時間：2023-05-16 16:50:35
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【摘要】 精確測量細胞牽引力的大小及分布對細胞生物學、組織工程等研究具有重要意義。近年來，基于生物微機電系統(tǒng)技術(shù)制作的高深寬比聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 微懸臂梁陣列作為細胞牽引力測量傳感器受到廣泛關(guān)注。不同于傳統(tǒng)基于連續(xù)基質(zhì)的測量方法，細胞在致密、垂直、離散的微懸臂梁陣列頂端貼附并延展、遷移，引起微懸臂梁形變。通過對掃描電子顯微鏡圖像處理，細胞牽引力測量精度可以達到數(shù)十 nN/m。我們綜述了基于微懸臂梁陣列細胞牽引力傳感器測量方法，重點論述了實驗原理、制作工藝和細胞實驗，并討論了微懸臂梁陣列結(jié)構(gòu)倒塌機理。
【關(guān)鍵詞】 細胞牽引力；生物微機電系統(tǒng)；聚二甲基硅氧烷；微懸臂梁陣列；圖像處理
Abstract：Cell traction forces (CTFs) precision measurement is significant for many research fields such as cell biology and tissue engineering and so on. In recent years， enabled by the advancement in the Biological Micro Electromechanical Systems (BioMEMS) technology， high-aspect-ratio polydimethylsiloxane (PDMS) microcantilever array devices which serve as CTFs sensors have been widely concerned. Rather than conventional continuous substrates， cell attached and spread across multiple discrete vertical microcantilevers， and bent the microcantilevers. By processing scanning electron microscope (SEM) images，the resolution of the CTFs can reach tens nN/m scale. Here a review of microcantilever array method for CTFs measurement is presented. The measurement principle， fabrication processes， and cell experiments are discussed in detail. Furthermore， structure collapse mechanism is mentioned.
Key words：Cell traction force;Biological micro electromechanical systems;Polydimethylsiloxane;Microcantilever array; Image processing
1 引 言
細胞通過焦點粘附傳遞納牛頓量級牽引力到底層基材［1］。細胞牽引力在細胞遷移和細胞形態(tài)保持中起關(guān)鍵作用，在許多生物學過程中扮演了基礎角色，比如新生血管生成，胚胎形成，炎癥和傷口愈合等。過去幾十年來，許多方法用來在亞細胞層面測量細胞牽引力。根據(jù)引起細胞形變所采用的技術(shù)可以分為兩大類：主動方法和被動方法。主動方法使用外力使細胞產(chǎn)生形變來測量細胞牽引力，其中有原子力顯微鏡方法［2］和微吸管方法［3］；被動方法采用傳感器來被動探測細胞產(chǎn)生的力，包括彈性基材法［4］和微珠柵格圖案法［5-6］。原子力顯微鏡法利用固定在柔性懸臂梁上的探針來探測細胞，可以觀測細胞和探針的相對形變，以計算施加于細胞上的力大小和細胞硬度。這種方法的缺點是測量探針容易破壞細胞。微吸管法用微吸管吮吸細胞，由于真空吸力使細胞產(chǎn)生形變。施加的力可以通過形變量計算得出，細胞的機械特性也可以由測量到的數(shù)據(jù)推算得出。彈性基材法通過人造柔性基材來測量單個細胞的牽引力。當細胞貼附、遷移時，將產(chǎn)生牽引力并會對硅樹脂基材拉扯，通過觀測基材所造成的皺折形變來測量細胞的力學行為。這種方法存在許多測量技術(shù)上的限制，當力作用在相同平面基材的不同方向上時，會使標定物在連續(xù)平面上的位移互相抵消產(chǎn)生測量錯誤。微珠柵格圖案法是為了改善可皺折式基材測量的缺點而發(fā)展起來的，測量原理主要是在硅樹脂基材嵌入微珠作為基材形變的標定物，通過顯微鏡觀測微珠的位移進而測量出細胞牽引力。
隨著BioMEMS 技術(shù)的進步，近年來經(jīng)過表面處理高深寬比 PDMS 微懸臂梁陣列被開發(fā)出來作為傳感器，用來探測細胞牽引力及在體外研究細胞的機械性質(zhì)［7-10］。采用微加工工藝在硅片上制作模具，復脫模法制作 PDMS 微懸臂梁陣列。細胞貼附在微懸臂梁陣列頂端，在多個微懸臂梁頂端間延展遷移，該過程會造成微懸臂梁陣列發(fā)生彎曲形變。采用這種致密、垂直、離散微懸臂梁陣列結(jié)構(gòu)替代傳統(tǒng)連續(xù)測量介質(zhì)，在基材面上，每個接觸到細胞的微懸臂梁作為獨立的力學傳感器單元來測量細胞牽引力，通過對微懸臂梁陣列形變的顯微圖像處理，細胞牽引力可以被直接定性、定量測量，精度可以達到數(shù)十 nN/μm。
2 測量原理
圖1是細胞在微懸臂梁陣列頂端貼附、延展及微懸臂梁形變示意圖。微懸臂梁在小形變范圍內(nèi)形變可視作線性彈性形變，形變量正比于細胞牽引力。根據(jù)線性彈性理論［11］，圓柱體微懸臂梁半徑r，高度L，在外力F作用下彎曲產(chǎn)生形變，具體公式如下，其中E，K和Δx， 分別為楊氏模量，彈性常數(shù)和形變量。
F=KΔx=(3πEr44L1)Δx(1)
3 PDMS微懸臂梁陣列制作過程
圖2展示了采用復脫模方法制作微懸臂梁陣列的關(guān)鍵步驟。
3.1 第一步 (圖2 A-C) 是將設計好的掩模圖案通過光刻工藝轉(zhuǎn)移到光刻膠上。Tan 等［7］采用 SU-8 (Microchem， Newton， MA) 負光膠，紫外曝光及顯影后，直徑 3 μm、高度11 μm、間距 9 μm的 SU-8 垂直懸臂梁陣列豎立在硅片上，作為復脫模微模具。由于光波長限制、毀壞性粘著及光膠回流等原因，采用接觸 I-line (波長365 nm) 紫外軟光刻標準工藝制作尺寸更小的結(jié)構(gòu)非常困難。du Roure等［8］and Li等［9］采用正光膠和深反應離子刻蝕 (DRIE) 工藝，在硅片上刻蝕出圓柱形孔陣列。采用這種工藝，du Roure 等制作出直徑 1 μm、高度 5.2 μm、間距 3 μm的微懸臂梁陣列，這些尺寸指標非常突出。然而該方法有兩個缺點，首先，深反應離子刻蝕工藝對設備條件要求很高，對大部分研究人員而言，工藝制作費用非常昂貴；其次，用這種方法制作的微懸臂梁不完全是圓柱體，而在理論分析中一般采用圓柱體模型，若不經(jīng)校正直接使用，會導致測量誤差。Addae等［10］通過消除 SU-8 和掩模之間空氣間隙的不利影響，改進了接觸 I-line 紫外軟光刻和 SU-8 負光膠的制作工藝，制作出更精細的結(jié)構(gòu)。
3.2 第二步 (圖 2D-G) 是 PDMS 預聚物澆注，其中采用負光膠工藝需要二次澆注。首先，準備 PDMS (Sylgard 184， Dow-Corning)預聚物，充分混合PDMS 及其固化劑 (體積比: 10∶1) ，置入真空泵中抽氣20 min，PDMS 預聚物澆注到硅片上的 SU-8 懸臂梁陣列微模具上，放置在熱板上，65 ℃烘烤 12 h，將 PDMS 微模具從硅片剝離，氧離子處理 1 min，脫模劑蒸熏 12 h，以利于后續(xù) PDMS 微懸臂梁陣列從 PDMS 微模具上分離。 然后，將PDMS 預聚物澆注到 PDMS 微模具中，置入真空泵抽氣 20 min，110 ℃烘烤20 h，從 PDMS 模上剝離 PDMS 微懸臂梁陣列。對于采用 DRIE 工藝直接硅片刻蝕生成的微模具，硅片先經(jīng)過硅烷化處理以易于后期脫模，然后將PDMS 預聚物澆注到硅片微模具，65℃烘烤 12 h，從硅模上剝離。
3.3 第三步 (圖2 H-I) 是微懸臂梁頂端表面處理。PDMS 微懸臂梁陣列脫模后，氧離子表面處理使其親水。為進行下一步細胞實驗，采用微接觸印刷方法［12］ ，在PDMS 微懸臂梁陣列預定區(qū)域印刷上經(jīng)過熒光標記的細胞外基質(zhì)蛋白質(zhì)。Addae等［10］采用量子點標記技術(shù)可以在標準熒光顯微鏡下跟蹤微懸臂梁形變得到更精確的位移信息，使微分干涉差顯微鏡產(chǎn)生的懸臂梁頂端和細胞邊緣模糊問題最小化，并消除了信號衰減的時間依賴性。
力測量實驗的掃描電子顯微鏡 (SEM) 照片，采用同一標尺合成在一起以便于比較。Tan 等設計了 mPADs (microfabricated post-array-detectors)，直徑 3 μm、高度 11 μm、間距 9 μm，相對應每根懸臂梁可以達到 32 nN/μm 精度［7］。采用 DRIE 方法，du Roure 等制作出 μFSA (microdimensional force sensor array) ，直徑 1 μm、高度 5.2 μm、間距 3 μm，深寬比接近 6，這是目前采用 PDMS 微懸臂梁陣列方法測量細胞牽引力所報道的最高深寬比值，力學測量精度可以達到 21.8nN/μm［8］。MFSA (micropost force sensor array) 由Li 等開發(fā)，直徑 2 μm、高度 6 μm、間距 4 μm，深寬比為3。結(jié)合圖像處理算法，MFSA 可以達到 40 nm 分辨率和 0.5 nN 力學靈敏度［9］。BoN (bed of nails) 由 Addae-Mensah等研制，直徑 2 μm、高度 7 μm、間距 5 μm，深寬比為 3.5，據(jù)報道精度可以達到13.6 nN/μm［10］。
4 討論
根據(jù)公式 (1) ，更高深寬比的微懸臂梁可以帶來更高的力學分辨率。實際上研究者們已經(jīng)嘗試提高工藝水平來制作更高深寬比的微懸臂梁陣列。比如直徑 1 μm，高度 20 μm，深寬比為 20 的微懸臂梁，當 PDMS 楊氏模量為 2 MPa 時，理論上對應精度為 0.04 nN/μm。如此高的力學分辨率確實不錯，但直覺告訴我們，過高的深寬比結(jié)構(gòu)會造成機械穩(wěn)定性問題。文獻［13-15］ 顯示幾何結(jié)構(gòu)一致的高深寬比 PDMS 懸臂梁會造成機械穩(wěn)定性問題，如側(cè)面倒塌和觸底倒塌。側(cè)面倒塌指多個微懸臂梁倒塌導致互相之間粘連，觸底倒塌指單個微懸臂梁倒塌與基底之間粘連?；?Hui 的倒塌模型理論［16］，高深寬比結(jié)構(gòu)倒塌是由于自身重量所引起。但根據(jù)重力引起倒塌理論，目前尺寸條件下所有制作的 PDMS 微懸臂梁都不應該有穩(wěn)定性問題，但實驗結(jié)果事與愿違。文獻［17］指出，由于 PDMS 楊氏模量限制，在空氣中 PDMS 微懸臂梁的臨界深寬比在 6 左右。即使增加 PDMS 預聚體的烘烤時間或改變 PDMS 與固化劑的混合比率，楊氏模量不會發(fā)生顯著改變［18］。
我們發(fā)現(xiàn)在溶液中，PDMS微懸臂梁臨界深寬比可以提高。實際上，在細胞實驗中，粘附有細胞的微懸臂梁是浸沒在培養(yǎng)基溶液中。因此，我們可以在溶液環(huán)境中制作微懸臂梁陣列以提高深寬比。我們設計了實驗在溶液環(huán)境下制作微懸臂梁陣列并將其浸沒在不同的溶液中，如乙醇和水中來考察其機械穩(wěn)定性。實驗表明，如果我們可以避免液體蒸發(fā)，打破微懸臂梁頂端液體表面張力平衡，微懸臂梁陣列可以保持直立穩(wěn)定。溶液表面能越低，臨界深寬比就越高，在水溶液中可以得到深寬比為 10 左右的微懸臂梁陣列。即使一些未知擾動，如碰撞，流體表面張力等，不會導致微懸臂梁粘連倒塌。
