数学建模和统计建模的区别精选(九篇)

第1篇：数学建模和统计建模的区别范文

关键词 大城市；经济发展；人口增长；道路交通；空间增长

中图分类号 F299.2 文献标识码 A 文章 编号 1002-2104(2008)05-0074-05

当今城市化的巨大力量将会重新塑造发展中国家，而且，在全球城市化的过程中，大城市必 将得到快速的发展，其地位和作用也将日益凸显［1］。改革开放以 来，在快速工业化和城市化的历史背景下，我国的城市建设逐步进入稳步增长阶段，成为世 界城市化进程的重要推进器。1980年以来 ，我国人口流动的主要趋向也是流入大城市，特别是那些沿海大城市地区，其次是流向靠近 航道和交通枢纽的城市（世界银行，2004）［2］；20世纪90年代以来随着传统的大 城市规模限制政策的逐步消解，我国大城市的建设发展取得了令人瞩目的成就。1990-2005 年间，我国市区非农业人口在100万以上的大城市数量由31个增加至53个，建成区总面 积由4 169 km2扩张到12 740 km2。审视现实，全球化已经成为驱动经济增 长与发展的强劲动力，城市必将为了获得流动性强的投资展开竞争，从而为日益增长的城市 劳动力提供就业机会，并且为日益增长的城市人口提供安全保障、服务以及城市基础设施。 在此过程中，城市的社会经济发展、人口数量增长以及基础设施建设等各种因素， 都已经成为推动大城市空间增长的基本驱动力。

在我国大城市快速发展的过程 中，城市经济发展、城市人口增长和道路交通建设等因素对大城市建成区空间扩张的作用影 响究竟如何？对于这个问题的探讨，将有助于深入地认识我国大城市地区经济发展、人口增 长、道路交通建设和建成区空间扩张之间的内在关系，有助于探究我国大城市空间增长进程 背后的动力机制，从而为制定科学的城市空间规划政策提供切实有效的理论指导。 国内已有研究，尽管对空间动力机制的理论探讨是较为充分的［3～8］；但是，在实证研究方面仍主要是以微观层面上特定地区和城市的案例分析 考察为主［9～14］，而基于统计分析方法的宏观层面定量研究则相对薄弱，特别是 缺乏对全国范围内大城市建成区空间增长动力的实证研究。因此，论文在收集我国大城 市地区经济发展、人口增长、道路交通和空间建设等方面统计数据的基础上，运用计量经济 学方法，旨在对我国大城市空间增长动力进行宏观层面的定量研究。

1 理论基础与概念模型

在理论方面，一般认为, 影响城市建成区空间扩张的动力因素包括了自然地理和社会经济两 大类, 其中又以社会经济因素的影响为主。W.H.Form（1954）把影响城市土地利用变化的动 力分为2大类, 一是市场驱动力, 二是权力行为力；两种力量共同作用于城市土地利用变化 的过程与模式, 市场驱动力通过权力行为力作用于城市空间, 前者主要揭示变化的宏观过程 , 后者重在揭示变化的微观过程［15］。P.C.Stern（1992）等则把土地利用变化的 社会驱动力分为人口变化、贫富状况、技术变化、经济增长、政治和经济结构以及观念和价 值等方面［16］。近年来，西方经济学家们普遍认为，城市空间增长是3种内在动 力共同作 用所造成的结果――即人口增长、家庭收入上升和交通设施的改善（Mieszkowski and Mill s 1993)：即随着人口的增长，城市必定会通过空间扩张来容纳更多的人口；由于收入的提 升，日益富裕的城市居民会需求更多的生活居住空间，从而引发城市空间增长；另外，修建 高速公路等措施会使城市基础设施条件得到有效改善，随之而来的交通成本降低也会引发城 市空间持续扩张［17］。

杨东峰等：我国大城市空间增长基本动力的实证研究――经济发展、人口增长与道路交通 中国人口•资源与环境 2008年 第5期[HT] 在上述理论回顾的基础上，论文认为，在我国现阶段的特定条件下，城市的经济发展、人口 增长和道路建设可以说是影响城市建成区空间扩张的3个基本社会经济因素(见图1)。首先 ，1990年以来快速工业化和城市化，高速的城市经济发展和大规模的城市人口增长已 经形成一个互促互动、互为因果的循环过程：即以二、三产业增长为主导的城市经济发展 产生了大量的就业岗位需求，进而吸引人口从乡村向城市大规模转移，促进城市人口数量增 长；而大量就业人口在城市集聚所形成的高效、整合的劳动力市场优势，又会吸引大量外来 企业投资，从而促进城市经济进一步发展。其次，在上述发展循环的过程中，一方面，以二 、三产业集聚为主导的城市经济高速发展进程，必然构成对城市产业空间的内在需求；另 一方面，在快速城市化的背景下，以大量的农村人口向城市转移为主导的城市人口增长进程 ，必然会引发对城市生活空间的内在需求。另外，城市道路交通建设的影响一方面 为城市居民与企业间的经济活动联系提供了空间可达性条件，另一方面为实现城市空间 扩张进程提供了必不可少的基础设施网络。

根据上述理论基础，在一般化的研究假设之下，论文认为可以在城市经济发展水平、城市人 口数量、道路交通条件和城市建成区规模4个要素之间构建起一个概念模型，把城市建成区 空间规模变化描述成城市经济发展、城乡人口增长和道路交通建设的函数关系。这个概念模 型可以具体表示为如下的函数形式：

Urban=f（Economy，Population，Transportation...）

其中，Urban：城市建成区空间规模；Economy：城市经济发展水平；Population：城市 人口数量；Transportation：城市道路交通条件。

对于特定的大城市而言，城市建设区的空间规模可以被视为因变量，它主要是由城市经济 发展水平、城市人口数量和城市道路交通条件这3个自变量所决定的。虽然，通常还有很多 其它因素会影响城市建成区的空间规模；但是，经济发展、人口增长和道路交通从理论分析 来看更具有代表性。

2 计量模型与数据来源

论文根据上述理论基础和概念模型，构建了城市经济发展、人口增长和道路交通影响城市建 成区规模的计量经济学模型，作为论文实证研究的工作基础：

lnyj=a0+a1lnx1j+a2lnx2j+a3lnx3j+u

该模型表明城市建成区规模y取决于城市经济发展水平x1、城市人口数量x2和城市道路 交通条件x3，u为随机因素；参数a1反映了经济发展对城市建成区规模影响的弹性系数 ，参数a2反映了人口数量对城市建成区规模影响的弹性系数，参数a3反映了道路交通对 城市建成区规模影响的弹性系数。

论文以2004年我国城市人口数量（包括市区非农业人口和流动人口）超过100万以上的全部5 1个城市作为研究对象。论文研究所选的数据均来源于“中国城市统计年鉴”和“中国城市 建设统计年鉴”，分别提取了我国大城市建成区面积、市区非农业人口、市区流动人口和市 区二、三产业增加值等统计数据。根据实际获取的统计数据资料，将计量模型中各项变量具 体定义如下：

yj?城市空间规模―2004年第j个城市的建成区面积（km2）；

x1j?经济发展水平―2004年第j个城市二、三产业增加值与城市人口数量比值（万元 /人）；

x2j?城市人口数量―2004年第j个城市的市区非农业人口和流动人口数量之和（万人 ）；

x3j?城市道路交通―2004年第j个城市的人均建成区道路网密度（km/万人 ）。

根据上述变量定义，对2004年51个样本城市各项变量的基本统计数据特征进行了归纳（见表 1）。论文接下来将基于上述计量经济模型和2004年统计数据，对各个变量之间的内在关系 展开具体分析。

3 数据分析

论文基于普通最小二乘（OL S）方法得到了计量经济学模型的变量参数估计值和各项统计检验结果（见表2）。在此基础 上，进一步展开了各变量之间关系的分析探讨。

（1）一元回归分析。模型1-3是分别用经济发展水平、城市人口数量和道路交通条件作为单独的自变量，对城市 空间增长进行了一元回归分析。首先，针对模型1的分析，从经济意义来看，参数a=0.846表 明城市经济发展水平每提高1个百分点可以推动城市建成区空间规模增长约0.85个百分点； 从统计检验来看，R2=0.248说明城市的经济发展对建成区空间规模增长的解释贡献约为25 %；t=4.032显示了城市经济发展水平对空间规模影响的统计显著性是很高的；F=16.184说明 该对数线性模型从整体上具有了很高的统计显著性。

其次，针对模型2的分析，从经济意义来看，参数a=0.842表明城市人口数量规模每提高1个 百分点可以推动城市建成区空间规模增长约0.84个百分点；从统计检验来看，R2=0.543说 明城市的人口数量对建成区空间规模增长的解释贡献约为54%；t=7.963显示了城市人口数量 对空间规模影响的统计显著性是极高的；F=58.234说明该对数线性模型从整体上具有了极高 的统计显著性。

另外，针对模型3的分析，从经济意义来看，参数a=0.455表明城市道路交通条件每提高1个 百分点可以推动城市建成区空间规模增长约0.46个百分点；从统计检验来看，R2=0.172说 明城市的道路交通条件对建成区空间规模增长的解释贡献约为17%；t=3。192显示了城市道 路交通对空间规模影响的统计显著性是较高的；F=10.186说明该对数线性模型从整体上 具有了较高的统计显著性。

（2）多元回归分析。模型4是用经济发展水平、城市人口数量作为共同的自变量，对城市空间增长进行了二元回 归分析。从经济意义来看，参数a1=0.536表明在城市人口数量不变的情况下，城市经济发 展水平每提高1个百分点可以推动城市建成区空间规模增长约0.54个百分点；参数a2=0.74 1表明在城市经济发展水平不变的情况下，城市人口数量每提高1个百分点可以推动城市建成 区空间规模增长约0.74个百分点；从统计检验来看，R2=0.635说明城市的经济发展和 人口 数量二者整体上对建成区空间规模增长的解释贡献约为64%；t=3.467显示了经济发展水平对 空间规模影响的统计显著性是较高的，t=7.130显示了城市人口数量对空间规模影响的统计 显著性是非常高的；F=41.742说明该对数线性模型从整体上具有了很高的统计显著性。

