時間：2023-10-15 15:33:38
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二十多年來,醫(yī)院信息化建設(shè)包括計算技術(shù)、存儲技術(shù)、集成技術(shù)在內(nèi)的信息技術(shù)的各個方面都取了長足發(fā)展,相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品在醫(yī)院信息化的各個環(huán)節(jié)也得到了不同程度的應(yīng)用。在計算能力方面,越來越先進(jìn)的PC級服務(wù)器系統(tǒng)和小型機(jī)計算系統(tǒng)進(jìn)入到醫(yī)院;數(shù)據(jù)存儲方面,所有類型的大規(guī)模存儲產(chǎn)品(無論是傳統(tǒng)的SAN架構(gòu)、IP構(gòu)架還是IP-SAN架構(gòu))都在醫(yī)院信息化中有了應(yīng)用;應(yīng)用開發(fā)方面,消息總線等應(yīng)用集成手段也在應(yīng)用開發(fā)中得到使用;其他如最先進(jìn)的備份產(chǎn)品、電源產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品、安全產(chǎn)品等也在醫(yī)院里經(jīng)?？梢钥吹?。
雖然所有最先進(jìn)的信息技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)院信息化中得到了應(yīng)用,但我們感覺醫(yī)院信息應(yīng)用在易管理性、實時性、可靠性、安全性、易擴(kuò)展性等方面仍然存在著諸多問題。
本文嘗試通過對醫(yī)院發(fā)展到現(xiàn)階段所遇到的主要問題進(jìn)行深入分析,并借鑒其他行業(yè)成熟IT建設(shè)經(jīng)驗,來探討醫(yī)院信息系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)用數(shù)據(jù)中心架構(gòu)來解決相關(guān)問題的可能性。
當(dāng)前醫(yī)院信息化遇到的主要問題
1. 應(yīng)用集成問題凸顯
在醫(yī)院信息化建設(shè)初期,同一產(chǎn)品提供商構(gòu)架為醫(yī)院的信息化提供了一種很好的解決方案,回避了各個系統(tǒng)模塊的集成問題,并在很大程度上提高了醫(yī)院在采購相關(guān)模塊時的性價比。
不過最近幾年,隨著醫(yī)院信息系統(tǒng)的發(fā)展從第一階段以財務(wù)、藥品和管理為中心的相關(guān)模塊建設(shè),轉(zhuǎn)向以患者信息為中心的臨床業(yè)務(wù)模塊的發(fā)展階段,醫(yī)院在進(jìn)行信息化建設(shè)中仍然采用同一產(chǎn)品提供商構(gòu)架已經(jīng)不再具有現(xiàn)實的可行性,它已不再是醫(yī)院信息系統(tǒng)的典型系統(tǒng)狀態(tài)。
如圖1所示,醫(yī)院信息系統(tǒng)橫向由管理信息系統(tǒng)、臨床信息系統(tǒng)兩大體系組成,每一體系縱向又各自分為基礎(chǔ)業(yè)務(wù)層、知識管理層和決策支持層三大體系?？梢赃@樣說醫(yī)院信息系統(tǒng)的模塊這幾年的發(fā)展趨勢可以總結(jié)為細(xì)分、專業(yè)、深化這六個字。特別是在臨床信息系統(tǒng)方面,專業(yè)化的發(fā)展趨勢特別明顯。近年來專業(yè)的檢驗信息系統(tǒng)(LIS) 提供商、醫(yī)學(xué)影像存儲和傳輸(PACS)系統(tǒng)提供商、電子病歷(EMR)系統(tǒng)提供商在行業(yè)里都已經(jīng)形成了主流的廠商。從統(tǒng)計結(jié)果來看,這些醫(yī)療信息系統(tǒng)提供商專注于相關(guān)領(lǐng)域,且它們基本上都不屬于傳統(tǒng)的HIS廠商。為了采用更好的產(chǎn)品,醫(yī)院在選擇提供商時可能不得不選擇這些專業(yè)提供商提供的性價比好的專業(yè)產(chǎn)品。
醫(yī)院信息系統(tǒng)由單一廠商模式轉(zhuǎn)變成多廠商模式后,應(yīng)用的集成問題就凸顯出來了。從圖1和圖2中我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)醫(yī)院信息系統(tǒng)各個模塊(或子系統(tǒng))之間并不是獨立系統(tǒng),它們之間具有不同程度的互操作性需求。圖2示意了醫(yī)療服務(wù)業(yè)務(wù)平臺(門診和住院)中各個模塊的相互關(guān)系。
在這種情境下,醫(yī)院必須通過應(yīng)用集成的手段來滿足應(yīng)用之間互操作性的需求,如果這種集成仍采用傳統(tǒng)點對點的集成方案,那么隨著業(yè)務(wù)系統(tǒng)的增加,其復(fù)雜度將使集成工作成為一種不可能完成的任務(wù)。所以現(xiàn)在業(yè)界已經(jīng)引入了應(yīng)用集成平臺(包括消息服務(wù)總線等技術(shù))來解決應(yīng)用集成的問題。但從集成的層面而言,一般來說采用數(shù)據(jù)集成、界面集成、流程集成的綜合方案是比較合適的。從近年的實踐來看,現(xiàn)在獨立應(yīng)用的架構(gòu)并不能很好的支撐應(yīng)用集成的實現(xiàn),即便是在引入應(yīng)用集成平臺技術(shù)以后。
2.多應(yīng)用系統(tǒng)及其支撐環(huán)境管理維護(hù)問題日益突出
傳統(tǒng)上,醫(yī)院的信息系統(tǒng)是從簡單二層系統(tǒng)發(fā)展而來的,對于二層系統(tǒng)支撐環(huán)境而言,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、存儲、前端客戶機(jī)三個層面對于應(yīng)用開發(fā)商來說是獨立并且透明的。簡單來說,就是用戶提供了獨立的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、存儲、前端客戶機(jī)后開發(fā)商就可以部署相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)了。
隨著信息化建設(shè)的逐步推進(jìn),醫(yī)院按照應(yīng)用要求購置并部署了幾十甚至上百個這樣的環(huán)境?，F(xiàn)在一個典型的三甲醫(yī)院運行超過100個PC級服務(wù)器的不在少數(shù),由于應(yīng)用規(guī)模的不斷增加,系統(tǒng)(包括硬件、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件)的維護(hù)工作量劇增,甚至在小規(guī)模系統(tǒng)時代不用過多考慮的電源、網(wǎng)絡(luò)配置等內(nèi)容都成為具有不小工作量的日常任務(wù)。
由于每個應(yīng)用都具有一定的獨立性,即每個應(yīng)用有自己的應(yīng)用運行環(huán)境,這樣每一個應(yīng)用環(huán)境都有專門的要求,且這些應(yīng)用之間還具有交互性,這樣系統(tǒng)維護(hù)的復(fù)雜度較之HIS早期時代的維護(hù)工作量而言已經(jīng)不再是同一個數(shù)據(jù)級的(大型醫(yī)院IT部門需要管理上百臺服務(wù)器、上千臺終端已經(jīng)不再是個別現(xiàn)象了),這對醫(yī)院的IT部門來說是個不小的挑戰(zhàn)。
隨著應(yīng)用數(shù)量的增加以及系統(tǒng)連續(xù)運行的時間增加,系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量規(guī)模急增,從十幾年前的幾百兆,到現(xiàn)在上百T的數(shù)據(jù)量。在這樣的應(yīng)用場景下,如何很好的進(jìn)行系統(tǒng)備份,以及出現(xiàn)故障后如何及時準(zhǔn)確的恢復(fù)系統(tǒng),以保證對業(yè)務(wù)的影響減少到最小程度,在實踐中也是一件極具挑戰(zhàn)的工作。
3. 應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)壓力增加,系統(tǒng)性能問題嚴(yán)重
近幾年,隨著醫(yī)院本身業(yè)務(wù)的快速發(fā)展,醫(yī)院的日門診量、年出院人數(shù)、年收入等指標(biāo)都快速增長。這樣,對于醫(yī)院信息系統(tǒng)而言,核心業(yè)務(wù)模塊的壓力增加很快。當(dāng)前大部門醫(yī)院的核心模塊均出現(xiàn)了性能下降的現(xiàn)象,特別是在業(yè)務(wù)高峰時,如掛號、收費等窗口模塊性能的下降甚至導(dǎo)致業(yè)務(wù)運轉(zhuǎn)出現(xiàn)問題。
在OLTP(聯(lián)機(jī)事務(wù)處理)設(shè)計的基礎(chǔ)上來完成大量的OLAP(聯(lián)機(jī)分析處理)應(yīng)用的開發(fā),也給系統(tǒng)的性能帶來了新的問題。隨著OLAP系統(tǒng)在醫(yī)院內(nèi)應(yīng)用的增加,整體的系統(tǒng)性能問題日益突出。傳統(tǒng)的HIS構(gòu)架是建立在處理OLTP的基礎(chǔ)上的,相對重視交易處理能力,對于大量的后臺數(shù)據(jù)處理方面的考慮是不足的。當(dāng)前以成本核算、績效考核、數(shù)據(jù)挖掘等OLAP業(yè)務(wù)加載后,對系統(tǒng)的整體性能影響是比較大的。
當(dāng)前各個主流廠商,也針對性能問題提出了各種性能優(yōu)化的方案,但從實踐的情況來看,總體效果有限,并不能完全滿足實際業(yè)務(wù)的需求。
4. 系統(tǒng)運行環(huán)境復(fù)雜,保證系統(tǒng)可靠運行困難
當(dāng)前醫(yī)院信息系統(tǒng)運行環(huán)境十分復(fù)雜,具體表現(xiàn)在:內(nèi)部子系統(tǒng)眾多,且是異構(gòu)的。這種異構(gòu)性體現(xiàn)在應(yīng)用軟件、系統(tǒng)運行支撐環(huán)境等多個層面。
與其它行業(yè)現(xiàn)存的復(fù)雜系統(tǒng)相比,醫(yī)院信息系統(tǒng)的復(fù)雜性在于整個系統(tǒng)構(gòu)建一般是在沒有總體規(guī)劃和設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。這種復(fù)雜性產(chǎn)生的來源主要是因為醫(yī)院的信息系統(tǒng)模塊(包括支撐運行的設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等要素)是隨著醫(yī)院的業(yè)務(wù)需求逐步增加的,前面的模塊在部署和交付時并沒有考慮到后續(xù)模塊的相關(guān)約束。當(dāng)新模塊上線時,不僅要受到自身運行環(huán)境的約束,同時還要考慮已經(jīng)存在的系統(tǒng)的約束。
5. 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)敏感性提高,系統(tǒng)安全保護(hù)困難
醫(yī)院的信息系統(tǒng)中因為醫(yī)療業(yè)務(wù)的需求,包含了大量的患者個人信息。這些信息的泄漏給公民生活帶來嚴(yán)重影響。隨著電子病歷系統(tǒng)等在醫(yī)院的進(jìn)一步普及,衛(wèi)生部也已經(jīng)了《電子病歷規(guī)范》等法規(guī)性文件,對于電子病歷應(yīng)用中對于個人隱私信息等的保護(hù)進(jìn)一步提出了要求。
坦率地說,在傳統(tǒng)的醫(yī)院信息系統(tǒng)的構(gòu)建中,安全環(huán)節(jié)特別是隱私保護(hù)無論是在業(yè)務(wù)規(guī)范和技術(shù)規(guī)范方面均處于一個較低的層次。當(dāng)前系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境十分復(fù)雜,系統(tǒng)涉及內(nèi)網(wǎng)、公網(wǎng)多個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,系統(tǒng)應(yīng)用人員眾多,如何保證個人信息的安全的確是一個不容忽視的問題。
數(shù)據(jù)中心架構(gòu)如何解決相關(guān)的問題
從主流廠商的觀點來看,現(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心的核心技術(shù)主要包括以下三個方面。
第一方面,數(shù)據(jù)中心技術(shù)立足于標(biāo)準(zhǔn)可擴(kuò)展的系統(tǒng)平臺。這一核心技術(shù)可以幫助解決醫(yī)院的應(yīng)用不斷增長的現(xiàn)實需求。這一技術(shù)主要體現(xiàn)在服務(wù)器刀片、存儲刀片和電源刀片等,它的優(yōu)勢就在于根據(jù)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展,它可以在高密度的基礎(chǔ)上按需求逐步增加服務(wù)器、存儲和電源等資源,實現(xiàn)節(jié)能、便捷、應(yīng)變和精簡的目標(biāo)。按照這一技術(shù)要求,在數(shù)據(jù)中心建設(shè)初期對于OLTP和OLAP兩類應(yīng)用都應(yīng)該有標(biāo)準(zhǔn)化、可擴(kuò)展的解決方案,并且在OLTP和OLAP兩類應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計上存在著有機(jī)聯(lián)系。在這一技術(shù)的支持下,各個應(yīng)用的性能問題可能通過增加計算資源等方法系統(tǒng)的解決(當(dāng)然不排除應(yīng)用自身調(diào)優(yōu)來作為補充解決方案)。
第二方面,綠色節(jié)能與動態(tài)散熱是數(shù)據(jù)中心的另一關(guān)鍵技術(shù)。基于數(shù)據(jù)中心構(gòu)架的應(yīng)用今天所占用的能耗已經(jīng)不再是一個可以忽視的數(shù)字了。按照傳統(tǒng)方案,大量的服務(wù)器、存儲設(shè)備、安全設(shè)備、空調(diào)設(shè)備對電力的需求,已經(jīng)使數(shù)據(jù)中心的能力擴(kuò)展受到極大限制。因此當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心從兩個方面來處理節(jié)能的問題:一是使用低功率處理器、低功耗內(nèi)存,到服務(wù)器與存儲設(shè)備,再到主動式散熱風(fēng)扇等機(jī)箱級節(jié)能技術(shù)等;二是動態(tài)智能散熱等數(shù)據(jù)中心級節(jié)能技術(shù),借助安裝在機(jī)柜上熱傳感器實時收集與傳輸環(huán)境數(shù)據(jù)的技術(shù)以及與數(shù)據(jù)中心制冷設(shè)備的動態(tài)互動控制,動態(tài)智能散熱技術(shù)可以將數(shù)據(jù)中心的散熱成本降低15%~40%,減少了二氧化碳的排放量。這兩種技術(shù)的使用使醫(yī)院在電力能力一定的情況下,數(shù)據(jù)中心的計算能力擴(kuò)展提高到一個新水平。
第三方面,虛擬化技術(shù)。虛擬化概念的提出,最重要的一個原因是要提高IT資源的利用率。因為用戶當(dāng)初采購系統(tǒng)的時候,都是按照最高負(fù)載來采購的,但據(jù)統(tǒng)計實際的資源利用率不超過 25%。通過虛擬化技術(shù)把資源都利用起來,可以大大節(jié)約成本。
數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的主要局限
通過對當(dāng)前業(yè)界數(shù)據(jù)中心技術(shù)的研究,我們認(rèn)為如果充分利用數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵技術(shù),對于解決醫(yī)院信息系統(tǒng)當(dāng)前存在的大多數(shù)問題顯然是有效的。但我們同時也認(rèn)識到,當(dāng)前數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵技術(shù)離我們所談的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的需求還存在著一定的距離,主要體現(xiàn)在以下三個方面:
1. 當(dāng)前的相關(guān)技術(shù)還是重點關(guān)注在硬件和系統(tǒng)軟件層面。
從這一點上來看,這些技術(shù)是獨立于應(yīng)用構(gòu)架的,沒有在整體上考慮。所以當(dāng)前必須從應(yīng)用的視角,基于數(shù)據(jù)中心核心架構(gòu)來重新架構(gòu)應(yīng)用,才能充分應(yīng)用數(shù)據(jù)中心構(gòu)架的優(yōu)勢,從根本上解決一系列傳統(tǒng)醫(yī)院信息系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)。這一方面,業(yè)界還是缺少足夠的研究的。
2. IT產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同在這個領(lǐng)域是缺乏的。
比如在基于數(shù)據(jù)中心構(gòu)架的新一代醫(yī)院信息系統(tǒng)中,必須提供根據(jù)不同應(yīng)用提供可靠的備份和恢復(fù)技術(shù)。而傳統(tǒng)的這兩個領(lǐng)域的技術(shù)廠商往往比較強(qiáng)調(diào)相對獨立性,要很好地把備份技術(shù)和恢復(fù)技術(shù)應(yīng)用于新一代醫(yī)院信息系統(tǒng)中,必須要進(jìn)行協(xié)同研究。其他諸如安全、系統(tǒng)管理、存儲技術(shù)等方面也存在著類似的問題.
