DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 3. 研究结果 3.1. 环流形势与降水过程 受西太副高和高空槽共同影响，东亚地区中高纬呈“两槽两脊”环流形势，有利于引导北方干冷空气向南输送。7月19日12时(图1(a))，西太平洋地区存在一个高压脊，东亚大槽控制影响我国东北至渤海地区，蒙古高原中部出现闭合一小低涡，低涡南侧的低压槽系统控制的范围很大，从北向南依次为华北西部、陕西、四川盆地、云南。7月20日12时(图1(b))，华北中部上空的闭合低涡系统继续加深发展，维持时间长达24 h，副热带高压稳定于太平洋西岸，由海上西伸至中国华东–华南沿海，这有利于大量冷空气南下；与来自低纬地区得暖湿空气相遇，从而为暴雨的发生提供了有利的条件。 图1. 2016年7月(a) 19日12时和(b) 20日12时的500 hPa高度场和温度场(填色图，单位：℃) 受高低纬度系统的相互影响，从7月19日开始我国出现了一次大范围暴雨过程。由7月19日24 h累积降水量(图2(a))分布可见，我国重庆、湖北、安徽和河南等地出现了强度较大的暴雨，部分地区24 h最大降水量超过100 mm，对应地区出现低涡中心。在21日(图2(b))降水强度有所减弱，降水最大值移到我国东北地区，强度和范围均有所减弱，降雨带呈西南–东北走向。到了23日(图2(c))，降水趋于消散，对应低涡也有所北移。上述研究结果表明2016年6月19日呈大强度和范围降水，因此在接下来的分析中，将重点对19日发生的暴雨进行诊断分析。 为了表征大气温度、压力与湿度的综合性特点，假相当位温 θ s e 常作为参数来使用，其值分布可反应大气湿静力能量的分布。当 ∂ θ s e ∂ p > 0 时，就表示该区域存在不稳定能量，高温高湿的环境有利于降水的发生。 θ s e 场等值线密集区为能量锋区，降水常常发生在此处。 3.2. 假相当位温 从2016年7月19日00时的假相当位温和垂直速度纬向剖面图可以看到，在105˚E，800 hPa左右 θ s e 场等值线陡峭密集，说明此时大气低层处于层结不稳定状态，结合上文分析可知为暴雨落区(图3)。从19日00时开始，此时对流开始发展，降雨落区该处。随后西南涡在105˚E处发展加强，19日12时，600~400 hPa为假相当位温密集带，600 hPa以下仍存在剧烈的上升运动，为较强的对流不稳定区，有利于盆地对流发展强度增强，强烈的辐合上升运动的大气环境配置是低涡的发展及暴雨的有效触发机制。到了18时， 图2. 24 h累积降水量(填色图，单位：mm)和对应当日12时700 hPa位势高度场(等值线)。(a) 7月19日；(b) 7月21日；(c) 7月23日 图3. 沿32˚N的垂直速度(填色图，单位Pa/s)和假相当位温(等值线，单位：K)，黑色表示地形，7月19日。(a) 00时，(b) 06时，(c) 12时，(d) 18时 能量锋区主要位于107˚E附近。由此可见，降水东移，强度增强。这些结果都表明了该时刻对应区域上空积蓄了巨大的不稳定能量，从而有利于暴雨的发生发展。 3.3. 湿Q矢量 利用再分析资料计算了19日00时、06时、12时和18时700 hPa湿Q矢量散度及其散度等量，并与该时刻未来6小时累积降水进行对比。由图4可见，在此次大范围强降水过程中，非地转湿Q散度主要呈块状和带状分布，水平尺度具有明显的中小尺度特征。根据19日700 hPa的非地转湿Q散度分布可知，中国地区主要有两个降水区：中国的东北部的大面积降水和四川东部的小面积降水。四川东部地区在19日00时开始出现的降水，对应区域存在一个东–西向弱的湿Q辐合带，辐合带分布特征和降水区域的分布基本重合。19日06时西南涡开始生成，降水范围和强度都有所增大，此时的降水范围也随之增大，湿Q矢量等值线密集。结果显示，等值线密集的湿Q辐合区与未来6 h累积降水落区基本重叠。 图4. 湿Q矢量散度(等值线，单位：1 × 10 −15 hPa −1 ∙s −3 )与该时刻未来6 h累积降水量(阴影区，单位：mm) 7月19日(a) 00时，(b) 06时，(c) 12时，(d) 18时 非地转湿Q矢量散度可以表示垂直运动的强度，为了研究垂直运动和非地转湿Q矢量之间的关系，从而揭示降水与湿Q矢量的关联，给出了19日00时、06时、12时、18时沿32˚N的Q矢量散度剖面(图5)。从该日湿Q矢量垂直剖面的发展变化上来看，在100˚E~105˚E处，辐散辐合场始终从对流层低层延伸到500 hPa高度及以上，说明了本次暴雨过程的垂直运动很强。在19日00时，湿Q矢量最大辐合中心位于500~600 hPa之间，103˚E。19日06时，华北上空的湿Q矢量散度辐合加大加强；到了12时，西南地区上空湿Q矢量最大辐合中心向东移动了约一个经度，等值线变密集，华北上空反映了湿Q矢量散度辐合场的强度增强，垂直运动加强，且有向东移动的趋势，18时华北地区低层湿Q辐合达到最强，上升运动强烈，这说明19日经历了西南低涡强度加强，并向向东移动的过程。降水主要发生在低涡附近，从图中可以看出，非地转湿Q散度和低涡有很好的对应关系，湿Q散度随高度向北倾斜，且暴雨区对流层中低层辐合一致。 图5. 沿低涡中心的涡度(阴影，单位：1 × 10 −5 s −1 )和非地转湿Q散度(等值线，单位：1 × 10 −15 hPa −1 ∙s −3 )，7月19日(a) 00时，(b) 06时，(c) 12时，(d) 18时 3.4. Z-螺旋度 由Z-螺旋度定义可知，当有上升运动且存在正涡度发展时，Z-螺旋度为正值 [ 15 ]，因此主要对Z-螺旋度正值区进行分析。由18日12时700 hPa，Z-螺旋度和未来6 h降水量分布(图6(a))可见，位于四川东部，甘肃南部的雨区与Z-螺旋度区相重合，降水中心发生在Z-螺旋度的正值范围区域。由18日12时相对涡度和Z-螺旋度分布(图6(c))可看出，降水中心上空Z-螺旋度正值柱从对流层低层一致延伸到300 hPa附近，有两个正值最大中心，分别在108˚E和112˚E，与正涡度区域相重合，表明该区域内存在较强的上升运动，为暴雨发生发展提供了有利条件。到19日12时(图6(b))，Z-螺旋度分布和主要降水区仍然保持一致，降水中心仍位于Z-螺旋度等值线密集区。从垂直方向来看(图6(d))，降水中心也与Z-螺旋度正值中心相对应，正值区从900 hPa伸展到550 hPa附近，且与涡度正值区相叠加，涡度正值区和Z-螺旋度正值区范围相较于18日12时有所增大，Z-螺旋度中心最大值增大到102 × 10 −6 m·s −2 ，在低层113˚E处正涡度区引导下，亦有东移增强趋势，表明降水区上空存在较强的上升运动，低涡强度增强，降水也随之增强。可见，对于降雨落区和强弱和Z-螺旋度正值区的分布和强度有很好的对应关系。 图6. 2016 年7月(a) 18日12时和(b) 19日12时Z-螺旋度(单位：10 −6 m∙s −2 )及6 h降水量(阴影区，单位：mm)水平分布；2016年7月18日12时(c)和2016年7月19日12时(d) 沿32˚N的相对涡度(阴影区，单位：10 −5 s −1 )及Z-螺旋度(单位：10 −6 m∙s −1 )垂直剖面
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 采用NCEP/NCAR提供的逐日4次的FNL全球再分析格点资料和CMORPH融合逐时降水格点数据，对2016年7月19日发生的一次大范围强降水过程进行了诊断分析，得到以下结论： (1) 受中高纬度稳定的两槽两脊结构的影响，低纬华南地区受西太平洋副热带高压的控制，以及青藏高原短波槽的影响，西南涡在四川东部生成。高纬度槽和中低纬度西太副高的稳定维持，西南涡和华北上空低涡的东移和水汽输送和不稳定能量的积蓄为暴雨的发生创造了有利条件。 (2) 湿Q矢量对未来6 h降水也有很好的指示作用，暴雨区对流层中低层上升运动明显的地方，易激发出不稳定层结，产生强对流活动，对应强的湿Q辐合，因此湿Q辐合区与降水强度呈正相关。 (3) 对流层中底层Z-螺旋度正值区大值中心也对未来6 h降水落区有较好的指示意义，在水平方向上，Z-螺旋度正值密集区分布和主要降水区仍然保持一致。Z-螺旋度正值区中心对应气流的辐合上升作用强，是暴雨预报的有效物理量。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文针对当前《数学建模》课程教学过程中存在的问题，提出了我校该课程的教学改革方式以及改革效果，并对教学模式进行了探讨，用以培养出符合新时代发展需要的创新创业型人才。 关键词 :数学建模，教学改革，考核方式 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 数学建模，是利用数学方法解决实际问题的一种实践，是“学”与“用”的有机结合。随着计算机技术与信息化产业的不断发展，数学建模课程以应用性广、知识技能强等特点在各高校越来越被重视，是公认的能够有效培养大学生实践能力和创新能力、显著提高大学生综合素质的主要课程之一。 西安电子科技大学(以下简称“我校”)是我国最早开设数学建模课程的高校之一，课程主要包括全校公选课《数学模型》、数学与统计学院专业课《数学建模》、以及2019年面向全校开设的通识教育课《数学建模》与《数学建模在实践中的应用》。课程的教学目标是，通过数学建模的基本原理、方法以及软件实现等内容的学习，能够使学生逐渐掌握解决实际问题的方法和技巧，并能够多角度地考虑问题、多方案地解决问题，提升学生创新思维、创新意识、创新能力。
system: [SYSTEM]

