激光诱导击穿光谱仪器(LIBS)在火星土壤分析中的应用

第一篇：激光诱导击穿光谱仪器(LIBS)在火星土壤分析中的应用

激光诱导击穿光谱仪器（LIBS）在火星土壤分析中的应用

2012年8月6日，火星科学实验室太空探测器如期将“好奇”号探测车成功发送至火星表面，万事俱备，该探测车即将开始它的使命。“好奇”号的主要任务是使用光电技术分析火星土壤和岩石的成分，这一切都要通过车载的仪器来完成。车载光学仪器能够检测探测车周围方圆7米区域内样本的物理特性。

进行光电检测操作的重要仪器是 ChemCam，这是一个激光识别系统，是装载于“好奇”号上的第一批仪器之一，主要用于供电和进行远程传感。海洋光学为ChemCam提供了三套定制的HR2000光谱仪，这些光谱仪经过配置用于为ChemCam分析火星岩石和土壤成分。专家预测ChemCam将于2012年8月10日左右开始进行校准，并于8月17日和18日进行火星表面的首批分析。

"ChemCam的主要任务是寻找轻质的化学元素，例如碳、氮和氧，这些元素都是维持生命所必需的”。ChemCam团队的首席研究员Roger Wiens说，“该系统可以对火星表面冰冻水以及其他资源进行快捷、精准的探测，例如对碳元素的检测”。所以ChemCam就成为“好奇”号完成使命的一个重要组件。”

ChemCam的应用以激光诱导击穿光谱仪器（LIBS）为基础。该仪器的性能已经在极端地球环境中被证实，例如其在核反应堆内部和海底的应用，此次是其第一次用于行星科研。

“好奇”号上搭载的LIBS系统配有14mJ的纳秒脉冲激光器（单次脉冲时间为5ns），聚焦在0.3-0.6mm的检测区域，脉冲速度为3次/秒，所以它的功率可达10 MW/mm2，这些能量足以融化火星土壤和岩石中的元素，使它们的原子变为激发态，此时记录下激发态原子产生的等离子体光谱，通过对这些光谱数据的分析就可以得出火星岩石化学成分的信息。

由于为了达到检测范围内的探测准确，同一个区域预计要进行50-75次独立的脉冲，从而在设计LIBS系统时，对于同一地点激光的重复性要求非常高，这样可以有效除去采样地点表层覆盖的灰尘和风化层。ChemCam的设计适用于在整个任务执行过程捕捉到1400次观测结果。

ChemCam将应用于“好奇”号到达的每一个地点，但是将在探测车着陆的盖尔陨坑展开工作。“这是一个值得令人惊讶的消息，因为盖尔陨坑的山脉出现在完全是沉积材料构成的轨道上，这是一个比美国大峡谷的深度几乎还要高三倍的沉积层组合地貌。” 美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)的博士后研究员Nina Lanza说。

美国洛斯阿拉莫斯国家实验室提供ChemCam光谱仪和数据处理器，并指导整个探索过程。法国空间研究中心（CNES）和法国图卢兹天体物理学实验室（CESR）一起提供ChemCam激光和望远镜，其中激光由法国泰雷兹集团（Thales）制造。.

第二篇：交通诱导技术在大型活动中的应用

大型活动中的交通诱导技术

【摘 要】随着经济发展和社会不断进步，国内的各种大型活动越来越多，大型活动要求高，对城市交通带来了很大的冲击和影响，如何针对大型活动所具有的强聚散性、突发性和短时性的特点，制科学的交通诱导疏散策略成为当务之急。本文首先介绍了国内外大型活动的诱导疏散现状，并对大型活动的特点和交通出行特性进行分析，然后对交通流诱导系统方面的理论和相关模型进行了探讨，最后对交通诱导技术在大型活动中的应用前景进行了展望。

【关键词】大型活动;交通诱导；疏散

一、引言近年来，国内各地承办的各种大型活动越来越多，如北京奥运、上海世博会以及广州亚运会等等，南京2014年青奥会也已进入倒计时。大型活动种类繁多，要求高，虽促进了城市各方面基础设施建设，但对城市交通带来了很大的冲击和影响，如何针对大型活动所具有的强聚散性、突发性和短时性的特点，制定合理的、适应的、且强有效的交通诱导疏散策略成为当务之急。

目前，大型赛事的疏散思想主要是充分利用现有的道路交通设施，将主要的交通需求疏散到大容量，高速度的快速路和主干道上，从而向外进行人群疏散，同时，诱导人群尽量使用大运量的公共交通运输方式作为出行工具，减少道路资源的浪费，以最快速度将人流车流向外疏散出去，减少对市区正常交通的影响。

二、大型活动定义和分类

（一）大型活动的定义

1988年美国联邦公路局给出了计划性特殊活动(planned special events)的定义:即己计划好的在特定时间和地点发生的能引起交通需求非正常增长的特殊活动，如体育活动、娱乐活动、节日集会、展览会和各种典礼等。大型活动属于计划性特殊活动范畴，但并不是所有的计划性特殊活动都是大型活动，大型活动是应该有较大的规模，因此，大型活动应该是一种规模较大的计划性特殊活动。

2006年北京市制定了《北京市大型社会活动安全管理条例》，该项管理条例是我国第一部以大型活动安全管理为专项内容的法规。条例中指出:大型社会活动，是指主办者租用、借用或者以其他形式临时占用场所、场地，面向社会公众举办的文艺演出、体育比赛、展览展销、招聘会、庙会、灯会、游园会等群体性活动。

