓冲区边界自相交多边形
（2）某些线目标对象（轴线），其自身就有相交现象，如图14示：
图14 轴线自相交情况
（三）缓冲区重叠现象
缓冲区的重叠是指不同的实体目标的缓冲多边形之间的重叠，如图15示：
图15 不同目标的缓冲区重叠处理
（四）模型欠结构化，校正过程复杂
为了克服角分线法和凸角圆弧法产生的大量缺陷，采用相应的补充判别方
案，对算法模型进行相应的处理后，校正出现的的各种异常情况。由于异常情况不胜枚举，校正措施必然繁杂，因而模型的逻辑构思不易做到条理清晰，从而难以实现结构化。
6 总结
空间分析是空间信息系统的核心和关键功能之一，缓冲区分析是空间分析中最为重要的一种类型。本文对空间对象的缓冲区分析算法作了说明，讨论了分别利用图形学方法和图像处理的形态学方法建立地理信息系统中空间对象的缓冲区算法，并且就两种算法的异同做出了分析。
在矢量算法中，各类地理要素根据其空间形态特征分为点、线、面三类，分别以计算机屏幕数据的点、线、面图形对象表示，进行缓冲区分析。
在栅格算法中，地理空间被划分为规则的小单元（像元），空间位置由像元的行、列号表示。以膨胀法原理为基础，进行缓冲区分析。
同时，总结出了常用缓冲区生成方法在算法实现的过程中出现的各种问题，如算法的运算速度、尖锐角和凹陷等畸变现象和缓冲区失真问题。
参考文献
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教育概论教学大纲
教育概论教学大纲 一、课程基本信息 中文名称：教育概论 英文名称：Introduction to education 课程编码：14201B 课程类别：专业课 总学时：48学时 总学分：3学分 适用专业：学前教育专业 先修课程：心理学 开课系部：教育与心理科学系 二、课程的性质和任务 《教育概论》是学前教育专业的一门专业课程，是为培养学前教育专业学生而设置的专业必修课。 《教育概论》是教育理论体系中紧密结合现实的一门基础学科，是研究作为培养人的这种社会现象及其规律的一门科学。具有科学性、思想性、应用性、艺术性等特点。 本课程是教师从业的一门必修基础公共课程。学习本课程有助于学生树立正确的教育思想，认识教育的基本规律，掌握一定的教育教学基本技能，明确办学育人的社会主义方向，使学生能够更好地从事教育教学工作。 《教育概论》主要有以下特点：坚持以科学发展观为指导，体现以人为本；立足我国社会发展的现实境况和未来走向，尽力反映教育理论研究的精粹和教育改革的时代气
息；把握教育学学科特点，注重教育活动及其所面对的诸种矛盾的动态统一，全面、辩证、逻辑、历史地阐述和评价教育理论的发展。 《教育概论》的内容包括：教育的概念；教育与人的发展；教育与社会的发展；教育目的；教育制度；课程；教学；德育；美育；体育；综合实践活动；班主任；教师； 学校管理等十六个方面。 学习《教育概论》的主要目的在于，通过学习使学生熟悉教育的基本规律和办学规律，树立正确的教育思想，全面贯彻党和国家的教育方针，坚持社会主义的办学方向； 提高运用马克思主义的基本观点、方法和基本理论知识去分析、研究、指导教育教学工作和教育改革的基本能力，从而增强教育的目的性。 三、课程教学基本要求 绪论 1.教学基本要求 要求学生掌握教育学的研究对象、教育学的产生和发展的三个阶段，学习教育学的意义和方法。在学习过程中，理论联系实际，深刻理解。 2.教学具体内容 一、教育学的研究对象 二、教育学的产生和发展 （一）教育学的萌芽阶段 （二）教育学的独立形态阶段 （三）教育学的发展多样化阶段 （四）教育学的理论深化阶段 三、教育学的研究方法 第一章教育的概念 1、教学的基本要求 要求学生掌握教育的概念，不同社会形态下教育的基本特征，深刻理解教育质的规定性，教育的基本要素等内容。
CFD网格及其生成方法概述
CFD网格及其生成方法概述 作者：王福军 网格是CFD模型的几何表达形式，也是模拟与分析的载体。网格质量对CFD计算精度和计算效率有重要影响。对于复杂的CFD问题，网格生成极为耗时，且极易出错，生成网格所需时间常常大于实际CFD计算的时间。因此，有必要对网格生成方式给以足够的关注。 1 网格类型 网格（grid）分为结构网格和非结构网格两大类。结构网格即网格中节点排列有序、邻点间的关系明确，如图1所示。对一于复杂的儿何区域，结构网格是分块构造的，这就形成了块结构网格（block-structured grids）。图2是块结构网格实例。 图1 结构网格实例 图2 块结构网格实例 与结构网格不同，在非结构网格（unstructured grid）中，节点的位置无法用一个固定的法则予以有序地命名。图3是非结构网格示例。这种网格虽然生成过程比较复杂，但却有着极好的适应性，尤其对具有复杂边界的流场计算问题特别有效。非结构网格一般通过专门的
程序或软件来生成。 图3 非结构网格实例 2 网格单元的分类 单元（cell）是构成网格的基本元素。在结构网格中，常用的ZD网格单元是四边形单元，3D网格单元是六面体单元。而在非结构网格中，常用的2D网格单元还有三角形单元，3D 网格单元还有四面体单元和五面体单元，其中五面体单元还可分为棱锥形（或楔形）和金字塔形单元等。图4和图5分别示出了常用的2D和3D网格单元。 图4 常用的2D网格单元 图5 常用的3D网格单元
3 单连域与多连域网格 网格区域（cell zone）分为单连域和多连域两类。所谓单连域是指求解区域边界线内不包含有非求解区域的情形。单连域内的任何封闭曲线都能连续地收缩至点而不越过其边界。如果在求解区域内包含有非求解区域，则称该求解区域为多连域。所有的绕流流动，都属于典型的多连域问题，如机翼的绕流，水轮机或水泵内单个叶片或一组叶片的绕流等。图2及图3均是多连域的例子。 对于绕流问题的多连域内的网格，有O型和C型两种。O型网格像一个变形的圆，一圈一圈地包围着翼型，最外层网格线上可以取来流的条件，如图6所示。C型网格则像一个变形的C字，围在翼型的外面，如图7所示。这两种网格部属于结构网格。 图6 O型网格 图7 C型网格 4 生成网格的过程
