数学在环境工程中的应用(6篇)
数学在环境工程中的应用篇1
［关键词］网络远程教育工科实验教学实时远程实验
［作者简介］冉利龙（1976-），男，四川德阳人，西南科技大学网络教育学院，讲师，硕士，研究方向为远程教育、教育技术；蔡勇（1962-），男，四川江油人，西南科技大学制造与科学工程学院，教授，博士，研究方向为反求工程、数控技术、计算机仿真。（四川绵阳621010）
［中图分类号］G642［文献标识码］A［文章编号］1004-3985（2012）17-0158-02
目前，在普通高等教育中，课程实验教学开展比较好，学生的动手能力得到了锻炼。但是，在我国高等教育中占有相当比重的网络远程教育，其实验教学却非常薄弱，尽管实验教学得到各试点高校网络教育学院和各级电大的重视，网络远程实验教学仍然发展缓慢，工科课程实验教学尤其令人担忧，工科学生实践能力培养缺失严重，很大程度上阻碍了工科网络远程教育专业的发展。
一、网络远程教育工科课程实验教学存在的问题
1.实验设备缺乏或不足，影响实验教学的开展。多数网络远程教育学习中心的实验课程是借助其他学校或单位的实验室进行教学，在时间和空间上受到该学校或单位的约束，导致应做实验时学生无实验可做，只能做超前性或延迟性的实验。网络远程教育学习中心周边教学条件参差不齐，部分学习中心附近无可借助的实验室，学生可能做不了实验，或者需去较远的地方做实验，增加了学生负担。由于工科实验教学设备价格相对较高，设备和设施的数量和实验场地的空间有限，无论是远程教育试点高校还是远程学习中心，其实验教学设备主要为学校全日制学生提供教学服务，很难再为网络远程教育学生提供保质保量的教学服务，导致很多课程实验无法开展，大多只能采用实验录像视音频讲解的方式来代替。而参考国外一些开放大学的经验，在各学习中心购建实验教学设备和设施，由于建设成本太高不被试点高校采纳。因此，网络远程教育中工科专业课程的实验教学偏少，导致理论知识与实践的脱节，限制了工科网络远程教育的发展。
2.实验模式和实验内容陈旧，缺少创造性的思维和远程教育特点。当今社会越来越重视人的专业技能、现代技术应用、创新能力等方面的能力。由于实验设备设施的缺乏，大部分远程教育试点院校仍然使用传统实验教学方法对学生进行远程实验教学，实验内容大多数仍然按照学校普通本专科教育的实验实习内容进行设计，实验过程、实验仪器都由教师安排，学生做实验按指导书或教师规定的实验操作步骤亦步亦趋地进行，实验内容的设计较少考虑到远程教育的教学特点和学生实际的需求。实验没有与成人学生的工作实际结合起来，学生不知道为什么这样做，甚至也不知道操作结果说明了什么，缺少学习的主动性。这类实验教学不能充分发挥学生的主体作用，极大地限制了学生创新能力培养的空间，实验教学的作用没有充分发挥出来，不利于学生学习和巩固所学的理论知识，也压制了学生通过实验提高专业技能和现代技术应用等能力的意识和积极性。
3.远程学生和远程学习的特点不利于实验教学的开展。根据我们以前对远程学生学习的调研，96%的学生在20～35岁之间，他们基本属于在职人员，平时工作比较忙，学习时间本来就比较有限，另外需要抽出专门的时间集中起来并到不同地方参加实验教学，从客观的角度来说比较困难。远程学生的学习模式是指任何人、任何时间、任何地点、学习任何内容的学习，每个学生的学习进度、学习时间也不统一，很多学生即使参加了实验教学，也可能不知道如何做实验，或者不明白为什么做实验。由于远程学生的自身特点和远程学习的特点，导致实地的实验教学开展比较困难。
上述种种问题产生的原因，主要是网络远程教育的现代化教学方式和传统的实验教学方式的矛盾，具体体现在：学生分散而且远离物理性实验装置和手工操作实验装置的矛盾；传统实验教学与网络远程教育实验教学要求差异的矛盾；学生远程学习模式和传统实验教学模式之间的矛盾。随着科学技术的发展，特别是以计算机和网络技术为核心的信息技术的出现，为解决这些矛盾提供了有利条件。
二、网络远程教育工科课程实验教学的实现环境
课程实验教学所面临的困难是工科网络远程教育发展的最大障碍。要解决这一问题，就必须要解决现代化教学方式和传统的实验教学方式的矛盾。经过多年的实践和探索，国内外多数网络远程教育机构都倾向于采用多种实验环境结合的方式开展课程实验教学。西南科技大学网络教育学院的一部分网络远程教育工科课程实验教学采用了网络实验教学为主，传统实验教学为辅的教学方式，建立了包括模拟交互实验、虚拟仿真实验、实时网络远程实验相互衔接的系统性远程实验系统，再辅之以传统教学实验作为必要的补充。这四种实验环境的设计由简到繁、操作由易到难、内容由虚到实、成本由低到高，四种实验环境相互联系、互为补充，构成了可操作性强的网络远程教育工科课程实验体系。在制订教学计划过程中，教学实施和课程建设人员将综合考量课程实验重要性、教学效果、建设成本等方面因素，然后选择适当的某一实验环境或几种实验环境相结合开展实验，以获得最佳的实验教学效果。下面以“数控机床技术”课程实验教学为例介绍几种实验环境。
1.模拟交互实验环境。随着计算机多媒体技术和网络技术的快速发展，多媒体课件的交互越来越强，多媒体课件所能展示和包含的媒体类型也越来越多，图片、图形、音视频、代码等都能在多媒体课件中很流畅地运行。良好的交互不仅使课件的教学策略实现更便捷，而且使课件的适用范围更广、用户界面更人性化、操作更便捷。网络传输速度和质量的快速发展，使交互课件在网络远程教育的应用逐渐普及。在模拟交互实验环境中，学生操作或驱动的不是真实的实验设备，而是模拟的实验设备。学生通过与课件的交互实现对模拟实验设备的驱动或操作，从而完成相应的实验学习。例如，在该实验环境中学生输入相应的参数，然后选择动作，模拟设备即开始进行操作，学生通过系列的操作和观察能够理解模拟设备工作的原理，从而达到实验教学的目的。模拟交互实验不仅具有建设成本相对较低、设计简单、操作简捷、重复性等优点，而且符合网络远程教育的特点和要求。这类实验教学能使学生对实验有较为清晰的认识，促进学生对知识的掌握，是目前工科网络教育课程实验中的常见方法之一。当然，模拟实验环境无法代替真实实验环境，虽然其模拟了真实实验的主要元素，但毕竟缺少了与实物直接接触的感觉，无法直接锻炼和提高学生的动手能力，因此该实验环境主要用于验证原理理论方面的实验教学。