模型5是进一步用经济发展水平、城市人口数量和道路交通条件作为共同的自变量，对城市 空间增长进行了多元回归分析。从经济意义来看，参数a1=0.135表明在城市人口数量和道 路交 通条件均保持不变的情况下，城市经济发展水平每提高1个百分点可以推动城市建成区空间 规模增长约0.14个百分点；参数a2=0.874表明在城市经济发展水平和道路交通条件均保持 不变的情况下，城市人口数量每提高1个百分点可以推动城市建成区空间规模增长约0.88个 百分点；参数a3=0.508表明在城市经济发展水平和人口数量均保持不变的情况下，城市道 路交通条件每提高1个百分点可以推动城市建成区空间规模增长约0.508个百分点；从统计检 验来看，R2=0.796说明城市的经济发展、人口数量和道路交通整体上对建成区空间规模增 长的解释贡献约为80%；t=1.009显示了经济发展水平对空间规模影响的统计显著性一般，t= 10.719显示了城市人口数量对空间规模影响的统计显著性是非常高的，t=6.078显示了城市 道路交通条件对空间规模影响的统计显著性是很高的；F=60.979说明该对数线性模型从整体 上具有了极高的统计显著性。

4 研究发现

（1）城市人口数量增长在一定程度上主导着我国大城市建成区空间扩张现象。研究发现， 在包含城市人口数量因素的模型2、模型4和模型5中，城市人口数量变量的系数a估计值均在 0.7以上，明显高于经济发展和道路交通的系数a估计值；表明了城市人口数量增长因素对我 国城市建成区空间扩张的影响作用是非常显著的。而且，从统计检验方面来看，模型1、模 型4和模型5的t统计量均高于7.0，显示出城市人口数量变量始终处于很高的统计显著性水平 。因此，可以认为，与经济发展和道路交通等其它两个因素相比而言，城市人口数量对我国 大城市建成区空间扩张具有更为重要和显著的影响作用。

（2）城市道路交通条件改善对我国大城市建成区空间扩张现象的影响是不容忽视的。研究 发现，在包含城市道路交通变量的模型3和模型5中，城市道路交通变量的系数a估计值分别 为0.455和0.508，显示出其对城市建成区空间增长的影响作用均处于较高的水平；而且，在 模型5中，城市道路交通变量系数a的估计值（0.508）尽管低于城市道路交通变量系数a的估 计值（0.874），但却明显高于经济发展系数a的估计值（0.135），表明了城市道路交通对 我国大城市空间增长的影响作用程度大致上是介于城市人口数量和经济发展水平之间的。而 且，从统计检验方面来看，模型3和模型5的t统计量均高于3.0，显示出城市道路交通变量始 终处于较高的统计显著性水平。所以，随着城市道路交通条件的不断改善，我国大城市建成 区空间也必然会呈现出趋于扩张的现实发展态势。

（3）城市经济发展水平对我国大城市建成区空间扩张现象的影响作用似乎仍不太明确。研 究发现，尽管在包含城市经济发展水平变量的模型1和模型4中，其系数估计值a分别高达0.8 46和0.536，影响作用较为明显；并且t统计量均在3.0以上，具有较高的统计显著水平。但 是，在包含城市经济发展水平变量的多元回归模型5中，在考虑了道路交通变量之后，城市 经济发展水平变量的系数估计值a迅速降至0.135，这意味着在特定的城市人口数量和道路交 通条件下，经济发展水平对建成区空间增长的影响作用是非常弱的，并且t统计量为1.009， 也显示出较低的统计显著水平。这也许是因为，城市经济发展水平差异对建成区空间增长的 影响，在很大程度上是通过道路交通条件的变化而间接体现出来的；即随着城市经济发展水 平的提高，必然使得城市有更强的能力来改善自身的道路交通条件，从而通过空间可达性的 增强来影响到城市建成区空间的扩张进程。

5 结论与反思

21世纪以来，随着我国工业化和城市化进程的不断深入发展，在大城市建成区空间普遍呈现 出快速增长的现象背后，隐藏着多元化的内在动力机制。城市经济发展水平提 高、人口数量增长和道路交通条件改善等各种因素共同驱动了我国大城市空间扩张的现实进 程；在此过程中，城市人口数量具有主导性的作用，道路交通条件也发挥着不可忽略的作用 ，而经济发展水平的作用影响较为复杂、尚有待于更进一步的研究探讨。总之，我国大 城市建成区建设，在很大程度上呈现出由城市人口数量增长所主导的一种粗放式空间扩张局 面。

尽管近些年来随着城市社会经济发展水平的不断提高，我国大城市地区普遍 在道路交通等基础设施建设方面取得了巨大的成就。但是，在城市内 部道路体系和市域高速公路网络等大量建设项目提高城市空间可达性水平、改善城市交通拥 挤状况的同时，也在客观上为大城市建成空间无节制的快速扩张提供了现实条件。 目前我国大城市地区在经济活动高度集聚的同时，已经普遍地面临着建成区快速扩张、土 地资源过度消耗、环境日益恶化等诸多压力和挑战，从而加剧了城乡地区在人口、资源和环 境方面的矛盾冲突。因此， 致力于空间紧凑型城市建设、适当提高城市人口密度、加强城市交通需求管理来促 进城市空间的健康持续发展，应该成为未来的发展方向。

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第2篇：数学建模和统计建模的区别范文

关键词：滑坡；支持向量机； GIS

1 引言

滑坡危险性分区的研究方法可大致分为三类，分别是统计方法、软计算方法和解析法。当研究区范围较大时，解析法通常不能应用，因此统计法和软计算方法的应用变得越来越广泛。同时，在GIS平台上实现这些方法相对容易。像证据权模型、人工神经网络模型、模糊逻辑模型等一些新方法不断提出。也有很多研究将不同方法得到的结果进行比较研究。支持向量机模型等一些进行滑坡危险性评价和分区的新方法被提出，并对其结果进行了评价。显然，危险性分区中方法的选择是至关重要的。

2 数据准备

研究区在最近几年发生了较多滑坡地质灾害。研究区中的大多数的滑坡发生在道路、高速公路和堤坝附近或由削坡引起。这些滑坡大多为浅层滑坡且发生在残积土层中，降雨和暴雨是诱发滑坡的最为主要的危险因素。本文采用了遥感信息技术获得关于滑坡的有价值的重要信息。通过航片上滑坡存在的证据来确定滑坡，如雨林的覆盖间断、的土壤和其他典型的地理特征。基于现场描述、已获得的数据库和航片解译。确定一系列合适的与滑坡破坏有关的不确定因素首先需要得到关于导致滑坡发生的主要的先验信息。这些不确定因素包括基岩岩性、结构、坡面产状、几何形态、渗流条件、地下水条件、气候、植被覆盖、土地利用和人类活动等。在本文的研究中以10m×10m的网格作为最小单元对研究区进行剖分，选择10m×10m是因为其尺寸既可以将滑坡危险性的信息包含在内，又可以降低计算的复杂度。为了获取研究区的地理信息参数，本文依据DEM图并利用等高线和高程点绘制了地形图。建立了输入数据模型。

3 滑坡危险性分区

在本次研究中，把来源于ArcGIS的数据采用相同的方法进行处理。在对数据进行划分时，没有经验法则可以借鉴。研究区包含254034个网格，其中有5988个网格含有滑坡。换句话说，包含滑坡的网格占研究区总面积的2.36%。由于数据分布的不均一性，本文选择一个典型的滑坡的参数作为典型样本，以此产生训练数据系列。为了减小数据分布的不均一性对结果产生的影响，本文将滑坡数据随机的分成两组，一组用于模型的训练，另一组用于模型的预测。第一组中的滑坡网格单元都表示滑坡的存在并被赋值。如果用于训练的数据可以反映整个研究区的特征，那么支持向量机这种方法就会运行的非常有效。支持向量机实质是统计学习理论，基于统计学习思想在实际工程应用中得以实现。与传统的统计理论方法相比，支持向量机方法可以有效地解决小样本、非线性及高维模式识别问题。由于该方法优良的学习特性，受到大量研究学者关注，并在很多相关领域都有广泛的应用。支持向量机的基本思想是通过用内积函数定义的非线性变换将输入空间变换到一个高维空间，在所建的高维空间中寻找输入变量与输出变量之间的复杂非线性关系。岩土工程中所遇到的问题，多数都是小样本、非线性问题，并且岩土问题作用机理非常复杂，无法建立与问题相关的准确数学函数或力学模型。而支持向量机方法可以通过对有限数目样本的学习，可较为理想的反映出输入因素和输出结果之间复杂的非线性映射关系。支持向量机得到的结果很大程度上依赖于核函数的选择。在以往的研究中，共有4种核函数被广泛应用，分别为线性核函数；Sigmoid核函数；多项式核函数；高斯径向基核函数（支持向量机应用最广泛的核函数），基于该核函数，支持向量机可实现包含隐层的多层感知器，隐层节点数是由算法自动确定，不存在局部极小点问题。对于该核函数，有两个主要的参数需要确定，分别是规则化参数和核函数宽度。支持向量机算法基本步骤如下所述：首先初步建立模型，需要选取与目标类别相关的影响因子，提取因子数据，对所获得的数据进行预处理，主要进行标准化处理，根据数据要求选择核函数、惩罚因子，然后根据分类，形成分类所需的二次优化问题，从而获得初步的支持向量机模型。接下来是模型测试，选取测试样本数据，进行数据预处理，用满足模型的数据格式，代入第一步建立的初步模型。如果满足测试要求，即可成为判别目标的支持向量模型，否则从头重新进行模型建立。最后是模型预测，根据获取的预测样本数据，先进行数据预处理，建立满足模型的数据格式，基于支持向量机模型，将所得的模型预测结果进行判别预测判别结果，否则从头重新进行新模型建立。

4 危险性分区结果

本文利用成功率的方法对滑坡危险性分区图进行确认。成功率的数据通过训练数据中滑坡网格的比较来获得，成功率表明了滑坡预测结果和训练数据的相似程度。这种方法按照从高到低的危险性指数将滑坡危险性分区图划分成不同的等级。然后，计算每一个滑坡网格在每一个危险性等级分区中的数目。通过成功率方法利用训练数据用于模型进行训练。结果表明支持向量机模型成功率为73.06%，具有很好的预测能力。

