虚拟参考站(VRS)系统的定位精度分析

第一篇：虚拟参考站(VRS)系统的定位精度分析

虚拟参考站（VRS）系统的定位精度分析

摘要：基于拓展VRS系统应用领域的需求，本文介绍了VRS系统定位中的主要误差源及其对定位精度的影响程度，推导了基于综合误差内插算法的VRS数学模型，从理论上对VRS快速动态定位和差分事后处理获得的点位坐标精度进行了估算。从而为深入研究VRS系统提供一些理论上的参考，为系统在高精度要求的测绘工程项目上的应用提供可行性依据，拓展了系统的应用空间。

关键词：VRS；电离层延迟；对流层延迟；残差；综合误差内插法

引言

建立在连续运行参考站网络基础上的VRS系统，是网络RTK（又称多基准站RTK）服务系统，也是综合利用了测码伪距和载波相位差分定位的广域差分定位系统，其主要采用的是GPS相对定位测量模式。

VRS技术主要有两方面的应用，一是快速动态定位，可用于车辆导航与监控定位用户（米级）、测绘工程施工、测图及地理信息系统更新用户（厘米、分米级）等。国外大量的试验结果均已证明[1]，VRS技术在中距离基线网可以达到3-5cm的水平精度，5cm的高程精度，且初始化时间小于2分钟。二是差分事后处理，可用于如测绘控制、形变监测、水利、地震等的防灾减灾、气象预报等高精度需求的用户，但定位精度问题仍然是大多数用户有所质疑的。本文在收集和总结相关学者对于VRS误差分析的基础上，从理论上对VRS快速动态定位和差分事后处理获得的点位坐标精度进行了估算，为VRS系统的应用运行提供一些技术参考。VRS技术

VRS系统主要由基准站网络子系统、数据处理中心子系统、数据通讯子系统和用户应用子系统四部分组成。其定位原理是：控制中心实时接收网络内各参考站观测数据和流动站的概略坐标，并根据该概略坐标选择附近几个位置比较好的基准站信息，然后在该坐标处生成一个虚拟参考站，并对该虚拟参考站位置的对流层延迟、电离层延迟等空间距离相关误差进行建模，生成VRS虚拟观测值，再将标准原始观测值或者改正数发送给流动站，实现高精度实时定位。系统的主要误差源综述

2.1 电离层误差

电离层延迟影响主要与电子密度相关[2]，其对于非差GPS观测可造成5-150m的影响，对于相对定位基线解算影响也较大[3]。相对定位中，采用双频载波相位数据解算基线及电离层延迟时的电离层残差可用下式估算[3]：

1VTEC ˆCXISAB（1）AB22RecosZmaxfi

式中：IAB是经验估值；CX是电离层延迟的级数展开式中高阶项系数，其值约为2×10-7；Re是电离层中电子距地心的高度；Zmax是最大天顶距；VTEC是基线上空平均垂直TEC值[4]；SAB为A、B两点基线长度；fi（i=1，2）为卫星L1、L2载波的频率。

根据式（1），当Zmax=75°、VTEC=10TECU（取TECU为1016个电子/m2，）时，估算得仅利用L1相位数据解算基线时的电离层延迟残差为-1.3ppm，代入L2频率数据计算则为-2.2ppm，因而可以认为电离层延迟残差通常为1~2ppm，列于表1。理论上，由于两频率大小不同，两载波在电离层区域的传播路径也不一致，对应的电离层电子总含量也不同，但由此造成的两频率的相对测距误差的差值很小，研究时一般不考虑。

2.2 对流层误差

对流层延迟影响取决于气象参数[5]，与信号的高度角有关，当在天顶方向（高度角为90°），其影响达2.3m；当在地面方向（高度角为10°），其影响可达20m[6]。

一般常用改正模型削弱对流层折射影响，常用的Hopfild模型、Saanstamoinen模型和Black模型，这三种模型虽形式各不相同，但用同一组气象数据代入后，在测站高程较小的情况下，各模型的解算精度均约为±4cm，此数据可以作为对流层延迟的残差值，列于表1。并且，该三个解算模型解算精度很接近[5]，所求得的天顶方向上的对流层延迟之差<1mm。不管气象参数如何变化，上述差异基本不变[4]。

国内外学者通常将对流层延迟分为干延迟Td和湿延迟Tw。其中，干延迟占总延迟的90%左右，其模型残差已经达到亚毫米级（即，<1mm）；几乎无干延迟残差。湿延迟虽然在对流层延迟中所占比例不大，但却是对流层延迟的主要变化部分。世界上公认最优秀GPS解算软件——GAMIT，估算对流层参数的精度好于±1cm[7]。在用GAMIT软件解算对流层延迟参数时，得出的相对对流层湿延迟估值的残差为4.9mm[8]。忽略干延迟残差，则总对流层残差约为5mm，列于表1。

2.3 卫星轨道误差

卫星轨道误差的大小主要取决于卫星定轨系统的质量[4]，与星历的外推时间间隔也有直接关系。卫星星历误差对相对定位结果的影响一般可用下式估计[4]：

b11SS'（2）~b410

式中：b为基线长(单位：km)，SS为接收机至卫星的距离(单位：km)，b为卫星星历误差为SS时引起的基线误差。目前，广播星历的精度为5-10m，对相对定位的影响为10-7级。IGS最终星历的精度优于5cm，引起的基线相对误差b/b为0.60-0.24ppb（1ppb=10-9）足以满足大地测量以及精密工程测量的需要[4]。至于式（2）中的系数的具体取值取决于基线向量的位置和方向、观测时段的长短、观测的卫星数量及其几何分布等因素[4]。

由于VRS网络各基准站间距离通常为50~70km。为便于计算，不妨将取值为25000km，取系数的值为0.25。在数据处理时采用广播星历的情况下，基线长度为50km时，卫星轨道误差约0.5cm；若采用精密星历，误差约0.025cm。列于表1。

’

’

2.4 多路径误差

多路径效应与无线电波入射角、反射介质反射能力以及反射体距接收机天线距离等因素有关。理论分析表明，载波相位测量中L1的多路径误差最大值为4.8cm，对L2载波则为6.1cm[4]。为减少多路径误差，在安置天线时应尽量避开强反射物，还可选用防多路径效应天线，如带抑径板或抑径圈的天线[6]。据报道，采用抑径板后多路径误差可减少27%；使用NASA研制的抑径圈后多路径误差可减少50%[4]。在本文的研究中可将多路径误差取做1cm，列于表1。另外，多路径误差可视为一种周期性误差，其周期一般为数分钟至数十分钟，因此，可以适当延长观测时间[4]。

2.5 观测噪声

观测噪声是由于仪器设备及外界环境影响引起的随机误差，取决于仪器性能及作业环境的优劣。由于VRS定位模型中多用到双差观测值，根据随机误差分布特性和误差传播率，双差观测噪声的影响被放大2倍，属于非模型化误差，其误差等级通常约1cm [2]，列于表1。

2.6 小结

在以上总结了一些学者的相关研究成果之后，各类误差对差分计算的影响汇总于下表1。VRS定位，无论是快速动态定位还是差分事后处理，都广泛使用了双差相对定位模型，并将各项误差的双差量作为误差改正数发布给流动用户[4]。双差法不仅可以在基本保持解的严格性的基础上显著减少工作量，而且在接收机间求一次差后卫星轨道误差、电离层延迟、对流层延迟等的影响也可得以削弱，在短基线定位中尤为明显；对基线两端基准站的相应观测量求差，也可以显著抵消电离层延迟和对流层延迟等误差的系统性误差影响。