user: 2. 教学过程中存在的问题 由于数学建模课程对学生理论及实践方面均有较高要求，且属于选修类型课程，尽管我校大多数学生能够意识到该课程对提升自身能力方面的特殊作用，选课人数众多，但由于多种原因，授课效果还有不尽人意的地方，主要存在以下问题： 1) 课程内容多，授课内容过于强调数学理论； 我校在实际教学中，主要参考清华大学姜启源教授编写的《数学模型》以及解放军信息工程大学韩中庚教授编写的《数学建模方法及其应用》两部教材，其内容主要分包括：基本模型介绍、优化模型、微分方程模型、概率模型、统计模型、系统分析方法、排队论模型等。章节中所包括的必要的、较为复杂的数学推导对大多数工科大学生显得过于抽象，难于理解，部分大学生会在复杂的数学理论中失去兴趣。 2) 授课模式相对单一，与学生互动较少； 课程授课方式以教师讲授为主。尽管授课期间穿插了部分案例或者来源于实际生活中的问题，但在有限时间内，如何吸引大学生学习兴趣、充分发挥多媒体授课优势、更为高效地向学生传输知识以及与学生有效互动等方面仍有较大的改进余地。 3) 考核方式不够科学。 课程考核是衡量授课效果的必要手段，是课程教学的重要组成部分。以往数模课程的考核方式主要由两部分组成，授课期间的实践练习以及期末的论文大作业。考核方式完全依赖于这两部分的分值，由于部分作业需要多名同学合作，教师很难确定每个学生在其中的贡献程度，另外，由于选修人数较多，任课教师对于其中照抄别人答案的投机取巧者同样缺乏必要的甄别手段。
system: [SYSTEM]

user: 3. 我校数学建模课程的教学改革与实践 针对数学建模课程教学中出现的诸多问题，我校数学建模课程组充分利用多年的研究积累以及多媒体工具，在教学内容更新、教学模式改进、以及考核方式的科学量化等方面进行了有益的探索。 1) 教学内容的改革 案例式教学有助于提高学生的学习兴趣和积极性，有助于引导学生积极探索案例所蕴含的数学机理。诸多教育研究者在案例教学中进行了有益的尝试。其中，王丹 [ 1 ] 等对课程教学过程中的教学主线、教学内容和教学方法的设计进行了探讨，提出案例教学模式可以帮助教师更加细致的介绍问题与背景。兰旺森等 [ 2 ] 提倡案例式教学，并给出了案例教学法的内涵和要素。朱霖河 [ 3 ] 以传染病模型为例，介绍了案例教学的优势和应该采取的步骤。本文作者 [ 4 ] 针对数学建模课程当前的特点，分析了在翻转课堂模式下采用案例式教学的必要性，提出了数学建模案例教学内容的搜集与设计方法，介绍了翻转课堂在实践过程中的课下、课中以及课后的实施办法。潘建丹 [ 5 ] 更是主张开展数学建模案例教学，以此突出学生创新精神、实践能力的培养。我校数学建模教学团队以生活中的趣事、社会热点问题以及我校其他工科专业中的实际应用问题作为案例，并糅合我校三大数学公共课的知识点，在充分考虑案例的应用性、与大学生所具备的基础知识和专业知识相匹配的可行性和具有一定难度的挑战性基础上，精心编制了数学建模案例，并形成了数模案例库。案例库在应用于教学的同时，还能够为学生课程实践提供丰富的素材。 2) 以“学生为中心”的教学模式改革 微课、慕课等教学方法的出现、线上线下翻转课堂理念的提出，使得利用现代化信息技术进行课程改革成为一时的热点。数学建模课程的教学模式，也从教师的课堂主讲慢慢的转移到线上或者线上线下混合式相结合的翻转课堂教学模式。这种既有教师为主的课堂教学，又有以学生为中心的先学后教，让学生既有机会储备知识，又有机会展现自我，能够让学生有机会体验不同的教学方法，引导学生自主学习和实践。正如张雁芳 [ 6 ] 所说：混合式教学通过重构传统教学模式，借助“微课”等线上资源先调动学生的学习积极性，让学生带着问题主动参与到“线下”教学，达到充分发挥“线上”和“线下”两种教学模式的优势改造传统教学，进而提高教学效率和教学质量。 近年来，我校数学建模课程团队积极建设网上教学平台，以微课、慕课、PPT、视频等方式储备教学资源。在授课方式上，除了课堂授课外，适量采用了线下、线上混合式的翻转课堂教学模式，采取线上预先学习、课堂分组讨论和报告，线下交流等多种形式，实现“先学后教、以学定教”，在激发学生的学习积极性和兴趣、提高教学效率和质量方面成效显著。 3) 考核模式的改革 授课方式的丰富也为课程考核改革提供了可能。目前，我校数学建模课程的考核方式已由笔试方式过渡至笔试、过程考核(出勤、实践作业完成次数及质量、活跃程度等)等相结合的多元化考核方式，主要做法包括： 课程建设加入竞赛的相关机制，在教学过程中进行竞赛的实践演练，并让课程成绩与实例完成情况挂钩。这种与赛融合的教学方式不仅能够锻炼学生的创新意识、创新思维、交流能力、动手能力以及解决实际问题的能力，同时也可进一步激发学生的学习兴趣，使学生逐步养成探究问题和解决问题的习惯。 随着包含微课、慕课等教学资源的逐步丰富，以及翻转课堂教学模式的引入，学生线上准备情况、课堂讨论参与情况等以往难于量化的过程因素已经引入至课程考核中，且在平时成绩中占有较大比重，讨论之后勇于进行总结、报告、表达收获、感受和不足的学生，也将给与一定的平时成绩奖励。这种评价机制极大的调动了学生的学习主动性，今年的通识教育课堂上甚至出现了大家抢着报告的情形。
system: [SYSTEM]