5 结论

由于滑坡危险性评价较为困难且用到了复杂的非线性方法，滑坡危险性评价的研究逐渐成为热点。大量的方法被应用于滑坡危险性分区。在建立模型的过程中一般经历三个阶段，滑坡详细数据采集，危险性分析，危险性确定。第一阶段，通过勘查研究区已发生滑动的滑坡采集数据，以此产生训练数据系列。并将滑坡数据随机的分成模型训练组和模型预测组。第二阶段，确定了滑坡条件参数用于滑坡危险性评价。以10m×10m的网格作为最小单元对研究区进行剖分，经计算支持向量机模型成功率为73.06%，具有很好的预测能力，模型得到了较为理想的结果。但是结果的优劣不仅取决于方法的选择，获取数据的质量也至关重要。因此，如果数据准确性增加，该模型得到的结果也会更加可信。

参考文献

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第3篇：数学建模和统计建模的区别范文

关键词：景观模拟系统 ；高清模型；数字再现

1 引言

中国的城市建设速度突飞猛进，以上海为例，1992年上海市18层以上的高楼50栋左右，20年后的今天已经是5000多栋。中国正经历着城市化进程和城市建设的高峰时期，城市的变化对城市的环境有了很大的改观，但是也带来诸多始料未及的问题与建设诟病。城市是一个复杂的空间综合体，环境空间景观的综合决策，才能带来诸如街道、建筑、绿化、交通、导向之间的协调互动。但是，能够在复杂的城市环境要素设计前期就进行充分的控制是非常困难的，这取决于对空间要素设计的调研分析，对环境空间概念的模拟表现。这些设计依据对最终城市环境的决策具有很重要的决定性。

现如今我们传递设计概念的方法集中在平面图、立面图、效果图、模型、三维动态虚拟等方法，但对于复杂的城市环境与人的感官理解需求之间，具有一定的表达与观测理解的局限。模型最容易让人形成直观的空间感觉，但受到模型比例与材料的局限，很难进行人视的观测。三维虚拟技术又让人丧失了空间真实感，只能通过摄像机的单一视角接收空间信息。如果能够将环境模型和数字虚拟技术结合起来，将整体环境空间印象与局部动态模拟想结合，将能够创建一个既有整体感官的模型又有各种视角观测的动态模拟。从成熟的电影城市布景与拍摄的方法获得灵感，在70年代，由加利福尼亚大学伯克力分校环境设计学院彼得·博森曼教授（Prof.Richard Bender， Prof. Peter Bosselmann）研制开发了景观模拟系统，以用于城市与设计决策者进行空间数据分析。随着高清数字模型与景观虚拟系统经过多年的发展，硬件与软件平台越来越成熟。新的数字展示技术越来越先进，要求在模型的清晰度、精准度、整合上有了更高的要求。

图1 高清景观模型（东京城市模型，来源：日本森公司）

2 高清城市景观模型的发展

2.1 高清城市景观模型的概念

高清城市景观模型是一种新的模型制作与展示方法，其区别于传统的展示性模型。高清城市景观模型通过准确定位、精确的比例、真实的表面肌理制作，不仅能够反应出真实的城市空间环境，更具有环境空间分析功能的属性。同高清数字再现摄像机相配合，实现城市环境空间形态分析的功能，可以为设计师、决策者提供真实的空间感受与设计的实施依据。

2.2 模型与数字再现技术的结合

高清模型除了直观观测更加生动真实，其实现的技术基础是先进的数字模拟再现系统。高清模型与数字技术相结合，能够将模型空间动态化、数字化。景观模拟系统通过景观虚拟试验系统专用软件和驱动系统控制CCD潜望摄像机，在空间模型中多视点拍摄实景模型，再现设计的实际城市景观效果，达到真实模拟空间环境的目的。为决策者 （包括研究机构，政府、企业、设计师等）在研究探讨城市空间形态环境提供一种直观可视化。随着技术平台的发展，20世纪90年代在日本早稻田大学等机构得到具体实践，日本经过几方面的改进完善，已经形成成熟的城市景观模拟系统技术。目前国际上有美国加州大学伯克利分校、意大利米兰工科大学、瑞典LUND大学、荷兰DELFT大学、德国STUTTGARD大学、早稻田大学、东京大学等建立了景观实验室系统研究室。2009年上海东华大学也引进了一台最先进的景观模拟系统，论文的参考依据来源于这台景观模拟设备的运行与控制数据。

2.3 同传统观赏型城市景观模型的区别

由于高清景观模型与数字结合的特殊技术基础，要求模型能够真实模拟城市空间的细节，才能达到再现的目的，其整体与观赏型的城市景观模型具有很大的区别（见图6，7，8 ）。目前中国的城市景观模型制作主要用于观赏，材料是用水晶、有机玻璃、塑料、木材、纸板等各种材料，用电脑技术或人工雕刻拼装而成，因制作为迎合大众观赏，并不在意模型定位和精准度控制，模型只能作为体量、尺度、规模的参考，特别是有些模型制作为了展示起来更美观，肆意改变尺度，不可能达到现实真实状况再现，因此也不能成为精准的城市空间形态决策依据。高清环境景观模型从模型制作前期就对定位、比例尺度、材料肌理表现有更强化的控制，也更注重细节的表现，以配合数字潜望摄像机实现真实环境模拟。

2.4 高清模型的信息量

图7 高清模型包含大量的信息量

高清模型通过在真实环境中拍摄素材，整合后的城市环境空间模型具有多维度的观测性，如果我们将1平方公里内的城市环境通过高清模型的方式模拟出来，其包含的信息量是任何单一数字虚拟不能够超越的。

2.5 高清模型的成本

高清模型的成本主要集中在前期素材的采集上，通过有效的精准控制与模型细节表现，其制作材料成本很低。想比现在昂贵的按时间计费的3d数字虚拟技术，可操作性更强，而且能够在任何环境空间中进行模拟与动态观测，可以反复利用和修改。

2.6 高清模型的应用

高清模型可以和数字模拟系统结合使用，可以成为一种普及的教育工具，可以很直观的生成城市景观模型并进行动态分析。同时，高清的景观模型注重的是城市景观的整体性，因此可以用于建筑单体设计与城市区域规划，改变建筑师只注重建筑单体的设计而忽略与周边环境的关系的现状。高清景观模型制作完成后，普通市民也可以通过景观模拟系统的直观再现，参与城市建设的方案中。

由于高清城市景观模型的制作成本较低，制作方便，信息量大的特点，在今后的城市规划与发展中会逐步显现出优势。

3 高清模型的制作控制与方法

3.1 高清模型制作控制

从20世纪90年代至今日，日本模型制作技术与景观模拟系统同步发展，从引进、改良、提升、技术已经完全成熟。模型制作技术采用了GPS定位系统、高精度成像、激光量距等高科技技术。为了实现更加精准的再现目的，其误差不应该大于0.1%。因景观模拟系统数字摄影机的要求，景观模拟用模型都控制在1：1000的比例（特殊情况除外）。模型制作以真实反映原景为制作原则，模型制作通过确定比例、地形制作、纹理采集、模型定位、整合、演示等步骤来模拟真实构筑物景观原貌与新建形态。

3.2 高清模型制作阶段3.2.1模型基础制作

城市总规图

内容：包含城市用地规划区域范围；建筑物的区域分布；道路及运输设施的设置；绿化植被和水体规划等内容。

信息要求：建筑物外形，等高线和标高。

住宅平面图

内容：记载有每栋建筑物名称的平面地图

信息要求：建筑物名称和建筑物层高等信息。

垂直航空照片

内容：从飞机，直升机，热气球等垂直拍摄的地表照片。

信息要求：拍摄信息时间为近期，解像度符合制作要求并且斜面修正完成的航空照片。所谓航空照片的解像度是指照片数据1pixel所表示的实际尺寸大小。一般情况下，1/500的模型最适合的解像度为5cm；1/1000的模型最适合的解像度为10cm。而20cm以上的解像度的航空照片则不适合制作模型。

3.2.2城市景观纹理采集

城市景观纹理采集是模型制作中一个关键的环节。主要分为2大部分：数据库纹理采集和重要建筑物的纹理采集。

数据库纹理采集是指在模型范围所在的城市中广泛采集城市景观纹理，然后根据建筑物用途分类。例如：办公建筑；住宅；工厂；医院；学校；酒店；历史建筑；文化建筑等。主要对象是非主要建筑。所占比例大约是建筑物总数的0.5%。在使用时需要注意的地方是：根据建筑物用途选择相应的建筑物纹理；相邻建筑避免使用相同的数据库纹理；数据库纹理的使用可以参考远景照片进行判断。

重要建筑纹理采集是指在制作重要建筑时在重要建筑物体块外需要黏贴的纹理照片的采集。包括建筑物高层部分正面；裙楼部分正面；高层部分侧面和背面；塔楼部分；屋顶（从航空照片上直接截取）；广告牌等可以看到的细节部分。

3.2.3模型精准度控制

建筑物：GPS定位系统现场拍摄+图片计算机图像处理技术+激光彩色打印+激光模型制作，有时特殊建筑需要使用3D打印技术。

现场拍摄的精度对日后模型制作的精度起到了关键性的作用。首先，现场拍摄前需要对模型制作范围的地图做准备，并且划分地块，对建筑物经行编码。拍摄的最佳时间：冬天是9：00-15：00；夏天是8：00-16：00。拍摄的最佳气候为多云。因为反射干扰小，最接近于实际色彩。拍摄数量上，一般普通住宅等低矮建筑拍摄数量为10张左右；10层左右的建筑每栋在30-40张左右；高层建筑等异形建筑也有拍摄50张以上的情况。每栋建筑的照片中需要包括：全体照、高层部分照片、底层部分照片、广告牌照片、塔楼照片、远景照片、眺望照片。现场实地拍摄的同时还需要搜集建筑物的各种信息，如层高等。在切割体块时，所有的面都需要切到垂直，以保证后期模型的精准度。

图11 建筑物体块垂直切割

3.2.4模型整合

模型组合板块按一定的模数关系划分成多块组合，便于运输、储存、组装； 在制作模型体块阶段可以使用的工具有热线切割机，模型3D打印机等。在学术研究，学校教学上主要以热线切割机为主。先用热线切割机将建筑物的体块切出，然后选择建筑物相应的纹理贴纸黏贴在建筑物外墙上。完成后的建筑物最后整合到地形上。考虑到模型的储存和搬运以及组装，在模型制作的初期要设定好模型块数的尺寸大小，方便模型制作完成后展示，运输，组装。

