基于仿生学的空间数据挖掘技术发展与应用
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篇1：基于仿生学的空间数据挖掘技术发展与应用
基于仿生学的空间数据挖掘技术发展与应用
分析了仿生学应用于空间数据挖掘的必要性及可行性;阐述了神经网络、遗传算法和基因表达式编程的'应用研究;探讨了空间数据挖掘仿生学方法以及空间数据挖掘仿生学方法的未来发展.
作 者：刘海涛 元昌安 李桂来 LIU Hai-tao YUAN Chan-gan LI Gui-lai 作者单位：刘海涛,LIU Hai-tao(广西师范学院资源与环境科学学院,山东,临沂,276005)元昌安,李桂来,YUAN Chan-gan,LI Gui-lai(临沂师范学院信息学院,山东,临沂,276005)
刊 名：广西师范学院学报（自然科学版） 英文刊名：JOURNAL OF GUANGXI TEACHERS EDUCATION UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)： 26(2) 分类号：P208 TP18 TP311.13 关键词：空间数据挖掘 仿生学 神经网络 遗传算法 基因表达式编程篇2：基于ArcSDE与Oracle空间数据集成的应用
基于ArcSDE与Oracle空间数据集成的应用
主要介绍利用ArcSDE和Oracle9i建立空间数据库来存储、管理空间数据和属性数据的原理及技术优势.本空间数据库以ArcGIS Engine作为开发平台,以.NET的`核心语言C#为开发语言,建立客户端与数据库的连接,同时给出相应的连接代码,并成功应用到广西红树林资源管理系统中.取得较好的效果.
作 者：周梅 杨锴 谭顺平ZHOU Mei YANG Kai TAN Shun-ping 作者单位：周梅,ZHOU Mei(广西大学,林学院,广西,南宁,530004)杨锴,YANG Kai(东南大学,交通学院,江苏,南京,210018)
谭顺平,TAN Shun-ping(广西财经学院,广西,南宁,530003)
刊 名：广西大学学报（自然科学版） ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF GUANGXI UNIVERSITY（NATURAL SCIENCE EDITION） 年，卷(期)： 32(4) 分类号：O141 关键词：SDE 关系数据库管理系统 空间数据 属性数据 ArcGIS 红树林篇3：《眼睛与仿生学》
《眼睛与仿生学》
【目的要求】1.掌握本文由一般到特殊，由简单到复杂的说明顺序和整体“总──分──总”式，主体“横式”的结构特点。
2.认识本文举例和比较交错运用以及分析和综合的说明方法。
3.认识本文准确，严密和简明的语言特点。
【课文分析】
1.注音释义
制导：通过无线电装置，控制和引导导弹等，使其按一定轨道运行。
散射：光线通过有尘土的空气或胶质溶液等媒质时，部分光线向多方面改变方向的现象。
明察秋毫：比喻目光敏锐，连极细小的事物都看得清楚。秋毫：秋天鸟兽身上新长的细毛。
别具一格：另有一种独特的风格。
2.内容主旨
课文可分为三部分。
第一部分从“眼睛是人和动物的重要感觉器官”到“这对发展现代科学技术有重要的意义。”第二部分从“人眼的光学系统跟照相机是十分类似的”到“大大提高了工效与质量。”第三部分从“上述各方面的研究工作”到“感觉仿生已经成为目前仿生学的发展重点。”
第一部分共有三个自然段，分别讲的是(1)眼的重要(2)眼的功能(3)眼睛与仿生学，第一部分讲的是“研究视觉仿生的意义”。第二部分则探讨了研究视觉仿生的成果，又可以分为两层，第一层讲单眼的构造与功能，从文章的第四自然段到第九自然段分别讲了人眼、蛙眼、鹰眼，第二层则分别以象鼻虫、蜜蜂、蜻蜓和苍蝇为例讲了复眼的构造与功能，从第十自然段到第十四自然段。文章的第三部分则说明了仿生学的定义，任务、研究范围和发展重点。