表1 双频接收机在相对定位中的误差影响量化分析表

各种误差源 电离层延迟误差 对流层延迟误差 卫星轨道误差（取基线长50km时）

多路径误差 观测噪声

改正量 5m-150m 2.3m-20m

广播星历的精度为5-10m； 精密星历的精度优于5cm

4.8cm，6.1cm

1cm

残差

1-2ppm，即基线长50km时，约5-10cm Saanstamoinen、Hopfild模型解算，±4cm；

用GAMIT软件解算，0.5cm 采用广播星历，约0.5cm；

采用精密星历，约0.025cm（基本可以忽略不计）

采用抑径板后误差可减少27%，约1cm

属于随机误差，约1cmVRS数学模型

下面以图1为例说明VRS定位的数学模型。A、B、C、D表示四个基准站，i，j表示同步观测的两颗GPS卫星，P为虚拟参考站，u为流动站。

选A为四个基准站中的主参考站，在瞬时时刻t，基准站B与A组成载波相位双差观测方程：

ijijijijijijijij

（3）BABAIBATBANBAOBAmulBABA

ijij

式中：BA为载波相位双差观测值；BA表示卫星i，j与A，B之间距离的双差值，由于A、B、C、D各基准站坐标ijijijijijij已知，卫星瞬时位置可根据星历计算，故BA可计算得出。同理可得CA、DA，CA、DA。IBA为双差ijijijij电离层延迟；TBA为双差对流层延迟；OBA为双差卫星轨道误差；mulBA为双差多路径效应误差；BA为双差观

ij测噪声。NBA为双差整周模糊度，经初始化过程已经解算得出。

3.1 基于综合误差内插法的VRS定位模型

将双差电离层延迟、双差对流层延迟、双差卫星轨道误差、双差多路径效应误差和双差观测噪声，统称为双差综合误差，用来表示，则有：

ITOmul(N)（4）

ijijij

即ij（5）BA(BANBA)BA

虚拟参考站P相对于主站A的双差观测方程：

ijijij

（6）(PA)PAijPA

式中：ij为P处的双差综合误差，根据式（5）采用一定的内插算法可计算PA得出。

于是，ijij1(ijij)Nij（7）

PAPAPAPA

图1 VRS网定位示意图



同理，u相对于P的双差观测方程为（u与P相距非常近，一般几米到几十米，因而轨道误差、多路径效应影响可以忽略不计）：

ijijijijijijijij（8）(uijp)(uP)(IuIP)(TuTP)NuP

由于u与P较近，一般为几米到几十米，双差误差影响相似，式（8）可简化为：

ijijijijijij

(uP)(uP)(NuNP)（9）

将式（7）代入式（9），得到星间单差卫地距：

ijijijijijijij

（10）uP(uP)(PAijPA)(NPANuP)

i

再依照相对定位方法解算，将u至卫星i的距离u按Taylor级数展开并取其一次微小项，Tiiiii

uumunuYuZu（11）0lu000Xu

iijii

式中：lu，mu，nu为偏导数系数。同理可得uj，及u的计算方程： 000

ijiji

uuj0u0lu0lu0

i

muj0mu0

i

nuj0nu0Xu

T

YuZu（12）

将式（10）代入式（12），根据间接平差原理VBXL，协因数矩阵Q为单位矩阵E，写成误差方程的形式如式（13），从而解算出流动站的坐标改正数。

VX

VYVZ

Xuijiji

luj0lumu0mu0nu0nu0Yu（13）0Zu

ijjiijijijijij

PAu0u0PPAu(NPANuP)

3.2 综合误差内插算法

VRS定位的综合误差内插法是将各独立网络基线上的空间相关误差，取其各自的加权平均值计算出流动站u处的改正数。计算式如下：

S

KPKA（14）PA

K

1r

S

式中：PA和KA分别为以A为主参考站，虚拟站（流动站亦可）及各辅助参考站位置的各项误差的概略值，代表各个误差源；r为定位时网络中辅助参考站的数目；SKP为内插系数，取值为辅助参考站与虚拟站P间距离DKP的倒数。

r

1，SKPSSKP

DKPK1

DKPr

对于VRS模型来讲，其内插系数向量=SBP,SCP,SDP，SSBPSCPSDP。



r

易得各项分量之和为1。各分量大小显然与基线长度和虚拟站在图形中的位置有关。

S

S

S利用数学模型分析

由于各辅助参考站与虚拟站间基线误差与距离的相关性较差，根据误差传播律，内插之后，各误差项的内插改正数的标准差为：

r

不妨假定的各分量几近相等，均为1/3。将表1中第3列代入式（15）（在2.6节提到双差后各项误差将会得到不同程度的削弱，因此在本文的研究中可以把各项残差值作为各项双差值来进行定位精度的估算），得出各项误差的内插改正数，继而得到综合误差的标准差为：

222

2I2Tmul2（16）

SSS222（15）BPCPDP

SSS

2

222

在以最小二乘为平差准则的平差过程中，由观测值组成的L分量的误差将以协因数矩阵定权分配到平差改正数中去，即流动站三个坐标分量经平差解算的标准差几乎相等，得到流动站三个坐标分量经平差解算的标准差：

22212（17）

XYZ

在VRS快速动态定位模式时，还受到如整周模糊度解算等的误差影响，且对流层延迟多采用Hopfild模型或Saanstamoinen模型等，在这种情况下估算得到的坐标解算标准差约为2.19~3.62cm；在差分事后处理模式时，多采用GAMIT软件进行基线解算，此时估算得到的坐标标准差约为1.75~3.37cm。要想使坐标解算标准差达到1cm的高精度，除必须采用差分事后处理模式外，还须保证VRS定位时所选择的邻近基站间基线长度不超过12km~24km（使用上述公式反算可得），即VRS网的基站必须具有较高的布点密度才能满足高精度测绘项目的需求。结语

本文以研究和总结相关学者对VRS定位主要误差的分析结论为基础，从理论上对VRS快速动态定位和差分事后处理获得的点位坐标精度进行了估算，为VRS系统的应用运行提供一些技术参考，使得VRS技术能更好的为各类不同行业用户提供精密定位，快速和实时定位、导航等服务，满足城市规划、国土测绘、地籍管理、城乡建设、环境监测、防灾减灾、交通监控等多种现代信息化管理的社会需求。

参考文献

[1] Lambert Wanninger.Introduction to Network RTK[EB/OL]..[11 June 2004,last modification 16 June2008].[2] 李成钢.网络GPS/VRS系统高精度差分改正信息生成与发布研究[D].成都：西南交通大学，2007.[3] 袁运斌.基于GPS的电离层监测及延迟改正理论与方法的研究[D].武汉：中国科学院测量与地球物理研究所，2002.[4] 李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武汉：武汉大学出版社，2005.[5] 殷海涛，黄丁发，熊永良，等.GPS信号对流层延迟改正新模型研究[J].武汉大学信息科学版.2007，32(5)：454~457.[6] 徐绍栓，张华海，杨志强，等.GPS测量原理与应用[M].武汉：武汉大学出版社，2006.[7] 熊永良，黄丁发，丁晓利，等.虚拟参考站技术中对流层误差建模方法研究[J].测绘学报.2006，35(2)：118~121.[8] 周乐韬.连续运行参考站网络实时动态定位理论、算法和系统实现[D].成都：西南交通大学，2007.