图12将完成的建筑物单体整合在地形中

3.2.5模型演示

高精度模型制作完成后，通过景观虚拟系统的机器手控制小型（CCD）摄影机，通过控制路径拍摄并反映出城市空间的实景模型。同时，基于高清模型的基础，还可以通过GPS定位系统和步行系统等相结合，形成一种更轻易的亲身体验感。

4 结论

中国的城市化进程正处在高峰期，对于高密度城市既有环境的新建设与旧区的更新改造是城市最突出的环境景观变化，在建设前期就能够直观的将城市景观形态展示给决策者变得非常重要。传统的展示性景观模型远远不能承担精确、真实、动态的新要求。高清景观模型与数字再现技术的结合实现了景观模型的数据与形态分析功能，将成为城市形态设计分析的重要方法与依据。本项目研究是以日本先进模型制作技术为参照，具有创新技术伸展空间。

参考文献

[1] 矢部俊男.environmental simulation labiratory活动报告书.东京.1997

第4篇：数学建模和统计建模的区别范文

关键词 茄子；施肥；指标体系；测土配方施肥；高寒山区

中图分类号 S641.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）08-0087-03

近年来，乐昌市利用粤北高寒山区独特的气候、土壤发展反夏蔬菜，取得了显著的经济效益，成为全市农业新的经济增长点。因此，建立高寒山区茄子推荐施肥指标体系，可更好地指导该地区不同地力养分状况下高寒山区茄子施肥。通过田间肥效试验构建施肥模型并获得相应的养分施用指标是合理施肥研究体系中的一个重要构成部分，一般通过经验函数来描述作物产量和施肥量之间的定量关系，或模拟作物生长发育的整个过程，估算作物对养分的需求量等方式实现[1-2]。该研究采用“3414”最优设计方案，研究不同养分水平对高寒山区茄子产量的影响，并通过肥料效应函数法模拟高寒山区茄子推荐施肥指标，以期获得该地区高寒山区茄子最佳养分施用量，为指导当地高寒山区茄子生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2010―2012年间开展，选取12个不同养分地力水平的试验地块。试验地前2年均种植水稻，试验前按《测土配方施肥技术规范》进行取样和测定[2]，土壤基本理化性状如表1所示。

1.2 试验材料

供试高寒山区茄子品种为当地主栽品种，为丰茄1号，播种日期为4月5―15日，于10月20日至12月20日收获。试验用肥料分别为尿素（含纯N 46%）、过磷酸钙（含P2O5 12%）、硫酸钾（含K2O 50%）。

1.3 试验方法

试验采用“3414”完全实施方案，即指氮、磷、钾3个因素，4个水平共14处理，分别为N0P0K0、N0P2K2、N1P2K2、N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2、N2P3K2、N2P2K0、N2P2K1、N2P2K3、N3P2K2、N1P1K2、N1P2K1、N2P1K1。3次重复，随机区组排列。4个水平中：0水平指不施肥，2水平为当地习惯施肥量，1水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5[3]。其中，2水平纯N用量150 kg/hm2，P2O5用量45 kg/hm2，K2O用量210 kg/hm2。每个处理设3次重复，小区面积为20 m2，每小区间田基用尼龙薄膜覆盖，以防养分渗漏，各小区均单灌单排。各施肥处理磷肥均作底肥于栽植前全部施入，钾肥于茄子移栽前及移栽后25 d分别施入总量的60%及40%，氮肥于移栽前、移栽后5～7 d及移栽后25 d分别施入总量的40%、20%及40%。

1.4 试验收获及统计分析方法

产量指标获取方法：收获期按不同处理将整区高寒山区茄子收获称重。

缺素区相对产量计算公式为：

RYM=■×100（1）

其中，RYM代表缺素区（RYN、RYP、RYK）相对产量（%）；YM为缺素区（YN、YP、YK）产量（kg/hm2）；YNPK为全肥区（N2P2K2）产量（kg/hm2）。

土壤有效养分丰缺指标的数学模型为：

y=aln（x）+b（2）

其中，y为作物相对产量（%）；x为土壤有效氮含量（mg/kg）。

2 结果与分析

2.1 土壤养分丰缺指标的建立

测出试验地基础土样的土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量，根据“3414”田间试验中基本处理的茄子产量数据，计算出缺氮、磷、钾处理小区的相对产量（不施氮、磷、钾区茄子产量占施氮、磷、钾区茄子产量的百分比），用土壤碱解氮、有效磷、有效钾与田间试验茄子相对产量分别配置对数方程数学模型[4-5]，具体如图1～3所示。通过数学模型求相对产量分别是50%、75%、95%时土壤碱解氮、有效磷、有效钾的含量，将土壤养分丰缺指标按相对产量分别在95%的范围定为极低、低、中、高等几个等级。

如表2所示，该研究中，缺氮区相对产量最低为67.37%，最高为92.54%；缺磷区相对产量最低为54.95%，最高为86.20%；缺钾区相对产量最低为60.51%，最高为89.43%。考虑到指标划分的准确性和实用性，以缺素区相对产量50%、70%和95%作为土壤速效养分分级标准，将土壤碱解氮、有效磷及速效钾分成“极低”、“低”、“中”、“高”4个等级。

如表3所示，乐昌市土壤碱解氮含量“极低”为161 mg/kg；土壤有效磷含量“极低”为31 mg/kg；土壤速效钾含量“极低”为77 mg/kg。

2.2 高寒山区茄子推荐施肥指标体系的建立

2.2.1 高寒山区茄子推荐施肥数学模型。该研究采用肥料效应函数法建立推荐施肥指标，由于二次多项式能较好地反映施肥量与产量的抛物线型关系及养分间的交互作用，而且易于统计分析和计算最佳施肥量。因此，首先对乐昌香芋“3414”试验结果进行统计分析，并对试验逐个进行肥料效应回归模型拟合得出肥料效应回归模型，拟合出的三元二次方程经 F 检验达显著水平的函数如表4所示。结果表明，大多数试验均能形成相关系数较高的回归模型，方程中的二次项系数亦以负数居多，说明大多数试验的2水平养分设置居于合理范围之内。

根据回归获得的肥料效应方程，使用偏导法通过边际分析计算相应的最佳施肥量，即dy/dx=px/py（py为水稻价格，px为肥料养分价格）时的施肥量，通过计算得出的最佳氮磷钾养分用量与基础土壤的有效养分含量建立相关的数学模型（图4～6）。

2.2.2 高寒山区茄子推荐施肥指标。根据图4～6的茄子推荐施肥模型，可分别计算出不同养分等级下推荐施肥量技术指标，如表5所示。结果表明，当土壤碱解氮含量16.2 kg/666.67 m2，当土壤碱解氮含量在32～79mg/kg时，推荐的总施氮量为16.2～12.2 kg/666.67 m2，当土壤碱解氮含量在79～161 mg/kg时，推荐的总施氮量为12.2～9.9 kg/666.67 m2，当土壤碱解氮含量>161 mg/kg时，推荐的总施氮量为31 mg/kg时，推荐的总施磷量为77 mg/kg时，推荐的总施钾量为

3 结论与讨论

该研究建立了乐昌市高寒山区茄子推荐氮磷钾施肥数学模型。高寒山区茄子的土壤碱解氮、有效磷、速效钾丰缺指标的数学模型分别为：y（相对产量）=28.117ln（x）-47.985（R2=0.818 7，n=12）、y（相对产量）=47.412ln（x）-67.4（R2=0.620 5，n=12）、y（相对产量）=31.877ln（x）-43.403（R2=0.9319，n=12）。高寒山区茄子的推荐施氮、磷、钾肥总量数学模型分别为：y=-4.537 5ln（x）+32.024（R2=0.199 2，n=12）、y= -1.777ln（x）+12.939（R2=0.24，n=12）、y=-7.438 4ln（x）+40.164（R2=0.539 7，n=12）。

当土壤碱解氮含量分别为：161 mg/kg时，推荐的总施氮量分别为：>16.2、16.2～12.2、12.2～9.9、8.5、8.5～7.6、7.6～6.8、18.4、18.4～12.5、12.5～7.9、

4 参考文献

[1] 王兴仁，陈新平，张福锁，等.施肥模型在我国推荐施肥中的应用[J].植物营养与肥料学报，1998，4（1）：67-74.

[2] 全国农业技术推广服务中心.土壤分析技术规范[M].北京：农业出版社，2006.

[3] 陈新平，张福锁.通过“3414”试验建立测土配方施肥技术指标体系[J].中国农技推广，2006（4）：36-39.

第5篇：数学建模和统计建模的区别范文

【关键词】高斯肤色模型皮肤分割人脸检测

1引言

人脸检测(facedetection)主要是指在输入图像中确定人脸(如果存在)的位置、大小等信息。基本思想是利用统计的方法对人脸建模,比较所有可能的待检测区域与人脸模型的匹配度。人脸检测系统的输入是可能包含人脸的图像,也可能是不包含人脸的图像,输出是关于图像中是否存在人脸以及人脸的数目、位置、尺度、位姿等信息的参数化描述。人脸检测问题如果追踪求源的话,它来源于人脸识别(facerecognition),而人脸识别的研究可以追溯到20世纪60—70年代,经过几十年的曲折发展己日趋成熟。人脸检测是自动人脸识别系统中的一个重要环节,但是早期的人脸识别研究主要针对具有较强约束条件的人脸图像(如无背景的图像),往往假设人脸位置己知或很容易获得,因此人脸检测问题并未受到重视。近几年随着信息化社会的发展,人脸识别成为最有潜力的生物身份验证手段,这使得人脸检测开始作为一个独立的课题受到研究并得到重视。在检测静止目标的场合中,肤色的应用提供有价值的候选区域。比如,在人脸的检测中,图像中的肤色区域可有助于加速人脸的检测过程。本文将对基于高斯肤色模型的图像皮肤区域分割算法进行研究。