2.虚拟仿真实验环境。随着计算机技术的飞速发展，计算机技术被逐步应用在机械加工领域，如数控加工机床等。由于数控机床设备昂贵，并不是所有的学生都有机会接触设备进行实验。利用虚拟样机技术这种新的工程技术在数控加工虚拟仿真上的应用，可以虚拟数控机床加工，让学生通过虚拟实验进行学习，达到实验教学的目的。虚拟仿真实验是利用虚拟样机技术代表软件ADAMS（机械系统动力学自动分析，AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems）这个仿真平台，完成数控机床的主要零部件的建模，根据理论知识施加各个运动部件之间的约束关系和驱动参数，进行初步的运动仿真，观察各个部件之间的运动关系，再根据需要的加工路线，通过对数控机床的虚拟样机各个运动主轴施加驱动函数，观察机床是否按照设计的路线进行加工，观察刀具留下的轨迹。通过虚拟样机仿真加工，替代实验教学中的认识实验，让学生体验加工的过程，有助于学生对数控机床的认识和学习，进而提高学生的学习效率和效果。同时，学生还可以模拟更多的机床加工操作和设计，有助于充分发挥学生的想象力和创造力。该实验环境要求学生能操作ADAMS基本功能，对部分学生来说有一定的难度，不适合所有学生操作和使用。为了能让所有学生能够理解数控机床的工作原理，还可以将虚拟样机仿真操作过程录制下来，制作成虚拟样机仿真演示，方便学生对虚拟样机仿真实验各内容的观察和学习。
3.实时远程实验环境。近年来，随着网络远程教育的发展，实时远程实验环境已成为国内外学者研发的热点。实时远程实验环境的构建思想如下：学生通过互联网连接远程的音视频，分批次或按排序操作实验组态界面进行实验。学生可参考教师制定的实验方案，也可以自行设计实验方案，通过网络操作远程实验室设备进行实验，并通过网络接收教师的指导，最后由实验系统或指导教师对实验给予评价。实时远程实验环境的软件部分主要由远程实验平台和远程实验管理系统组成。远程实验平台主要是为学生显示和提供实验操作环境，学生可在此平台中观察到远程实地试验的情况，通过在平台中编写代码或操作命令控制远程的数控机床进行实验。远程实验管理系统主要是实现实验的安排、师生之间、学生之间的交互、成绩的评定等功能。例如，由于机床设备台数有限，需要实验管理系统进行排序和分步，学生按照请求的先后顺序进行实验；学生和教师可以通过实验管理系统中相应的功能，实现语音和文字的交互，教师可以实时地指导学生的实验等。在实时远程实验环境中，学生在分布式的时间、分离式的空间内，在有限的设备设施条件下实现了实验学习。通过远程实时实验，使学生获得了实验方面的知识和技能，提高了动手能力。该数控远程实验环境的突出特点主要体现在以下两个方面：（1）真实、生动、直观。数控系统是多个学科交叉的学科，网络远程学生如果仅学习理论知识，而没有实验实践的学习，对课程内容掌握比较困难。通过远程网络控制技术，学生可以控制和操作远程真实的数控机床，并将数控机床加工的轨迹和过程完整地通过视频同步展现在操作者面前，令其印象深刻、易懂。同时，由于系统可以防止各类误操作，所以学生可以自由地对数控机床进行操作实验，不用担心实验中出现差错和失误，也有利于发挥学生主动性，培养学生的自主创新能力。（2）时间随意，资源共享。实时远程实验能够在一定程度上解决传统实验教学中存在的学生分散而且远离物理性实验装置和手工操作实验装置的矛盾，以及学生数量多和用于教学的数控机床少的矛盾。现在，学生利用远程网络数控平台，几乎可以做到在有电脑和网络的地方就可以做实验，只要设备没有被占用，就可以随时随地地做实验，充分体现了网络远程教育的教学特点。
4.真实实验环境。在以后的网络远程教育教学中，网络实验教学系统并不能完全替代传统实验教学，虽然前者有诸多优点，但相对真实实验在实验结果的可信度、实验条件的可控性等还有一定的差距。对于一些只有在真实实验环境里操作才能达到目的的实验，则必须进行传统的实验教学，必要的传统实验教学能够有效地弥补网络实验的不足。目前，国外开放大学并未减少在传统实验教学下的实验课程，国内部分试点高校开设工科专业招生的远程学习中心具有相应的设备和设施条件，可进行相应课程的实验教学活动。学习中心不具备条件的，则由学习中心组织学生租借其他单位或学校的实验室完成一些课程必需的实验内容，这也是网络远程教学中课程实验教学常见的做法。远程实验教学系统与传统实验教学的有机结合，构建了虚实结合的立体化网络远程教育实验教学体系。
四种课程实验环境在教学效果、技术要求、建设成本上各有优势和不足。模拟交互实验环境成本和技术要求较低，但该实验环境只能给学生抽象的认识，使学生了解一些基本的原理；虚拟仿真实验成本投入较低，而技术上有一定要求，但该实验环境能给学生再现实验设备，学生能够获取强烈的感官冲击，并可直接参与和探索仿真对象在所处环境中的变化并获取相应的数据信息，产生沉浸感，从而产生学习兴趣，有助于学生的学习；远程实时实验环境成本和技术要求较高，该实验环境给学生提供了真实的实验环境，学生在教师指导下真实地操作远程的设备进行实验，具有较好的实验效果；真实实验环境则有着网络实验教学系统并不能完全替代的优点。
在远程实时实验环境中，学生在没有一定实验基础知识的条件下进行实验操作，成本浪费会很大，学习效果也并不好。因此，学生应该循序渐进地进行实验学习，先进行模拟实验或虚拟仿真实验学习，有一些实验基础知识，然后再进行远程实时实验的学习，才会有最佳的学习效果。以上四种实验环境有机结合，构建了具有系统性、科学性的远程实验教学系统。当然，并不需要所有课程都建设四种实验环境，应根据课程特点和需求进行分类，建设不同层次的远程实验教学系统。在此应强调的是，目前工科课程远程实验教学应综合考虑课程的重要性、试验设备情况、制作开发成本、课程性质等方面，为课程设计制作相应的实验环境。网络远程教育机构的主管部门如果能够将各试点高校的工科远程实验系统进行统一的协调管理，实现各高校优势课程远程实验系统的共建和共享，从而形成全国范围内统一的共享远程实验系统，将有利于网络远程教育实验教学的发展和教学质量的提高。
远程实验教学是网络远程教育中非常薄弱的一个环节，它严重阻碍了网络远程教育中工科专业的发展。远程实验教学系统的建设和教学的良好开展将为网络远程教育的发展开拓更广阔的领域和发展空间，对减少不必要的重复投入，实现实验设备和设施资源的充分利用以及教育资源的共建共享具有重要而深远的意义。
［参考文献］
［1］姚俊，程华，应卫勇.工科远程教育课程实验研究［J］.现代教育技术，2008（6）.
［2］尹学松，陈小冬，郑炜，等.反思、探索与突破——对远程开放实验教学的思考［J］.远程教育杂志，2008（2）.
［3］宗国升.当前远程实验教学存在的问题及对策［J］.中国远程教育，2008（5）.