由此我们可以分析得知，大型活动是一项有目的、有计划、有步骤地组织众多人参与的社会协调活动。要把握三个重要概念:

第一，大型活动要有鲜明的目的性。大型活动往往耗费很多包括人力、物力在内的资源，来创造一定的预期效果，达到大型活动的最终目标。

第二，大型活动要有很强计划性。要举办一个大型活动，从最开始的构思、筹划、到举办、结束退场，都要有周密详尽的计划和应急预案。

第三，众多人参与是大型活动重要的概念。既然是大型活动，就应该有众多人参与，但并不是参与人数多就是大型活动。大型活动和小型活动的根本区别不仅在于参与人的数量，— 1 —

而且还在于活动的质量的高低和影响力的大小。

结合我国的国情，从对城市交通影响的角度考虑，本文的大型活动是指影响力较大，参加人数较多，对城市交通或是区域交通影响较大，需要制定相应的交通疏散方案组织入场、退场，有组织有计划的社会性活动，包括国际性的奥运会、世博会，全国性的全运会、大运会及其他大规模展会、集会等等。

（二）大型活动的特性

大型活动的特性分析是大型活动研究和对其进行组织和管理的基础，大型活动的六个主要基本特性是：

(1)活动发生时间。大型活动的举办时间可能是白天、晚上、周末、一天或者是多天，对大型活动的这个特性进行分析具有重要的意义，比如，大型活动在正常工作日举行，活动对居民通勤出行会产生比较大的影响，背景交通量也会比较大;(2)活动的具体时间和持续时间。活动的具体时间是指准确的活动开始和结束时间，知道活动的具体时间就可以妥善的安排观众到达和离开的高峰，如果活动是连续多天举办，则可以在活动期间进行不间断的管理。

(3)活动地点。活动地点指的是举办活动的具体地点以及周围相关的交通设施。这个特性主要分为单个场馆、多个场馆、固定场馆以及临时场馆。一般来讲，临时性的场馆周围没有停车区域，需要实现制定一个详细的行车录像和停车方案;而固定场馆周围都会有停车区域，而且到达这种举办地的交通也比较方便。

(4)预计参加人数。参加人数指的是预计参加活动的人数的最大数目。这个数目通常是以以前举办类似活动的资料为基础估计的，这个数字有的活动是确定的，有的活动是不确定的。

(5)容纳观众的方式。有的活动需要缴费购票，有的活动是指定座位。这个特征主要包括持票或不持票、购票或不购票、指定或不指定座位。如果参加活动是免费的，就很难进行预测。并且预测结果还要受到天气和其他因素的影响。

（6)活动形式。不同的活动形式内容不同或者针对的人群不同，不同的活动形式能够行使规则和许可要求也可能不同。

（三）大型活动的分类

大型活动的分类方法可以有很多种，按照不同的分类标准可以划分出不同的类别。如可以按照活动的级别和区域影响范围分为县市级、省级、国家级和国际级;按照活动时间又可以分为开始和结束时间固定的大型活动、开始和结束时间不固定的大型活动;按照活动地点可以划分为单一场所大型活动、多场所大型活动。而作为交通管理者，在活动规模一定的情况下，会主要从时间和地点两个角度考虑来考虑问题，因为这两个因素对交通疏散产生直接影响，根据活动时间和地点是否固定将大型活动活动划分为四类:时间地点都固定、时间地点都不固定、时间固定地点不固定、地点固定时间不固定。其中两者都固定的大型活动最常见，也是交通管理者最关心的，因为固定的时间和地点会在短时间内在固定区域内聚集大量交通对城市交通造成巨大影响。

根据上面大型活动的特征分析可将大型活动具体分类如下表所示。

（四）大型活动交通出行特性分析

充分认识大型活动交通需求以及交通流与常规出行的区别，才能合理进行建模，使得建立的模型更能描述大型活动的实际交通状况。

１、大型活动交通需求特性 1)交通需求的临时性

日常上下班的通勤出行每工作日都会发生，而大型活动一般较少举办，一般的足球赛可能每年若干次，较大的赛事可能若干年举办一次。因此，大型活动出行与常规出行的区别在于需求的临时性。日常通勤出行的路线比较固定，但是大型活动的出行路线因为出行者的不同而因人而异。

2)交通需求的空间集中性

大型活动一般会吸引大量的观众和各类参与者，一场中型的球赛可能有3～6万人参加，而大型开幕式可能吸引10多万人参与。大型活动引发的交通需求量远远大于其他类型用地所产生的交通需求量。例如，北京奥运会开幕式当天，几千平方公里的场地内吸引了16万各类人员;南京举办的十运会----开幕式，奥体中心场馆吸引了10多万人参加。

3)交通需求的时间集中性

一般而言，大型活动根据活动的服务时间可分为两类:提供一次性服务的大型活动和提供长效服务的大型活动。尽管两类活动的所持续的时间不等，但是大型活动出行相对于常规出行有非常严格的时间限制。对于一次性服务的大型活动而言，进场时间一般集中在2h左右，而散场时间更是集中在1h左右;并且大型活动的出行在时间上还具有很强的波动性。这种出行需求在时间上的集中性和波动性对交通设施带来了前所未有的考验。

