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一、合同相對(duì)性原則的概述
合同的相對(duì)性是指合同關(guān)系只能發(fā)生在特定的合同當(dāng)事人之間,只要合同當(dāng)事人一方能夠向另一方基于合同提出請(qǐng)求或提起訴訟;與合同當(dāng)事人沒(méi)有發(fā)生合同上權(quán)利義務(wù)的第三人不能依據(jù)合同向合同當(dāng)事人提出請(qǐng)求或提起訴訟,也不應(yīng)承擔(dān)合同的義務(wù)和責(zé)任;非依法律或合同規(guī)定,第三人不能主張合同上的權(quán)利。【1】
按照合同相對(duì)性原則,可知合同關(guān)系是特定的當(dāng)事人之間的關(guān)系,只有債權(quán)人才能請(qǐng)求債務(wù)人履行約定的義務(wù),只能債務(wù)人負(fù)有此項(xiàng)義務(wù),第三人不是合同關(guān)系的當(dāng)事人。從合同關(guān)系的特點(diǎn)來(lái)分析,合同相對(duì)性原則的內(nèi)涵主要包括一下方面:
1.主體的相對(duì)性
合同主體的相對(duì)性即合同關(guān)系的當(dāng)事人是特定的人,不特定的第三人不能作為合同關(guān)系的當(dāng)事人。合同關(guān)系必須是在特定的當(dāng)事人之間發(fā)生的法律關(guān)系,與合同當(dāng)事人不發(fā)生合同上的權(quán)利義務(wù)關(guān)系的第三人,不能依據(jù)合同向當(dāng)事人提出請(qǐng)求或提起訴訟。【2】其次,合同一方當(dāng)事人只能向另一方當(dāng)事人提出合同上的請(qǐng)求或提起訴訟,而不能向與其無(wú)合同關(guān)系的第三人提出合同上的請(qǐng)求及訴訟。合同主體的相對(duì)性原則,目的是使訂立合同的特定當(dāng)事人之間相互約束。
2.內(nèi)容的相對(duì)性
合同內(nèi)容的相對(duì)性即除法律、合同另有規(guī)定外,只有合同當(dāng)事人才能享有某個(gè)合同所設(shè)定的權(quán)利,并承擔(dān)該合同所設(shè)定的義務(wù)。合同當(dāng)事人之外的任何第三人,不能主張合同上的權(quán)利。合同內(nèi)容的相對(duì)性原則目的是使合同的條款確定,使得條款只對(duì)當(dāng)事人有法律效力法學(xué)論文,而不干涉第三人的權(quán)利。
3.責(zé)任的相對(duì)性
合同責(zé)任的相對(duì)性即違約責(zé)任的相對(duì)性,違約責(zé)任只能在特定的當(dāng)事人之間,即合同關(guān)系的當(dāng)事人之間發(fā)生;合同關(guān)系以外的人,不負(fù)違約責(zé)任,合同當(dāng)事人不對(duì)其承擔(dān)違約責(zé)任。【3】包括三層含義:違約當(dāng)事人對(duì)因自己的過(guò)錯(cuò)造成的違約后果承擔(dān)責(zé)任,而不能將責(zé)任推卸給他人;合同債務(wù)人應(yīng)對(duì)其履行履行輔助人的行為負(fù)責(zé),以及對(duì)合同關(guān)系以外的第三人的行為負(fù)責(zé);債務(wù)人只能向債權(quán)人承擔(dān)違約責(zé)任,而不應(yīng)向國(guó)家或第三人承擔(dān)違約責(zé)任。
二、合同相對(duì)性原則的意義
1.合同相對(duì)性原則是貫徹意思自治的必然體現(xiàn)
意思自治原則和合同自由原則是整個(gè)合同法理論的核心所在。依意思自治原則,個(gè)人意志是合同的核心,在合同范圍內(nèi),一切債權(quán)債務(wù)關(guān)系只有依當(dāng)事人的意志而成立時(shí),才具有合理性,否則,便是法律上的“專(zhuān)橫暴虐”龍?jiān)雌诳!?】合同相對(duì)性原則恰恰反映了意思自治原則的要求。既然合同是經(jīng)過(guò)要約和承諾兩個(gè)階段,是當(dāng)事人意思表示一致而成立的,那么,合同中的權(quán)利義務(wù)就是合同當(dāng)事人自由意思的“原動(dòng)力”,“合同的精髓是當(dāng)事人自由意志之匯合”。【5】
2.合同的相對(duì)性原則是區(qū)分物權(quán)與債權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)之一
合同的相對(duì)性區(qū)別于物權(quán)的絕對(duì)性,正是在此基礎(chǔ)上形成了債權(quán)法與物權(quán)法的一些重要規(guī)則,例如債權(quán)法中有關(guān)債的設(shè)立、債的變更、債的轉(zhuǎn)移、債的消滅、債的保護(hù)等制度均應(yīng)適用債的相對(duì)性規(guī)則,而物權(quán)法中的不動(dòng)產(chǎn)登記制度,特定動(dòng)產(chǎn)的登記制度,物上請(qǐng)求權(quán)制度,物權(quán)保護(hù)制度等均是建立在物權(quán)的絕對(duì)性基礎(chǔ)上的,如果不理解債權(quán)的相對(duì)性,也就不能理解債權(quán)法與物權(quán)法的各自特點(diǎn)和內(nèi)在體系。
3.合同相對(duì)性原則是保護(hù)第三人活動(dòng)自由的體現(xiàn)
合同相對(duì)性原則包含一項(xiàng)基本的價(jià)值判斷,旨在適當(dāng)維護(hù)第三人活動(dòng)之自由,不致因故意或過(guò)失侵害債務(wù)人或給付標(biāo)的,即應(yīng)對(duì)債權(quán)人負(fù)損害賠償責(zé)任。否則,第三人之責(zé)任范圍將漫無(wú)邊際,誠(chéng)非妥適。【6】早期資本主義商品經(jīng)濟(jì)強(qiáng)調(diào)自由競(jìng)爭(zhēng),而合同相對(duì)性理論將合同效力僅限于合同當(dāng)事人之間,并不及于第三人。由于合同僅存于特定當(dāng)事人間,其不具備公示性,加之第三人侵害債權(quán)制度并未樹(shù)立。
三、合同相對(duì)性的突破及現(xiàn)實(shí)思考
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和交易的日益頻繁,各國(guó)立法及司法實(shí)踐基于現(xiàn)實(shí)的考慮,漸漸突破了合同相對(duì)性這一原則。為保護(hù)合同關(guān)系中的債權(quán)人和合同關(guān)系外的第三人,維護(hù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)秩序和公民的合法權(quán)益,法律對(duì)合同之債的對(duì)內(nèi)效力不再絕對(duì)化法學(xué)論文,而進(jìn)行了一系類(lèi)的突破。我國(guó)主要采納的是大陸法系的立法傳統(tǒng),將合同相對(duì)性原則及其發(fā)展與突破以成文法的形式加以規(guī)定,具體體現(xiàn)在以下方面:一是,租賃權(quán)的物權(quán)化。我國(guó)《合同法》第229條規(guī)定“租賃物在租賃期間發(fā)生所有權(quán)變動(dòng)的,不影響租賃合同的效力”。即出租方將財(cái)產(chǎn)所有權(quán)轉(zhuǎn)移給第三方時(shí),租賃合同對(duì)新的所有權(quán)方繼續(xù)有效。這就是民法理論上的“買(mǎi)賣(mài)不破租賃”制度。由此可見(jiàn),在租賃物所有權(quán)變動(dòng)時(shí)突破了租賃合同的相對(duì)性,有利于保護(hù)租賃關(guān)系以外利害關(guān)系人的權(quán)利,使得合同相對(duì)性原則得到新的發(fā)展。二是,債的保全制度。債的保全即法律為防止債務(wù)人的財(cái)產(chǎn)不當(dāng)減少而給債權(quán)人的債權(quán)帶來(lái)危害,允許債權(quán)人對(duì)債務(wù)人或第三人行使代位權(quán)或撤銷(xiāo)權(quán)。我國(guó)《合同法》第73、74條分別對(duì)代位權(quán)制度、撤銷(xiāo)權(quán)制度做了明確的闡述。債權(quán)保全制度是賦予了債權(quán)人在特定的情況下以自己的名義直接對(duì)抗特定的第三人的權(quán)利,對(duì)合同相對(duì)性予以突破。但這兩種制度在現(xiàn)實(shí)的實(shí)踐中還存在些許問(wèn)題。如代位權(quán)中的“怠于行使”如何確定標(biāo)準(zhǔn),是主觀有過(guò)錯(cuò)還是主觀無(wú)過(guò)錯(cuò),還是很容易被混淆。所以應(yīng)規(guī)定只要“不行使”,均可代位,來(lái)保護(hù)債權(quán)人的合法利益,符合社會(huì)利益的需要。三是,為第三人設(shè)定利益的合同。第三人利益的合同,是指訂約人并非為自己而是為他人設(shè)定權(quán)利的合同。《信托法》規(guī)定的信托制度,《保險(xiǎn)法》規(guī)定的第三人受益的保險(xiǎn)合同,《鐵路法》規(guī)定的貨運(yùn)合同都是為第三人利益的合同。此種合同的法律特征為:第三人不是定約當(dāng)事人;該合同只能給第三人設(shè)定權(quán)利,而不得為其設(shè)定義務(wù);該合同的訂立,事先無(wú)需通知或者征得第三人的同意。第三人利益合同屬于利他合同的一種,如果債務(wù)人不履行義務(wù),第三人和債權(quán)人均可以請(qǐng)求其承擔(dān)責(zé)任龍?jiān)雌诳K氖牵奖Wo(hù)第三人作用之契約。附保護(hù)第三人作用之契約的合同是指特定合同一經(jīng)成立,不但在合同當(dāng)事人之間發(fā)生權(quán)利義務(wù)關(guān)系,同時(shí)債務(wù)人對(duì)于債權(quán)人有特殊關(guān)系的第三人也負(fù)有注意、保護(hù)的附隨義務(wù),債務(wù)人違法此項(xiàng)義務(wù),就該特定范圍內(nèi)的人所受到的損害,亦應(yīng)依據(jù)合同法原則,負(fù)損害賠償責(zé)任。【7】
合同相對(duì)性原則與其突破理論,共同構(gòu)成現(xiàn)代合同法律關(guān)系中相互依靠的兩極,其中的任何一極倒塌,都會(huì)影響另一極功能的有效發(fā)揮,都會(huì)影響該項(xiàng)法律制度公平正義的終極價(jià)值目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。所以,我們既要堅(jiān)守相對(duì)性原則的基礎(chǔ)性地位,又要與時(shí)俱進(jìn),在特定情形下對(duì)其作適度的例外和突破法學(xué)論文,從而做到二者的有機(jī)結(jié)合與協(xié)調(diào)發(fā)展。因?yàn)椋绻麌?yán)守相對(duì)性原則,在特殊情形下勢(shì)必影響法律公平、正義的價(jià)值目標(biāo)在合同的動(dòng)態(tài)運(yùn)行中的實(shí)現(xiàn)。所以,隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步,為了實(shí)現(xiàn)法律適用的妥當(dāng)性,必須對(duì)某些法律規(guī)則作出調(diào)整。但這種調(diào)整不是對(duì)原有規(guī)則的全盤(pán)否定,而是在原有的基礎(chǔ)上使之趨向現(xiàn)代化。突破理論的精髓在于它維護(hù)了相對(duì)性原則的宗旨,并使其在獲得有益補(bǔ)充和完善的基礎(chǔ)上發(fā)展。正是因?yàn)橛袡C(jī)結(jié)合了這些看似對(duì)立的突破性制度,才使合同相對(duì)性原則在現(xiàn)代市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下仍具有靈活性和適應(yīng)性,才使這一古老的原則完成了其現(xiàn)代化的歷程。也正是有了突破理論,才使得相對(duì)性原則得以進(jìn)一步修正,從而使得合同法律制度更加合理,也才可能在新的條件下進(jìn)一步促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的繁榮與發(fā)展。【8】
總之,合同相對(duì)性原則作為調(diào)整合同法律關(guān)系的一條重要原則,在現(xiàn)今的經(jīng)濟(jì)交往中存在著十分重大的價(jià)值。承認(rèn)合同相對(duì)性的突破,并不是否認(rèn)合同相對(duì)性原則的核心地位,而是對(duì)合同相對(duì)性原則的補(bǔ)充和完善。這是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的迫切需要,如果固守合同相對(duì)性原則,既不符合民法中當(dāng)事人意思自治理念,也會(huì)阻礙合同效益原則的實(shí)現(xiàn),總之,對(duì)合同相對(duì)性原則突破有著十分現(xiàn)實(shí)的意義。
參考文獻(xiàn)
【1】參見(jiàn):王利明,《民法》,第四版,中國(guó)人民大學(xué)出版社,第434頁(yè)。
【2】參見(jiàn):王家福主編,《民法債權(quán)》,法律出版社,1991年版,第8頁(yè)。
【3】參見(jiàn):王利明,《民法》,第四版,中國(guó)人民大學(xué)出版社,第435頁(yè)。
【4】轉(zhuǎn)引自尹田《法國(guó)現(xiàn)代合同法》,法律出版社1995年版,第13頁(yè)。
【5】參見(jiàn):王家福:《中國(guó)民法學(xué)民法債權(quán)》,法律出版社1991年版,第266頁(yè)。
【6】參見(jiàn):王澤鑒:《民法學(xué)說(shuō)與判例研究(四)》,三民書(shū)局1983年版,第103-105頁(yè)。
【7】參見(jiàn):張建鷹,《論合同的相對(duì)性突破》。
怎樣發(fā)展鄉(xiāng)村文化?完全依靠政府加大投入,像城市文化建設(shè)那樣修建圖書(shū)館、群藝館、大劇院、電影院等,在現(xiàn)階段是很難做到的。最近,我們?cè)诔啥家恍┼l(xiāng)鎮(zhèn)調(diào)查發(fā)現(xiàn),為精簡(jiǎn)機(jī)構(gòu)裁員,不少鄉(xiāng)鎮(zhèn)文化站被合并,文化站工作人員也被裁了,公共文化事業(yè)設(shè)施不夠健全,有的鎮(zhèn)電影院成了危房。我們相信,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,綜合國(guó)力大幅度提升,在完善城市公共文化設(shè)施的同時(shí),國(guó)家將會(huì)加大農(nóng)村文化建設(shè)的投入,徹底改善和提高農(nóng)民的文化生活質(zhì)量。但在目前國(guó)家對(duì)農(nóng)村文化建設(shè)投入較少的情況下,我認(rèn)為,絕不能“等靠要”,而應(yīng)抓住國(guó)家加速發(fā)展文化產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略機(jī)遇,積極推動(dòng)鄉(xiāng)村文化走上產(chǎn)業(yè)化道路,利用鄉(xiāng)村文化資源優(yōu)勢(shì),改變鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展格局,把豐富多彩的鄉(xiāng)村文化資源轉(zhuǎn)變?yōu)槲幕Y本。鄉(xiāng)村文化產(chǎn)業(yè)化將會(huì)改變傳統(tǒng)第一產(chǎn)業(yè)(種植業(yè)、畜牧業(yè)等)的經(jīng)營(yíng)觀念和產(chǎn)業(yè)格局,擴(kuò)展農(nóng)民職業(yè)內(nèi)涵,農(nóng)民不僅可以耕田種地,而且可以從事文化旅游、文化服務(wù)、民間工藝加工、民俗風(fēng)情演展等第三產(chǎn)業(yè),使農(nóng)民的社會(huì)身份發(fā)生深刻變化。這不僅可以豐富鄉(xiāng)村文化生活,提高農(nóng)民勞動(dòng)素質(zhì),調(diào)整和優(yōu)化鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),增加農(nóng)民收入,增強(qiáng)鄉(xiāng)村市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,而且將會(huì)推動(dòng)社會(huì)主義新農(nóng)村和和諧社會(huì)的全面發(fā)展。