2色度空间模型选取

在具体的色度空间中通过实践找到肤色区间,建立起可操作性的肤色模型,这样就让提取肤色信息成为了人脸检测的核心方法。不同肤色模型的建立基于不同的色度空间,且为色度空间的一个子空间。肤色信息主要由肤色模型描述。使用何种形式的肤色模型与色度空间(chrominancespace)选择密切相关。可以从两个方面考察某种色度空间:(1)在该色度空间中能否用给定的模型描述“肤色”区域的分布;(2)色度空间中“肤色”与“非肤色”区域的重叠有多少。人脸检测常用的色度空间主要有:RGB(亮度归一化的三基色)、HSI(色调、饱和度、亮度)、YIQ(NTSC制的光亮度和色度模型)、YUV(PAL制的光亮度和色度模型)、YCbCr(CCIR601)编码方式的色度模型、CIEL(国际照明委员会提出的基于色度学的彩色模型)等。

不论在什么样的色度空间中,肤色模型大体上分为四种:区域模型(IF-THEN)模型、简单高斯模型、混合高斯模型和直方图模型。

2.1区域模型

该模型又称IF-THEN模型、简单门限模型,它主要是利用了肤色在色度空间的聚类性(即取值范围),将一块满足一定条件的区域标定为肤色区域。采用这个模型来判别肤色需要分两步:首先通过统计的方法确定模型(即归属于肤色的具体范围);其次利用这个模型来判别新的像素或区域是否为肤色。因此,对于一幅新的图像,如果某个像素或区域满足给定的条件就为肤色,否则就是非肤色。从上面的判断过程来看,它是一种较简单的肤色模型。该模型的困难之处在于如何确定阈值。阈值选择不当可能会使肤色检测率下降,误检率上升。此方法计算简单,使用方便,速度快,但是效果不是很好,只适用于特定条件下的肤色检测。

2.2简单高斯模型

这种方法是假设肤色分布服从单峰高斯分布。它主要通过统计分析,预测高斯分布的参数,其中参数确定常用的方法有EM算法,Maximum-Likelihood或通过统计直接求得色度空间中每个分量(一般利用的是该色度空间中的色度分量)的均值与方差。采用这种方法也分为两步:首先选择方法确定模型的参数(即均值和方差);其次利用该模型来判别新的像素或区域是否为肤色。简单高斯模型相对区域模型能更好的表示肤色分布,因此相对而言,它的肤色检测率也高出许多,并且模型的参数也易于计算,但是速度比区域模型慢。

2.3混合高斯模型

由于具有不同种族的肤色直方图并不完全满足单峰高斯分布,通过研究可以采用多峰的高斯分布来精确表示。因此,提出了混合高斯模型,如公式2.1所示:

(2.1)

其中,为肤色像素在色彩空间中的混合概率密度,为分量的概率密度,为分量的先验概率,i=1,2,...,m为混合密度的分量个数。该模型表明肤色的每个像素密度都属于概率密度的混合体。在这个模型中主要难点是对混合高斯模型的参数估计,其参数的估计常采用基于极大似然的算法。利用该算法需要进行迭代,而迭代的收敛速度受参数的初值影响,同时与分量密度个数关系很大,分量越多,运算越复杂。这种方法相对于前面两种模型来说,肤色的检测率要高得多,误检率也要小得多,但是模型的确定(即模型的参数估计)较难,速度相对来说也比较慢,不适合快速的肤色检测。

2.4直方图模型

通过对肤色直方图的统计,然后利用阈值来进行判别。对于三维直方图,尽管效果很好,但是需要很多的训练样本,而且训练时间很长。由于样本原因和时效性差,这里不详细讨论这种方法。

3YCbCr色彩空间模型

YCbCr色彩系统是一种常见的重要的色彩系统,网络上比比皆是的JPEG图片采用的色彩系统正是该系统。本文则着重对此肤色模型进行研究。它由YUV色彩系统衍生而来,Cb=k1,Cr=k2,其中k1、k2分别为压缩系数,压缩的目的是防止色差信号对亮度信号的干扰及超过亮度信号的电平,也就是说Cb和Cr则是将U和V做少量调整而得到的。Y仍为亮度信息(电视机中称其为亮度信号)。YCbCr色彩系统与RGB色彩系统的转换关系如下:

Y=0.299*R+0.587*G+0.114*B

Cr=(R-Y)*0.713+128

Cb=(B-Y)*0.564+128

即:

3.1CbCr空间肤色区域模型

由于统计表明不同人种的肤色区别主要受亮度信息影响,而受色度信息的影响较小,所以直接考虑YCbCr空间的CbCr分量,映射为CbCr空间,在CbCr空间下,受亮度变化的影响少,而且是二维独立分布。通过实践,选取大量肤色样本进行统计,发现肤色在CbCr空间的分布呈现良好的聚类特性,统计分布满足:

77≤Cb≤127(3.1)

并且满足

133≤Cr≤173(3.2)3.2高斯肤色模型

不同人种的皮肤虽然相差很大,但在色度上的差异远远小于亮度上的差异,其实不同人的肤色在色度上比较接近,但在亮度上的差异很大,在二维色度平面上,肤色的区域比较集中,可以用高斯分布描述。

根据肤色在色度空间的高斯分布,对根据肤色在色度空间的高斯分布,对于彩色图像中每个像素,将其从RGB色彩空间转换到YCbCr空间后,就可以计算该点属于皮肤区域的概率,即根据该点离高斯分布中心的远近得到和肤色的相似度,将彩色图像转化为灰度图,其中每个像素的灰度对应该点与肤色的相似度,相似度的计算公式如下:

(3.3)

其中,m为均值,m=E(x),C为协方差矩阵,。

肤色分布的2D高斯模型G(m,V2)也可表示为:

其中,为Cb、Cr相应的平均值,V为协方差矩阵。

通过高斯肤色模型将彩色图像转换为相似度灰色图像后,选取合适的阈值,就可以分离肤色与非肤色区域。这种肤色模型的特点是基于统计的肤色模型,它需要对每一个像素点进行相似度计算,因此速度也不是太快。当然在实际用于肤色检测中,可以直接利用公式(3.3)中的项进行判决,以提高检测速度。

结合以上分析由于人肤色的不同主要体现为亮度分量的不同,所以选择亮度分量和色度分量分离的YCbCr色彩空间进行肤色建模。

4基于YCbCr空间的高斯肤色模型的检验

4.1肤色模型的建立

为了利用肤色在色度空间的聚类性,选取YCbCr色彩空间进行肤色提取。首先选取大量彩色图片进行手工处理只保留人体皮肤区域。接下来将彩色图片颜色空间转换到YCbCr空间,然后对该区域的CbCr值进行统计处理。处理的方法就是采用前文提到的高斯模型。

,C为协方差矩阵,。

通过这个肤色高斯分布可得到待检测彩色图像中任意一个像素点属于皮肤的概率。对于某像素点s,从RGB空间转换到YCbCr色彩空间得到色度值(Cb,Cr)则该像素的肤色概率密度可由下式计算得到:

式中:。

通过计算,得到m和C的值如下:

(4.1)

(4.2)

4.2肤色分割步骤

图片空间低通滤波是为了减少图像高频噪声的影响,先采用低通滤波器对图象进行处理。采用的低通滤波器的冲击响应矩阵为:

(4.3)

对于一幅被检测的彩色图像,首先将它由RGB空间转换到YCbCr色彩空间,便于后面的统计。

(1)得到似然图:根据(Cb,Cr)值通过式(3.3)找到该值所对应的肤色似然度,并且得到整幅图像的最大肤色似然度。每一点像素的肤色似然度除以最大肤色似然度所得到的值,作为该像素点的灰度值,从而得到肤色似然度图像,其中每一个像素点的灰度值表征了这个像素点属于皮肤的概率。

(2)阈值分割:阈值分割的目的是将皮肤与图片背景分开。通常有固定阈值法、自适应阈值法等。建议选用的是固定阈值法,主要是从运算速度上考虑的。当然,相比之下,自适应的阈值法一般不会漏检,检测效果肯定比固定值法好。

(3)图像二值化处理:二值化处理的目的是将皮肤区域和其他区域更好地区分开来。皮肤区域用“1”(白色)表示,其他区域用“0”(黑色)表示。

(4)形态学处理:该步骤的目的是改善分割效果。形态学(Morphology)原（中国整理）本是对于动植物调查时采取的某种形式的研究。数学形态学(MathematicalMorphology)是分析几何形状和结构的数学方法,它建立在集合代数的基础上,是用集合论方法定量描述集合结构的学科。1985年之后,数学形态学逐渐成为分析图像几何特征的工具。数学形态学包括一组基本的形态学运算子:腐蚀(Erosion),膨胀(Dilation)、开运算(Opening)、闭运算(Closing)等。运用这些算子及其组合来进行图像形状和结构的分析及处理。形态学的理论基础是集合论。在图像处理中形态学的集合代表着黑白和灰度图像的形状,如黑白图像中的所以黑像素点组成了此图像的完全描述。通常我们选择图像中感兴趣的目标图像区域像素集合来进行形态学变换。

通常,当有噪声的图像用闭值二值化时,所得到的边界往往是不平滑的,物体区域具有一些错判,背景区域上则散布着一些小的噪声。使用形态学上的连续的开和闭运算可以显著的改善这种情况。开闭运算后的图像可以去除图像上的一些细小的毛刺,达到去噪的目的。填孔处理可以进一步去除毛刺,但是也将一些非皮肤区域保留为皮肤区域处理。所以综合考虑后,只采用开闭运算改善效果。

5结论

实验结果表明:在YCbCr色度空间中的高斯肤色模型的聚类特性比较好。YCbCr色度空间中的高斯肤色模型具有如下优点:

(1)具有与人类视觉感知过程相类似的构成原理。

(2)YCbCr色彩空间格式被广泛地应用在电视显示等领域中,也是许多视频压缩编码,如MPEG,JPEG等标准中普遍采用的颜色表示格式。

(3)YCbCr色彩空间格式具有与HSI等其他一些色彩空间格式相类似的将色彩中的亮度分量分离出来的优点,有助于提高皮肤区域分割的效果。

(4)YCbCr色彩空间格式的计算过程和空间坐标表示形式相比于HSI等其他一些色彩空间格式比较简单,从而提高皮肤区域分割的速度。

参考文献

[1]JieYang,WEierLu,AlexWaibel.Skin-ColorModelingandAdaptation[J].CMU-CS-97-146,May1997.