4)交通需求的层次性

不同于城市的日常出行需求，大型活动的交通出行需求具有比较明显的层次性，且不同层次的优先级别不相同。例如，在奥运期间，雅典奥运交通管理部门把参与者分为七大类，即运动员和官员、裁判员和技术官员、媒体服务人员、其他贵宾、工作人员、志愿者和观众，并对不同层次的人员建立相应的管理机构或服务中心。每个中心都配备独立的交通管理组织和后勤保障系统，以提供良好可靠的服务。

5)交通需求的高可靠性

大型活动的举办有严格的时间，交通需求也具有很高的可靠性要求。这种可靠度可以理解为三个方面:大型活动场馆与其他交通节点之间的联通可靠性，保证可达;大型活动场馆与周边交通网络以及关键通道的通行能力可靠性，保证能够满足出行需求;各类人员尤其是关键人员到达大型活动场馆出行时间的可靠性，保证不同层次的人员到达场地的时间准时性。２、大型活动交通流特性

大型活动交通流特性受出行需求特性的影响。基于以上出行需求特性的分析，大型活动交通流具备以下显著特性: 1)不确定性

大型活动出行需求的临时性，导致了出行者对路线的不明确，也即出行路线的不确定性。在一般的交通模型中，假设出行者对道路网络的流量以及停车位的车位数都比较了解，因此用户最优的交通分配原则来进行均衡配流;但是大型活动出行具有临时性，出行者对路线、路况和停车场的感知有一定误差，因此用带误差项的随机用户均衡等模型描述更合理。

2)时空分布不均

根据大型活动服务时间的分类，一次性服务的大型活动和长效服务的大型活动。一次性服务的活动指的是球赛、演唱会和开幕式等服务时间集中的大型活动。这类活动的参与者都会在活动开始前的一段时间集中到达，散场之后也会在更集中的时间内离开场馆、这类活动的交通流峰值比较高，活动期间的交通流比较平稳，以背景交通流为主，如图1所示。长效性服务的大型活动指是展览会、庙会和音乐节等活动。这类活动观众可以在任何时间到场和离场，且到达的人数随时间变化。这类活动在进场和散场期间会有比较大的高峰流量，但是峰值强度不如一次性服务活动的高，且在活动期间也有持续的进场和散场，需要进行全程的交通组织，流量特性如图2所示。

图1一次性服务大型活动的交通流特性

图2长效性服务大型活动的交通流特性

3)交通流随时空波动大

城市常规出行的交通流一般在上下班时间出现出行高峰，出现高峰的时间一致，且出现高峰的路段为整个交通网络。然而，大型活动引起的交通需求在周边路网上的流量具有很强的时空波动性，散场之后高峰流会沿着主要疏散通道由活动场馆向外围随时间扩散。在疏散的过程中，疏散网络上不同的路段和节点会在不同的时间出现高峰流量。

4)交通流单源多汇或多源单汇

大型活动的出行具有很强的目的性，因此导致大型活动的交通流具有很强的方向性，并且在进场和散场的过程中完全相反。在进场过程中，观众的出发地不相同，是城市的各个小区;而目的地相对惟一，最终目的地为场馆，因此在进场过程中形成了“多源单汇”的交通流。反之，在大型活动散场后，出行者的目的地是城市的各个交通小区，而出发点相对惟一，是大型活动场馆，因此形成了“单源多汇”的疏散流。无论是进场的“多源单汇”交通流还是“单源多汇”的疏散流，都与常规交通流有着本质的区别。

5)不均匀系数大

大型活动进散场过程中，出行需求目的性比较强。在大型活动开始前的进场过程中，出行者的起点各异而目的地惟一，因此在前往活动场馆方向的路段车道上流量较大，此时在相反的方向上流量较小，甚至有的路段流量很小。而在活动结束后的散场过程中，出行者的目的地各异而起点惟一，因此散场方向上的流量更大，而相反的方向流量较小。数据表明，在晚上散场时段某些路段在散场方向上的流量是相反流量的16倍之多。尽管日常上下班高峰道路上也会出现不均匀的现场，但是大型活动进散场的不均匀程度要高得多，并且在路网上普遍存在。因此在交通组织和管理时，应充分利用这种交通流特性，制定合理的交通组织方案，如单行、禁行和不同流量的信号配臵。

6)出行方式差异明显

常规出行中，出行者可根据自身出行的条件和差异来选择不同的出行方式;而大型活动的出行组织中，活动组织方为保证活动的顺利进行，要根据不同出行者的不同出行需求，主动地提供不同的交通服务。例如对于官员、运动员和教练员、媒体记者提供专用的交通服务，保证其安全准时到达会场;而对于服务人员和观众，应根据地区特点以及活动要求，提供方便快捷的大运量公交或临时公交，保证运量;对于个人小汽车方式出行的观众，应引导其采用停车换乘方式，在适当地停车并乘公交到达。这种交通出行的方式具有比较固定的比 例，因此各种交通方式的出行量比较容易控制和预测。

三、交通流诱导系统理论

交通流诱导系统，即TFGS(Traffic Flow Guidance System)是综合应用各种技术方法对路网中的交通流进行引导，使得道路的路段和交叉口不至于拥挤。交通流诱导系统(TFGS)，或者叫做城市交通路线引导系统(TRGS } Traffic Route Guidance System)和车辆导航系统(VNS.vehicle navigation system)，主要运用电子、计算机、网络和通信等现代技术，向特定的驾驶员提供其所需要的最优行车路径以及实施的交通信息。所以这种系统也被称为车辆导航系统。通过使用这种车辆导航系统，能够使得交通阻塞的情况有效地减少，也能够使得车辆在道路上停留的时间大大的减少，并最终实现路上中交通流量的最优分配。