文化產(chǎn)業(yè)在鄉(xiāng)村的發(fā)展和壯大,是富有超前戰(zhàn)略意識(shí)的舉措。中國(guó)鄉(xiāng)村文化資源異常豐富,從總體上審視,是尚未開(kāi)墾的處女地。承載千百年歷史文化積淀的鄉(xiāng)村文化,顯示出無(wú)比誘人的文化韻味。它與現(xiàn)代城市文化形成了強(qiáng)烈反差和對(duì)比。這正是鄉(xiāng)村文化吸引城市市民和異地游人的地方。如果我們?cè)诘赜蛐浴€(gè)別性、差別化方面整合鄉(xiāng)村文化資源,予以優(yōu)化配置,就能形成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和文化競(jìng)爭(zhēng)力,打造出獨(dú)特文化品牌。
中國(guó)鄉(xiāng)村的歷史變遷、歷史人物、神話傳統(tǒng)、民間故事、民間藝術(shù)、民間工藝、能工巧匠、競(jìng)技游藝、民俗風(fēng)情、村寨文化、園林藝術(shù)、民居藝術(shù)、古鎮(zhèn)風(fēng)貌、祠堂廟宇、鄉(xiāng)村教育、風(fēng)味餐飲、生活智慧等等,保存著中國(guó)農(nóng)業(yè)文明的文化因子,展現(xiàn)出極具中國(guó)傳統(tǒng)文化特色的文化價(jià)值和文化魅力。我們?cè)诎l(fā)展鄉(xiāng)村文化產(chǎn)業(yè)時(shí),首先應(yīng)對(duì)這些資源進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)梳理,摸清家底,做到資源清楚,然后按照優(yōu)先發(fā)展原則,對(duì)具有濃厚文化特色的資源進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化;對(duì)一般性的具有生長(zhǎng)可能性的文化資源維持伏,不宜匆忙開(kāi)發(fā);而對(duì)那些非轉(zhuǎn)化資源予以有力保護(hù),絕不能破壞性開(kāi)發(fā),以確保鄉(xiāng)村人文生態(tài)的平衡。對(duì)這三種資源分門(mén)別類(lèi)和科學(xué)開(kāi)發(fā),有利于鄉(xiāng)村文化事業(yè)的建設(shè)和文化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,有利于鄉(xiāng)村文化產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康推進(jìn),有利于中國(guó)傳統(tǒng)文化的傳和發(fā)揚(yáng)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代傳媒信息、現(xiàn)代生活方式不斷進(jìn)入鄉(xiāng)村,農(nóng)村和小城鎮(zhèn)民風(fēng)的民俗正在逐漸消逝。這一方面,讓農(nóng)民享受到了現(xiàn)代物質(zhì)文明成果,是全社會(huì)整體進(jìn)步的必然趨勢(shì);另一方面,鄉(xiāng)村特色文化也會(huì)因民俗風(fēng)情的失落失傳而失去獨(dú)有的文化意味。因此,我們?cè)诎l(fā)展鄉(xiāng)村文化產(chǎn)業(yè)時(shí),應(yīng)有意識(shí)地對(duì)富有地域文化特色的民俗風(fēng)情進(jìn)行現(xiàn)代性改造,吸收傳統(tǒng)民俗文化中科學(xué)有益的養(yǎng)料,培育村民們的文承傳意識(shí),開(kāi)展民俗風(fēng)情演藝,吸引社會(huì)公眾前來(lái)參與體驗(yàn)。在這一過(guò)程中,絕不能把農(nóng)村落后現(xiàn)狀等同于原生態(tài)文化,把原汁原味當(dāng)作文化底蘊(yùn)而不按照現(xiàn)代人的心性需求和審美觀念來(lái)加以改良改革。因此,鄉(xiāng)村文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展不是和盤(pán)托出某種文化資源,而是按照現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)要求和規(guī)律,根據(jù)文化消費(fèi)市場(chǎng)的變化,精心呵護(hù)鄉(xiāng)村文化,精心打造鄉(xiāng)村文化,精心發(fā)展和豐富鄉(xiāng)村文化。
一、地理圖象導(dǎo)學(xué)法的概念
圖象是指根據(jù)教學(xué)大綱的目的要求、教材內(nèi)容和學(xué)生的知識(shí)水平等而設(shè)計(jì)的地理圖和畫(huà)組成的系統(tǒng),包括 教學(xué)掛圖、地圖冊(cè)、附圖、插圖、填充圖冊(cè)、地理圖片、自制教學(xué)掛圖、板圖、板畫(huà)、幻燈、投影和錄像等,以及地理模型、地理標(biāo)本和地理教學(xué)儀器(地球儀、三球儀等)等的示意圖。
導(dǎo)學(xué)是指在教師啟發(fā)指導(dǎo)下,學(xué)生積極思維,自覺(jué)探索、解決問(wèn)題的教與學(xué)的過(guò)程。
地理圖象導(dǎo)學(xué)法是指以圖象系統(tǒng)為媒介,教師提出一系列問(wèn)題并引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀看圖象,積極思維、自覺(jué) 探索問(wèn)題,從而獲取地理知識(shí),提高地理能力、智力的教學(xué)模式。
二、地理圖象導(dǎo)學(xué)法的教學(xué)過(guò)程
根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn),一課時(shí)由一個(gè)或數(shù)個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)組成,例如“黃河的憂患、根治”一節(jié)課可以由“黃 河的憂患”和“黃河的根治”兩個(gè)環(huán)節(jié)組成。而每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)又由四個(gè)教學(xué)步驟組成。
這四個(gè)教學(xué)步驟是:
①創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境:是指教師提出問(wèn)題前的準(zhǔn)備階段,包括教師啟發(fā)式的導(dǎo)言、展示系統(tǒng)圖象、學(xué)生的讀、 聽(tīng)、看等。例如“黃河的憂患”的教學(xué),教師可以先通過(guò)導(dǎo)言,激發(fā)學(xué)生興趣,然后展示系統(tǒng)圖象(中國(guó)地形圖、黃河流域水系圖、黃土高原景觀圖片、“地上河示意圖”等,讓學(xué)生觀察。
②提出問(wèn)題:教師根據(jù)教學(xué)大綱、教材內(nèi)容、學(xué)生的知識(shí)水平和所展示的圖象,提出一個(gè)或幾個(gè)問(wèn)題(同 一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的幾個(gè)問(wèn)題具有相關(guān)性)。同時(shí),指導(dǎo)說(shuō)明解決問(wèn)題的方法和途徑。例如,上述“黃河的憂患” 四個(gè)問(wèn)題,教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)閱讀圖象和利用已學(xué)的知識(shí)思考和解答。
③探索問(wèn)題:在學(xué)生獨(dú)立思考和探索問(wèn)題的基礎(chǔ)上,請(qǐng)個(gè)別學(xué)生起來(lái)解答問(wèn)題或上臺(tái)指著圖象解答問(wèn)題, 其它學(xué)生提出補(bǔ)充和修改意見(jiàn)。其間,教師可根據(jù)學(xué)生回答情況,作適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充說(shuō)明和啟發(fā),以便于幫助和引導(dǎo)學(xué)生提出補(bǔ)充和修改意見(jiàn)。
④總結(jié)問(wèn)題:教師根據(jù)學(xué)生的發(fā)言情況,指圖作補(bǔ)充、修改、歸納和總結(jié)。
三、地理圖象導(dǎo)學(xué)法的基本觀點(diǎn)及其理論依據(jù)
第一,地理圖象不僅起直觀教具的作用,而且是圍繞系列問(wèn)題,精心設(shè)計(jì)的,符合邏輯思維規(guī)律(由簡(jiǎn)到 繁、由已知到未知,由具體到抽象等規(guī)律),有利于啟發(fā)學(xué)生思考問(wèn)題和解答問(wèn)題的教學(xué)媒體。它始終貫穿于教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)、每個(gè)步驟。
第二,要求教師“變教為導(dǎo)”,強(qiáng)調(diào)教師所起的作用不僅僅是傳授地理知識(shí),更重要的是教會(huì)學(xué)生自己獲 取知識(shí)的方法。
第三,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體作用,主張學(xué)生自己思考、探索問(wèn)題,從而獲取知識(shí),提高能力。
第四,要求一課時(shí)分為數(shù)個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),每個(gè)環(huán)節(jié)提出的系列問(wèn)題具有相關(guān)性和邏輯思維規(guī)律性,便于學(xué)生 由淺入深探索、解答問(wèn)題。
該課題的基本觀點(diǎn),符合地理學(xué)科“綜合性”、“區(qū)域性”的特點(diǎn);符合地理教學(xué)的直觀性原則;符合地 理邏輯思維的規(guī)律;符合地理教學(xué)的啟發(fā)性原則。體現(xiàn)了“以教為主導(dǎo),學(xué)為主體”的現(xiàn)代教學(xué)論觀點(diǎn)。
四、地理圖象導(dǎo)學(xué)法的現(xiàn)實(shí)意義
中學(xué)地理教學(xué)中,如何設(shè)計(jì)出既能吸取古今中外各種教學(xué)法的優(yōu)點(diǎn),又能體現(xiàn)地理學(xué)科教學(xué)特色;既能發(fā) 揮教師的主導(dǎo)作用,又能體現(xiàn)學(xué)生的主體作用;既有利于打好基礎(chǔ)知識(shí),又有利于培養(yǎng)學(xué)生地理興趣、地理能力,開(kāi)發(fā)智力的教學(xué)方法或模式,正是當(dāng)今地理教學(xué)改革所要探討的問(wèn)題之一。而地理圖象導(dǎo)學(xué)法較好地解決 了這些問(wèn)題,因此具有一定的使用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義,具體表現(xiàn)在:
1、體現(xiàn)地理學(xué)科的教學(xué)特色
利用圖象進(jìn)行教學(xué)是地理教學(xué)最重要的方法,最突出的特點(diǎn)。地理圖象導(dǎo)學(xué)法對(duì)地理圖象的要求比一般把 圖象作為直觀教具有更高的要求。它不僅考慮到單一的圖象設(shè)計(jì),還考慮到圖象的組合;不僅考慮到圖象的直觀作用,還考慮到圖象的啟發(fā)作用。它要求圖象為教師提出的問(wèn)題服務(wù),為學(xué)生思考和解答問(wèn)題服務(wù)。它要求 圖象的作用始終貫穿于每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),從而把對(duì)圖象的要求和作用提高到前所未有的最高層次。
2、體現(xiàn)了“以教為主導(dǎo),學(xué)為主體”的現(xiàn)代教學(xué)論觀點(diǎn)
圖象導(dǎo)學(xué)法強(qiáng)調(diào)教師語(yǔ)言的引導(dǎo)和圖象的引導(dǎo)貫穿于每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。它重視學(xué)生動(dòng)腦(思考)、動(dòng)眼(觀 察)、動(dòng)口(回答)、動(dòng)手(答題)解決問(wèn)題。使學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)與教師的引導(dǎo)有機(jī)結(jié)合起來(lái),達(dá)到全方位調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,使教與學(xué)和諧統(tǒng)一。
3、有利于培養(yǎng)地理能力
由于圖象導(dǎo)學(xué)法主張?jiān)诮處熞龑?dǎo)下,學(xué)生利用圖象獨(dú)立思考問(wèn)題、解決問(wèn)題,因此有利于學(xué)生各種地理能 力的培養(yǎng)。如地理綜合分析能力、地理比較能力、地理判斷推理能力、地理圖象判讀能力、地理圖象再現(xiàn)能力、地理圖象填繪能力、地理記憶能力、地理自學(xué)能力的培養(yǎng)等。
4、有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)地理的興趣
由于圖象導(dǎo)學(xué)法圖象多,直觀性強(qiáng),提出問(wèn)題富有趣味性,學(xué)生的獨(dú)立思考也容易產(chǎn)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),故有利 于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)地理的興趣。
5、有利于素質(zhì)教育
Abstract:Digitalimagecompressiontechnologyisofspecialintrestforthefasttransmissionandreal-timeprocesssingofdigitalimageinformationontheinternet.Thepaperintroducesseveralkindsofthemostimportantimagecompressionalgorithmsatpresent:JPEG,JPEG2000,fractalimagecompressionandwavelettransformationimagecompression,andsummarizestheiradvantageanddisadvantageanddevelopmentprospect.Thenitintroducessimplythepresentdevelopmentofcodingalgorithmsaboutarbitraryshapevideoobject,andindicatesthealgorithmshaveahighcompressionrate.