网格划分模版
生成的网格所能达到的基本指标 1概述 1.1控制网格质量的必要性 在CFD计算中数值误差,也即数值解与微分方程精确解之间的偏差，主要是由截断误差及网格划分不够细密所造成的。而当离散格式的截断误差确定以后,网格的疏密及其分布特性就成了决定离散误差的关键因素。一般在CFD计算中，第一步就是生成计算网格，流场的主要信息都存储在计算网格的节点或者界面上，网格生成质量的高低直接影响着数值分析结果的精度与稳定性。特别是近壁处及通量梯度较大的区域的网格分布最为关键。粗糙的网格会导致数值模拟精度的降低，甚至不能得到收敛解；而过细的网格一方面会耗费过多的计算资源，另一方面也可能导致离散误差的增加，选择适宜的精密网格对于提高计算精度非常关键。因此生成高质量的、适宜的精密网格是获得高精度数值模拟结果的必要条件，在进行CFD计算中必须控制网格的数量及质量。 1.2对计算网格的基本要求 网格分为结构化和非结构化两大类，由于结构化网格在计算精度、计算时间等方面存在相对优势，目前在CFD计算中广泛采用的仍是结构型网格。因此为确保计算结果的正确性及模拟的精度，本课题组要求尽量使用结构化网格，除非在极个别的情况下(如几何结构过于复杂，很难生成结构化网格)才允许使用非结构化网格。 对生成的六面体结构化网格的质量有以下几方面的要求： 首先计算网格中不允许存在负体积，这是保障计算网格正确性的基本要求。 网格单元的总体分布应尽量与主流方向保持一致。 有叶片的区域，应采用绕叶片的O型网格来处理边界层内的流动，另外，O型网格对网格加密很有利。 在所有计算区域的边界处的计算网格线应最大程度的与边界正交，角度最小应大于45°。 计算单元的纵横比不能过大，一般应控制在[1,100]之间，不应高于100。(Aspect Ratio，[1，∞]，越接近于1表明网格质量越高)
2020年实验教学方法与教学手段改革概述范文稿
2020年实验教学方法与教学手段改革概述范文稿烹饪与营养教育实验教学示范中心以学生为本，多渠道、多样式提供实验资源，全方位、立体式地开放实验室，在分层次实验教学模式方便进行了有效尝试，并取得了一定的经验。 1 实验技术 (1)根据烹饪、营养本科生地招生特点，寻求共性和发掘内在联系，根据烹饪与营养教育教学实验的特点，将单一的、分散的实验组合在一门综合性实验课程中，在注重培养基本实践技能的同时，又培养了学生的综合实践能力。 (2)建立实验教学实践基地，开展综合性设计性实验，培养学生自主应用基础知识、各种实验技术和方法，分析和解决实际问题的能力。烹饪实验基地分布全国十多个省份的高星级酒店，并与食品企业建立实验、实xx台，提供学生烹饪技能创新大赛、科研创新的机会，如耐特食品、益海嘉里等知名企业。 (3)实验课程设置符合专业特色和职业需求。实验安排能由浅入深，由简单到综合，将烹饪基本功、基本技能训练等基础性、技能性、工具性的实验安排在大学一二年级，将中国名点、名菜等理论性、应用性、专业性、开放性的实验安排在大学三年级，以达到基础为专业服务。
(4)实验教学手段运用现代前沿的科技成果。利用中心的科研支撑，把相关学科前沿科技成果以及与其相配套的先进实验技术融入到实验教学中，如烹饪菜点工艺标准化(扬州炒饭、挂糊工艺等)的研究成果，智能化烹饪机器人，分子烹饪实验室等先进的实验条件充分应用到实验教学中，对实验项目不断深入提高起到了很好的作用。 (5)积极参与大型社会性实践活动，开阔学生的视野，提高学生的实践操作能力。烹饪与营养教育专业利用学校的资源优势和专业影响力，积极组织学生参与到高要求的技能实践中去，如奥运会、残奥会、大运会等餐饮服务，既提高了学生的综合操作技能，有开阔了视野。 2 实验教学方法 实验中心的实验教学坚持以“开放”为中心，以学生为主体，教师为主导，注重基本操作技能和综合素质的培养。提倡学生以自主式、合作式、研究式为主的学习方式;教师以探究式、讨论式和启发式教学方法进行教学，实现师生互动，启迪学生思维，培养学生获取知识的能力。鼓励学生采用多种形式、多种方法进行实验，允许学生在实验室以外的环境进行实验。 (1)基础性必修实验：实验内容由老师统一设置，目的是强化训练基本的实验技能和正确的操作方法，同时验证和巩固已学的理论
网格生成及修正技巧
网格生成及修正技巧 1引言 网格是CFD 模型的几何表达形式，也是模拟与分析的载体。网格质量对CFD 计算精度和计算效率有着重要的影响。对于复杂的CFD 问题，网格的生成极为耗时，并且极易出错，生成网格所需的时间常常大于实际CFD 计算的时间。因此，有必要对网格生成以及修正方法进行足够的研究。 考虑到目前的CFD 计算多是通过专用的网格生成软件来划分所需要的网格，因此，本文就如何利用专用前处理软件GAMBIT 来介绍网格的生成和修正技巧。 2 网格类型 网格主要有两种：结构网格和非结构网格[1] [2]在结构网格中，常用的2D 网格单元是四边形单元，3D 网格单元是六面体单元。而在非结构网格中，常用的2D 网格单元还有三角形单元，3D 网格单元还有四面体单元和五面体单元，其中五面体单元还分为棱锥形(或楔形)和金字塔形单元等。结构网格的最大特点在于网格中节点排列有序，邻点间关系明确，结构简单，构造方便，与计算机语言自然匹配，容易计算，网格生成速度快，质量好，数据结构简单等优点；缺点是适用的范围比较窄，只适用于形状规则的图形，对复杂几何形状的适应能力差。非结构网格舍去了网格节点的结构性限制，易于控制网格单元的大小、形状及节点位置，灵活性好，对复杂外形的适应能力强——流场变化比较大的地方，可以进行局部网格加密。但其无规则性也导致了在模拟计算中存储空间增大，寻址时间增长，计算效率低于结构化网格，计算时间长等缺点。 [1]。 （a ）三角形 （b ）四边形 图1 常用的2D 网格单元 （a ）四面体 （b ）六面体 （c ）五面体（凌锥） （d ）五面体（金字塔） 图2 常用的3D 网格单元 3 单连域与多连域网格 网格区域分为单连域和多连域两类。所谓单连域是指求解区域边界线内不包含有非求解