数学在环境工程中的应用篇2
关键词：室内装修人体工程学环境心理学
第一节人体工程学的含义和发展
人体工程学（humanengineering），也称人类工程学、人间工学或工效学（ergonomics）。工效学ergonomis原出希腊文“ergo”，即“工作、劳动”和“nomos”即“规律、效果”，也即探讨人们劳动、工作效果、效能的规律性。
人体工程学起源于欧美，原先是在工业社会中，开始大量生产和使用机械设施的情况下，探求人与机械之间的协调关系，作为独立学科有40多年的历史。第二次世界大战中的军事科学技术，开始运用人体工程学的原理和方法，在坦克、飞机的内舱设计中，如何使人在舱内有效地操作和战斗，并尽可能使人长时间地在小空间内减少疲劳，即处理好：人—机—环境的协调关系。及至第二次世界大战后，各国把人体工程学的实践和研究成果，迅速有效地运用到空间技术、工业生产、建筑及室内设计中去，1960年创建了国际人体工程学协会。
及至当今，社会发展向后工业社会、信息社会过渡，重视“以人为本”，为人服务，人体工程学强调从人自身出发，在以人为主体的前提下研究人们衣、食、住、行以及一切生活、生产活动中综合分析的新思路。
日本千叶大学小原教授认为：人体工程学是探知人体的工作能力及其极限，从而使人们所从事的工作趋向适应人体解剖学、生理学、心理学的各种特征。“
其实人—物—环境是密切地联系在一起的一个系统，今后“可望运用人体工程学主动地、高效率地支配生活环境”。
人体工程学联系到室内设计，其含义为：以人为主体，运用人体计测、生理、心理计测等手段和方法，研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系，以适合人的身心活动要求，取得最佳的使用效能，其目标应是安全、健康、高效能和舒适。人体工程学与有关学科以及人体工程学中人、室内环境和设施的相互关系。
第二节人体工程学的基础数据和计测手段
一、人体基础数据
人体基础数据主要有下列三个方面，即有关人体构造、人体尺度以及人体的动作域等的有关数据。
1、人体构造
与人体工程学关系最紧密的是运动系统中的骨骼、关节和肌肉，这三部分在神经系统支配下，使人体各部分完成一系列的运动。骨骼由颅骨、躯干骨、四肢骨三部分组成，脊柱可完成多种运动，是人体的支柱，关节起骨间连接且能活动的作用，肌肉中的骨骼肌受神经系统指挥收缩或舒张，使人体各部分协调动作。
2、人体尺度
人体尺度是人体工程学研究的最基本的数据之一。
3、人体动作域
人们在室内各种工作和生活活动范围的大小，即动作域，它是确定室内空间尺度的重要依据因素之一。以各种计测方法测定的人体动作域，也是人体工程学研究的基础数据。如果说人体尺度是静态的、相对固定的数据，人体动作域的尺度则为动态的，其动态尺度与活动情景状态有关。
室内设计时人体尺度具体数据尺寸的选用，应考虑在不同空间与围护的状态下，人们动作和活动的安全，以及对大多数人的适宜尺寸，并强调其中以安全为前提。
例如：对门洞高度、楼梯通行净高、栏杆扶手高度等，应取男性人体高度的上限，并适当加以人体动态时的余量进行设计；对踏步高度、上搁板或挂钩高度等，应按女性人体的平均高度进行设计。
二、人体生理计测
根据人体在进行各种活动时，有关生理状态变化的情况，通过计测手段，予以客观的、科学的测定，以分析人在活动时的能量和负荷大小。
人体生理计测方法主要有：
1、肌电图方法
把人体活动时肌肉张缩的状态以电流图记录，从而可以定量地确定人体该项活动强度和负荷。
2、能量代谢率方法
由于人体活动消耗能量而相应引起的耗氧量值，与其平时耗氧量相比，以此测定活动状态的强度，能量代谢率的计算式，以及不同活动的能量代谢率（rmr）。其计算式如下：
运动时氧耗量-安静时氧耗量
能量代谢率（rmr）
基础代谢率耗量
3、精神反射电流方法
对人体因活动而排出的汗液量作电流测定，从而定量地了解外界精神因素的强度，据此确定人体活动时的负荷大小。
三、人体心理计测
心理计测采用的有精神物理学测量法及尺度法等。
1、精神物理学测量法
用物理学的方法，测定人体神经的最小刺激量，以及感觉刺激量的最小差异。
2、尺度法
以顺序在心理学中划分量度，例如在一直线上划分线段，依顺序标定评语
可由专家或一般人，相应地对美丑、新旧、优劣进行评测。
第三节人体工程学在室内设计中的应用
由于人体工程学是一门新兴的学科，人体工程学在室内环境设计中应用的深度和广度，有待于进一步认真开发，目前已有开展的应用方面如下：
一、确定人和人际在室内活动所需空间的主要依据
根据人体工程学中的有关计测数据，从人的尺度、动作域、心理空间以及人际交往的空间等，以确定空间范围。
二、确定家具、设施的形体、尺度及其使用范围的主要依据
家具设施为人所使用，因此它们的形体、尺度必须以人体尺度为主要依据；同时，人们为了使用这些家具和设施，其周围必须留有活动和使用的最小余地，这些要求都由人体工程科学地予以解决。室内空间越小，停留时间越长，对这方面内容测试的要求也越高，例如车厢、船舱、机舱等交通工具内部空间的设计。
三、提供适应人体的室内物理环境的最佳参数
室内物理环境主要有室内热环境、声环境、光环境、重力环境、辐射环境等，室内设计时有了上述要求的科学的参数后，在设计时就有可能有正确的决策。
四、对视觉要素的计测为室内视觉环境设计提供科学依据
人眼的视力、视野、光觉、色觉是视觉的要素，人体工程学通过计测得到的数据，对室内光照设计、室内色彩设计、视觉最佳区域等提供了科学的依据。
第四节环境心理学与室内设计
在阐述环境心理学之前，我们先对“环境”和“心理学”的概念简要地了解一下。环境即为“周围的境况”，相对于人而言，环境可以说是围绕着人们，并对人们的行为产生一定影响的外界事物。环境本身具有一定的秩序、模式和结构，可以认为环境是一系列有关的多种元素和人的关系的综合。人们既可以使外界事物产生变化，而这些变化了的事物，又会反过来对行为主体的人产生影响。例如人们设计创造了简洁、明亮、高雅、有序的办公室内环境，相应地环境也能使在这一氛围中工作的人们有良好的心理感受，能诱导人们更为文明、更为有效地进行工作。心理学则是“研究认识、情感、意志等心理过程和能力、性格等心理特征”的学科。
关于环境心理学与室内设计的关系，《环境心理学》一书中译文前言内的话很能说明一些问题：“不少建筑师很自信，以为建筑将决定人的行为”，但他们“往往忽视人工环境会给人们带来什么样的损害，也很少考虑到什么样的环境适合于人类的生存与活动”。以往的心理学“其注意力仅仅放在解释人类的行为上，对于环境与人类的关系未加重视。环境心理学则是以心理学的方法对环境进行探讨”，即是在人与环境之间是“以人为本”，从人的心理特征来考虑研究问题，从而使我们对人与环境的关系、对怎样创造室内人工环境，都应具有新的更为深刻的认识。