Keyword:Digitalimage;Imagecompression;Compresstechnique;Arbitraryshapevisibleobjectcode
一、引言
隨著多媒體技術(shù)和通訊技術(shù)的不斷發(fā)展,多媒體娛樂(lè)、信息高速公路等不斷對(duì)信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸提出了更高的要求,也給現(xiàn)有的有限帶寬以嚴(yán)峻的考驗(yàn),特別是具有龐大數(shù)據(jù)量的數(shù)字圖像通信,更難以傳輸和存儲(chǔ),極大地制約了圖像通信的發(fā)展,因此圖像壓縮技術(shù)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。圖像壓縮的目的就是把原來(lái)較大的圖像用盡量少的字節(jié)表示和傳輸,并且要求復(fù)原圖像有較好的質(zhì)量。利用圖像壓縮,可以減輕圖像存儲(chǔ)和傳輸?shù)呢?fù)擔(dān),使圖像在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)快速傳輸和實(shí)時(shí)處理。
圖像壓縮編碼技術(shù)可以追溯到1948年提出的電視信號(hào)數(shù)字化,到今天已經(jīng)有50多年的歷史了[1]。在此期間出現(xiàn)了很多種圖像壓縮編碼方法,特別是到了80年代后期以后,由于小波變換理論,分形理論,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論,視覺(jué)仿真理論的建立,圖像壓縮技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展,其中分形圖像壓縮和小波圖像壓縮是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本文對(duì)當(dāng)前最為廣泛使用的圖像壓縮算法進(jìn)行綜述,討論了它們的優(yōu)缺點(diǎn)以及發(fā)展前景。
二、JPEG壓縮
負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)的“聯(lián)合圖片專(zhuān)家組”(JointPhotographicExpertGroup,簡(jiǎn)稱JPEG),于1989年1月形成了基于自適應(yīng)DCT的JPEG技術(shù)規(guī)范的第一個(gè)草案,其后多次修改,至1991年形成ISO10918國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案,并在一年后成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),簡(jiǎn)稱JPEG標(biāo)準(zhǔn)。
1.JPEG壓縮原理及特點(diǎn)
JPEG算法中首先對(duì)圖像進(jìn)行分塊處理,一般分成互不重疊的大小的塊,再對(duì)每一塊進(jìn)行二維離散余弦變換(DCT)。變換后的系數(shù)基本不相關(guān),且系數(shù)矩陣的能量集中在低頻區(qū),根據(jù)量化表進(jìn)行量化,量化的結(jié)果保留了低頻部分的系數(shù),去掉了高頻部分的系數(shù)。量化后的系數(shù)按zigzag掃描重新組織,然后進(jìn)行哈夫曼編碼。JPEG的特點(diǎn)如下:
優(yōu)點(diǎn):(1)形成了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn);(2)具有中端和高端比特率上的良好圖像質(zhì)量。
缺點(diǎn):(1)由于對(duì)圖像進(jìn)行分塊,在高壓縮比時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的方塊效應(yīng);(2)系數(shù)進(jìn)行量化,是有損壓縮;(3)壓縮比不高,小于50[2]。
JPEG壓縮圖像出現(xiàn)方塊效應(yīng)的原因是:一般情況下圖像信號(hào)是高度非平穩(wěn)的,很難用Gauss過(guò)程來(lái)刻畫(huà),并且圖像中的一些突變結(jié)構(gòu)例如邊緣信息遠(yuǎn)比圖像平穩(wěn)性重要,用余弦基作圖像信號(hào)的非線性逼近其結(jié)果不是最優(yōu)的[3]。
2.JPEG壓縮的研究狀況及其前景[2]
針對(duì)JPEG在高壓縮比情況下,產(chǎn)生方塊效應(yīng),解壓圖像較差,近年來(lái)提出了不少改進(jìn)方法,最有效的是下面的兩種方法:
(1)DCT零樹(shù)編碼
DCT零樹(shù)編碼把DCT塊中的系數(shù)組成log2N個(gè)子帶,然后用零樹(shù)編碼方案進(jìn)行編碼。在相同壓縮比的情況下,其PSNR的值比EZW高。但在高壓縮比的情況下,方塊效應(yīng)仍是DCT零樹(shù)編碼的致命弱點(diǎn)。
(2)層式DCT零樹(shù)編碼
此算法對(duì)圖像作的DCT變換,將低頻塊集中起來(lái),做反DCT變換;對(duì)新得到的圖像做相同變換,如此下去,直到滿足要求為止。然后對(duì)層式DCT變換及零樹(shù)排列過(guò)的系數(shù)進(jìn)行零樹(shù)編碼。
JPEG壓縮的一個(gè)最大問(wèn)題就是在高壓縮比時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的方塊效應(yīng),因此在今后的研究中,應(yīng)重點(diǎn)解決DCT變換產(chǎn)生的方塊效應(yīng),同時(shí)考慮與人眼視覺(jué)特性相結(jié)合進(jìn)行壓縮。
三、JEPG2000壓縮
JPEG2000是由ISO/IECJTCISC29標(biāo)準(zhǔn)化小組負(fù)責(zé)制定的全新靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)最大改進(jìn)是它采用小波變換代替了余弦變換。2000年3月的東京會(huì)議,確定了彩色靜態(tài)圖像的新一代編碼方式—JPEG2000圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)的編碼算法。
1.JPEG2000壓縮原理及特點(diǎn)
JPEG2000編解碼系統(tǒng)的編碼器和解碼器的框圖如圖1所示[4]。
編碼過(guò)程主要分為以下幾個(gè)過(guò)程:預(yù)處理、核心處理和位流組織。預(yù)處理部分包括對(duì)圖像分片、直流電平(DC)位移和分量變換。核心處理部分由離散小波變換、量化和熵編碼組成。位流組織部分則包括區(qū)域劃分、碼塊、層和包的組織。
JPEG2000格式的圖像壓縮比,可在現(xiàn)在的JPEG基礎(chǔ)上再提高10%~30%,而且壓縮后的圖像顯得更加細(xì)膩平滑。對(duì)于目前的JPEG標(biāo)準(zhǔn),在同一個(gè)壓縮碼流中不能同時(shí)提供有損和無(wú)損壓縮,而在JPEG2000系統(tǒng)中,通過(guò)選擇參數(shù),能夠?qū)D像進(jìn)行有損和無(wú)損壓縮。現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的JPEG圖像下載時(shí)是按“塊”傳輸?shù)模鳭PEG2000格式的圖像支持漸進(jìn)傳輸,這使用戶不必接收整個(gè)圖像的壓縮碼流。由于JPEG2000采用小波技術(shù),可隨機(jī)獲取某些感興趣的圖像區(qū)域(ROI)的壓縮碼流,對(duì)壓縮的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、濾波等操作[4]。
圖1JPEG2000壓縮編碼與解壓縮的總體流程
2.JPEG2000壓縮的前景
JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)適用于各種圖像的壓縮編碼。其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)↖nternet、傳真、打印、遙感、移動(dòng)通信、醫(yī)療、數(shù)字圖書(shū)館和電子商務(wù)等[5]。JPEG2000圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)將成為21世紀(jì)的主流靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。
四、小波變換圖像壓縮
1.小波變換圖像壓縮原理
小波變換用于圖像編碼的基本思想就是把圖像根據(jù)Mallat塔式快速小波變換算法進(jìn)行多分辨率分解。其具體過(guò)程為:首先對(duì)圖像進(jìn)行多級(jí)小波分解,然后對(duì)每層的小波系數(shù)進(jìn)行量化,再對(duì)量化后的系數(shù)進(jìn)行編碼。小波圖像壓縮是當(dāng)前圖像壓縮的熱點(diǎn)之一,已經(jīng)形成了基于小波變換的國(guó)際壓縮標(biāo)準(zhǔn),如MPEG-4標(biāo)準(zhǔn),及如上所述的JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)[2]。
2.小波變換圖像壓縮的發(fā)展現(xiàn)狀及前景
目前3個(gè)最高等級(jí)的小波圖像編碼分別是嵌入式小波零樹(shù)圖像編碼(EZW),分層樹(shù)中分配樣本圖像編碼(SPIHT)和可擴(kuò)展圖像壓縮編碼(EBCOT)。
(1)EZW編碼器[6]
1993年,Shapiro引入了小波“零樹(shù)”的概念,通過(guò)定義POS、NEG、IZ和ZTR四種符號(hào)進(jìn)行空間小波樹(shù)遞歸編碼,有效地剔除了對(duì)高頻系數(shù)的編碼,極大地提高了小波系數(shù)的編碼效率。此算法采用漸進(jìn)式量化和嵌入式編碼模式,算法復(fù)雜度低。EZW算法打破了信息處理領(lǐng)域長(zhǎng)期篤信的準(zhǔn)則:高效的壓縮編碼器必須通過(guò)高復(fù)雜度的算法才能獲得,因此EZW編碼器在數(shù)據(jù)壓縮史上具有里程碑意義。
(2)EBCOT編碼器[8]
優(yōu)化截?cái)帱c(diǎn)的嵌入塊編碼方法(EBCOT)首先將小波分解的每個(gè)子帶分成一個(gè)個(gè)相對(duì)獨(dú)立的碼塊,然后使用優(yōu)化的分層截?cái)嗨惴▽?duì)這些碼塊進(jìn)行編碼,產(chǎn)生壓縮碼流,結(jié)果圖像的壓縮碼流不僅具有SNR可擴(kuò)展而且具有分辨率可擴(kuò)展,還可以支持圖像的隨機(jī)存儲(chǔ)。比較而言,EBCOT算法的復(fù)雜度較EZW和SPIHT有所提高,其壓縮性能比SPIHT略有提高。
小波圖像壓縮被認(rèn)為是當(dāng)前最有發(fā)展前途的圖像壓縮算法之一。小波圖像壓縮的研究集中在對(duì)小波系數(shù)的編碼問(wèn)題上。在以后的工作中,應(yīng)充分考慮人眼視覺(jué)特性,進(jìn)一步提高壓縮比,改善圖像質(zhì)量。并且考慮將小波變換與其他壓縮方法相結(jié)合。例如與分形圖像壓縮相結(jié)合是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)[2]。
(3)SPIHT編碼器[7]
由Said和Pearlman提出的分層小波樹(shù)集合分割算法(SPIHT)則利用空間樹(shù)分層分割方法,有效地減小了比特面上編碼符號(hào)集的規(guī)模。同EZW相比,SPIHT算法構(gòu)造了兩種不同類(lèi)型的空間零樹(shù),更好地利用了小波系數(shù)的幅值衰減規(guī)律。同EZW編碼器一樣,SPIHT編碼器的算法復(fù)雜度低,產(chǎn)生的也是嵌入式比特流,但編碼器的性能較EZW有很大的提高。
五、分形圖像壓縮
1988年,Barnsley通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明分形圖像壓縮可以得到比經(jīng)典圖像編碼技術(shù)高幾個(gè)數(shù)量級(jí)的壓縮比。1990年,Barnsley的學(xué)生A.E.Jacquin提出局部迭代函數(shù)系統(tǒng)理論后,使分形用于圖像壓縮在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)實(shí)現(xiàn)成為可能。
1.分形圖像壓縮的原理
分形壓縮主要利用自相似的特點(diǎn),通過(guò)迭代函數(shù)系統(tǒng)(IteratedFunctionSystem,IFS)實(shí)現(xiàn)。其理論基礎(chǔ)是迭代函數(shù)系統(tǒng)定理和拼貼定理。
分形圖像壓縮把原始圖像分割成若干個(gè)子圖像,然后每一個(gè)子圖像對(duì)應(yīng)一個(gè)迭代函數(shù),子圖像以迭代函數(shù)存儲(chǔ),迭代函數(shù)越簡(jiǎn)單,壓縮比也就越大。同樣解碼時(shí)只要調(diào)出每一個(gè)子圖像對(duì)應(yīng)的迭代函數(shù)反復(fù)迭代,就可以恢復(fù)出原來(lái)的子圖像,從而得到原始圖像[9]。
2.幾種主要分形圖像編碼技術(shù)[9]
隨著分形圖像壓縮技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的算法被提出,基于分形的不同特征,可以分成以下幾種主要的分形圖像編碼方法。
(1)尺碼編碼方法
尺碼編碼方法是基于分形幾何中利用小尺度度量不規(guī)則曲線長(zhǎng)度的方法,類(lèi)似于傳統(tǒng)的亞取樣和內(nèi)插方法,其主要不同之處在于尺度編碼方法中引入了分形的思想,尺度隨著圖像各個(gè)組成部分復(fù)雜性的不同而改變。
(2)迭代函數(shù)系統(tǒng)方法
迭代函數(shù)系統(tǒng)方法是目前研究最多、應(yīng)用最廣泛的一種分形壓縮技術(shù),它是一種人機(jī)交互的拼貼技術(shù),它基于自然界圖像中普遍存在的整體和局部自相關(guān)的特點(diǎn),尋找這種自相關(guān)映射關(guān)系的表達(dá)式,即仿射變換,并通過(guò)存儲(chǔ)比原圖像數(shù)據(jù)量小的仿射系數(shù),來(lái)達(dá)到壓縮的目的。如果尋得的仿射變換簡(jiǎn)單而有效,那么迭代函數(shù)系統(tǒng)就可以達(dá)到極高的壓縮比。
(3)A-E-Jacquin的分形方案