教学方法与手段改革情况综述
教学方法与手段改革情况综述 1．教学方法改革： 积极探索“以学生为中心”的教学改革，通过教学方法和教学手段改革，促进了教学质量的提高。 （1）改革传统的课堂教学方法。 在教学方法上突出启发式、讨论式、师生互动式和辩论式等形式，使课堂气氛生动活泼，激发学生的学习兴趣，促进学生积极思考。在课堂上注重处理好难点与重点、概念与应用、标准与灵活的关系，做到精讲多练、边讲边练、讲练结合。经常选择一些成功与失败的工程案例让学生参与分析，大大激发学生的创新思维，在教学中还采用师兄师姐传帮带的方式，带学生到上一届毕业生工作的单位现场，请毕业生现场讲解，或请毕业生回校现身说法，师兄师姐的成功大大激发了学生的学生积极性。 由于计算机网络技术发展十分迅速，并且包含了通信技术和计算机技术两大部分，因此在计算机网络技术专业的许多课程中，有很多问题是比较难以分辨清楚的，在技术选型和产品选型等方面并没有唯一正确的答案。例如：综合布线是一门引入我国只有10多年的新型综合性学科，在技术选型和产品选型等方面并没有唯一正确的答案，需要根据用户需求、用户投资、技术指标等诸多条件进行选择，授课教师在学生掌握一定的专业知识后，在教学中选择综合布线领域的几个热门技术话题，如“选择超5类还是6类布线系统”、“采用光纤还是双绞线”、“屏蔽双绞线系统与非屏蔽双绞线系统的选择”，将学生分为正反方进行辩论，使学生在辫论中加深对知识的理解和认识，对实际问题的分析判断，增强对技术的运用能力。 （2）工程项目实践教学模式的改革。 从2003年首届“综合布线技术与工程实训”教学开始，就进行了工程项目实践教学模式改革。由唯康通信技术公司提供技术支持，2001/2002/2003三届学生已分别完成5栋学生宿舍的网络布线工程，取得了显著的教学效果。实践教学由模拟环境向真实环境，从独立分项的技术实践向综合性的工程实践跃进，在教学中突出体现培养学生的岗位职业能力和综合素质能力。工程项目实训教学除了对学生进行了专业技能训练外，还锻炼了学生的组织能力、沟通能力、协作能力，了解认识了工程过程及管理运行和实际工作中需要的综合素质，从而深化了教学的综合效应，较好地实现了课堂教学与未来工作岗位间的“短距离对接”。 2．教学手段改革： 在教学中充分运用现代教育技术，除英语和高等数学等基础课外的课程全部采用多媒体教学，必修课多媒体使用率为100%。“综合布线技术与工程”课程已开发成为网络课程资源，教学资源全放在校园网上给学生自主学习，教学网站设立答疑室，实现了教师与学生网上教学交流，及时解决学生学习过程中遇到的问题，确保学生能以各种方式和途径进行学习，该课程已在2005年评为学校及广东省精品课程，并被推荐参评国家级精品课程。在教学中采用现场教学、示范教学、实物教学、和案例教学等模式。在讲解服务器结构时，将服务器拿到教室拆开来讲解；讲授网络拓扑结构时，将学生带到校园网或其它现场进行教学；讲授光纤熔接技术时，教师做示范教学。 .2教学方法与手段改革 自评等级：A 本专业积极开展教学方法的改革，推动研究性教学，推广先进的教学方法，有效地培养学生的创新能力和技术应用能力；2.积极开展教学手段的改革，必修课有35%以上使用多媒体授课。 随着航海新技术的不断开发和应用， 21 世纪将赋予航海一个全新的概念，因此，航海专业课程应不断地调整课程结构和更新课程内容，以满足航海技术的不断发展和现代化航海事业的需要。 为实现改革目标，我们重点在以下方面进行了改革和调整：
ICEM万能网格方法介绍
ICEM万能网格方法 众所周知，ICEM CFD以其强大的网格划分能力闻名于世，同其他类似网格划分软件一样，ICEM提供了结构网格和非结构网格划分功能。结构网格质量一般较高，有利于提高数值分析精度，但是对于过于复杂的几何体，其缺点也是显而易见的：需要耗费大量人力思考块的划分方式，且经常造成局部网格质量偏低的局面。而非结构网格因其快速、智能化划分方式获得了人们的青睐，但其网格形式一般呈四面体或三角形，不易于流动方向垂直，进而经常造成数值扩散。 那么有没有更好的网格划分方式，能够将结构网格和非结构网格的优点结合在一起，既能又快又好的生成网格、又提高计算精度呢？答案是肯定的。CFD资料专营店老板在研究所搞数值计算多年，对于网格划分更是非常熟悉，在这里总结了ICEM CFD中两种核心技术----六面体核心网格和混合网格技术的使用方法，这两种办法可以说适用于所有复杂几何体，是万能的！希望能够为因几何结构过于复杂、苦于无法做出较高质量结构网格、却又不想使用非结构网格的同仁们提供新的思路，帮你们打通网格难关！ 一、六面体核心网格技术 ICEM CFD中有一种新技术，即六面体核心网格技术，其原理是首先生成四面体网格，然后通过先进算法，将大部分区域内的四面体网格破碎、整合成六面体网格，只有在几何非常复杂或者边缘地带才会保留四面体网格。这样生成的网格集合了四面体网格和六面体网格的优势，既节省时间；因为大部分区域是结构网格、完全可以与流
动方向垂直，因而能够保证计算精度。除此之外，六面体核心网格还能在四面体网格的基础上减少约60%-80%的网格数量，非常有利于充分利用计算机资源，加快计算时间。 效果如图所示： (图1)未使用六面体核心网格技术的网格截面 （图2）使用六面体核心网格技术后的网格截面
网格生成技术
I 目录 1 概述 (1) 2 结构网格 (3) 2.1 贴体坐标法 (3) 2.2 块结构化网格 (11) 3 非结构网格 (16) 3.1 概述 (16) 3.2 阵面推进法 (16) 3.3 Delaunay三角划分 (19) 3.4 四叉树（2D）/八叉树（3D）方法 (21) 3.5 阵面推进法和Delaunay三角划分结合算法 (22) 4 其他网格生成技术 (23) 4.1 自适应网格 (23) 4.2 混合网格 (25) 4.3 动网格 (26) 4.4 曲面网格 (27) 4.5 重叠网格 (28) 5 网格生成软件 (29) 5.3 Gambit (29) 5.2 ICEM CFD (30) 5.1 TrueGrid (32) 5.2 Gridgen (34)