（一）交通流诱导系统的分类

按照诱导信息发布的空间分布不同可以将交通流诱导系统分为车内诱导系统和车外诱

导系统车内诱导系统主要依靠车载导航系统接收实时的道路交通信息，通过车载电子地图和车载计算单元向驾驶员提供最优路径，指导驾驶员避开拥挤，进而减少燃油消耗和交通事故。车外诱导系统是通过设在城市道路两旁的信息显示屏来发布诱导信息，主要采用文字和简易图形两种显示方式反映交通状况，为交通拥挤路段提供替代路径，指引驾驶员避开拥挤。

按照交通诱导的方式不同可以分为中心式诱导系统和分布式诱导系统两类。中心式动态路径诱导系统，即CDRGS(Centrally Dynamic Route Guidance Systems)，是应用红外信标等双向数据通信技术，以所获得的实时交通信息为基础，在控制中心为每一个OD对进行最优或者是最准路线的计算，在提供给用户使用。中心是动态路径诱导系统主要分为两类:(1)B-CDRGS(Broadcast type-CDRGS)，即广播类的中心式动态路径诱导系统。例如:Euro-Scout系统。(2)I-CDRGS(Interactive type-CDRGS)，即交互类的中心式动态路径诱导系统。例如:日本的“LUCY'’系统就是典型的中心式动态路径诱导系统。该系统是利用任意三颗在太空中运行的商用卫星确定申请诱导的用户车辆位臵，然后将所获得的车辆定位信息传送给控制中心，从而使得控制中心可以根据车辆的定位信息以及用户申请所去的目的地，计算出相关的诱导路径，同时利用一定的通信手段实时地将诱导路径传送给用户车载计算机，来达到对用户实时诱导的最终目的。

分布式交通流诱导系统区别中心式诱导系统在于其不需要双向数据通信，交通信息由交通信息服务中心发布，车载导航系统中安装有交通信息接收设备，根据接收到的实时动态交通信息进行路径计算。分布式诱导系统的优点在于不需要占用大量的通信带宽，其缺点在于当车载导航系统的用户超过全部出行者三分之一的时候，会造成诱导车辆集中，因此产生新的交通拥挤，这就是交通诱导领域的Braess矛盾效应。

中心式车辆动态路径诱导系统相对于分布式诱导系统的特点:（1）中心式动态路径诱导系统是从系统角度出发来计算最短路径的，这样就可以避免Braess矛盾效应，充分的利用路网，从而提高系统的效率;下面解释一下Braess矛盾效应，如果控制中心给被诱导的车辆发送的诱导信息是相同的，就会出现车辆被分配到相同的而且比较畅通的道路，使得这条本来畅通的道路很快变得拥挤，这就是Braess矛盾效应。

（2)CDRGS有简单的车载单元，而且能被控制中心有效控制;（3）CDRGS由稳定且功能强大的主机进行基于系统最优及某种最短路准则的路径规划，所以有时不满足个别用户的需要。而且在系统所属车辆较多时会带来繁重的通信负担;（4）CDRGS使得车内装臵花费最小。但是在初建时由于基础设施投资较大，而带来巨大的经济负担。

无论是中心式诱导系统还是分布式诱导系统，交通流诱导系统(如图３所示)包括以下几个子系统。

.交通流信息采集与处理子系统.车辆定位子系统.交通信息服务子系统.行车路线优化子系统

图３ 交通诱导系统结构

（二）动态交通分配理论

实时动态交通分配理论是交通流诱导系统的核心部分，就是将交通流实时分配到路网中，具体的说就是确定各条路径的实时流量，按照一定的分配原则为车辆分配路径。分配原则根据Wardrop用户最优原理或者Wardrop系统最优原理。Wardrop原理是由著名的交通专家Wardrop于1952年提出来的。

Wardrop第一原理:网络上的交通以这样一种方式分布，就是使所有使用的路线都比没有使用的路线费用小。

Wardrop第二原理:车辆在网络上的分布，使得网络上所有车辆的总出行时间最小。如果交通分配模型满足Wardrop第一原理称为用户均衡分配模型(User-Optimized Equilibrium)，满足Wardrop第二原理则称为系统最优均衡分配模型(System-Optimized Equilibrium)。否则，则称为非均衡模型。

１、用户最优均衡模型

用户最优均衡原理是指对于同一个OD对间的可选路径，分配流量的路径都有相同的行程时间且小于等于没被分配流量的行程时间，也就是说驾驶员不能够单方面的改变其路径并降低其行程时间。被分配的路径一定是行程时间最小的路径，且被分配的路径的行程时间相等，小于没被分配流量路径的行程时间，驾驶员就不会再找到一条路径能比被分配的路径的行程时间更小。前提假设是:①所有用户(即出行者)都试图选择最短路径到达其目的地;②所有用户都根据同一标准判断路径的长短;③所有用户都可以得到当前交通状态下可供选择路径的全部信息;④所有用户知道所有路网的交通状态，均服从交通分配。

模型的基本公式为:

２、系统最优均衡模型

系统最优均衡原理是指假设司机能够接受统一的调度，大家的共同目的是使系统(整个路网)的总阻抗(行程时间)最小。

模型基本公式为:

式中符号意义同上式。

Wardrop第一原理是从极小化出行者自身费用的角度来描述网络平衡的，反映了交通网络用户路径选择的一种准则，按照第一原理分配出来的结果应该是出行者实际路径选择的结果。而Wardrop第二原理则是从极小化整个系统费用的角度来描述网络平衡的，它反映了一种目标，即按什么样的方式分配对系统而言是最好的。