A-E-Jacquin的分形方案是一種全自動(dòng)的基于塊的分形圖像壓縮方案,它也是一個(gè)尋找映射關(guān)系的過(guò)程,但尋找的對(duì)象域是將圖像分割成塊之后的局部與局部的關(guān)系。在此方案中還有一部分冗余度可以去除,而且其解碼圖像中存在著明顯的方塊效應(yīng)。
3.分形圖像壓縮的前景[2]
雖然分形圖像壓縮在圖像壓縮領(lǐng)域還不占主導(dǎo)地位,但是分形圖像壓縮既考慮局部與局部,又考慮局部與整體的相關(guān)性,適合于自相似或自仿射的圖像壓縮,而自然界中存在大量的自相似或自仿射的幾何形狀,因此它的適用范圍很廣。
六、其它壓縮算法
除了以上幾種常用的圖像壓縮方法以外,還有:NNT(數(shù)論變換)壓縮、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的壓縮方法、Hibert掃描圖像壓縮方法、自適應(yīng)多相子帶壓縮方法等,在此不作贅述。下面簡(jiǎn)單介紹近年來(lái)任意形狀紋理編碼的幾種算法[10]~[13]。
(1)形狀自適應(yīng)DCT(SA-DCT)算法
SA-DCT把一個(gè)任意形狀可視對(duì)象分成的圖像塊,對(duì)每塊進(jìn)行DCT變換,它實(shí)現(xiàn)了一個(gè)類(lèi)似于形狀自適應(yīng)GilgeDCT[10][11]變換的有效變換,但它比GilgeDCT變換的復(fù)雜度要低。可是,SA-DCT也有缺點(diǎn),它把像素推到與矩形邊框的一個(gè)側(cè)邊相平齊,因此一些空域相關(guān)性可能丟失,這樣再進(jìn)行列DCT變換,就有較大的失真了[11][14][15]。
(2)形狀自適應(yīng)離散小波變換(SA-DWT)
Li等人提出了一種新穎的任意形狀對(duì)象編碼,SA-DWT編碼[18]~[22]。這項(xiàng)技術(shù)包括SA-DWT和零樹(shù)熵編碼的擴(kuò)展(ZTE),以及嵌入式小波編碼(EZW)。SA-DWT的特點(diǎn)是:經(jīng)過(guò)SA-DWT之后的系數(shù)個(gè)數(shù),同原任意形狀可視對(duì)象的像素個(gè)數(shù)相同;小波變換的空域相關(guān)性、區(qū)域?qū)傩砸约白訋еg的自相似性,在SA-DWT中都能很好表現(xiàn)出來(lái);對(duì)于矩形區(qū)域,SA-DWT與傳統(tǒng)的小波變換一樣。SA-DWT編碼技術(shù)的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)被新的多媒體編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG-4的對(duì)于任意形狀靜態(tài)紋理的編碼所采用。
在今后的工作中,可以充分地利用人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)圖像邊緣部分較敏感的特性,嘗試將圖像中感興趣的對(duì)象分割出來(lái),對(duì)其邊緣部分、內(nèi)部紋理部分和對(duì)象之外的背景部分按不同的壓縮比進(jìn)行壓縮,這樣可以使壓縮圖像達(dá)到更大的壓縮比,更加便于傳輸。
(3)Egger方法
Egger等人[16][17]提出了一個(gè)應(yīng)用于任意形狀對(duì)象的小波變換方案。在此方案中,首先將可視對(duì)象的行像素推到與邊界框的右邊界相平齊的位置,然后對(duì)每行的有用像素進(jìn)行小波變換,接下來(lái)再進(jìn)行另一方向的小波變換。此方案,充分利用了小波變換的局域特性。然而這一方案也有它的問(wèn)題,例如可能引起重要的高頻部分同邊界部分合并,不能保證分布系數(shù)彼此之間有正確的相同相位,以及可能引起第二個(gè)方向小波分解的不連續(xù)等。
七、總結(jié)
圖像壓縮技術(shù)研究了幾十年,取得了很大的成績(jī),但還有許多不足,值得我們進(jìn)一步研究。小波圖像壓縮和分形圖像壓縮是當(dāng)前研究的熱點(diǎn),但二者也有各自的缺點(diǎn),在今后工作中,應(yīng)與人眼視覺(jué)特性相結(jié)合。總之,圖像壓縮是一個(gè)非常有發(fā)展前途的研究領(lǐng)域,這一領(lǐng)域的突破對(duì)于我們的信息生活和通信事業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。
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為限制容積率確定的主觀隨意性、彌補(bǔ)控規(guī)階段交通規(guī)劃的缺失,文章提出在控規(guī)中以交通供需量化關(guān)系為基礎(chǔ)控制土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度的應(yīng)對(duì)理念,并從實(shí)施層面對(duì)其量化關(guān)系進(jìn)行組織,闡述該理念向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化的現(xiàn)實(shí)可行性。
1.1交通供需關(guān)系量化及其可行性論證
交通供給即城市各種交通設(shè)施所能提供的交通承載量,其主體為路網(wǎng)承載力;交通需求則為城市生產(chǎn)、生活所催生的各類(lèi)出行總和,其根源為土地開(kāi)發(fā)。不同的土地利用性質(zhì)與開(kāi)發(fā)強(qiáng)度產(chǎn)生的交通需求各異,對(duì)于同一用地性質(zhì),開(kāi)發(fā)強(qiáng)度越高所產(chǎn)生的交通需求越大。顯然,土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度不可能無(wú)限增加,當(dāng)其增大到一定程度后勢(shì)必會(huì)超出交通供給水平,產(chǎn)生交通供需矛盾。因此,交通供給與需求之間存在某一平衡值,此時(shí)交通與土地利用彼此協(xié)調(diào),兩者之間具備對(duì)等關(guān)系,這是建立交通供需量化關(guān)系的基礎(chǔ)。交通需求源于土地開(kāi)發(fā),土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度表征交通需求的增減;交通供給重在城市路網(wǎng),路網(wǎng)承載力反映交通供給的大小,因此交通供需關(guān)系可表達(dá)為土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度與路網(wǎng)承載力之間的關(guān)系,在地塊用地面積明確的前提下,土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度又可描述為地塊建筑面積。路網(wǎng)承載力實(shí)際等同于路網(wǎng)最大分配交通流,兩者只是概念的不同,在一定方法、條件下可實(shí)現(xiàn)與各地塊間出行分布量(OD交通量)的雙向過(guò)渡,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為各地塊出行生成量。由此,交通供需關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)榈貕K建筑面積與出行生成量之間的關(guān)系,而出行生成率便是建立這一關(guān)系的中間媒介(如圖1所示)。出行生成率是目前建設(shè)項(xiàng)目交通影響評(píng)價(jià)中預(yù)測(cè)建設(shè)項(xiàng)目出行生成量的常用指標(biāo),已實(shí)施交通影響評(píng)價(jià)的地區(qū)大都結(jié)合本地特點(diǎn)制訂了切合自身的出行生成率指標(biāo),可直接應(yīng)用于本研究。對(duì)于尚未實(shí)施交通影響評(píng)價(jià)的地區(qū),其出行生成率指標(biāo)確定須經(jīng)充分的交通調(diào)查,綜合考慮各種影響要素,根據(jù)控規(guī)編制中常見(jiàn)的用地分類(lèi)將建設(shè)用地或建筑物進(jìn)行細(xì)分,以不同區(qū)位與交通方式分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,使出行生成率指標(biāo)與控規(guī)編制充分對(duì)接。此外,應(yīng)結(jié)合城市發(fā)展動(dòng)態(tài),定期對(duì)出行生成率進(jìn)行修正,以確保指標(biāo)取值的合理性。在當(dāng)前交通發(fā)展態(tài)勢(shì)下,小汽車(chē)仍占據(jù)道路交通主導(dǎo)地位,其對(duì)路網(wǎng)沖擊最大,對(duì)路網(wǎng)服務(wù)水平的變化最為敏感,因此在整個(gè)量化關(guān)系組織過(guò)程中宜以小汽車(chē)為主體,以簡(jiǎn)化實(shí)施過(guò)程。
1.2交通供需關(guān)系量化技術(shù)
根據(jù)交通供需平衡起點(diǎn)不同,可從兩個(gè)方面建立對(duì)等量化關(guān)系,即:(1)交通需求自主適應(yīng)交通供給;(2)交通供給主動(dòng)迎合交通需求。其量化關(guān)系的建立均需一定的方法、理論作為基礎(chǔ)。
1.2.1OD反推技術(shù)
當(dāng)交通供給(路網(wǎng)承載力)既定時(shí),交通供需量化關(guān)系組織如圖2所示。該流程可看作由交通供給向交通需求的逆反饋過(guò)程,其核心技術(shù)為OD反推,OD反推是一個(gè)迭代計(jì)算過(guò)程,基本原理是以一個(gè)初始矩陣為推算起點(diǎn),重復(fù)進(jìn)行交通分配和OD矩陣反推過(guò)程,直至滿足設(shè)定的收斂條件,獲得估算的OD矩陣[19],OD反推模型由式(1)表示為MinF(t,v)=γ1F1(t,t⌒)+γ2F2(v,v⌒)st.v=assign(t)v,t>{0(1)式中:t為推算的OD矩陣;v為推算的路段流量;t⌒為先驗(yàn)OD矩陣;v⌒為路段觀測(cè)流量;γ1和γ2分別為權(quán)重系數(shù)。在路網(wǎng)承載力已定的前提下,反推基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為路網(wǎng)中經(jīng)一定飽和度折減后的各條道路通行能力值,即路網(wǎng)中所有路段的流量計(jì)數(shù)均可通過(guò)對(duì)通行能力的折減獲取,從而提高反推OD矩陣精度,使該方法更具可行性。
1.2.2交通需求預(yù)測(cè)“四階段”法
當(dāng)交通需求(地塊初定開(kāi)發(fā)強(qiáng)度)既定時(shí),其交通供需量化關(guān)系組織如圖3所示。圖3交通需求既定下供需量化關(guān)系組織流程圖該流程為交通需求向交通供給的正反饋過(guò)程,其核心技術(shù)為交通需求預(yù)測(cè)“四階段”法。“四階段”法是目前交通規(guī)劃領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的一整套技術(shù)體系,主要包括出行生成、出行分布、交通方式劃分及交通流分配四個(gè)預(yù)測(cè)階段。其中出行生成與交通方式劃分在第二步中同步完,交通分布與交通分配則在第三步中相繼實(shí)現(xiàn)。當(dāng)控規(guī)方案中交通供給(路網(wǎng)承載力)滿通需求(土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度)時(shí),可認(rèn)為這一單向平衡是合理的,即初定的地塊開(kāi)發(fā)強(qiáng)度是恰當(dāng)?shù)?當(dāng)前者無(wú)法滿足后者時(shí),理論上應(yīng)對(duì)路網(wǎng)容量進(jìn)行擴(kuò)容,但此法通常會(huì)對(duì)規(guī)劃方案造成較大變動(dòng),增加規(guī)劃編制工作量,此外,如何擴(kuò)容、擴(kuò)容多少將是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題。為回避此技術(shù)難點(diǎn),該流程運(yùn)用逆向思維依據(jù)路網(wǎng)承載力對(duì)土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度進(jìn)行反饋調(diào)整,以達(dá)到兩者之間的相互協(xié)調(diào)。事實(shí)也證明,徒增路網(wǎng)容量對(duì)于解決交通問(wèn)題往往無(wú)濟(jì)于事,在巨大的交通需求壓力下新增容量很快就會(huì)消失殆盡,使供需矛盾繼續(xù)惡化,這已成為共識(shí)。
2交通供需平衡狀態(tài)下開(kāi)發(fā)強(qiáng)度控制的技術(shù)路線
由于交通與土地利用關(guān)系的復(fù)雜性,城市不同開(kāi)發(fā)片區(qū)業(yè)已形成的交通供需關(guān)系存在較大差異,綜合各類(lèi)片區(qū)背景交通特點(diǎn),將控規(guī)編制中城市開(kāi)發(fā)建設(shè)用地分為兩類(lèi),即新開(kāi)發(fā)片區(qū)與舊城更新片區(qū),在此基礎(chǔ)上分別建立兩類(lèi)片區(qū)交通供需平衡狀態(tài)下開(kāi)發(fā)強(qiáng)度控制的技術(shù)路線。
2.1交通供需平衡狀態(tài)下開(kāi)發(fā)強(qiáng)度控制技術(shù)路線———新開(kāi)發(fā)片區(qū)