1 概述 计算流体力学作为计算机科学、流体力学、偏微分方程数学理论、计算几何、数值分析等学科的交叉融合，它的发展除依赖于这些学科的发展外，更直接表现于对网格生成技术、数值计算方法发展的依赖。 在计算流体力学中，按照一定规律分布于流场中的离散点的集合叫网格（Grid），分布这些网格节点的过程叫网格生成（Grid Generation）。网格生成是连接几何模型和数值算法的纽带，几何模型只有被划分成一定标准的网格才能对其进行数值求解，所以网格生成对CFD至关重要，直接关系到CFD计算问题的成败。一般而言，网格划分越密，得到的结果就越精确，但耗时也越多。1974年Thompson等提出采用求解椭圆型方程方法生成贴体网格，在网格生成技术的发展中起到了先河作用。随后Steger等又提出采用求解双曲型方程方法生成贴体网格。但直到20世纪80年代中期，相比于计算格式和方法的飞跃发展，网格生成技术未能与之保持同步。从这个时期开始，各国计算流体和工业界都十分重视网格生成技术的研究。上个世纪90年代以来迅速发展的非结构网格和自适应笛卡尔网格等方法，使复杂外形的网格生成技术呈现出了更加繁荣发展的局面。现在网格生成技术已经发展成为CFD的一个重要分支，它也是计算流体动力学近20年来一个取得较大进展的领域。也正是网格生成技术的迅速发展，才实现了流场解的高质量，使工业界能够将CFD的研究成果——求解Euler/NS方程方法应用于型号设计中。 随着CFD在实际工程设计中的深入应用，所面临的几何外形和流场变得越来越复杂，网格生成作为整个计算分析过程中的首要部分，也变得越来越困难，它所需的人力时间已达到一个计算任务全部人力时间的60%左右。在网格生成这一“瓶颈”没有消除之前，快速地对新外形进行流体力学分析，和对新模型的实验结果进行比较分析还无法实现。尽管现在已有一些比较先进的网格生成软件，如ICEM CFD、Gridgen、Gambit等，但是对一个复杂的新外形要生成一套比较合适的网格，需要的时间还是比较长，而对于设计新外形的工程人员来说，一两天是他们可以接受的对新外形进行一次分析的最大周期。要将CFD从专业的研究团体中脱离出来，并且能让工程设计人员应用到实际的设计中去，就必须首先解决网格生成的自动化和即时性问题，R.Consner等人在他们的一篇文章中，详细地讨论了这些方面的问题，并提出：CFD研究人员的关键问题是“你能把整个设计周期缩短多少天？”。而缩短设计周期的主要途径就是缩短网格生成时间和流场计算时间。因此，生成复杂外形网格的
自动网格生成法
自动网格生成法 二维网格生成—Advancing Front方法 从概念上来讲，Advancing front方法是最简洁的方法之一。单位元素生成算法始于一个特殊边界条件所定义的“front”,此算法逐级地生成各个元素，同时“front”元素离散地前进，直至整个区域都被元素所覆盖。 网格生成过程包括三个主要步骤： 1、在边界上生成节点，形成一个离散的区域边界。 2、在离散区域边界内生成元素（亦或节点）。 3、强化节点形状以提高网格图形清晰度。 在介绍这个方法之前我们先介绍以下有关于二维空间地几何表示。 一、二维网格的几何特征 我们利用网格参数（一般是空间的函数）来表征网格的一些性质，诸如节点尺寸，节点形状和节点方向等等。网格参数包括两个相互正交的单位矢量a1和a2表示的方向参数，和由两个相互正交代表节点形状的矢量的模值h1和h2。前者表征网格节点伸展的方向，注意的是，只有在生成的是非各向同性的网格内，方向参数才有定义，否则方向矢量是常单位矢量，而尺寸参数有h1=h2，这样就定义了各向同性的平凡网格。 二、区域的几何表示 边界曲线的表示： 我们一般用组合参数样条线表示曲线边界单位，利用参数t，我们利用二维矢量函数表达出曲线边界： r t=x t,y t,0≤t≤1 一般来讲，一条组合样条曲线至少是C1连续的，以保证边界曲线平滑和算法要求的数学连续性。我们下面将要用厄米三阶样条线，当然还有许多就不一一举例了。 样条线的参数表达式如下： X t=H0t,H1t,G0t,G1t?x0,x1,x,t0,x,t1T,0≤t≤1 转置的前两项是曲线的两个端点，而后两项是它们对t求导现在端点处的值。另外G和H分别是四个三阶厄米多项式： H0t=1?3t2+2t3 ; H1t=3t2?2t3 G0t=t?2t2+t3 ; G1t=?t2+t3 此时，参数表达式可以通过一个系数矩阵来描述： X t=1,t,t2,t3M x0,x1,x,t0,x,t1T,0≤t≤1 其中M矩阵读者很容易写出，是一个4*4的方阵，而每一列是这些厄米多项式的系数排列而成。我们把这个表示称之为样本表示。每个边界都包含n个这样的数据点： x i,i=1,2,3,……,n 利用内插法可以构造出如下形式的关系式： X u=H0t x u i?1+H1t x u i+Δi G0t x,t u i?1+Δi G1t x,t u i 其中Δi是单位区间的长度。同时参数t也变为离散的取值是单位区间从原点到任意点所有的个数。如果参数的离散取值正好是i，那么u的表达式将简化为：
英语教学方法汇总-语言教学种类概论
語言教學種類概論： 1.傳統語言教學法 傳統語言教學法包括：文法翻譯法、直接教學法、聽說教學法與認知 教學法。 1.文法翻譯法(Grammar-Translation Approach) ?緣起與教學理念： 文法翻譯法大約衍生於一七八０年代(Stem, 1983)。一九二０年代 到五０年代的拉丁文文法教學的主要目的是訓練學生有研讀拉丁 文及希臘文文學典籍的能力。其次為增進對第一語言的深入瞭解。 第三為訓練學生的閱讀能力，加強學生對較難教材的學習能力。教 學著重於對文法規則的解說與字彙的學習與記憶。 (X)教材設計與教學方式： 閱讀的材料主要是取自於文學著作，為文法翻譯者編著的書籍，內 容的主要特色是每課課文之前有單字表文後有長篇的文法解析，練 習的份量不多。 ?適用的語言能力範圍： Listening Speaking Reading Writing 聽說讀寫
