四论棉花色特征的综合评定

　　[摘要]首先阐明作者的论点：分级线由右上方向左下方倾斜，其论据是符合综合评价法的法则；符合色度学的理论；符合分级员的经验。然后对“棉花色特征等级线方向(斜率)”一文的论点：分级线由左上方向右下方倾斜进行商榷。
　　Summary: At first, the author put forward arguments: Cotton grade line shall slant from top right corner to lower left, it shall be up to rule of overall evaluation; and be up to theory of colorimetry; and be up to experience of cotton grader. Then deliberate with argument of Study on the Direction of Color Grade Line(Slope): Cotton grade line shall slant from top left corner to lower right corner.
　　[关键词]色特征、黄色深度、反射率、分级线、綜合评价法、色度学
　　Keywords: Color Grade, Hunter’s+b, Reflectance, cotton grade line, overall evaluation, colorimetry
　　河北省纺织纤维检验局付局長陆世栋同志的“棉花色特征等级线方向(斜率)”⁽¹⁾一文的论点是：棉花色特征等级线应该是右下倾斜方式，即由左上方向右下方倾斜。本文的论点是：左下倾斜方式，即由右上方向左下方倾斜。截然相反的两种论点是很值得深入讨论的，这样有利于修订GB1103--2007《棉花细绒棉》国家标准，从而求得一个科学合理的、切实可行的、广受欢迎的国家标准。现从以下两个方面予以论述。
　　作者鉴于GB1103--2007《棉花细绒棉》中规定：棉花样品表面反射率和黄色深度测试结果，在棉花色特征图上的位置所对应的色特征级，即为该样品的色特征级。因此，本文称其划分棉花色特征级的线为分级线，简称分级线。
　　一、分级线由右上方向左下方倾斜能做到三个符合
　　分级线由右上方向左下方倾斜能做到三个符合：符合综合评价法的法则；符合色度学的理论；符合分级员的经验。
　　(一)符合综合评价法的法则
　　综合评价是根据多项指标、从多个不同侧面对有关现象进行全面的综合判断。用一个总指标来说明被评价事物的水平^[2]。
　　这可从小学生学习成绩排出优、良、中、可、劣为例说起。
　　假设：以语文、数学两门成绩的综合成绩排名为例，且两门成绩同等重要(即估价权数相等)，则以两门成绩的平均分数排名。可绘成图1所示：

　　A同学语文100分、数学90分，平均95分，评为优；B同学语文90分、数学100分，平均95分，也评为优。以此类推……。又如：G同学语文78分、数学90分，平均78分，落在‘可’的范围，评为可；H同语文78分、数学90分，平均84分，落在‘可’的范围，也评为可。即两门成绩可以相互补偿，即此升彼降，总的评价值不变。
　　棉花色特征图是根据黄色深度和反射率两项指标综合评定色特征级的。在这里特别要说明的是：黄色深度(+b)愈小是愈好；反射率(Rd%)愈大是愈好。
　　这样可以仿照图1的格式，可以绘成图2：

图2　　1993年国家棉花实物标准(锯齿棉)各级的测试结果

　　图中1.2.3.4.5.6.7点为1993年国家棉花实物标准(锯齿棉)各级的测试结果^[3]，现作a-a＇线为1-2线的垂直线，……以此类推.这样a-a＇线等的分级线由右上方向左下方倾斜，可以使反射率和黄色深度两项指标互相取长补短，如图中的C1棉样与C2棉样相比：反射率低些，但黄色深度浅些，两者都可以评3级。以互相补偿，即此升彼降，总的评价值不变.
　　这类似于上述的小学生根据学习成绩排优、良、中、可、劣那样，语文和数学成绩互相可以取长补短排成绩。
　　(二)符合色度学的理论
　　棉花测色仪测得的反射率(Rd)%和黄色深度(+b)可溯原于1948年由亨特(Hunter)提出的亨特系统Lab颜色空间[4]，如图3所示。对表面色它由一个明度因素L和两个色度因素a、b组成的，L从0到100，a从红色变化到绿色，b从黄色到蓝色。试样与标准样的色差用亨特色差△EH表示，计算公式如下：