一、含义
环境心理学是研究环境与人的行为之间相互关系的学科，它着重从心理学和行为的角度，探讨人与环境的最优化，即怎样的环境是最符合人们心愿的。
环境心理学是一门新兴的综合性学科，环境心理学与多门学科，如医学、心理学、环境保护学、社会学、人体工程学、人类学、生态学以及城市规划学、建筑学、室内环境学等学科关系密切。
环境心理学非常重视生活于人工环境中人们的心理倾向，把选择环境与创建环境相结合，着重研究下列问题：
1、环境和行为的关系；
2、怎样进行环境的认知；
3、环境和空间的利用；
4、怎样感知和评价环境；
5、在已有环境中人的行为和感觉。
对室内设计来说，上述各项问题的基本点即是如何组织空间，设计好界面、色彩和光照，处理好室内环境，使之符合人们的心愿。
二、室内环境中人的心理与行为
人在室内环境中，其心理与行为尽管有个体之间的差异，但从总体上分析仍然具有共性，仍然具有以相同或类似的方式做出反应的特点，这也正是我们进行设计的基础。
下面我们列举几项室内环境中人们的心理与行为方面的情况：
1、领域性与人际距离
领域性原是动物在环境中为取得食物、繁衍生息等的一种适应生存的行为方式。人与动物毕竟在语言表达、理性思考、意志决策与社会性等方面有本质的区别，但人在室内环境中的生活、生产活动，也总是力求其活动不被外界干扰或妨碍。不同的活动有其必须的生理和心理范围与领域，人们不希望轻易地被外来的人与物所打破。
室内环境中个人空间常需与人际交流、接触时所需的距离统盘考虑。人际接触实际上根据不同的接触对象和在不同的场合，在距离上各有差异。赫尔以动物的环境和行为的研究经验为基础，提出了人际距离的概念，根据人际关系的密切程度、行为特征确定人际距离，即分为：密切距离；人体距离；社会距离；公众距离。
每类距离中，根据不同的行为性质再分为接近相与远方相。例如在密切距离中，亲密、对对方有可嗅觉和辐射热感觉为接近相；可与对方接触握手为远方相。当然对于不同民族、、性别、职业和文化程度等因素，人际距离也会有所不同。
2、私密性与尽端趋向
如果说领域性主要在于空间范围，则私密性更涉及在相应空间范围内包括视线、声音等方面的隔绝要求。私密性在居住类室内空间中要求更为突出。
日常生活中人们还会非常明显地观察到，集体宿舍里先进入宿舍的人，如果允许自己挑选床位，他们总愿意挑选在房间尽端的床铺，可能是由于生活、就寝时相对地较少受干扰。同样情况也见之于就餐人对餐厅中餐桌座位的挑选，相对地人们最不愿意选择近门处及人流频繁通过处的座位，餐厅中靠墙卡座的设置，由于在室内空间中形成更多的“尽端”，也就更符合散客就餐时“尽端趋向”的心理要求。
3、依托的安全感
生活活动在室内空间的人们，从心理感受来说，并不是越开阔、越宽广越好，人们通常在大型室内空间中更愿意有所“依托”物体。
在火车站和地铁车站的候车厅或站台上，人们并不较多地停留在最容易上车的地方，而是愿意待在柱子边，人群相对散落地汇集在厅内、站台上的柱子附近，适当地与人流通道保持距离。在柱边人们感到有了“依托”，更具安全感。
4、从众与趋光心理
从一些公共场所内发生的非常事故中观察到，紧急情况时人们往往会盲目跟从人群中领头几个急速跑动的人的去向，不管其去向是否是安全疏散口。当火警或烟雾开始弥漫时，人们无心注视标志及文字的内容，甚至对此缺乏信赖，往往是更为直觉地跟着领头的几个人跑动，以致成为整个人群的流向。上述情况即属从众心理。同时，人们在室内空间中流动时，具有从暗处往较明亮处流动的趋向，紧急情况时语言诉引导会优于文字的引导。
上述心理和行为现象提示设计者在创造公共场所室内环境时，首先应注意空间与照明等的导向，标志与文字的引导固然也很重要，但从紧急情况时的心理与行为来看，对空间、照明、音响等需予以高度重视。
5、空间形状的心理感受
由各个界面围合而成的室内空间，其形状特征常会使活动于其中的人们产生不同的心理感受。著名建筑师贝聿铭先生曾对他的作品——具有三角形斜向空间的华盛顿艺术馆新馆——有很好的论述，他认为三角形、多灭点的斜向空间常给人以动态和富有变化的心理感受。
三、环境心理学在室内设计中的应用
运用环境心理学的原理，在室内设计中的应用面极广，暂且列举下述几点：
1、室内环境设计应符合人们的行为模式和心理特征
例如现代大型商场的室内设计，顾客的购物行为已从单一的购物，发展为购物——游览——休闲——信息——服务等行为。购物要求尽可能接近商品，亲手挑选比较，由此自选及开架布局的商场结合茶座、游乐、托儿等应运而生。
2、认知环境和心理行为模式对组织室内空间的提示
从环境中接受初始的刺激的是感觉器官，评价环境或作出相应行为反应的判断是大脑，因此，“可以说对环境的认知是由感觉器官和大脑一起进行工作的”。认知环境结合上述心理行为模式的种种表现，设计者能够比通常单纯从使用功能、人体尺度等起始的设计依据，有了组织空间、确定其尺度范围和形状、选择其光照和色调等更为深刻的提示。
数学在环境工程中的应用篇3
【关键词】环境监理；地理信息系统；作用；应用优势
1.地理信息系统简介
地理信息系统（GIS），也被称之为“地学信息系统”，实现了直观视图同地理位置等信息的有机结合，是非常重要的空间信息系统。经过数十年的发展和完善，已成为综合了虚拟现实技术、多媒体技术、Internet技术、GPS技术、遥感技术、CAD技术、计算机科学、几何学和地理学等的现代化技术。通过数据库技术和图形技术实现地理图形及相关属性数据的采集、显示、编辑、分析、储存、转换和显示。并根据环境监理工作的需要，把这些图文信息直观的反映给监理工作人员，以作为分析和决策的依据。
2.地理信息系统对于环境监理工作的作用
随着社会的发展，在工程项目建设过程中，环境因素、地理因素愈发成为影响工程项目投资决策的重要因素。以公路建设为例，工程会导致环境污染、生态变化、水土流失和土地利用方式的改变，将会对环境产生巨大的影响。因此，环境监理对于工程项目的文明施工，并实现我国经济社会可持续发展起到了至关重要的作用。传统的环境监理工作需要涉及环境管理、环境监测、工程经济学、计算机网络等诸多学科的知识，应用起来较为复杂。而地理信息系统能够有机的将上述的方法和理论结合到一起，更加直观的为监理工作人员提供分析和决策的依据。因为地理信息系统有着较为突出的空间分析能力，能够提供地理变量的多元分析，空间特征的影像分析、网络分析和几何分析，数字地形的模拟分析等诸多功能。通过这些功能可以为环境监理工作提供科学和直观的工具，能够帮助监理工作人员从科学的、宏观的视角来认识工程项目的环境影响，便于作出科学合理的决策。