3. 健康信息技術(shù)行業(yè)(HIT)與其他行業(yè)存在著較大行業(yè)差異。
醫(yī)院信息系統(tǒng)按業(yè)務(wù)特性分成了多個業(yè)務(wù)群,與其他行業(yè)的應(yīng)用聚合在相對集中的單個群相比,其復(fù)雜度更為突出。支持多個業(yè)務(wù)群應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)中心無疑面臨更多挑戰(zhàn)。
展望
隨著統(tǒng)計教學(xué)的不斷實踐與探索，人們逐漸對統(tǒng)計學(xué)習(xí)的價值與目標(biāo)有了清晰的認(rèn)識，即統(tǒng)計學(xué)習(xí)不僅僅是畫統(tǒng)計圖表、求平均數(shù)等技能的學(xué)習(xí)，更重要的是“數(shù)據(jù)分析觀念”的培養(yǎng)，提高學(xué)生收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的能力。數(shù)據(jù)分析觀念（或稱為統(tǒng)計觀念）是在親身經(jīng)歷統(tǒng)計活動的過程中培養(yǎng)出來的一種感覺、一種思維方式，其核心是“通過數(shù)據(jù)分析問題”。英國的Peter Holmes在1980年提出統(tǒng)計觀念表現(xiàn)在五個方面：數(shù)據(jù)的收集；數(shù)據(jù)的記錄與表示；數(shù)據(jù)的提煉；數(shù)據(jù)與概率的關(guān)系；對數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋并做出推斷。美國的Jerry Moreno則在1998年提出，公民的統(tǒng)計觀念主要應(yīng)體現(xiàn)在用統(tǒng)計說理、會設(shè)計調(diào)查實驗、能辨認(rèn)出傳媒表達(dá)的錯誤信息等八個方面。我國2001年頒布的《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗稿）》提出統(tǒng)計觀念主要表現(xiàn)在：能從統(tǒng)計的角度思考與數(shù)據(jù)信息有關(guān)的問題；能通過收集數(shù)據(jù)、描述數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的過程做出合理的決策，認(rèn)識到統(tǒng)計對決策的作用；能對數(shù)據(jù)的來源、處理數(shù)據(jù)的方法，以及由此得到的結(jié)果進(jìn)行合理的質(zhì)疑。
在十年新課程實踐的基礎(chǔ)上，我國的《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》對統(tǒng)計領(lǐng)域做了進(jìn)一步修訂、完善。首先，《標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》將核心詞“統(tǒng)計觀念”改成了“數(shù)據(jù)分析觀念”，以進(jìn)一步明晰和強(qiáng)調(diào)“數(shù)據(jù)分析是統(tǒng)計的核心”，并重新闡述了其內(nèi)涵：“了解在現(xiàn)實生活中有許多問題應(yīng)當(dāng)先做調(diào)查研究，收集數(shù)據(jù)，通過分析做出判斷，體會數(shù)據(jù)中是蘊涵著信息的；了解對于同樣的數(shù)據(jù)可以有多種分析的方法，需要根據(jù)問題的背景選擇合適的方法；通過數(shù)據(jù)分析體驗隨機(jī)性，一方面對于同樣的事情每次收集到的數(shù)據(jù)可能不同，另一方面只要有足夠的數(shù)據(jù)就可能從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律?！睆男抻喓蟮谋硎鲋锌梢钥闯觯稑?biāo)準(zhǔn)（2011年版）》仍將統(tǒng)計意識（即數(shù)據(jù)分析意識）放在首位，修訂又進(jìn)一步明晰了統(tǒng)計的兩個核心目標(biāo)：通過數(shù)據(jù)分析用合適的方法提取信息、通過數(shù)據(jù)分析體會隨機(jī)性，期望通過統(tǒng)計學(xué)習(xí)幫助學(xué)生形成運用數(shù)據(jù)分析問題的思維方式。其次，《標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》在“統(tǒng)計”的內(nèi)容結(jié)構(gòu)方面做了較大調(diào)整，第一學(xué)段主要鼓勵學(xué)生運用自己的方式（包括文字、圖畫、表格等）呈現(xiàn)整理數(shù)據(jù)的結(jié)果，不要求學(xué)生學(xué)習(xí)“正規(guī)”的統(tǒng)計圖以及平均數(shù)（這些內(nèi)容移入了第二學(xué)段）。統(tǒng)計量的教學(xué)也進(jìn)行了調(diào)整，只在第二學(xué)段學(xué)習(xí)平均數(shù)，中位數(shù)、眾數(shù)等內(nèi)容移入了第三學(xué)段。
數(shù)據(jù)分析觀念的形成是一個長期的過程，數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)經(jīng)常讓學(xué)生置身于實際情境中，經(jīng)歷收集數(shù)據(jù)、整理和描述數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計活動全過程，引導(dǎo)學(xué)生思考“怎樣收集數(shù)據(jù)”“怎樣整理和描述數(shù)據(jù)”“如何根據(jù)問題的背景選擇數(shù)據(jù)分析的方法”“從數(shù)據(jù)分析中能得到什么信息和解決什么問題”等，增強(qiáng)學(xué)生數(shù)據(jù)收集的意識，掌握一些基本的數(shù)據(jù)分析的方法，體驗數(shù)據(jù)的隨機(jī)性，發(fā)展數(shù)據(jù)分析觀念。
一、引導(dǎo)學(xué)生積極參與數(shù)據(jù)收集和分析活動，發(fā)展學(xué)生的數(shù)據(jù)分析意識，使學(xué)生逐步養(yǎng)成用數(shù)據(jù)分析問題的思維習(xí)慣
學(xué)生“數(shù)據(jù)分析觀念”的形成，首先是要形成通過數(shù)據(jù)來分析問題的意識和習(xí)慣，也就是當(dāng)遇到有關(guān)問題時能想到調(diào)查研究，通過收集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)解決問題。教學(xué)中，要設(shè)計一些基于實際生活的統(tǒng)計活動，創(chuàng)設(shè)含有數(shù)學(xué)問題的實際情境，激發(fā)學(xué)生真正投入到統(tǒng)計活動的全過程中，使學(xué)生能夠通過收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)解決問題或做出決策，在活動中獲得數(shù)據(jù)分析的親身體驗，逐步形成用數(shù)據(jù)分析問題的思維習(xí)慣。例如，有一個班要過一次集體生日，班主任和同學(xué)商量“集體生日安排在幾月份”，后來決定“哪個月過生日的同學(xué)最多，就把集體生日放在那個月”。接著引導(dǎo)學(xué)生收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)，最后組織學(xué)生分析獲得的數(shù)據(jù)，并做出決策，確定“集體生日安排在幾月份”。這樣，通過調(diào)查統(tǒng)計活動，學(xué)生確定了集體生日的時間，解決了實際問題，并充分體會了統(tǒng)計在決策中的作用。再如，班級里要選擇兩位運動員參加校運會的投籃比賽，也可以引導(dǎo)學(xué)生用收集幾位候選運動員的有關(guān)數(shù)據(jù)的方法，通過數(shù)據(jù)分析做出決策。
類似上面調(diào)查統(tǒng)計的活動還可以設(shè)計很多，如“搞體育比賽前，調(diào)查同學(xué)們最喜歡的體育運動”“開聯(lián)歡會前，調(diào)查同學(xué)們最喜歡的水果”“統(tǒng)計水果店一周賣出各類水果的情況，為下一周的進(jìn)貨提供依據(jù)”“調(diào)查最愛收看的電視節(jié)目”“調(diào)查一年級同學(xué)掉牙情況”“調(diào)查學(xué)校教師使用的交通工具”“統(tǒng)計一個家庭一周丟棄的垃圾袋的數(shù)量”“統(tǒng)計學(xué)校門口的車流量”等。這樣的活動貼近學(xué)生的生活實際，具有較強(qiáng)的可操作性，使學(xué)生在一次次經(jīng)歷數(shù)據(jù)收集與分析的活動中，積累統(tǒng)計活動經(jīng)驗，逐步體會到生活中充滿著大量的數(shù)據(jù)，很多問題的解決可以先做調(diào)查研究、收集數(shù)據(jù)，再通過分析做出合理決策，逐步樹立從數(shù)據(jù)收集與分析的角度思考問題的意識。另外，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)常記錄、逐步積累一些與自己密切相關(guān)的基本數(shù)據(jù)，如“每天上學(xué)的時間”“每天寫作業(yè)的時間”“吃一餐飯的時間”等，以便在需要的時候利用數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，也有利于學(xué)生的數(shù)據(jù)分析意識的形成。
二、引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)掌握收集、整理、描述和分析數(shù)據(jù)的基本方法，學(xué)會根據(jù)問題背景用合適的方法從數(shù)據(jù)中提取信息，并根據(jù)信息做出合理決策或推斷
運用統(tǒng)計分析和解決問題的過程一般包括下面三個步驟：根據(jù)收集數(shù)據(jù)的目的，決定收集數(shù)據(jù)的方法并收集數(shù)據(jù)；根據(jù)需要整理數(shù)據(jù)，并用一定的方式描述數(shù)據(jù)；分析數(shù)據(jù)，并做出合理決策或推斷。在這個過程中，學(xué)生能否掌握一些收集、整理、描述和分析數(shù)據(jù)的基本方法，并根據(jù)問題的背景選擇合適的方法非常關(guān)鍵。
（一）引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)掌握基本的收集、整理、描述和分析數(shù)據(jù)的方法
常用的收集數(shù)據(jù)方法包括測量、調(diào)查、實驗等直接獲得數(shù)據(jù)的方法，也包括查閱資料等間接獲得數(shù)據(jù)的方法?！稑?biāo)準(zhǔn)（2011年版）》在第一學(xué)段提出“了解調(diào)查、測量等收集數(shù)據(jù)的簡單方法”，在第二學(xué)段提出“會根據(jù)實際問題設(shè)計簡單的調(diào)查表，能選擇適當(dāng)?shù)姆椒ǎㄈ缯{(diào)查、試驗、測量）收集數(shù)據(jù)”“能從報紙雜志、電視等媒體中，有意識地獲得一些數(shù)據(jù)信息”。
在收集數(shù)據(jù)以后，需要對看起來雜亂無序的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的整理，然后運用統(tǒng)計圖、統(tǒng)計表等方式表示出來，再進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，為做出決策和推斷提供依據(jù)。整理數(shù)據(jù)的方式主要有分類、排序、分組、計數(shù)（包括用畫“正”字等多種方式記錄）、編碼等；描述數(shù)據(jù)的主要方式有文字、圖畫、統(tǒng)計圖、統(tǒng)計表以及刻畫數(shù)據(jù)特征的統(tǒng)計量等?！稑?biāo)準(zhǔn)（2011年版）》在第一學(xué)段提出“能用自己的方式（文字、圖畫、表格等）呈現(xiàn)整理數(shù)據(jù)的結(jié)果”， 在第二學(xué)段提出“認(rèn)識條形統(tǒng)計圖、扇形統(tǒng)計圖、折線統(tǒng)計圖，能用條形統(tǒng)計圖、折線統(tǒng)計圖直觀、有效地表示數(shù)據(jù)”“體會平均數(shù)的作用，能計算平均數(shù)，能用自己的語言解釋其實際意義”。分析數(shù)據(jù)主要指根據(jù)數(shù)據(jù)做出判斷、推斷、預(yù)測、決策等，并能根據(jù)數(shù)據(jù)分析解決生活中的實際問題，《標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》在第一學(xué)段提出“通過對數(shù)據(jù)的簡單分析，體會運用數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)與交流的作用，感受數(shù)據(jù)蘊涵信息”， 在第二學(xué)段提出“能解釋統(tǒng)計結(jié)果，根據(jù)結(jié)果做出簡單的判斷和預(yù)測，并能進(jìn)行交流”。
教學(xué)中，要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷收集、整理、描述和分析數(shù)據(jù)的全過程，并對收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、描述數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行指導(dǎo)。其中，收集數(shù)據(jù)主要是讓學(xué)生對一些基本的收集數(shù)據(jù)的方法有比較豐富的體驗；整理數(shù)據(jù)主要是讓學(xué)生體驗每種整理方法的作用并會做出選擇；描述數(shù)據(jù)，第一學(xué)段要鼓勵學(xué)生嘗試用自己的方式進(jìn)行描述數(shù)據(jù)，第二學(xué)段的統(tǒng)計圖教學(xué)，要注重讓學(xué)生體會各種統(tǒng)計圖的特點，能根據(jù)實際問題選擇合適的統(tǒng)計圖來描述數(shù)據(jù)。統(tǒng)計量的教學(xué)，主要是要關(guān)注“平均數(shù)”實際意義的教學(xué)（見下面的案例）；分析數(shù)據(jù)的教學(xué)，關(guān)鍵是教師要設(shè)計一些引導(dǎo)性問題，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合數(shù)據(jù)思考分析和判斷、預(yù)測等，并通過討論、交流，學(xué)會一些分析數(shù)據(jù)的基本方法。
案例1：“平均數(shù)”教學(xué)片段
“平均數(shù)”教學(xué)時，在初步教學(xué)平均數(shù)的概念后，教師又先后出示了下列幾個問題，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合具體問題體會平均數(shù)的實際意義。