在普通的交通网络中是不可能出现第二原理所描述的状态，除非所有的出行者互相协作为系统最优化而努力。

无论是系统最优还是用户最优，都包括静态和动态两种模型。所谓的静态就是交通需求固定而不是随着时间的变化而变化的。反之用户需求是时变函数，则为动态。

3、非均衡模型

非均衡型，又称非平衡模型，结构简单，计算方便，在实践中得到了广泛的应用。非平衡模型按其分配手段可分为动态和静态两类，但按其形态可分为单路径型与多路径型两类。因此，非平衡模型可分为最短路分配，容量限制分配，静态多路径分配，动态多路径分配四种交通分配方法如下表所示。一般来说，动态方法优于静态方法，多路径型方法优于最短路

型方法。

４、双层规划模型

双层规划问题可以描述为Stackelberg游戏模型。在该模型中，上层的决策能影响下层的行为;同时下层的反应可以影响上层的决定。双层规划是一种具有二层递阶结构的系统优化问题，模型的上层问题和下层问题都有各自的目标函数和约束条件。双层规划上层模型的目标函数和约束条件与下层模型决策变量有关，且依赖于下层模型的最优解;同时双层规划下层模型的最优解又受到上层决策变量的影响。根据双层规划的定义，它描述的问题有如下特征:(1)层次性。模型所描述的系统是分层管理的，各层决策者依次做出决策。上层决策约束下层行为，下层服从且影响上层。

(2)独立性。下层并非完全无条件服从上层，它有自己相应的自主权。

(3)冲突性。上下层决策者有各自不同的目标，并且这些目标一般是相互矛盾的。(4)优先性。上层决策者优先做出决策，而下层决策者做出自己的决策时，必须服从上层的制定的约束准则。

(5)自主性。各层决策者分别控制该层的决策变量，以优化各自的目标。

(6)制约性。上层决策会影响下层决策者的行为，并作用于双方目标函数;下层决策也影响着上层目标的实现。

双层规划模型建模

在双层规划模型中，上下层决策者都控制着相应的决策变量，并优化各自的目标函数。通用的双层规划模型有如下形式。

双层网络设计模型就是在满足上层模型(U)的约束条件下，考虑了下层模型(L)的决策行为后，寻找最佳上层决策变量y*，使系统目标函数z达到最优。上层模型通过反应函数y=y(x)作用于下层模型。

四、交通诱导技术在国内外大型活动中的应用现状

国内外举办的国际性体育赛事等大型活动的举办为大型活动交通组织和管理提供了良

好的基础和积累了丰富的经验。Amodei, Blacks和Tsamboulas等分别对1996年亚特兰大奥运会、2000年悉尼奥运会以及2004年雅典奥运会的交通组织和管理取得的经验进行了全面的阐述。这些研究报告的主要内容偏重于对交通管理原则的制定以及评价，主要包括交通需求管理、公共交通规划及管理、停车场以及换乘规划和信息发布等几个主要方面。FHWA于2003发布了大型活动交通管理有关的研究报告《Managing Travel For Planned Special Events》，该报告比较系统地介绍了大型活动的申请及可行性分析以及大型活动交通组织机构的成员构成和协调方法，并分时间段对活动前、活动中和活动后大型活动的交通组织管理措施进行了介绍。

国内关于大型活动交通组织和管理的研究项目主要依托于近几年的举办的大型活动。东南大学研究团队对2005年举办的“十运会”制定了比较完善的交通组织方案，尤其保证了VIP特殊人员的出行可靠性;北京工业大学刘小明、陈艳艳和荣建等对2008年北京奥运会交通规划展开了研究，主要成果有《奥运交通规划》报告;同济大学陈小鸿、晏克非等对2010年上海世博会的交通规划和组织展开了研究，并对制定了相关的交通预案;马小毅和龙小强等人开展了2010年广州亚运会的交通组织研究，分别从建设和组织两个层次提出了详细的规划，并用标定的交通规划模型对亚运场馆的可达性进行了定量的预测;武汉理工大学章辉、张亮和杨帆等人对大型活动以及突发事件展开了相关的研究，针对大型活动可能出现的突发事件制定了相应的方案。

从文献来看，大型活动交通需求预测和公交优化模型都比较成熟，能够有效指导实际工作。然而，这些研究只涉及到大型活动交通组织和管理的某些方面，而如何得到更优的交通组织方案，需要对理论和模型展开更多的研究。

五、交通诱导技术在大型活动中的应用前景展望 大型活动中的交通诱导技术应用是大型活动成功举办的关键因素之一，作为连接观众和活动中心的纽带，需要在适当的时机采取一系列交通措施，使得整个交通状态有序运行。交通疏散问题已经深入到我们日常生活中的方方面面，并在各个大型活动及大型事件下产生了强大的影响和不可或缺的作用，受到了各国政府和科研机构的广泛的重视。可以预见的是，随着科学技术的不断发展，尤其是通信技术的不断创新进步，交通诱导疏散将会融合更多的先进技术，提出更加智能，更加快速完善的疏散方案，为交通保障提供支撑。