[2]TerrillonJC,ShiraziMN,FukamachiH,parativeperformanceofdifferentskinchrominancemodelsandchrominancespacesfortheautomaticdetectionofhumanfacesincolorimages.In:Proc.Conf.onAutomaticFaceandGestureRecognition,Grenoble,France,2000.

[3]李伟.基于肤色分割的人脸检测技术,电子科技大学硕士论文,2006.

[4]何东健.数字图像处理[M],西安电子科技大学出版社,2003.

[5]冈萨雷斯.数字图像处理(matlab版)[M],电子工业出版社,2006.

第6篇：数学建模和统计建模的区别范文

关键词：虚拟现实；湖湘文化景区；3ds Max；Zbrush；

中图分类号：TP319

文献标识码：A

文章编号：16727800（2017）004008603

1虚拟景区与旅游

虚拟现实（Virtual Reality，简称 VR）也称灵境技术或人工环境，是一种可创建和体验虚拟世界的计算机系统，这种系统生成各种虚拟环境，作用于用户的视觉、听觉、触觉，使用户产生身临其境的感觉，沉浸其中[1] 。虚拟现实技术的应用领域相当广泛，目前主要应用于旅游、娱乐、教育、艺术以及军工等方面。 虚拟景区与虚拟旅游是在现实旅游景观造型的基础上，通过模拟仿真来构建一个能使用户产生沉浸感，并具有交互性的虚拟环境[2]。我国虚拟旅游景区表现形式有3种，分别是二维虚拟旅游景区、三维虚拟旅游景区和 360°全景漫游虚拟旅游景区。与旅游发达国家相比，我国虚拟景区起步较晚，虽然发展速度较快，但整体水平不高，交互性不强，吸引力不够。目前国内虚拟旅游系统由于在景点还原表现形式上的缺陷，导致旅游系统交互性不强，用户只能被动接受景点图片，无法主动对景区进行深入的交互和探索，导致旅游系统对用户的吸引力大打折扣。

2虚拟旅游系统设计思路 地处衡阳的石鼓书院是湖湘文化的重要发源地，本文以石鼓书院为蓝本，设计开发一个虚拟旅游系统，实现传播湖湘文化的目的。 所谓虚拟旅游系统就是用户与虚拟旅游景区的交互平台，除了构建虚拟景区环境外，还需要一个角色在虚拟环境中被用户控制，通过鼠键控制人物视角，遍历整个旅游景区。本例以3ds MAX软件构建三维虚拟旅游景区，再加以Unity3D等游戏引擎在电脑中再现现实世界。湖湘文化虚拟旅游系统三维模型设计与实现过程如图1所示。湖湘文化虚拟旅游系统的实现包括虚拟旅游环境的开发和虚拟交互平台设计。虚拟旅游环境开发包括模型和三维场景构建；漫游平台设计包括三维图形显示和输入命令控制。

3虚拟旅游系统模型构建

3.1系统模型构建

3.1.1现场数据资料采集 为了能准确直观地进行景区建模设计，需要到石鼓书院景区进行实地考察，并对景区重点建筑进行测量，得到场景建筑与建筑之间的距离，建筑的长宽高数据，然后根据采集数据和地图以一定比例进行缩放，形成一个固定的比例尺，使模型各部分比例缩放相同，模型更逼真。同时对石鼓书院景区建筑细节进行拍照，利用3ds MAX中的网格进行建模以增加模型的精确度。3.1.2地形模型建造 虚拟旅游区场景最基本模型是地形，地形的比例直接影响各建筑之间的位置，所以地形模型与现实地形比例应与建筑模型比例尽可能一致，这样才能把地形对建筑的影响控制到最小，从而达到更逼真的效果。 本例中利用百度地图的准确性，把石鼓书院整个平面图导入3ds MAX中，将整个地形勾勒出来，然后确定各建筑的位置，再根据各建筑所处地形，在3ds MAX中采用多边形拉伸、挤压、衰减等命令完成地形模型的构建。地形包括平坦地形如道路、台阶等，凹凸不规则的自然景观地形可采用层叠法得到。3.1.3植物模型建造 植物属于自然景观，是虚拟旅游区景观中不可或缺的部分，在现实景区中扮演着重要角色，能多样化点缀人文景观，衬托出生机勃勃的景象。 由于植物在景区中分布广泛，场景范围较大，而且植物多样化，考虑到实时漫游需求，在虚拟场景中应减少真正的植物模型，以植物贴图办法来显示效果。同时为减少工作量和资源消耗，在自然景观中拟采用相同的植物模型，采用层叠法达到效果。 在 3ds MAX中使用多边形挤出工具做出树干，然后用若干平面交叉在一起形成树叶，得到一个植物模型，在虚拟场景中同类树可共用一个模型，以节约系统资源。3.1.4水体模型建造 石鼓书院位于湘江和蒸水河的交汇处，水体为动态水体，需要表现出波纹、涟漪以及倒影等效果，在3ds MAX中运用噪波衰减配合关键帧实现波纹运动，产生水面涟漪的效果，在Unity3D中直接创建，再根据需求分别进行渲染3.1.5建筑模型建造 石鼓书院是个古人文景区，建筑皆为古建筑，雕梁绣柱、殿堂楼阁、高台厚榭、朱甍碧瓦，一些细节如建筑檐角、雕纹等很难在虚拟系统中刻画还原。 石鼓书院旅游区建筑平面图采用 AutoCAD完成，然后导入到 3ds MAX 中建模。阁楼内部结构复杂，采用粗略建模。根据阁楼对称特点，得到阁楼内部基本结构，然后根据采集的景区照片分别对建筑的屋顶、外侧门窗、四周屋檐采用精细建模、次精细建模方式。外侧面大部分采用精细建模，再在Unity3D中整合。建模过程中模型面数要尽可能精简，以保证系统流畅运行。3.1.6人物雕像模型建造 人文景区大多有许多雕像，石鼓书院也不例外，像石鼓书院的石鼓、大观楼前的先贤孔子都是雕像，在3ds MAX中建模需要花很多时间。本例运用ZBrush 软件，采用雕刻方法刻画人物雕像，得到次模型后再导入3ds MAX中对雕像细节进行调整，使其与现实更逼真。

3.2系统模型优化

由于虚拟旅游系统资源有限，为了能蛟谟邢拮试聪率钩绦蛟诵辛鞒，在模型建完后需要对模型进行优化。在3ds MAX中，模型的面数对系统流畅程度影响最大，模型的面数越多，系统消耗资源就越大，从而导致游戏流畅度降低，所以模型优化工作之一就是减少模型的面数[3]。 减少面数并不是对模型面数随意减少，只有那些直接添加材质而没有贴图并且看不到的面才能优化，否则会导致模型或贴图变形而影响模型外观。 因为没有参照物，初步建立的模型一般存在数据量大、比例不协调等问题。比例协调物体的建模效果能增加三维场景的真实感，这需要在建模时注意协调模型间的比例，并适当降低模型的面数。场景三维模型初步建成后，在3ds MAX环境中除去冗余的多边形，同时调整贴图模式，减少Vary灯光使用等，通过这些措施优化模型，以达到提高系统运行速度的目的。

4材质及贴图制作与优化

材质及贴图是三维建模完成后在物体着色方面最引人注目、也是最拟真的方法，能使整个虚拟旅游系统真实感更加强烈，本例贴图和材质制作过程包括现场照片采集、处理图片、贴图渲染。 石鼓书院属于古式阁楼建筑，大部分是木质结构，材质相似，而且建筑的部件都是单一材质，无需UVW贴图。为了减少工作量和系统资源消耗，模型大部分多边形直接赋予材质球即可。本例先采集建筑物材质照片，然后通过3ds MAX软件进行材质模拟，得到接近最真实的材质后导出材质球，最后在模型完成后直接赋予材质。小部分使用贴图方式，如门上的对联、石碑上的碑文等。 对三维模型赋予材质和贴图后，需要对模型赋予塌陷命令，将模型转化为可编辑多边形，目的是减少建模过程中出现多余的命令，降低内存和CPU的占用率，提高电脑运行速度。对模型使用塌陷后会把所有附加在三维模型上的修改器、材质贴图等固定在模型上，此步骤在模型完成建模与材质赋予之后进行，否则塌陷后模型将不能进行修改。

5引擎设计与实现

模型设计完成后，将其导入Unity3D中实现交互功能。Unity3D是由Unity Technologies开发的可创建互动内容的多平台综合游戏开发工具[4]，如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型创建。

5.1模型导入准备工作

由于Unity3D与3ds MAX两个软件的开发商不同，模型不能直接从3ds MAX导入到Unity3D中，需要在3ds MAX中进行一些设置，使模型在导入Unity3D后不会出现错误。 在软件3ds MAX导出模型前，需先在3ds MAX中将系统默认单位设置进行修改。3ds MAX中，默认的单位是毫米（mm），而在Unity3D中默认的单位是米（m），两者相差百倍，如果不进行相应处理，会出现unity中模型非常小的情况。 另外在三维模型导出前，必须在 3ds MAX 中把模型的方向轴 y 轴设置为向上。因为在3ds MAX中，模型的z轴是向上的，而Unity3D中是y轴向上。导出模型前必须确认所有多边形整合好且方向轴Y向上，如果部分多边形方向轴y轴没有向上，则这个多边形在Unity3D中将会与模型脱离，形成模型散架。 在3ds MAX中处理完后，将模型以.maxl文件格式导出，然后导入到Unity 3D软件中形成虚拟旅游系统场景。

5.2功能实现

虚拟旅游系统包括人机交互、碰撞检测等功能。人机交互功能是实现漫游的重点，本文使用第一人称控制角色遍历虚拟场景，从而实现人机交互。碰撞检测是控制角色与模型间的物理反应，在Unity3D中，对物体分别添加相应的碰撞器，设置障碍物，当角色遇到障碍物时，不会出现穿插、陷落等bug现象。模拟物体遇到障碍物时的物理反应，如当角色遇到墙壁时不能继续前进等。 添加碰撞器后，需要对模型添加场景光照（Lightmapping），以增强场景立体感，使场景看起来更加真实。在Unity3D中，先选定模型然后在Inspector视图勾选Static复选框，使得模型标记为Static，Unity3D会默认这些物体为不移动的静态物体，然后这些标记为Static的模型会受到场景灯光的影响。接下来修改灯光参数，如光源方向、Bounces 数值、Resolution数值等，最后生成Lightmaps。 Unity3D自带人物插件，下载安装即可，只需要修改一些参数即可控制角色动作，如前进、跑步、跳跃等，用户可通过鼠键来控制角色漫游，实现人机交互。

6结语

本虚拟旅游系统借助3ds MAX建模还原虚拟场景，结合Unity3D的虚拟现实交互技术，设计制作了石鼓书院虚拟旅游系统，使景区具有更强的展示效果和视觉表现力，促进公众关注和了解湖湘文化，实现便捷的互动旅游。

参考文献：[1]张占龙， 罗辞， 何为，等. 虚拟现实技术概述[J]. 算机仿真， 2005， 22（3）：13.