这篇文章是介绍仿生学这门新兴科学的说明文，为了说明这门新兴科学，作者运用了举例和比较交错运用，以及分析与综合的说明方法，具体，生动的生活实例加上本文准确、严密、简明的语言把深奥难懂的科学道理表达得深入浅出、通俗易懂。
3..写作手法
①说明顺序有条不紊
合理的说明顺序对于说明非常重要，因此说明文的顺序必须既符合人们认识客观事物的规律，又符合事物本身固有的特点。人们认识事物有它的规律性，如由感性到理性，由简单到复杂；事物和事理本身都有它内在的逻辑关系，如“一般──特殊”；“整体──部分”；“因──果”；“主──次”；“深──浅”；“大──小”（或相反）。按照这些关系安排说明顺序，就叫逻辑顺序。由于仿生学是一门新兴科学，人们一般对它都比较陌生，所以作者不是先在科学定义上作文章，而是先介绍人们最熟悉，印象最深的人的眼睛，及其在仿生学中的意义，然后再说明一些动物的眼睛及其构造和功能。就眼的构造来说，一般眼的构造比复眼简单，所以作者先从一般眼睛谈起，然后再介绍复眼的构造及其在仿生学中的意义。
本文的说明顺序是由一般到特殊，由简单到复杂。这样的说明顺序既便于读者理解，又符合人们的认识规律，因此显得合情合理。
②结构安排紧凑合理
说明文的基本结构有“总──分──总”“总──分”、“分──总”三种形式。就文章的主体部分来说，由于层次之间的`关系不同，常见的有“纵式结构”（层进关系），“横式结构”（并列关系）和“纵、横合式结构”。通过分析各自然段的内容，可以归纳出这篇说明文的结构。全文共十六个自然段，其段落大意可分别概括为：(1)眼的重要(2)眼的功能(3)眼睛与仿生学(4)人眼的仿生价值之一(5)人眼的仿生价值之二(6)蛙与蛙眼(7)蛙眼的特点(8)蛙眼的仿生价值(9)鹰眼的仿生价值(10)复眼的启示(11)象鼻虫与仿生学(12)蜂眼的特点(13)蜜蜂与仿生学(14)蜻蜓和苍蝇与仿生学(15)仿生学的定义及研究任务(16)仿生学的研究范围，类别和发展重点。
根据以上的分析，我们可以把文章归纳为：
<一>研究视觉仿生的意义（(1)─(3)）（总）
<二>研究视觉仿生的成果（(4)―(14)）（分）
人眼──人造眼（(4)──(5)）
单眼（(4)―(9)） 蛙眼──电子蛙眼（(6)──(8)）
鹰眼──电子鹰眼（(9)）
象鼻虫──地速计（(10)──(11)）
复眼（(10)──(14)） 蜜蜂──偏光天文盘（(12)──(13)）
蜻蜓、苍蝇──复眼透镜（(14)）
<三>仿生学的定义、任务、研究范围和发展重点（(15)──(16)）（总）
对照上文的段落提纲，我们可以看出这篇文章的整体结构采用的是“总──分──总”的形式，主体结构即文章的第二部分则采用的是横式结构。
③说明方法恰到好处
交错运用举例和比较的手法是本文在运用说明方法上的特点。一边大量地举出例子，一边对举出的例子进行比较，既简略地介绍了相关事物的共同性，又详细地说明了它们的不同之处。例如，文章开头部分以人眼与照相机进行比较，来说明研究各种不同构造的眼睛在仿生学中的意义。通过两者的比较，着重说明了人眼跟照相机不同的地方：要先对图像进行信息加工，抽取线段、角度、弧度、运动、色度和明暗对比等包含重要信息的简单特征，并把它们编制成神经密码信号，再传给大脑。同时，人眼还可以对比周围的景物，使人感知自身的运动和位置状态，确定物体的距离，形状和相对大小等。又如，在介绍复眼时，以蜻蜓为例，把它同人眼相比，说明它没有眼球，不能转动，靠头部的转动朝向物体，表面是一层比较硬的半透明角膜，边缘与头部边缘融为一体。最后概括起来说明，复眼构造的特点是“精巧”；功能的特点是“奇异”，在某些方面的人眼所不及。通过举例与比较突出了人和动物眼睛的不同特征，给人留下了深刻的印像。
【资料窗】