　　△EH＝((△L)2+(△a)2+(△b)2)1/2
　　式中：△L、△a、△b为试样与标准样颜色空间坐标L、a、b之差。
　　联系到棉花实际，有两点需要说明：1反射率(Rd)与明度(L)的关系，它们都是由三刺激值中的绿光刺激值(Y)求得，L＝10Y1/2、；而Rd＝Y，所以L＝10(Rd)1/2。2由于棉花的a值近似一常量[5]，就可以对亨特系统Lab颜色空间简化为二维坐标，如图3中的粗线条部分，作为棉花色特征的坐标。
　　因此，对棉花而言，上述色差公式可写成：
　　△EH＝｛(△〈10(Rd)〉1/2)2+(△b)2｝1/2
　　棉花样品比对某一级的色特征级的实物标准(或某一个色特征级的色度数据)的反射率(Rd)和黄色深度(+b)时，两者完全相同，即色差为零是极少的，绝大多数情况下是有色差的，这样，必定要设定一个色差范围，要做到这一点，则上述公式中的(△〈10(Rd)〉1/2)2和(△b)2要一定；或(△〈10(Rd)〉1/2)2小的同时，(△b)2要大；或(△〈10(Rd)〉1/2)2大的同时，(△b)2要小。总之，Rd与b要相互补赏，才能保持一定的色差范围，这就是棉花色特征级综合评定的理论依据。
　　(三)符合分级员的经验
　　众所周知，棉检员凭官感检验棉花色特征时，是以实物标准与色特征条件两
　　者相结合的。绝大多数棉花样品与实物标准总是有若干差别的，有的棉花样品会呈现：比某级实物标准的反射率大些(好些)，而黄色深度大些(差些)；或者比某级实物标准的反射率小些(差些)，而黄色深度小些(好些)，在这种情况下，棉检员必定会根据反射率和黄色深度两指标相互补偿的综合评价法则，再结合与某级实物标准的差别程度，将这个棉花样品评定为这个级或下一个级。
　　二.关于与陆世栋“棉花色特征等级线方向(斜率)”^[1]一文的商榷
　　陆文的论点是：棉花色特征等级线应该是右下倾斜方式，即由左上方向右下方倾斜。为此，作者对陆文提出以下两个方面的问题进行商榷。
　　(一)陆文的论点存在三个不符合势必在实践中造成下列问题
　　分级线由左上方向右下方倾斜不符合综合评价法的法则；不符合色度学的理论；不符合分级员的经验。由于做不到上述的三个符合，势必在实践中造成下列问题：
　　1.造成不三不四的棉花评定成颠三倒四
　　GB1103-2007《棉花细绒棉》的棉花色特征图如图4所示^[6]，其分级线是由左上方向右下方倾斜的。