（1）地理信息系统对于公路选线设计的作用
基于地理信息系统提供的功能，通过图形叠置法，能够较为全面的考虑到公路周边环境的敏感性，从而在设计时就规避相关环境敏感点，实现方案的优选，从而起到项目设计阶段的环境监理作用。可以说，随着GIS的应用和推广，地理信息系统将在项目设计和规划过程中发挥更为关键的作用。
（2）地理信息系统能够起到环境影响评价的作用
地理信息系统可以集成场地和管理等方面的数据，比如土地利用状况、点面源污染、大气质量和地表低下水质等。所以，GIS尤其适合公路建设项目的环境影响评价的辅助决策工具和分析工具。通过地理信息系统能够实现环境信息数据库的构建，从而能够利用图形性关系、拓扑关系和地理坐标位置来定义和管理项目自然和环境方面的数据。举例来说，我国315国道依吞布拉克-且末段就通过地理信息系统实现了环境风险评价体系的构建，利用地理信息系统对图件的解读得到了环境因子的具体影响范围。
（3）地理信息系统能够实现环境监测的作用
在工程项目环境监理工作中，基于地理信息系统能够实现环境信息数据的实时分析、处理、显示、采集和储存，从而为项目提供必要的环境监测支撑。举例来说，我国广东省构建了东深流域环境管理体系，在开展环境监理工作中，通过该系统能够实时处理和储存东深流域的环境监测信息，使得环境监理工作人员能够直观的获得东深流域的污染物来源、污染源分布和环境现状。并且能够基于数字地图来查询监测历史数据及相关统计数据，开展辅助决策（污染状况的预测和容量计算）、空间分析（缓冲区的分析和查询），为广东东深流域的环境监理提供了合理有效的环境监测工具，并提供了科学的决策和管理手段。
（4）地理信息系统可用于环境监理工作中的环境管理环节
所谓环境管理，指的是通过教育、行政、技术、法律和经济等方面的手段，实现经济社会发展同环境的高度协调，在满足人类基本需求和经济发展的同时，不超过环境的允许限值，也就是要达到经济社会可持续发展的目标。在环境监理工作中的环境管理环节引入地理信息系统，将便于解决工程项目施工过程中产生的诸多环境问题。地理信息系统能够提供环境模型的空间分析、检验和模拟，加之其通过表格或者图形等方式直观的显示结果，能够极大的增强环境模型的应用效率。
对于环境管理环节来说，其核心目标是控制项目施工过程中产生的重大污染源，可以清晰的反映污染源的排放量、污染种类和地理位置等相关信息，同时还能够综合管理和分析重大污染源的相关污染要素，从而实现基于不同层面来对污染源进行处理和显示。另外，还能够基于SQL语言来开展查询统计工作，获得环境监理所必需的相关信息。
（5）地理信息系统在环境监理工作中的地质灾害信息管理作用
基于地理信息系统所提供的强大的图像功能和空间分析功能，以地下水、自然降水、地质情况、地物和地形的变化情况等工程属性数据和空间图形数据作为分析和计算的基础。通过地质灾害（主要包括塌陷、崩塌、泥石流和滑坡）的发生机理和类型，获得地质灾害因子的发生几率和影响程度，并按照项目的施工区域直观的表示地质灾害的风险级别，为施工企业和监理单位提供关于地质灾害的短期预报、中期预报和长期预报，提高环境监理的工作水平，为预防和整治地质灾害提供科学的数据基础，最大限度的降低项目施工对区域周边的环境影响。
3.地理信息系统在环境监理工作中的应用优势
地理信息系统由于有着强大的图像功能和空间分析能力，在环境监理工作中有着广泛的应用前景。地理信息系统在环境监理工作中的应用优势主要如下：
（1）使得环境监理的工作范围得到了极大拓展
对于环境监理工作来说，地理信息系统所提供的相关功能是其他软件所无法替代的。特别是随着地理信息系统软件功能的完善，增强了网络分析功能、空间分析功能和三维表现能力，使得地理信息系统在环境监理工作中的应用广度和深度得到了极大的拓展。
（2）极大的提升了环境监理的工作效率
利用地理信息系统，能够实现数据信息的可视化，以便更加形象和直观的表达项目所在地及周边的环境状况和环境质量，从而选取更为科学合理的方法来进行环境评价和环境管理的决策工作，在这一过程中，极大的降低了环境监理的手工工作量，提升了环境监理的工作水平。
（3）提高了环境监理的工作质量
地理信息系统有机的综合了计算机技术、现代地理理论和环境学科的知识，有着较为突出的属性和空间分析能力，通过地理信息系统，能够动态、快速和定量的体现环境信息数据，极大的提高了环境监理的工作质量。
4.结束语
地理信息系统能够实现地图和环境信息数据的高度关联，为环境监理工作提供快捷和方便的方法，提高了环境监理工作的效率和质量。在环境监理工作中引入地理信息系统，是大势所趋，必将促进和推动我国的环境监理工作的水平。
参考文献
[1]段坤.GIS技术在环境保护中的应用及其在Web中的实现[J].云南环境科学，2006（S1）.
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[3]王鹏，李静静，董坤.浅谈GIS在环境保护中的应用[J].甘肃冶金，2007（03）.
数学在环境工程中的应用篇4
关键词：数字化管理；环境卫生管理；城市建设；环境卫生作业；车辆交通
文献标识码：A中图分类号：TP311文章编号：1009-2374（2016）19-0050-02DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.19.023
纵观当今社会，可以看出环境卫生已经渗透到我们生活中的方方面面，良好的环境卫生对于社会的和谐发展以及进步有积极的促进作用。随着数字化技术的不断发展，数字化管理技术的应用也越来越广泛。在环境卫生管理中引用数字化管理技术，可以大幅度提高环境卫生管理的水平，进一步提高社会经济价值和生态价值。
1数字化管理技术在环境卫生管理中的重要意义
经济的快速发展推动了市场的发展步伐，各行各业的竞争也在日益加剧。只有不断采用先进的科学技术，应用先进的管理模式，才能使企业处于不败之地。随着人们对环境卫生的要求越来越高，数字化管理技术在环境卫生管理中的作用也日渐凸显出来，在很大程度上提升了城市环境卫生的管理水平。
2数字化管理在环境卫生管理中的应用
2.1数字化管理可以对环境卫生作业进行实时监控
数字化管理可以对环境卫生作业进行实时监控，简单来说，就是在检查城市的环境卫生时，可以通过摄像头等设备进行全方位、多角度的拍摄，进而可以全面把握城市环境的实际情况。除此之外，可以将卫星定位系统安装在清扫车上，这样就可以在发现环境卫生问题之后，第一时间定位到附近的清扫车，方便最近的清扫车进行清扫工作，这样不仅可以在第一时间处理环境卫生问题，保证环境卫生质量，还可以降低成本。