“仿生学”正式诞生于1960年。距今2300多年前墨子和他的300弟子，花了三年时间，造了一只“会飞的木鸟”，同时间希腊阿奇卡也制成一只“机械鸽子”。东汉时，张衡制成一架能飞数里的“木雕”。大约一千九百多年前西汉京都长安有人用大鸟翮制两翼绑在双臂上能飞（滑翔）几百步。……自古就有许多中外人士模仿鸟类飞行试制飞行器，但都不成功。原因在于不了解鸟类的形态构造和生理机能适于飞行的科学原理；又不了解人不具备飞行的生理条件，人要上天，必须依靠机械动力才可能。一直到了公元19美国赖特兄弟发明了飞机，人类从此实现了几千年来梦寐以求的飞上天空的愿望。
人类飞上天空的例子，说明了仿生学的诞生有它的漫长历史；必须在科学发达的前提下才能诞生。仿生学是一门新兴不久的科学，是生物学，数学和工程技术学边缘的一门崭新学科。它首先是根据生产实际提出的技术问题，去研究生物系统某一方面的结构和功能特性──生物原型研究。然后，将研究所得生物资料进行数学分析，抽象出它们之间的内在联系，建立数学模型。从中取得对工程技术所需的资料，用于工程技术。
目前仿生学已经成为现代发展新技术的重要途径。其研究范围已发展有：
一、感觉器官模拟──目前以眼、耳、鼻三种器官为主。已模拟制成了“人造眼”、“电子耳”、“电子鼻”、“电子警犬”等。
二、神经元和神经网络的模拟──目前已制成的“人工智能机”、“自学习机”（经过两小时的训练就能正确分辨超声波是潜艇还是海豚发出的）。
三、生物定向和导航──目前已制成的有：模仿蝙蝠的盲人“探路仪”；模仿能感知千分之一温度变化的响尾蛇“探热器”；模仿鸟类迁飞和鱼、龟、鲸等回游的机制，以研制导航机制；模仿蜜蜂的“太阳罗盘”和生物种的“偏光罗盘”，“人工电子蜜蜂”；模仿蚊、蝇等具有天然导航器官──楫翅的“振动陀螺仪”，用于高速飞机和火箭。
四、生物力学──模拟人或动物肌肉的器具。如模仿膝关节制成的液压模型，可以行成。做成鲸形状的日本大型远洋货轮，提高航速百分之二十五。模仿企鹅的特殊运动方式，制成了深雪上行驶速度达时速50公里的雪地汽车。模仿袋鼠的运动制成了在沙漠中通行无阻的无轮汽车──跳跃机等。
五、生物力能学──如模仿萤火虫把化学能变化光能的效率几乎达百分之百的优点，制出冷光源，可提高电能利用效率几倍到几十倍。
六、医学仿生学──已制成的有原子动力心脏，人工肾，能做出六个基本动作的假手。
仿生学是一门综合科学，需要生物学、生理学、心理学、生物物理学、生物化学、控制论、数学、电子学、通讯、航空、航海、医学等等许多科学工作者进行合作，去解决各自需要解决的问题。
仿生学是一门新生的科学，前途广阔，不久的将来将在生产，生活各个领域里得到广泛的运用。
《一次大型的泥石流》
【目的要求】
1.了解数据的说明方法在记述性说明文中的作用。
2.掌握时间先后的说明顺序，以及整体“总──分──总”式和互体“纵式”的结构特点。
【课文解析】
1.注音释义
罕见（han） 滂沱（páng tuó） 裸露（luǒ）
瞬时：转眼间 罕见：少见 滂沱：雨下得很大
2.内容主旨
课文可以分为三个部分，段意及层次可以归纳如下：
(一)概括介绍泥石流 定义(1)
(1―2) 破坏力(2)
1.爆发概况(3)
过渡(4)
天气条件、过程(5)
(二)泥石流爆发的实况 2. 阵性流(6)
连续流(7)
形态变化(8)
.总结(9)
3.又一次泥石流(10)
(三)原因及防治 原因(11)
防治(12)
这篇文章是一篇介绍自然现像的记述性说明文，着重介绍了一次大型泥石流的爆发经过，以及对它的发生、发展和防治的若干规律性的认识，阐明了泥
篇4：有趣的生物现象与仿生学的应用
有趣的生物现象与仿生学的应用
生物界中许多生物有着惊人的本领来适应环境的变化,人类从有趣的生命现象中得到启发,模仿生物的这些本领,并结合数学、物理的.技术和原理发明了多种仪器和设备,应用于生产、生活、医药、军事等多种领域.