5 結(jié)論
細胞牽引力細節(jié)知識對理解生物過程有著重要意義已成為共識。采用經(jīng)過表面處理的高深寬比 PDMS 微懸臂梁陣列作為傳感器，用來探測細胞牽引力，可以得到數(shù)十 nN/m 的分辨率。我們詳盡地綜述了采用 BioMEMS 工藝制作 PDMS 微懸臂梁矩陣的方法。對測量原理和模型，制作技術(shù)流程，表面處理，細胞實驗等逐一詳細論述。BioMEMS 制造工藝發(fā)展迅速，雖然還有很多不足之處需要我們?nèi)ネ晟?，但其為細胞力學測量領域提供了非常多的機會和方法值得我們?nèi)ヌ剿鳌?/p>
本工作由國家留學基金委支持，作者在此感謝北京理工大學生命信息實驗室和美國哥倫比亞大學生物微機電系統(tǒng)和微流控實驗室人員的幫助。
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【關(guān)鍵詞】皮內(nèi)試驗；新方法；疼痛程度；效果觀察
文章編號：1009-5519（2008）07-1055-02 中圖分類號：R47 文獻標識碼：B
青霉素過敏試驗在臨床廣泛應用，因青霉素皮內(nèi)試驗操作部位在前臂掌側(cè)下段，該處皮膚細嫩，神經(jīng)末梢豐富，加之藥物注射在表皮與真皮之間，患者往往感到疼痛難忍，無痛或微痛成了患者最關(guān)注的問題。而皮試操作的規(guī)范化、標準化是皮試結(jié)果判斷準確可靠的重要保證。針對這些問題，我們進行了反復實踐，采用青霉素皮內(nèi)試驗新方法，取得了滿意的結(jié)果，現(xiàn)報道如下。
1 對象與方法
1.1 臨床資料：選擇2007年6～12月在我院門診注射科實行青霉素皮內(nèi)試驗，具有正常認知能力和表達能力，主動合作，皮膚色澤正常，肢端無感覺障礙的一般炎癥感染患者512例（有過敏史者除外），急性支氣管炎215例，急性肺炎208例，急性淋巴結(jié)炎12例，皮膚感染39例，急性腸炎38例。男267例，女245例。最大52歲，最小15歲，平均年齡38.2歲。兩組患者在性別、年齡、文化程度，疾病程度等方面差異無顯著性（P＞0.05）。
1.2 方法：把患者隨機分成2組，觀察組和對照組各256例。對照組：采用傳統(tǒng)教科書上方法，注射器針頭進針方向與前臂平行，進針角度為5度，與皮膚紋理垂直。觀察組：采用新方法，用1 ml注射器4.5號針頭，抽取藥液后，常規(guī)消毒皮膚，左手繃緊前臂掌側(cè)下段，腕上一橫指處內(nèi)側(cè)皮膚，右手持注射器，針頭斜面向上，與前臂垂直，與橫行的皮膚紋理平行，以45度角進入皮內(nèi)1/2針頭斜面后，再平行將針頭進入2 ml，左手拇指固定針栓，注入藥液0.1 ml，使局部形成皮丘。此種方法需熟練、連貫進行。
1.3 疼痛評定：采用詞語評定量表法[1]，即根據(jù)患者對疼痛的語言描述，將疼痛分為3級。0度：無疼痛反應或僅有輕微不適感。Ⅰ度：輕度疼痛可以忍受。Ⅱ度：疼痛明顯難以忍受。
1.4 統(tǒng)計學方法：采用SPSS10.0統(tǒng)計軟件分析，等級資料采用秩和檢驗。兩種疼痛的發(fā)生情況和皮內(nèi)試驗結(jié)果見表1。從表1可以看出疼痛發(fā)生率和皮內(nèi)試驗結(jié)果陽性率，觀察組與對照組相比，差異有顯著性（P＜0.001）。由此可見，兩種青霉素皮內(nèi)試驗方法存在著明顯差異。
2 討論
前臂掌側(cè)下段皮膚薄，皮膚紋理橫行，移動性大，皮膚表面神經(jīng)末梢密集，匯集了尺神經(jīng)、橈神經(jīng)、正中神經(jīng)的分支，對疼痛敏感，藥物注入表皮和真皮之間，局部出現(xiàn)剝離樣的疼痛。疼痛程度與外在刺激強度，刺激時間，作用面積有關(guān)[2]。采用傳統(tǒng)的青霉素皮內(nèi)試驗方法，注射器針頭與橫行的皮膚紋理垂直，進針角度為5度，損傷皮膚范圍大，為3 mm，機械損傷強度大，疼痛程度高。我們在臨床工作中，不斷改進操作方法，在眾多影響因素中，采用心理療法，分散注意力等措施，都未能很好地解決這一問題。而青霉素皮內(nèi)試驗新方法，注射器針頭與橫行的皮膚紋理平行，進針角度呈45度，機械損傷強度小，損傷范圍小，為2.4 mm，注射部位在腕上一橫指處，此處靠近關(guān)節(jié)，皮膚相對較疏松，注射阻力小，疼痛程度低，成功率高于傳統(tǒng)法。新方法操作簡便，易于固定，皮丘形成好，便于觀察和劑量易于掌握，有效防治出現(xiàn)假陽性。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：頻率對比法；橋梁頻率分析；裝配式板橋；動荷載試驗；自振頻率；梁格法 文獻標識碼：A
中圖分類號：U448 文章編號：1009-2374（2015）15-0056-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.15.028
橋梁的動力特性（頻率、振型和阻尼比）是評定橋梁承載力狀態(tài)的重要參數(shù)，隨著我國公路橋梁檢驗評定制度的推行，橋梁動載試驗越來越受到重視。在實橋動荷載試驗中，橋梁的結(jié)構(gòu)自振頻率測定是動載試驗中的一個基本的參數(shù)，通過實測自振頻率與橋梁設計時采用的對應理論自振頻率比較，往往用于評價橋梁的整體剛度。對不同的結(jié)構(gòu)，我們關(guān)心的頻率往往不同的，如簡支梁關(guān)心的是梁下緣受拉振型對應的最低階豎向自振頻率，連續(xù)梁關(guān)心的是梁下緣受拉振型對應的最低階豎向自振頻率以及梁支點上緣受拉振型對應的最低階豎向自振頻率，如表1所示三跨等高度等跨連續(xù)梁的第I階和第Ⅲ階振型所對應的頻率即該橋型所需要測得的基頻。但隨著跨徑和界面高度的變化，振型的階數(shù)并不是固定的。而且實際上各傳感器會測到多階頻率，那么如何來區(qū)分測到的頻率是否就是目標頻率？最根本的方法即將結(jié)構(gòu)的振型和對應的頻率均測量出來，根據(jù)振型來區(qū)分結(jié)構(gòu)的頻率，但無疑費時、費力。對于結(jié)構(gòu)較為簡單的裝配式梁橋也可以通過在不同位置布置傳感器，分析各傳感器測得的頻率構(gòu)成，與理論頻率進行對比分析，來確定各階頻率，以下通過簡支梁橋的簡單實例來說明。
表1 基頻f1、f2的定義
自振頻率 有限元計算頻率值 振型序號 振型形狀
f1 4.116 I
f2 7.701 III
1 工程概況
某橋引橋上部結(jié)構(gòu)為1×16m（鋼筋混凝土空心板），橋面總寬13m，橫向布置為2m（人行道）+9m（車行道）+2m（人行道），主梁橫向由13塊空心板組成（見圖1），計算跨徑為15.6m，主梁采用C30混凝土。試驗時采用加速度傳感器、NI信號采集系統(tǒng)及相關(guān)信號分析軟件進行觀測，并分析橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性，并采用環(huán)境隨機激振方法。由圖1可見，加速度傳感器在橫斷面上的布置于路緣石邊緣處。
圖1 跨中斷面圖及加速度傳感器布置圖
2 試驗前理論模態(tài)分析及傳感器布置
在進行試驗前，必須對橋梁進行理論分析，通過有限元理論分析計算處各階頻率，根據(jù)其振型布置傳感器。有時為了簡化工作量，會將裝配式簡支梁當作一根單梁來進行計算，很顯然這種方法與梁格模型在計算后得到的各階振型是有區(qū)別的，如圖2～圖8所示。
（a）振型軸側(cè)圖（b）振型立面圖
圖2 梁格模型一階模態(tài)理論計算結(jié)果（f=5.110Hz）
（a）振型軸側(cè)圖（b）振型橫斷面圖
圖3 梁格模型二階模態(tài)理論計算結(jié)果（f=7.432Hz）
（a）振型軸側(cè)圖（b）振型橫斷面圖
圖4 梁格模型三階模態(tài)理論計算結(jié)果（f=11.958Hz）
（a）振型軸側(cè)圖（b）振型橫斷面圖
圖5 梁格模型四階模態(tài)理論計算結(jié)果（f=17.259Hz）
（a）振型軸側(cè)圖（b）振型立面圖
圖6 梁格模型五階模態(tài)理論計算結(jié)果（f=19.922Hz）
圖7 單梁模型一階模態(tài)軸側(cè)圖（f=5.020Hz）
圖8 單梁模型二階模態(tài)軸測圖（f=19.590Hz）
通過分析可以看出，單梁模型二階模態(tài)即為豎向反對稱振型，而相對應的梁格模型為五階模態(tài)，通過對其振型和頻率進行對比，顯然，單梁模型較梁格模型缺失三階振型。針對該橋的結(jié)構(gòu)特點，我們關(guān)心的只是其最低階豎向自振頻率，因此，根據(jù)理論分析結(jié)果，本試驗時，在結(jié)構(gòu)L/4及跨中截面處布置豎向加速度傳感器。
3 試驗數(shù)據(jù)分析
試驗后，通過對試驗數(shù)據(jù)進行分析后，得到兩個傳感器測量得到的結(jié)構(gòu)頻率如表1所示。從表中可以看出，L/4處傳感器測得了前5階頻率，而L/2處傳感器僅測得了前3階頻率，結(jié)合傳感器布置位置及圖2～圖6的理論振型結(jié)果，可以看出，這是由于第四、五階振型，在D1加速度傳感器所在位置處，梁體未發(fā)生位移；這也從側(cè)面印證了橋梁實際振型階數(shù)與理論分析結(jié)果是相同的，同時印證了梁格理論分析模型的正確性。從表2中可以看出，各階實測頻率均大于對應的理論頻率，可見，結(jié)構(gòu)整體剛度滿足規(guī)范要求。
表2 頻率測量結(jié)果表
頻率 L/4處傳感器（Hz） L/2處傳感器（Hz） 對應的理論頻率（Hz）
f1 6.335 6.335 5.110
f2 9.668 9.668 7.432
f3 16.580 16.580 11.958
f4 22.900 / 17.259
f5 25.200 / 19.922
圖9 L/4處傳感器測得的頻率結(jié)果
圖10 L/2處傳感器測得的頻率結(jié)果
4 結(jié)語
通過本文研究，得到以下結(jié)論：（1）頻率對比法可以應用于常規(guī)橋梁上，如連續(xù)梁橋，簡支梁橋、拱橋等；（2）對于裝配式梁橋，特別是連續(xù)梁橋在進行結(jié)構(gòu)理論頻率計算時，須建立和實際結(jié)構(gòu)一致的梁格模型，而不能采用如單梁模型，否則將造成理論計算時，部分振型缺失，在應用頻率對比法時，產(chǎn)生無法分辨頻率對應階數(shù)的困惑；（3）通過D1和D2傳感器所測得的頻率進行對比，并結(jié)合理論振型考慮即可區(qū)別出所測得的各階頻率與哪一階理論頻率相對應。同時，為了成功測得所需要的結(jié)構(gòu)自振頻率，合理布置傳感器是關(guān)鍵，應在振型位移最大的位置布置傳感器。
參考文獻
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（武漢市市政工程機械化施工有限公司 湖北 武漢 430030）
【摘要】科技的發(fā)展帶動道路橋梁施工技術(shù)的完善，懸臂掛籃是現(xiàn)代橋梁施工中的重要施工技術(shù)之一，在橋梁施工中的應用不僅會促進橋梁施工質(zhì)量的提升，而且能開辟更多橋梁施工的工作面，加快施工進度。懸臂掛籃內(nèi)可以完成的橋梁工程有很多，如灌注、壓漿等，確保橋梁施工的可靠性，本文主要介紹懸臂掛籃技術(shù)的工作原理和技術(shù)要點，分析懸臂掛籃技術(shù)在橋梁施工中的應用。
關(guān)鍵詞 橋梁；懸臂；掛籃技術(shù)；發(fā)展
在橋梁建設中，當出現(xiàn)河流、湖泊、山谷等地質(zhì)環(huán)境復雜且條件惡劣的情況下，懸臂掛籃技術(shù)的應用在很大程度上解決了施工困難、結(jié)構(gòu)復雜的問題，懸臂掛籃的種種優(yōu)勢讓其在橋梁施工中的應用前景十分廣泛，但是此技術(shù)大多應用于高空中，其結(jié)構(gòu)比較復雜化，需要比較精湛的施工技術(shù)，因此，對懸臂掛籃技術(shù)在橋梁施工中的應用進行研究具有重要意義。
1.懸臂掛籃技術(shù)工作原理?