参考文献

1、《面向大型社会活动的快速路网控制策略仿真评价方法》 杨珍珍 计算机应用研究 2010年12期

2、《城市智能交通诱导系统研究 》 田弼比

交通工程 2011年２月

3、《交通仿真技术在城市交通诱导评价中的应用研究》孔桦桦

交通标准化 2011年第１期

4、《大型活动动态交通组织方法建模研究》吕能超 博士论文 2010年５月

5、《面向大型活动的动态交通诱导疏散关键技术研究》杨薇 硕士论文 2011年５月

6、《智能交通诱导系统》 张学军 硕士论文 2008年12月

第三篇：8508A在仪器校准中的应用

8508A在仪器校准中的应用

摘要：8508A数字多用表是一个功能强大的仪器，它集成了电压、电流、电阻、温度等的精密测量功能，在精密测量中发挥着极其重要的作用。本文介绍了8508A的主要功能及其应用，并列举了测量热电偶校准仪的不确定度分析。

键词：8508A；校准；热电偶校准仪；测量不确定度评定

福禄克公司计量测试仪器分部在8506A型 71/2位数字多用表和1281型8 1/2位数字多用表的技术基础上，开发研制了8508A型参考级 8 1/2位数字多用表。8508A特别适宜于在校准实验室中应用，提供优异的测量不确定度、低噪声和低漂移。它具有：

先进的转换原理

8508A数字多用表分为模拟电路与数字电路两部分。模拟电路以多斜率多重积分式A/D转换器为核心，数字电路以单片计算机为核心，两部分之间以光电耦合的串行通讯进行信息交换。两部分之间在电气上完全隔离，仅靠光来实现信息的传送。

多斜率多重积分式A/D转换器是在本公司的四斜式A/D转换器基础上发展起来的。输入被测电压在一固定的时间内接入积分器，机内参考电压也在此固定时间内多次接入，使积分器输出幅度一直保持在一定范围内。在这一固定时间结束后，机内参考电压将积分器输出电压反向积分过零。由于在积分的不同阶段，机内参考电压各不相同，使得在整个转换过程中即是多重积分循环，又在每个循环中出现了多种斜率。这种转换方法，既解决了转换时间与高分辨率的矛盾，也解决了积分电路失调、噪声、积分电容介质吸咐效应等不理想因素对转换精度的影响。

从4 1/2位到8 1/2位的各种转换位数可提供速度和准确度的最佳选择，从二万分之一到二亿分之一的分辨力为用户提供了最大的便利。

众多的功能

8508A将多种功能组合在一起以适应系统应用和精密测量的需要。直流电压，直流电流，电阻测量，交流电压测量和交直流电流测量，温度测量和IEEE488.2总线接口是标准配置；比率测量和后面板接线柱输入是选件配置。数据处理，数据存贮和测量速度、方式的变化在各个功能都可以实现。

采用自举电源的斩波稳定放大器为直流电压测量功能提供了低漂移、低噪声、高输入阻抗的优良性能，完善的输入保护电路保证各电压量程都可经受1000V过电压连续冲击。低恒温的齐纳稳压参考源和高精度精密金属箔电阻保证了8508A的直流电压年绝对不确定度优于3.2ppm，温度系数仅为0.3ppm/℃。

交流电压功能保证1Hz至1MHz的平坦频率响应，独特的真有效值（RMS）转换器可准确测量从1%量程至100%量程的交流信号。8508A的点频率方式（Spot）和AC/DC转换（Tfer）方式可进一步提高测量准确度。先在用户选定频率上进行点频率校准，在以后测量中，在点频率±10%频率范围内测量时，可以减少频率响应误差，8508A可以为每个量程选用6个独立的点频率。

8508A提供了高准确度的大电流测量能力，可以将交直流测量范围扩展至20A，交流电流频率范围达到100kHz。

8508A配备有多个精密分流器，当电流流过分流器时，可以产生满度200mV的直流电压或交流电压。可以准确测量直流电流和交流电流，交流电流频率范围为1Hz至100kHz。电流源和分流器有两种保护方式：内部电子线路嵌位保护和后面板安置的1.6A保险丝熔断保护。

8508A电阻量程为2Ω至20GΩ十一个量程，分辨力为10nΩ。有方便测量高值电阻的二线测量方式，也有适合低值电阻的四线测量方式，可以消除引线电阻的影响。

在某些时候，测量线路中的热电势会给电阻测量带来较大误差。8508A提供了真欧姆（TruΩ）测量方式。采用真欧姆（TruΩ）方式时，先接通正向测量电流测量被测电阻上的电压降，然后接通负向测量电流测量被测电阻上的电压降，用第一次测量结果减去第二次测量结果得到两次测量绝对值的和，将此绝对值的和除以2，就得到一个消除了所有热电势影响的电阻值。

8508A的高压电阻功能大大增加了电阻的激励信号，可以提供高达240V的激励电压，大大提高了测量高阻值电阻的信噪比，在增大测量范围至20G的同时，又大大减少了测试不确定度。

Ω屏蔽端（Guard）的引入可以减少杂散分布电阻和泄漏电流的影响，还可以利用这个端钮实现在线测量。

为了配合测量测温电阻（如铂电阻）的需要，8508A配备有低电流测量方式，测量时可以大大减少由测量电流引起的加热效应。

8508A提供了2, 3，4线的铂电阻PRT或者标准铂电阻SPRT温度测量能力，温度范围从-200C 到600C。仪器能够同时给出温度读数和电阻读数，并具有ITS-90和按Callendar van Duesen公式的线性化能力，因此，8508A对于温度测量和铂电阻PRT校准工作都是一种理想工具。与测量电阻时一样，温度测量时也采用电流反向技术以消除热电势引起的误差。