作 者：韩海荣 Han Hairong 作者单位：江苏省射阳县陈洋高级中学,224361 刊 名：中学生物学 英文刊名：MIDDLE SCHOOL BIOLOGY 年，卷(期)： 24(10) 分类号：Q-49 关键词：仿生学 生命现象 仿生学应用篇5：空间数据挖掘的方法进展及其问题分析
空间数据挖掘的方法进展及其问题分析
采用归纳和总结的方法,研究了每种空间数据挖掘方法的特点和使用范围,指出了目前空间数据挖掘方法的局限性,就目前空间数据挖掘存在的问题进行了深入研究.认为空间数据挖掘是一个新兴的而富有前景的'研究领域,目前只是取得了一定的初步成果,仍有大量的理论与方法需要深入研究.最后就空间数据挖掘的发展方向进行了研究和归纳.
作 者：胡圣武 李鲲鹏 HU Sheng-wu LI Kun-peng 作者单位：河南理工大学测绘与国土信息工程学院,河南,焦作,454000 刊 名：地球科学与环境学报 ISTIC英文刊名：JOURNAL OF EARCH SCIENCES AND ENVIRONMENT 年，卷(期)：2008 30(3) 分类号：P931.2 关键词：空间数据 挖掘 方法 综述篇6：浅谈刀具涂层技术发展及应用
近30余年来，刀具涂层技术迅速发展，涂层刀具得到了广泛应用，1969年德国克虏伯(Krupp)公司和瑞典山特维克(Sandvik)公司研发成功了化学气相沉积(CVD)涂层技术，并向市场推出了CVDTiC涂层硬质合金刀片产品。20世纪70年代初，美国本夏(R.Runshan)和拉格胡南(A.Raghuran)研发了物理气相沉积(PVD)工艺，并于1981年将PVDTiN高速钢刀具产品推向市场。当时CVD涂层工艺温度约 1000℃，主要用于硬质合金刀具(刀片)的表面涂层;PVD涂层工艺温度为500℃和500℃以下，主要用于高速钢刀具的表面涂层。
后来，CVD和PVD涂层技术不断迅速发展，在涂层材料、涂层设备和工艺等方面都有了很大进步，而且发展了多层材料的涂覆技术，使涂层刀具(刀片)的使用性能有了很大的提高。PVD涂层技术过去主要用于高速钢刀具，而近年来随着PVD涂层技术飞跃发展，也成功用于硬质合金刀具(刀片)，占领了硬质合金涂层刀具(刀片)的一半阵地。现在，涂层高速钢刀具和涂层硬质合金刀具(刀片)广泛应用，已占全部刀具使用总量的50%以上。
涂层刀具的优越性
在韧性较好的刀具(刀片)基体上进行表面涂层，涂覆具有高硬度、高耐磨性、耐高温材料的薄层(如TiN、TiC等)，使刀具(刀片)具有全面、良好的综合性能。未涂层高速钢的硬度仅为62~68HRC(760~960HV)，硬质合金的硬度仅为89~93.5HRA(1300~1850HV);而涂层后的表面硬度可达2000~3000HV以上。
①由于表面涂层材料具有很高的硬度和耐磨性，且耐高温。故与未涂层的刀具(刀片)相比，涂层刀具允许采用较高的切削速度，从而提高了切削加工效率;或能在相同的切削速度下，提高刀具寿命。
②由于涂层材料与被加工材料之间的摩擦系数较小，故涂层刀具(刀片)的切削力小于未涂层刀具(刀片)。
③用涂层刀具(刀片)加工，零件的已加工表面质量较好。