第二篇：虚拟团队中的领导能力及其内涵定位的分析

文章标题：虚拟团队中的领导能力及其内涵定位的分析

摘要：对于分散的虚拟团队来说，可以发现在团队生命期内领导者的角色会在不同的时期有不同的团队成员扮演。研究虚拟团队一个好的出发点是研究团队成员不同的任务、领导者、技术在虚拟团队中所发挥的作用。虚拟团队为领导能力的重新定义提供了特殊的机遇。

关键词：虚拟团队；领

导能力；领导者

1．虚拟团队领导者面临的问题

虚拟团队已经成了工作团队未来发展的方向[1]。迫于向全球市场提供先进的产品与服务的压力，许多公司都选择最优秀的项目人才并且不关心其出身如何。与任何团队一样，虚拟团队也是为了一个共同的目标而将人们组织起来去完成互相关联的任务，与传统的团队不同，基于全球战略目标虚拟团队工作跨越时区、空间和组织边界，甚至常常是国界。通过使用先进的沟通技术，全球团队正在培养“合作分离式工作（worktogetherapart）的能力以及在很少见面甚至从未见面的情况下完成指定任务的能力。然而，随着越来越多的组织为完成不同的目的和任务而使用虚拟团队，他们通常也会面临一些问题，如团队的工作效率以及团队领导的职责。虚拟团队可以将关键人物组织起来，共同开展工作，这些人也许由于时间或交通费用的限制而不能见面。而且虚拟团队通过吸收组织外部人员（如顾问、供应商、合作成员等）来扩大组织资源。虚拟团队还可以雇佣或保留那些不能或不愿搬家的最有能力的人。虚拟团队还可以根据项目要求的变更而动态的改变队员关系，并避免员工的流失。虚拟团队还可以促进跨国公司开展广泛的合作关系，尤其在地方文化背景下则更有价值。

虽然虚拟团队所面临的一些挑战与传统团队的相似，但是由于必须考虑时间维度和地点维度，所以这些挑战的难度很大[2]。团队领导者通常会发现获得全队上下对目标的一致认可非常困难，尤其是在团队成立而队员又无法见面的情况下，这个问题则更加严重。而且由于缺乏面对面的交流和日常交往，虚拟团队成员之间缺乏足够的了解，这会频繁的引起潜在的误解与冲突的发生。为了克服这种困难，虚拟团队通常要过分的依赖于使用沟通与信息技术。例如公司局域网、团队会议电话、电子邮件、视频会议及各种应用组件来增加团队成员的相互了解。尽管广泛的应用电子通讯技术促进了电子团队（e-teaam）的迅速发展。但大多数组织仍然要靠出差和面对面交往来建立团队凝聚力。例如尤其是在团队组建过程中，作为信任建立的主要因素的队员之间的联系以及与团队成员间的社会化都是组织所关心的问题。

2．虚拟团队中的信任问题

敏捷信任可以在虚拟团队成员中产生，并促进团队共同理念形成。然而这种信任十分的不稳定而且不容易保持[3]。在虚拟团队中，很难使团队成员真正的相互了解而且有可能对信任水平产生消极影响。个别团队成员仍会按照从前的习惯开展工作，这对于技术和个人观念的创新会产生一定的影响。另外还存在技术障碍，因为团队成员来自不同的组织，掌握着不同的技术经验，所以他们的技术水平会存在一定的差异。在虚拟会议上偶尔的进行面对面的交流对于建立团队关系和挖成团队任务是非常有帮助的。

虚拟团队的成员不可能仅仅是将在传统团队中的行为移植到虚拟环境中就期望取得成功。例如传统团队通常具有相同的文化背景，成员的沟通方式也基本相同。但是在虚拟团队中，为了实现这些目标在团队成立之初就需要设计明确的沟通步骤。如一家大型飞机制造公司的国际团队计划者和工程师不仅是各国家之间的也是不同专家之间的冲突协调者。在交流实践中清楚的培训以及对不同文化的相应都是虚拟团队成功的关键。团队不能仅仅依赖于将成员的行为移植到全新的环境中，如果是这样的话，就会加速虚拟团队中错误的交流以及冲突和突然事件的发生。当信任很难建立、观点很难表达、成员需要自我领导、沟通常常不明确时，在这种环境中领导能力是如何发挥作用的？在过去的一段时间里，在导致成功因素的持续研究中关于领导能力存在着不同的观点。通常领导能力可被定义为一种个人特性，如特殊的行为、不同的风格、权力和影响的类型以及对偶发事件的处理能力。BruceAvolioetal.（1999）讨论了“全能”型领导能力[4]，将前人的许多观点整合到个人发展中。“全能”型领导能力是指对于工作、领导、追随者以及为他们的发展开发正确的环境做出全面的思考。由于虚拟团队的特点是高度自治而非直接控制，所以更相关的领导方式似乎应该是“远程领导”。将领导能力视为一个整体的系统和一个发展的过程有助于思考虚拟团队的成员是如何影响团队的发展和团队行为的。将领导能力视为一个整体的系统意味着个体可以共享且轮流担任领导的角色。目前关于虚拟团队中的领导能力研究还很少，而且主要是集中于这一整个系统的某一小部分的研究。不同的研究中所提到的成功因素包括在团队生命期开始时采取

面对面的交流方式、提供便利条件、频繁的沟通、对其他团队成员了解。例如飞机制造公司团队的教练和地方管理者要使团队成员保持工作热情，虚拟的沟通已经成为团队的常规活动。即使这样，面对面的接触仍有助于保持团队的发展。

3．虚拟环境中的领导能力问题

虚拟团队中的领导能力包括很多形式。团队也许有或者没有指定领导者，但是

为了推动团队的发展必须有领导行为。不同的个体也许会在不同的时间执行这种领导行为。团队中也许会存在团队领导或协调者或教练。名称不同，形式也会不同，团队环境和文化也将存在差异。但是对于分散的虚拟团队来说，可以发现在团队生命期内领导者的角色会在不同的时期有不同的团队成员扮演。例如一个开发具有高度创新性产品的虚拟团队需要在工作过程、项目事务、团队发展和不同时期技术选择等方面得到领导。Zigurs（1998）认为研究虚拟团队一个好的出发点是研究团队成员不同的任务、领导者、技术在虚拟团队中所发挥的作用[5]。

早期研究发现当虚拟团队中引入技术因素，那么团队会产生一些有趣的行为。早期的研究尽管是关于面对面团队而非虚拟团队的，但是却发现了在团队中软件可以完成某些任务包括领导者的任务。因此创造一个丰富的满意的环境是的软件能够对团队成员所需完成的任务起到弥补甚至是替代作用。

在传统的团队中可以从许多方面对领导者的表现进行观察，包括他们在会议中所坐的位置、办公室位置和布局、肢体语言、音调变化、穿着风格等等。在虚拟的环境中这些线索有一些将不存在，而另外一种新的出现方式将会建立，成为远程呈现，它是一种虚拟实在，能够使人实时地以远程的方式于某处出场（即虚拟出场）。此时，出场相当于“在场”，即你能够在现场之外实时地感知现场，并有效地进行某种操作。其重点是用户在使用计算机协助沟通的环境中的感受。

Steuer（1992）从生动性（vividness）和交互性（interactivity）两个维度对远程呈现进行了定义[6]，生动性是电信媒介所产生的丰富的交流环境的能力，这意味着具有一定范围的感官上的输入（声音、视觉、接触等）以及信息带宽。交互性是指用户对他们所使用的电信媒介的形式和内容的影响。人们将会以不同的方式来体验这种远程呈现。技术能力仅仅是人们体验远程呈现的起始点而远非终结点。通常情况下，媒介越生动交互性越强，团队成员越有可能体会到远程呈现。可以将这种远程呈现的理念应用到虚拟团队中，来表示每个团队成员对其他成员的表现的感受程度。团队成员都要经历虚拟团队中的领导能力，所以虚拟团队的领导者需要对某种程度上的远程呈现具有一定的感受能力。但是与面对面的交往相同，领导能力的效果要受到领导者行为的影响。研究发现在虚拟团队中频繁的交流要比传统团队更重要。团队成员之间保持联系和远程呈现远比稳定的电子邮件联系重要。团队领导者必须指导如何使用生动的具有较强交互性的媒介使得团队成员能够感受到他们的积极性，并能够采取合适的方式促进团队的发展。为了感受到某人的存在一个叫自然的方式就是寻找一种与面对面交往相当的技术。事实上，现在市场上已经出现了这种系统，它可以实现人像的实时投影。这些系统往往应用于正式的具有大量观众的场合，它能够保证观众对现场的演讲者就有一定的印象。但是对于在虚拟世界中使用面对面呈现的替代技术至少有两个问题需要探讨：（1）这项技术的价位以及质量仍然不是十分合理；（2）寻找现实世界的替代技术遗漏了对整个虚拟交互结构和方式的创新性思考。关键是不能希望在全新的环境中对面对面的交往进行完全的复制。这就带来了第三个关键要素：过程以及它是如何对虚拟团队的领导能力和效果产生影响的。