城市新開(kāi)發(fā)片區(qū)通常尚未與建成區(qū)建立穩(wěn)定的交通聯(lián)系,其交通供需處于一種“空白”狀態(tài),為構(gòu)建理想的交通與土地利用關(guān)系提供了可能。結(jié)合新開(kāi)發(fā)片區(qū)出行特點(diǎn),以交通供給(路網(wǎng)承載力)為既定條件,提出基于OD反推法的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度控制技術(shù)路線。其步驟如下:(1)分別以不同門(mén)檻飽和度(為保證城市道路服務(wù)水平需對(duì)其通行能力進(jìn)行一定比例折減,該折減值即為門(mén)檻飽和度。通常快速路、主干路、次干路、支路分別取0.75、0.80、0.85、0.90)。對(duì)規(guī)劃路網(wǎng)中各等級(jí)道路通行能力進(jìn)行折減,作為路網(wǎng)承載力;(2)在控規(guī)土地利用規(guī)劃方案地塊邊界線基礎(chǔ)上劃分交通小區(qū),以確保各交通小區(qū)屬性數(shù)據(jù)與各地塊相對(duì)應(yīng);(3)在前兩步基礎(chǔ)上利用OD反推技術(shù)估計(jì)出OD分布矩陣,得到各地塊間分布交通量;(4)分別對(duì)OD矩陣行、列求和獲得各地塊發(fā)生與吸引交通量;(5)以出行生成率為媒介建立土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度與發(fā)生吸引交通量之間的互動(dòng)約束關(guān)系,進(jìn)而推算出各地塊容積率。經(jīng)該方法所得容積率賦值應(yīng)作為控規(guī)方案中各地塊開(kāi)發(fā)強(qiáng)度的上限值,即最終確定的容積率不應(yīng)超出該值,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度的有效控制,確保交通與土地利用協(xié)調(diào)發(fā)展。OD反推法簡(jiǎn)單、易操作,能夠從理想狀態(tài)考慮片區(qū)最大過(guò)境交通量及各地塊允許的土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度,適用于無(wú)現(xiàn)狀交通資料的城市新開(kāi)發(fā)片區(qū)。特別地,由于該方法僅從地塊交通條件去設(shè)定土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度,易造成個(gè)別地塊容積率反推值偏離正常范圍,當(dāng)?shù)貕K容積率反推值過(guò)大(浪費(fèi)路網(wǎng)容量資源)或過(guò)小(限制土地開(kāi)發(fā)潛力)時(shí),結(jié)合OD反推自身特點(diǎn)提出OD加載法的調(diào)整策略,其步驟為采用反推的OD矩陣標(biāo)定重力模型(重力模型是應(yīng)用較為廣泛的交通分布預(yù)測(cè)模型,也是本研究中所應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一,因此需事先對(duì)模型進(jìn)行標(biāo)定)。(1)利用出行生成率與反推容積率計(jì)算各地塊發(fā)生與吸引交通量;(2)使用標(biāo)定的重力模型進(jìn)行交通分布預(yù)測(cè)獲得新的OD矩陣;(3)對(duì)于反推容積率過(guò)大的地塊,設(shè)定其容積率上限并通過(guò)出行生成率推算該容積率下地塊發(fā)生與吸引交通量;(4)計(jì)算新舊矩陣中這些地塊發(fā)生或吸引交通量(當(dāng)交通發(fā)生量大于吸引量時(shí),所需比值為新舊矩陣中交通發(fā)生量之比;反之,則為交通吸引量之比)之比,將新矩陣中該部分地塊對(duì)應(yīng)的行、列單元交通量分別與所得比值相乘,完成地塊容積率下調(diào)所對(duì)應(yīng)的OD矩陣調(diào)整;(5)使用OD加載法將新矩陣中被調(diào)整地塊(指容積率下調(diào)地塊周邊的地塊。某地塊開(kāi)發(fā)強(qiáng)度降低,必定會(huì)改善周邊地塊交通條件,使其開(kāi)發(fā)強(qiáng)度具備上升潛力,故可分別對(duì)周邊地塊容積率進(jìn)行上調(diào))所對(duì)應(yīng)的行、列單元交通量分別按一定比例上調(diào)并加載到規(guī)劃路網(wǎng)中;反推容積率過(guò)小的地塊應(yīng)優(yōu)先作為被調(diào)整地塊,以確保各地塊具有平等的開(kāi)發(fā)機(jī)會(huì);(6)觀察路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)直至達(dá)到承載能力,對(duì)矩陣中被調(diào)整地塊對(duì)應(yīng)的行、列值分別求和,得到其發(fā)生與吸引交通量;(7)再次利用出行生成率計(jì)算出各地塊調(diào)整后的容積率。以O(shè)D反推法為基礎(chǔ)的土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度控制技術(shù)路線如圖4所示。
2.2交通供需平衡狀態(tài)下開(kāi)發(fā)強(qiáng)度控制技術(shù)路線———舊城更新片區(qū)
與城市新開(kāi)發(fā)片區(qū)不同,舊城更新片區(qū)具有相對(duì)穩(wěn)定的過(guò)境交通需求,“破壞”了OD反推法所要求的理想條件,即從交通需求適應(yīng)交通供給方面無(wú)法建立所求供需量化關(guān)系,轉(zhuǎn)而從交通供給迎合交通需求角度建立了基于交通需求預(yù)測(cè)“四階段”法的土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度控制技術(shù)路線。其步驟為(1)在舊城更新片區(qū)控規(guī)編制之前進(jìn)行路段交通量調(diào)查;(2)通過(guò)OD反推獲取現(xiàn)狀OD分布矩陣并以此標(biāo)定重力模型;(3)使用反推的OD矩陣計(jì)算開(kāi)發(fā)片區(qū)交通小區(qū)現(xiàn)狀發(fā)生與吸引交通量,采用趨勢(shì)外推法或增長(zhǎng)率法預(yù)測(cè)規(guī)劃年交通小區(qū)發(fā)生與吸引交通量;已建立交通規(guī)劃模型的城市,交通小區(qū)規(guī)劃年發(fā)生與吸引交通量可從交通規(guī)劃模型中提取;(4)根據(jù)出行生成率及土地利用規(guī)劃方案初定容積率計(jì)算各地塊發(fā)生與吸引交通量;(5)利用標(biāo)定的重力模型進(jìn)行交通分布預(yù)測(cè),獲取新的OD矩陣;(6)對(duì)所得OD矩陣進(jìn)行交通分配并對(duì)路網(wǎng)運(yùn)行狀況進(jìn)行檢驗(yàn)。若路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)良好,則方案初定的土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度與路網(wǎng)承載力相協(xié)調(diào);反之則不協(xié)調(diào),需對(duì)部分地塊開(kāi)發(fā)強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整對(duì)象為過(guò)負(fù)荷路段周邊容積率具備下調(diào)條件的地塊,方法為OD加載法,如圖5所示。
3實(shí)施策略
3.1實(shí)施節(jié)點(diǎn)
對(duì)于城市新開(kāi)發(fā)片區(qū),交通供需量化關(guān)系建立應(yīng)在控規(guī)土地利用規(guī)劃方案路網(wǎng)、地塊劃分及用地性質(zhì)初步確定后進(jìn)行,以指導(dǎo)下一步地塊開(kāi)發(fā)強(qiáng)度指標(biāo)制定,為之提供輔助依據(jù);對(duì)于舊城更新片區(qū),其量化關(guān)系建立應(yīng)在方案及容積率指標(biāo)初定后進(jìn)行,以對(duì)所確定容積率進(jìn)行修正,使開(kāi)發(fā)強(qiáng)度服從既定路網(wǎng)承載力。以交通供需平衡量化關(guān)系來(lái)控制土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度的方法一方面將交通規(guī)劃的核心內(nèi)容有效納入到控規(guī)指標(biāo)確定之中,使二者合為一體,抵消當(dāng)前控規(guī)交通規(guī)劃缺失之不足;另一方面也為開(kāi)發(fā)強(qiáng)度指標(biāo)的確定引入了理性依據(jù),有利于強(qiáng)化控規(guī)穩(wěn)定特性。固然,以純粹的交通視角來(lái)確定容積率有其片面性,交通因素只是左右容積率變化的因子之一,它同時(shí)還要受到城市區(qū)位、用地性質(zhì)、地價(jià)、景觀、歷史文化以及城市設(shè)計(jì)等各方面因素的影響,因此使用該方法所制定的容積率指標(biāo)僅為“一家之言”,通常可作為容積率確定的輔助依據(jù)。但對(duì)于城市核心區(qū)、老城區(qū)、中央商務(wù)區(qū)等開(kāi)發(fā)強(qiáng)度較高、路網(wǎng)資源相對(duì)緊束的開(kāi)發(fā)片區(qū)來(lái)說(shuō),交通條件自然上升為影響容積率的主導(dǎo)因素之一,以此確定的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度指標(biāo)理應(yīng)作為確定最終容積率的重點(diǎn)參考依據(jù)。
3.2實(shí)施成果
出具《交通供需關(guān)系量化與土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度控制研究報(bào)告》,作為對(duì)控規(guī)成果的補(bǔ)充與完善,并將其納入規(guī)劃附件。主要研究結(jié)論應(yīng)寫(xiě)入控規(guī)文本,作為規(guī)劃管理中容積率給定及調(diào)整的依據(jù)。
3.3成果審查
當(dāng)前,專(zhuān)家評(píng)審會(huì)是各類(lèi)規(guī)劃成果的主要審查形式之一,該組織形式通常適合于以定性分析為主的成果審查,即可進(jìn)行有效把關(guān)又能提高審查效率。對(duì)于以定量分析為主的規(guī)劃審查考慮到定量分析涉及大量數(shù)據(jù)與運(yùn)算,建議由交通技術(shù)咨詢機(jī)構(gòu)(即第三方)對(duì)報(bào)告研究成果進(jìn)行審查,主要包括數(shù)據(jù)可用性、方法有效性、計(jì)算準(zhǔn)確性以及結(jié)果合理性等四個(gè)方面,并出具審查意見(jiàn)[20]。
前言
我喜歡電腦,坐在閃動(dòng)的屏幕前,用靈巧的鼠標(biāo)在方寸之間,把自己的想法表達(dá)的淋漓盡致,這是一件多么愜意的事情。這一切都要?dú)w功于科技的發(fā)展,數(shù)字化的應(yīng)用的確是很神奇的事情,我的生活也被改變了許多。眼前的這一切對(duì)于幾年前的我簡(jiǎn)直是不可想象的(幾年前的我正熱衷于繪畫(huà)藝術(shù)并沉醉其中而不能自拔,更不用說(shuō)是用電腦了),可是這一切又是那么的真實(shí)。當(dāng)時(shí)還是想等我有了錢(qián)再搞什么藝術(shù)也不遲。在大學(xué)里學(xué)了四年的設(shè)計(jì),喜歡繪畫(huà)的我越來(lái)越喜歡設(shè)計(jì)了,在我眼里設(shè)計(jì)更甚于繪畫(huà),而且我從中找到了二者的結(jié)合--插圖設(shè)計(jì)。
中國(guó)清代著名的山水畫(huà)家石濤曾經(jīng)說(shuō)過(guò):“筆墨當(dāng)隨時(shí)代”。在設(shè)計(jì)應(yīng)用廣泛的今天,設(shè)計(jì)也應(yīng)當(dāng)跟隨時(shí)代。技術(shù)更新層出不窮,思維更迭變化迅速,給現(xiàn)代生活各方面以巨大的沖擊。設(shè)計(jì)當(dāng)然不可避免的受到了巨大的影響。
但是,隨著電腦的普及以及應(yīng)用水平的提高,對(duì)于個(gè)性化很強(qiáng)的插圖設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),有了越來(lái)越多的表現(xiàn)手法、手段。作為傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用手法,插圖設(shè)計(jì)經(jīng)受了很大的沖擊,也吸取了現(xiàn)代科技的精華,從而煥發(fā)了新的活力。在數(shù)字化的今天,插圖設(shè)計(jì)作為繪畫(huà)和設(shè)計(jì)的結(jié)合體在數(shù)碼時(shí)代的今天,它到底能走多么遠(yuǎn),是很值得我們思考的問(wèn)題。
藝術(shù)需要個(gè)性,設(shè)計(jì)當(dāng)然也需要個(gè)性,在這個(gè)個(gè)性張揚(yáng)的數(shù)字化時(shí)代,越來(lái)越多的設(shè)計(jì)更需要具有個(gè)性。隨著電腦以及各種數(shù)字化設(shè)備在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的廣泛使用,只有個(gè)性化的設(shè)計(jì)作品才能在行業(yè)中有立足之地,才能在行業(yè)中受到推崇,才能獲得藝術(shù)價(jià)值。尤其是信息化時(shí)代的今天,伴隨著生活節(jié)奏的變化和信息的視覺(jué)化的發(fā)展,數(shù)碼化的設(shè)計(jì)正在侵蝕著生活的每一個(gè)角落。處于藝術(shù)及設(shè)計(jì)領(lǐng)域邊緣的插圖設(shè)計(jì)對(duì)我們來(lái)說(shuō)并不是一個(gè)陌生的領(lǐng)域,最近幾年,在圖書(shū)雜志、時(shí)裝展示、廣告、音樂(lè)以及電視熒屏上,插圖畫(huà)頻頻亮相。而且越來(lái)越多的被應(yīng)用到各行各業(yè),在人類(lèi)信息傳播的歷史過(guò)程中插圖設(shè)計(jì)逐漸變得越來(lái)越重要了。
插圖屬于“大眾傳播”領(lǐng)域的視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)(VisualCommunicationDesign)范疇。是藝術(shù)設(shè)計(jì)的分支。最基本含義是“插在文字中間幫助說(shuō)明內(nèi)容的圖畫(huà)。中國(guó)古代因插圖出現(xiàn)的形式不同,故名稱各異,如:宋元小說(shuō)中的卷頭畫(huà)則為“繡像”,而表示章回故事的稱為“全圖”。插圖的英文單詞通常稱為illustration。在中世紀(jì)圣經(jīng)手抄本中稱illumination,指圣經(jīng)或祈禱文中的裝飾性文字和圖案造型。Illumination是由英格蘭撒克遜語(yǔ)系的lim-limm(繪畫(huà)之意)和法蘭西語(yǔ)系的luminer(給予光彩、發(fā)光之意)二者的折衷語(yǔ)。插圖的另一英文單詞是icon.icon意指宗教書(shū)籍中的圣像。現(xiàn)代插圖是指視覺(jué)形象說(shuō)明、論證文字的概念或圖示事情的經(jīng)過(guò)。現(xiàn)代插圖有狹義和廣義之分。狹義的插圖概念指插圖,即用來(lái)論證和說(shuō)明的繪畫(huà)作品;而廣義的插圖概念指可以作為說(shuō)明和論證的視覺(jué)材料,如插畫(huà)、圖表、攝影等。本文的討論是建立在廣義的概念基礎(chǔ)上的。