懸臂掛籃技術(shù)作為一種常用的懸臂澆筑法施工技術(shù)，其掛籃可自由移動，無需使用大型吊機，此技術(shù)結(jié)構(gòu)輕巧精細，操作具有方便性。在懸臂掛籃技術(shù)施工過程中，企業(yè)可結(jié)合實際的施工情況及其需求，進行分段懸臂作業(yè)，在完成一段梁段的施工后，可將掛籃向前移動，以展開下一梁段的施工。懸臂掛籃技術(shù)作為一種操作平臺與承重結(jié)構(gòu)，有利于加快橋梁施工進度，增強橋梁施工的時效性。因此，在掛籃的設計中，施工企業(yè)應該設計出運動輕巧、穩(wěn)定性、強度較為突出的掛籃，在最大程度上減輕掛籃重量，確保掛籃施工的安全性、時效性，切實提高施工效率，確保施工質(zhì)量等。
2.懸臂掛籃技術(shù)在橋梁施工中的應用?
懸臂掛籃技術(shù)在橋梁施工中，相對比較簡單，匯總施工技術(shù)中的重點工藝，規(guī)范掛籃技術(shù)在橋梁施工中的應用，分析如下。?
（1）制作掛籃與吊裝。
懸臂掛籃技術(shù)在橋梁施工中的應用，首要技術(shù)工藝為制作掛籃并吊裝。制作掛籃應該按照技術(shù)的規(guī)定進行，掛籃在制作的過程中，需要嚴格遵循圖紙的要求，維護掛籃的安全結(jié)構(gòu)，防止其在吊裝時潛在墜落風險。確定掛籃穩(wěn)定后，再進行掛籃吊裝。首先掛籃吊裝前期，需要排查橋梁施工的現(xiàn)場，全面熟悉懸臂掛籃的吊裝環(huán)境，還要檢查設備、工藝流程等，以免影響懸臂掛籃吊裝的質(zhì)量效果；然后根據(jù)掛籃吊裝的流程，一邊檢測吊裝的安全性，一邊進行吊裝防護，防止掛籃及部件掉落，提升掛籃吊裝施工現(xiàn)場的安全水平；最后確保吊裝后掛籃的安全性，牢固后可投入施工。掛籃的制作與吊裝與整個懸臂掛籃技術(shù)的應用存在直接的關(guān)系，保障懸臂掛籃的質(zhì)量，有利于提升橋梁施工的水平。?
（2）控制掛籃中鋼筋混凝土的澆筑施工。
懸臂掛籃作為橋梁施工中的重要技術(shù)，因此，施工人員應加強對懸臂掛籃中鋼筋混凝土澆筑施工的重視程度。在鋼筋混凝土的澆筑過程中，注重各個施工環(huán)節(jié)，保證掛籃中鋼筋混凝土的澆筑施工質(zhì)量。施工時，為了實現(xiàn)懸臂掛籃的操作，也要實現(xiàn)支架模板的安裝，完成鋼筋和混凝土澆筑澆筑施工的工期大約為1周，以加強對混凝土的保養(yǎng)。因為，借助懸臂掛籃支撐力強的特征，施工人員可在操作臺上開展鋼筋混凝土的澆筑施工操作，更靈活運載施工材料。?
（3）掛籃的預壓試驗。
施工單位若采用新掛籃進行橋梁懸臂掛籃施工，那么在施工之前就應對主桁架等構(gòu)件進行相應的預壓實驗。預壓試驗的目的主要是避免非彈性變形而引發(fā)的安全事故，保證施工人員的安全，從而保證橋梁的施工質(zhì)量以及安全。除主桁架等構(gòu)件的預壓試驗以外，在懸臂掛籃安裝完畢后，施工單位還應進行相應的荷載試驗。荷載試驗主要是為了測量出橋梁懸臂掛籃的承載力，通常情況下，施加于橋梁懸臂掛籃的荷載應該是最大節(jié)段重量的1.0～1.5倍。試驗操作人員在進行橋梁懸臂掛籃的荷載試驗時，應對掛籃的加載及變形情況做好詳盡的記錄，以確定合理的立模標高，保證箱梁線性。
3.橋梁施工中懸臂掛籃技術(shù)的應用案例?
以某大橋施工為例，分析懸臂掛籃技術(shù)的實際應用，具體的設計思路與應用如下。?
3.1案例簡介。
該橋梁工程的總長度為1321m，橋梁工程包括簡支梁、連續(xù)剛構(gòu)等施工。該橋梁工程的橋面分布為：兩側(cè)寬15.75m、中央分隔帶10m，橋梁工程的箱梁部分屬于重點施工的部分，采取C50的混凝土進行灌注，需要三向預應力，整個施工的張力控制為568KN。
3.2懸臂掛籃技術(shù)的設計思路。
該橋梁工程的懸臂掛籃技術(shù)的設計思路，需要根據(jù)分段長度決定，同時還能滿足載荷設計的需求。該橋梁工程的懸臂掛籃設計還應考慮橋梁的箱梁部分及整個橋面的寬度，因為該橋梁工程的橫截面為箱體結(jié)構(gòu)時，可以直接采用一個掛籃，相比多箱結(jié)構(gòu)的懸臂掛籃技術(shù)要簡單。分析該橋梁工程懸臂掛籃技術(shù)的載荷設計，如：?(1)模板載荷，以0.8～1.0KPa為基礎，后期可以根據(jù)模板
的實際尺寸進行調(diào)節(jié)；?(2)振動載荷，根據(jù)振動器的具體情況，設計掛籃模架，載荷設計應高于振動器載荷的4倍；?(3)懸梁掛籃上承載的施工人員的載荷，估算為2KPa；?(4)最大橋段的載荷應符合自重載荷的要求。該橋梁工程內(nèi)懸臂掛籃技術(shù)的設計方案為：懸臂掛籃的主要承載結(jié)構(gòu)為底部的橫梁，確保剛度的最大化，橫梁后下部分的錨固處理應具有5～10t的承載預壓能力，沒有布設具體的測點，但是該懸掛橫梁的測點布設位置，著實反映了彈性變形因素，方便數(shù)據(jù)監(jiān)測。?
3.3懸臂掛籃技術(shù)的應用。
該橋梁工程懸臂掛籃技術(shù)的應用依照規(guī)范的工藝進行，其中比較重點的技術(shù)應用屬于加固部分。分析該橋梁工程內(nèi)懸臂掛籃技術(shù)的加固要點，如：?
(1)橫系梁加固，此部分加固主要是解決豎向的裂縫，可以適當粘貼角鋼強化結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性；?
(2)弦桿加固，弦桿是該橋梁重點保護的位置，較容易出現(xiàn)裂縫，嚴重破壞了懸臂掛籃的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，偏重弦桿的抗剪強度進行處理，利用U型鋼箍加固；?
(3)拱頂加固，該橋梁工程內(nèi)懸臂掛籃技術(shù)中的拱頂加固部分，需要解決下緣裂縫的問題，針對跨中的截面采取鋼板加固，可以利用粘貼的方式穩(wěn)固鋼板。
4.橋梁施工中懸臂掛籃施工注意事項?
（1）橋梁建設施工時，懸臂掛籃的質(zhì)量和安全是保證整體工程安全與質(zhì)量的關(guān)鍵。在施工時，加強施工的監(jiān)督管理工作是必不可少的。?
（2）首先，在施工前，施工單位要組織監(jiān)管人員對施工的環(huán)境和施工方案進行探討，并且制定出將出現(xiàn)問題的解決方案。其次，監(jiān)管人員還要對施工過程中材料購買和使用情況加強管理，保證在施工中購買使用的材料是合格產(chǎn)品，這樣就防止了假冒偽劣材料對工程質(zhì)量的損害。再次，在橋梁施工過程中監(jiān)管人員還要技術(shù)發(fā)現(xiàn)問題，一旦出現(xiàn)施工問題，要及時組織相關(guān)人員采取措施進行解決。最后，在橋梁懸臂掛籃施工完成后，監(jiān)管人員還要對懸臂掛籃的質(zhì)量和安全進行檢測，看是否得到施工要求，只有檢驗合格的掛籃才能在橋梁工程建設中使用。加強懸臂掛籃質(zhì)量監(jiān)管，提高安全和質(zhì)量意識，這樣建設出來的橋梁才能更好的發(fā)揮其經(jīng)濟效益和社會效益。在橋梁工程建設中，采用懸臂掛籃技術(shù)進行橋梁施工時，為確保施工質(zhì)量，在安裝掛籃后，還要進行掛籃的靜載實驗，在掛籃行走時，也要注意放慢掛籃的速度，以避免出現(xiàn)掛籃的扭轉(zhuǎn)和變形。
5.結(jié)語?