关于虚拟团队中的有效过程研究已经具有了较长的历史，试图描述如何将团队过程转化为团队结果的模型也越来越成熟。过程与结果具有一定的联系。许多团队行为的研究认为为了提高团队会议的质量我们能过做到的最重要的一件事就是提供会议日程安排，即过程结构。领导者（不论是团队领导还是集体协调者，或者是外部管理者）往往是这个结构的源头。在虚拟团队中，正如上面所述，部分结构是通过技术来执行的，与此同时团队成员或者团队领导者有可能促进这种结构的保持。在结构与灵活性中进行平衡也许是虚拟团队所面临的一个最大的挑战。过程结构究竟是什么，应用目前的工具他们如何对虚拟团队起到支持作用？首先，现在市场上出现的支持工具可以分为三大类：支持沟通（communicationsupport）、信息过程（informationprocessing）、过程结构（processstructuring）。支持沟通为团队成员交流信息和想法提供了大量的相似的工具，例如电子邮件、电子头脑风暴、屏幕演示、在线讨论、网上聊天等等。信息过程工具从另一方面帮助团队评价信息，并主要用于对特殊问题的建模，例如多特性的效用分析、股东分析或者SWOT分析。过程结构工具各有不同，因为它是通过团队交互来定义和/或加强团队过程的。这种工具尽管不如前两种工具常用，但是对于团队的成功起着非常重要的作用。过程结构应该为诸如日程安排、日程执行等团队活动提供相应的工具。目前市场上很少有组件工具能够完成过程结构任务，而过程结构是任何虚拟团队领导过程的组成部分。“会议组件”类中的一些工具可用于日程安排，一个典型的团队过程应该包括日程安排等问题，如问题定义、信息收集、问题分析、决策评议。这些工具仍未得到广泛的应用，大多数虚拟团队还是在使用自己比较熟悉的技术。这类工具应该是什么样子的呢？常见的项目管理软件模型是特定活动的起始点，时间期限需要确定，资源也要进行配置。但是项目管理工具的功能往往是集中于团队可交付使用的产品。我们现在所需要的是在这种模型中增加与最优团队交互作用和团队发展相关的过程部分。过程结构不得不打破灵活性和执行性之间的平衡，团队领导能力需要打破这种平衡。组件工具应该能够对每种信息进行分类，例如消息的类型、是否需要回复以及消息发送者的任务等。与此相反，结果越灵活，消息形式越简单（如电子邮件往往没有标题，只有几行文字）。团队规模越大越难对高灵活度的结构进行管理和维持。用于非结构化过程的非结构化工具很快将变得难于管理。正如面对面团队，为了取得成功虚拟团队需要花费更多的时间对过程结构进行明确的说明。作为过程结果的一部分，必须意识到随着团队的发展团队过程也需要及时更新，这是团队成功的一个重要因素。领导能力通常也包含在团队过程的更新范围之内。虚拟团队需要更高的软件工具来提供无缝的过程结果，领导者需要学习如何使用这些工具。这一部分我们将讨论第四个也是最后一个关于虚拟团队领导能力的问题及技术。

沟通技术通常是按照其丰富性进行定义的。事实上人们在选择媒介的时候也是主要考虑其丰富性的。如果所使用的媒介特性能够满足团队工作任务，那么对团队绩效能够得到提高的期望也就不足为奇了。关键是我们如何定义媒介和任务的这些特点。媒介的丰富性主要是指具有反馈迅速、语言多样化、个性化、多重线索等特征。媒介能够提供这些特征的能力越强，那么这个媒介越丰富。一般来说在众多的媒介中，面对面交往是最丰富的媒介，这也是许多技术工具设计者所追寻的理想目标。对这种媒介丰富性观点的批评越来越多，新的观点开始出现。

Carlson&Zmud（1999）认为媒介的丰富性与人们对交流对象的了解程度有关，这包括沟通环境、沟通内容等[7]。也就是说不仅是因为媒介性质本身，还因为使用媒介的环境都会对媒介的丰富性产生影响。这种观点也就解释了为什么使用简单的电子邮件可以向熟悉的人传递如此丰富的信息，以及为什么与初次见面具有不同文化的人取得商业联系是如此的困难。另一个取代媒介丰富性的观点是所谓的媒介同步性。Dennis&Valacich（1999）认为团队工作主要包括两个基本的过程[7]：（1）传输，即信息的交换以及试图理解信息的内容（2）收敛，即对信息交换的意义具有共同的认识。传输所需的媒介可具有较低的同步性，而收敛所需的媒介要具有较高的同步性。媒介的同步性是从符号多样性、一致性、反馈性、演练性和可再加工能力等不同角度进行定义的。其中有些特性与媒介丰富性的观点相同，而有些则是全新的尤其是最后两个特性描述了使用者对消息的形式以及内容的把握能力。这些方法对于我们思考技术以及使用技术来优化虚拟团队绩效有何帮助？首先，这有助于我们应对飞速发展的技术革新，特别是那些基础技术。第二，对于如何将技术能力与团队特征以及任务性质很好的进行匹配，它为我们提供了一种思路。例如从媒介丰富性到媒介同步性的观念的更新已经不仅仅把技术看作一个单一的连续体而是具有一组特性的集合。其中“一组”表示的是一系列的能力，即与团队任务和团队成员共同工作的经验以及团队领导能力保持同步。虚拟团队中的领导能力也可通过技术加以表现；因此为了更好的应用技术领导者和团队成员必须对技术有所了解。特别是与团队任务相关时，不同的观念决定了对技术理解能力的不同。对于如何将技术的特殊性质与团队的特殊任务进行匹配，如何提高团队的工作效率、发展健康的团队关系和明确的沟通表述都需做出认真的思考。

4．虚拟团队中领导能力内涵的重新定位

考虑到虚拟团队成员个人能力的发展，不论你称它为自我领导、自然领导、共同领导或者是转换领导，可以相信虚拟团队为领导能力的重新定义提供了特殊的机遇。领导者的职能历来都是听取意见反馈、鼓励、激励、奖励（例如亲自会见、表扬、传统的“拍肩膀”以示鼓励）。虚拟的环境对这些领导方式提供了全新的界定。领导能力的这些方面加强了团队关系发展的重要性，因为许多团队具有保持联系或团队建设的职能。团队关系在计算机辅助的会议上往往不能得到充分的发展。研究电子会议的学者发现团队成员往往十分关注他们的工作而不愿花时间来相互认识。也许有人会说在虚拟团队中关注工作任务要比传统团队更重要，因为很难将虚拟团队中的团队成员都集中在一起。但是反对意见更加引人注目，他们认为虚拟团队需要比传统团队更注重发展团队关系，因为虚拟团队中至少现代的技术还不足以保证成员能够有充分的见面机会以及充足的交流线索。有效的领导能力能够对虚拟团队中的关系发展产生积极的影响。