user: 4. 我校数学建模课程的教学改革的效果 数学建模课程因内容的新颖性，授课模式的创新性以及应用的广泛性，吸引了我校众多大学生选修该门课程，深受学生的欢迎和爱戴。目前，每年我校平均选修人数超过1200人，几乎涵盖了我校所有学科门类。在课程的学习中，每年鼓励和引导500名以上愿意将理论付诸实践、检验学习成效的学生报名参加我校的数学建模竞赛以及随后举办的全国和国际数学建模比赛，培养了大批具备一定实践能力和创新能力的混合型人才。由选修该课程学生为主体组成的数学建模队伍，在包括课程团队成员在内的数模指导团队带领下，近年来共获国际及国家级、省级数模竞赛奖励1317项，受益3951人次，其中有国际数模竞赛特等奖3项、特等奖提名奖6项，2015年获得全国数学建模竞赛本科组唯一Matlab创新奖，2018年国际数模竞赛获得Leonhard Euler Award特等奖。 不仅如此，选修该课程的学生在其他科技竞赛中以及创新创业实践中同样成绩斐然。其中的一些数模爱好者更是成立了数学建模协会，通过举办数学建模沙龙和讲座等活动，积极为课程进行宣传，使更多学生从了解、到认识，再到积极融入课程学习，提升自身交流、协作、统筹、实践、创新等方面的能力和素养。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结束语 总之，数学建模课程的改革之路深远而漫长，在内容上、教学模式上还有广泛的改革空间，有待于更多的数学建模教育工作者的投入和奉献，力求将数学建模这门课程建设得更好，让更多的学生受益，培养出符合新时代发展需要的创新创业型人才。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 随着人工智能技术的不断研究与发展，自动化专业人才不仅是当前社会也将是日后社会急需的专业人才，对口高新技术企业近年来越来越重视和强调高校毕业生宽厚的专业理论功底、动手实践能力及自主创新能力，这就要求自动化专业的课程设置、教学方法和教学模式等朝着理论性与实践性并重的方向改革。本文以安徽理工大学自动化专业改革建设为例，浅析自动化专业的课程改革实践。 关键词 :人工智能，自动化专业，课程改革，教学改革，思政建设 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 随着人工智能技术的不断研究与发展，为主动融入与推动新一轮科技革命与产业变革，支撑服务“中国制造2025”、“新一代人工智能发展规划”以及创新驱动发展等一系列国家战略，自2017年2月以来，国家教育部积极推进新工科(尤其是人工智能相关学科)建设 [ 1 ] [ 2 ]。我们知道自动化专业是与人工智能联系最为紧密的本科专业，且自动化专业服务的企事业单位范围广泛，可覆盖现代社会生活中电气、信息、计算机、人工智能等高新复合型企业。而随着人工智能技术不断发展，高新技术企业对自动化专业人才需要随之加大，对其理论的宽厚程度、专业实践能力等要求也越来越高 [ 3 ] [ 4 ]。因此，如何培养出符合时代需求、现代企业需求与自身发展需求的理论实践型专业人才显然是一个非常重要的课题。 安徽理工大学自动化专业办学历史悠久，为煤炭自动化等企事业单位培养了大量优秀的专业人才。为有效实现我校该专业人才培养的具体目标，进一步提高学生厚实的理论功底及扎实的动手实践能力，以实现学生的高质量就业，并为学生后续发展提供必要的理论功底及自学习能力，该专业课程的深化改革已势在必行，另外保持与突出自身特色也是其中一个非常重要的环节 [ 5 ] [ 6 ]。
system: [SYSTEM]

user: 2. 专业现有问题分析 2.1. 专业课程体系设置问题 安徽理工大学现有专业课程体系按照公共基础课、专业基础课、专业课、实践课的教学体系进行设置，具体设置比例如图1所示。 从图1可以看出，安徽理工大学课程体系设置中专业基础课程比重仅有19%，与其他高水平大学的专业基础课程的平均比重30%相比还是较低的。另外，专业所需的数学类课程设置比重相对其他高水平大学也较低。随着现代企业对毕业生的专业基础理论功底要求越来越高，并且为了毕业生后续自身发展的需要，拥有宽厚的理论功底是符合时代需求的，也是自身后续发展所必须的基本条件。 图1. 专业课程体系各类课程比例饼图 2.2. 师资力量配置问题 当前，安徽理工大学自动化专业师资力量相当不足，一方面，大多数教师毕业于控制科学与工程(自动化)学科的硕博毕业生，缺乏数学(动力系统方向)、计算机科学等相关学科方向的优秀专业人才充实师资力量，相同学科的师资力量的知识架构类似，无法形成多学科交叉的知识结构互补。另一方面，理论功底扎实的师资缺乏实际企业项目的实践经验，无法很好的指导学生的动手实践能力，本校严重缺乏实践经验丰富的高新技术企业自动化工程师充实师资力量。这就要求安徽理工大学一方面需要大量引进控制科学与工程、数学(动力系统方向)、计算机等信息学科的优秀人才，另一方面，也需要大力引进高新技术企业的自动化高级工程师，形成知识结构互补实践经验互补的师资力量体系。 2.3. 教学方法与模式问题 自动化专业课程数量多、课程学时量也很大，但是目前大多数课程(专业基础课程、专业先修课程)的主要教学方法和模式都是一样的较为传统的课堂灌输式教学，而没有考虑到课程类型、课程培养目标等不同，从而按课程需要合理安排理论课时与实践课时的比例，也没有及时更新和引入本专业相关的前沿新技术和新理论。另外，本校本专业教师教学任务繁重(每人需承担2至3门课程的教学)，有些教师也无法承担自己最擅长的课程，因此无法最大化专业课程教学效果，学生也无法最大化消化课程内容。 其次，自动化专业学生应需着重培养其实践动手能力(编程、电子系统设计、专业设备操作、参与专业项目等)，而本校所处城市周边自动化专业相关的高新技术企业较少，学生通过去高新技术企业的实习将书本知识点与实际项目结合的机会也较少，因此出现了不少毕业生无法快速适应和了解所就职企业的相关业务和项目。 再次，本校大部分课程均采取传统的线下教学模式，但是线下教学模式时间和地点比较死板，且线下选修课数目有限，线下通识课占用时间很长，部分线下课程的教学质量不如线上线上教育各大名校的同类型的质量高，尤其在此新冠病毒疫情期间，凸显了传统的线下教学模式的弊端。
system: [SYSTEM]