8508A有两个显示屏：主显示屏和菜单显示屏。主显示屏显示测量结果和测量状态，菜单显示屏可以帮助操作人员在菜单中选择操作命令，在远地工作时提供状态信息和出错信息。

在测量交流电压或交流电流时，通过监测（Monitor）功能，可以在菜单显示屏显示交流信号的频率。

8508A有多种比率测量方式，按下Input键在INPUT菜单可以对前面板(F)和后面板(R)两通道选择F-R，F/R 和（F-R）/R的测量运算。前面板通道和后面板通道可以是相同的电量信号，也可以是不相同的电量信号。例如前面板通道输入交流电压，后面板通道输入直流电压。这一功能可以用来进行交流/直流转换测量，输入/输出（增益）测量，电阻比率测量等等。

8508A的监测功能可以随时报告该测量值的最大值、最小值和峰-峰值，还有越限报告能力。

多种数字运算能力的组合大大扩展了测量应用范围。8508A可进行以下运算：滚动平均值、数组平均值，减，乘，除运算，dB值运算和百分比运算。

连续运行

8508A能够在各种恶劣条件的环境下工作。

8508A中没有任何散热风扇和冷却通道。各端钮均为密封型，各输入端都具有完善的保护功能，所有电压量程都可以承受1000V有效值的高压冲击。

数字多用表是一种多功能的仪表，可以测量交直流电压、交直流电流、电阻等；只要精度和稳定度达到一定要求，便可成为众多仪器的计量标准，而8508A是一款FLUKE公司生产的参考级数字多用表，无疑是众多标准器的首先。而今，不少计量单位便以8508A作为的计量标准进行各项计量检测工作。

下面以FLUKE 714型热电偶校准器为例作测量不确定度分析。

1． 概述

1.1 测量依据：JJG 445-1986直流标准电压源检定规程、Fluke 71X系列过程校准器校准手册。

1.2测量环境条件：温度（20±5）℃，相对湿度

VX ―― 热电偶校准器最阻读数；

VN――数字多用表电阻读数。

3． 合成方差和灵敏系数

由于RX和RN互不相关，依照公式：

由上式得到：

灵敏系数：;

合成方差：

4．计算分量标准不确定度

4.1.1由被检校准器的重复性引入的标准不确定度分量

由热电偶校准器输出30.00mV的标称电阻给数字多用表,连续读取10次读数如表1所示。

电压 实际电压(mV)

10

30.00mV 29.998 29.996 29.998 29.996 29.997 29.998 29.998 29.998 29.996 29.998

按贝塞尔公式:

式中: 是第k次的测量结果;是n = 10次测量值的算术平均值。

计算得： s=0.00095mV

实际检定中取一次测量读数作为测量结果，故标准不确定度为：

其自由度：

4.1.2 由热电偶校准器的分辨力引入的标准不确定度分量

热电偶校准器在示值为30.00mV时的分辨力为0.01mV，其在±0.005mV的区间为均匀分布。

故：

可靠性90%，其自由度取为：

第四篇：无人机高光谱技术在新农业生产中的应用分析

无人机高光谱技术在新农业生产中的应用分析

无人机高光谱技术以其高效和低成本的优势被广泛应用于粳稻营养监测、病虫害检测等方面，并取得了丰硕的成果。传统的粳稻田间监测方法主要依靠农学专家或有经验的农户进行田间观察，需要大量有经验的专业人员，且诊断结果具有一定的主观性；而卫星光学影像技术在成像过程中易受云、雨、雾等恶劣天气的影响，粳稻监测的关键时期（分蘖期）又往往多云多雨。相比之下，无人机飞行成本低、操作便捷、影像获取速度快、影像分辨率高，依据无人机高光谱数据构建粳稻生长监测模型指导精准施肥、监测粳稻病虫害，能够大幅提高粳稻田间管理效率，为精准农业提供理论依据。

1无人机高光谱数据获取平台

目前业界使用较多的无人机高光谱平台多为x大疆创新公司生产的经纬MxxxPRO六旋翼无人机、x大华技术股份有限公司生产的Xxxx八轴旋翼无人机等。高光谱仪多采用x双利合谱公司的GaiaSky-mini高光谱成像系统、芬兰Rikola高光谱相机等。

2无人机高光谱粳稻氮素反演模型

实时检测和评估水稻的氮素含量对于水稻的田间精准管理具有十分重要的意义，亦是氮肥合理使用的前提。获取无人机高光谱数据后，运用ENVIx.x工具软件对获取的高光谱遥感影像进行感兴趣区（ROI）高光谱数据提取；之后采用S-G平滑等方法对数据进行预处理剔除数据中土壤背景、水体等噪声；接着采用主成分分析（PCA）、连续投影算法（SPA）等方法或构建光谱指数法（VI）对高光谱数据进行降纬；最后利用极限学习机（ELM）、BP神经网路（BPNN）等方法构建模型。近年来，针对无人机高光谱反演粳稻氮素含量模型的应用研究也逐日增多。有学者利用PCA和ELM方法建立了粳稻分蘖期氮素含量反演模型。经验证，该模型准确率达到xx%以上，利用该模型构建了氮肥追施量处方图，指导农用无人机对分蘖期水稻实施精准追肥，在保障水稻产量的前提下使氮肥追施量减少xx.xx%。这表明利用无人机高光谱构建的水稻氮素含量反演模型可作为氮肥处方决策和精准变量作业的基础。