　　现举例来说，一棉农有A、B两批棉花，其色特征数据如表1所示，并在图4上标注其坐标点。

　　由上述图4和表1不难看出：A批棉花比B批棉花的反射率(光泽)高了4.0%、黄色深度浅(白了)3.5，反而在色特征图上评定为41级，即白棉4级；B批棉花比A批棉花反射率(光泽)低又黄却评定为31级，即白棉3级，这样造成不三不四的棉花评定成颠三倒四。以此类推，其他各级也肯定会有类似的颠倒评级的情况，即一级与二级颠倒；二级与三级颠倒；四级与五级颠倒；五级与六级颠倒；六级与七级颠倒。不仅会颠倒1亇级，甚至于会出现颠倒2-3级的情况。
　　2.石河子纤维检验所验证试验结果[7]不符率竟高达64.48%。
　　石河子纤维检验所根据棉花色特征图(图4)，对近7万包棉花进行感官检验色特征级与HVI仪器测试的色特征级进行了验证试验对比，其平均不符率竟高达64.48%。
　　在此摘录该资料的有关内容：
　　⑴石河子北泉联合加工厂北泉分厂
　　共检验棉花35364包，感官检验色特征级低于HVI检验色特征级的占56.75%；高于HVI检验色特征级的占12.02%，两者合计不符率为68.75%。各级情况统计如下：
　　白棉1级：相符率为0%、差1个级的不符率为34.28%、差2个级的不符率级65.71%、差5个级的不符率为0.01%。
　　白棉2级：相符率为21.75%、差1个级的不符率为78.04%、差2个级的不符率为0.13%、差4个级的不符率为0.01%。
　　白棉3级：相符率为72.84%、差1个级的不符率为27.69%、差3个级一的不符率为0.01%。
　　白棉4级：相符率为48.72%、差1个级的不符率为34.28%、差2个级的不符率为17%。
　　白棉5级：差2个级的不符率为50%、差3个级的不符率为50%。
　　白棉6级：差3个级的不符率为100%。
　　从以上数据可以看出：白棉3级因居于图的中间位置，相符率可达到72.84%；而其他各级(特别两头)相符率很低，有的级差达2-3个级。
　　⑵石河子一团二团粮棉油加工总厂第二加工厂
　　共检验棉花34235包，感官检验色特征级低于HVI检验色特征级的占44.22%；高于HVI检验色特征级的占15.99%，两者合计不符率为60.21%(各一级情况从略)。
　　综上所述，GB1103--2007《棉花细绒棉》中棉花色特征图的分级线由左上方向右下方倾斜是值得商榷的。
　　3.山东纤检局验证试验结果[8]相符率也只有84.5%(而且白棉3级的包数占九成)
　　对9719包棉花,以感官检验色特征级与HVI仪器测试的色特征级进行了验证试验对比，结果如下：两者相符的有8217包，占84.5%，相差1(士1)级的有1426包，占14.7%。相差2(士2)级的有36包，占0.4%。类型不同的有40包，占0.4%。
　　试验的9719包棉花中，白棉3级有8736包，占总数的89.89%。
　　上面也曾提到；石河子北泉联合加工厂北泉分厂的试验结果中，白棉3级因居于棉花色特征图的中间位置，相符率可达到72.84%。
　　因此，对验证试验结果不能仅看平均的相符率，而要分析各级的相符率，更要研究为什么有的棉样能相差2-3个级，
　　4.美国试验资料表明[9]不符率高达56%。
　　美国棉花色特征图的分级线是由左上方向右下方倾斜，美国试验资料表明：对2500包各级棉花进行验证试验，官感检验色特征级与HVI仪器测试的色特征级不符率高达56%。
　　实线是检验真理的唯一标准，上述所有实践数据表明：分级线由左上方向右下方倾斜是不能对反射率和黄色深度两项指标进行有效的综合评定，其结果是存在严重问题的。如果一旦按色特征级作为结价依据之一，则会造成巨大经济利益的矛盾问题，必须慎之又慎。
　　(二)关于对陆文的三个主要论据的商榷
　　陆文的论点是‘棉花色特征等级线应该是右下倾斜方式’，即分级线由左上方向右下方倾斜，并提出下面三个主要论据，为此逐个商榷如下：
　　1.基本符合棉花自身不同反射率对应黄色深度对人眼刺激的感觉