user: 3. 课程教改的具体措施 3.1. 增加基础课程与实践课程比重，构建有专业特长的能力体系 为了构建符合时代需求、现代高新技术企事业单位需求以及学生自身发展需求的合理、完善、创新、高效、灵活多变的有机整体自动化专业课程体系，结合人工智能发展需要，借鉴其他高水平大学的体系，需按照“突出基础课程核心地位、强化专业课程重要地位、彰显实践课程关键环节”的基本准则进行自动化专业课程体系建设。“突出基础课程核心地位”一方面是指教师要具有宽厚扎实的专业基础知识及相关数学知识储备，另一方面是指要增加相关现代数学课程及专业基础课程的数量及学时量，从这两方面支撑和保障所培养学生具有宽厚扎实的专业基础及相关数学基础，为其后期发展提供不竭的推动力。“强化专业重要地位”是指要按照学生的兴趣及自身优势所在引导其按需选择和学习相关的专业选修课程，让兴趣与专业技能相结合，以其后期有更大的发展空间和不竭动力。“彰显实践课程关键环节”一方面是指要适当减少实践类课程的理论课时，适度加大自身动手实践的课时，若必要可将专业程度较高的课程放在实验室进行讲授；另一方面是指要突出学生在实践课程中的主导地位，让其走进高新技术企业参与实际自动化相关项目、让其走进实验室参与实际科研项目，为其进行实际的动手实践提供必要的条件和支持，使其具备符合时代需求的创新实践经验与能力。 3.2. 完善师资力量配置，因学科所长分配教学课程 学校应加大高层次人才引进力度与投入，就本专业而言，一方面，除了引进控制科学与工程的高层次人才外，应适度引进应用数学(动力系统方向)、机械工程(机器人方向)、计算机科学与技术(机器学习方向)等相关学科方向的高层次人才。另一方面，也需适度引进具有自动化行业经验的高级工程师作为实践类课程的教师，实现师资力量在知识结构、科研方向、实践经验上的互补，引领多学科间的交叉融合，按照教师的学科专长分配所教授的课程，构建一套理论功底宽厚扎实、教研能力突出、学科视野广阔、实践经验丰富的有机整体自动化专业的师资力量。同时，为发挥师资的最大教学效果，学校最好应按教师的学科或专业所长分配教学课程，适时的为其开展相关培训、并及时掌握学生对教学效果的反馈情况，从而引领和促成教学效果向着最大化的程度不断靠近。 3.3. 引领思政建设，培养高素质专业人才 教师在上好专业课程的同时，在教学的过程中应发掘一些能让学生进行思考的问题或知识点，结合国内外该专业或学科相关科学家的典型励志事件，引导学生从思想、科学与技术等多方面多维度同时辩证思考与总结出自己的独到见解，并让学生自主分析贯穿课程始末的主干脉络，从而引领学生辩证、多角度、多维度的看待课程的知识点或一些定理，让学生逐渐树立独立之思想、辩证唯物的思考方式、正确的世界观、人生观、价值观以及社会主义核心价值观，从而培养出符合时代需要的高品质高素质的自动化专业人才。如在此新冠病毒疫情期间，教师应结合大量鲜活的案例、详实的数据，深入分析和阐释中国在这场“疫情”大考中交出高分答卷的原因，让同学们深刻体会到“什么是疫情下青年学生的责任与担当？”就是胸中有大义、心中有大爱、肩上有责任、脚下有行动，在祖国和人民最需要的时刻挺身而出，在最好的年华做最有意义的事情。 3.4. 改革传统教学模式，积极开展线上教学 随着互联网技术的普及与发展，充分利用已有网络教学平台和网上教学资源积极开展课程线上教学的条件日益成熟，也日益迫切。尤其在此疫情期间，为保证2020春季学期本科生教学工作顺利开展，努力实现“停课不离岗、停课不停教、停课不停学”的工作目标，有效解决学生因疫情期间无法正常到校上课问题，减少疫情对学生学习的影响，我校教师通过雨课堂、学习通、钉钉课堂、腾讯课堂、腾讯会议、U校园、MOOC、E会学、微信课堂等平台积极开展线上教学活动。此次疫情大考也提醒我们，在人工智能发展趋势下，要积极开展线上教学，改进教学方式和方法，更多的采用线上线下相结合的教学模式。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结语 随着科技的不断发展，社会对自动化专业毕业生的需求量逐年加大，相应对其所需的理论功底及实践能力要求也越来越高，为能培养出符合时代需求的高素质专业创新型人才，必须以创新教育改革为关键突破口，注重“课程配置的基础性、师资配置的互补性、学生培养的主体性”，深化课程改革，强调基础课程核心地位，强化实践教学关键环节，有效提高人才培养质量。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 2018年8月2日~4日，受西亚大槽分裂的短波槽影响，青海东部出现了一次大降水天气过程，此次降水过程持续时间较长，降水强度以及总降水量都属历史同期罕见。利用MICAPS实时观测资料和NCEP再分析资料(2.5˚ × 2.5˚)对本次降水过程的降水实况，天气环流形势，水汽条件，动力条件，不稳定条件和卫星云图等几方面进行分析。结果表明：本次降水过程主要受青海北部西亚大槽分裂的短波槽以及青海出现的低涡及切变线等天气系统的影响，是典型的北槽南涡型大降水天气；暴雨过程的水汽输送主要分为两路，一路是从孟加拉湾和南海途经四川盆地到青海东部，另一路是从东海向东直接输送到青海。输送来的大量水汽在低层辐合并向上输送，形成深厚的湿层，为暴雨的发生提供水汽条件。低空辐合，高空辐散以及从低空到高空的垂直上升运动为暴雨的发生发展提供了动力条件；低层中西亚大槽断裂的短波槽携带的槽后干冷空气和西太平洋副热带高压西南侧输送的偏南暖湿气流交汇，大气处于不稳定的状态；β中尺度对流云团在700 hPa切变线附近发展，表明此次降水过程有中小尺度系统的参与。 关键词 :海东，暴雨，槽，低涡 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 暴雨是指短时间内产生较强降雨的天气现象。中国气象上一般将24小时降水量达到50 mm，12小时降水量超过30 mm，或者小时降水量超过16 mm的降雨规定为暴雨天气。但西北地区作为我国的干旱区，深居内陆，远离海洋，更是由于高海拔地形对水汽的阻挡，造成西北大多数地区的年降水量都很少 [ 1 ]，日降水量超过50 mm的次数也就更少。按照这个标准，则西北暴雨发生的机率明显很小。但是西北地区由于极易出现相对较强的短时降水天气过程，且经常发生暴雨引起的次生灾害。因此，西北各省区都根据自身的实际情况，重新划定了强降水日降水量标准。如以日雨量 ≥ 25 mm或≥30 mm等作为暴雨标准。“75.8”暴雨之后，我们国家的气象工作者展开了大量的暴雨研究，也取得了许多成果。寿绍文 [ 2 ] 表明，中国大范围暴雨的研究与副热带高压，西风带长波槽和热带环流等这些大尺度天气系统的监测和研究息息相关，另外，高空槽、高空冷涡、地面气旋以及各种锋面、低空切变线、低涡和高、低空急流以及台风、东风波等中、低纬天气系统也对降水有重要影响。有研究表明低空急流指数对强降水出现时间和降水强度的大小有一定的预示作用，除此之外，对短时强降水的临近预报也有着指示作用 [ 3 ]。钱维宏等 [ 4 ] 也发现，低空急流能够很好的指示暴雨的位置，暴雨常常发生在急流的左侧。还有研究表明热带环流对中国的暴雨有重要作用 [ 5 ]。寿绍文也表示，台风和热带天气系统会对暴雨的发生发展造成直接或者间接的影响。除此之外，全球变暖、城市化影响等这些人类和自然的气候因素导致暴雨类型、强度等发生一定程度的变化逐渐引起大家关注 [ 6 ]。全球变暖导致极端降水天气发生的频率和强度均有上升趋势，但是存在区域差异 [ 7 ]。中国大多数地区的暴雨量与暴雨强度均有增加，而且降水有极端化的趋势 [ 8 ]。降水量的空间差异还和城市化的速度有关，随着城市化进程的加快，核心都市圈降水量、降水强度、降水日数均有所增加 [ 9 ]。除此之外，目前在西北降水方面也取得了许多成果。崔玉琴 [ 10 ] 表示西北地区的水汽来源主要为：渤海、黄海及东海等东部海域和阿拉伯海、孟加拉湾及南海等南部海域；还有少量水汽来源于北冰洋，大西洋及欧洲大陆和亚洲北方大陆等。蔡英等 [ 11 ]、钱正安等 [ 12 ] 在西北地区暴雨过程的水汽输送方面做了大量研究，表明在春季主要是孟加拉湾水汽借助孟加拉湾西南气流，以及南下冷高压阻挡及河西的偏东气流三股气流输送到西北旱区，孟加拉湾是西北春季暴雨的重要水汽来源地；而在夏秋季节，由副热带高压西南侧的东南急流，西侧的偏南气流以及河西的偏东气流组成的三支气流加四川盆地、西北东部两个中转站的三棒接力式水汽输送模型是西北内陆的主要水汽通道。李明等 [ 13 ]、刘新伟等 [ 14 ] 还研究了远距离台风活动与西北东部暴雨的关系。此外，黄玉霞等 [ 15 ] 虽然对我国西北地区暴雨的气候特征、大尺度环流形势、水汽输送、中尺度系统发生发展及成因、预报方法等方面做了大量研究，也取得了长足进步。但未来仍需持续关注短时强降水的中尺度生消机理，高、中、低纬环流系统的相互作用与影响以及气候变暖背景下极端暴雨事件的研究与预测等方面的研究。暴雨作为最复杂的大气现象之一，其降水量的多寡，降水时间的长短，降水落区都需要复杂的物理过程和具备各种必要条件；且我国地处亚欧大陆东岸，受西太平洋台风的影响，再加上青藏高原复杂的地形，我国对于暴雨研究的形势依然严峻。
system: [SYSTEM]