当代技术的发展速度以及发展方向是不能预测的。同时也无法知道先进的新技术会如何迅速有效的应用到我们的管理实践中来。过去的经验表明技术发展要比我们能力的发展迅速得多。例如在20世纪90年代早期，随着LotusNotes规模的飞速扩大群件的观念开始人格化。但是许多人对这种新型工具的认识和使用仅限于他们所熟悉的方面例如电子邮件或者简单的信息数据库。可以说经历了巨大的文化变革之后人们才意识到LotusNotes实际上是一种合作工具。在文化转换迅速的组织中群件使用的革新非常活跃。通讯技术的持续发展有可能使虚拟团队成员之间的交流方式产生了巨大的变化。这些发展包括带宽、无线网络、声音输入、图像内置、各装置间的无缝通讯以及自动翻译等。随着硬件和网络的发展，软件也在得到不断的创新例如智能代理、过滤工具、数据挖掘等等。这些发展已经不算是最新的了，但是在它们的使用以及可获得程度方面还存在着一些问题。这些技术的发展对虚拟团队中的领导能力有何启示？回顾一下远程呈现，通讯环境变得更加生动和互动似乎是不可避免的事情了。远程呈现巨大的发展潜力有可能减弱虚拟团队成员分散性的影响。分散性既是实际的也是感觉上的同样也是观念上的事物。随着接口变得更加人性化，也许甚至与实物大小一样的，媒介选择是否将不再成问题？虚拟和现实是否会变得相等？虚拟团队中的领导能力是否与传统团队中的领导能力不再有区别？这有问题只有未来能解决，团队现在仍需要工作。那些宣称下一次技术进步就可以解决现存所有问题的言论听起来虽然熟悉但是却于事无补。新的工具或性能本身并不能解决问题。只有对熟练掌握的工具进行合理的应用问题才能得到解决。虚拟团队中的领导能力是一个社会系统，象任何一个社会系统一样它能够执行某些职能也有可能出现某种意义上的功能紊乱。也许与传统团队不同，虚拟团队中的领导能力不受任何人的控制，但是他的实践要受到团队成员以及技术的影响。为了建立健康的相互影响，有几项工作显得非常重要：对虚拟团队中的参与者提供培训，不要指望传统团队中最好的实践经验可以直接应用到虚拟团队中；以团队建设为起点，在可能的情况下使用面对面的交流方式来建立人际关系确保团队成员和已有的软件能够完成团队任务实现团队关系的发展；对于每个信息的通讯环境建立统一的标准以减少潜在的错误理解的可能性；通过使用合适的过程结构工具将团队过程结构化，但是必须牢记灵活性，即用户可以按其所需的使用工具；对团队关系的发展给予特殊的持续的关注；对意外事故做出预期，听取团队对意外事故的处理汇报。

《虚拟团队中的领导能力及其内涵定位的分析》来源于xiexiebang.com，欢迎阅读虚拟团队中的领导能力及其内涵定位的分析。

第三篇：天目山定位站工作总结

一天目山生态定位站本底调查总结

本次天目山森林生态系统定位研究站本底调查由浙江农林大学和天目山国家级自然保护区管理局共同组织实施。调查组分别由浙江农林大学国际生态研究中心宋新章副教授和陈健副教授带队，队员主要由09、10级生态学硕士研究生组成，在天目山保护区管理局赵明水高工和牛晓玲副科长协助下，从2010年8月初开始，至2010年10月下旬结束，历时两个半月。调查严格按照《浙江省生态定位站2010年调查方案》进行。调查期间，调查组成员克服天气炎热，蚊叮虫咬、日嗮雨淋等各种困难，发扬不畏艰苦、连续做战的精神，系统全面地调查了8块标准样地，获得了大量宝贵的第一手资料，较好地完成了本次调查任务。现将本次调查的主要成果整理汇报如下：

根据天目山保护区的自然植被分布特点，本次调查选择了8种有代表性的森林类型，从低海拔（300 m）到高海拔（1455 m）依次为：杉木林、马尾松林、针阔混交林、常绿阔叶林、毛竹林、常绿落叶混交林、落叶阔叶林、落叶矮林。各类型特点如下：

（1）杉木林：该林型大多为人工栽种的纯林，主要分布在横坞、坞子岭、仰止桥至后山门一带，分布海波高度300-800m。样地面积20*20m2小地名天目山坞子岭位于海拔300 m处的东坡，林龄35年，距林缘50m，郁闭度0.9，林分密度3525株/ha，平均胸径11.1 cm，平均高度9.24m，乔木层单位面积生物量为147.205吨/公顷，灌木盖度20%，下木层单位面积生物量为0.68吨/公顷，草本盖度10%，主要草本类型为蕨草、苔草，草本单位面积生物量0.69吨/公顷，土壤类型为黄红壤，含水率41.4%，pH值5.4。

（2）马尾松林：该林型是我国亚热带地区东部分布最广资源最丰富的制备群落，在天目山只要分布在海拔800米以下，但成片的也不多。样地面积20*20m2小地名红庙附近，位于海拔470 m处的东南坡，林龄60年，距林缘50m，郁闭度0.85，林分密度4725株/ha，平均胸径7.0 cm，平均高度6.44m，优势树种为马尾松和枫香，乔木层单位面积生物量为129.33吨/公顷。灌木盖度40%，下木层单位面积生物量为3.34吨/公顷，草本盖度33%，主要草本类型蕨草，草本层单位面积生物量为0.43吨/公顷。土壤类型为淋溶红色石灰土，含水率43.0%，pH值5.6。

（3）针阔混交林：为过渡林型，样地面积20*20m2小地名三里亭附近，位于海拔600 m处的东南坡，林龄70年，距林缘50m，郁闭度0.85，林分密度4225株/ha，平均胸径6.9 cm，平均高度5.13m，优势树种为杉木、细叶青冈和榧树，乔木层单位面积生物量为131.024吨/公顷。灌木盖度20%，下木层单位面积生物量为0.4吨/公顷。草本盖度33%，草本层单位面积生物量为0.4吨/公顷。土壤类型为乌红壤，含水率37.9%，pH值5.1。

（4）常绿阔叶林：该林型是天目山的地带性植被，一般分布在海拔700m以下。样地面积20*20m2小地名太子峰附近，位于海拔620 m处的东南坡，林龄70年，距林缘300m，郁闭度0.9，林分密度7250株/ha，平均胸径5.3 cm，平均高度4.03m优势树种为细叶青冈和浙江樟，乔木层单位面积生物量为428吨/公顷。灌木盖度30%，下木层单位面积生物量为0.39吨/公顷。草本盖度26%，草本层单位面积生物量为0.48吨/公顷。土壤类型为黄红壤，含水率60.3%，pH值5.2。

(5)毛竹林：天目山的毛竹林多为纯人工林，群落外貌整齐，结构单一，成单层水平，林下灌木草本很少。样地面积20*20m2小地名五里亭附近位于海拔796 m处的东南坡，林龄50年，郁闭度0.9，距林缘50m，林分密度3700株/ha，平均胸径11.5 cm，平均竹高14.2m，竹林单位面积生物量100吨/公顷，灌木盖度4%，草本盖度20%，土壤类型为乌黄壤，含水率56.1%，pH值5.0。

（6）常绿落叶混交林：样地面积20*20m2小地名狮子尾巴附近位于海拔1090 m处的东南坡，林龄350年，距林缘300m，郁闭度0.85，林分密度4350株/ha，平均胸径7.1 cm，平均高度7.1m，优势树种为交让木和中国绣球，乔木层单位面积生物量为424吨/公顷。灌木盖度50%，下木层单位面积生物量为1.56吨/公顷。草本盖度20%，草本层单位面积生物量为1.5吨/公顷。土壤类型为次生乌黄壤，含水率53.6%，pH值5.1。

（7）落叶阔叶林：该林型是天目山中亚热带向北亚热带过渡行植被，分布于天目山较高海拔地段，为高海拔植被类型。：样地面积20*20m2小地名罗盘松附近位于海拔1241 m处的东南坡，林龄150年，距林缘200m，郁闭度0.9，林分密度3150株/ha，平均胸径8.4 cm，平均高度5.4m，乔木层单位面积生物量为241吨/公顷。优势树种为大柄冬青和杜鹃。灌木盖度45%，下木层单位面积生物量为5.74吨/公顷。草本盖度60%，乔木层单位面积生物量为241吨/公顷。土壤类型为次生乌黄壤，含水率38.0%，pH值5.1。