1.下面圖中的虛線表示第四小組投球平均每人投中的個數(shù)。想一想，你認(rèn)為哪幅圖的表示是正確的？說說你的觀點和理由。
2.出示一位運動員體操決賽中的得分情況。
（1）你知道計分員是如何確定他的最后得分的？為什么要用這幾個得分的平均數(shù)來代表他的最后得分？
（2）為什么要去掉一個最高分和一個最低分？
（3）你先估計一下這個運動員的平均得分，再算一算，比一比。
3.出示：光明小學(xué)教師的平均年齡是40歲。
（1）“平均年齡40歲”你怎么理解？
（2）如果想讓該校老師的平均年齡降下來，有什么辦法呢？
4.情境辨別。
讀一讀下面的幾段話，你認(rèn)為有道理嗎？請發(fā)表你的看法，并簡要說明理由。
情境一：小明班同學(xué)的平均身高是135厘米，所以他的身高一定是135厘米。
情境二：小明班同學(xué)的平均身高是135厘米，小強(qiáng)班同學(xué)的平均身高是132厘米，所以小明要比小強(qiáng)高。
情境三：一個游泳池的平均水深是120厘米，小林身高125厘米，他在這個游泳池游泳肯定不會有什么危險。
平均數(shù)是一種反映一組數(shù)據(jù)集中趨勢的統(tǒng)計量，是描述數(shù)據(jù)的重要統(tǒng)計指標(biāo)之一，理解平均數(shù)的統(tǒng)計意義是教學(xué)的關(guān)鍵。在上述教學(xué)片段中，教師設(shè)計了豐富的情境，引導(dǎo)學(xué)生通過辨析討論，體會“平均數(shù)肯定在最大數(shù)與最小數(shù)之間”“平均數(shù)有時會受極端數(shù)據(jù)影響”“平均數(shù)是一個特征數(shù)，并不是所有數(shù)都是這個數(shù)”等特點，進(jìn)一步理解平均數(shù)的實際意義。這樣的教學(xué)，有助于學(xué)生今后理解用平均數(shù)表示的數(shù)據(jù)的特征，并且在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時能想到用平均數(shù)刻畫數(shù)據(jù)。
（二）引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問題背景選用合適的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理、描述和分析，有效地從數(shù)據(jù)中提取信息
數(shù)據(jù)分析是一個復(fù)雜的思維過程。特別是對于不同的問題背景，學(xué)生要會選擇不同的收集、整理、描述和分析數(shù)據(jù)的方法，即使是同一組數(shù)據(jù)，也可以有不同的整理和描述數(shù)據(jù)的方法。教學(xué)中，教師要啟發(fā)學(xué)生根據(jù)問題的具體情況選擇合理的方法，在不斷修正自己想法的過程中掌握數(shù)據(jù)分析的方法。
案例2：你準(zhǔn)備用什么方法收集下列數(shù)據(jù)？
①同學(xué)們最喜歡的體育運動。
②學(xué)校教師使用的交通工具。
③全班同學(xué)立定跳遠(yuǎn)情況。
④統(tǒng)計學(xué)校門口的車流量。
⑤不同的球在同一高度落下時的反彈高度。
⑥2000年以來的四屆奧運會中國獲獎牌情況。
通過思考和討論，引導(dǎo)學(xué)生體會如何根據(jù)問題背景的不同，選擇不同的收集數(shù)據(jù)的方法。如上述案例中的①②可以用調(diào)查的方法；③可以用測量的方法；④可以用觀察記錄的方法；⑤可以用實驗的方法；⑥可以用查閱資料的方法。
案例3：“數(shù)據(jù)的整理與分析”教學(xué)片段。
教師呈現(xiàn)一個班級學(xué)生的身高記錄單，并先后提出三個問題，引導(dǎo)學(xué)生選擇不同的方法整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)。
呈現(xiàn)問題1：從這組數(shù)據(jù)中你了解到哪些信息？可以用什么數(shù)據(jù)描述這個班身高的整體情況？
學(xué)生通過分析數(shù)據(jù)、討論，得出了以下信息：這個班中最高的人的身高是158厘米，最矮的人的身高是130厘米，這兩人的身高相差28厘米。這個班的平均身高約是142厘米。
呈現(xiàn)問題2：開運動會時，如果要選10名身高比較接近的同學(xué)參加鮮花隊，你認(rèn)為該如何整理數(shù)據(jù)，然后做出選擇呢？
學(xué)生通過分析數(shù)據(jù)、討論，確定可以用“排序”的方法整理數(shù)據(jù)，教師利用excel直接進(jìn)行“排序”，然后引導(dǎo)學(xué)生選擇10名身高比較接近的同學(xué)，在交流中體會“排序”整理數(shù)據(jù)的作用。
158? 155 154 154 153 148 148 147 146 145 145 144 143 142 142 141 140 140 139 139 138 138 138? 137 136? 136? 135 135 134 132 131 130
呈現(xiàn)問題3：服裝廠要為這個班的同學(xué)做校服，要做多少種型號的校服呢？怎么整理數(shù)據(jù)呢？
學(xué)生通過分析數(shù)據(jù)、討論，提出了三種做服裝的方法，第一種是每個厘米數(shù)為一種型號；第二種是每10厘米一個型號，共三個型號：130 ～139，140 ～149，150 ～159； 第三種是每5厘米一個型號，共六個型號：130 ～134， 135～139，140 ～144， 145～149， 150～154，155～159。教師引導(dǎo)學(xué)生討論這三種方法的合理性及各自的優(yōu)缺點，體會“分組整理”數(shù)據(jù)的價值。然后，引導(dǎo)學(xué)生用第三種方法進(jìn)行分組整理，如下表：
在“分組整理”得出數(shù)據(jù)后，教師再引導(dǎo)學(xué)生思考討論：
（1）這個班同學(xué)身高在哪個范圍內(nèi)的人數(shù)最多？
（2）根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，服裝廠要做幾種型號的校服？每種型號要做多少套？一共要做多少套校服呢？
（3）整理后的數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)記錄單相比，有哪些優(yōu)點？
通過上述三個問題的討論，學(xué)生經(jīng)歷了整理數(shù)據(jù)、描述數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)并解決問題的過程，了解了對于同樣的數(shù)據(jù)可以有排序、分組整理等多種整理的方法，能根據(jù)問題的背景選擇合適的方法，初步學(xué)會了對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分組整理的方法，體會分組整理能使原來繁多的數(shù)據(jù)簡化、有序化，進(jìn)一步增強(qiáng)了用統(tǒng)計的方法解決實際問題的意識。
三、引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)據(jù)收集和分析中體會數(shù)據(jù)的隨機(jī)性，學(xué)會全面客觀地認(rèn)識數(shù)據(jù)
（一）引導(dǎo)學(xué)生體會數(shù)據(jù)的隨機(jī)性
《標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》強(qiáng)調(diào)通過數(shù)據(jù)分析使學(xué)生體會數(shù)據(jù)的隨機(jī)性，其內(nèi)涵包括兩個方面：一方面對于同樣的事情每次收集到的數(shù)據(jù)可能不同，另一方面只要有足夠的數(shù)據(jù)就可能從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。
教學(xué)中，要選擇合適的問題，引導(dǎo)學(xué)生在經(jīng)歷統(tǒng)計的過程中體會數(shù)據(jù)的隨機(jī)性。如在關(guān)于“校門口早晨、中午、傍晚三個時間段中，哪個時間段汽車流量最大”的統(tǒng)計活動中，教師引導(dǎo)學(xué)生在用一定的方式統(tǒng)計和記錄每天三個時間段的車流量情況。學(xué)生在開展這一統(tǒng)計活動時需要考慮如何收集數(shù)據(jù)、用什么方式整理和描述數(shù)據(jù)，能從這些數(shù)據(jù)中得到怎樣的結(jié)論，需要觀察記錄多少天等。在記錄一周數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生對七天中每個時段車流量的情況進(jìn)行分析，在數(shù)據(jù)分析中體會數(shù)據(jù)的隨機(jī)性，也就是對于“哪個時間段的車流量大”的統(tǒng)計分析中，可以體會到“每天收集到的數(shù)據(jù)有所不同（如有的日子早晨車流量最大，有的日子傍晚車流量最大，甚至個別日子中午車流量最大等），但從七天的數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律（如總體上每天早晨、傍晚的車流量大，每天中午的車流量比較小等）”。如果七天的數(shù)據(jù)還不足以支持規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，可以引導(dǎo)學(xué)生再統(tǒng)計一周，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
（二）引導(dǎo)全面客觀地認(rèn)識數(shù)據(jù)
隨著企業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)與管理逐步從數(shù)據(jù)電子化向大數(shù)據(jù)階段發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)對于建立智慧化的企業(yè)信息系統(tǒng)
>> 企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的綜合利用 企業(yè)信息系統(tǒng)整合中的流程變革問題分析 基于Oracle數(shù)據(jù)庫的電力企業(yè)信息系統(tǒng)的維護(hù) 基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的企業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè) 基于Web Service技術(shù)的企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互 印刷企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立 供電企業(yè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成技術(shù)分析 以大數(shù)據(jù)為核心的審計信息化建設(shè) 以決策支持為核心的企業(yè)信息化研究 以智慧為聚焦點的大數(shù)據(jù) 大數(shù)據(jù)技術(shù)在信息系統(tǒng)中的應(yīng)用 基于大數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 淺析企業(yè)信息系統(tǒng)主數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)元梳理 企業(yè)信息系統(tǒng)的戰(zhàn)略規(guī)劃探討 石油銷售企業(yè)信息系統(tǒng)的集成研究 能源企業(yè)信息系統(tǒng)的集成研究 淺談企業(yè)信息系統(tǒng)的安全管理 論企業(yè)信息系統(tǒng)的發(fā)展和方向 企業(yè)信息系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn) 淺談企業(yè)信息系統(tǒng)的運行與維護(hù) 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：.
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作者簡介
王t雯（1985-），女，北京市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為中國電能成套設(shè)備有限公司信息中心工程師，從事信息化建設(shè)工作。
王岳（1972-），男，現(xiàn)為國家電網(wǎng)公司直流建設(shè)分公司高級工程師，從事物資管理工作。
作者單位
關(guān)鍵詞:特征點提取;角點匹配;旋轉(zhuǎn)不變;距離約束;圖像拼接
中圖分類號: TP391
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
Corner matching method of constraints of
distance combining local and global information
WU Ensheng, ZHU Minchen
College of Mathematics and Computer Science, Fuzhou University, Fuzhou Fujian 350002, China
)
Abstract: Image matching technology has important applications in many fields. A corner matching method of the constraints of distance was proposed to solve the rotation and translation problem between two images. Firstly the values of corners were utilized to achieve coarse matching election, and then the local and global distance between the corners was combined to select the matching corners. The experimental results show that the methods can achieve accurate matching of no unmatched conners with high accuracy, certain robustness to noise, and as a result of the main use of the distance relationship between two corners without complex calculations in the matching process, so it achieves a substantial reduction in matching time, and also has the practical value.