綜上所述，懸臂掛籃技術(shù)作為現(xiàn)代橋梁工程使用最頻繁和最重要的技術(shù)之一，在利用懸臂掛籃技術(shù)時，還應加強施工監(jiān)督和管理，避免因人為原因引起的安全事故。只有確保了掛籃的安全和質(zhì)量，才能建造出優(yōu)質(zhì)的橋梁工程來。
參考文獻
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1.1研究背景
每一件優(yōu)良的設計的背后，都蘊含著設計師智慧閃光。一個設計項目的開展，首先要確定以何種思維方式去考量設計的進行。在實際的設計實務中，每一個設計項目的開端都需要設計思維的導入，從而展開設計程序，以完成設計。但每一個設計師幾乎都會遇到一個問題，就是對應不同的項目，應該采用什么樣的設計思維去應對呢？尤其設計師遇到設計難點的時候，需要尋找解決問題的方案之時，設計思維的運用就顯得行之有效了。從工業(yè)設計教學體系當中，我們常規(guī)的設計思維方式主要有兩種，就是概念設計與改良設計。這是我們在學校當中所必須學習的設計課程。兩種設計方式使用的是兩種不同的設計思維，具體而言都是屬于工業(yè)設計產(chǎn)品開發(fā)當中常用的思維方式。但是關(guān)于這兩者的應用與對比方面的研究確實不多見。而且，設計思維方面的研究一般都是比較抽象的，在實際的設計實務當中，我們應當如何應用不同的設計思維呢？這是非常實際的問題，能幫助設計師迅速尋找合理有效的解決方案。
1.2研究目的
概念設計與改良設計是兩門工業(yè)設計專業(yè)的必修課程，在工業(yè)設計方法學方面具有一定代表性，研究這兩者以及這兩者內(nèi)涵的設計思維，對設計師進行設計實務的效率有非常大的提高作用。就概念設計與改良設計兩者而言，對市場當中的產(chǎn)品所具有的影響都是不同的。兩種設計方式雖然都是產(chǎn)品開發(fā)的重要手段，具體的執(zhí)行卻各有千秋，甚至會給人以對立的假象。因此去研究概念設計與改良設計的應用和對比是一件非常有意思的事情。
1.3研究方法
研究方法主要采用實際項目案例說明問題的方式。本文所提到的案例當中，有超過半數(shù)都是本人親身經(jīng)歷的設計案例。本文的題目和論點也是由于本人在長期從事設計實務當中所感受出來的。另外就是采用資料收集的方法，將一些產(chǎn)品開發(fā)設計當中的經(jīng)典案例收集并深化，結(jié)合參考文獻的資料，進行綜合的研究分析，從而強化論證。
1.4研究意義
前全國專業(yè)工業(yè)設計機構(gòu)近2000家，就廣東一省就占了全國總數(shù)的一半以上，工業(yè)設計從業(yè)人員近10萬，占全國1/5強；文化產(chǎn)業(yè)增加值占全國25%，居全國第一；全省設計研發(fā)年投入超過800億元，投入規(guī)模全國領先；2011年，全省設計專利申請量、授權(quán)量分別達到15.29萬、11.93萬件，居全國前列；①這樣蓬勃發(fā)展的工業(yè)設計產(chǎn)業(yè)，越來越需要更多的設計人員去參與。對于從學校畢業(yè)走向設計崗位的畢業(yè)生們，帶著學校所學的知識和理論進行實際的設計開發(fā)是會有很多問題的。本文所研究的論題及其意義在于提高工業(yè)設計從業(yè)人員的設計思維寬度，拓寬設計從業(yè)人員應對項目的思維方法。為工業(yè)設計產(chǎn)品開發(fā)積極尋求高效的解決辦法，豐富工業(yè)設計實務的理論。
2.概念設計與創(chuàng)新思維
2.1關(guān)于創(chuàng)新思維
創(chuàng)新思維是一個沒有被嚴格定義的詞語，創(chuàng)新思維卻又是我們常常聽說的一個名詞。創(chuàng)新，意味著有新的東西誕生，是原來所沒有的。創(chuàng)新，是所有設計都需要的，創(chuàng)新的產(chǎn)生有其不確定性。我們無法將創(chuàng)新進行一個量化的計算，創(chuàng)新也難以進行形成一個統(tǒng)一的概念。在開發(fā)產(chǎn)品的過程當中，我們時常會感覺到創(chuàng)新的困難，這是由于我們的創(chuàng)新需要有一定的依據(jù)與過程。創(chuàng)新思維則是推動創(chuàng)新的一種思維方法，他可以幫助我們在設計的過程當中有效地尋找創(chuàng)新點。創(chuàng)新思維是意識的一種，從哲學的觀點上我們知道，意識是客觀事物在人腦中的反映。那么創(chuàng)新思維也不例外，創(chuàng)新思維同樣是建立在人腦對客觀事物的觀察理解之上的。那樣，我們或許可以理解為：創(chuàng)新設計思維是建立在設計師對現(xiàn)實生活世界的認識和理解之上的。那么我們就發(fā)現(xiàn)了一個問題，創(chuàng)新思維的關(guān)鍵其實是設計師對世界的認識。關(guān)于認識，我們知道認識是有不同的層面的，例如吃飯，或許我們就存在有一下不同的層面認識：
（1）吃飯為了填飽肚子，滿足生存需要。
（2）吃飯為了享受美食，獲得愉悅感受。
（3）吃飯為了與人（家人、朋友、客戶）交流溝通，獲得群體愉悅感。
（4）吃飯為了欣賞美好事物，獲得精神、文化需求。
那么問題來了，假如設計師對吃飯的認識僅僅是停留在填飽肚子或者享受美食的層面上，那如何讓他設計出一流的餐廳呢？這時候我們發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀的設計人員，其本身對生活的理解和認識，是會影響到他的創(chuàng)新思維的，沒有前衛(wèi)的創(chuàng)新思維有何來優(yōu)秀的好設計？
一件優(yōu)秀的設計，必須是建立在設計師對其生活的理解的基礎上的，設計是需要分析這件物品在生活中的位置，它的功能是什么？它的需求是什么？它可能帶來什么變化？它的人群定位是什么？很多時候，設計師既需要了解貴族的生活也需要了解窮人的生活。這樣才能拓寬設計師思維的層面，使設計師擁有對社會對世界較為全面的思維。
2.2關(guān)于概念設計
2.2.1工業(yè)設計多元發(fā)展
概念設計起源于德國學者Pahl和Beitz，1984年他們在《Engineering Design》一書中提出了“概念設計”的概念，將概念設計描述為：在確定設計任務之后，通過抽象化，擬定功能結(jié)構(gòu)，尋求適當?shù)淖饔迷砑捌浣M合等，確定出基本求解途徑，得出求解方案，一部分的設計工作叫概念設計。②
這是我們能夠找到最早關(guān)于概念設計的描述，我們發(fā)現(xiàn)，其實作者所說的概念設計實際上是設計過程當中，前期概念確定的活動。我們知道現(xiàn)代工業(yè)設計在進行項目設計的過程中，第一步必須是確定需求與定位，設計師必須對設計項目進行周密的分析與策劃，通過各種的分析與調(diào)研，把設計項目的定位與人群需求在設計報告立項書中明確地標出，從而提煉出設計項目最精確的需求用于推動后續(xù)的設計活動。其實，概念設計對于產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵作用是他定義了由項目需求分析到深化設計之前的這樣一個階段性的設計過程。因此我們發(fā)現(xiàn)了概念設計的核心問題――需求。
《哆啦A夢》是我們80后一代人所熟悉的一部日本動漫。在這部充滿對美好生活想象的動漫里面，出現(xiàn)了很多前所未有的工具，比如，可以穿越到任何地點的“隨意門”；又比如可以無限量收納物品的“八寶袋”、粘在頭上就可以帶你在天空到處傲游的“竹蜻蜓”、吃過后可以把書本知識記憶在腦中的“記憶面包”‘可以隨意把人縮小放大的“放大縮小槍”……這些極富想象力的工具，滿足了兒童對美好未來的幻想，同時也為我們構(gòu)建了一個充滿科幻色彩的世界，這種想象力完全就是創(chuàng)新思維的表現(xiàn)。假若我們從設計的角度來分析一下“哆啦A夢”的各種神奇工具，其實會發(fā)現(xiàn)所有的神奇物品都是基于一個關(guān)鍵的原因――需求。這些物品其實都是實現(xiàn)了滿足需求的設想，盡管它僅僅是動漫當中的幻想，但是以簡化的圖形形象出現(xiàn)了，屬于設計流程的第一階段，因此我們也可以將其歸納為概念設計的范疇。
2.2.1概念設計的基礎――需求
概念設計給我們的觀念往往是華而不實的，是那種不能實際應用的，甚至是沒有實際使用可能的設計。其實這只是我們對概念設計的誤解。正如動漫中的神奇的概念物品，我們都知道在現(xiàn)實當中這些都是不存在的，起碼是現(xiàn)階段不存在。那么在未來呢？我們說概念設計最有價值的部分是那種由需求而生的概念思維。實際上，在產(chǎn)品設計中，由概念設計思維所導向的新產(chǎn)品設計比比皆是。為什么人們會對概念設計產(chǎn)生這樣的誤解呢？因為人們往往忽視了概念設計的立足點――需求。
2.2.2現(xiàn)實需求與潛在需求
回到“哆啦A夢”的動漫當中，我們發(fā)現(xiàn)，每次機器貓拿出一樣新的神奇工具前都會出現(xiàn)有兩中情況：一是大雄迫切提出的需求，指定要的物品，如“隨意門”每次大雄要去什么地方就要求機器貓拿出來。二是大雄遇到了困難，需要解決某個問題，苦思良策的時候，機器貓就拿出一個前所未見的神奇物品滿足了他的需求。在設計上，需求其實是分現(xiàn)實需求與潛在需求的?，F(xiàn)實需求是指人們?nèi)粘Ｉ町斨兴枰撤N功能的產(chǎn)品，是一種被人們廣泛發(fā)現(xiàn)的需求，如我們需要閱讀，因此產(chǎn)生了書本。如我們需要生火煮菜，我們發(fā)明了鍋。這是我們能夠看得到的需求。這種需求的滿足，很難成為概念設計，概念設計應該是指我們那種不被發(fā)現(xiàn)的潛在的需求。如我們發(fā)現(xiàn)在電腦屏幕單靠鍵盤是難以精準地操作的，因此為了滿足屏幕精確操作的問題，設計師發(fā)明了鼠標。如蘋果的IPHOTO，設計的原意就是個人數(shù)字移動終端。這些驚艷一時的產(chǎn)品，就是概念設計的結(jié)晶，同時，也共同源自于那種潛在的需求。因此我們可以認為，概念設計的關(guān)鍵點就是發(fā)現(xiàn)那不容易被發(fā)現(xiàn)的潛在需求，并試圖滿足它。
2.2.3關(guān)于概念思維的方法
在工業(yè)設計公司里面，概念設計往往意味著有趣的創(chuàng)新和風險，然而當我們發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新是一門非常有價值的工作的時候，我們就會不遺余力地去尋找創(chuàng)新的方法。而在產(chǎn)品開發(fā)設計工作中，我們發(fā)現(xiàn)概念設計與創(chuàng)新思維是密切聯(lián)系在一起的。概念設計是基于對設計項目對應的客戶需求進行分析，從而提出可能的滿足的方案。在這個過程當中我們需要創(chuàng)新概念的介入，因為在實際的項目運作當中，我們并沒有太多的時間去做用戶研究與需求分析，而更著重的是設計師團隊對客觀世界的認識程度，從而通過討論分析以及各種快速的思維方法，去尋找解決問題的方案。
2.3概念設計的特征
2.3.1創(chuàng)造性