user: 2. 研究方法 利用MICAPS包含的观测数据对欧亚地区的高，低空及地面形势分析，得出暴雨发生前后的环流形势；用NCL，GRADS，Meteoinfo等软件对每日四次的再分析数据进行分析绘图，得出散度场、涡度场、垂直速度场等的特征，结合降水实况资料分析出此次降水过程发生的原因及动力机制。
system: [SYSTEM]

user: 3. 降水实况 2018年8月2日~4日青海省海东市出现了一次大到暴雨天气过程。本次降水从2日凌晨开始，到4日08:00趋于结束，海东市大部分城镇降水量达到暴雨量级(图1)。民和县古鄯镇，西沟乡，新民乡三个乡镇降水量超过150 mm。李二堡、官亭、满坪、马营四个乡镇降水量超过100 mm，循化县清水乡专堂村降水量达102.2 mm。化隆县塔加乡塔一村102.9 mm。而乐都区瞿昙，中坝，峰堆等四个乡镇累计降水量达132.2~281.2 mm，达到大暴雨量级。其中，此次暴雨过程两日的降水中心均为乐都区中坝乡，24小时降水量分别达到133.4 mm、116.9 mm，日降水量都接近我省有气象记录以来的全省日降水量极值。乐都中坝乡两天合计降水达250.3 mm，而乐都地区的多年平均年降水量为329.1 mm。也就是说，两天下了大半年的量，创历史极值。此次强降水过程引发了山体滑坡，泥石流，山洪等次生灾害，导致多条道路中断，致使农田，房屋及基础设施等受到严重损害。
system: [SYSTEM]

user: 4. 高低空环流形势 4.1. 500 hPa环流形势 此次降水过程开始前，8月1日20时高空图500 hPa上的中高纬环流形势大致呈两槽一脊型，两槽分别位于巴尔喀什湖附近和亚洲东部地区，脊区位于贝加尔湖附近。随后西亚大槽在巴尔喀什湖附近发生断裂，出现许多分裂的短波槽。槽后的西北气流携带冷空气不断南下并影响西北地区(图略)。2日08时，中高纬的环流形势基本保持一致，北部分裂的短波槽略有东移。2日20时(图2(a))青海东部出现低涡中心，气流辐合明显，海东市位于低涡前部。588线继续向西移动，青海大部位于副热带高压的高湿区内，海东湿度明显增大(T-T d ≤ 2)。3月08时冷空气与副热带高压外围的偏南暖湿气流在青海东部地区交汇。3日20时(图2(b))，低涡南压，588线继续向西向北移动。副热带高压西侧形成水汽通道，持续为海东地区提供暖湿气流。4日08时，青海大部分被副热带高压所控制降水趋于结束。 图1. 海东市降水量分布图 图2. (a) 8月2日20时500 hPa环流形势；(b) 3日20时500 hPa环流形势 4.2. 700 hPa环流形势 暴雨前期，青海大部处于低涡中。青海北部有一短槽，青海东部有切变线，容易产生持续性大降水。2日08时青海大部气压略有升高。但切变线海东仍在维持。海东东部有较强的偏南风，有利于输送南方的水汽(图略)。2日20时(图3(a))，青海中部又出现低涡，海东处于低涡前部。青海北部移来一短槽，槽后干冷空气南下至青海。海东的切变线仍维持。西太平洋有台风活动，开始有偏东风向西输送东海的水汽。3日08时副高外围偏南暖湿气流明显增强，切变线东移至青海东部(图略)。3日20时(图3(b))，312线沿青藏高原外围向西北移动，海东有偏南的暖湿气流输送，海东切变线减弱。4日08时，青海东部受副热带高压影响，海东基本为东南风气流，切变线消失，降水趋于结束(图略)。 通过以上分析表明，此次降水过程是西北地区典型的北槽南涡型大降水天气过程，500 hPa的短波槽和低涡、700 hPa的切变线是本次降水过程的主要影响系统。 图3. (a) 8月2日20时700 hPa环流形势；(b) 8月3日20时700 hPa环流形势
system: [SYSTEM]

user: 6. 卫星云图特征 大范围云的结构往往和各种天气系统有联系，所以根据卫星云图可以追踪和观察天气系统的运动。从8月1日15时(图略)的红外云图上可以看出，在青海的南部地区云系开始发展。20时(图10(a)，云系开始沿着700 hPa的低涡前部的西南气流往东北方向移动。并且在移动的过程中逐渐加强。2日09时(图10(b))，受低空切变线影响，青海东部出现一个β中尺度对流云团，12时对流云团发展到最大。随后与从青海南部沿低涡前部西南气流移来的云系合并。至2日20时(图10(c))，云系移至青海东部，大降水出现在海东地区。受稳定的西南气流影响，云系在青海东部继续维持。3日20时，低涡开始南压，云系随着低涡南移动到青海东南部，云系强度也逐渐减弱。4日02时(图10(d))云系移出海东，云系也开始迅速减弱，海东降水趋于结束。 图10. (a) 1日20时红外云图；(b) 2日09时红外云图；(c) 2日20时红外云图；(d) 4日02时红外云图
system: [SYSTEM]