Key words: console point extraction; corner matching; rotation invariant; distance constrain; image mosaic
0 引言
圖像匹配技術(shù)是將不同傳感器在不同時間和成像條件下對同一景物獲取的兩幅或多幅圖像在空間上進(jìn)行校準(zhǔn)。目前主要有基于區(qū)域的方法[1-2]和基于特征的方法[3-4]?；趨^(qū)域的方法直接利用圖像的灰度信息,不適合輻射失真較大和多源圖像之間的配準(zhǔn),且計算量較大。而特征匹配對光照具有很好的魯棒性,匹配精度高,速度快,在視覺導(dǎo)航、目標(biāo)識別及圖像拼接等方面具有十分重要的意義。目前研究的主要方向是基于特征的匹配方法。
基于特征匹配的方法中具有代表性的相關(guān)的匹配方法[5]對光強(qiáng)不敏感,一定條件下匹配精度高,但是運算量很大,對圖像質(zhì)量要求高,而且不能處理圖像既有平移又有角度旋轉(zhuǎn)。另外有采用3個特征點反復(fù)進(jìn)行空間匹配以及插值的方法[6],但只能處理最多15°旋轉(zhuǎn)。Lowe的SIFT匹配算法[7]有著優(yōu)良的魯棒性和準(zhǔn)確性,且能得到大量的匹配點對,可以用于大旋轉(zhuǎn)和平移的圖像,但由于構(gòu)造了128維特征進(jìn)行匹配,匹配速度慢。文獻(xiàn)[8]提出的基于旋轉(zhuǎn)不變的角點匹配方法,將灰度相關(guān)法引入到旋轉(zhuǎn)的匹配中,能實現(xiàn)較高的匹配率,但抗干擾能力有限,且匹配速度較SIFT方法沒有明顯改善。文獻(xiàn)[9]提出的旋轉(zhuǎn)不變的方法簡單可行,匹配速度快,但匹配準(zhǔn)確率不夠,特別圖像存在較多相似局部特征時,匹配容易失敗。在匹配過程中,單純使用局部特征進(jìn)行匹配,它能夠剔除部分誤匹配點對(本文將錯誤匹配點對和角點定位偏差過大的正確匹配點對統(tǒng)稱為誤匹配點對),但由于局部特征的相似性,使得去除誤匹配點對數(shù)有限,容易導(dǎo)致算法失敗。故匹配算法需要利用全局信息與局部信息結(jié)合,才能獲得令人滿意的效果。
針對以上問題,本文提出的融合局部與全局信息的距離約束角點匹配方法,首先利用角點值進(jìn)行匹配點對的粗選,然后利用局部角點間距離約束及全局角點間距離約束結(jié)合進(jìn)行匹配點對的篩選,將局部信息與全局信息有機(jī)的相結(jié)合。本文方法能實現(xiàn)無誤匹配的匹配點對,并具有一定的抗干擾性。且由于匹配過程中主要根據(jù)點到點的距離,計算簡單,不需要進(jìn)行相關(guān)性等復(fù)雜的運算,所以匹配速度快,可以滿足要求速度快的既有平移又有旋轉(zhuǎn)的拼接等領(lǐng)域的要求。另外本文基于全局距離約束匹配可以作為其他針對平移旋轉(zhuǎn)的特征匹配算法的最后精匹配篩選,它快速準(zhǔn)確,能實現(xiàn)匹配點對的無誤匹配。例如在LOWE算法之后加入全局距離約束匹配過程。
1 候選點的選取[8]
基于特征點的匹配方法一般經(jīng)過三個過程:1)特征點提取;2)對特征點進(jìn)行描述;3)利用特征點描述進(jìn)行特征匹配。特征點提取結(jié)果直接影響著后續(xù)特征匹配的過程,選擇好的提取算法是實現(xiàn)匹配成功的保證。本文采用Harris[10]進(jìn)行角點檢測,并對兩幅待拼接圖像使用相同的特征閾值提取角點,特征閾值的選擇要使得特征點分布相對均勻,而不至于分布過密或過稀疏,通常需要多次實驗取得,本文取5B500。
在理想情況下,假設(shè)有一匹配點對(ai,a′r),則它們的角點值R(ai),R(a′r)相等。所以可以利用角點的角點值對特征點集進(jìn)行粗匹配。但由于在圖像獲取過程中,經(jīng)?？赡苁芄饩€、噪聲等因素影響,所以在粗匹配時需要設(shè)置一個允許的閾值。使用式(1)篩選候選點對:
|R(ai)-R(a′r)|≤ε(1)
其中Е弄為允許閾值,可根據(jù)圖像質(zhì)量和光照等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。
г詰玫降暮蜓∑ヅ淶愣災(zāi),參考圖像點集A與配準(zhǔn)圖像點集A′中的角點絕大多數(shù)不是一對一的關(guān)系,而是多對多的關(guān)系。其中匹配點對中點集A的點有三部分:一部分是不在兩張圖像重疊區(qū)域中的點;另一部分是點在重疊區(qū)域,但是在A′中不存在相匹配的點;第三部分是可以在A′中找到匹配的點。匹配算法要解決的問題是找到第三部分的點,并找到A′中唯一匹配的點。經(jīng)過粗匹配后含有數(shù)量龐大的誤匹配點對,必須進(jìn)行進(jìn)一步的篩選。オ
2 基于距離約束的匹配
文獻(xiàn)[8]匹配算法第三步利用基于局部距離約束的匹配,能剔除大量的誤匹配點對,但由于該步驟將一對一的匹配點對當(dāng)成候選匹配點對,需設(shè)置很小的向量閾值,否則匹配點對大部分是多對多的關(guān)系,會導(dǎo)致匹配失敗,這樣抗噪性能有限,且圖像質(zhì)量要求高。本文采用對向量的各維比較過程設(shè)置閾值,而不使用向量之間的歐氏距離,這樣更能符合正確匹配點的特征,可以更好地剔除誤匹配點對和保留正確的匹配點對。另外,文中第四步全局篩選不能很有效地將誤匹配點剔除。文獻(xiàn)[11]整體算法適用于圖像間存在平移而不旋轉(zhuǎn)的匹配,匹配速度快,該算法中用全局距離約束對候選點對進(jìn)行篩選可以實現(xiàn)無誤匹配點對,但要求前一步候選點對含有大多數(shù)的正確匹配點對,且候選點對要求是一對一的關(guān)系。由于這些問題使得該算法應(yīng)用范圍大大受限。本文提出的全局距離約束可以用于候選點對含有部分正確匹配點對,且候選點對是多對多的關(guān)系,并且能實現(xiàn)匹配點對的無誤匹配,這樣可以放寬前一步基于局部距離約束的匹配過程的向量約束條件,從而增強(qiáng)整個匹配算法的抗噪性。最后本文將基于局部距離約束與全局距離約束相結(jié)合實現(xiàn)匹配。
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圖2 角點值范圍閾值Е弄в肫ヅ淶閌、匹配時間關(guān)系
實驗中Е弄У娜≈等【鲇諏秸磐枷竦鬧柿,光照等因素,從圖2可以得出,在一定范圍內(nèi), Е弄У腦黽踴崾溝米鈧盞玫降鈉ヅ淶愣栽黽,隨之匹配時間會有相應(yīng)增加, 而匹配率不會發(fā)生變化,在增加到一定數(shù)量時達(dá)到穩(wěn)定。而Е弄取太小將使大部分準(zhǔn)確匹配點對在第一步驟就剔除,結(jié)果導(dǎo)致實驗失敗。在本文對比實驗中Е弄全部取6B000。旋轉(zhuǎn)15°的匹配結(jié)果如圖3,4。
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圖3 本文算法匹配結(jié)果
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圖4 LOWE算法匹配結(jié)果
從實驗匹配結(jié)果圖可以看出,本文算法提取出的匹配點對分布合理,且無誤匹配點對。而LOWE方法提取出的匹配點對含有部分的誤匹配點對,主要分布在樓房左邊,這是由于房間外部局部特征比較相似。另外LOWE提取出數(shù)量眾多的匹配點對,而本文方法明顯數(shù)量少。這是由于一方面LOWE方法提取了數(shù)量眾多的精確度高的角點,另一方面是LOWE方法利用128維特征很好描述了角點特征,當(dāng)然這也使得算法運算量增大;而本文方法利用Harris角點值和鄰域距離約束描述角點特征,描述簡單,使得獲得的匹配點對數(shù)量少,相應(yīng)的匹配過程時間大幅減少。雖然本文方法提取的匹配點對數(shù)量較LOWE方法略少,但在大多數(shù)情況下,特別針對大幅圖像時,由于算法的高匹配率,提取的匹配點對可以滿足需要。
4 結(jié)語
基于特征的圖像拼接過程中,圖像間特征點的準(zhǔn)確配對是難點之一。本文解決了存在旋轉(zhuǎn)平移關(guān)系的圖像間的特征點匹配,并且對噪聲具有一定魯棒性,匹配速度快,具有一定的實用價值。算法首先利用角點值進(jìn)行匹配點的粗選,然后利用局部角點間距離及全局角點間距離結(jié)合進(jìn)行匹配點對的選取。實驗結(jié)果表明,該方法可以實現(xiàn)匹配點對的無誤匹配。不足之處在于不能像LOWE算法一樣得到數(shù)量眾多的匹配點對,這也是下一步要改進(jìn)的地方。
另外本文提出的基于全局距離約束匹配過程可以單獨作為其他針對平移旋轉(zhuǎn)的特征匹配算法的最后精匹配篩選,它快速準(zhǔn)確,能實現(xiàn)匹配點對的無誤匹配。
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【關(guān)鍵詞】許昌越調(diào)毛派戲劇 傳承 創(chuàng)新
作為毛愛蓮老師精心培養(yǎng)的學(xué)生，筆者責(zé)無旁貸地應(yīng)在傳承和創(chuàng)新工程中灑汗盡心。而如何傳承、創(chuàng)新？筆者認(rèn)為，有以下三點需要深入思考。
一、深入發(fā)掘和理解毛派戲劇藝術(shù)的獨有特色
毛愛蓮生于1930年，9歲從藝至今，歷經(jīng)70多年藝術(shù)實踐，傾其心血汗水，積其聰慧才智，匯百家姊妹藝術(shù)之長，創(chuàng)立了許昌越調(diào)毛派藝術(shù)，毛派藝術(shù)的特色是什么？仁者見仁，智者見智，各有自己不同的認(rèn)識和理解。筆者認(rèn)為，其藝術(shù)特色主要表現(xiàn)在四個方面：第一，打磨出僅屬于自己而不雷同于他人、獨一無二、久演不衰的劇目，如《火焚繡樓》《白奶奶醉酒》等；第二，塑造出了鮮活的、有血有肉的、使觀眾難以忘懷的人物形象，如洪美榮、白奶奶、玉姐、柴郡主等等；第三，獨具個性的唱腔和念白。有觀眾說，毛愛蓮唱戲、念白字字蘸蜂蜜，句句含冰糖，能甜心潤肺；她仿佛嘴不張、唇不動，似說似唱、似吟似哼，自如、自然、輕松、巧妙地演唱，其聲腔暢如清泉流水，脆像銀鈴叮咚，甜美、圓潤、純正、賞心悅耳；再者，其演唱吐字清晰，且有很強(qiáng)的穿透力，字字入耳，明白無誤，令觀眾欣賞起來，不急不躁，心平氣順，可謂一種莫大的藝術(shù)享受。在民間，甚至有觀眾說，“甘愿省錢不吃鹽，也要買票去看毛愛蓮！”“寧肯不置莊買地，也要看看毛愛蓮唱戲！”第四，毛派戲劇在吐字發(fā)音、偷字閃板、字領(lǐng)腔行、字詞布局、疊字回環(huán)等方面都有自己獨有的竅門絕招。所以，只有發(fā)掘和理解毛派戲劇藝術(shù)的獨有特色，才能更好地傳承和創(chuàng)新。
二、對傳承和創(chuàng)新毛派戲劇藝術(shù)要有時不待我的緊迫感
毛派藝術(shù)創(chuàng)始人毛愛蓮從藝70多年，先后演出劇目130多部，其中有傳統(tǒng)劇目，也有現(xiàn)代劇目，有大型劇目，也有小戲和折子戲。在時跨兩個世紀(jì)的舞臺生涯中，她塑造出了眾多栩栩如生、獨一無二、令人難以忘懷的藝術(shù)形象，其中有巾幗英雄，有革命女性，有大家閨秀，也有小家碧玉、農(nóng)村婦女；按行當(dāng)分，有青衣、花旦、彩旦、帥旦、閨門旦。毛愛蓮的唱腔藝術(shù)獨樹一幟，其聲腔細(xì)膩清脆，雖不高亢，卻極具穿透力；她的演唱吐字清晰、準(zhǔn)確、不混不濁，嗓音甜美、悅耳動聽……在唱、念方面可謂達(dá)到甜、純、清、巧、流暢、纖細(xì)……毛老師對唱、念、做、打，手、眼、身、法、步有豐富的經(jīng)驗，也有可貴的理論，更有僅屬于自己的獨門絕招，形成了被觀眾公認(rèn)的毛派藝術(shù)，被國家收入非物質(zhì)文化遺產(chǎn)寶庫。要原汁原味地傳承毛派藝術(shù)，最快捷的途徑和最有效的方法是親耳聆聽毛老師的口傳面授，親眼看她示范表演；帶著問題求老師傳道，懷著疑慮請老師解惑，面對面請她授業(yè)。在毛老師的指導(dǎo)下發(fā)掘、整理她所演出的劇目，總結(jié)她積淀的豐富經(jīng)驗，升華她獨創(chuàng)的寶貴理論，用文字、錄音、攝像等手段把她的真腔真調(diào)、肢體動作，以至于喜、怒、哀、樂的面部表演，都記錄下來，在傳承的基礎(chǔ)上固本而創(chuàng)新，由毛老師親自帶領(lǐng)弟子共同創(chuàng)新。
孔夫子言，父母之年，不可不知也，一則喜，二則懼。毛愛蓮老師已邁入耄耋之年，我們在慶幸老師身體健壯、精神矍鑠地給我們傳道授業(yè)解惑的同時，在欣喜之余，亦有一個“懼”字警示著我們，時間緊迫，時不待我，必須抓緊分分秒秒，學(xué)習(xí)、總結(jié)、發(fā)掘、整理、開拓創(chuàng)新。任何一派戲劇藝術(shù)怕的都是――“失傳”，這是最大的損失，擔(dān)憂的是“先翁已乘黃鶴去，此地空余黃鶴樓”的追悔莫及。
三、傳承和創(chuàng)新毛派藝術(shù)需要持之以恒的多方努力
我們通過分析一種現(xiàn)象，就可以知道傳承和創(chuàng)新毛派藝術(shù)的艱難。在河南衛(wèi)視《梨園春》欄目所舉辦的戲曲演唱打擂活動中，無論是學(xué)習(xí)豫劇陳派、常派、崔派、閆派、馬派的或是學(xué)習(xí)曲劇張派、越調(diào)申派的，都有學(xué)得的好明星擂主或新秀，唯獨學(xué)毛派的藝術(shù)個性大于共性，特殊性大于一般性，學(xué)習(xí)難，學(xué)好更難。毛派藝術(shù)那像“撕綾羅、打茶盅、畫眉叫、蜜蜂哼”的唱腔，那嘴不張、唇不動，輕松自然地念白，要學(xué)得惟妙惟肖可謂難上加難，更不要說如何青出于藍(lán)而勝于藍(lán)，達(dá)到爐火純青、登峰造極的地步。要學(xué)好毛派藝術(shù)，除了后天的刻苦努力，還必須依靠學(xué)習(xí)者先天的良好自然條件，畢竟，毛派藝術(shù)唱腔中的“甜潤，甜美”，僅靠演員的后天苦練、收效不會非常理想。
所以，要傳承毛派藝術(shù)當(dāng)下急需一大批專業(yè)人才，這就需要政府注重戲劇人才的引進(jìn)，需制定特殊的政策或在政策方面向戲曲人才傾斜，比如編制問題可考慮特殊解決。據(jù)筆者所知，戲曲人才，導(dǎo)演、配器、作曲、舞美等人才青黃不接，出現(xiàn)斷檔，因此，創(chuàng)新人才是第一位的。其次，在舞臺藝術(shù)實踐中，現(xiàn)代科技，聲、光、電的綜合運用越來越明顯，因此，在劇團(tuán)服裝、道具、頭盔、頭飾以及燈光、音響、字幕等設(shè)備上需要一定的投入，并結(jié)合創(chuàng)新以整合現(xiàn)代舞臺效果。
關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；海量存儲；數(shù)據(jù)挖掘；標(biāo)本庫；醫(yī)學(xué)生物信息；數(shù)據(jù)挖掘
隨著信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)臨床和科研中的應(yīng)用，臨床醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、信息學(xué)發(fā)生了一次交叉融合， 這種以生物大數(shù)據(jù)信息是未來生物醫(yī)學(xué)研究發(fā)展的核心點。這種以海量、高維度、數(shù)據(jù)變量復(fù)雜、為特征的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 需要我們在傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)之上集數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、工程學(xué)、計算機(jī)信息科學(xué)的交叉綜合、理論和實驗相結(jié)合，建立新的新方法和手段。使得我們的臨床醫(yī)學(xué)模式從經(jīng)驗醫(yī)學(xué)進(jìn)一步向循證醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)變，無序醫(yī)療向著有序醫(yī)療發(fā)展，醫(yī)學(xué)研究也會進(jìn)入從發(fā)現(xiàn)、研究、驗證、應(yīng)用到再發(fā)現(xiàn)、再研究、再驗證、再應(yīng)用的迭代式良性循環(huán)過程中。
1實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的大價值是醫(yī)學(xué)信息建設(shè)的新目標(biāo)