④由于涂层刀具(刀片)的综合性能良好，故涂层硬质合金刀片有较好的通用性，一种涂层硬质合金牌号的刀片具有较宽的使用范围。
刀具涂层技术的发展和进步
笔者多次参观了国际机床工具展览会，收集到很多资料，并听取了各大工具公司的技术报告，从而了解到刀具产品表面涂层技术的发展和进步。
CVD涂层技术的进展
过去，硬质合金刀具表面涂层采用高温化学气相沉积(HTCVD)工艺。在常压或负压的沉积系统中，将纯净的H2、CH4、N2、TiCl4、AlCl3、CO2等气体根据沉积物的成分，按一定配比均匀混和，依次涂到具备一定温度(一般为1000~1050℃)的硬质合金刀片表面，即在刀片表面沉积TiC、TiN、TiCN、Al2O3或者它们的复合涂层。直到现在，HTCVD仍是使用最多的工艺方法，除HTCVD外，还有等离子体化学气相沉积(PCVD)工艺，它是在硬质合金刀具(刀片)表面涂层的另一种方法，因这种涂层工艺温度较低(700~800℃)，故刀片的抗弯强度降低。因为TiC与基体材料的线膨胀系数最接近，通常用TiC 薄层先涂在基体表面上，外面再涂TiN、Al2O3,如TiC/TiN、TiC/Al2O3、TiC/TiCN/TiN等。
后来，发展了各种不同组合的多层涂层。笔者在多次展览会上调查和统计了瑞典、德国、美国、日本、韩国、以色列和中国各公司的CVD涂层硬质合金刀片产品，涂层材料有以下组合：TiCN/Al2O3、TiCN/TiC/TiN、TiCN/TiC/Al2O3、TiCN/Al2O3/TiN、TiCN/TiC/Al2O3/TiN、TiCN/Al2O3/TiCN、 TiN,TiC/TiCN/TiN、TiN/TiCN/TiN等。可以看出，近年多用TiCN或TiN作底层，这是因为基体硬质合金有了改进，例如采用了梯度结构，才有可能用TiCN或TiN垫底。此外，TiN涂层不宜单独使用，因为与硬质合金相比，TiN的硬度提高不多，TiN必须与TiC、TiCN、 Al2O3等组合使用。
PVD涂层技术的进展
早期，PVD涂层均采用“真空蒸镀法”,膜层往往不均匀，与基体的结合不够牢固，后发展了“真空磁控溅射法”和“真空等离子镀工艺”,效果很好，
现在刀具表面涂层主要用后两种方法。
早年，PVD涂层只用于高速钢刀具，涂层材料几乎只用TiN一种。后来，改进了涂层工艺，发展了多种涂层材料和多层涂层，在硬质合金刀具上也得到了大量的应用。涂层效果比以往大有进步。TiN涂层材料仍在使用，新兴的涂层材料是TiAlN和AlTiN,其使用效果优于TiN。
欧洲的PVD涂层技术水平最高，领先于其他国家和地区。知名的厂商有欧瑞康巴尔查斯(OerlkonBalzers)公司、德国PVT等离子真空技术公司和丹麦尤尼莫克(Unimerco)公司等。他们的PVD涂层设备和工艺先进，涂层材料品种多，涂层刀具和其他产品使用性能好。