2.2数字化管理可以对车辆交通进行实时监控
可以在车辆上安装数字化设备来对城市作业车辆进行实时定位，以方便科学管理。这样一来就可以完全掌握车辆的动向，对其行驶轨迹了如指掌，进而方便对车辆进行有效的调度。这就要求在作业之前，制定和设计急性的预定轨道，设置好相关的数字化设备。通过数字化管理，就能自车辆偏离行驶轨道或者出现错乱时及时发出警报，在第一时间提醒驾驶员，并且记录下车辆的实际交通情况。
2.3数字化管理可以做好车辆的信息管理工作
数字化管理在城市环境卫生管理中的应用，有助于及时全面地掌握城市的卫生环境情况以及车辆的各类信息及行驶情况。数字化管理可以通过建立全面完整的数据信息库，将车辆的车型、数量、车况等相关信息进行统计展示，之后交由相关部门进行统一管理。除此之外，通过使用数字化管理方法还可以根据车辆的实际情况对其进行合理的调度和配置。
2.4数字化管理模式便于驾驶员进行调度管理
数字化管理中的“钥匙盘”功能可以随时查找车辆驾驶员的考勤情况以及自然情况等信息。可以通过语音短信群发功能或者对讲功能来临时调度驾驶员。通过采用数字化管理技术可以使得驾驶员全面掌握各项工作，在进行环卫工作时一旦出现突发状况，驾驶员就可以在第一时间向指挥中心进行汇报。当出现特殊情况时，驾驶员还可以通过数字化设备以最快的速度进行人员和车辆的调度，进而提升环境卫生管理工作的现代化水平。
2.5数字化管理有助于统计报表管理以及数据信息分析
纵观环境卫生工作的全局，数字化管理技术能够在很大程度上促进环卫管理信息的处理。通过采用数字化技术可以大幅度提高信息的处理能力，在进行环境卫生管理过程中也可以高效地处理各类信息，并进行分析处理，为其他管理工作提供数据支撑。
2.6数字化管理有助于降低环境卫生管理的成本
数字化管理技术在环境卫生管理中的应用，可以实现数据信息的处理和汇总，并且能够在第一时间进行车辆和人员的配置及调度，大幅度提高了环境卫生管理工作的现代化程度和便捷程度，并降低了人力资源和物力资源的使用量，在很大程度上提高了环境卫生管理的水平，降低管理成本。
3数字化管理在环境卫生管理中的应用措施
3.1逐步改变传统的管理理念
随着人们生活水平的不断提高，对环境卫生工作有了更高的要求。政府部门也提高了对环境卫生工作的管理标准。环境卫生管理工作具有点多、线长、面广的特点，在进行工作时的时效较长，单人作业模式较为普遍，质量管理难度较大。传统的环境卫生管理模式很少采用高科技手段，管理存在一定的死角，无法形成全面无死角的管理，使得环境卫生管理水平很难大幅度提高。通过分析总结环境卫生管理经验，总结当前环境卫生建设的新局面，不断改革创新、改变思路、深化改革，逐步引用先进的管理技术和现代化的管理手段，采用数字化管理技术进行环境卫生管理工作，以提高整体管理水平。
3.2提高重视程度，加大资金投入
政府部门应逐步加大资金投入，逐步加强环境卫生管理中数字化技术设施建设。并通过合理进行资金投入比例，不断贯彻国家相关政策，使得环境卫生管理工作的现代化水平逐步提高，实现环卫工作的数字化管理。刚开始筹建环境卫生监控管理指挥调度系统时，领导、管理者以及项目的具体负责人都要对环境卫生管理工作的实际需求进行深入调查，并加强数字化管理技术在环境卫生管理中的应用，提高重视程度，加大资金投入。通过与具有相应数字化技术支撑系统的开发公司通力合作，来构建总体的系统建设框架，并撰写前期规划。为确保数字化系统的顺利建成以及运行质量，中心应成立专门的数字化信息管理办公室，为数字化管理在环境卫生管理中的应用奠定基础。
3.3做好规划工作，逐步推进数字化管理
当完成环境卫生监控管理指挥调度系统之后，数字化管理尚需进行深入探索。这就需要做好规划管理工作，并逐步推进数字化管理。首先，应该进行硬件设施的完善，之后在新环卫设施上安装系统；其次，需要确保前期规划的严密性和完整性，为垃圾收集、公厕保洁、道路清洁以及安全生产等工作的进一步发展预留出空间和多个对外接口，因此在进行规划工作时应考虑到长期的发展，在满足现有功能的前提下为未来的开发利用预留空间。
3.4注重应用并逐步完善
在系统试运行阶段，可能会出现科技化、数字化管理手段带来的不稳定性、不准确性、不适应性等问题，需要不断地根据实际问题进行改进。比如，在车辆运行过程中车载系统可能会受到噪音的影响，导致声音模糊不清；在系统登录时出现的不稳定状态导致各分中心都不能正常登录系统或者是地图的显示不清晰或不显示；油耗显示的数据与实际耗油量存在一定的差异，具有一定的不准确性；当车辆处于静止状态时，车载电瓶的耗电量过大；车辆上所安装的设备线路不够合理，存在一定的安全隐患。针对上述问题，中心以及数字化管理系统的开发中心通过不断努力已经解决了部分难题，系统也得到了一定的完善，但尚需进一步完善。
3.5提高环境卫生工作人员的综合素质水平
数字化管理技术的应用对于环境卫生工作人员来说具有一定的挑战性，因此应加强对环境卫生工作人员的培训力度，使其掌握更多的数字化管理技术和管理理念，只有这样才能发挥数字化管理的最大效能。可以通过定期和不定期的培训活动来提高环境卫生的管理人员和工作人员的综合素质，使其具备数字化管理的相关知识技能。通过专业的培训以及举办经验交流会来提高环境卫生工作人员的综合素质。在培训过程中应对数字化管理的工作流程、相关的理论知识、技术手段等进行培训。除此之外，应该建立健全人员管理体系，设置专门的人员进行数字化管理工作，并通过设置岗位责任制度，明确划分工作职责，确保该制度严格执行。只有这样才能让环境卫生工作人员掌握最先进的技术、最前沿的动态，才能提高数字化管理水平。
4在环境卫生管理工作中贯彻落实数字化管理
4.1逐步强化应用系统实施管理意识
为提高数字化管理在环境卫生管理工作中的应用效果，应该进行观念的转变，要敢于接受新鲜事物，采用现代化的管理理念和管理方法。不断提高对应用型系统的重视程度，营造良好的数字化管理学习氛围，大力开展数字化管理相关的宣传活动，推动各级领导的学习主动性和积极性，不断实现系统管理，逐步提高环境卫生管理工作质量。
4.2建立健全数字化管理系统保障机制
应根据数字化管理在环境卫生管理中的运用实际情况，广泛听取各部门的意见及建议，对《环境卫生监控管理指挥调度系统管理规定》进行进一步的修改和完善，并按照《管理规定》的相关要求建立指挥中心以及各分中心的软硬件设施维修保养制度以及系统管理的实施办法等规章制度。与此同时，需要采取相应的激励措施并不断完善系统的开发应用，对于在使用数字化管理中发挥重要作用具有突出表现的单位和个人给予奖励，并进行宣传和表彰，以推动数字化管理在环境卫生管理工作中的应用。