我們知道，概念設計其存在的意義是滿足人類不斷增加改變的物質(zhì)文化和精神文化的需求，能夠讓人類的精神世界和物質(zhì)世界能夠不斷的提升，使人類的生活更加的美好、舒適、高效。因此概念設計是具有創(chuàng)造性的設計活動，其創(chuàng)造性包括了產(chǎn)品形態(tài)的創(chuàng)造、產(chǎn)品功能的創(chuàng)新與產(chǎn)品使用方式的創(chuàng)新。形態(tài)的創(chuàng)造是基礎，功能的創(chuàng)造是深入，最終我們要達到的是整個產(chǎn)品對人的影響，包括生活上使用產(chǎn)品的方式整體的創(chuàng)新。
2.3.2前瞻性
概念設計是一種可以暫時無法實現(xiàn)的設計方式，其價值在提出滿足人們潛在需求的一個解決方案，既然是潛在需求，那就可以是不必現(xiàn)實馬上解決的。因此，概念設計可以天馬行空的進行想象。這就要求概念設計師對客觀世界有多層面的較為深入的認識，這樣才能發(fā)現(xiàn)市場上潛在的需求，潛在的需求是需要對未來有充分合理的想象才能發(fā)現(xiàn)的。概念設計看似天馬行空，實則是對未來的發(fā)展有前瞻性的認識。同時我們也會發(fā)現(xiàn)，這些基于未來需求的某些概念設計是現(xiàn)階段無法實現(xiàn)的，因此概念設計往往給人以不現(xiàn)實、無用的假象。這種假象的存在，實則是設計外行人士對概念設計的誤解。而概念設計的本身，應該是一種前衛(wèi)的，有設計研究價值和社會發(fā)展研究價值的設計。
2.3.3科技性
曾經(jīng)有一句話說“昨日的神話已經(jīng)成為今天的科技，今天的神話可能是明日的科技么？”古代我們在神話故事當中看到千里傳聲，今天移動電話是非常普通的產(chǎn)品。神話故事當中有飛天遁地，今日飛機潛艇早已進入我們的生活。概念設計，提出的是未來產(chǎn)品的設想，他將會以明日的科技作為實現(xiàn)的手段。所以說，科技性是概念設計的固有特性，是他所不能離開的土壤。
2.3.4試驗性
既然概念設計是一些未能實現(xiàn)的產(chǎn)品設計，那么概念設計的本身就是一個設計的試行，以試驗的形式去研究未來產(chǎn)品設計的方向，以試驗的形式去滿足未來人類的需求是概念設計的價值所在。概念設計在實現(xiàn)的過程當中，無論是工藝、原理、功能、使用方式等，可能都充滿了不成熟的試驗性，但正是這種合理的試驗為我們帶來產(chǎn)品設計的進步。
2.3.5層次性
一個產(chǎn)品的研發(fā)，會經(jīng)過很多步驟和過程，是很多不同的學科共同合作的結(jié)晶。對于一件產(chǎn)品而言，很可能其中的某些部分或者設計的某個流程是概念設計的成果。比如CMF設計的概念應用，很可能是針對一件成熟的產(chǎn)品，如電冰箱等，但由于表面處理和印刷的新材料新應用，使得產(chǎn)品有了新的飛躍。因此在這個層面上來看，也屬于概念設計的范疇。
3.改良設計的進化思維
3.1工業(yè)設計的“進化論”
進化，是源自于生物學上面的概念定義。按照達爾文的《進化論》，進化，又稱演化（evolution），在生物學中是指種群里的遺傳性狀在世代之間的變化。而這種變化，是在選擇壓力下，生物群體的遺傳組成隨時間而發(fā)生優(yōu)勝劣汰的改變，并導致相應的表型的改變。③在大多數(shù)情況下，這種改變使生物適應其生存環(huán)境。經(jīng)過了數(shù)億年的進化，我們發(fā)現(xiàn)生物的形態(tài)也只有長成現(xiàn)在的這個樣子，才是合理的、安全的、才能在這個世界上繼續(xù)繁衍。
總的來說我們發(fā)現(xiàn)，無論是生物還是產(chǎn)品，都遵從這一個共同的規(guī)則――適者生存。生物需要適應生態(tài)環(huán)境的變化，產(chǎn)品需要適應市場生態(tài)的變化。而兩者最終都會把合理有效優(yōu)質(zhì)的個體篩選出來，并淘汰掉不合理的個體。因此，我們利用生物進化論原理，我們發(fā)現(xiàn)了工業(yè)設計的一條規(guī)律性的理論――產(chǎn)品進化論。④
3.2“進化”思維與改良設計思維
產(chǎn)品之所以會進化，是因為改良設計方式的存在。套用生物學的概念來說，改良設計就相當于產(chǎn)品的下一代子產(chǎn)品設計。我們知道生物進化是根據(jù)生態(tài)環(huán)境的變化而逐代選擇變化的。在改良設計當中，我們也同樣進行著相同的事情。改良設計思維，就是要根據(jù)市場生態(tài)的各種因素，對這些影響市場的因素加以分析，最后找出改良點，從而指引新產(chǎn)品改良的方向?；蛟S，這種改良的過程就是改良設計的進化思維。
3.2.1改良設計的方法
我們知道改良設計是基于原有產(chǎn)品的基礎上，針對原有產(chǎn)品的問題進行改良的一種設計方式。但是如何找到原有產(chǎn)品的問題呢？這個應該是改良設計的核心問題了。
尋找原有產(chǎn)品的的問題，有的產(chǎn)品很容易尋找，因為原設計的問題太多，很容易就找到改良點。我們說這是因為原設計太多粗糙的原因。而在現(xiàn)實的市場環(huán)境下，一件產(chǎn)品的推出，是需要資金投入運營的。因此退存在于市場的產(chǎn)品必定是經(jīng)過詳細的推敲，可以說，市場上的產(chǎn)品身上的問題一般都是不明顯的。那么我們?nèi)绾握业绞袌霎a(chǎn)品的改良點呢？
3.3“產(chǎn)業(yè)鏈”與改良設計
產(chǎn)業(yè)鏈的概念，相信都不陌生，產(chǎn)業(yè)鏈與改良設計有著息息相關(guān)聯(lián)系。產(chǎn)業(yè)鏈是產(chǎn)品功能和工藝的配套，決定著產(chǎn)品開發(fā)設計的實現(xiàn)。因此，具有產(chǎn)業(yè)鏈的配套的產(chǎn)品，其進化發(fā)展的改良路線會很順暢。現(xiàn)今制造業(yè)的生態(tài)實際上是一個以產(chǎn)業(yè)鏈分布為上游的產(chǎn)品生態(tài)圈。全球化的產(chǎn)業(yè)鏈早已形成，區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展難以影響既定的產(chǎn)業(yè)鏈分布。在這樣的大環(huán)境下，很多產(chǎn)品的廠商實際上對產(chǎn)品改良設計的余地并不是很大。在改良設計當中，我們的很多改良點實際上是與產(chǎn)品的功能和工藝有關(guān)聯(lián)的，每當修改產(chǎn)品的核心功能和工藝的時候。就必然會牽涉到產(chǎn)業(yè)鏈的升級。
4.進化思維與創(chuàng)造思維
4.1關(guān)于產(chǎn)品開發(fā)的進化與創(chuàng)造
進化，源自與于生物學的概念。在產(chǎn)品設計當中，我們發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設計的過程與生物進化的過程有極大的相似之處，于是我們認為產(chǎn)品也是有一定的進化過程的。這種進化是基于舊有產(chǎn)品的改良，從而衍生出下一代產(chǎn)品的設計方法。因此我們或許可以認為進化思維的表現(xiàn)就是改良設計。
創(chuàng)造，在詞典當中的含義是指將兩個以上概念或事物按一定方式聯(lián)系起來，以達到某種目的行為或想出新的方法，創(chuàng)建新的理論，創(chuàng)出新的成績和東西。是建立在自己創(chuàng)新的基礎上來制造新事物。在產(chǎn)品設計當中，創(chuàng)造是我們常用的詞語，創(chuàng)造思維是工業(yè)設計所必不可少的思維方式。但是創(chuàng)造思維的產(chǎn)生充滿著偶然性，是靈光一閃的瞬間，同時也是客觀分析的結(jié)果。正因為這種思維的不確定性，在產(chǎn)品開發(fā)的概念設計當中尤為重視。概念設計是在研究分析用戶的需求的基礎上，提出的一種初步的籠統(tǒng)的解決方案的過程。因此概念設計相對沒有太大的制約，這也就給了創(chuàng)造思維以極大的空間去發(fā)揮。我們或許可以說，概念設計就是創(chuàng)造思維作用的體現(xiàn)。
4.2改良設計與概念設計在思維過程中的對比
4.2.1改良設計的優(yōu)勢與缺陷
通過對舊有產(chǎn)品的采樣和分析，找出存在問題，提出改良進化的方向，是改良設計的常規(guī)思維模式。在設計實務過程當中，改良設計的方法非常實用，目前也是市場上大部分產(chǎn)品設計程序的主要思路。改良設計的方式有著無可替代的優(yōu)勢：
（1）市場上的大多數(shù)產(chǎn)品，都是基于前代產(chǎn)品的基礎進行改良進化的。因此在實際的項目運作當中，使用改良設計思維的幾率會非常大。
（2）改良設計有其固有的方法可以讓我們尋找到產(chǎn)品存在的問題，可以使我們的設計師高效率地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在的問題，從而有足夠的理據(jù)去支持自己設計作品的應用。
（3）改良設計思維尤其適合應用在成熟的產(chǎn)品市場，如家電、家具、消費電子產(chǎn)品、交通工具等行業(yè)。因為這些行業(yè)的產(chǎn)品都是相對成熟的產(chǎn)品，在市場上都會有前代產(chǎn)品，如此設計師便可以去分析現(xiàn)有產(chǎn)品的問題，然后提出新設計。
通過對舊有產(chǎn)品的分析去找到問題，提出設計點，從而進行新的下一代的產(chǎn)品方案，是改良設計的思維模式。這是一種很合理有效的產(chǎn)品開發(fā)思維，但并不是萬能全面的產(chǎn)品設計方法，在某些方面改良設計還是存在一定的缺陷的：
（1）從改良設計的流程看來，原產(chǎn)品是改良設計存在的立足點。立足于原產(chǎn)品就很可能會受到原產(chǎn)品的限制，甚至像軌道效應般的沿著原產(chǎn)品的某些錯誤路線繼續(xù)走下去，影響了創(chuàng)造性的概念的應用，因此，我們應該對改良設計有清晰的理解。
（2）改良設計是以進化的思路去考慮下一代產(chǎn)品的開發(fā)的，然而就像生物學的進化一樣，進化的路線其實不一定是正確的。在產(chǎn)品開發(fā)上，假如我們走錯了產(chǎn)品進化的方向，對產(chǎn)品而言是非常大的教訓。因此，改良設計必須要做充分的用戶需求調(diào)研。最大限度地為產(chǎn)品進化的方向保駕護航。
（3）改良設計的理念是使產(chǎn)品不斷地進步升級，從而滿足市場的需求。一個產(chǎn)品要滿足市場的需求，首先必須滿足市場對產(chǎn)品的功能的需求。我們知道形式的需求相對是可以通過設計來進行滿足的，然而功能的需求在實際產(chǎn)品開發(fā)當中往往受制于上游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此產(chǎn)品的改良設計必須與產(chǎn)業(yè)鏈的概念相聯(lián)系。只有產(chǎn)業(yè)鏈支持的情況下，產(chǎn)品的改良才有會實現(xiàn)的可能。改良設計深化也會受到上游產(chǎn)業(yè)及用戶意見的影響，在改良的過程當中也會有走出改良方向的情況出現(xiàn)。這是制造業(yè)之疼，卻又是我們必須面對的。因此，要想通過進化成為行業(yè)領先的產(chǎn)品，首先必須要占領產(chǎn)業(yè)鏈的上游。