（8）落叶矮林：该林型是天目山的山顶植被，分布于天目山山顶地段，地处海拔1380米以上。因为生态环境的特殊性；海拔高、气温冷、风力大、雾霜多等因素，是原来的乔木树种树干弯曲，节间短，低矮丛生，偏冠呈灌木状，故成落叶矮林。样地面积20*20m2小地名仙人顶附近位于海拔1455 m处的东南坡，林龄150年，距林缘30m，郁闭度0.9，林分密度6400株/ha，平均胸径5.7 cm，优势树种为小叶石楠和四照花，乔木层单位面积生物量为61吨/公顷。灌木盖度85%，下木层单位面积生物量为8吨/公顷。草本盖度75%，草本层单位面积生物

量为3.12吨/公顷。土壤类型为棕黄壤，含水率57.2%，pH值5.2。

二问题与建议

通过这次本底调查，从山脚到山顶对各种林型做了植被生物量土壤的调查，全面掌握了天目山国家级自然保护区自然资源全貌，了解了天目山各种林型系统的发展动态。从这次本底调查中我们也发现了关于天目山自然资源的现状，关于我们本底调查的技术方法的很多问题。在接下来进一步扩展样地的面积和数据。

（1）天目山种植资源丰富，但退化也很严重。天目山是强烈地质运动中大量植物植被的避难所，是地球世上遗留下来的宝贵财富，天然的基因库。在这古老的山体上，孕育着多种多样的植物，不上2000多种植物。然而，人类活动的影响，加之生态系统的退化，正使这里的生物多样性丧失。

大雪等极端天气对生态系统带来的干扰，是生态系统短时间难以恢复。样地中仍可发现很多因2008年大雪而折断的树头，很多大树因大雪而折断枯死。毛竹林更是损失严重，甚至50-80%的毛竹倒掉。而天目山保护区内是不加人为干扰的，这样就要依靠森林系统的自我的修复能力，很多树木的枯枝，枯树等都应该清除，这样可以辅助生态系统恢复其生产力。同时，酸雨也是造成树木死亡的又重要原因。近十几年来，酸雨的频率和酸性都在增加，对树木的腐蚀也越来越严重，造成大量的树木死亡。

（2）建议保护自然植被，限制竹林的发展。我们发现了毛竹不能让其自由发展，应加以限制。毛竹已经入侵其它林型，在杉木林中毛竹开始渗透，毛竹爆发式生长，竹林的发展必然导致植被类型的逆向演替，最后由毛竹林取代，造成生物多样性丧失。

（3）本底调查的技术方法问题。本次调查由于时间和人力的上的准备不足乔木样地划定20*20m2，这有可能会影响到本底资料的全面性客观性，这要考虑以后补充完成几个样地的调查。全站仪的使用的准确的定位了每棵树木的三维坐标，但是在复杂林型，复杂地形，通视条件不好的情况下应用也有一定困难，应该结合，实地皮尺测量。再就是树木的高度，在郁闭度高的林内也无法用测高仪测到，这可以由有经验的人估算树高，也可以准确测定林内的不同高度的树木的高度，以此为参照进行样地树木估算，减小误差。好多本底调查的细节问题和方

法技巧，不在列举。

（4）这次本底调查缺少水生植物、土壤微生物、环境质量综合评价等门类这样再以后的研究中都有可能用到，有机会也要补全。

综合以上，天目山的植被和植物，在我们以后的研究工作占有重要的地位，这次调查是很好学习机会。天目山国家森林生态定位站的建立，更为我们搭建了一个良好的平台。本底调查要求学科门类齐全，野外工作艰苦，业内工作繁重，科学性合技术性强。这为以后的工作打下了扎实的基础。本底调查报告中的缺点和疏漏之处在所难，请批评指正。

三、中-挪合作氮沉降研究天目山站点（可根据协议补充）

1.研究背景：

环境中过量的活性氮（NR）是中国最紧迫的环境问题之一。氧化亚氮（N2O）作为 一种重要的温室气体，对气候变化有正反馈作用。2004-2010年在重庆铁山坪流域进行的研究发现，中国南方氮饱和森林是 N2O 生成的热点区域，有可能是非常重要的 N2O 区域排放源。这个研究结果对进一步完善地球系统模型和气候系统反馈有着重要的意义。在这个国际合作项目中，将更加关注区域尺度下 N2O 排放的决定因素，并估计和评价区域 N2O排放源的强度。合作团队来自中国和挪威的多个研究机构，中方包括中科院生态环境研究中心（RCEES）、中科院大气物理研究所（IAP），中国林科院（CAF）以及清华大学、中国农业大学、浙江农林大学、湖南农业大学、重庆环境科学院、贵州环科院。野外观测主要利用中方合作伙伴的长期站点。挪方包括挪威生命科学大学(UMB）、奥斯陆大学(UiO）、挪威水研究所(NIVA）、挪威农业和环境研究中心(BIOFORSK）。

2.项目实施

本研究目的为：1）评估该7个小流域的氮（N）平衡；2）估计氧化亚氮（N2O）的排放量以及在小流域不同位点上N2O排放的主要控制因子。为此，各小流域中样点的样品的采集和保存需遵循一致的程序。

在这些小流域中，需监测的参数如下：

1.N沉降：（森林穿透水：体积，铵态氮（NH4）及硝态氮（NO3）浓度）；

2.N 径流：（径流量，NH4 及NO3 浓度）；

3.气体排放：（N2O排放量）

4.土壤水：（NH4 及NO3 浓度）； +-+-+-

5.土壤湿度及土壤温度；

6.地下水渗流区的地下水位；

7.气象数据：（温度，降水，风速，湿度，太阳辐射量）；

8.土壤理化参数：（土壤容重，孔隙度，饱和传导速率，土壤质地，pF曲线；总有机碳，总氮，pH，铁，阳离子交换容量，盐基饱和度，磷）

9.流域面积，高程图。

每个小流域选取4个样方；一个在坡顶，一个在坡底，一个在地下水渗流区顶部，一个在地下水渗流区的底部。每周采集林冠穿透水、湿沉降水样，隔周采集气样和土壤水样。气体样品须保持在室温中，避免阳光直射。水样和土壤样品须冷冻保存直至运输。运输时样品须装在泡沫箱中送到北京进行样品分析。浙江农林大学负责采样，数据共享。

三、监测内容

1.气象站

已有临安气象站在天目山设的自动记录站记录指标只有温度、风和降水指标，2008年始有比较完整数据，仪器有故障时间除外，每年的数据在下一年年初将数据整理后发给保护区，计划气象场设山脚310米处，自动气象站设开山老殿1080米处，仙人顶1500米处。

2.酸雨监测

从2007年至2009年在毛竹林持续收集林冠穿透水量进行实时监测，并对柳杉、毛竹、常绿阔叶混交林、山核桃、马尾松，杉木及空旷地雨水进行pH值、电导率、总氮和总磷的测定。

在针阔混交林内布置自动雨量监测站，用六个传感器在林内不同郁闭度下进行穿透雨量的监测，监测时间自2012年6月今。

3.气溶胶监测

全自动太阳光度计CE318为高精度野外太阳和天空辐射测量仪器，具有易携带安装，自动瞄准，太阳能供电，可自动传输数据等特点。主要用于测量太阳和天空在可见光和近红外的不同波段、不同方向、不同时间的辐射亮度，来推算大气气溶胶、水汽、臭氧等成分的特性。用于大气环境监测，卫星校正等应用。全自动太阳光度计 CE318由一个光学头、一个控制箱和一个双轴步进马达系统组成，光学头带有两个瞄准筒：一个用于测量太阳直射辐射不带聚光透镜，另一个用于天空辐射测量带有聚光透镜。在光学头上还装有四象限探测器用于太阳自动跟踪时的微调。控制箱内装有2个微处理器，分别用于数据获取和步进马达系统的控制。在全自动测量状态，附设的湿度传感器探测到降雨，电子控制箱将置光度计于停机状态，以保护仪器的光学系统。步进马达系统具有方位和测量高度角两个自由度，由时间方程来控制太阳的初步跟踪，用四象限探测器系统作精密跟踪。CE318带有多条自动测量程序。仪器经过站点参数设置，数据采集，数据