5结语
随着经济的发展、社会的进步，人们的生活质量不断提高，对环境卫生有了更高的要求，数字化管理在环境卫生管理中的应用大幅度提高了环境管理工作的现代化水平，对于环境卫生管理工作的全面发展有积极的推动作用，并有助于环境卫生管理工作中人力资源以及物力资源的优化配置，不仅提高了环境卫生管理工作的效率和质量，同时节约了管理成本和运行成本，促进了环境卫生管理工作的进一步发展，以更好地为人民群众服务。
参考文献
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数学在环境工程中的应用篇5
【关键词】环境监测；环境影响评估；影响分析；作用
引言
近几年来，在当前社会持续发展的过程中，市场经济进入到了一个飞速发展的时期，但是由于我国前期经济在发展的过程中，没有重视对环境的保护，直接促使环境保护的问题越发严重。为了能够使得经济和环境这两个方面在进行发展的过程能够走上可持续发展的道路，就必须要将与环境保护有着紧密联系的环境监测工作贯彻到各个环节，并且针对这项工作来制定出较为严格的综合评价体系。下文主要针对环境监测在环境影响评价中所起到的作用进行了全面详细的探讨。
1、环境监测的概述
环境监测工作是当前环境进行保护过程中所涉及到的一个极为重要的组成部分，其环境监测自身不但能够充分、全面地反映出多个方面的环境质量，还能够为相关部分进行环境规划、管理提供较为准确的决策依据。环境监测工作水平的高低，从某种程度上来说，已经直接影响到了环境保护工作的正常开展，尤其是相关工作的准确性。所以，为了能够切实有效的提升相关部门对于环境所起到的保护功能，国家就应当针对环境监测工作进行强化。
2、环境监测基本点
将环境作为监控的对象，使用生物、化学、物理等方面的技术，来对某个区域环境之中所存在具体成分进行相应的分析，以此来找出在环境质量之中所存在的重要规律。在进行环境监测的过程中，其主要监测的对象主要有以下几个方面：水环境质量与污染源监测、大气环境质量与污染源监测、噪声环境质量与污染源监测、固废环境质量监测、生物与生态环境质量监测、电离与电磁辐射监测等等。只有对以上几个方面进行全面详细的监测，才能够充分了解到该区域在某一个时期之内，其中环境质量具体结构变化。另外，进行环境监测工作的一个根本目的就是为了能够对环境进行良好的保护，并且依据环境本身所提出的不同要求，来采取相应的解决措施，最大限度的避免环境质量出现下降的现象，这对于环境的可持续发展来说，起到了极其重要的作用。
环境监测工作所得出的具体数据，对于环境影响的评估工作来说，也同样有着极其重要的作用，环境监测工作本身主要有着两个特性，第一，以环境监测统计学来作为基础，使得社会知识以及自然学科这两个部分能够在这一过程中进行持续不断的渗透；第二，环境监测的首要目的是为社会发展提供服务，而环境自身的监测对象，就必须要是各种不同的环境，并且利用所监测的各项数据，来充分反映出某个环境区域所发生的具体变化。同时，其环境监测的数据对于各项环境的规划工作起到了重要的凭据作用，如果说其环境规划的过程中，所使用的监测数据不准确，那么就必然导致规划工作出现偏差。环境影响评价是针对环境规划、建设过程中的某些项目自身可能会产生的污染现象所进行的一个评估，并且在评估基础之上来提出的合理解决方案。
国家的环境保护部，在相应的法规之中，明确地指出了：环境监测工作的本质就是一种政府自身的行为，各个相关部分应当在这一过程中针对环境规划工作进行协调、强化，这项工作是环境监督工作中极为重要的一个组成部分，同时也是监测技术的一项必要手段，通过这一措施，能够对任何可能违反环境保护法、环境制度、行政规章的行为进行实时的监测，同时，其监测的数据就是环境执法的一种有效依据。从国家法规所明确指出的内容可以看到，环境监测工作主要是由环境监测总站以及各个不同等级的环境监测（中心）站进行配合完成，所以说，环境监测站自身，必须要对环境检测所得到的数据负责，同时还要承担法律责任。
3、环境影响评价意义
①现状环境影响评价：对被评价单位进行环境影响评价，监测部门对基本项目和特征项目进行监测，在本底监测未超标的基础之上对其他项目进行监测，等项目稳定之后，产生的各类污染物也达标排放，这些与环境已经能够形成稳定的发展态势，根据对污染物的监测判断项目建成之后是否能在环境可接受范围之内。②环境预测阶段。根据地区本底情况对项目的环境影响情况进行分析，预测项目建设完成之后产生的污染物是否能在环境的可接受范围内。③跟踪评价，指的是大型建筑项目，进行跟踪评价是当项目出现与预定结果有很大出入的情况下必须改进的一种评价制度，是现下使用较为普遍的环境管理办法。
4、环境监测在环境评价体系中的地位与功能
4.1环境监测是环境评价的基础
对建设项目进行环境影响评价时要对该项目的环境要素进行相应的分析，比如大气环境，水环境，噪声环境，在项目建成后要对项目是否对环境造成新的变化或者影响进行相应的监测，环境监测数据都可以反映出这些问题，只有对环境的准确把握才能准确把握环境的整体质量。
4.2环境监测在环境评价中具有监督功能
对环境质量进行监督的办法有很多，但是环境监测是最基本的监督办法之一，在项目完成之后对环境进行监测显得很重要，项目建设完成之后大气环境，水环境等等是改善还是恶化，这些都需要环境检测的科学数据进行说明，只有在对环境进行科学的监测基础之上才能对环境起到监督的功能。
5、加强环境监测的措施
5.1加强对环境监测的重视程度
加强环境评价单位和监测单位对环境影响评价中监测工作的准确认识，让他们从根本上意识到环境监测对于环境影响评价的重要性，加强环境监测的力度，同时也保证监测的科学性只有这样才能提供科学的数据。
5.2完善环境监测过程中的责任制度
在对环境监测的数据进行分析研究时要求环境监测专家的参与，这样可以保证监测结果的科学性，同时也有利于对监测责任的分配，使监测单位提高对环境监测的重视程度。
6、结束语
综上所述，在当前新时期的发展状态之下，环境防护工作在工业不断发展的过程中，面临了巨大的问题挑战、困难。环境监测工作一直以来都是贯穿于整个环境评价体系之中，这方面的工作对于环境评价来说，有着极其重要的作用，本篇文章主要针对环境监测在环境影响评价中的作用进行了全面详细的分析，以期为我国的环境发展作出贡献。
参考文献
[1]彭筱峻，袁文芳，朱艳芳.生态环境监测的现状及发展趋势[J].江西化工，2009（02）.