user: 7. 结论 对2018年8月2日~4日在海东的一次暴雨过程进行分析，得到以下结论：2018年8月初受到台风“云雀”北上的影响，西太平洋副热带高压偏西偏北，青海省南部持续出现低涡系统并发展加强，随后沿着副高边缘西南气流北上，同时受到低涡切变的影响。除此之外，青海省北部有西亚大槽分裂的短波槽持续维持，为典型的北槽南涡型大降水天气。此次暴雨过程的水汽输送主要分为两路，一路是从孟加拉湾和南海途径四川盆地到青海东部，另一路是从东海向东直接输送到青海。这些输送来的水汽在海东低层汇聚并向上输送，形成深厚的湿层，为暴雨的发生提供了水汽条件；低空辐合上升、高空辐散下沉以及从低空到高空的垂直上升运动为暴雨的发生发展提供了动力条件；低层从西亚大槽断裂的短波槽携带的槽后干冷空气和西太平洋副热带高压西南侧输送的偏南暖湿气流交汇，大气处于不稳定的状态；β中尺度对流云团在700 hPa切变线附近发展，表明此次降水过程有中小尺度系统的参与。通过分析可以掌握西北东部农业区暴雨的发生机制，进而提高此类天气的预报准确都，给当地的防灾减灾工作提供更准确的气象服务及决策依据。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文以福建省光泽县烟叶种植产业职业烟农培育为例，调查了解该县烟农队伍年龄结构与文化水平情况，对影响烟农队伍稳定的主要原因进行了分析，明确“123456”职业烟农培育总体思路，初步提出完善职业烟农培育的对策，以期为光泽县烟叶产业可持续发展提供参考。 关键词 :烟叶，职业烟农，培育，模式 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 烟农是烟叶生产的主体，烟农队伍稳定，烟草行业才能稳定并持续健康发展 [ 1 ]。受城乡一体化进程加快、烟草行业政策调控等因素的影响，加之烟农自身因素，使得烟农不断流失 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]。职业烟农是现代烟草农业发展中产生的新型职业群体 [ 6 ]，具有思想观念新、文化素养高、技术落实到位、擅长生产经营管理的特征 [ 7 ]，因此，培育一支职业化烟农队伍是烟草行业持续健康发展的保证 [ 8 ]。笔者以光泽县烟农队伍建设着手，调查内容涉及烟农队伍的年龄结构，文化程度等，并对影响烟农队伍稳定性进行分析，提出职业烟农队伍建设的对策建议，以期为光泽县烟叶产业可持续发展提供参考。
system: [SYSTEM]

user: 2. 烟农队伍年龄结构与文化水平情况 2.1. 光泽县烟叶种植情况 光泽县位于福建省西北部，武夷山脉北段。全县森林覆盖率达到78.85%，为国家级生态县，入选国家生产保护与建设示范区，是世界同纬度地带保护得最好的绿洲。“双世遗”的武夷山自然保护区有28万亩的核心区和10万亩缓冲区在光泽境内，占了三分之一以上。境内111条大小溪河，水质达国家二类标准，地表水质、集中式饮水全年水质达标率均为100%。光泽县属中亚热带，四季均匀、年均气温17.6℃，年降雨量1864毫米，无霜期271天，生态条件得天独厚是福建省较早批复的“中国生态食品城”新型城镇化试点县 [ 9 ]，常年烟叶种植面积稳定在4万亩左右，2020年烟叶种植面积2.78万亩，种植烟农户数1290户，户均规模21亩，烟叶生产的组织模式主要以家庭农场模式、互助模式、单户模式为主。 2.2. 烟农队伍年龄结构与文化水平 2.2.1. 烟农队伍年龄结构 图1. 光泽县烟农年龄结构 光泽县现有烟农1290户，图1可知，30~40岁的烟农共有142户，占比11%，40~50岁的烟农共有451户，占比35%，50~60岁的烟农共有487户，占比38%，60岁以上的烟农共有211户，占比16%，烟农年龄呈老龄化趋势。 2.2.2. 烟农队伍文化水平 从文化水平调查结果来看(图2)，高中文化水平的共有265户，占比22%，初中文化水平的共有521户，占比43%，小学文化水的共有241户，占比20%，小学以下文化水平的共有173户，占比15%，由此可以看出光泽县烟农队伍文化水平相对较低。 图2. 光泽县烟农文化水平统计
system: [SYSTEM]

user: 3. 影响烟农队伍稳定的主要原因 从历年光泽县烟叶生产调查成本及烟叶生产的实际情况来看，影响烟农队伍稳定的主要因数是种烟的经济效益是否对烟农有足够的吸引力，围绕烟叶生产的经济效益的优劣可以总结以下几个原因影响烟农队伍稳定。 3.1. 烟叶与其他经济作物的比较效益是否明显 烟叶种植效益与其他经济作物的比较效益直接关系到烟农队伍的稳定，以光泽县为例，当地主要竞争性经济作物以水稻为主。2019年光泽县烟叶平均亩产值为3725元(含补贴)，亩均成本为1916元，种烟平均每亩纯收入为1809元。2019年光泽县水稻平均亩产值为1300元，亩均成本为520元，水稻平均每亩纯收入为780元。虽然烟叶较水稻的比较效益还是比较明显，但烟叶种植较为繁琐，当地烟农平均亩用工在22~23个左右，如果再计算用工成本的话，烟叶种植与水稻的比较效益优势就不那么突出。 3.2. 烟叶与当地龙头加工企业用工是否冲突 福建圣农集团有限公司位于福建省南平市光泽县，创建于1983年，是全国同行业现代化程度最高、南方规模最大的集饲料加工、种鸡饲养、苗鸡孵化、肉鸡饲养、屠宰加工、食品深加工、产品销售为一体的联合型白羽肉鸡生产食品加工企业，占地6000余亩，有500多个生产基地，能为3万余人提供就业岗位，其提供的就业岗位存在着离家近、收益较高的特点，同时也存在较为辛苦和不够自由的不足，综合利弊，一定程度上影响了当地农民对烟叶种植的选择。 3.3. 所在地区的烟田基础设施是否完善 近年来，烟草行业投入了大量资金用于建设乡镇村的基础设施，大大改善了田间基础设施建设，田间机耕道、灌溉系统、烘烤设备系统不断完善，降低了烟农的劳动强度，同时也对烟农积极种植烟叶方面也起到了很大的促进作用。同时由于美丽乡村建设、产业发展、自然损毁等原因，造成部分乡镇烟田基础设施破坏(特别是烤房)，烟叶计划无法有效落实，无形也影响烟农队伍稳定。 3.4. 合作社专业化服务方面是否给力 随着烟农户均规模的加大和雇工工资的不断提高，烟农的雇工成本不断攀升，种烟比较效益优势进一步缩小，烟农迫切需烟农合作社在育苗、机耕、植保、烘烤、分级等方面提供专业化服务。 3.5. 烟叶种植风险保障机制是否完善 农业基本上还是靠天吃饭，烟叶生产也不例外，烟叶生产易遭受冰雹、风灾、洪涝等自然灾害，还面临土壤退化和病虫害蔓延的风险，是否有完善的风险保障机制，降低烟农的种植风险，解决烟农的后顾之忧，直接关系到烟农种烟的积极性。
system: [SYSTEM]