存储，通过数据传输线下载到PC机，并直接读取，也可通过MODEM远程下载。通过数据收集网，还可直接通过INTERNET下载准实时数据。

自动或手动测量

通过经纬度，当地时间以及太阳跟踪系统，在垂直，水平或主平面扫描采集数据。自动测量模式数据获取

CE318太阳光度计自动测量模式通过程序以预置时间（日出～日落，早晨大气质量数为7开始～下午大气质量数为7结束）进行太阳直射辐照度（NSU）、晕和天空辐亮度（ALR、ALL、PPL）测量，也可以修改设置进行测量。太阳直射辐照度测量包括仪器所有波段，晕和天空测量包括6个波段（500，440，670，870，1640，1020nm自2007年10月份布置气溶胶监测系统，获得近几年来天目山地区气溶胶光学厚度、波长指数及浑浊度系数。

4.辐射数据监测

在天目山书院，测定辐射数据总辐射与光合有效辐射，与CE318太阳光度计数据相配合。

5.降水与水文观测

在毛竹林内布置自动雨量监测站，用六个传感器在林内不同郁闭度下进行穿透雨量的监测，监测时间自2009年5月至2011年6月。

6.碳通量观测塔

温室气体排放使得地球生物化学循环碳收支失衡，森林生态系统在吸收CO2维持生物圈碳氧平衡过程中作用巨大，可计量的森林碳汇日益成为国际研究的热点。

试验地位于浙江省临安市天目山国家级自然保护区，保护区核心区内，幻住庵附近。地理位置30°20′59″N，119°26′13.2″E，海拔1139m，群落类型为常绿落叶阔叶混交林，郁闭度0.7，林分起源140年。

通量塔搭载有由三维超声风温仪(CAST3 , Campbell Inc., USA)和开路CO2/H2O 分析仪(Li-7500 , LiCor Inc., USA)，七层CO2/H2O廓线观测系统，以及常规气象梯度观测系统。CO2和H2O通过植被的光合作用和呼吸作用在土壤-植被-大气圈空间层次上时刻进行着交换，以涡度相关技术为主体对土壤-植被-大气间的CO2/H2O和能量通量以及生态系统碳水循环的关键过程进行长期连续的观测，所获取的观测数据将被用来量化和对比分析研究区域内的生态系统碳收支与平衡特征及其对环境变化的响应。对显热通量、潜热通量、净辐射、土壤热通量以及气温、地温、降雨量进行了观测。可分析全年该生态系统能量通量的日变化、月变化过程与各分量分配特征，并对波文比及能量闭合情况进行计算。

四、拟建其他设施

1.径流场（查可行性方案）

2.测流堰，大流域一块，小流域一块。

第四篇：焊接虚拟仿真培训系统

1、焊接培训行业状况

焊接是一项对过程要求很高的工作，在现有的手工焊接生产中，采用MAG/MIG焊接的约占50%，TIG焊接约占30%，MMA焊接约占20%；如：在造船行业中，MAG约占70%，MMA约占30%；那么，这就需要焊工要有扎实的操作手法、规范的动作。而在焊接培训过程中传统方式存在以下多种问题：（1）消耗大量的焊条(丝)、焊件和保护气体等材料；（2）对学员的培训过程难以准确掌握；（3）对学员的焊接水平难以评价；（4）培训效果不尽理想；

（5）培训过程环境污染严重，有害健康；（6）培训过程安全性差。

2、项目实施目的

1）减少甚至避免焊接练习过程中强光、高温、明火及烟尘以及有毒气体的产生，全面保护教师和学员的身体健康；

2）减少或者避免焊接实训过程中对空气污染的有害气体的排放，防止对环境造成污染；

3）能够让无工作经验的学员快速、真实的投入到焊接实训中，提高培训效率，避免由于无经验操作产生的事故。同时能够让有经验的训练者有更高的训练平台，提高焊接技术；

4）节省真实焊材、工件等焊接材料以及工业用电，降低培训成本； 方便教学。

3、焊接仿真模拟器概述

电焊操作训练模拟器系统是由武汉科码软件有限公司独立自主研发的焊接虚拟仿真培训系统。该系统是基于虚拟计算机系统，是以中高度仿真的教学培训系统，能让学员在接近真实的模拟环境下进行焊接技术的训练。该系统能促进焊接技能向实际工况焊接的有效转换。与传统的焊接培训相比减少了焊材的浪费。

该设备结合了：焊工的动作、仿真焊接焙池、焊接声音及焊接手感，使用该系统的受训者能够感受到几乎真实的焊接过程。

电焊模拟实训系统是新一代环保、节能、通用型操作技能实训与评价平台。该系统采用分布式仿真实训技术、虚拟现实技术、微机测控技术、声音仿真技术及计算机图像实时生成技术。在不需要真实焊机的情况下，通过仿真主控系统、位置追踪系统，将焊接演练过程中焊枪的位置、速度和角度等进行采集处理，并实时生成虚拟焊缝。

该系统将仿真操作设备、实时3D技术及渲染引擎相结合，演练过程真实，视觉效果、操作手感与真实一致。在焊接演练的过程中，学员能够看到焊接电弧以及焊液从生成、流动到冷却的过程，同时听到相应的焊接音效。

该系统与传统的焊接技艺教学能有机的融合在一起，是实现灵活、高效、安全、节约、绿色无污染的焊接模拟培训教学与考核的最佳教学方法。

通过电焊模拟实训系统，学员不仅仅可以获得与传统实训相同的操作经验，同时通过系统内置的数据采集、智能专家辅助模块和量化考核评价系统等一系列先进独特的教学功能，配合合理明晰的焊接知识穿插讲解，使学员可以获得在传统教学实践过程中难以量化的精确焊接培训指导，大幅度提升学员在培训过程中的方向性和目的性，有效缩短学员的培训周期，降低教师的教学负担，达到以低成本、低投入实现“精教、精学、精炼”的焊接培训机制。

电焊模拟器主机效果图

电焊模拟器设备图片

4、技术基础

当操作者进行训练时，系统中的多个传感器将获得的多个焊枪实时参数反馈给计算机，计算机对数据进行处理分析，并在显示装置和音响上显示相应的焊接画面和焊接声音。焊接实训设备应具有以下技术：

1、数字图像处理、信息技术。

2、计算机图形学、传感与控制技术。

3、多种焊接操作技术、安全操作规范。

4、融多项高新技术于一体，呈现代职业教育之先进手段。

5、新型的焊接训练实训设备是一种低成本、高效率、现代化的焊接训练解决方案。

焊接模拟器技术原理图

5、视景仿真系统结构

焊接模拟器视景仿真系统结构图

各个模块应具有的功能如下：

1、数据输入模块主要负责将焊接工艺参数和焊枪运动参数状态信息传递给焊接仿真模型模块和仿真引擎模块。

2、仿真模型模块主要负责对工件、焊枪等焊接仿真环境进行静态几何建模, 完成焊缝模拟、烟、光照、火光、阴影、光照等特效3D图形渲染。

3、焊接仿真引擎是系统的核心，它主要探寻焊接工艺、焊枪运动状态参数和焊缝横截面几何参数之间的关系。

4、仿真结果输出模块包括评价系统模块和其它功能子模块。主要负责实时监测仿真状态, 输出动态仿真结果，分析、评价仿真过程数据。

5、具备培训效果可评估功能：具有实时可视的操控信息反馈、虚拟焊缝的实时检测指导、训练者操作技能的实时评估功能。

6、学员端系统功能与特点

1、性能与优势： 1）、多种焊接工艺。

本套实训设备可以模拟训练多种焊接工艺，焊条焊、气体保护焊、氩弧焊、，还可扩展直流焊、铝焊、气焊，并包含焊接共享资源库。

（1）焊条电弧焊模拟训练系统

焊条电弧焊模拟训练系统可模拟焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程的模拟系统。本系统可进行酸性焊条J422（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）、碱性焊条J507（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）的多种训练，并可对焊件进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多种不同位置的焊接训练。训练者在手工焊接操作时可看到焊缝熔池实时生成，训练者的手工操作直接影响到了熔池成形的结果，并由系统进行实时的专家评定焊接缺陷，以便训练者了改进焊接手法，以达到焊条电弧焊训练效果。