数学在环境工程中的应用篇6
可靠性工程技术的发展历程和趋势
可靠性工程技术于20世纪50年代率先在美国产生，最初是为了解决军用电子设备和复杂导弹系统的故障问题，随后从电子设备扩展到军用设备，并成为军用产品的质量指标。进入20世纪80年代后，可靠性事业在我国得到了迅猛发展，并使我国工程型号的可靠性工作逐渐步入了规范化发展轨道。在可靠性技术发展的初期，受各方面技术和手段的限制，基于概率统计的可靠性工程方法（传统方法）因易使用、见效快，在工程实际中得到了广泛应用，这种方法把故障视为偶然性，通过对故障数据进行处理，获取产品可靠性方面的信息。随后发展了各种定性和定量的可靠性方法，如可靠性分配和预计、故障模式及影响分析（FMEA）、故障树（FTA）分析、可靠性试验技术，形成了一套完善的可靠性设计、试验和管理标准。随着科学技术的进步，人们对产品可靠性不再是仅仅通过故障数据来认识，转而开始对造成故障的机理有所理解，因此近年来基于故障物理（PoF）方法的可靠性工程日益受到重视。故障物理方法与传统的基于概率统计的可靠性研究方法不同，它以物理、化学分析为基础，强调对故障物理、化学过程的定量分析和描述[4]。故障物理方法从本质上探究产品不可靠的必然性原因，它将可靠性研究从一门只能对故障数据进行处理的“黑盒艺术”发展为一门可以对故障过程进行描述的“白盒科学”，从而为研制和生产更高可靠性的产品提供科学依据。例如在电子元器件可靠性预计中采用故障物理方法将会更科学地反映现场实际故障和故障密度[5]。美国山地亚国家实验室发展出了以失效物理为基础的可靠性工程方法，被称为21世纪以科学为基础的可靠性工程方法[6]。随着可靠性工程研究对象日益复杂以及技术进步，当前可靠性技术向综合化、实用化、自动化、信息化、智能化、精细化和军民两用化发展[7—9]。
环境工程的发展历程和特点
1环境工程的发展历程
[10]由于第二次世界大战期间暴露出大量装备环境适应性问题，环境工程以“环境试验”的理念和实践开始出现。经过对环境试验的标准化，到1985年，美军的MIL-STD-810已成为世界上最权威的装备环境试验标准，广泛地被西方主要军事大国所接受。然而，装备千变万化的服役环境导致严格规定的试验条件标准出现了大量“欠试验”和“过试验”案例，环境试验达不到应有的效果。因此，从20世纪90年代开始，美国、英国等国家开始把装备的环境适应性工作作为一项系统性的工作，明确了环境条件测量、环境分析、环境设计、环境试验、环境控制与管理等多项技术和管理工作，将各种环境技术综合应用于产品的整个研制周期中，使产品的环境适应性达到规定要求。
2环境工程的特点
从环境工程的发展历程看，环境工程有下列特点。1）以装备实际服役环境作为环境工程工作的出发点，开展环境试验的剪裁、环境适应性设计等技术和管理工作，确保武器装备在实际使用过程中不发生环境适应性问题。尽管环境工程中也大量采用实验室环境试验，但是实验室环境试验应根据实际服役环境条件而制定，并尽量能模拟实际环境的效应。可靠性工程则在典型环境条件下开展设计、试验和分析工作。2）故障的机理分析是环境工程的重要基础。早期的环境工程以环境试验为中心，但是随着环境工程成为一项系统工程，环境条件分析、环境适应性设计、环境试验的剪裁等技术都需要了解环境对装备造成的种种影响，特别是造成故障的机理。因此分析环境在微观上对产品的物理、化学和生物的作用机理是环境工程的重要基础。3）强调专家经验的作用以及技术基础的支撑作用。作为一项基础性和共性的工作，环境工程中基础环境数据的搜集分析、环境试验的设计与剪裁、环境损伤机理及其控制等技术需要大量的技术基础研究和专业知识，因此环境工程中强调要组织来自不同专业的专家（如材料专家、试验技术专家、元器件专家等）形成环境工程专家组，支撑型号的环境工程技术工作，避免粗放式设计。例如，如果没有环境工程专家积累和分析基础环境数据，型号设计人员只能通过“过设计”来保证成功，有时甚至是凭着感觉设计，毫无疑问这种设计的质量很难保证。4）保证环境适应性设计是环境工程活动的目的。环境工程的最初目的主要是为了可靠地进行环境试验。随着环境试验的积累，环境试验人员、设计人员以及相关领域的专家积累了丰富的环境适应性设计素材，总结这些实用的工程经验，就为指导装备的设计提供了条件。例如波音公司在其设计手册中涉及到不少环境控制、材料选择和结构设计的内容，这都是多年环境工程活动的工程经验总结，确保波音飞机满足适航性的规定，并成为企业的核心技术。环境适应性设计技术是在环境工程活动基础上形成的工程经验结晶，是环境工程活动最终的成果。
可靠性工程和环境工程的区别
可靠性工程以可靠度为主要指标，而环境工程则以环境适应性为关注焦点，可靠性和环境适应性在描述和技术上都有很大区别。1）产品的环境适应性以定性判断为主，而传统的可靠性强调定量。例如，为了确保装备在实际服役条件下的可靠服役，必须通过环境适应性工作定性判断产品的环境适应性，而很多可靠性指标则以定量描述为主。2）环境适应性以机理分析为主，而可靠性则以概率等宏观表现分析为主。研究各种环境因素在机理上的作用，特别是从微观上分析产品的物理、化学、生物反应过程，以便从结构、材料、工艺等设计方面采取控制故障的措施，并评估环境适应性；传统的可靠性工程主要采用概率统计等数学方法从宏观上来把握故障的整体特性。3）可靠性以简化的方法（还原论）为主，而环境适应性则以综合性为特征。由于造成产品故障的原因极为复杂，进行可靠性研究时必须规定条件和时间，否则难以开展研究，这是一种典型的简化和还原方法，但是这种方法忽略了造成产品故障的一些关键细节，特别是忽视了实际环境的细节；环境适应性研究需要全面考虑环境和装备的相互关系，特别需要综合考虑实际环境。4）可靠性研究需要大量利用各种数学工具，而环境适应性更注重利用不同专业领域专家的工程经验。环境适应性工作主要针对实际的复杂环境条件开展工作，环境适应性问题的解决，依赖于不同专业领域专家的工程经验，所以在环境工程工作中，要求充分利用环境工程专家的经验来展开工作。环境工程和可靠性工程之间的区别见表1。
环境工程与可靠性工程的联系及有机融合
现代可靠性工程是控制产品故障包括环境适应性故障的技术和管理活动，这就导致可靠性工程必然在技术方法上同环境工程相互融合[11]。1）环境试验和可靠性试验的融合。从某种程度上说，可靠性试验都是环境试验，而合理的环境试验都能帮助减少故障，而且环境试验和可靠性试验的环境条件都是环境工程的研究内容，环境和可靠性试验目前都从单一环境试验走向统一的综合环境试验。例如航天产品价格昂贵、小批量生产，所以无法进行统计试验，其可靠性是通过环境试验来保证的。2）环境效应及失效机理研究的融合。不论是环境工程还是可靠性工程，对环境效应及失效机理分析的研究都很注重，其研究的角度、处理问题的方法也基本相同，着重于研究各环境应力引起失效的物理、化学和生化变化过程及其失效规律与失效影响。环境效应及失效机理分析的研究为环境防护及环境控制提供了依据，以便从结构、材料、工艺等方面采取相应的措施，提高产品耐环境应力的能力。3）环境适应性设计与可靠性设计的融合。环境适应性设计是产品研制和生产过程中环境工程应用的重要内容，它的许多内容与可靠性设计相互重合。当可靠性设计中采用一般设计技术无法满足要求时，必须通过特殊的结构设计和工艺措施来提高产品耐环境能力，这恰恰是环境工程中的重要工作内容。4）环境工程和可靠性工程可以统一管理。环境工程工作和可靠性工作贯穿于产品研制、生产的整个过程，所以在制定环境管理大纲、可靠性大纲以及安排环境工作、可靠性工作时，要注意二者之间的协调。通过有效管理大纲，才能使产品的设计、试验等工作在协调、有序、规范的状况下进行，从而保证研制的进度和质量。同时，环境管理大纲和可靠性大纲都是在产品研制、生产甚至使用过程中分别对环境工程工作和可靠性工程工作进行规划，并进行监督和检查。它们可以相互借鉴，根据需要制定出统一的工程工作计划及管理大纲，有利于保证产品在研制、生产全过程其环境适应性和可靠性达到合同的要求。