L1 + + L2 + + L1 ?? L2 第一語言和第二語言並重 R=W 閱讀與寫作並重，聽力與說話不受重視 2.直接教學法 (The Direct Method) ?緣起與教學理念： 直接教學法約萌芽於十八世紀末期 (Stem, 1983)。鑑於文法翻譯法著重於熟記文法規則，無法習得交談能力以及兒童對第一語言習得的經驗而提倡。這個教學法在一九六０年代中期頗具勢力，又稱為『常識法』(mon sense method)。強調在有意義的語言學習環境以畫圖、示範及表演等方式施教，提供以學習語言為主的密集式語言訓練。 (X)教材設計與教學方式： 標的語言(target language)教學使學生完全投入在學習第二語言的情境中。 ?優點：
并行网格生成技术
并行网格生成技术 分类 基于以下三种网格生成技术：Delaunay 网格前沿法，边细分法。 并行网格生成将原始网格生成问题划分成N个子问题来求解。 子问题的求解可分为以下三种形式： 紧耦合，部分耦合，无耦合。 并行网格生成中的难点在于 1.维持并行算法的稳定性，使得并行算法的结果正确。 2.代码重用：将原始算法移植为并行算法时不需要改动原始算法代码，并且能保证并行算法的正确性。 基于Delaunay的方法 空洞算法： 上述算法并行化后引发如下问题：
图(a)中两个空洞相交，使得产生的三角剖分边相交。 图(b)中两个空洞共享一条边，使得最终产生的剖分可能不满足德劳内空圆准则。 紧耦合算法： Parallel Optimistic Delaunay Meshing Method (PODM) PODM算法对子网格划分没有要求，这个算法通过重新划分子网格边界来保证算法稳定性。如下图(a)所示，空洞扩展到子区域之外时，将通过子区域之间的通信来保证算法的正确性。因此，这个算法是紧耦合的，不具备代码重用性。 图(a)是空洞扩展到子区域之外的情况。 图(b)是并行插入时的同步时间图。 无耦合算法： Parallel Projective Delaunay Meshing (PPDM) PPDM算法的基本思想是预先计算出Delaunay-admissible子区域边界。即，最终生成的Delaunay剖分将包括这个边界。
这样，每个子网格就可以完全独立的计算各自剖分。 因此，这个算法是无耦合并且是可完全代码复用的。 生成Delaunay-admissible子区域边界的基本思想如下: 先生成三维点集的一个凸壳。首先用Inertia Axis分割法将凸壳用平面II分成两个近似相等 的部分。然后搜索所有三角面(如上图)，使得存在一个空球，球心在平面II上，球面经过P,Q,R且球内不包含其它任何点。这样，这些三角面就构成了一个Delaunay-admissible边界。 部分耦合算法： Parralel Constrained Delaunay Meshing (PCDM) method
教学方法概论自己总结
教学方法概论 第一讲教学方法论概述一，教学方法的概念与意义 1，教学方法的概念◎教学就是教的人指导学的人进行学习的活动。是教和学相结合或相统一的活动。◎教学方法是指在教学过程中，教师指导学生学习以达到教学目的而采取的教与学相互作用的活动方式的总 办法说：教学方法 教学方法是联系教师教与学生学的重要纽带2教学方法是实现教学任务的必要条件。3 4教学方法是影响教师威信和师生关系的重要原因。5教学方法会影响学生的身心发展。 二,教学方法的历史发展与改革教学方法的发展呈现出一种新的趋势 三,现代教学方法改革与发展的特点1美国心理学家布鲁纳的发现教学法,是以结构主义认知心理学为基础的,美国心理学家斯金纳提出程序教学法,是经行为主义心理学为基础的.保加利亚心理学家洛扎诺夫提暗示教学法,是以无意识心理学为基础的,,前苏联心理学业家赞科夫,更是把发展心理学,个性心理学研究成果引进到教学理论研究领域. 2现代教学方法的发展与才学实验紧密结合3以系经统整体的观点研究教学方法理论, 4注重教学方法在发展学生智能,培养学生非认知因素中职能作用的发挥5把研究学生的学习方法,培养学生的自学能力放在前所未有的突出地位, 现代教学理论强调,要确立学生在教学过程中的主体地位,明确地主张把教建立在学的基础上,在改进教学方法的同时,通过多种途径对学生的学习方法进行了有效的指导与培养. 三,教学方法选择做到最优教学法1总体把握原则2师生其鸣原则3 1, 2 , 一,教学设计的依据与意义 二，教学设计的依据14依据学生的特点5依据教师的教学经验 二，教学设计的原理与模式 1教学设计的基本程序1规定目标2确定起点3分析起点4考虑方法5引起反映6科学测量 2，一，系统分析模式加涅和布里格斯二，目标模式，由美国教学设计专家，迪克和科里提出的。三，过程模式，由美国新泽西州立大学教授肯普提出的。 三、（一），教学目标设计的基本要求1一般目标与具体目标相结合2集体目标和个人目标相结合3难度适中4便于检测（二），教学起点的确立 1对学习者认知因素的分析2对学习者非认知因素的分析3对学习者社会因素的分析奥苏贝尔提出的先行组织者说，（三），教学内容的设计 1钻研大纲，明确目的2通览教材，鸟瞰全局3疏通教材，清除障碍4熟悉教材，重点记忆5分析教材，把握三点6精心设计，妥善安排7阅读资料，吸取营养（四），教学结构的设计1组织教学2检查复习3学习新教材4巩固新教材5布置课外作业 一,课堂常用教学方法常用教学方法以语言传递为主的教学方法3以实际操作为主（实验法、实习法、练习法） 是能充分发挥教师的主导作用，有利于节省时间，提高教学效率，有利于学生掌握系统的知识。缺点是课堂上学生的活动少，容易产生依赖思想，易使学生处于被动，成为注入式教学。根据不同学科的性质和教学任务的需要，教师运用讲授法时，常常采用讲述，讲解，讲读，讲演等不同的具体方式。运用讲授法的基本要求?讲授内容要有科学性和思想性?讲授要有系统性?讲授要有启发性?讲究语言 又称问答法和提问法，是指教师根据学生已有的知识经验，提出问题，并通过问答的形式应到学 谈话法的形式，从实现教学任务来说，主要有传授新知识谈话，巩固知识谈话和指导性谈话三种。运用谈话法的基本要求：?充分准备。?精心设 ?及时总结 运用讨论发的基本要求：1讨论前，师生双方必须做好充分准备。