信息化時代各行業(yè)信息數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)指數(shù)上升，醫(yī)療行業(yè)的數(shù)據(jù)信息增長更快。經(jīng)研究表明，未來10年醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)將高爆式地增長，其增長來源于醫(yī)院醫(yī)療信息運行數(shù)據(jù)的積累、新的臨床信息系統(tǒng)的嵌入（如電子病例系統(tǒng)）、新醫(yī)療診療設(shè)備接入等。隨著醫(yī)學(xué)的進(jìn)步以生物芯片為代表的高通量生物技術(shù)的飛速發(fā)展，基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)的信息也會涌入醫(yī)學(xué)生物信息領(lǐng)域。這種大量高速增長的數(shù)據(jù)被稱之為海量數(shù)據(jù)或者大數(shù)據(jù)（big data）。大數(shù)據(jù)的特點是海量、高維度、數(shù)據(jù)變量復(fù)雜、分析處理復(fù)雜。
隨著信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)臨床和科研中的應(yīng)用，臨床醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、信息學(xué)發(fā)生了一次交叉融合，形成了生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)（Biomedical Informatics）。這種以生物大數(shù)據(jù)信息是未來生物醫(yī)學(xué)研究發(fā)展的核心點。我們可以看到，生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)時代正在來臨，其發(fā)展將促使我們盡快構(gòu)建一個實時、便捷、全方位的醫(yī)學(xué)生物信息挖掘和應(yīng)用系統(tǒng)。在醫(yī)學(xué)信息研究方面，我國還主要處在對醫(yī)療流程的信息化管理、質(zhì)量控制等初級階段，尚未開展面對"大數(shù)據(jù)"挖掘的系統(tǒng)研究與應(yīng)用，但這種研究與挖掘應(yīng)用必將成為生物醫(yī)藥科學(xué)技術(shù)發(fā)展的趨勢。大數(shù)據(jù)時代的到來，既對臨床醫(yī)生、研究人員、醫(yī)院管理者、醫(yī)療監(jiān)管機(jī)構(gòu)等都提出了巨大的挑戰(zhàn)，也為生物醫(yī)學(xué)研究帶來了前所未有的機(jī)遇。生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里科學(xué)研究的一個重要發(fā)展趨勢就是數(shù)據(jù)驅(qū)動。以前進(jìn)行實驗研究的目的是獲得結(jié)論或者是提出一種新的假設(shè)，大數(shù)據(jù)技術(shù)通過對海量數(shù)據(jù)的研究來探索其中的規(guī)律，可以直接提出假設(shè)或得出可靠的結(jié)論。
當(dāng)前，以臨床醫(yī)療信息為基礎(chǔ)的計算機(jī)信息系統(tǒng)可擴(kuò)展到多個相聯(lián)的信息系統(tǒng)，包括：電子病例系統(tǒng)、隨訪信息管理系統(tǒng)、實驗室信息管理系統(tǒng)、生物信息分析系統(tǒng)、基因組學(xué)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、藥物臨床試驗信息系統(tǒng)等，在醫(yī)學(xué)科研與臨床應(yīng)用之間架起了一道不可或缺的橋梁。收集大數(shù)據(jù)、整合大數(shù)據(jù)、處理和分析大數(shù)據(jù)，形成價值密度高、利用價值高的數(shù)據(jù)資源體系，實現(xiàn)"大數(shù)據(jù)"的"大價值"，是醫(yī)學(xué)信息建設(shè)的新目標(biāo)。
2大數(shù)據(jù)挖掘?qū)⒈P活醫(yī)學(xué)生物信息資產(chǎn)
醫(yī)學(xué)生物信息的大數(shù)據(jù)包括醫(yī)療對象以及與醫(yī)療對象相關(guān)的信息特征集合，生物標(biāo)本以及與生物標(biāo)本信息相關(guān)的特征集合，這些大數(shù)據(jù)集帶有自己的、潛在的、未被揭示的規(guī)律趨勢特征，這才是醫(yī)學(xué)生物信息價值的核心所在。這些醫(yī)學(xué)生物信息是我們進(jìn)行用于人類健康研究價值的資產(chǎn)，研究、分析、挖掘海量醫(yī)學(xué)生物信息就是盤活人類健康研究的資產(chǎn)。數(shù)據(jù)挖掘，也稱知識發(fā)現(xiàn)，是盤活這些寶貴的醫(yī)學(xué)生物信息資產(chǎn)的有力工具。
大數(shù)據(jù)的挖掘和應(yīng)用不同于傳統(tǒng)的采樣分析法，它有自身的一些獨特特點，如：①大數(shù)據(jù)挖掘分析與事物相關(guān)的所有數(shù)據(jù)，而非少量數(shù)據(jù)樣本，研究的樣本數(shù)量趨近于總體數(shù)量；②大數(shù)據(jù)挖掘追求的是效率和趨勢，而非絕對的準(zhǔn)確性；③大數(shù)據(jù)挖掘更多關(guān)注事物的相關(guān)關(guān)系而非因果關(guān)系，這種信息與信息之間的相關(guān)關(guān)系會提醒我們某件事情正在發(fā)生。
同時，從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)價值的實踐也由來已久。橫跨數(shù)據(jù)庫技術(shù)、統(tǒng)計學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)等交叉學(xué)科和技術(shù)的數(shù)據(jù)挖掘是大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析實踐是無法適應(yīng)大數(shù)據(jù)的發(fā)展的。
近年來，數(shù)據(jù)挖掘引起了信息產(chǎn)業(yè)界的極大關(guān)注。其主要原因是，由業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，迫切需要將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有用的信息和知識，并廣泛使用于業(yè)務(wù)中。獲取的信息和知識可以廣泛用于各種實踐應(yīng)用，包括商務(wù)管理、生產(chǎn)控制、市場分析、工程設(shè)計和科學(xué)探索等領(lǐng)域。數(shù)據(jù)挖掘利用了來自如下一些領(lǐng)域的思想和方法：統(tǒng)計學(xué)、人工智能、模式識別、機(jī)器學(xué)習(xí)等。數(shù)據(jù)挖掘的很多算法都采用了以上領(lǐng)域中的理論算法、建模技術(shù)和學(xué)習(xí)理論等。數(shù)據(jù)挖掘也迅速地接納了來自其他領(lǐng)域的思想，這些領(lǐng)域包括最優(yōu)化技術(shù)、進(jìn)化計算、信息論、信號處理、可視化和信息檢索技術(shù)等。數(shù)據(jù)挖掘也需要數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供有效的存儲、索引和查詢處理得支持。源于高性能并行計算的技術(shù)在處理海量數(shù)據(jù)集方面常常是也重要的。分布式計算技術(shù)也能有效地幫助處理海量數(shù)據(jù)，并且當(dāng)數(shù)據(jù)不能集中到一起處理時更是至關(guān)重要的[2]。
醫(yī)學(xué)生物信息的數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用比較廣泛，醫(yī)學(xué)樣本庫領(lǐng)域的應(yīng)用就是其中的一個實例。通過建立臨床醫(yī)學(xué)樣本信息篩選和偵測交互信息平臺來建立協(xié)作樣本庫和虛擬樣本庫。建立樣本庫協(xié)作單位的協(xié)作機(jī)制、嚴(yán)格的樣本篩選策略（根據(jù)研究項目協(xié)議和國家地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)診斷、歸轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)[5-7]）、應(yīng)答式的標(biāo)本收集機(jī)制、樣本區(qū)域內(nèi)（研究機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)化中心、醫(yī)院）權(quán)利共享機(jī)制，以建立全新模式、響應(yīng)一致、反應(yīng)迅速、整齊劃一的樣本收集研究管理的體系。建設(shè)樣本從標(biāo)篩選、采集、管理策略運轉(zhuǎn)的實例，是以一個研究中心結(jié)合4～5個醫(yī)院以及4～5個樣本篩選醫(yī)院，建立研究臨床醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化知識發(fā)現(xiàn)和研究驗證系統(tǒng)信息平臺和建立臨床醫(yī)學(xué)樣本信息篩選和偵測交互信息平臺的基礎(chǔ)。
醫(yī)學(xué)生物信息的數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用的另一個實例是醫(yī)學(xué)科研。生物醫(yī)藥領(lǐng)域里科學(xué)研究的一個重要發(fā)展趨勢就是數(shù)據(jù)驅(qū)動。以前進(jìn)行實驗研究的目的是獲得結(jié)論或者是提出一種新的假設(shè)，而現(xiàn)在通過對海量數(shù)據(jù)的研究來探索其中的規(guī)律，可以直接提出假設(shè)或得出可靠的結(jié)論[8]。另一方面，必須清楚的是，大數(shù)據(jù)作用與價值的重點在于能夠引導(dǎo)和啟發(fā)科研者的創(chuàng)新思維、并輔助決策。簡單而言，若是處理一個問題，通常人能夠想到一種方法，而大數(shù)據(jù)能夠提供若干種參考方法，將解決問題的思路拓寬、拓廣、拓深。當(dāng)然我們需要在學(xué)科知識的結(jié)合上下內(nèi)功，不能單純依靠智能挖掘技術(shù)及工具就能解決大數(shù)據(jù)的應(yīng)用問題，實際上我們還要有熟悉掌握和運用智能挖掘技術(shù)及工具的業(yè)務(wù)技術(shù)人才，才能在浩瀚的信息資源中遨游，才能真正利用好醫(yī)學(xué)信息這個巨大的資產(chǎn)。
3挖掘和利用醫(yī)學(xué)生物信息的技術(shù)方法
醫(yī)學(xué)科學(xué)的第三次革命需要在傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)之上集數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、工程學(xué)、計算機(jī)信息科學(xué)的交叉綜合、理論和實驗相結(jié)合，建立新的新方法和手段。目前，我國醫(yī)院信息系統(tǒng)存在著許多問題，集中體現(xiàn)在：醫(yī)學(xué)生物信息內(nèi)容缺失、信息標(biāo)準(zhǔn)化程度低以及發(fā)展目標(biāo)不明確等問題上。我們建設(shè)目的①堅持醫(yī)療一線的工作需要，②堅守醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)信息資源的理念，③做好大數(shù)據(jù)收儲分析的準(zhǔn)備工作。 大數(shù)據(jù)時代醫(yī)院該如何挖掘和利用醫(yī)學(xué)生物信息？我們通過與國內(nèi)外有關(guān)數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)專家的合作，總結(jié)了醫(yī)學(xué)生物信息的挖掘和利用的一些方法。
3.1數(shù)據(jù)集成（多種數(shù)據(jù)源可以組合在一起） 把不同來源、格式、特點性質(zhì)的數(shù)據(jù)在邏輯上或物理上有機(jī)地集中，從而為醫(yī)院和研究機(jī)構(gòu)提供局部的或全面的數(shù)據(jù)共享。
3.2數(shù)據(jù)選擇（從數(shù)據(jù)庫中提取與分析任務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)） 根據(jù)確定的數(shù)據(jù)分析對象，抽象出在數(shù)據(jù)分析中所需要的特征信息，然后選擇合適的信息收集方法，將收集到的信息存入數(shù)據(jù)庫。對于海量數(shù)據(jù)，選擇一個合適的數(shù)據(jù)存儲和管理的數(shù)據(jù)倉庫是至關(guān)重要的。
3.3數(shù)據(jù)規(guī)約 數(shù)據(jù)挖掘時往往數(shù)據(jù)量非常大，在大量數(shù)據(jù)上進(jìn)行挖掘分析需要很長的時間，數(shù)據(jù)歸約技術(shù)可以用來得到數(shù)據(jù)集的歸約表示，它小得多但仍然接近于保持原數(shù)據(jù)的完整性，數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果與歸約前結(jié)果相同或幾乎相同。
3.4數(shù)據(jù)清理（消除噪音或不一致數(shù)據(jù)） 在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)有一些是不完整的（有些感興趣的屬性缺少屬性值）、含噪聲的（包含錯誤的屬性值），并且是不一致的（同樣的信息不同的表示方式），因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)清理，將完整、正確、一致的數(shù)據(jù)信息存入數(shù)據(jù)庫中，否則會影響數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果。
3.5數(shù)據(jù)變換（數(shù)據(jù)變換或統(tǒng)一成適合挖掘的形式；如，通過匯總或聚集操作等） 通過平滑聚集、數(shù)據(jù)概化、規(guī)范化等方式將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適用于數(shù)據(jù)挖掘的形式。對于有些實數(shù)型數(shù)據(jù)，通過概念分層和數(shù)據(jù)的離散化來轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)也是重要的一步。
3.6模型運算（使用智能化的算法提取數(shù)據(jù)模式） 根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息，選擇合適的分析工具，應(yīng)用統(tǒng)計方法、事例推理、決策樹、規(guī)則推理、模糊集、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等方法處理信息，得出有用的分析信息。通過對數(shù)據(jù)的挖掘，①可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的歷史規(guī)律，對過去進(jìn)行總結(jié)；②可以根據(jù)數(shù)據(jù)對未來進(jìn)行預(yù)測，研究者可以根據(jù)預(yù)測對未來行情趨勢做出預(yù)判，并作出相關(guān)決策。
3.7模型評估 根據(jù)某種興趣度度量，識別提供知識的真正有趣的模式。
3.8知識表示。（使用可視化和知識表示技術(shù)，向用戶提供挖掘的知識） 將數(shù)據(jù)挖掘所得到的分析信息以可視化的方式呈現(xiàn)給用戶，或作為新的知識存放在知識庫中，供其他應(yīng)用程序使用。使用各種圖表、三維地圖、動態(tài)模擬以及相關(guān)的動畫技術(shù)使原本枯燥乏味的數(shù)據(jù)變得生動起來。數(shù)據(jù)可視化把數(shù)據(jù)以更加直觀的形態(tài)展現(xiàn)出來，使人們對相關(guān)數(shù)據(jù)做到一目了然。經(jīng)過上面幾步我們就把原先認(rèn)為毫無價值的數(shù)據(jù)變成了信息，最后演變?yōu)橛袃r值的知識。