自古以來(lái),插圖一直被宗教、文學(xué)、詞典、圖鑒等所引用作為文字的輔佐,透過(guò)圖畫(huà)、圖解而賦予文字具體的內(nèi)容。在印刷術(shù)剛剛發(fā)明時(shí)候,人們利用石版或木版的黑白線條繪圖技術(shù)來(lái)制作插圖,出現(xiàn)了少量的經(jīng)帛卷的印刷品,例如中國(guó)1900年在甘肅省敦煌千佛洞出土的最早的在公元868年的刻印精致的《金剛經(jīng)》卷中的插圖,而在歐洲黑暗時(shí)代的流傳于教士之間的手抄本、細(xì)密畫(huà)和油畫(huà)等,以及同時(shí)期出現(xiàn)的版畫(huà)也都出現(xiàn)了大量的手繪圖畫(huà)。
然而以文字為傳達(dá)手段的歷史已久,在十五世紀(jì)德國(guó)人谷登堡發(fā)明的鋁合金活版印刷術(shù)以及脂肪性油墨發(fā)明之后,大大提高了印刷的質(zhì)量和速度,使大量的書(shū)籍開(kāi)始傳播,書(shū)籍傳播成為主要的傳播渠道。于是插圖得到了廣泛的推廣。從此,插圖的應(yīng)用便成了近代視覺(jué)傳達(dá)的主流。而這個(gè)時(shí)期,書(shū)籍是使用插圖的主要媒介。
在十八世紀(jì)的法國(guó)以文字為主的同時(shí),也還極為盛行使用圖形插圖。但是,隨著中國(guó)明清出現(xiàn)的木版套印以及十九世紀(jì)彩色石板畫(huà)的出現(xiàn),使得部分插圖應(yīng)用在海報(bào)的設(shè)計(jì)中。此外,十九世紀(jì)的英國(guó)繪有圖畫(huà)的報(bào)紙也極受歡迎。到了十九世紀(jì)后半葉,不斷有如英國(guó)的華爾·特克蘭(Walter·Grane)與凱利·葛利納韋依等人的兒童圖畫(huà)書(shū),一般以插圖而非以文字為主的出版物品出現(xiàn)。此外,十九世紀(jì)末開(kāi)始,許多出版的美術(shù)雜志也極為重視圖版與插圖。因此,使報(bào)刊雜志成為了插圖的最佳媒介。而且戶外看板、海報(bào)、商標(biāo)招貼、包裝外盒、產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)等等,無(wú)一不運(yùn)用廣告插圖,并使視覺(jué)傳達(dá)方式確立下來(lái)。
攝影技術(shù)問(wèn)世后,插圖設(shè)計(jì)逐漸被照片所代替,繪畫(huà)藝術(shù)開(kāi)始趨于抽象化,不論是構(gòu)圖或技巧都增添了表現(xiàn)內(nèi)容的意義性、象征性、風(fēng)俗性等魅力或面貌,追求色彩的再現(xiàn)性,重視個(gè)性表現(xiàn)。從而導(dǎo)致了對(duì)現(xiàn)代繪畫(huà)產(chǎn)生影響巨大的藝術(shù)流派的出現(xiàn),如:印象主義、象征主義、立體畫(huà)派等等現(xiàn)代繪畫(huà)藝術(shù)流派。也使插圖受到了巨大的影響,插圖繪畫(huà)的形式也更加多樣化。就象超現(xiàn)實(shí)主義繪畫(huà)大師達(dá)利(SalvadorDali1904-1989)為《唐·吉柯德》所繪制的插圖,充分表現(xiàn)了現(xiàn)代繪畫(huà)大師超乎常人的想象力和表現(xiàn)力。另外,由于繪畫(huà)材料的多樣化,從而使繪畫(huà)的技巧上出現(xiàn)了由單一的石版印刷、油畫(huà)到水彩、丙烯等技法的發(fā)展。
隨著現(xiàn)代印刷工藝的革新以及電腦的出現(xiàn),設(shè)計(jì)的技巧以及方式得到了很大的改觀。現(xiàn)代激光照排機(jī)的使用取代了手工制版的工藝,使各類(lèi)圖片在設(shè)計(jì)中大量出現(xiàn)。電腦的使用加速了信息的傳播速度,而插圖設(shè)計(jì)師依舊停留在傳統(tǒng)以及現(xiàn)代的架上繪畫(huà)中。因此,在二十世紀(jì)九十年代初的大部分時(shí)間里,插圖都處于萎靡不振、岌岌可危的狀況。隨著商業(yè)市場(chǎng)的擴(kuò)大,它的老主顧棗設(shè)計(jì)和廣告部門(mén)已經(jīng)變的更為廉價(jià),其選擇也更自由。由于電腦的運(yùn)行速度加快還有軟件更新?lián)Q代,包括Freehand、Photoshop和Illustrator等各種圖片處理軟件的大量提供,設(shè)計(jì)師和藝術(shù)指導(dǎo)似乎認(rèn)為他們自己就能夠應(yīng)用電腦創(chuàng)造出自己的意象來(lái)。而這種局面更由于人們能廣泛的接觸市場(chǎng)所提供的大量的儲(chǔ)存好畫(huà)面的軟件,以及盜版激光光盤(pán)(如Photodisk照片光盤(pán))的大量涌現(xiàn)而愈演愈烈。它們充斥于能夠被巧妙處理的、隨意剪輯的圖片造型之中,而且有關(guān)“時(shí)尚”的印刷品書(shū)籍泛濫,于是,在九十年代傳統(tǒng)插圖已顯得越來(lái)越不合時(shí)宜,往往被看作是地方性的、昂貴的、不可剪輯的、審美怪異的,并顯現(xiàn)出了一種“復(fù)制加照片”的時(shí)代精神。
眾多的說(shuō)明性文字的圖片并非出自經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)訓(xùn)練的插圖畫(huà)家之手,相反,成篇累牘、躍入眼簾的圖形都是那些圖形設(shè)計(jì)師們整天和Photoshop圖片處理軟件打交道的結(jié)果。當(dāng)然了,我們也要承認(rèn)其所存在的藝術(shù)價(jià)值。但是,終日沉迷于圖形的拼湊,使得設(shè)計(jì)師到插圖設(shè)計(jì)家對(duì)
圖形設(shè)計(jì)明顯失控,從而插圖的藝術(shù)魅力就像離奇有趣的古老遺跡一樣被人遺忘。
在九十年代中期科技高速發(fā)展,電訊業(yè)的發(fā)展,使日本和美國(guó)動(dòng)畫(huà)的大量傳播。至今我還清楚的記著《變形金剛》、《超人》、《鐵臂阿童木》、《超時(shí)空要塞》、《貓和老鼠》等經(jīng)典的動(dòng)畫(huà)片。這些設(shè)計(jì)的出色的動(dòng)畫(huà)形象讓人記憶猶新。電子游戲的普遍從街頭的模擬機(jī)到家庭用游戲機(jī)的普及,家庭用游戲機(jī)從8位機(jī)到16位機(jī)到Play-station到現(xiàn)在的Play-station2、X-Box的發(fā)展,以及各種類(lèi)型的電腦游戲的發(fā)展,RGB、角色扮演、即時(shí)戰(zhàn)略、軍旗式等等類(lèi)型,大量的原畫(huà)(造型設(shè)定)以及小場(chǎng)景插圖的出現(xiàn)開(kāi)始應(yīng)用到非靜態(tài)的動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)中。
而在視覺(jué)傳達(dá)領(lǐng)域電腦圖像充斥大眾視覺(jué)的時(shí)候,部分插圖設(shè)計(jì)師認(rèn)識(shí)到電腦對(duì)設(shè)計(jì)的巨大影響而重新思考解決視覺(jué)問(wèn)題的途徑。“在數(shù)字革命的覺(jué)醒中,相對(duì)于用Photoshop軟件進(jìn)行美術(shù)剪貼的興盛之勢(shì),使以顏料和墨水繪制的插圖看來(lái)已失去了生存的土壤。對(duì)于那些仍以傳統(tǒng)方式工作的人們,對(duì)繪畫(huà)技藝生存荒廢的討論以刻不容緩。”插圖設(shè)計(jì)家達(dá)瑞爾·雷斯在1999年11月在美國(guó)插圖畫(huà)家聯(lián)合會(huì)(AOI)研討班上講到。
隨著歐美插圖設(shè)計(jì)的覺(jué)醒以及信息大量的涌現(xiàn),設(shè)計(jì)越來(lái)越要求視覺(jué)的單純化和技術(shù)上的革新,而科技的發(fā)展、電腦的普及導(dǎo)致了數(shù)碼設(shè)計(jì)家將數(shù)碼技術(shù)在插圖設(shè)計(jì)中廣泛的應(yīng)用,并使數(shù)碼插圖設(shè)計(jì)在其創(chuàng)作中充當(dāng)?shù)闹匾慕巧妥饔谩kS著“純藝術(shù)”和“商業(yè)設(shè)計(jì)”兩者之間的界限變得越來(lái)越模糊,插圖設(shè)計(jì)師的技藝填補(bǔ)了圖形設(shè)計(jì)和藝術(shù)之間的空白,而且使用的畫(huà)具也越來(lái)越數(shù)字化、簡(jiǎn)約化,新型插圖因此獲得了獨(dú)特的視覺(jué)沖擊力和藝術(shù)內(nèi)涵,從而使技術(shù)和想象力的接合達(dá)到了前人所不具有的高度。
用鼠標(biāo)作畫(huà)不僅反映出插圖畫(huà)家創(chuàng)造形象的能力,而且使插圖在曾經(jīng)令人痛苦的就業(yè)領(lǐng)域重新繁榮,而且從審美的角度看,它具有簡(jiǎn)潔、可復(fù)制的屬性,因?yàn)樵絾渭兊膱D形,所承載的信息越大,給大眾的想象空間也越廣闊,所以不僅在圖形設(shè)計(jì)行業(yè),而且在整個(gè)傳媒界正對(duì)這種日趨流行的風(fēng)格做出反映。正如插圖畫(huà)家尼克·辛吉斯評(píng)論:
“在我的潛意識(shí)里,用鼠標(biāo)畫(huà)畫(huà),早已和用一支筆或一根油畫(huà)棒作畫(huà)沒(méi)有什么兩樣了。這一媒介使作起電腦來(lái)更快、更好,而且也更便宜。”
首先,數(shù)碼設(shè)備和軟件解決了插圖畫(huà)家思維上不斷變化的需求。
插圖畫(huà)家克里斯蒂安·拉塞爾認(rèn)為:“我發(fā)現(xiàn)了一個(gè)明凈的世界,真正美的澄澈。我能在轉(zhuǎn)瞬之間重新著色,重構(gòu)畫(huà)面。總之,以任何我想要的方式重新確定大小、剪裁圖像。我對(duì)這種全方位建構(gòu)式的繪畫(huà)、剪裁和粘貼等要素幾乎純粹數(shù)字化的制作越來(lái)越感興趣。”數(shù)碼設(shè)備和軟件利用現(xiàn)代科技的便捷性使設(shè)計(jì)師對(duì)思維的轉(zhuǎn)換的不確定性得到了最大的發(fā)揮。
例如這些軟件Photoshop、Freehand、Illustrator、Painter不僅有著統(tǒng)一的優(yōu)勢(shì):跨平臺(tái)特性(支持PC、Mac)、統(tǒng)一友好的用戶界面、強(qiáng)大的圖形操作處理能力、對(duì)多格式的文件的支持、完善的文字排錄功能、廣泛的兼容性,而且都有各自的特點(diǎn):軟件Photoshop的面板中的路徑(Path)工具、橡皮(Eraser)工具、鉛筆(Pencil)工具等。對(duì)于文件的大小都提供了象素(Pixel)、厘米(cm)等度量單位。Painter為使用者提供了油畫(huà)、鉛筆、水彩等大約五百種筆觸的效果,并可以利用手寫(xiě)板、壓感筆等數(shù)碼設(shè)備掌握對(duì)筆觸的透明度、干濕程度以及筆觸的變化等的控制。Freehand、Illustrator等矢量軟件都有貝塞爾曲線工具使用節(jié)點(diǎn)控制便于調(diào)節(jié)和修改。以及各種顏色(color)、歷史記錄(History)、圖層(Layer)等面板。這些功能的使用都對(duì)插圖設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)過(guò)程起到了方便快捷的作用,減短了設(shè)計(jì)和創(chuàng)意的修改過(guò)程,減少了流程的重復(fù)性勞動(dòng),從而使插圖師的靈感得到最大程度的發(fā)揮。
這種幾近科技的手法正在不斷擴(kuò)大其應(yīng)用范圍,甚至包括唱片封套的制作。例如艾克·庫(kù)尼格在其設(shè)計(jì)的唱片封面所表現(xiàn)出充滿了科技數(shù)字化的人文氣息、整齊、又不拘泥于畫(huà)面的插圖風(fēng)格。
其次,媒介的變化也是導(dǎo)致插圖設(shè)計(jì)變化的條件。
隨著文化的載體從傳統(tǒng)的紙媒介到現(xiàn)代電腦的普及,以及被稱為“第四媒介”的網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn);傳播方式從手抄到書(shū)籍到網(wǎng)絡(luò);表現(xiàn)形式從一維到二維到三維以及伴隨網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的四維空間的變化。數(shù)碼技術(shù)的發(fā)展使世界有了翻天地覆的變化,但是我們并不把數(shù)字世界的躍進(jìn)視為威脅,事實(shí)上,對(duì)于那些如此癡迷電腦的人,各級(jí)可支持軟件和高性能計(jì)算機(jī),為他們的作品增添了另一個(gè)維度。就象費(fèi)爾亞茲·杰弗瑞將作品借助3dMax實(shí)現(xiàn)了二維向三維表現(xiàn)的過(guò)渡。使用3dMax中對(duì)人和物體進(jìn)行建模,再進(jìn)行合成,從而形成另類(lèi)的插圖設(shè)計(jì)。數(shù)碼將繪畫(huà)技藝和插圖繪畫(huà)引領(lǐng)進(jìn)以前從未涉足的領(lǐng)域。
再次,網(wǎng)絡(luò)和多媒體的交互性特點(diǎn)使插圖的應(yīng)用走向了四維的范疇。
網(wǎng)絡(luò)作為新興的傳播媒介,有傳播速度快、傳播信息量大、無(wú)地域性、交互性強(qiáng)的特點(diǎn),并且由于綜合了包括視頻、圖形、文字、動(dòng)畫(huà)、音頻等在內(nèi)的多種媒體的效果,增添了插圖的時(shí)間性和交互性,使插圖從二維、三維走向了四維空間的最新趨勢(shì)。大量的flas在網(wǎng)上成為創(chuàng)作在線動(dòng)畫(huà)和播放動(dòng)畫(huà)主要形式。矢量形式的便捷和制作的快速,使插圖的傳播在互聯(lián)網(wǎng)(internet)上成為別致的風(fēng)景線。而多媒體中,動(dòng)畫(huà)同影像的結(jié)合,出現(xiàn)了大量的優(yōu)秀作品。另外在電影制作中純動(dòng)畫(huà)的影片出現(xiàn),例如迪斯尼的《獅子王》、《小雞快跑》等以及夢(mèng)工廠的《埃及王子》、《怪物史萊克》、《怪物公司》等也是建立在插圖基礎(chǔ)上發(fā)展它的擴(kuò)展應(yīng)用,同音樂(lè)、故事情節(jié)結(jié)合起來(lái),使插圖設(shè)計(jì)達(dá)到了一個(gè)新的高度。