有限元网格剖分方法概述
有限元网格剖分方法概述 在采用有限元法进行结构分析时，首先必须对结构进行离散，形成有限元网格，并给出与此网格相应的各种信息，如单元信息、节点坐标、材料信息、约束信息和荷载信息等等，是一项十分复杂、艰巨的工作。如果采用人工方法离散对象和处理计算结果，势必费力、费时且极易出错，尤其当分析模型复杂时，采用人工方法甚至很难进行，这将严重影响高级有限元分析程序的推广和使用。因此，开展自动离散对象及结果的计算机可视化显示的研究是一项重要而紧迫的任务。 有限元网格生成技术发展到现在, 已经出现了大量的不同实现方法，列举如下： 映射法 映射法是一种半自动网格生成方法，根据映射函数的不同，主要可分为超限映射和等参映射。因前一种映射在几何逼近精度上比后一种高，故被广泛采用。映射法的基本思想是：在简单区域内采用某种映射函数构造简单区域的边界点和内点，并按某种规则连接结点构成网格单元。也就是根据形体边界的参数方程，利用映射函数，把参数空间内单元正方形或单元三角形(对于三维问题是单元立方体或单元四面体)的网格映射到欧氏空间，从而生成实际的网格。这种方法的主要步骤是，首先人为地把分析域分成一个个简单可映射的子域，每个子域为三角形或四边形，然后根据网格密度的需要，定义每个子域边界上的节点数，再根据这些信息，利用映射函数划分网格。 这种网格控制机理有以下几个缺点： （1）它不是完全面向几何特征的，很难完成自动化，尤其是对于3D区域。 （2）它是通过低维点来生成高维单元。例如，在2D问题中，先定义映射边界上的点数，然后形成平面单元。这对于单元的定位，尤其是对于远离映射边界的单元的定位，是十分困难的，使得对局部的控制能力下降。 （3）各映射块之间的网格密度相互影响程度很大。也就是说，改变某一映射块的网格密度，其它各映射块的网格都要做相应的调整。 其优点是：由于概念明确，方法简单，单元性能较好，对规则均一的区域，适用性很强，因此得到了较大的发展，并在一些商用软件如ANSYS等得到应用。 2 。拓扑分解法 拓扑分解法较其它方法发展较晚, 它首先是由Wordenwaber提出来的。该方法假设最后网格顶点全部由目标边界顶点组成, 那么可以用一种三角化算法将目标用尽量少的三角形完全分割覆盖。这些三角形主要是由目标的拓扑结构决定, 这样目标的复杂拓扑结构被分解成简单的三角形拓扑结构。该方法生成的网格一般相当粗糙, 必须与其它方法相结合, 通过网格加密等过程, 才能生成合适的网格。该方法后来被发展为普遍使用的目标初始三角化算法, 用来实现从实体表述到初始三角化表述的自动化转换。 单一的拓扑分解法因只依赖于几何体的拓扑结构使网格剖分不理想，有时甚至很差。 3．连接节点法 这类方法一般包括二步：区域内布点及其三角化。早期的方法通常是先在区域内布点, 然后再将它们联成三角形或四面体, 在三角化过程中, 对所生成的单元形状难于控制。随着Delaunay三角化(简称为DT ) 方法的出现, 该类方法已成为目前三大最流行的全自动网格生成方法之一。 DT法的基本原理：任意给定N个平面点Pi(i=1,2,…,N)构成的点集为S，称满足下列条件的点集Vi为Voronoi多边形。其中，Vi满足下列条件： Vi ={ X：|X- Pi|(|X- Pj|,X(R2,i(j,j=1,2,…,N }Vi为凸多边形，称{ Vi}mi=1为Dirichlet Tesselation
对外汉语教学概论_考点归纳_
对外汉语教学概论 第一章对外汉语研究的四个层面 ①本体论：从事汉语本体研究，其理论基础为语言学。 ②认识论：从事汉语习得与认知研究，其理论基础是心理学。 ③方法论：从事教学理论与方法研cc究，其理论基础是教育学。 ④工具论：从事现代科技手段应用于教学与学习的研究，其理论基础为计算语言学和现代教育技术。 第二章 教学大纲的类型及定义（结果式大纲）P28~31：：：： ①第二语言教学法理论根据大纲对教学容描述的侧重点不同，把教学大纲分为结果式大 纲和过程式大纲。所谓结果式大纲主要是对语言项目和言语技能的归纳，重点是描述学习者通过学习所应获得的知识和技能，侧重语言教学的最终结果；所谓过程式大纲主要是对学习的任务和教学的程序的描述，重点在语言学习和语言活动本身，侧重语言教学的过程。结果式大纲又可以分为组合型（传统的语法大纲）和分解型（意念—功能大纲）；过程式大纲又可分为任务型（学习的角度）和程序型（教学的角度）。 ②语法大纲是传统的大纲类型；功能-意念大纲（主要容是功能<即使用语言的目的>和意 念<即语言表达的概念意义>项目）是另一个主要的大纲类型；任务大纲是20世纪80年代以后兴起的一种新的大纲类型。 《汉语水平等级标准》研制的具体原则 综合性原则，针对性原则，限定性原则，系列性原则，导向性原则。P34~35 《汉语水平语法等级大纲》主要特点 ①突出语言的使用规则，而不是详细介绍语法理论和语法知识。②重视对语言结构形式 的描写，同时又注重结构形式与意义的结合。③对语法规则的说明简明、通俗、具体、实用。④从典型的语言材料出发选取和确定语法项目和语法点。⑤根据外国人学习和使用汉语的学习需求和对外汉语教学的教学需求，对理论语法的容和结构作相应的繁简处理，选取和确定有针对性和实用性的语法项目和语法点。⑥不要求进行详尽的语言分析，而是要求帮助学生掌握必要的语言规律，并运用这些规律去指导语言实践活动。 对外汉语教学的教学类型①汉语言专业教育，指对外汉语教学的专业学历教育。②汉语