user: 4. 加强职业烟农培育的措施 4.1. 总体思路 以优化烟农队伍，合理烟区布局，推动规模经营，增加烟农收入，满足工业企业需求为目标，以职业烟农培育为抓手，全面提升专业化服务水平，根据光泽县实际，按照“123456”烟叶生产、职业烟农培育总思路，即“1户烟农，2座烤房，30多亩烟叶，4个劳力，5大种烟基础，6万多元种烟纯收入”，通过以下四个措施，全面提升烟叶种植比较效益。 4.2. 推进措施与建议 4.2.1. 合理布局优化烟农队伍 合理烟区布局，烟叶计划加大对烟叶生态、特色、市场、基础设施等优势明显的重点乡镇、重点村的倾斜力度，重点推进田间机械化和烟区土地整理；优化烟农队伍，重点扶持30多亩烟叶面积的基本户，培育一支懂技术、会经营、善管理、讲诚信的职业烟农队伍，既是稳定烟农队伍的直接手段，也是提高烟农素质，适应现代烟草农业发展的必然要求 [ 10 ]。 4.2.2. 降低烟叶种植风险 完善烟叶种植保险机制，引进第三方保险机构，建立“烟草主导、保险主力、多方认同”的烟叶种植保险理赔机制，解决烟农种烟的后顾之忧。加强与气象、水利、农业、保险等部门合作，强化防雹、防洪防灾减损体系建设，试点探索烟农养老保险机制，全力推进职业烟农培育工作。 4.2.3. 提升专业化服务水平 坚持“种植在户，服务在社”的发展方向，把探索好专业合作社与社会化组织介入模式方面创新作为切入点，重点做好专业化冬翻晒白起垄、专业化植保服务方面、专业化废弃地膜和烟秆回收、专业化采烤一体化等薄弱环节。通过专业化服务能力的提升，全面实现烟叶减工降本增效，保障烟农种烟积极性。2020年光泽县烟叶专业化育苗2.78万亩，专业化冬翻晒白起垄1200亩，专业化植保2.7万亩，专业化地膜回收2.78万亩，专业化采烤一体化3120亩。 4.2.4. 务实开展职业烟农评比表彰 不断完善职业烟农激励机制，持续开展评比表彰活动，从而加快职业烟农培育进程，提升队伍建设水平。利用报刊杂志、电视、网络平台等媒体，广泛宣传以第一届烟农增收创富大赛银奖获得者何六民为代表的职业烟农的先进事迹，营造烟农之间比学赶超、种烟为荣的有利氛围，形成争当职业烟农的良好风气。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 机载激光雷达拥有一定程度的植被穿透能力，可从植被覆盖的复杂区域获取植被与山体地貌等多种数据，并根据不同地物的特性进行数据分类、处理，以获得测绘或实验用数据。该文以重庆市奉节县区域内所获取的点云数据为例，先对原始点云数据进行预处理，使用渐进加密三角网滤波算法进行地面点分类，最后生成数字高程模型(DEM)。实验表明，现有的机载LiDAR技术已经基本满足在高植被覆盖山区等复杂地形的使用，为以后的工程和测量提供了新的思路。 关键词 :机载激光雷达，点云分类，渐进加密三角网滤波，数字高程模型 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 机载激光LiDAR是一种机载激光探测和测距系统，可以量测地面物体的三维坐标。它集成激光器、GPS和惯导(IMU)，是一种主动式对地观测系统 [ 1 ]。一种新兴的测绘手段，不受阴影和植被覆盖的影响，可以广泛的应用于现代测绘工作中。 随着激光雷达的快速发展，该技术也被迅速的运用于各个领域之中。因激光特有的高穿透性，可透过一定厚度植被获得其覆盖区域下的地面数据，能够弥补传统航空摄影测量技术的不足，其也被迅速的用于测量和地质勘测中。尤其在地势险峻且人烟稀少的未开发地带，植被的覆盖区域相当广阔，仅依靠传统的航空摄影测量很难获取到高精度的地表数据，因此依靠机载激光雷达技术来获取高植被覆盖区域点云数据，且将所获得数据进行高效处理，已经为当下激光雷达研究中的重点。 针对激光雷达点云的分类问题，经过许多科研人员的长期研究下，已经有了相当多的有效的分类方法，已经能够运用在相当程度要求的工程或测绘实验当中。在最为早期激光雷达技术尚未成熟时，进行人工分类是当时最为主流的方法，其弊端也相当明显，耗时长、处理慢且仅可用于数据较少的情况，对于大量数据的处理和复杂地物的分类的效果也不甚理想。在激光雷达技术不断发展后，点云数据的分类技术也有了长足的进步，并以滤波法分类为主，但大部分滤波法只能运用于较为平缓的地势区域，在地势陡峭起伏不定的区域分类效果欠佳。在高植被覆盖的复杂山区，渐进加密三角网 [ 2 ] 滤波是较为有效方法，可以实现高坡度区域的地面点分离。通过分类后的地面点则可用于生成一系列数字地形模型，可用于实验或工程当中。
system: [SYSTEM]

user: 2. 研究区域概况 研究区域位于重庆市奉节县竹园镇百步村附近(图1)，主要以侵蚀、剥蚀的中低山斜坡地形为主，地形总体北西高南东低，紧邻斜坡顶部有陡崖分布，斜坡坡面主要为乔、灌木草丛，植被相对较发育。场区高程在618~1082 m之间，相对高差302 m，最低点位于南侧斜坡底部，最高点位于调查区北部斜坡顶部。从纵向上看斜坡坡角陡、缓不一，坡体地形呈阶形，从横向上看斜坡表面凹凸起伏状。在调查区多数地段地形较平缓，地形坡角一般为2˚~38˚ [ 3 ]。实验使用飞行平台为防水型六轴无人机(2镜头摇摆倾斜摄影系统)和索尼航摄仪(DSC-RX1RM2)倾斜影像数据采集。测区范围内合理布置像片控制点数量及位置，利用RTK采集高精度像片控制点，并根据其规模特征，航飞面积1.2平方公里，飞行高度设定坡顶为300 m，航向重叠率80%，共计获得点云数据427，527，703个(图2)。 图1. 研究区域位置 图2. 研究区LiDAR数据
system: [SYSTEM]