3无人机高光谱粳叶绿素素反演模型

粳稻的叶绿素含量是表征其生长状态的重要性状指标。常用的粳稻叶绿素含量检测方法是分光光度法，然而该方法耗时、费力且有损。构建无人机高光谱粳稻叶绿素反演模型能够无损、快速、大面积反演粳稻叶绿素含量。该项研究一直都是国内外精准农业学者重要的研究方向。无人机高光谱粳稻叶绿素反演模型的构建方法与氮素反演模型的构建方法类似。学者们的工作主要集中在两个方面：建立各光谱指数，利用上述建模方法建立指数与叶绿素含量之间的反演模型；或者先对获取的粳稻高光谱数据的全部波段进行SPA、PCA等方法建模。x农业大学曹英丽等学者研究发现：反演粳稻叶绿素含量的最优的光谱指数为优化的叶绿素吸收率指数（MCARI），基于最优子集选择算法筛选出x个特征光谱指组合用于反演水稻叶片叶绿素的回归模型精度最高，其决定性系数为x.xxx。该方法能够实时快速地了解粳稻长势，为精准农业做参考。

4无人机高光谱粳稻病害监测模型

稻瘟病、纹枯病等粳稻病害都具有传播速度快，防控难度大，对粳稻产量影响极大等特点。据研究统计，因稻瘟病损失的水稻产量能够养活近xxxx万人。随着精准农业的不断推进，对病害防治的时效和准确性提出了更高层次的需求，传统的“以点代面”的病害监测手段难以满足其要求。无人机高光谱技术不仅能够实现更大范围内、更高空间分辨率的病虫害精准监测，而且能够快速地完成田块尺度下目标信息的传递，获得目标地物与周围环境背景的相互关系。但目前利用无人机高光谱技术监测粳稻稻瘟病研究仍处在起步阶段。以稻瘟病为例，有学者指出随着稻瘟病病害等级的提升，水稻反射率整体呈现下降的趋势，水稻植株中各生化指标也会出现变化；光谱指数的组合作为模型输入量建立的预测模型具有极高的精度，能够解释稻瘟病所引起的植株整体生理参数综合变化过程，可为无人机高光谱遥感实现穗颈瘟病定量遥感监测与预警分级提供支持。

第五篇：工业生产中应用的主要分析方法以及相关仪器的介绍

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材料的主要分析方法以及相关仪器的介绍

材料分析对于金属合金，橡塑生产，化工加工等行业的相关从业者来说，是生产过程中十分重要的一种检测分析方法。可以帮助科研或者基层工作人员正确认识自己生产的产品的内在构造与成分组成，改进生产工艺，提高产品性能。下面科标检测就给大家介绍一下主要的材料分析方法。

首先应用最广泛的一种材料分析方法是成分分析。

成分分析是根据委托单位提供材料，综合利用定性、定量分析手段，可以万分之一的精确度精确分析材料的各类组成成分、元素含量以及填料含量。将橡胶塑料原料与制品通过多种分离技术，利用高科技分析仪器进行检测，而后将检测的结果通过经过技术人员的逆向推导，最终对完成对样品未知成分进行定性、定量判断的过程。在这个过程中技术人员除了依靠先进设备支持外，同时还必须具有丰富的行业知识和理论知识。

成分分析主要有两种方法：

1.主成分分析：是把几个综合变量来代替原来众多的变量，使这些综合变量能尽可能地代表原来变量的信息量，而且彼此之间互不相关的一种数学降维的方法。

2.全成分分析：是将送检样品中的原材料、填料、助剂等进行定性定量分析。塑料原材料种类，填料种类、粒径，助剂种类都能影响对产品的性能、寿命，通常是同一种原材料、同一种填料，因为助剂种类的不同，造成产品性能大不相同。

成分分析最主要的作用是帮助生产者了解自身产品中各种成分的比例，更好的解决生产过程中遇到的产品问题，提高产品性能，改进生产工艺等

第二种应用比较广的分析方法是比例分析

比例分析就是检测出样品配方的成分和比例，可以综合分析样品中的有机物和无机物的组成和含量，对所有化工行业的高分子产品进行定性定量剖析，为样品的性能的改本文章来自科标检测研究院化工实验室，未经同意严禁用于网站及商业用途，违者必究

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性、优化提供必要的解决方案。

最后一种重要的分析方法是成分配比

根据科标检测化工实验室的介绍，成分分析，就是通过实验、鉴定、分析，而取得各种原料成分的最佳配比。由于配方的专利性，反向剖析是配方设计中最重要的环节。配方分析是化工行业中影响大、可变因素多、经济效益显著的专业技术。

科标化工实验室提供专业的产品材料的检测分析，其中材料分析的相关检测仪器包括：红外（IR、FTIR）分析、紫外吸收光谱分析、TEM（透射电镜）、SEM（扫描电镜）、TGA（热失重分析）、DSC差视热量测试 DMA动态力学分析、气象色谱分析、液相色谱分析、气质联用(GC-MS)、液质联用(LC-MS)等等

科标化工实验室可以对各种材料和产品（金属、非金属、聚合物和生物材料）的性能检测，进行材料的定性定量分析、组织结构分析、化学成分分析、未知物分析、表面及微区的形貌、力学性质及物化性能等多项测试，综合利用化学分析、热分析、元素分析、光谱分析、色谱分析五大分析方法。可高效、准确还原材料组成、分析材料配方，本文章来自科标检测研究院化工实验室，未经同意严禁用于网站及商业用途，违者必究

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