4.2.2概念設計的優(yōu)勢與缺陷
概念設計由于其制約較少，尤其適合進行創(chuàng)造性的產(chǎn)品開發(fā)活動，是創(chuàng)造性思維的體現(xiàn)，所以概念設計以其獨特的思維方式和操作流程深得廣大設計師的喜愛。概念設計之所以廣受愛戴是有其優(yōu)勢的：
（1）概念設計沒有太多的制約，可以從幻想中去實現(xiàn)需求的滿足。因此概念設計廣受歡迎。
（2）概念設計重視客戶的需求，尤其是客戶的潛在需求，對于探索未來市場發(fā)展的方向有極其重要的意義。是其他設計方式所不能替代的。
（3）概念設計尤其適合創(chuàng)造性強、工藝要求不高的行業(yè)，如精品玩具、文具、禮品、包裝等行業(yè)。由于這些行業(yè)的工藝制約較少，不需要太多的上游產(chǎn)業(yè)鏈支撐，因此非常適合概念設計的實現(xiàn)。在這些行業(yè)里面往往能夠使概念設計成為現(xiàn)實的產(chǎn)品。
（4）概念設計尤其適合設計競賽，設計競賽往往不需要太多的現(xiàn)實支持，因此非常適合概念設計的應用。競賽的獎項雖然對于公司項目沒有直接的幫助，但是對于學生和設計師而言是一種非常鼓舞的社會認可。
概念設計與改良設計一樣，也具有一定的局限性：
（1）概念設計往往無法實現(xiàn)。由于基于用戶潛在需求的滿足，也就是非現(xiàn)實需求的滿足，因此他的立足點就已經(jīng)有不現(xiàn)實的地方。再者概念設計往往是以未來實現(xiàn)為目標的設計，因此往往給人以空中樓閣的感受。
（2）概念設計的的產(chǎn)品是沒有經(jīng)過市場驗證的產(chǎn)品，它的實現(xiàn)能否適應市場的競爭是一個無法確定的因素。對于無法適應市場生態(tài)的產(chǎn)品，只能是一件試驗品，雖然實驗能夠提供很豐富的數(shù)據(jù)，但畢竟不能作為產(chǎn)品去實現(xiàn)利潤。
（3）概念設計立足于用戶的潛在需求，這種潛在需求也是通過現(xiàn)實的分析推導出來的，具有一定的風險性，即使概念設計的產(chǎn)品能夠以現(xiàn)實科技的手段實現(xiàn)，也同樣存在巨大的市場風險。很少企業(yè)會以一件概念性產(chǎn)品作為企業(yè)推銷的重點，因此概念設計具有較高的風險性。
4.3“創(chuàng)造”與“進化”在行業(yè)適應性上的對比
市場上各行各業(yè)有著豐富多彩的產(chǎn)品，而工業(yè)設計的理論畢竟是有限的。正如概念設計與改良設計，這兩種設計的思維方法誰也不能說能夠適用于所有的產(chǎn)品。所以概念與改良應該有其對應的行業(yè)適應性。
改良設計是一種穩(wěn)步前進的方式進行設計的改良，正如生物的進化一樣，是經(jīng)過漫長的時間來選擇的。因此改良設計尤其適用于成熟的行業(yè)，如家電、交通工具、家具等行業(yè)。因為這些行業(yè)的每一款產(chǎn)品，都是在市場上久經(jīng)考驗的商品。每一件市場上的產(chǎn)品都有其存在的合理性。所以，每一款新的產(chǎn)品的設計開發(fā)，必定是基于前一代產(chǎn)品的基礎上的。
概念設計思維是一種創(chuàng)造性的思維，它可以是通過頭腦風暴或者靈光一現(xiàn)的方式獲得，但都是必須是基于用戶的需求或者潛在需求的方式獲得。概念獲得的過程充滿著偶然性，因此，概念設計不能應用在邏輯性較強的傳統(tǒng)行業(yè)當中。相反，他可以很好地在一些新生行業(yè)中得到市場，如：精品禮品的開發(fā)、動漫形象的設計、數(shù)字通信界面、新技術(shù)的應用等創(chuàng)新性較強的行業(yè)。在這些創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)當中，概念設計被用于創(chuàng)新的實現(xiàn)形式，創(chuàng)新的價值是不可沽量的，同樣概念設計的價值也是不可估量的。
結(jié)論
我們發(fā)現(xiàn)在實際的產(chǎn)品開發(fā)過程當中，其實是難以單獨使用改良設計的方式或者概念設計的方式去實現(xiàn)產(chǎn)品設計的進步。在具體的案例當中我們會發(fā)現(xiàn)，改良與概念實際上是相互扶持、相互協(xié)調(diào)地幫助產(chǎn)品開發(fā)的。概念設計重創(chuàng)造，改良設計重進化，實際上是工業(yè)設計產(chǎn)品開發(fā)思維的一對翅膀，有了這對翅膀，我們的設計師、我們的產(chǎn)品才能展翅高飛。（作者單位：廣東省輕工業(yè)高級技工學校）
注解：
①《廣東省工業(yè)設計發(fā)展情況》工信部工業(yè)設計座談會匯報材料.廣東省工業(yè)設計協(xié)會秘書處
②《產(chǎn)品概念設計》高教出.梁玲琳.P.12ISBN 978-704-027664-0
③百度百科.遺傳學定義
④鄭志強.工業(yè)設計中的進化論，江南大學，2009-06-01
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[5]鄭志強.工業(yè)設計中的進化論，江南大學，2009-06-01
[6]廣東省工業(yè)設計協(xié)會秘書處.廣東工業(yè)設計發(fā)展情況，工信部工業(yè)設計座談會匯報材料.2014
[7]梁玲琳.產(chǎn)品概念設計.高等教育出版社ISBN：9787040276640
[8]唐智.產(chǎn)品改良設計.中國水利水電出版社.2012ISBN：9787517001409
關(guān)鍵詞：井壁安全預測，支持向量機
中圖分類號：P624.8 文獻標識碼：A 文章編號：
1.引言
近年來隨著煤炭開挖深度的增加，開挖速度的加快，開挖風險也與之劇增，井壁的安全預測顯得越來越重要。而井壁的穩(wěn)定是一個復雜的非線性動態(tài)系統(tǒng)，與土層厚度，滲透系數(shù)，地質(zhì)構(gòu)造，埋深等有關(guān)，因此本文特為之提出了一種基于支持向量機的方法。
2.支持向量機算法原理
Vapnik【6,7】等于1995年提出了支持向量機這一新的通用機器學習方法。SVM是基于結(jié)構(gòu)風險最小化原則的方法，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的基于經(jīng)驗風險最小化原則的常規(guī)神經(jīng)網(wǎng)絡方法。其算法是一個凸二次優(yōu)化問題，保證找到的解是全局最優(yōu)解，能較好的解決小樣本，非線性，高維數(shù)等實際問題，且問題的復雜度不取決于特征的維數(shù)，具有良好的推廣能力。
設回歸樣本集為，
其中
假定存在一超平面：可以將樣本集線性分開，基于不敏感損失函數(shù)建立最優(yōu)化問題
（1）
在式（1）中引入松弛變量
和懲罰參數(shù)C，便得到C-SVR的原始問題。
轉(zhuǎn)化為對偶問題
引入核函數(shù)
到式（3），將線性不可分問題轉(zhuǎn)換到高維空間得
求解該優(yōu)化問題，建立超平面
,（5）
3. 井壁安全預測的實例分析
井壁安全預測受眾多因素影響，在確定網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)時必須考慮模型的簡便易行，本文在分析井壁時，考慮的主要是井壁的深度，土層厚度，滲透系數(shù)，地質(zhì)構(gòu)造等4個影響因素。
本文從某礦收集的實測數(shù)據(jù)作為樣本，見表1，選取前6個樣本作為預測模型的學習樣本，取7,8個亞樣本實例用于實驗樣本，后2個用來作為檢驗樣本。
表1凍結(jié)壓力及地質(zhì)因素樣本表
表2支持向量機基本參數(shù)
學習樣本集確定后，模型的建立，主要是選擇相應的SVM參數(shù)：核函數(shù)和C，本文SVM模型計算選用徑向基核函數(shù)，C初始值為100，循環(huán)次數(shù)為10，循環(huán)步長10；參數(shù)g初始值設為1，循環(huán)次數(shù)為10，循環(huán)步長為0.1；回歸模型擇優(yōu)標準為標準差，回歸帶寬初始值設為0.1，循環(huán)次數(shù)為10，循環(huán)步長為0.1，損失函數(shù)疊加上界為2000，回歸迭代最大次數(shù)設為10000。
運行后支持向量機相關(guān)參數(shù)見表2。
通過模型計算可得最優(yōu)模型中的參數(shù)C=100，w=0.1，g=1.9，KT條件中的最大偏移量maxdiff=0.00082。支持向量SV有9個（包括0個在邊界上），epsilon不敏感損失函數(shù)：loss=0，用所有訓練向量求出的=19.42367，用最優(yōu)模型對檢驗文件進行回歸計算：絕對差=4.54498.。表明結(jié)果是相近的。相關(guān)預測結(jié)果見表3。
表3預測結(jié)果分析
從表3預測結(jié)果可以看出真實值與預測值相差很小，證明了模型的實用性，可行性。
4.本文小結(jié)
通過選擇徑向基核函數(shù)建立支持向量機模型預測井壁安全，能夠有效準確的對系統(tǒng)進行安全預測，為礦井安全生產(chǎn)和安全管理提供了依據(jù)，從而能夠及時的預測，控制災害，減少事故損失。
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摘要：BIM技術(shù)在建設工程項目中的應用越來越多，工程界對于BIM技術(shù)的價值有了更加深刻的理解和認識，BIM相關(guān)技術(shù)正在越來越多地應用到建設工程項目的各個階段，在鋼筋工程量計算方面，BIM技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用，對于準確控制工程造價具有重要的意義。
關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；鋼筋工程量；平面整體表示法
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）50-0071-03
引言：
BIM（建筑信息模型，Building Information Modeling）的概念最早在20世紀70年代提出，對其最早的定義是：建筑信息模型集成了所有的幾何模型信息、功能要求和單元性能，將一個建筑項目整個生命期內(nèi)的所有信息集成了一個單獨的建筑模型中，而且還包括施工進度、建造過程、維護管理等過程信息[1-2]。近年來BIM技術(shù)得到了快速的發(fā)展，在建設工程界BIM技術(shù)得以廣泛應用和推廣，BIM技術(shù)對于建筑業(yè)的技術(shù)革新作用和意義已經(jīng)在全球范圍內(nèi)得到了工程界人士的認可，對于BIM技術(shù)研究和應用的推廣也成為當前建筑業(yè)的一個熱點話題，在國家政策方面，BIM技術(shù)也得到了國家的鼓勵和推廣，基于BIM技術(shù)的相關(guān)應用軟件也如雨后春筍般迅速發(fā)展，并應用到建設工程領域的各個階段，得到建設工程項目各方主體的逐步認可。BIM技術(shù)相關(guān)規(guī)范在不斷頒布于完善中，在當前國內(nèi)外大型項目中，如上海迪斯尼樂園項目、上海中心大廈等著名建設工程項目中，BIM技術(shù)都發(fā)揮了重要的作用，成為建設工程界學習借鑒的成功典范，可以說BIM技術(shù)的發(fā)展，為建筑業(yè)帶來了一次技術(shù)發(fā)展的革命。