[2]蔡翊. 基于Unity3d的金丝峡地质公园虚拟旅游系统的研究与实现[D]. 西安：西安科技大学， 2012.

第7篇：数学建模和统计建模的区别范文

通过对功能需求进行分析，将系统划分为3个子系统，即房屋管理子系统、用户浏览子系统和系统维护子系统，其中建筑房屋管理子系统是整个系统的核心。选用ArcGIS地理信息平台，利用计算机网络技术、GIS技术、C＃语言，通过建立相关大学建筑信息及人员信息数据库，实现校园建筑信息和人员信息的科学、自动化的管理。管理部门通过系统管理建筑信息进行分析统计，相关公告和地图更新，普通用户通过浏览器进行信息浏览和查询。该系统由数据层、逻辑层、应用服务层组成（见图1），其中逻辑层是应用服务层和数据层的桥梁，数据层包括数据收集、处理、入库、分析、等流程，由SQLServer数据库服务器实现［4］。建筑物空间数据可以存放在一个服务器中，也可以通过Internet分布式地存放到若干个不同服务器中。

2系统功能设计

2．1房屋管理子系统设计

该子系统包括房屋信息管理、人员信息管理、相关财务管理、地图操作、地图5大功能模块。主要对校内建筑信息、人员信息进行统一管理。1）房屋信息管理模块根据用途将学校房屋分为公寓住房、教学楼、办公楼、食堂图书馆等类型，针对每类建筑分别进行管理，从而实现信息的录入、查询、更新、删除以及位置查询等。2）人员信息管理模块该模块对所有与建筑房屋有关的人员（包括教师、学生、校内其他工作人员）进行统一管理，在数据库中建立各类表，并能实现信息录入、查询、更新、删除等操作。3）财务管理模块由于涉及到房屋维修、学生住宿缴费，教工房补等信息，该模块以接口形式与学校财务部门相关联，据此实现财务统一管理。4）地图操作模块该模块是系统的核心模块（见图3），其具体功能如下：①地图漫游、缩放、鹰眼功能可以对电子地图实现规定最大或最小比例尺。②公寓房间入住情况查询，包括具体某间房屋内入住人数及其相关信息。③教室使用情况查询（可查询具体某节课某教室上课班级和教师信息）。④办公楼使用情况查询（可查询办公楼每一层各房间教师信息）。⑤其他楼使用情况查询（如图书馆各层各房间利用情况）。⑥模糊查询（输入查询者的姓名，即可查询其办公室在办公楼的楼层数和房间号）。⑦地图编辑，即编辑修改矢量结构的点、线、区域的空间位置及其图形属性、增加或删除点、线、区域边界，实时自动校正拓扑关系。此外，用户可根据需要将电子地图或专题地图打印或存储在其他介质上。⑧分析统计。统计宿舍楼占地面积、教学楼容纳人口密度等。5）地图模块该模块的主要功能是地图及与位置有关的多媒体信息，如图书馆的图片、视频信息等。此外，还可以一些其他相关信息，如通知、公告等。

2．2用户浏览子系统

该子系统主要面向在校师生及其他客户，可以通过浏览器进行访问，访问内容包括浏览校园电子地图、属性查图、图查属性、浏览相关新闻、公告以及相关资料下载。用户浏览子系统采用客户端技术，这样避免了客户端与服务器端之间频繁的传输数据，从而减轻了服务器的负担，减少了网络流量，提高了响应速度［5－6］。

2．3系统维护子系统

该子系统面向管理员，方便管理员进行数据库维护和管理，根据工作职能分配权限并进行各种数据编码的维护工作。当数据库内数据变化时进行实时更新，针对不同功能模块设置不同安全级别，并根据工作权限设置用户访问权限。

3数据库设计

按系统功能将相关数据划分为空间数据和属性数据。空间数据主要由点、线、面文件组成，其中点文件里包含房屋、设施等，线文件包含道路和河流等，面文件包含湖面、教学区、住宿区合建筑用地等。此外，空间数据还包括基础地理地图、校园规划图、分层平面图和房产图等，其中房产图的测绘比例一般为1：5000［7］，而分层平面图与建筑物信息相对应。属性数据由房产权属数据、后勤管理数据和财务管理数据等组成。根据相关大学建筑实际情况，所设计的数据库主要包括宿舍、办公室、教室、学生等数据类型，利用MicrosoftOfficeVisio软件设计属性数据结构。

4系统实现

根据上述内容，选择相应的操作系统、数据库系统、开发平台和GIS基础平台进行二次开发：操作系统选择Windows7；数据库选用SQLServer2008；系统开发平台选用MicrosoftVisualStudio．NET2010（C＃＋ASP．NET）；GIS基础平台将选择ArcGIS。结合实际开发出基于C／S和B／S混合模式的高校建筑管理信息系统，该系统能够实现建筑房屋管理、校内建筑信息查询、专题分析统计等功能。C／S模式系统运行界面如图5所示。B／S模式系统界面如图6所示。

5结语

第8篇：数学建模和统计建模的区别范文

一、文献综述

城市增长是世界性现象，Burchfieldetal(2006)研究了美国1972年与1992年各州城市化土地面积的变化，发现各州的城市化土地面积普遍增长，全美平均增长0．63%［1］。这意味着美国将近1%的土地在20年间被城市化，城市增长的状态十分明显。McGrath(2005)考察了美国33个城市化地区1950、1960、1970、1980、1990年度的城市化土地面积。33个城市建成区面积平均是原来的3．38倍，增长了2倍多，有些城市更甚，如Seattle，其城市面积增加到原来的4．78倍［2］。

中国的城市增长在改革开放后的30年表现得更为明显［3］。城市化处于加速发展阶段，城市化水平从1977年的17．55%增长到2008年的43%左右，越来越多的农村人口已经迁移到城市。改革开放以来，中国城市建成区的变化尤为剧烈。城市建成区的面积已从1985年的9386平方公里增加到2007的35469平方公里，增加了278%。以我国31个大城市建成区的变化为例，1986年至1996年间，城市建成区增长率超过100%的有石家庄市、大连市，大连城市规模竟是原来的2倍多。超过50%的有鞍山市、上海市、杭州市、济南市、青岛市、郑州市、长沙市、成都市、乌鲁木齐市，平均增长50．2%。20世纪90年代后期以来，特别是新世纪以来，中国城市建成区的规模扩展加速，1997年城市建成区面积为20791平方公里，2001年为24026平方公里，2005年为32520．7平方公里，2001年至2005年增加了35．4%，年均增长速度为7．86%。其中广东、重庆和北京增长幅度最快，增长幅度超过60%，山东、宁夏、江苏和浙江，增长幅度也都超过50%，深圳市建成区更是扩大了3．8倍。

对城市增长的早期研究来源于BruecknerandFansler(1983)对美国城市蔓延的研究［4］。他们的研究发现，影响城市增长的因素为人口、收入与农业地租，人口的增加和居民收入的增长均对城市增长起到正向作用，极大似然估计的系数分别约为0．015、0．079，而农业地租的作用则相反，极大似然估计的系数约为－0．07;运输成本对城市增长的作用是负向的，极大似然估计的系数约为－0．04，但统计上不显著。Brueckner(2000)认为，城市增长的三个基本原因为:城市人口的增长，人均收入的增加，交通基础设施特别是高速公路的过度发展［5］。城市增长导致的市场失灵在于三个方面:第一，不能核算出开敞空间的社会价值，导致过量的农业土地及其他土地转换为城市用地;第二，不能计算出高速公路拥挤的社会成本;其三，不能完全计算出新开发土地的基础设施成本。Brueckner＆Kim(2003)通过建立财产税与城市增长的模型，发现当效用函数为CES生产函数而且替代弹性大的时候，增加财产税可以控制城市的增长与蔓延，提升城市发展的密度;而当效用函数采用Leontief函数时，房屋与其他财产的替代性很低，财产税的增加则有利于城市的增长［6］。所以，他们认为，财产税对城市增长的作用取决于效用函数的形式。但是，他们虽然对实证研究提出了希望，但没有进行实证研究。Song＆Zenou(2006)等通过采用一个可变替代弹性的对数形式的生产函数，从理论上说明了财产税的增加可以抑制城市的增长，降低城市的规模。不仅如此，他们还利用GIS技术，对448个城市化地区进行实证研究，证实了理论的结果，实证研究发现财产税每增加1%，则城市规模将降低0．4%，而其他影响城市增长的变量如城市人口、居民收入水平、农业地租、政府的交通运输支出等都对城市增长起促进作用，有正向关系，通过2SLS方法估计出的其他变量的弹性分别为人口0．519、收入0．724、运输支出0．288［7］。

McGrath(2005)利用BruecknerandFansler(1983)的研究方法，利用二战后美国33个最大都市区的数据对影响城市增长的因素进行了重新检验。研究发现，经典的城市经济学理论所揭示的影响因素可以解释这种变化。最基础的经济因素是决定城市规模大小的最主要的原因。人口、居民收入、运输成本、农业土地的价值可以解释城市增长变化的90%。其中，城市土地面积之于人口的弹性为0．76，相应的居民收入水平、运输成本、农业土地价值的弹性分别为0．33、0．28、0．10，说明了在影响城市增长的原因中，人口是最主要的，而居民收入、运输成本和农业土地的价值处于次要的地位，并且再次验证了BruecknerandFansler(1983)的结论。McGrath(2005)认为，控制城市增长首先要控制人口等经济因素的增长，此外在传统的经济因素外还有一些其他因素在影响城市的增长，这些因素也需要考虑［2］。对中国城市增长的研究也是一个热点问题。Deng等(2008)对中国城市扩展进行了研究，他们利用1980到2000年的高清晰度卫星图像数据和有关影响城市扩展的社会经济数据在城市的单中心模型理论的基础上进行多元回归分析。研究发现，人均收入水平的提高是城市扩展的最重要因素，起到正向作用，其他影响城市扩展的关键因素是人口、农业土地的价值和运输成本。其他影响因素还包括工业化和第三产业的发展，但这两个因素的贡献远远低于直接影响因素［8］。