第1章 算法概述
第1章算法概述 ●理解算法的概念。 ●理解什么是程序，程序与算法的区别和内在联系。 ●掌握算法的计算复杂性概念。 ●掌握算法渐近复杂性的数学表述。 ●掌握用C++语言描述算法的方法。 1.1算法与程序 1.1.1 算法(Algorithm) 算法是指解决问题的一种方法或一个过程。 算法是若干指令的有穷序列，满足性质： ①输入(Input)：一个算法有0个或多个输入，以刻画运算对象的初始情况，所谓0 个输入是指算法本身定出了初始条件。 ②输出(Output)：一个算法有一个或多个输出，以反映对输入数据加工后的结果， 没有输出的算法是毫无意义的。 ③确定性(Definiteness)：组成算法的每条指令是清晰，无歧义的。 ④有限性（Finiteness）：算法中每条指令的执行次数是有限的，执行每条指令的时 间也是有限的。 ⑤可行性(Effectiveness)：算法中执行的任何计算步都是可以被分解为基本的可执行 的操作步，即每个计算步都可以在有限时间内完成（也称之为有效性）。 1.1.2 程序(Program) ●程序是算法用某种程序设计语言的具体实现。 ●程序可以不满足算法的性质(4)。 ●例如操作系统，是一个在无限循环中执行的程序，因而不是一个算法。 ●操作系统的各种任务可看成是单独的问题，每一个问题由操作系统中的 一个子程序通过特定的算法来实现。该子程序得到输出结果后便终止。 1.1.3 问题求解(Problem Solving) ●例：编写判断存放在单链表L中的字符串是否为回文的函数。 存放字符串的单链表L的长度已知，L的示意图如下：
算法： ①定义一个栈（栈的元素类型为char ），并初始化；（SqStack S; initStack(S);） ②将单链表存储的字符串中的前一半字符进栈； ③将栈中的字符逐个与单链表中后半部分的字符进行比较，如果字符全部相等，则判断字符串是回文，如果有一个字符不相等，则判断不是回文。 bool HuiWen(LinkList L,int n){ int i=1; SqStack s; initStack(s); LinkList p=L->next; while(i<=(n/2)){ push(S,p->data); p=p->next; i++; } if((n%2)==1) p=p->next; while(p!=NULL){ if(pop(S)==p->data) p=p->next; else return false; } return true; } 1.2 算法复杂性分析 算法复杂性 = 算法所需要的计算机资源 算法的时间复杂性T(n)； 算法的空间复杂性S(n)。 其中n 是问题的规模（输入大小）。 1.2.1 算法的时间复杂性 算法的时间复杂性应该集中反映算法的时间效率，并从算法的实际计算机中抽象出来。这个量应该只依赖于要解的问题的规模（N ）、算法的输入（I ）和算法本身（A ）。 算法的时间复杂性可表示为如下的三元函数：T=T(N, I, A) 由于A 隐含于函数名当中，T 可简化为：T=T(N, I) 根据T(N, I)的概念，它应该是算法在一台抽象的计算机上运行所需的时间。 设此抽象计算机所提供的元运算有k 种，分别为O 1, O 2, …, O k ，又设每执行一次这些运算的时间分别为t 1, t 2, …, t k 。 对于给定的算法A ，用到元运算O i 的次数为e i ，显然e i 为N 和I 的函数，因此有： 一般我们只讨论三种情况下的时间复杂性，即最坏情况、最好情况和平均情况 ()()∑ ==k i i i I N e t I N T 1 ,,
英语教学法概述.doc
英语教学法概述 根据不同时期不同阶段的发展，According to the development of different stage and different periods.英语教学法主要分为传统和现代两大类Teaching methodology mainly divided into 2 types:traditional pedagogy and modern English teaching.传统教学法包括语法翻译法(The Grammar-Translation Method)、直接法(The Direct Method)、听说法(The Audio-lingual Method)，还有教授语法知识的演绎法(The Deductive Method)、归纳法(The Inductive Method)等。Traditional pedagogy includes t he Grammar-Translation Method, the direct method , the Audio-lingual Method, The Deductive Method and The Inductive Method.现代英语教学包括情景语言法、视听法、交际法、自然法、全身反应法、暗示法等。归而言之，无论采取哪一种方法，都必须与教学大纲所规定的教学任务和目标相对应。Modern English teaching includes scene language method, audio visual approach, communicative approach, Natural Approach, The Total Physical Response Method, suggestopaedia. No matter what kind of method to take,Must be with the teaching program by corresponding teaching task and goal. 下面介绍几种外语教学法的主要流派及其特点 This paper introduces several below the main schools of teaching foreign languages and the characteristics 一、翻译法(Translation Method)