對于醫(yī)學(xué)生物信息挖掘系統(tǒng)的建設(shè)者（這里包括醫(yī)院科研部門和信息部門）來說，數(shù)據(jù)挖掘項目不因該是一個普通的IT項目，不能依照原來信息項目模式建設(shè)，更不能理解成為是個管理工具，在項目各個階段，數(shù)據(jù)信息每一次挖掘、演繹、分析是建設(shè)者和研究者全程參與的藝術(shù)性結(jié)合。目前對于各行業(yè)、各類典型問題的數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用，還缺乏標(biāo)桿模式作為參考。數(shù)據(jù)挖掘工作更像一個年輕醫(yī)師，需要通過不斷嘗試來積累經(jīng)驗，面對如潮水般涌來的海量數(shù)據(jù)，她必將成為了生物醫(yī)學(xué)研究的支柱技術(shù)之一。
綜上所述，在今后的發(fā)展中計算機(jī)硬件性能的巨幅提升和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的飛速發(fā)展，使得企業(yè)級大數(shù)據(jù)量的計算成為現(xiàn)實，數(shù)據(jù)挖掘涉及的數(shù)據(jù)量會更大。數(shù)據(jù)挖掘工具也將越來越強(qiáng)大，匯合的挖掘算法越來越多，并將逐步實現(xiàn)算法的自動選擇和參數(shù)自動調(diào)優(yōu)，數(shù)據(jù)挖掘各類算法的巨大潛力將得到充分發(fā)揮。
我們設(shè)想在不久的將來，生物信息大數(shù)據(jù)的應(yīng)用將會改變著醫(yī)學(xué)臨床實踐。臨床醫(yī)學(xué)模式從經(jīng)驗醫(yī)學(xué)進(jìn)一步向循證醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)變，無序醫(yī)療向著有序醫(yī)療進(jìn)一步發(fā)展，醫(yī)學(xué)研究也會進(jìn)入從發(fā)現(xiàn)、研究、驗證、應(yīng)用到再發(fā)現(xiàn)、再研究、再驗證、再應(yīng)用的迭代式良性循環(huán)過程中。古老的醫(yī)學(xué)走到了今天，已經(jīng)發(fā)展成為多學(xué)科、多領(lǐng)域結(jié)合交匯的領(lǐng)域，生物信息科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)和計算應(yīng)用數(shù)學(xué)的介入為大數(shù)據(jù)信息時代開創(chuàng)了新的前景，未來數(shù)據(jù)資源將會成為極具研究價值的醫(yī)學(xué)資產(chǎn)，而且我國又是一個醫(yī)學(xué)研究資源豐富的大國，我們有理由相信，我們的醫(yī)學(xué)研究者會通過醫(yī)學(xué)生物信息的挖掘和利用，在醫(yī)學(xué)的研究和發(fā)展中為廣大人民的健康事業(yè)做出更多貢獻(xiàn)。
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關(guān)鍵詞:關(guān)系模型;關(guān)系模式;數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理;教學(xué)方法
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理的教學(xué)既要注重理論也要注重實踐,尤其是要讓學(xué)員通過教學(xué)及實踐加深對理論知識的理解,并指導(dǎo)實踐[1]。為使學(xué)員更好地理解和掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理的理論和技術(shù),筆者提出在實際教學(xué)中以“關(guān)系模型組成及關(guān)系模式”為核心,以點成線、以線組面的教學(xué)方法,通過所構(gòu)建的課程主干體系,呈現(xiàn)給學(xué)員一個脈絡(luò)清晰、前后貫通、左右相連的知識結(jié)構(gòu)。
1以關(guān)系模型組成引領(lǐng)基本性質(zhì)、基本概念和基本操作的教學(xué)
關(guān)系模型組成是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理開篇教學(xué)的核心。圍繞其組成的三要素(單一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操縱和完整性約束)并以此為始點,從三條線上展開結(jié)構(gòu)的定義、數(shù)據(jù)的查詢與更新、約束的內(nèi)容及實現(xiàn)等的教學(xué)。這三條線可以構(gòu)成一個面,既可以展示出相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容,也可以體現(xiàn)出教學(xué)內(nèi)容之間的相互聯(lián)系(如圖1所示)。
1.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(二維表)――數(shù)據(jù)操縱的基礎(chǔ)和完整性約束的對象
圍繞關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以展開關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本組成、基本概念、基本定義和基本性質(zhì)的教學(xué)。關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(基本表)由元組構(gòu)成,組成元組的是元組的分量,以此擴(kuò)展到屬性、碼、維、基數(shù)、分量集合、象集笛卡兒積等概念。在了解關(guān)系的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后,可以結(jié)合實例講解關(guān)系的基本性質(zhì)在后續(xù)講授SQL語言知識時,將模式、基本表、視圖、索引的定義給學(xué)員交待清楚;形成與關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的知識信息。在與關(guān)系數(shù)據(jù)庫組成的其他二個要素的聯(lián)系上,重點強(qiáng)調(diào)關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為數(shù)據(jù)操縱奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)并成為完整性約束的對象。
1.2數(shù)據(jù)操縱――數(shù)據(jù)集成和獲取的基本途徑
數(shù)據(jù)操縱這一結(jié)點可以從兩方面展開,一是從專門的關(guān)系運算和傳統(tǒng)的集合運算的角度介紹數(shù)據(jù)操縱的基本操作;二是從SQL語言的知識角度講授數(shù)據(jù)操縱的具體實現(xiàn)。教師在教學(xué)中通過實例介紹專門的關(guān)系運算和傳統(tǒng)的集合運算的基本概念,結(jié)合查詢優(yōu)化的理論比較不同查詢方法的開銷,使學(xué)員建立數(shù)據(jù)操縱的基本概念,掌握相關(guān)的理論知識。教師在講授SQL語言的數(shù)據(jù)操縱時,介紹查詢的分類和方法、數(shù)據(jù)更新(插入、修改和刪除)的具體實現(xiàn)、完整性約束與數(shù)據(jù)操縱的聯(lián)系及對數(shù)據(jù)操縱的影響。教師在教學(xué)方式上采用概念講解、實例展現(xiàn)和現(xiàn)場操作的形式,使學(xué)員對所學(xué)的知識有更加清晰、直觀的感受。
1.3完整性約束――保障數(shù)據(jù)正確性與安全性的重要手段
完整性約束是關(guān)系模型組成的第三個要素。該要素涵蓋實體完整性、參照完整性和用戶定義完整性三方面內(nèi)容。教師在教學(xué)中重點突出兩個規(guī)則(實體完整性規(guī)則和參照完整性規(guī)則)、兩個定義(參照關(guān)系和被參照關(guān)系)和一個實現(xiàn)(用戶定義的完整性);強(qiáng)調(diào)完整性約束的重要性和實際意義。在這條線上進(jìn)一步延伸可以與數(shù)據(jù)庫的安全性控制、在屬性及元組上的約束條件檢查和違約處理、觸發(fā)器等相關(guān)知識聯(lián)系起來,使之構(gòu)成一個整體。
2以關(guān)系模式為核心展現(xiàn)關(guān)系數(shù)據(jù)理論的知識
關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程教學(xué)的重點和難點,其內(nèi)容涉及的概念、定義、定理、推理較多,同時在教學(xué)中要求學(xué)員能夠運用相關(guān)的理論知識解決在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用設(shè)計中遇到的實際問題。為了在整體上建立關(guān)系數(shù)據(jù)理論的基本知識結(jié)構(gòu),在實際教學(xué)中,我們從關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)出發(fā),分析組成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的屬性、屬性間的聯(lián)系類型以及其間的內(nèi)在關(guān)系,給出關(guān)系模式的基本形式和關(guān)系數(shù)據(jù)理論知識的聯(lián)系結(jié)構(gòu)(如圖2所示),并由此引申出相應(yīng)的定義、概念和方法。教師以分析關(guān)系模式的屬性間的三種對應(yīng)(一對一、一對多、多對多)關(guān)系為基礎(chǔ),探討函數(shù)依賴,講授其的概念和知識,并通過具體實例的分析將各種范式的內(nèi)涵及運用方法呈現(xiàn)出來。以函數(shù)依賴集為基礎(chǔ),系統(tǒng)介紹公理系統(tǒng)、函數(shù)依賴集的閉包、屬性集的閉包、最小覆蓋等知識及其相關(guān)應(yīng)用。以屬性集和函數(shù)依賴集為基礎(chǔ),講述模式分解的等價定義及其分解方法。教學(xué)探索的實踐表明,圍繞關(guān)系模式展開關(guān)系數(shù)據(jù)理論的教學(xué)能夠使學(xué)員加深知識間的相互聯(lián)系,有利于對知識的理解,為重點、難點知識的教學(xué)開辟了一條有效的途徑[2-3]。
3以關(guān)系數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造實踐關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計
以關(guān)系數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造實踐關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計是數(shù)據(jù)庫教學(xué)的重要實踐環(huán)節(jié)。在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,我們針對學(xué)員的具體情況采用構(gòu)建基本模式、提出基本要求、分析潛在問題、尋找解決方案的方法,力求幫助學(xué)員在實踐中運用所學(xué)理論知識,解決實際問題。
教學(xué)中我們以SQL Server2000作為實踐平臺,要求學(xué)員在幾個侯選題目中任意選擇其一進(jìn)行設(shè)計實現(xiàn)。例如在學(xué)員信息管理系統(tǒng)題目中我們提出了該系統(tǒng)的基本模式(如表1-3所示)。
學(xué)員基本信息包括:學(xué)號、姓名、性別、出生日期、民族、籍貫、所屬班級。
學(xué)員專業(yè)信息包括:專業(yè)、本學(xué)期所修課程。
學(xué)員成績信息包括:課程、成績。
要求系統(tǒng)具備以下基本功能:
① 設(shè)置專業(yè)及該專業(yè)對應(yīng)的課程;
② 設(shè)置指定專業(yè)對應(yīng)的班號;
③ 設(shè)置指定班號的學(xué)員記錄;
④ 統(tǒng)計和查詢學(xué)員成績;
⑤ 查詢學(xué)員成績單。
在實踐前,學(xué)員已經(jīng)對關(guān)系數(shù)據(jù)的理論知識有了一定的了解,如何將課堂所學(xué)的知識真正地應(yīng)用到實踐中,則需要學(xué)員上機(jī)進(jìn)行實踐。實際情況是大部分學(xué)員根據(jù)題目要求設(shè)計了如表1、表2、表3所示的信息表(表中代表主碼)。
在系統(tǒng)功能的實現(xiàn)時,學(xué)員會發(fā)現(xiàn)在連接查詢過程中系統(tǒng)會報錯。我們引導(dǎo)學(xué)員依據(jù)數(shù)據(jù)模式,從完整性角度分析產(chǎn)生錯誤原因。首先考察實體完整性。開始設(shè)計時學(xué)員大多采用學(xué)號、專業(yè)、課程作為三張表的主碼,但在數(shù)據(jù)輸入時發(fā)現(xiàn)對于學(xué)員專業(yè)信息表(表2)僅將“專業(yè)”作為主碼并不能滿足實體完整性約束,因為專業(yè)并不能唯一的確定元組,故設(shè)置“課程”同時為主碼。同理,設(shè)置學(xué)員成績信息表(表3)中的“成績”也為主碼。按照實體完整性規(guī)則的規(guī)定,這幾個主碼滿足實體完整性的要求,均不為空;其次考察參照完整性,以上3個基本表在實體范疇內(nèi)是存在聯(lián)系的,每個學(xué)員都是學(xué)習(xí)某一確定專業(yè),而且相同專業(yè)本學(xué)期所修課程都是一致的。在以學(xué)員基本信息表為主表的情況下,學(xué)員專業(yè)信息表并不能滿足參照完整性的條件。進(jìn)一步分析,假定同一個班的同學(xué)都是相同的專業(yè)方向,則學(xué)員所屬班級和專業(yè)之間存在聯(lián)系。為解決參照完整性的問題,我們引導(dǎo)學(xué)員對系統(tǒng)的基本模式進(jìn)行補充和修改。在發(fā)現(xiàn)問題所在后,有的學(xué)員很快就提出了增加班級專業(yè)信息表(表4)并修改學(xué)員成績信息(表5)的解決方案,構(gòu)造出了如圖3所示的參照關(guān)系圖。
通過實踐教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)員對數(shù)據(jù)庫的基本概念、基本要素等內(nèi)容有了較深刻的理解,在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時能較為全面的考慮各基本表的定義以及它們之間的聯(lián)系。通過數(shù)據(jù)庫實例的練習(xí),使學(xué)員也體會到了將數(shù)據(jù)庫中的文件分散存儲帶來的好處,以及如何通過對不同硬盤讀寫提高數(shù)據(jù)庫訪問的速度[4]。
4結(jié)語
本文簡要總結(jié)了在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程教學(xué)中所采用的以“關(guān)系模型組成及關(guān)系模式”為核心的教學(xué)方法,并在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中通過“構(gòu)建基本模式、提出基本要求、分析潛在問題、尋找解決方案”開展教學(xué)實驗,收到了較好的教學(xué)效果。隨著數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的不斷發(fā)展變化,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程的教學(xué)內(nèi)容也會不斷更新,這也會促使我們在教學(xué)工作中不斷探索和改進(jìn)教學(xué)方式、方法和手段,以適應(yīng)新的發(fā)展變化的要求[5]。