user: 3. 技术与方法 3.1. 点云预处理 受到设备本身精度、人为操作或者物体表面材质等因素的影响，或是采集数据的过程中受到飞行物的影响，都会使数据产生相当程度的噪点，从而影响数据的精度。常见的噪声包括高位粗差和低位粗差，高位粗差通常是由于激光雷达在采集数据的过程中采集到低空飞行物所反射的信号，所以显示在所采集数据的上方。而低位粗差则是由于测量过程中的多路径误差或者激光测距仪的误差导致产生的极低点。 对于噪点的处理，通过K-近邻搜索建立散乱点云之间的拓扑关系 [ 4 ]，进而采用高斯影响函数作为核函数来估计当前测点对周围邻近点的影响力，从而限制噪声并剔除离群点。噪点一般呈现为无序且无规律，选择建立数据点之间的空间拓扑关系 [ 5 ] 进而搜索每个点的K-近邻。目前常见的K-近邻计算方法有空间单元格法、八叉树法和K-d树法。其中，前两种方法都是基于包围盒的划分，后一种方法通常用来查找距离最近的两点。实验中选择的是空间单元格法。通过反复操作以及人机交互可以达到更好的去噪效果。 在研究区的原始LiDAR数据中，存在明显偏离地面，在整体数据上方的离散点，在经过一次去噪后可发现去噪效果明显，图内已无明显离散点，图3为一处噪点密度较高截面去噪前后对比。 图3. 去噪前后对比 3.2. 点云数据分类 机载激光LiDAR早在多年前便已经运用在森林和植被覆盖的区域，使用自动化的算法进行地面点与植被等地物分类是处理原始激光雷达数据必不可少的步骤。现有的大多数滤波算法仍只适用于地形平坦，地形起伏较为连续的区域，在地形的崎岖、植被覆盖广、地形不够连续的地区 [ 6 ] [ 7 ]。因此我们实验需要选择一种适用的滤波算法进行点云数据的地面与地物分类。 实验使用的地面点与地物分类的算法为一种渐进加密三角网滤波算法 [ 8 ]，该算法可以处理多种林地覆盖地区，特别是地形和环境较为复杂的区域。此算法通过种子点生成一个稀疏的三角网，然后通过迭代处理逐层加密直至将所有地面点分类完毕。基本步骤为选取局部窗口内的最低点作为初始地面种子点，以此构建不规则三角网，然后计算剩余点到相应三角形的距离和角度，与设定的阈值比较，迭代加密三角网 [ 9 ] 得到最终的地面点。 在实验中我们设置不同的坡度阈值，观察在不同情况下的地面点分类情况。实验选择一处坡度较为陡峭且有明显变化的区域作为观察区域，观察在不同坡度阈值分类后的地面点分类情况。在坡度阈值为50，仅能提取出底部坡度较低区域地面点，点位连续效果较好。当阈值设置为80时可识别完整地面点，分类情况较好且点位连续，坡度明显变化区域地面点分类成功(图4)。将阈值80所分类地面点与原始数据对比观察，地面点分类准确无明显跳跃点和错误分类点 [ 10 ]。 在坡度阈值的选择上，应根据当前数据条件选择不同的阈值，在起伏较大区域选择较大的坡度阈值，在地势平缓区域应选择较小阈值避免分类错误。 3.3. 数字高程模型 分类后的地面点可用于处理制作多种数字地形图像，本实验选择制作最常见的数字高程模型(DEM)，我们使用2 m × 2 m的栅格大小，使用IDW (反距离权重)插值法进行DEM的制作(图5)。IDW插值是通过对已知采样点赋权得到未知点的值，由未知采样点和已知采样点间的距离远近来决定权重，IDW对邻近区域离散点群的平均值运算来获得内插单元，是一种逐点内插方法，其基本思想是当预测一个点的值时，接近预测点的值对预测点的影响更大，相反影响越小，即周围点对预测给出的权重与预测点的距离成反比。反距离加权插值作为一种简单有效的数据插值方法，其运算速度相对较快。 图4. 不同坡度阈值点云数据分类对比 图5. 地面点生成DEM
system: [SYSTEM]

user: 4. 结束语 本实验尝试了在高植被覆盖的山地区域，使用机载激光LiDAR进行数据的采集、预处理、数据分类并生成数字高程模型一整套完整的操作。实验选择了适用于该区域的算法和理论，在就特殊地形情况下的激光雷达技术的实用性进行了分析。可知在现有技术与理论条件的基础上，LiDAR技术已经能够满足一定程度的工程项目或地质灾害识别应用。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 目的：弄清湖北省农作物秸秆资源数量及其养分资源量，旨在为合理利用秸秆资源、实现化肥减施、提高肥料利用率、和保障粮食安全提供科学依据。方法：研究通过调查、查阅统计年报、分析相关研究、及文献资料，对湖北省2016年~2018年农作物秸秆资源量进行了估算、并分析替代化肥的潜力。结果：结果表明湖北省农作物秸秆资源量为3842万t，可提供的氮、磷、钾养分资源为110.19万t，秸秆资源以水稻最多，主要分布在湖北省粮棉油主产区，以襄阳市最多。结论：湖北省目前农作物理论化肥需求量290万t，如以秸秆还田为措施保障，目前可基本满足化肥用量减少20%，减量目标具有一定科学依据，但有减产风险；秸秆资源利用需以“农用优先、还田为主”为主导原则。 关键词 :秸秆，作物，养分资源量，化肥减施，推荐施肥，湖北省 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 我国自21世纪以来，农业发展取得了巨大成就，化肥作为作物的“粮食”，对保障国家粮食安全发挥了巨大的作用，但随着粮食产量的增加，也带来了化肥使用量的持续增长。国家统计局公布的数据显示，从1949年至2015年的六十多年时间里，伴随着中国粮食产量从11318.40万t增长到62143.92万t，增长了4.5倍，农用化肥使用量(折纯，下同)也已从0.6万t (纯养分)增加到2015年的6022.6万t，增长了一万倍，化肥的大量使用对环境造成的影响已经日益显现 [ 1 ] [ 2 ]。鉴于此，2015年原农业部正式发布了《化肥使用量零增长行动方案》，明确提出控制化肥用量，力争到2020年全国主要农作物化肥使用量实现“零增长”，并将此纳入十九大政府工作报告。在各种技术支持、政策激励、行政干预等措施下，我国化肥使用总量持续上涨的趋势得到减缓，甚至出现历史性的下降。在这种历史性的转折中，有机肥替代化肥，对化肥使用量下降起到了重要作用。 农作物秸秆作为农业生产过程中主要的附产物，是一项重要的生物质资源，约占我国生物质总资源量的一半左右，其利用方式主要有肥料化、饲料化、基料化、能源化、原料化等。秸秆还田即是秸秆肥料化利用的重要措施，其包括粉碎直接还田、保护性耕作、腐熟还田、秸秆反应堆等 [ 3 ]。秸秆中除富含丰富的纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质和糖类等有机能源物质外，还含有氮、磷、钾大量元素以及中微量元素等养分资源 [ 4 ]。秸秆还田后，除能降低土壤容重、改善土壤结构、增加土壤养分速效量、改良土壤外，还能增加土壤碳汇，维持土壤有机质平衡，而且能提高化肥利用率、实现化肥减施和促进农作物增产 [ 5 ] [ 6 ]。关于秸秆资源数量的估算，有许多学者采用不同的方法对其进行了研究，从全国层面上，宋大利、刘晓永、高利伟、戴志刚 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] 等估算了我国近年不同年份作物秸秆资源数量大约在6.6~7.6亿t，作物秸秆所蕴含的养分量巨大，仅氮、磷(P 2 O 5 )、钾(K 2 O)养分资源数量就分别达到600~776万t、93~249万t、941~1342万t。湖北省地处我国中南部，地貌类型复杂，水热资源充沛，是我国重要的农业大省，粮食、蔬菜、油料等占有非常重要的比例。每年产生各类农作物秸秆约为3500万t~4500万t，其中水稻、小麦和玉米等大宗农作物秸秆占70%左右。由于受机械、劳力、习惯、利用技术等影响，并不是所有的秸秆资源都能得到利用，仅每年焚烧掉的秸秆就超过780万t之多 [ 11 ]，这不仅造成秸秆资源的浪费，还导致了严重的环境污染。目前关于全国秸秆资源相关研究较多，包括不同区域、不同作物秸秆利用状况、分布特征、秸秆资源的养分潜力等 [ 7 ] [ 8 ]，关于化肥减施的技术方法、效果、评价等方面研究也较多，但单从秸秆还田角度来评估化肥减施潜力的研究报道较少。 研究从秸秆还田视角入手，分析秸秆所提供的养分资源量、有效性等，来评估化肥减施目标与潜力。以湖北省为例，通过调研统计、相关研究和查阅已发表的文献，探讨和分析了主要农作物秸秆产量、养分资源数量，以期分析其对化肥替代的养分潜力，评价化肥减量目标的科学性，为秸秆资源的合理利用提供理论依据。