国外一些知名的高速钢和硬质合金工具厂，都有涂层刀具(刀片)产品，但涂层设备和工艺多购自涂层技术的专业公司，或与之合作，而不是自行研制。据悉，瑞典山特维克公司和以色列伊斯卡公司的PVD涂层设备都是从欧瑞康巴尔查斯公司购进的。中国也应当这样做，这是一条既好又快的道路。例如，中国哈尔滨第一工具厂和德国PVT公司合作，成立了哈一工普威特镀膜合资股份公司。欧瑞康巴尔查斯公司在全球设有77个涂层中心，在中国苏州、天津和汉江各设有一个中心，中国邻近城市和地区的工具厂家，其涂层产品多在上述中心进行涂层。湖南株洲硬质合金厂和四川自贡长城硬质合金厂的涂层设备都是从国外引进的。
CVD涂层新技术在超硬材料涂层方面的应用
利用“热丝CVD法”、“等离子体喷射CVD法”、“火焰燃烧法”等工艺能在硬质合金或高速钢刀具表面沉积金刚石薄膜(10μm)。CVD金刚石膜的力学、物理性能介于天然金刚石和热压聚晶PCD金刚石之间，能够有效地加工有色金属。
如增加沉积时间，可在基体或衬底(一般用硅片)上沉积出厚度大于0.5mm的厚膜。将厚膜从基体上剥离，并切割成一定形状的小块，再将小块钎焊在基体刀片(一般为硬质合金刀具)上使用。CVD厚膜金刚石刀具应用范围大于薄膜涂层刀具。在CIMT2007上，很多国内外刀具公司都有CVD薄膜金刚石涂层刀具产品，但只有少数厂家有厚膜产品。北京东方天地超硬材料工具公司能生产金刚石厚膜刀具产品，并且已有多年的经验。厚膜刀具应用范围较广，能加工各种有色金属、非金属硬材料及颗粒增强的复合材料等。
PVD涂层新技术在超硬材料涂层方面的应用
武汉大学物理系用直流反应磁控溅射法在刀具表面沉积出氮化碳(CxNy)超硬涂层薄膜，厚度只有几个微米，硬度可达40~50GPa.CxNy涂层刀具能切削黑色和有色金属。
实验数据
笔者对涂层高速钢和硬质合金刀具(刀片)的切削性能进行了长期的研究，进行了很多科学实验。兹介绍部分实验数据如下：
①在相同的切削条件下，涂层刀具刀片的使用寿命比未涂层刀具(刀片)提高3~5倍。在相同的切削条件下，相同刀具寿命时，涂层刀具的切削速度比未涂层刀具提高20~30%.
②在相同的切削条件下，涂层刀具(刀片)的切削力小于未涂层者。笔者用涂覆TiC硬质合金刀片车削钢材与未涂层刀片对比，主切削力Fc可减小3%~4%,TiN或TiC/TiN涂层刀片的Fc约可减小6%,进给力Ff与切深力Fp的减小尤为显着。Al2O3涂层刀片与切削力的减小效果与TiN涂层刀片接近。
③笔者曾用CVD涂层金刚石厚膜刀具，加工过硅铝合金、各种硬铝、铅黄铜、无氧铜、碘化钛以及纤维增强和颗粒增强的复合材料等，均取得较好效果。但用作超精密切削的刀具，其效果不如天然金刚石刀具。
④笔者曾用CxNy涂层高速钢钻头在高强度钢上钻孔，与未涂层钻头相比，涂层钻头的使用寿命提高7~9倍。在其他高速钢刀具上涂覆CxNy,亦有显着效果。又曾在硬质合金刀片上涂覆CxNy,用以车削钢料，效果尚不够理想，其使用寿命不超过普通TiC涂层硬质合金刀片。
中国的刀具涂层技术与工业发达国家相比尚有很大差距，涂层刀具的数量也差得很远，大致只占全部刀具的20%.其中数控机床和加工中心上使用得多一些，在普通的非数控机床上则少得可怜，原因是认识问题和价格等因素。我们应该努力提高刀具涂层技术和应用技术的水平，大力推广应用涂层刀具，促进切削加工和机械制造水平的提高。
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