在圖形設(shè)計(jì)和插圖畫(huà)家重新確定的伙伴關(guān)系中,二者應(yīng)找到共同前進(jìn)之路。插圖畫(huà)的特長(zhǎng)就在于能創(chuàng)造形象。當(dāng)然了只幻想著只要有Freehand和Photoshop圖片處理軟件就足以應(yīng)付一切,那只能是設(shè)計(jì)師的傲慢無(wú)理。作為插圖的訴求效果視對(duì)象而異,應(yīng)該具有個(gè)性、機(jī)智、幻想、奇異性(非一般性)、現(xiàn)代感性形象或較強(qiáng)的審美之特點(diǎn)與趣味。因此,許多插圖設(shè)計(jì)師心里都藏著一個(gè)“真正的藝術(shù)家”的夢(mèng)想,希望把自己的設(shè)計(jì)完全交給內(nèi)心深處的創(chuàng)作直覺(jué)。但是,就象所有的商業(yè)設(shè)計(jì)一樣,插圖設(shè)計(jì)師必須從根本目的(傳播信息)出發(fā),溶進(jìn)自己的理解、激情,并運(yùn)用高超的表現(xiàn)技法、技術(shù)、創(chuàng)造出為大眾(接受者)樂(lè)于接受的視覺(jué)語(yǔ)言。因此,從這個(gè)意義上說(shuō),插圖既不是作者僅僅從自己審美情趣出發(fā)的恣意所為,也絕不是書(shū)刊內(nèi)容及其它信息的簡(jiǎn)單告白和注釋。它必然是一種創(chuàng)造,是在傳播信息的制約下畫(huà)家的才能和個(gè)性的充分體現(xiàn)。它有巨大的價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。直接影響和強(qiáng)化人們對(duì)文化的追求。這一切要求插圖設(shè)計(jì)師自身必須具備較高的審美水平以及藝術(shù)創(chuàng)作力。其中也必然包括了對(duì)視覺(jué)語(yǔ)言的表現(xiàn)魅力的追求。
當(dāng)然,一個(gè)高明的插圖畫(huà)家顯然不能不具備高度的表現(xiàn)力,這種表現(xiàn)力必然又是為更
迅速、更方便、更清楚、更具心靈震撼力的傳播信息,而對(duì)表現(xiàn)語(yǔ)言進(jìn)行的一種篩選、優(yōu)化和創(chuàng)造。這種能力首先需要畫(huà)家具有較強(qiáng)的理解力、豐富的想象力和具有把信息視覺(jué)化的轉(zhuǎn)化能力,它要求插圖畫(huà)家具有多變的形式語(yǔ)言和高超的表現(xiàn)技能,并能在適應(yīng)特定的傳播需要的限制中充分發(fā)揮個(gè)性和意象的魅力。
“照相機(jī)的誕生并沒(méi)有將戲劇斬草除根,留聲機(jī)的發(fā)明也沒(méi)有封殺現(xiàn)場(chǎng)表演的音樂(lè),計(jì)算機(jī)的應(yīng)用并不意味著手工繪畫(huà)的終結(jié),二者并行不悖。一些優(yōu)秀的作品常常是傳統(tǒng)技藝和數(shù)碼技術(shù)的混合體。用電腦掃描成品、手工處理色彩、利用其影響,所以這些能力都能充實(shí)你的工具箱而不是限制它。如果你不確信這個(gè)工具箱是多么的有用,那么,就請(qǐng)看一看插圖畫(huà)家的世界吧!”
參考文獻(xiàn)
《畫(huà)筆與鼠標(biāo)》
編者:(英)安格斯.赫蘭德譯者:任念文
供稿:(英)LaurenceKing出版公司
出版發(fā)行:上海人民美術(shù)出版社出版日期:2002年1月第1版第1次印刷
《美國(guó)插圖藝術(shù)》
編者:中羽
出版發(fā)行:黑龍江美術(shù)出版社出版日期:1991月第1版第1次印刷
《現(xiàn)代設(shè)計(jì)大系-視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)》
編者:潘公凱盧輔圣
出版發(fā)行:上海書(shū)畫(huà)出版社出版日期:2000年6月第1版第1次印刷
1引言
近年來(lái),視頻壓縮編碼和視頻加密這兩個(gè)領(lǐng)域的研究均十分活躍,其中主要的研究技術(shù)也較為成熟,但是作為圖像處理的兩個(gè)重要的方面,人們對(duì)他們結(jié)合起來(lái)的分析和研究還缺乏足夠的重視和足量的人力物力的投入。
混沌理論是近年來(lái)發(fā)展較快的非線性科學(xué)的重要分支,因其具有非周期、連續(xù)寬頻帶、類(lèi)噪聲和長(zhǎng)期不可預(yù)測(cè)等特點(diǎn),所以特別適用于保密通信等領(lǐng)域。分形編碼有著精細(xì)的結(jié)構(gòu),具有任意小比例下存在某種自相似細(xì)節(jié)的特點(diǎn)。分形理論的特點(diǎn)決定了人們著重研究它在圖像壓縮方面的作用,但是它在圖像加密方面的應(yīng)用還沒(méi)有被人們開(kāi)發(fā)出來(lái)。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有圖像壓縮算法和加密算法發(fā)展方向的分析,提出一種將分形壓縮編碼和混沌保密算法相結(jié)合的算法。經(jīng)分析該算法具有較好的壓縮加密效率,并且能夠滿足對(duì)圖像的安全的要求。
2分形圖像壓縮
分形圖像壓縮是利用原始圖像所具有的自相似性,構(gòu)造一個(gè)迭代函數(shù)系統(tǒng)(IFS),利用IFS抽取圖像的自相似性,即用圖像中的一個(gè)子塊經(jīng)過(guò)分形仿射變換來(lái)逼近同一圖像中的另一子塊,而且僅僅將仿射變換系數(shù)記錄下來(lái),從而達(dá)到壓縮圖像數(shù)據(jù)的目的。
分形壓縮理論主要包括:分形空間上的壓縮映射,迭代函數(shù)系統(tǒng),壓縮映射的不動(dòng)點(diǎn)定理,拼帖定理及仿射變換等理論。
一般的分形壓縮編碼過(guò)程為:
(1)將原始圖像分塊
把原始圖像分別分割成尺度K*K的值域塊Ri和L*L的定義域塊Di,一般取L=2K.
(2)尋找合適的分形變換參數(shù)
利于圖像局部之間的相似性,根據(jù)了IFS拼貼定理,為圖像中每一個(gè)值域塊Ri尋找與之最匹配的定義域塊Di及相應(yīng)的仿射變換wi.
(3)存儲(chǔ)分形變換參數(shù)
找到最佳匹配塊,記下坐標(biāo)值和應(yīng)用誤差值,依次完成對(duì)原圖像的編碼,從而實(shí)現(xiàn)圖像的壓縮。
經(jīng)過(guò)上面的分析可以看出在分形圖像壓縮算法中最核心的部分就是對(duì)圖像的仿射變換的選取。下面我們來(lái)詳細(xì)分析其算法:
首先定義圖像f(x,y)上的映射wi:FF為:
在變換中,常數(shù)Si控制灰度圖像的對(duì)比度,Qi控制圖像的亮度。
空間壓縮變換一般可以簡(jiǎn)化成8種形式,即旋轉(zhuǎn)0°,90°,180°,270°,垂直中線反射,水平中線反射,相對(duì)45°反射以及相對(duì)135°反射。我們用c++編程實(shí)現(xiàn)仿射變換,主要編碼如下:
對(duì)當(dāng)前定義域塊做變換(8種)
for(t=0;t<8;t++)
{if(t==0)
{for(k=0;k<BLOCKSIZE;k++)
for(l=0;l<BLOCKSIZE;l++)
TransDomain[k][l]=Domain[m+k][n+l];}
//旋轉(zhuǎn)
同樣類(lèi)似其余七種變換主要形式如下:
TransDomain[k][l]=Domain[m+k][n+BLOCKSIZE-1-l];//旋轉(zhuǎn)90°
TransDomain[k][l]=Domain[m+BLOCKSIZE-1-k][n+l];//旋轉(zhuǎn)180°
TransDomain[k][l]=Domain[m+l][n+k];
//旋轉(zhuǎn)270°
TransDomain[k][l]=Domain[m+l][n+BLOCKSIZE-1-k];//垂直中線反射
TransDomain[k][l]=Domain[m+BLOCKSIZE-1-l][n+BLOCKSIZE-1-k];//水平中線反射
TransDomain[k][l]=Domain[m+BLOCKSIZE-1-k][n+BLOCKSIZE-1-l];//相對(duì)45°反射
TransDomain[k][l]=Domain[m+BLOCKSIZE-1-l][n+k];//相對(duì)135°反射
通過(guò)尋找圖像的反射變換,我們可以得到變換后的圖像與原圖像之間的誤差,設(shè)其為erri,預(yù)先給定一個(gè)誤差標(biāo)準(zhǔn)ε,只要每一塊的誤差erri<ε,就認(rèn)為完成了圖像的分形編碼,否則將值域塊分割成更小的值域子塊,重復(fù)該過(guò)程,直到誤差滿足要求或者值域塊的分割已經(jīng)達(dá)到預(yù)先確定的最小值則認(rèn)為完成了圖像的分形編碼。分形編碼中對(duì)圖像的分割越小,則編碼的精確程度就會(huì)越高,但同時(shí)高的編碼質(zhì)量卻影響了壓縮率和計(jì)算速度。
對(duì)一幅圖像進(jìn)行分形編碼后,存儲(chǔ)的文件中是原圖像的所有變換參數(shù)。我們可以明顯看出,對(duì)一幅圖像來(lái)說(shuō),存儲(chǔ)映射參數(shù)所需的存儲(chǔ)空間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于存儲(chǔ)原圖像的空間,因此我們很好的實(shí)現(xiàn)了圖像壓縮的目的。在上節(jié)的處理中我們把變換參數(shù)存進(jìn)了一個(gè)M*N的矩陣中,設(shè)為Y(M,N)。編程時(shí)定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)體用于存儲(chǔ)編碼參數(shù):RangeX,RangeY,DomainX,DomainY,TransformNo,Scale,Offset,因此M的大小就是由定義域塊、值域塊的位置與大小及仿射變換wi確定的,取M=7;而N的大小可以定義為:N=IMAGESIZE/BLOCKSIZE。
3混沌加密算法
混沌現(xiàn)象是在確定性非線性動(dòng)力系統(tǒng)中出現(xiàn)的確定性、類(lèi)隨機(jī)的過(guò)程,它對(duì)初始值有極其敏感的依賴性。因此混沌加密技術(shù)非常適合用于圖像加密。
Logistic序列的混沌特性和統(tǒng)計(jì)特性分析如下:
(1)
其中xk為映射變量,u為系統(tǒng)參數(shù),取值范圍為-1<xk<1,0<u<2。當(dāng)u逐漸增大時(shí),迭代出現(xiàn)多次突變。研究表明:當(dāng)0<u<0.750時(shí)迭代為穩(wěn)定的1周期,當(dāng)u增大到0.750時(shí),迭代出現(xiàn)2點(diǎn)周期分岔;u增大到1.250時(shí),出現(xiàn)4點(diǎn)周期分岔。隨著u的增大,這種2n倍周期分岔越來(lái)越快。當(dāng)u1.40115時(shí)迅速達(dá)到周期N∞即進(jìn)入了混沌狀態(tài)。
算法原理步驟:
第一步:根據(jù)Logistic映射(1),利用密鑰u、x0生成一組混沌序列xk,從xr(r>0)開(kāi)始取M×N個(gè)元素構(gòu)成N×M矩陣G,G(i,j)∈[-1,1]。因此可知此混沌序列的密鑰為xr。
第二步:根據(jù)式(1)生成混沌序列xk,令L=2。首先,把xk整數(shù)化,生成置亂矩陣G,并令其值[0,255],取整算法:
gk=round(*255/2+255/2)k=0,1,…MN-1(2)
第三步:對(duì)原圖像進(jìn)行加密處理。將分形壓縮后形成的參數(shù)矩陣Y與置亂矩陣G中相對(duì)應(yīng)的進(jìn)行位的異或運(yùn)算,生成加密圖像M,
即mk=yk^gk=0,1,…MN-1(3)
第四步:對(duì)加密圖像M進(jìn)行行列置亂處理。將M中元素位置為1的元素移到元素位置為2的位置,將2移到3的位置,依此類(lèi)推,最后將M×N移到1的位置。即得到最終加密圖像。
4解密算法
輸入正確的密匙xr,生成相同的混沌序列xk,及gk。接著進(jìn)行加密第四步和第三步的逆運(yùn)算即可。
加密流程圖如圖1所示:
圖1加密流程圖
5算法的編程實(shí)現(xiàn)
實(shí)驗(yàn)中我們我們?nèi)0=0.3,并先跌代300次后開(kāi)始取之后的M*N個(gè)元素作為矩陣G,取u=1.42,對(duì)編碼后的圖像進(jìn)行加密,我們用matlab仿真,圖2為原圖像,圖3為加密后的圖像。我們可以看出圖像的加密效果很好。在解密時(shí)候只有正確輸入密鑰xr(r=300)、u才能得到正確的解密圖像。
本算法先對(duì)圖像進(jìn)行了壓縮處理,編碼后的文件大大縮小,有利于下一步的加密處理;加密時(shí)置亂矩陣是隨機(jī)選取的,只有知道正確的密鑰解密后才能夠得到正確圖像,利用混沌序列大大提高了安全性。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明,此壓縮加密算法在加密文件數(shù)據(jù)量大,要求加密速度高的情況下具有較好的效果,因此在許多領(lǐng)域能夠得到廣泛應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1]XiaokeXu,XiaomingLiu,JidongSuo,AnImprovedTargetDetectionMethodonWavelet-BasedFractalScalingAnalysis
一、概述
巖土錨固是通過(guò)埋設(shè)在地層中的錨桿(索)(以下統(tǒng)稱錨桿),將結(jié)構(gòu)物與地層緊緊地聯(lián)鎖在一起,依賴錨桿與周?chē)貙拥目辜魪?qiáng)度傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力或使地層自身得到加固,從而增強(qiáng)被加固巖土體的強(qiáng)度,改善巖土體的應(yīng)力狀態(tài),以保持結(jié)構(gòu)物和巖土體的穩(wěn)定性,以達(dá)到預(yù)防和治理此類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害的目的。
二、巖土錨固工程技術(shù)的發(fā)展歷史
1.巖土錨固工程技術(shù)在國(guó)外的發(fā)展歷史概況