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Investigation of the Database Systems Teaching Based on Model and Relationship of the Formation
LÜ Ming, WANG Ping
(College of Mechatronics and Automation, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)
[關(guān)鍵詞]醫(yī)院信息系統(tǒng)；業(yè)務(wù)需求；解決策略
[中圖分類號]R197 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1009 ― 2234（2014）06 ― 0072 ― 02
醫(yī)院信息系統(tǒng)建設(shè)的發(fā)展伴隨著衛(wèi)生行業(yè)信息化發(fā)展而迅速推進(jìn)。醫(yī)院信息系統(tǒng)建設(shè)怎樣改變醫(yī)院信息管理不適應(yīng)用戶需求的現(xiàn)狀，確定科學(xué)有效的發(fā)展方向，選擇高標(biāo)準(zhǔn)的操作平臺，使用兼容性好的數(shù)據(jù)庫，以及開發(fā)網(wǎng)絡(luò)版的信息處理系統(tǒng)，構(gòu)建以日常醫(yī)療信息為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、醫(yī)院財務(wù)數(shù)據(jù)為重點的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、為管理層決策過程提供參考信息，建設(shè)智能化的節(jié)點數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫，是廣大地區(qū)基層醫(yī)院及中心地區(qū)三甲醫(yī)院信息化建設(shè)的目標(biāo)，醫(yī)院間實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)共享，是醫(yī)院管理者需要深入思考和重點解決的問題。
1 醫(yī)院信息系統(tǒng)建設(shè)
改革開放30多年來， 我國在醫(yī)院信息化建設(shè)方面已經(jīng)有了長足發(fā)展。基于大數(shù)據(jù)的醫(yī)院財務(wù)管理與決策工作的系統(tǒng)需求分析該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源于現(xiàn)有醫(yī)院財務(wù)管理信息系統(tǒng)以及相關(guān)子系統(tǒng)，通過對導(dǎo)出的財務(wù)和相關(guān)數(shù)據(jù)采集與分析，并按照中國財務(wù)軟件數(shù)據(jù)暫行標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和定制化。通過搭建現(xiàn)代化醫(yī)院財務(wù)管理框架，滿足當(dāng)前醫(yī)院財務(wù)管理工作數(shù)字化建設(shè)需求，為醫(yī)院管理層提供宏觀財務(wù)數(shù)據(jù)報表、財務(wù)趨勢分析等決策數(shù)據(jù)和醫(yī)院財務(wù)監(jiān)督體提供量化數(shù)據(jù)的數(shù)字化工作平臺。不僅解決了傳統(tǒng)醫(yī)院財務(wù)管理系統(tǒng)存在的問題，而且突破傳統(tǒng)局限性，從正常運營角度規(guī)范了醫(yī)院財務(wù)管理系統(tǒng)的工作流程，為管理層提供財務(wù)數(shù)據(jù)趨勢分析、對比分析、盈虧損益等，實現(xiàn)從財務(wù)會計到管理會計的轉(zhuǎn)型?！?〕分析系行業(yè)有關(guān)資料，醫(yī)院信息化的發(fā)展主要經(jīng)歷三個階段。
（1） 單機(jī)版信息處理系統(tǒng)〔3〕
從八十年代開始，各類醫(yī)院計算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用主要分布在掛號收費、患者住院費用管理、醫(yī)療器械和藥類制成品管理、單位人事管理、考勤制度執(zhí)行等具體方面。早期在衛(wèi)生系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用的MOTOROLA系列計算機(jī)、DATAMAX等微型機(jī)，采用的處理語言有FORTUNE、 COBOL 語言，我國第一版的 ICD- CCD 醫(yī)院病案管理系統(tǒng)就是在此基礎(chǔ)上開發(fā)并得到廣泛應(yīng)用的。
（2）不同科室個性化應(yīng)用系統(tǒng)
隨著計算機(jī)在醫(yī)院信息管理應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和深入，功能性強(qiáng)的科室應(yīng)用系統(tǒng)在門類齊全的綜合醫(yī)院發(fā)展迅速。
（3） 基于LAN的資源共享網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)
各醫(yī)院內(nèi)部及醫(yī)院間網(wǎng)絡(luò)版本的醫(yī)院信息系統(tǒng)始建于上世紀(jì)最后10年，有實力的大醫(yī)院相繼在100M/1000M自適應(yīng)以太網(wǎng)上建立了功能較強(qiáng)的醫(yī)院綜合信息管理系統(tǒng)。用戶信息化處理的發(fā)展趨勢， 開始向醫(yī)院與醫(yī)院、醫(yī)院與社區(qū)、醫(yī)院與患者信息共享的方向發(fā)展。信息處理的整合從前臺走向后臺，從以本科室的應(yīng)用處理向跨科室、跨醫(yī)院、跨地區(qū)、跨行業(yè)的綜合信息系統(tǒng)相結(jié)合的集成模式方向發(fā)展。
2 信息化建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)
（1）信息處理功能單一
當(dāng)前軟件應(yīng)用系統(tǒng)在前臺業(yè)務(wù)處理上的支持比較全面，但在后臺的數(shù)據(jù)分析上不能有效地服務(wù)于醫(yī)院管理層的科學(xué)決策。
（2） 系統(tǒng)建設(shè)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)
目前，信息的分類代碼、信息處理的流程、報表的格式等都缺乏統(tǒng)一的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。軟件產(chǎn)品的通用性和靈活性差，導(dǎo)致軟件升級及擴(kuò)展困難，孤立的信息節(jié)點難以共享資源，網(wǎng)絡(luò)化程度低。
（3） 應(yīng)用功能在臨床領(lǐng)域普及率不高
目前業(yè)內(nèi)的醫(yī)院還沒有建立“以病人需求為中心” 的信息管理系統(tǒng)，不能實現(xiàn)臨床數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、財務(wù)管理系統(tǒng)、患者查詢信息系統(tǒng)的有機(jī)統(tǒng)一，應(yīng)用功能不高。
（4）數(shù)據(jù)分析不能適應(yīng)管理需要
在醫(yī)院管理工作中，采用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理海量數(shù)據(jù)是現(xiàn)代管理模式優(yōu)勢之一，在逐漸替代傳統(tǒng)管理模式的過程中，實現(xiàn)了醫(yī)院管理規(guī)范化、制度化、科學(xué)化，從技術(shù)層面提供了有效的手段。所以，醫(yī)院信息數(shù)據(jù)分析是提高管理質(zhì)量的技術(shù)瓶頸，改革醫(yī)院當(dāng)前的管理體制、提高人員素質(zhì)、更新觀念、破除陳舊的管理模式對醫(yī)院信息化建設(shè)是非常重要的。
（5） 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)法律法規(guī)急需完善〔4〕
目前，衛(wèi)生行業(yè)專業(yè)信息安全規(guī)范體系的規(guī)劃設(shè)計還不完善，諸如涉及到值班醫(yī)生數(shù)據(jù)簽名、遠(yuǎn)程視頻會診的過程記載、對患者常規(guī)檢查診斷及初步結(jié)論和后期醫(yī)療護(hù)理質(zhì)量管理過程等都需要當(dāng)事人的認(rèn)可等。這些都沒有形成法律法規(guī)。
3 應(yīng)對策略與辦法
（1） 必須進(jìn)行衛(wèi)生信息立法
首先，醫(yī)院方面積極主動地以“維護(hù)醫(yī)患雙方的合法權(quán)益”為出發(fā)點，找準(zhǔn)醫(yī)學(xué)信息和現(xiàn)代信息技術(shù)與醫(yī)療護(hù)理工作的最佳結(jié)合點。從法律上對計算機(jī)病歷（ Computer Medical Record， CMR） 應(yīng)用和醫(yī)療護(hù)理執(zhí)行過程進(jìn)行規(guī)范，深入患者中間搞調(diào)研、聽意見、詢建議，形成醫(yī)患雙方共同遵守的行業(yè)規(guī)范；其次，聘請醫(yī)學(xué)專家、醫(yī)院管理專家、信息技術(shù)專家、法學(xué)家、新聞媒體等組成獨立的第三方公證系統(tǒng)，推進(jìn)衛(wèi)生信息立法和醫(yī)院信息化建設(shè)快速發(fā)展。
在做好上述工作的同時，還要嚴(yán)格規(guī)范計算機(jī)病歷數(shù)據(jù)的采集、修改、添加和刪除等運行中各個環(huán)節(jié)的監(jiān)控，依據(jù)醫(yī)院應(yīng)用信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程的要求進(jìn)行操作，并對后期的數(shù)據(jù)整理、分類和打印輸出采用手工簽名。
（2）使用ISO標(biāo)準(zhǔn)建立醫(yī)學(xué)信息標(biāo)準(zhǔn)體系〔3〕
根據(jù)臨床醫(yī)學(xué)概念的豐富性和多樣化特點，要規(guī)范醫(yī)學(xué)術(shù)語的標(biāo)準(zhǔn)化，使醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的編碼與醫(yī)學(xué)術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)化緊密相連，提高編碼方式的科學(xué)實用性，對各類疾病、藥品和醫(yī)療操作術(shù)語等進(jìn)行統(tǒng)一編碼，提高疾病分類的細(xì)致程度，并適用于流行病學(xué)及保健評估的需求。在保持醫(yī)學(xué)文檔半模板化或全部模板化的同時，創(chuàng)新文本格式，使電子病歷能方便地記錄患者特殊信息，所描述的臨床醫(yī)學(xué)記錄既有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)化表述，又有通俗易懂的大眾化色彩。
醫(yī)院信息化發(fā)展越來越具有網(wǎng)絡(luò)化、全球化的遠(yuǎn)程醫(yī)療和信息共享的趨勢，為了充分利用互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)患者與患者之間、家庭與醫(yī)院之間、同一地區(qū)的不同醫(yī)院之間、不同地區(qū)之間、不同國家之間實現(xiàn)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的交換和共享，還要統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)問題，以更好的為醫(yī)療資源共享進(jìn)行軟件研發(fā)和提供技術(shù)支持，進(jìn)一步增強(qiáng)計算機(jī)病歷形成和使用的共性。
基于大數(shù)據(jù)思想的醫(yī)院財務(wù)管理系統(tǒng)是對當(dāng)前醫(yī)院信息管理系統(tǒng)功能的增強(qiáng)和擴(kuò)充，通過引入大數(shù)據(jù)思想，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)集存儲、管理非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)的分析與挖掘。除了基本財務(wù)核算與財務(wù)報表基本功能外，還利用R Language統(tǒng)計分析、分類回歸、聚類和關(guān)聯(lián)規(guī)則等功能，重點實現(xiàn)了實時的財務(wù)報表、財務(wù)指標(biāo)和現(xiàn)金流能力的預(yù)測模型功能，滿足醫(yī)院現(xiàn)代化財務(wù)管理需求〔4〕，達(dá)到了醫(yī)院財務(wù)管理和決策系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)。通過完備的系統(tǒng)測試和性能測試，取得了較好的應(yīng)用效果。本研究針對醫(yī)院信息化存在的共性問題與不足，借鑒和引入銀行業(yè)財務(wù)系統(tǒng)的成熟管理思想與實現(xiàn)方法，設(shè)計和開發(fā)了基于大數(shù)據(jù)思想的醫(yī)院財務(wù)管理與決策系統(tǒng)。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫和商業(yè)智能基礎(chǔ)上，融合大數(shù)據(jù)思想，實現(xiàn)數(shù)據(jù)大集中?；陟`活、易擴(kuò)展和健壯的軟件體系架構(gòu)設(shè)計與開發(fā)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)協(xié)同性，提供高效的數(shù)據(jù)聚合、分析挖掘和動態(tài)展示。實現(xiàn)了財務(wù)數(shù)據(jù)的實時變化、信息挖掘和過程監(jiān)管，對于提高當(dāng)前醫(yī)院整體運營工作效率、預(yù)算管理、成本管理、績效管理，重視資金的時間價值與運營風(fēng)險具有極強(qiáng)的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。
（3） 采用B/S系統(tǒng)架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)〔2〕
采用服務(wù)器/瀏覽器的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，來設(shè)計和開發(fā)基于大數(shù)據(jù)理念的醫(yī)院管理信息系統(tǒng)。在不影響現(xiàn)有醫(yī)院財務(wù)系統(tǒng)正常運營使用的系統(tǒng)設(shè)計理念下，通過對數(shù)據(jù)（結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化）采集、清洗與集中，利用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型（standard data model，SDM）對目標(biāo)數(shù)據(jù)的整合與優(yōu)化，構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺，改變傳統(tǒng)數(shù)據(jù)流拓樸結(jié)構(gòu)，利用DBLOAD技術(shù)，建立作業(yè)自動進(jìn)行批量數(shù)據(jù)導(dǎo)出、導(dǎo)入與備份，利用數(shù)據(jù)庫外部鏈接技術(shù)實現(xiàn)實時更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行批量和實時數(shù)據(jù)的大集中于數(shù)據(jù)倉庫；通過元數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源統(tǒng)一和規(guī)范化；通過數(shù)據(jù)庫反規(guī)范化和數(shù)據(jù)分區(qū)等技術(shù)提高數(shù)據(jù)存儲優(yōu)化；按照業(yè)務(wù)流程抽象模型驅(qū)動數(shù)據(jù)互用性。