（2）CO2气体保护焊模拟训练系统

CO2气体保护焊模拟训练系统可模拟以二氧化碳气体作为电弧介质，保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的一种熔焊模拟系统。本系统可选用药芯焊丝YJ502、YJ507、YJ507CuCr、YJ607、YJ707； 自保护焊丝：直径Φ1.0、Φ1.2、Φ1.6。并可对焊件进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多种不同位置的焊接训。训练者在手工焊接操作时可看到焊缝熔池实时生成，训练者的手工操作直接影响到了熔池成形的结果，并由系统进行实时的专家评定焊接缺陷，以便训练者了改进焊接手法，以达到CO2气体保护焊训练效果。

（3）氩弧焊模拟训练系统

氩气体保护焊可模拟200A/mm2左右的高强度电流密度效果，焊接过程中系统可体现氩弧焊燃烧稳定、热量集中、熔滴细小、飞溅少的使用特点。并可对焊件进行多种不同位置的焊接训。训练者在手工焊接操作时可看到焊缝熔池实时生成，训练者的手工操作直接影响到了熔池成形的结果，并由系统进行实时的专家评定焊接缺陷，以便训练者了改进焊接手法，以达到氩弧焊训练效果。

2)、三种焊枪

本套实训设备包含以下三种焊枪，与真实焊枪比例一致：焊条电弧焊枪、CO2气体保护焊枪及氩弧焊枪，操作过程中有焊条融化的缩短真实体验和焊条

自动更换功能，并能体验到操作手感。见下图：

3）多种接头（焊件）形式

本实训设备可以模拟多种焊接接头形式，对接、角接、T接接头形式以及I形、V形（单面焊双面成形）、Y形坡口类型。

系统还可模拟管对板，管对管接头的形式。还可扩展多种焊接形式。

4）、多种焊接位置

本实训设备有独立的操作台，可以在虚拟场景中灵活地调节多种焊接位置，让训练者无障碍进行平焊、立焊、横焊、仰焊等多角度焊接位置训练。示意图如下：

5）、能够真实的模拟焊接过程中的各种条件设置，引弧、焊接、收弧中的

各种手法，在焊接过程中具有自动换条功能，并能体验操作中的力量反馈感，电弧、明暗场、飞溅、焊缝、声效表现逼真。

6）、系统设置简单，虚实结合，通过真实的焊板、焊枪、示教器进行焊接训练；系统可提供完善的语音提示，焊接过程中可以通过图形及语音提示帮助学员校正操作姿势，辅助指导学员的培训过程与应用。

（1）该系统具有仿真示范教学功能，示范最佳的焊枪姿态（包括焊接速度、焊枪角度、焊枪与工件的距离和位置等）。

（2）系统可体验焊接过程中的的使用感觉，包括焊条的更换等。

（3）系统具有可观察高仿真熔池反应的模拟界面，焊接完成后可看到高仿真的焊缝成形现象。

第五篇：虚拟汽修仿真教学系统

虚拟汽修仿真教学系统

中国已成为全球汽车的第一大市场，快速发展的汽车工具为我国经济注入了一支强心剂，拉动了各个产业的发展，随着我国汽车保有量的不断攀升，另一个问题已经浮出水面——汽车维修维护。

不仅是现有的4S店，社会上的各类大大小小的汽车维修店如雨后春笋般涌现，而汽车维修维护人才却极为缺乏，近年来汽车工业和汽车技术不断发展，新能源汽车也不断普及，对汽车的维修维护提出了更高的要求。作为汽修人才培养的主力：职业院校，如何解决社会汽修人才的问题，成为了最大的教学要求。

汽车作为一个高度机电一体化的产品，内部结构非常复杂，需要全面了解汽车的结构和运行原理，才可能对维修维护有深刻的认识和技能，利用先进的IT技术，使用虚拟汽车教学培训系统，对培养汽修人才有着巨大的促进作用。

凤凰创壹虚拟汽车教学培训系统以3D互动方式直观展现汽车的基本结构和工作原理，以及虚拟拆卸与安装（每一步互动操作都有相应的语音解说或提示）。并提供3D互动 故障诊断及考核功能。本系统包含汽车机械常识、汽车文化、汽车的美容与装饰、汽车电子电工技术应用、汽车结构与拆装、汽车使用日常维护、汽车的修理、汽车 性能检测、汽车故障诊断九大模块：（1）汽车机械常识包含量缸表的使用、曲轴的测量、汽缸的测量；（2）汽车文化包含汽车驾驶的演示和汽车驾驶的实训；（3）汽车的美容与装饰章节包含的主要课程（汽车清洗、汽车护理、汽车漆膜修补、汽车车身装饰、汽车室内装饰、车身电器的装饰等）；（4）汽车电子电工技 术应用主要包含电源系统绘制与连接、启动系统绘制与连接、点火系统绘制与连接、照明系统绘制与连接；（5）汽车结构与拆装包含整车拆装，发动机拆装，发电 机拆装，发电机拆装（含工具），自动变速器原理，变速器内部展示与拆装，汽车整车展示与拆装，汽车底盘展示与拆装等（所有拆装均包括：自动拆卸，自动安 装，手动拆卸，手动安装。其中自动拆卸，自动安装是为了让学员学习整个拆装过程，手动拆卸，手动安装是为了学员练习对所学拆装步骤的熟悉度）；（6）汽车使用日常维护包含调整点火正时、交流发电机各部件的检修、启动机故障诊断与排除、前照明灯的检查与排除、电动门窗故障诊断与调整等。（7）汽车的修理包 含汽油泵拆装、分电器拆装、曲柄连杆机构拆装、活塞环更换、喷油器拆装、汽油机竣工验收、柴油机竣工验收、气缸压力的测量、变速器的拆装、前桥拆装、转向 器拆装桑塔纳主减速器拆装、东风制动阀拆装、交流发电机拆装、分电器拆装、四缸发动机拆装、以及制冷剂进行泻放、添加及抽真空等常见汽车修理内容；（8）汽车性能检测功能模块可让学员在三维互动的场景中学习动手进行制动性能检测、灯光性能检测、汽车尾气性能检测、侧滑性能检测、蓄电池性能检测、交流发电机 性能检测、启动机性能检测、点火性能检测、点火能量检测等性能检测；（9）汽车故障诊断包含机械故障，电控故障，电器故障。机械故障主要检查器件磨损间 隙，裂纹，变形，老化等故障（包括冷却系统，润滑系统，启动系统，点火系统等故障）；电控故障检查发动机控制和各个系统控制反馈信号的检测，查看各个功能 传感器的故障（防盗系统，燃油系统，排气系统，点火系统，空气供给系统等故障）；电器故障检查各个系统的电器原件故障(如雨刮喷水系统，灯光照明系统，仪 表系统，启动系统，充电系统，玻璃升降系统，电动后视镜系统等故障)。本系统还提供排除故障过程中需要用到相关仪器仪表，例如：汽车故障检测仪，示波表，千分尺，内径千分尺等三维互动模型。

在职业院校汽修专业中推广和普及虚拟汽车维修维护培训系统，是汽修教学改革的一大进步，不仅在教学方法是进行了改革，在教学内容和教学模式上都是巨大的进步和变革，对我国大力发展汽修人才有巨大的推动作用。