本文认为中国城市增长是政府主导的经济增长方式的附属物，地方政府是城市增长的主要推动力量，地方政府是处于特定的中国政府治理结构中的为GDP增长而竞争的政府。中国特色的财政联邦体制可以概况为两点:政治集权与财政分权。政治集权是指上级政府决定下级政府的命运，下级政府的领导人由上级政府任命，这叫做对上负责而不对下负责;财政分权是指中央将部分财权和企业转移给地方政府，地方政府成为一个有自己效用函数的行为主体，形成地方间的竞争。在这种对上负责的竞争体制中，中央政府(上级政府)考核地方政府(下级政府)绩效的一个最主要的指标是经济增长即GDP，中国经济高速增长的一个动力来源就是地方政府追求GDP的强烈动机，为增长特别是GDP增长而竞争。在这种情况下，城市增长成为追求GDP的一个主要手段。正是基于此种考虑，我们在作实证分析的时候，利用了反映此特征的变量。

二、空间计量模型与变量选择

对城市增长的影响因素研究，各类文献采用的方法和变量不尽相同，本文将主要有代表性的研究方法和变量以及我们的研究方法和变量列表，如表1所示。本文的研究主要采取的变量为人均GDP、人均FDI、人均固定资产投资规模这三个变量来解释中国城市增长的过程。本文的变量选择其实隐含了人口因素，也就是我们的模型没有遗漏主要的变量之一。之所以如此选择变量，是基于这样的考虑，中国城市增长的主要动力来源于中国的经济增长，而城市增长的一个方面是大力建设开发区以招商引资，人均固定资产投资是众多研究中国的学者注意到的问题，因为中国的经济增长和城市建设的发展主要的推动力就是投资推动。本文下面的研究也证实了此种变量选择和模型选择的解释力可达70%。本研究采用1997—2008年度的29个省区的城市建成区、GDP、FDI、固定资产投资的数据，数据主要来源于:(1)《中国统计年鉴》(各期);(2)中经网经济统计数据库;(3)2005—2008年度的FDI数据来自各省区统计年鉴和商务部网站。由于的统计数据不完整而略去，重庆市的数据并入四川省进行计算，香港、澳门、台湾没有被纳入分析范畴。本文利用空间计量经济学方法进行模型的估计［10］。空间计量经济模型有两种基本形式:其一为空间自回归模型(SpatialAutoregressiveModel，SAR)，其二为空间误差模型(SpatialErrorModel，SEM)。在式(1)中，当ρ≠0，而λ=0时，模型就是空间自回归模型;当ρ=0，而λ≠0时，模型就是空间误差模型。本文采用地理权重矩阵进行实证检验，并设定W1=W2。根据已有文献，在具有空间相关性的参数估计时，主要采用最大似然估计(maximumlikelihoodmethods)和广义空间两阶段最小二乘法(GS2SLS)。虽然这两种方法都可以进行估计，但相对于后者，最大似然估计可以通过似然值的比较对模型空间特征的真正源泉进行鉴别。#p#分页标题#e#

三、计量结果分析

利用Matlab7．0中的空间计量软件工具箱，通过最大似然法进行估计。估计模型采取空间计量经济学中的空间自回归模型(SAR)和空间滞后模型(SEM)，不考虑空间因素的固定效应面板模型，解释变量建成区面积BUA和被解释变量GDP、固定资产投资INVEST、外商直接投资FDI均采用人均并取对数形式，SAR和SEM通过matlab7．0实现整个计算过程，固定效应面板回归则是由Stata10．0进行处理。处理结果见表2。表2给出了利用SAR、SEM和面板数据的固定效应模型计算出来的结果，三个模型中的解释变量的系数全为正，而且除了固定效应面板模型中的FDI系数除外，其余的系数都通过1%的显著性水平检验，系数为正说明GDP、固定资产投资、FDI都对城市建成区的增长有正的影响。从系数的大小来看，GDP增长对城市建成区的影响最大，每增加1%GDP，城市建成区则要增长0．2%～0．3%;其次是固定资产投资，每增加1%的投资额，城市建成区则要增长0．05%～0．16%;最后是招商引资对城市建成区增长的影响，每增加1%的FDI，则要增加0．01%～0．06%的城市建成区面积。从SAR和SEM模型中的空间相关系数ρ和λ来看，二者均为正且分别通过10%和5%的显著性水平的检验，说明城市建成区的增加具有空间相关性和正空间溢出性，一个区域的城市建成区面积的增长不仅受到本区域的各种因素的影响，而且受到相邻区域的相关因素的影响，全国存在竞相增加建成区面积的竞赛。最后从拟合优度上看，三个模型的拟合优度在0．64～0．75之间，说明模型具有较强的解释能力。

第9篇：数学建模和统计建模的区别范文

关键词 终身教育；web技术；数字化学习平台；社区教育

在全面教育和终身教育体系迅速推进的今天，如何利用现有的网络技术和计算机技术建立适合社区居民学习的数字化学习平台有着重要而且深远的现实意义。社区居民的信息素养参差不齐，学习方式多种多样，而且原先构建的基于教学的学习系统不再适用于现今的终身教育在全民的推广。因此如何建立满足多种需求，基于学员个性化的数字化学习平台成为现实必须解决的重要问题。

1 终身教育背景下的数字化学习呈现的新问题

1.1新的资源和工具组织无序化：随着教育资源的多媒体化，不断有新的令人眼花缭乱的数字资源库涌现，在资源的组织、设计和传播上也百花齐放，但对于社区居民在选择这些形式多样，功能迥异的资源上难免有些为难。同时这些资源虽然种类繁多，但缺乏系统性和权威性，不少还有错误、还注入了广告甚至恶意病毒，虽然好看但实用性不高。因此居民如何能在浩瀚的资源海洋中找到自己的方位，利用好手中的资源则成为一个亟待解决的问题。好的数字化学习平台应该引导用户掌握浏览、查找、判别、追溯相关的信息，甚至能够自动完成资源的合理选择和学习工具的有效匹配，让用户真正享受数字化学习平台的实效和功能。

1.2缺乏科学的评价策略和方式：虽然对于传统的课题环境而言，开发出来的评价工具是非常有效的，但是在依托数字化教育的时候，由于其自身的特点和局限性，评价总是无法做到一对一和实时到位。由于学习者身处不同地域、学习时间和习惯，利用不变的评价工具和模式去评测每个人是不公平的，因此如何形成科学有效的评价标准，如何公正可靠的开展评测等方面的问题，阻挠着数字化学习平台的推广。

1.3数字化平台需体现信息道德素养：互联网使使用者获得了共享、自由、平等地使用资源的能力，但正由于信息获得渠道多样，源头复杂，信息是否包含不符合社会文明的内容，是否因为使用和享受这些资源而付出了过高代价。除此之外对网络教育资源的利用过程、道德行为等都未严格规定。因此需要信息和系统使用者能正确鉴别相关信息的真伪，做符合信息道德的事。但这对于社区居民来说是一个非常困难的工作，因此设计的学习平台要利用系统的功能模块不断强化信息道德概念，并利用技术手段来规范和健康有序地使用平台资源。

2 社区数字化学习平台建设可行性分析

目前，社区所覆盖的区域内有不少教育单位、图书馆和企业，有充足的教育资源可以使用。同时，在街道党委的指导和领导下，投入必要的建设资金分阶段进行数字化学习港的建设。参与建设和管理的人员一般都长期从事相关信息化和教育管理工作，在教育专家和行业专家的指导下，能完成平台的建设。在实施过程中争取政府相关职能机关的人力、物力和财力的支持下，引入教育智库和教师，在自动化系统的辅助下开展平台的运营，因此，具有现实性和可操作性。

3 社区数字化学习平台构建目标

学习平台利用Web技术构建以学习者为中心并具有一定个性化、开放性、参与性的在线教育平台。通过创设的教育信息接口来共享整个区域的教育信息资源，在有偿服务等机制的促动下可以享受到最好的网络教育服务，提升社区内的居民的信息素养。

4 社区数字化学习平台各功能模块设计

下面对所要构建的平台的各个主要模块的结构及其相关模块的功能进行详细的阐述。

4.1个性化学习模块：个性化学习模块可以由学生根据自己的实际学习情况自主选择学习模块、选择学习时间并利用系统向导生成个性化的学习计划。这样就可以解决异地异时学习的问题。该模块有课堂视频教学子模块、资源子模块、评价子模块、现场广播指导子模块和团队协作子模块等。

4.2资源库模块：通过数字化学习平台的教育网络接口，使学习者可以快速链接国内外的图书馆，在购买相关服务的基础上，查询相应的信息和资源。并设置如下子模块：学科研究资源子模块、考试考证资源子模块、休闲娱乐子模块和培训子模块。学科讨论模块、学科资源共享模块、学科导航模块、学科化联合服务模块、学科信息定制模块、学科新闻聚合平台模块、在线帮助模块。

4.3模拟训练模块：该模块由精心设计的多媒体虚拟仿真系统所组成，可以让相关学员选择课程的时候在自主训练的时候能够身临其境，通过真实的案例结合逼真的多媒体呈现和操作系统来检验、考核使用者。同时包含在线平台教学人员，这些人员按照学科进行了分组和分类，其角色即为网络教师，可以远程参与探讨、答疑解惑和组织远程讨论和学习会议等。针对难以回答的问题，管理人员会存储这些问题，反馈给系统智库的专家求解，并及时反馈给学员。

4.4信息模块：该模块主要用来向系统平台用户相关的信息，包括必选和可选信息。必选信息主要针对需要在规定时间内完成特定学习任务的学员，系统会将学习要求和学习通知发送到学员的系统平台邮箱内。而可选信息则为额外的信息，如培训讲座、软件下载、新产品试用等。