一、BIM技術(shù)的特點
1.BIM技術(shù)是一種多維度的數(shù)據(jù)信息模型，基于BIM技術(shù)的建筑信息模型，將傳統(tǒng)2D、3D建筑信息結(jié)合時間、造價等因素，可以全方位展示建設工程項目信息，將建設工程項目以更加多維的角度展示在建設工程參與方面前。通過將建筑設計方案動態(tài)、可視化展示，使業(yè)主和施工方、監(jiān)理方等都能直觀地理解設計方案，通過對建設項目的詳細了解，進行“碰撞檢查”等，確認設計方案的施工可行性，從而避免施工過程中的設計變更及索賠等事項，讓建設項目各參與方在同一信息平臺上對項目進行項目管理，達到協(xié)同工作、信息共享、高效溝通的目的，這是對于項目的順利進行是十分有利的因素。
2.BIM是可視化設計和分析技術(shù)，對建設項目的模型進行定義，在設計階段即可完成項目的三維展示，并能實現(xiàn)三維漫游、材質(zhì)紋理、透明度、動畫等真實模型的顯示功能，通過對建設項目全方位的展示，實現(xiàn)在項目策劃、運行和維護的全生命周期中進行共享和傳遞，使工程技術(shù)人員對各種建筑信息做出正確理解和高效應對，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用。應用BIM技術(shù)對建設工程項目建模之后，建設項目的數(shù)據(jù)庫即形成，自建設項目的設計階段開始，貫穿項目的全生命周期，建設項目各參與方均能通過視覺直觀了解項目項目，彌補了傳統(tǒng)設計方式的不足，避免了建設項目各參與方對于建設工程項目的理解偏差。
3.BIM技術(shù)體現(xiàn)協(xié)同工作的過程，建設項目的順利推進需要業(yè)主、設計單位、施工單位等各方的協(xié)調(diào)和配合，BIM模型的數(shù)據(jù)庫可以覆蓋項目各階段的數(shù)據(jù)需求，保證項目各參與方在不同階段不同專業(yè)之間的協(xié)同工作，設計階段的數(shù)據(jù)模型可以無縫地傳遞給施工階段，從而實現(xiàn)項目各參與方的數(shù)據(jù)同步與有效協(xié)同，同時施工階段的數(shù)據(jù)模型也可以順利傳遞到建設工程項目的運營維護階段，為項目的智能維護管理及物業(yè)管理等提供便利。BIM技術(shù)為項目的整體協(xié)同工作提供了平臺，有利于提高工作效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，最終節(jié)約成本和資源，提升工程建設的精細化管理水平，也為項目方案優(yōu)化及項目的一體化管理奠定了基礎。
二、BIM技術(shù)在建設工程項目中的作用
1.碰撞檢測與施工模擬。BIM技術(shù)為建設工程項目建筑、結(jié)構(gòu)、機電等建立模型，這些模型之間可以進行各專業(yè)的碰撞檢測與施工模擬，實現(xiàn)在施工之前能及時進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件與管線布置之間的碰撞檢測和分析，并通過模擬施工過程，及構(gòu)件的動態(tài)模擬安裝，及時發(fā)現(xiàn)各專業(yè)的設計中存在的矛盾，從而減少施工中的施工設計變更，及時優(yōu)化施工方案，調(diào)整資源配置。同時對于建設項目施工過程的動態(tài)模擬，可以更好掌握項目的施工進度，實現(xiàn)對于建設工程項目的主動控制，自動對比和分析計劃進度與實際進度之間的偏差，并及時調(diào)整施工方案，保證項目的順利進行。
關(guān)鍵詞：模擬攝影測量解析攝影測量 數(shù)字攝影測量
中圖分類號：F767文獻標識碼： A
1 攝影測量學綜述
攝影測量學有著悠久的歷史，19世紀中葉，攝影技術(shù)一經(jīng)問世，便應用于測量。攝影測量從模擬攝影測量開始，經(jīng)過解析攝影測量階段，現(xiàn)在已經(jīng)進入了數(shù)字攝影測量階段。
攝影測量學是對研究的對象進行攝影，根據(jù)所獲得的構(gòu)像信息，從幾何方面和物理方面加以分析研究，從而對所攝對象本質(zhì)提供各種資料的一門學科。攝影測量的技術(shù)手段有模擬法、解析法與數(shù)字法。根據(jù)目前我公司航空攝影測量技術(shù)的應用情況，以JX-4C數(shù)字攝影測量工作站為例簡單介紹一下數(shù)字攝影測量在工程中的應用。
2 數(shù)字攝影測量
數(shù)字攝影測量是利用相關(guān)裝置代替觀測者眼睛的立體觀察作用，在測圖過程中根據(jù)影像色調(diào)灰度的相似性進行影像相關(guān)。
2．1數(shù)字影像相關(guān)
數(shù)字相關(guān)是采用數(shù)字計算機把像對數(shù)字化后取得灰度級值，用數(shù)值計算方法探求左右影像的相似程度，完成影像相關(guān)確定同名點的位置。
2．2數(shù)字影像測圖過程
數(shù)字影像測圖是使用按灰度元素數(shù)字化的航攝像片，利用電子計算機的運算，通過所建立的帶有像元素灰度的數(shù)字高程模型，形成線劃等高線、正射影像圖和采集地形地物要素，其主要步驟是影像數(shù)字化、影像的定向、建立數(shù)字高程模型和等高線及4D產(chǎn)品的生產(chǎn)。
3．數(shù)字攝影測量實踐
3．1工程概況
某建設單位委托我公司對其所轄區(qū)域內(nèi)約200平方公里的地塊進行1:2000全數(shù)字航空攝影測量。測區(qū)內(nèi)地形基本以山地及高山地為主，海拔最高處為太白崗（1208.3米），最低處為梧桐村（約55米），石東線及24省道貫通測區(qū)南北。
3．2資料準備
本測區(qū)航攝任務由建設單位委托某部隊完成。使用兩臺航攝儀進行航攝，其中片號00001～00819由LMK-TOP航攝儀完成，片號00821～03003由RC-30航攝儀完成，航攝時間為2013年3月28日～2013年6月18日。平均航攝比例尺1:10000，山區(qū)約1:8000，平地約1:11000，航高約為1900米，航向重疊一般為60%～65%，旁向重疊一般為30%～35%。
3．3 作業(yè)流程
⑴ 平面、高程控制測量
本項目利用美國產(chǎn)Trimble 5800型GPS施測25個四等靜態(tài)GPS控制點；利用Trimble DINI12型電子水準儀施測由14個四等GPS控制點和4個已知二等水準點組成的結(jié)點網(wǎng)，水準網(wǎng)路線長為132.6km。該網(wǎng)由4個環(huán)組成，環(huán)最大長度為89.4km，結(jié)點間最大長度為73.5km。
⑵ 像片控制點布設及測量
①布點
整個航攝區(qū)由11條航線覆蓋，共計187張航片。像控點的布設采用區(qū)域網(wǎng)法，點的編號為P-Y，Y為順序流水號，共計65個，所有區(qū)域的順序號均不重復。
②剌點、整飾
為提高成圖精度，剌點目標都選在影像清晰的明顯地物點，點位的實地辨認精度小于0.1m。剌點后打入木樁標注，并立即進行統(tǒng)一編號和實地繪制點位略圖。
剌點均兩人對剌，剌點誤差和剌孔直徑不大于0.1mm，而且剌透無雙孔，否則換片重剌。
像片整飾按相關(guān)規(guī)范要求執(zhí)行。平高點刺點用直徑5mm的紅色圓圈表示并注明點號和高程，轉(zhuǎn)刺點用直徑10mm相應顏色的圓圈表示，并注明剌點片號，反面點位說明、略圖和剌孔位置一致。
③像片控制測量
像控點觀測使用美國產(chǎn)Trimble 5800（天寶）型雙頻GPS接收機，采用NBCORS觀測方法進行。
⑶ 數(shù)字空中三角測量
本工程加密作業(yè)軟件為四維測繪技術(shù)公司開發(fā)的GXP-AAT，并按半自動方式作業(yè)，首先利用人工在屏幕上直接選取、量測測圖定向點，然后采用數(shù)字影像匹配技術(shù),產(chǎn)生大量的同名點（自動點），最后人工點和自動點一起整體平差，平差結(jié)束以后輸出最終成果資料。此方法作業(yè)速度快，模型與模型、航線與航線之間的連接點很多，網(wǎng)的結(jié)構(gòu)很強，沒有大的粗差，可提供一套可靠的空三加密成果。
⑷ 全數(shù)字航測成圖
全數(shù)字航測成圖作業(yè)儀器采用四維測繪技術(shù)公司研制開發(fā)的JX-4C全數(shù)字攝影測量工作站，其具體作業(yè)流程如下圖。
3．4 JX-4C全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)體會
⑴ 利用 JX-4C 測圖系統(tǒng)測圖時要求外業(yè)成果一定要符合規(guī)范要求，成果文字要表達清楚，否則會影響到測圖工序，并一步步傳遞到最后，很難消除。
⑵ 在進行測圖前，要建立相應的數(shù)字地面模型，也就是我們所說的定向。這項工作有時是自動的，有時是用人工操作的，難免會有些誤差，所以也要求我們的作業(yè)員要精心操作，定向誤差一定要控制在允許誤差范圍之內(nèi)，否則后期成果精度難以保證。
⑶ 在測圖工作中，大量的地物、地貌需要人工進行采集，由于人與人之間存在著差異，對于地物點和地形點的采集，都有可能存在差異，這就需要我們的測圖人員要經(jīng)過相關(guān)知識的學習和嚴格的培訓，才能達到上崗操作，同時還應具備高水平的立體觀察能力和判讀能力以及嚴格的工作態(tài)度。
⑷ 在 JX-4C 測圖工作中，對于測圖成果的保存及備份應做到及時、準確。即使是在測圖當中，也要設置正確的自動保存時間，以免由于突然斷電等意外因素造成的成果丟失。更應該注意的是，重復圖名在一個目錄下的再次鍵入會使原有成果被覆蓋，如果新鍵入的是空文件，那原來的內(nèi)容就丟失了。
⑸ 在 JX-4C 測圖系統(tǒng)的測圖過程中，尤其是在測繪地貌的過程中，等高線的內(nèi)插功能要求在等傾斜情況下內(nèi)插，對有小變化的地形區(qū)域內(nèi)，內(nèi)插的曲線常會出現(xiàn)主體偏沉或偏浮現(xiàn)象，不會像用手工采集出來的那樣準確切住模型，這一點還需進一步完善功能。
4．結(jié)論
隨著計算機技術(shù)的普及，航空攝影測量尤其是數(shù)字測圖技術(shù)的日臻完善。利用航空攝影測量技術(shù)從事大比例尺數(shù)字地形圖生產(chǎn)將越來越廣泛，通過該項目的研究使我們探索出了一套成熟的航攝成圖技術(shù)，這必將大大提高我公司在地形圖測繪方面的工作效率、更進一步降低勞動成本，同時也提升了自身的綜合實力。在以后的工作中，我們必須在航攝技術(shù)的應用中不斷自我完善，以不斷提高公司在社會中的競爭地位。
參考文獻
[1]王志勇、張繼賢 、黃國滿，2012. 《數(shù)字攝影測量新技術(shù)》.測繪出版社.