　　棉花测色仪测得的反射率、黄色深度是两个独立的指标，是根据色度学原理，以统一的标准和方法对颜色作的定量描述。色度学是以视觉生理学为基础，以物理光学为主体，由心理学和物理学相互渗透，相互结合而发展起来的边缘科学^[10]。因此，反射率、黄色深度这两个独立的指标，己充分体现棉花对人眼刺激的感觉，所以在研究分级线时只需考虑反射率、黄色深度这两个独立的指标如何综合评定的问题，没有必要再考虑棉花对人眼刺激的感觉。
　　2.和自然变异方向一致
　　棉花自然变异的因素较多，随着贮藏时间和贮藏条件的不同，棉纤维的反射率、黄色深度、强度等的变化也不同。特别是温湿度条件^[11]：棉花贮藏在温度为10℃，相对湿度为50%的条件下，贮藏三年之后，其反射率和黄色深度仅显示出很小的变化，而当贮藏在较高温度和湿度的条件下，例如在温度38℃和相对湿度为90%的条件下，仅12个月之后，其反射率和黄色深度变化很大，白棉上级和次上级的棉花在一年之内变成斑点棉上级，并在三年内降低为黄染棉和污染棉。另外，还指出：某些高品级的棉花放在带有灰尘的分样室里不到几小时，就显示色泽数据的降低，其结果有降低一、二级的程度。
　　对于棉花测色仪测得的数据，是说明当时被测棉样的反射率和黄色深度两个数据，当时只能用当时被测棉样的反射率和黄色深度的两个数据来进行综合评定。至于该棉样以后的自然变异情况，则必须重新测试该棉样的反射率和黄色深度，从而再进行综合评定。因此，在研究分级线时没有必要考虑棉花今后的自然变异问题。犹如对歌手评定唱歌水平，只能依据当时唱歌情况进行打分评定，以后的唱歌情况难能预测，也不需要在当时打分评定时预测以后的情况(评价以后的从艺道路当然可以的)。
　　3.符合棉花区域分布的色泽特性
　　我国三大产棉区域有：新疆地区、黄河流域、长江流域。如果必须严格按照各区域的棉花色特征来进行综合评定，则必须分别制定各区域的棉花色特征图；或者在中国棉色特征图上标出各区域的范围，这样才能真正做到符合棉花区域分布的色泽特性。如果是这样，那么用棉样反射率和黄色深度两指标来进行综合评定，其分级线也应该是由右上方向左下方倾斜，而不应该是由左上方向右下方倾斜。
　　如果现在是研究各区域的棉花色特征要在一个中国棉色特征图上，并且不表明棉花区域，即研究一个适应全国通用的中国棉色特征图(相当于现行的国家棉花品级实物标准中的色特征水平)，这就需要在全国各区域棉花色特征(反射率和黄色深度)总的水平基础上划分分级线，分级线也应符合综合评价法的法则，由右上方向左下方倾斜，而不应该是由左上方向右下方倾斜。
　　综上所述，作者的论点做到三个符合，即符合综合评价法的法则；符合色度学的理论；符合分级员的经验。而陆文的论点是三个不符合，即不符合综合评价法的法则；不符合色度学的理论；不符合分级员的经验，从而在实践中造成严重的问题。陆文的三个论据：基本符合棉花自身不同反射率对应黄色深度对人眼刺激的感觉；符合棉花区域分布的色泽特性；和自然变异方向一致，也是很不恰当的。
　　本文承蒙青岛市纺织工程学会戴受柏高级工程师审阅，深表感谢。

　　参考资料

　　[1]陆世栋.棉花色特征等级线方向(斜率).北京.中国纤检.2010.7
　　[2]杜栋等编著.现代综合评价方法与案例精选.北京.清华大学出版社.2008
　　[3]吕善模等.中国棉花色特征和品质调查试验报告.北京.中国标准化协会纤维分会优秀论文汇编.1993
　　[4]李汝勤.宋钧才主编.纤维和纺识品测试技术.上海.东华大学出版社.2009
　　[5]王德洛编著.美国棉花纤维检测技术.北京.中国纤维检验局1986.
　　[6]GB1103-2007《棉花细绒棉》.北京.中国标准出版社.2007
　　[7]张伟、何启平、扬君，棉花色特征级验证试验数据分析.郑州.中国棉花加工.2009.NO.3
　　[8]张现方等.浅谈棉花色特征检验.北京.中国纤检2010.NO.8
　　[9]雷雷译编.神经网络在棉花色特征级检验中的研究应用进展.北京.中国纤检.2008..NO.5
　　[10]束越新编著.颜色光学理论基础.济南.山东省科学技术出版社.1981
　　[11]宋钧才.棉花品级标准样品保管方法的研究介绍.北京.纤维检验通讯.1984.NO.4