巖土錨固技術(shù)在與巖土有關(guān)的工程中的應(yīng)用可以追溯到19世紀(jì)末。1872年,英國(guó)在北威爾士露天頁(yè)巖礦首次使用了錨桿支護(hù)。此后,美國(guó)從1910年開(kāi)始在阿伯施萊辛的弗里登斯煤礦使用,20世紀(jì)40-50年代以后,錨桿在美國(guó)礦井下的成功應(yīng)用引起了世界各國(guó)的重視和廣泛推廣,90年代煤礦錨桿支護(hù)幾乎達(dá)到百分之百。德國(guó)在1912年開(kāi)始在謝列茲礦的井下巷道采用錨桿支護(hù),20世紀(jì)80年代以后,逐步改變了崇尚自己發(fā)明的U型鋼支護(hù),而轉(zhuǎn)向推廣應(yīng)用錨桿支護(hù)技術(shù),且錨桿技術(shù)在千米深井中得到應(yīng)用。法國(guó)在20世紀(jì)60年代末錨桿使用量占2/3,80年代后,煤巷錨桿比例大幅提高。日本于1950年引進(jìn)錨桿支護(hù)技術(shù),20世紀(jì)70年代煤礦和隧道中使用錨桿的比例已經(jīng)達(dá)到4.5:3。澳大利亞從英國(guó)、法國(guó)等引進(jìn)錨桿技術(shù)后,于20世紀(jì)80年代后期對(duì)錨桿支護(hù)技術(shù)的改進(jìn)使錨桿支護(hù)技術(shù)提高了一個(gè)檔次,并引起英國(guó)等國(guó)家的再學(xué)習(xí),重新推動(dòng)了錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展。目前在澳大利亞的煤礦巷道中基本上采用了錨桿支護(hù)技術(shù)。
2.巖土錨固工程技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展歷史概況
我國(guó)于20世紀(jì)50年代開(kāi)始使用錨桿支護(hù)技術(shù),至70年代前期還處于探索階段,直至1978年才開(kāi)始重點(diǎn)推廣,至80年代向英國(guó)學(xué)習(xí)錨桿支護(hù)技術(shù)后推廣到煤巷支護(hù),90年代又向澳大利亞學(xué)習(xí)和引進(jìn)成套先進(jìn)的錨桿支護(hù)技術(shù),目前已得到廣泛的推廣和應(yīng)用。在一些礦區(qū)的錨桿支護(hù)巷道比例達(dá)到90%以上,有些礦井甚至達(dá)到了100%,取得了較好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。
三、錨固工程技術(shù)存在的問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì)
1.錨固機(jī)理的認(rèn)識(shí)亟待提高
錨固技術(shù)的關(guān)鍵首先是對(duì)錨固機(jī)理的認(rèn)識(shí)。它包括兩部分,即錨固對(duì)巖土體的加固作用和單根錨桿本身的受力問(wèn)題。盡管現(xiàn)在有許多對(duì)錨固作用的解釋,但這些解釋多半是表面的和牽強(qiáng)的,或者只適用于一些特殊條件。因此,目前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要是經(jīng)驗(yàn)性的,設(shè)計(jì)和施工中還有許多盲目性;應(yīng)該說(shuō),這是妨礙錨固技術(shù)向科學(xué)化發(fā)展的主要原因,也是錨固技術(shù)需要解決的重要問(wèn)題。
2.錨固理論的研究應(yīng)充分強(qiáng)調(diào)與實(shí)踐相結(jié)合
錨固技術(shù)和其他巖土工程技術(shù)一樣,不僅施工設(shè)計(jì),而且施工過(guò)程對(duì)施工效果也有重要影響。因此,這些方面的研究也顯得特別重要。但是,有關(guān)這一領(lǐng)域的研究幾乎空白。這也是一項(xiàng)要求通過(guò)對(duì)錨固理論的深入認(rèn)識(shí)去解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
3.應(yīng)充分保證施工質(zhì)量
錨固工程是一項(xiàng)隱蔽工程。在施工質(zhì)量上一方面設(shè)計(jì)工程事故問(wèn)題,另一方面當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)甚至還難以分清是質(zhì)量問(wèn)題還是設(shè)計(jì)問(wèn)題。因此,保證施工質(zhì)量是發(fā)揮錨桿支護(hù)功能、提高錨固技術(shù)整體水平的重要因素。除人為因素之外,保證施工質(zhì)量主要有兩條途徑,即配套性能良好的機(jī)械設(shè)備和機(jī)械化施工手段,以及科學(xué)的驗(yàn)收規(guī)程和相應(yīng)的試驗(yàn)方法和要求。但目前對(duì)施工質(zhì)量的重要意義認(rèn)識(shí)不夠。
4.加強(qiáng)監(jiān)測(cè)反饋技術(shù)的發(fā)揮
巖土工程一方面在施工前有許多未知因素;另一方面,巖土材料破壞過(guò)程具有漸進(jìn)性特點(diǎn)。因此,監(jiān)測(cè)一方面可以確定這種“黑箱”或“灰箱”的內(nèi)在狀況;另一方面,即使巖土工程發(fā)展到較先進(jìn)的水平,要預(yù)測(cè)后續(xù)情況仍不可缺少必要的檢測(cè)手段。目前,盡管監(jiān)測(cè)工作已有所進(jìn)展,但其所起的反饋?zhàn)饔煤椭笇?dǎo)作用卻較難發(fā)揮。主要原因是由于施工和管理人員的理論水平偏低,對(duì)監(jiān)測(cè)的認(rèn)識(shí)不足,且缺少正確的指導(dǎo)方法,這是使今后的錨固技術(shù)更加科學(xué)而需要解決的重要問(wèn)題。
參考文獻(xiàn):
水土保持法第二十九條規(guī)定:“國(guó)務(wù)院水行政主管部門(mén)建立水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),對(duì)全國(guó)水土流失動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào),并予以公告。”《水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)管理辦法》(水利部令第12號(hào))規(guī)定:開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)點(diǎn),依據(jù)批準(zhǔn)的水土保持方案,對(duì)建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中的水土流失進(jìn)行監(jiān)測(cè),接受水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)管理機(jī)構(gòu)的業(yè)務(wù)指導(dǎo)和管理;水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和成果由水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)管理機(jī)構(gòu)統(tǒng)一管理。在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下,如何控制開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目造成的人為水土流失、管理好項(xiàng)目的水土保持監(jiān)測(cè)工作,是水土保持監(jiān)測(cè)管理機(jī)構(gòu)的一項(xiàng)重要職責(zé),也是工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
2搞好開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)是提高水土保持監(jiān)督管理能力的重要途徑
從云南省1999年和2004年兩次遙感監(jiān)測(cè)成果分析,大量開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的開(kāi)工建設(shè)是云南省近年來(lái)局部地區(qū)水土流失程度加劇的主要原因。但長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的水土保持監(jiān)督執(zhí)法只停留在常規(guī)的巡視檢查模式上,僅有定性的結(jié)論而沒(méi)有定量的數(shù)據(jù),因而也就沒(méi)有對(duì)造成嚴(yán)重水土流失的項(xiàng)目進(jìn)行處罰的準(zhǔn)確證據(jù)和統(tǒng)一尺度,使處罰工作難以開(kāi)展。隨著云南省開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)工作的不斷推進(jìn),將進(jìn)一步發(fā)揮水土保持監(jiān)測(cè)工作在開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)管中的作用,提高云南省水土保持監(jiān)督管理工作的科學(xué)性和有效性。
3開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)與實(shí)施計(jì)劃是水土保持方案監(jiān)測(cè)章節(jié)的延續(xù)和深化
(1)按照《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB50433—2008)的要求,水土保持方案報(bào)告書(shū)共12個(gè)章節(jié),其核心內(nèi)容是圍繞水土流失防治目標(biāo)確定防治措施布設(shè),防治水土流失。
水土保持監(jiān)測(cè)只是整個(gè)水土保持方案中的一個(gè)章節(jié),在整個(gè)水土保持方案中處于次要地位,它主要從監(jiān)測(cè)內(nèi)容、方法、時(shí)段、頻次和點(diǎn)位等幾個(gè)方面做了基本要求,其可行性和可操作性較差,不能指導(dǎo)監(jiān)測(cè)工作的具體實(shí)施,需要監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)與實(shí)施計(jì)劃來(lái)深化。
(2)《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB50433—2008)明確了開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持工程“在初步設(shè)計(jì)階段要編制水土保持監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)與實(shí)施計(jì)劃”。大部分水土保持方案的編制是在工程立項(xiàng)前,主要是在項(xiàng)目可行性研究階段,受主體工程設(shè)計(jì)階段深度的限制,水土保持方案中水土保持監(jiān)測(cè)章節(jié)的內(nèi)容不能全面和準(zhǔn)確地完成監(jiān)測(cè)布局與設(shè)計(jì)。監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)與實(shí)施計(jì)劃是在水土保持方案的基礎(chǔ)上,根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目實(shí)際情況,進(jìn)行更加具體、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì),是水土保持方案中監(jiān)測(cè)章節(jié)的延續(xù)和完善,將監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)和實(shí)施工作充分統(tǒng)一。
(3)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)作為一項(xiàng)相對(duì)獨(dú)立和實(shí)踐性較強(qiáng)的水土保持工作,從業(yè)單位和人員必須具備水土保持監(jiān)測(cè)資質(zhì),監(jiān)測(cè)單位的項(xiàng)目監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)和實(shí)施成效是對(duì)其資質(zhì)考核的核心內(nèi)容,而大多數(shù)水土保持方案編制單位并不具備監(jiān)測(cè)資質(zhì),方案編制人員也無(wú)水土保持監(jiān)測(cè)上崗資質(zhì)。方案編制、水保監(jiān)測(cè)盡管具有很多相同的知識(shí),但從實(shí)施角度來(lái)看,它們存有很大差別,這就需要實(shí)踐性更強(qiáng)、專(zhuān)業(yè)性更高的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)與實(shí)施計(jì)劃來(lái)指導(dǎo)整個(gè)監(jiān)測(cè)工作。
4開(kāi)展開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)論證是監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)的一項(xiàng)職責(zé)
其中,各個(gè)分量的W為權(quán)重,Ri,Gi,Bi分別為各個(gè)分量的第i(i=0,1,2,3)個(gè)DCT系數(shù)。 3 利用紋理特征進(jìn)行檢索 3.1 提取紋理特征 在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MPEG-7中建議了一種紋理特征描述符——邊緣直方圖[1]。邊緣直方圖是基于圖像邊緣的統(tǒng)計(jì)特征,能較好地反映目標(biāo)的邊緣和紋理特征,而且運(yùn)算速度較高[4]。因此在本文中選取邊緣直方圖來(lái)提取圖像的紋理特征。下面介紹一下提取的具體步驟: (1)將bmp圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖。每個(gè)象素的灰度值可以根據(jù)RGB顏色分量按下列公式計(jì)算得到: 。 (2)將整幅圖像分成4×4塊。 (3)分別對(duì)16塊1/16子圖像進(jìn)行sobel邊緣算子運(yùn)算,得到邊緣圖像。 (4)統(tǒng)計(jì)子圖像中的邊緣直方圖,該直方圖包括4個(gè)直方條。(橫軸為0,1,2,3四個(gè)邊緣方向,縱軸為該方向上的象素?cái)?shù)占子圖像總的象素?cái)?shù)的比率) (5)將16個(gè)子圖像的直方條綜合起來(lái),得到包括64個(gè)直方條的整幅圖像的邊緣直方圖。 下面介紹用sobel算子[5]提取圖像邊緣的具體算法: 首先介紹一下sobel算子中用到的4個(gè)核模板:
(1)將圖像中的象素點(diǎn)的灰度值分別與以上四個(gè)方向的核模板相乘。