[關(guān)鍵詞] 吡柔比星；急性髓系白血?。慌R床效果；劑量
[中圖分類號] R733.71 [文獻標識碼] B [文章編號] 1673-9701（2012）30-0016-03
The clinical effect of pirarubicin with different dose in acute myeloid leukemia patients
ZHANG Zhongqiang WU Tao YU Hongtao HE Jinzhao
The Second Medical Department of Heyuan City People’s Hospital， Heyuan 517000，China
[Abstract] Objective To investigate the clinical effect of pirarubicin with different dose in acute myeloid leukemia patients. Methods All 113 acute myeloid leukemia patients were enrolled from February 2008 to September 2011 in our hospital， they were divided into control group（n = 57） and observation group （n= 56） according to the drug the chose while in hospital， the control group was given pirarubicin 20 mg/（m2·d） and the observation group was given 40 mg/（m2·d），the clinical effect and untoward effect were compared between two groups. Results The complete response rate， overall response rate were 39.3%，92.9% in observation group and 29.8%， 80.7% in the control group， P < 0.05； the not ease rate was 19.3% in control group， was higher than 7.1% in observation group， P < 0.05； The incidence of untoward effect was 94.7%， was higher than 78.9% in control group. Conclusion Larger dose pirarubicin can increase the clinical effect in acute myeloid leukemia patients， but also increase the emerging of untoward effect， so the using of pirarubicin needs considering the circumstance of patients.
[Key words] Pirarubicin； Acute myeloid leukemia； Clinical effect； Dose
白血病是一類造血干細胞惡性克隆性疾病，因白血病自我更新增強、增殖失控、分化障礙、凋亡受阻，因而停滯在細胞發(fā)育的不同階段。在骨髓和其他造血組織中，白血病細胞大量增生累積，使正常造血受抑制并浸潤至其他器官和組織[1]。急性髓系白血病包括所有非淋巴細胞來源的急性白血病，具有高度異質(zhì)性疾病群。TA方案（吡柔比星+阿糖胞苷）是治療急性髓系白血病常用的臨床化療方案，具有臨床效果好，毒副作用低等臨床優(yōu)點，能有效地緩解患者癥狀[2，3]。吡柔比星進入細胞內(nèi)后迅速分布于細胞核，抑制DNA聚合酶α和β，阻礙核酸的合成。藥物嵌入DNA的雙螺旋鏈，使腫瘤細胞終止在G2期，不能進行到細胞分裂期，導致腫瘤細胞死亡[4]。本研究旨在探討不同劑量的吡柔比星應用于急性髓系白血病治療的臨床效果，現(xiàn)報道如下。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
入選2008年2月～2011年9月在我院就診的急性髓系白血病患者113例，其中男76例，女37例，年齡27～73歲，所有患者均為初次就診，診斷主要依賴于患者的臨床表現(xiàn)、血象以及骨髓象。根據(jù)國際上常用的法美英FAB分類法將所有患者進行臨床分型。根據(jù)患者住院期間用藥的不同將其分為對照組（n = 57）和觀察組（n = 56），兩組患者在年齡、性別、白血病發(fā)病情況等方面的差異無統(tǒng)計學意義，具有可比性。
1.2 治療方法
所有患者在入院后均完善相關(guān)檢查，給予TA化療方案，在用藥期間均給予一般治療，如保肝、鎮(zhèn)吐、補液、營養(yǎng)支持等。兩組患者均給予阿糖胞苷（哈爾濱博萊制藥有限公司；國藥準字H20070140）150 mg/（m2·d），治療7 d，對照組患者在此基礎上增加吡柔比星（深圳萬樂藥業(yè)有限公司；國藥準字H10930106）20 mg/（m2·d）治療，用藥3 d；而觀察組患者給予吡柔比星40 mg/（m2·d）治療，用藥3 d，7 d為1個療程；治療2個療程，兩個療程間隔14～21 d，用藥期間觀察患者的臨床療效以及出現(xiàn)的不良反應。
1.3 療效判斷標準
根據(jù)《內(nèi)科學》（第7版）的評價標準將患者的臨床療效分為完全緩解、部分緩解和未緩解。完全緩解：白血病的癥狀和體征消失，外周血中性粒細胞絕對值≥1.5×109/L，血小板≥100×109/L，白細胞分類中無白血病細胞，骨髓中原始粒Ⅰ型+Ⅱ型≤5%，無Auer小體；部分緩解：患者癥狀和體征以及血象、骨髓象均有不同程度的改善，但未達到完全緩解的標準；未緩解：患者未出現(xiàn)相應改善甚至惡化。計算患者總有效率=（完全緩解人數(shù)+部分緩解人數(shù)）/總?cè)藬?shù)×100%。
1.4 統(tǒng)計學處理
采用SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計學分析，計量資料采用均數(shù)±標準差（x±s）表示，兩組間資料比較采用t檢驗；計數(shù)資料用百分比表示，采用χ2檢驗，P < 0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2 結(jié)果
2.1 兩組患者臨床資料比較
兩組患者在年齡、性別、FAB分型等方面的差異無統(tǒng)計學意義（P > 0.05），具有可比性。見表1。
表1 兩組患者臨床資料比較
2.2 兩組臨床療效比較
觀察組患者完全緩解率、總有效率分別為39.3%、92.9%，顯著高于對照組患者的29.8%、80.7%，差異均具有統(tǒng)計學意義（P < 0.05）；對照組患者未緩解率為19.3%，顯著高于觀察組患者的7.1%，差異具有統(tǒng)計學意義（P < 0.05）。見表2。
2.3 兩組不良反應發(fā)生率比較
兩組患者主要的不良反應為骨髓抑制、胃腸道反應、肝功能異常，觀察組患者不良反應發(fā)生率為94.7%，高于對照組患者的78.9%，差異具有統(tǒng)計學意義（P < 0.05）。見表3。其中骨髓抑制的主要臨床表現(xiàn)為外周血白細胞、血小板減少，繼發(fā)感染、發(fā)熱、出血等，對于出現(xiàn)骨髓抑制的患者采用集落刺激因子、抗感染、輸血等支持治療后癥狀緩解。
表3 兩組不良反應發(fā)生率比較[n（%）]
3 討論
近年來，隨著環(huán)境污染的加劇，白血病的發(fā)病率呈現(xiàn)逐漸上升趨勢，成為影響人類健康和威脅生命的主要疾病之一。白血病其本質(zhì)為造血干細胞的惡性克隆性疾病，發(fā)病時骨髓中異常的原始細胞和幼稚細胞大量增殖并抑制正常造血，廣泛浸潤肝臟、脾、淋巴結(jié)等各種臟器，因此患者的主要臨床表現(xiàn)為貧血、出血、感染和浸潤等[5]。對于急性髓系白血病，治療的首要目的是進行誘導緩解治療，在此階段中，化療是最主要的治療手段[6]。其治療的主要原則是藥物足量、足療程進行治療，分析顯示，白血病的臨床緩解程度與患者臨床用藥的劑量存在一定的關(guān)系，劑量越大，其臨床效果越好，患者達到的緩解時間也就相對越短，緩解持續(xù)的時間就越長，患者的預后也相對較好[7，8]。
目前對于急性髓系白血病治療的主要方案為TA方案，主要藥物為阿糖胞苷和吡柔比星，二者聯(lián)合應用臨床效果顯著且患者毒副作用較少。阿糖胞苷為一種嘧啶類抗代謝藥物，其發(fā)揮作用的主要機制是阻斷細胞DNA合成，最終發(fā)揮抑制細胞增殖的作用。臨床研究顯示，其對于白血病具有非常顯著的臨床療效，尤其是急性粒細胞性白血病[9]。而吡柔比星為蒽環(huán)類抗腫瘤藥物，因其作用具有非特異性，因而在臨床上廣泛用于各類腫瘤的化學治療[10]，其作用的主要機制為抑制DNA聚合酶α和β，阻礙核酸的合成。藥物嵌入DNA的雙螺旋鏈，使腫瘤細胞終止在G2期，不能進行到細胞分裂期，導致腫瘤細胞死亡，與阿糖胞苷聯(lián)合應用時具有顯著的協(xié)同作用。在本研究中，通過比較不同劑量吡柔比星對急性髓系白血病的作用，研究發(fā)現(xiàn)，增加劑量可以顯著提高患者的臨床療效，增加患者的完全緩解率和總有效率；但較大劑量組患者其不良反應發(fā)生率顯著高于低劑量組，這與理論上是符合的。分析顯示，患者出現(xiàn)的主要不良反應為骨髓抑制、胃腸道反應、肝功能異常，而未見其他嚴重不良反應，如心臟毒性等，因此在臨床實踐中，對于病情嚴重者，可以給予較大劑量的治療，并且在治療過程中，做好各項輔助治療，減輕不良反應的出現(xiàn)，使患者獲益最大。骨髓抑制是多數(shù)化療藥的常見毒性反應，大多數(shù)化療藥均可引起不同程度的骨髓抑制，使周圍血細胞數(shù)量減少，較常見的藥物如阿霉素、泰素、卡鉑、異環(huán)磷酰胺、長春堿類等。
綜上所述，阿糖胞苷聯(lián)合吡柔比星治療急性髓系白血病臨床效果顯著，增加吡柔比星劑量可以提高患者的臨床效果，但是也會增加患者的不良反應的出現(xiàn)，因此在臨床實踐過程中應根據(jù)患者病情進行權(quán)衡使用。
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