引入NOSQL非文檔型數(shù)據(jù)庫-MongoDB作為數(shù)據(jù)聚合層提高系統(tǒng)訪問速度和數(shù)據(jù)分析與挖掘支撐平臺。開發(fā)高性能的信息管理系統(tǒng)，系統(tǒng)開發(fā)服務(wù)器要基于J2EE體系，客戶端基于Dot Net Framework開發(fā)，選擇高性能、無模式的文檔型數(shù)據(jù)庫MongoDB作為后臺聚合數(shù)據(jù)庫，MS SQL Server作為后臺數(shù)據(jù)倉庫，Java和C#為主要程序語言，采用Spring框架和經(jīng)典MVC設(shè)計模式進(jìn)行高端C/S模式應(yīng)用程序的開發(fā)?！?〕其中，Dot Net FrameworkWPF作為表現(xiàn)層基于MVVM設(shè)計模式提供Rich Client實現(xiàn)Data Visualization，Spring+J2EE作為業(yè)務(wù)邏輯層，Hibernate作為ORM并提供數(shù)據(jù)持久化，MongoDB作為數(shù)據(jù)聚合層，Autosys作為系統(tǒng)前后臺作業(yè)調(diào)度核心系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)自動化運行管理。通過Spring框架將業(yè)務(wù)對象與業(yè)務(wù)邏輯相分離，并通過容器（Container）和非容器（Non-Container）兩種管理方式完成業(yè)務(wù)邏輯對象的創(chuàng)建、調(diào)用和回收，保證系統(tǒng)的平立性和易擴(kuò)展性。在MongoDB的設(shè)計和使用上與實際工作緊密結(jié)合，按照業(yè)務(wù)規(guī)則對數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向（基礎(chǔ)數(shù)據(jù)）與縱向（分析數(shù)據(jù)）處理并獨立存儲和有效隔離，另外MongoDB作為Near Cache（類緩存技術(shù)）使用，將數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存和磁盤上，提供快速訪問和瞬間定位能力，實現(xiàn)對高性能信息管理系統(tǒng)的訪問。
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關(guān)鍵詞：提升；變電站；綜合自動化系統(tǒng)；數(shù)據(jù)通信質(zhì)量；探索
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計算機(jī)已經(jīng)得到了普及，電力系統(tǒng)也隨之進(jìn)入了計算機(jī)控制的時代，向著自動化的方向發(fā)展，變電站中普遍使用了綜合自動化系統(tǒng)，且成為電力系統(tǒng)不可避免的發(fā)展趨勢。淳安楓樹嶺電站在1992年施工建成，建成時的總裝機(jī)是2*16MW，截止到目前為止，已經(jīng)運行了20多個年頭了，機(jī)械設(shè)備的老化嚴(yán)重，且時常出現(xiàn)故障，機(jī)械設(shè)備的功能不能滿足目前人們生產(chǎn)生活活動開展的需要了，因此在淳安楓樹嶺電站中也使用了綜合自動化系統(tǒng)，提高了變電站正常運行的可靠性和穩(wěn)定性，機(jī)械設(shè)備也向著數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展。
一、變電站綜合自動化系統(tǒng)的概述
在變電站的綜合自動化系統(tǒng)中，包含著多個子系統(tǒng)，受到綜合工作與協(xié)調(diào)工作的影響，在通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)共享、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及分布式技術(shù)中都融入和貫穿了數(shù)據(jù)通信的問題，因此成為研究變電站綜合自動化系統(tǒng)中的重中之重。變電站綜合自動化系統(tǒng)對抗干擾性、可擴(kuò)展性、可靠性以及工作的靈活性都提出了很高的要求，數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量直接影響著變電站的運行情況，嚴(yán)重影響著電網(wǎng)正常運行的安全性和穩(wěn)定性。
變電站綜合自動化系統(tǒng)中最關(guān)鍵的組成部分就是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，它在變電站綜合自動化系統(tǒng)中起著信息傳輸過程中的媒介作用，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)直接影響著信息傳輸?shù)男省?shù)據(jù)通信在變電站的綜合自動化系統(tǒng)中具有極其重要的地位，具有實時性、可靠性、電磁兼容性以及分層式結(jié)構(gòu)等多方面的特點。
二、變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特征
1、變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
（1）集中式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
在集中式的控制系統(tǒng)中，硬件裝置與數(shù)據(jù)處理裝置都屬于集中配置的范疇，一般情況下，都是后臺機(jī)與前置機(jī)共同組成的集控式結(jié)構(gòu)，前置機(jī)在集中式控制系統(tǒng)中負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的控制、監(jiān)測、輸入輸出以及保護(hù)等；而后臺機(jī)則是負(fù)責(zé)集中式控制系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)處理、遠(yuǎn)方通訊、打印以及顯示等。集中式控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集變電站中存在的開關(guān)量與模擬量，并對變電站的運行狀況進(jìn)行實施監(jiān)控。但是集中式控制系統(tǒng)中存在的引線較多，且承擔(dān)的任務(wù)較重，對變電站運行的可靠性和穩(wěn)定性產(chǎn)生了不良的影響。如果集中式控制系統(tǒng)中的前置機(jī)中出現(xiàn)了故障，那么變電站所有的數(shù)據(jù)信息都會丟失，因此在實際的應(yīng)用中，都是通過雙機(jī)并聯(lián)的方式運行的。集中式控制系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)的工作量相對來說較大，且不能對少數(shù)的自動化需求進(jìn)行功能上的擴(kuò)展，而集中式控制系統(tǒng)在投入使用之前，需要鋪設(shè)電纜，也就在一定程度上增加了資金成本的投入。
（2）分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
變電站綜合自動化系統(tǒng)可以根據(jù)監(jiān)控對象或者是系統(tǒng)功能的不同，可以將多臺計算機(jī)的單功能設(shè)備和共享資源網(wǎng)絡(luò)相連接，從而實現(xiàn)變電站綜合自動化系統(tǒng)的分布式處理。分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要是利用CPU系統(tǒng)開展工作的，對突發(fā)事件具有極強(qiáng)的處理能力，分布式系統(tǒng)所選用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具備優(yōu)先級的特點，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或者是串行的運行方式來對分布式系統(tǒng)職工各個模塊之間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行通信，提高了分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實時性，同時也大大增加了分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性和維護(hù)性。
在對分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝的過程中，通常情況都是分層組屏式與集中組屏式兩種，在中低壓的變電站中使用的較為普遍。分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比較而言，不僅具有良好的可靠性、可擴(kuò)展性以及開放性，而且還不需要進(jìn)行電纜的鋪設(shè)，大大方便了分布式系統(tǒng)的維護(hù)與調(diào)試，降低了資金成本的投入。
2、變電站綜合自動化系統(tǒng)的特征
自動化技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)是變電站綜合自動化系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)，對機(jī)械設(shè)備的功能進(jìn)行了綜合。綜合自動化系統(tǒng)在變電站中的使用，大大提高了控制、保護(hù)以及控制裝置的數(shù)字化水平，通過通信網(wǎng)絡(luò)將變電站的各個模塊連接在一起，從而實現(xiàn)了變電站信息的共享性，為系統(tǒng)構(gòu)成的模塊化提供了便利。根據(jù)分布式結(jié)構(gòu)對綜合自動化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集與控制、微機(jī)保護(hù)等子系統(tǒng)，因此在子系統(tǒng)中有可能存在著多個CPU與之相配置，從而保證變電站綜合自動化系統(tǒng)具備多個功能。
三、光纖自愈環(huán)型以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)對于數(shù)據(jù)通信質(zhì)量的提升
1、提出問題
在淳安楓樹嶺電站中依然沿用著傳統(tǒng)的單環(huán)型網(wǎng)，變電站在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信傳輸時，不管是選擇的哪一種傳輸介質(zhì)使用的，一旦在網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)故障，那么整個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將會癱瘓，變電站綜合自動化系統(tǒng)就會變得非常脆弱，這也就造成了數(shù)據(jù)通信極低的可靠性。
2、光纖自愈環(huán)型以太網(wǎng)
光纖自愈環(huán)型以太網(wǎng)技術(shù)在變電站綜合自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用，大大提高了數(shù)據(jù)通信的高效性、實時性、信息長距離傳輸、網(wǎng)絡(luò)布線簡潔性以及可靠性，一般情況下，可靠性高的變電站數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)還具備高速、容錯的特點，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳輸，且對出現(xiàn)的故障進(jìn)行恢復(fù)時，需要的時間短，為我國變電站綜合自動化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信指明了發(fā)展的方向。
（1）光纖通信
在變電站中，多數(shù)的機(jī)電設(shè)備都是需要進(jìn)行長距離的數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)?，但是在變電站中存在著射頻、強(qiáng)電磁以及地電位差等多種干擾因素，嚴(yán)重影響著變電站綜合自動化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)目煽啃?，對?shù)據(jù)傳輸時的容量、傳輸距離以及工作效率等造成了極大的威脅。如果在數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)倪^程中使用的是雙絞線或者是同軸電纜的話，不能對數(shù)據(jù)通信的可靠性進(jìn)行保證。
現(xiàn)階段，光纖通信具有良好的抗干擾性、高帶寬以及低損耗等特點，在我國數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用較為廣泛。光纖在通信中的應(yīng)用，具有極強(qiáng)的電磁兼容性，在電磁環(huán)境中運行時，光纖的信息傳輸受到的影響不大。因此，光纖數(shù)據(jù)通信在變電站綜合自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用，具有很高的優(yōu)越性，不僅提高了變電站綜合自動化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量，而且還提高了變電站綜合自動化系統(tǒng)正常運行的可靠性、安全性以及穩(wěn)定性。
（2）容錯的網(wǎng)絡(luò)
在變電站綜合自動化系統(tǒng)中是不能出現(xiàn)通信中斷現(xiàn)象的，如果通信中斷的話，那么就需要在規(guī)定的時間內(nèi)恢復(fù)通信，不然的話，將會對整個系統(tǒng)運行的安全性產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時，將會造成無法估量的后果。因此，在變電站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建時，使用容錯網(wǎng)絡(luò)是非常有必要的。如果在容錯網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的中斷或者是異常的情況，那么備份的通信網(wǎng)絡(luò)立刻就會取代主通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行使用，并隔離故障出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)段或者是裝置，不會對整個網(wǎng)絡(luò)的運行產(chǎn)生影響。等到主通信網(wǎng)絡(luò)中的故障發(fā)生點或者是裝置恢復(fù)正常的運行之后，主通信網(wǎng)絡(luò)也就可以重新使用了，備份網(wǎng)絡(luò)就會自行主動的退出，回復(fù)到主通信網(wǎng)絡(luò)運行時的冗余狀態(tài)，不會對主通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生任何的不良影響。
結(jié)語：
綜上所述，變電站綜合自動化系統(tǒng)正常運行時的安全性和穩(wěn)定性對電力系統(tǒng)的安危有著直接的影響，因此要不斷的提高變電站綜合自動化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量，以保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。自從在淳安楓樹嶺電站使用了變電站綜合自動化系統(tǒng)之后，電力系統(tǒng)的運行趨于穩(wěn)定，大大降低了系統(tǒng)中出現(xiàn)故障的概率，提高了淳安楓樹嶺電站供電的能力。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊娟娟.惠來風(fēng)電場110kV變電站綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信[J].中國科技信息，2011（18）