流体机械CFD中的网格生成方法进展
文章编号: 1005 0329(2010)04 0032 06 技术进展 流体机械CFD中的网格生成方法进展 刘厚林,董 亮,王 勇,王 凯,路明臻 (江苏大学,江苏镇江 212013) 摘 要: 网格生成技术是流体机械内部流动数值模拟中的关键技术之一,直接影响数值计算的收敛性,决定着数值计算结果最终的精度及计算过程的效率;本文在分析大量文献的基础上,首先,对流体机械CFD中的网格生成方法即结构化网格、非结构化网格、混合网格进行了比较全面的总结,系统地分析这些网格划分方法的机理、特点及其适用范围;其次,对特殊的网格生成技术,如曲面网格生成技术、动网格技术、重叠网格生成技术、自适应网格技术进行了阐述;再次,指出了良好的网格生成方法应具备的特点;最后提出了网格生成技术的发展趋势。 关键词: 流体机械;网格生成;计算流体动力学;动网格;自适应网格 中图分类号: TH311 文献标识码: A do:i10.3969/.j i ssn.1005-0329.2010.04.008 Overvie w onM esh Generati o n M et hods i n CF D of F lui d M achinery L IU H ou-lin,DONG L iang,W ANG Y ong,W ANG K a,i LU M i ng-zhen (Jiangsu U n i v ers it y,Zhenji ang212013,Ch i na) Abstrac t: M esh genera ti on techno logy i s one of the cr iti ca l technology f o r fl u i d m ach i nery fl ow nume rica l s i m u l at-i on,and d-i rectly i nfl uence t he astr i ngency o f nume rical si m u l a ti on,wh ich has an i m portan t e ffect on the nu m er ica l s i m u l a tion results,fi na l precision and the effi c i ency o f compu tati onal process.O n the bas i s o f analyzi ng a great dea l litera t ures,firstl y,m esh genera ti on m ethods and t heory of fluid m ach i nery are comprehens i ve l y su mm ar i zed such as structured mesh,unstructured mesh,hybrid gr i d and respecti ve re lati ve m erits and the pr i nciple,charac teristcs and scopes of t hese m ethods we re sy stema ti ca lly ana l ysed.Second-ly,Spec i a lm esh generation m ethod w ere su mm ar i zed,such as surface m eshi ng,m ov ing gr i d,adapti ve gr i d and especiall y i ntro-duced the pr i nci p le and app licati on areao f adapti ve g ri d.T h irdly,the character i sti c o f m esh g enerati on m e t hod w ere pion ted out. F i na lly,t he trends of mesh generati on are presen ted,and the tre m endous d ifference i s analyzed i n mesh au t om atic gene ra tion at a-broad and the necessary o f exp l o iti ng CFD soft w are and resea rchi ng the m esh auto m atic gene ration techn i que i n our country are put forwa rd. K ey word s: fl uids m achi nery;m esh g enerati on;co m puta ti ona l fl u i d dyna m ics;mov i ng gr i d;adaptive gr i d 1 前言 计算流体动力学(CFD)中,按一定规律分布于流场中的离散点的集合叫网格,产生这些节点的过程叫网格生成。网格生成是连接几何模型和数值算法的纽带,几何模型只有被划分成一定标准的网格时才能对其进行数值求解,一般而言,网格划分越密,得到的结果就越精确,但耗时也越多。数值计算结果的精度及效率主要取决于网格及划分时所采用的算法[1],它和控制方程的求解是数值模拟中最重要的两个环节。网格生成技术已经发展成为流体机械CFD的一个重要分支。现有的网格生成方法主要分为结构化网格、非结构化网格和混合网格三大类。 收稿日期: 2009 11 04 基金项目: 国家杰出青年基金(50825902);国家 863 计划(2006AA05Z250)