mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
大型自由曲面离轴三反光学系统降敏设计(特邀)

离轴三反光学系统基于无孔径遮拦、可实现大视场等优势,结合自由度高、像差校正能力强的光学自由曲面,可以实现优异的光学性能。光学系统成像指标的不断提高促使反射式光学系统的口径和焦距不断增大,光学系统误差敏感度剧增,加工难度和装调敏感度也随之提高,耗费的时间和经济成本巨大。误差敏感度可以表征光学系统在失调后的敏感程度,误差敏感度低的光学系统公差精度要求宽松,在优化过程中控制误差敏感度可以实现像质与成本之间的最佳平衡。因此,降敏优化是光学系统设计过程中不可或缺的一环。文中提出的角度优化降敏设计方法和局部曲率控制降敏设计方法对一个焦距30 000 mm、F数为15、视场角1°×1°的大型自由曲面离轴三反光学系统进行了降敏设计并进行对比,结果表明,在光学系统构型无显著差异的情况下,使用两种降敏设计方法降敏后的光学系统像差校正理论结果均表现优异,调制传递函数(MTF)均接近衍射极限,两种降敏设计方法均可以有效降低光学系统误差敏感度。对比发现,局部曲率控制降敏设计方法降敏效果更好。
气体递质:古老气体在植物响应温度胁迫中的新角色

9种气体分子硫化氢(hydrogen sulfide) 、一氧化氮(nitric oxide) 、一氧化碳(carbon monoxide) 、乙烯(ethylene) 、氢气(hydrogen gas) 、氨(ammonia) 、甲烷(methane) 、氰化氢(hydrogen cyanide)和二氧化硫(sulfur dioxide),是40亿年前地球原始大气的主要成分。如今,这些气体被认为是有机体内的气体递质(gasotransmitter),即内源气体分子。气体递质不仅参与动物呼吸、血压、学习、记忆、炎症反应等许多生理和病理过程的调控,而且在气孔运动、种子的萌发、植物生长发育及响应逆境胁迫中也起着举足轻重的作用。本文基于这9种气体递质在植物中的代谢及响应温度胁迫中的最新研究进展,归纳了它们的一般特性、合成和分解代谢及其相互联系。讨论了抗氧化系统、渗透调节系统、离子平衡系统、水平衡系统、热激蛋白(heat shock protein) 、翻译后修饰(posttranslational modification)和生物膜的修复与重建,在缓解温度胁迫引发的氧化胁迫、渗透胁迫、离子胁迫、水分胁迫、蛋白质变性和生物膜损伤中的关键作用。这些伤害的缓解,能提高植物对高温和低温胁迫的抵抗能力。此外,本文也总结了气体递质间通过启动化学反应、竞争靶分子、调节彼此代谢酶、引发新信号等交互作用,调控植物温度胁迫耐性,并提出未来的研究方向。旨在进一步推动气体递质在植物生物学研究领域的迅速发展。
基于金纳米和杂交链式反应可视化检测植物病毒RNA

植物病毒病危害严重,严重制约着农业的可持续发展,可造成巨大的经济损失。监测植物健康和及早检测病毒病原对于减少疾病传播至关重要。为实现对植物病毒病的早期田间检测,本文将基于金纳米(AuNPs)的比色法与杂交链式反应(HCR)相结合,设计了一种灵敏、特异与高效的植物病毒RNA可视化检测技术。以烟草花叶病毒(tobacco mosaic virus,TMV)为模型,根据TMV特异性保守片段设计2个具有单链尾的发夹结构H1/H2,TMV可打开发夹结构,使之交替形成长的双直链DNA。HCR反应前后核酸的2种状态与AuNPs之间的结合差异性致使比色信号产生,从而实现对TMV的可视化检测。经过对Tris-HAc浓度、发夹结构浓度、HCR反应时间等进行优化,得到最佳检测条件。在最优条件下,进一步分析了该技术的灵敏性、特异性以及进行了真实样本检测。结果表明,AuNPs的吸光度比值(A_(620)/A_(520))与0 ~ 10 nmol/L范围内的目标片段浓度存在线性关系,最低检出限可达412 pmol/L;在实际样本检测中,该技术能从众多病样中准确检出目标病毒,且AuNPs的吸光度比值与0 ~ 40ng/μL的TMV也存在良好的线性关系,线性方程为y = 0.00827x+0.14606,R~2 = 0.96405,检出限为4.68 ng/μL,裸眼检出限也可达10 ng/μL。所建立的检测技术具有快速简易、成本低廉、特异性强和灵敏度高等优点,能实现对植物病毒RNA的早期快速可视化检测,具有广阔的应用前景。
南方丘陵区降雨同位素组成及影响因素的研究——以长沙油茶林为例

为深入探究南方丘陵区油茶林地降雨同位素变化规律,揭示该森林系统水循环对水汽来源和气候的响应机理,利用向后轨迹模型(hybrid single particle lagrangian intergrated trajectory,HYSPLIT)对油茶林地不同水汽轨迹进行聚类分析,采用偏相关分析综合评估降雨同位素组成的主要影响因素。结果表明,林地降雨季风期(5-9月)水汽来源主要是印度洋(14%)和西太平洋(37%)输送的暖湿气团,非季风期水汽来源中75%以上来自局部蒸发水汽和南下冷空气;同位素组成表现出季风期贫乏,非季风期富集,呈现出"V"形的季节性变化规律。2019年林地降水线δD=8.3δ~(18)O+13.5(R~2=0.99),反映了林地的较低蒸发水平和湿润气候条件,林地降雨同位素存在显著的降雨量效应、风速效应和湿度效应,降雨量效应远远大于温度效应,湿度效应对于温度的变化十分敏感。以上结果为长沙油茶林地的水循环机理研究提供了理论参考,有利于指导地区水资源科学调控,促进林业生态发展。
松辽盆地北部砂岩型铀矿成矿潜力分析

松辽盆地南部砂岩型铀矿找矿研究进行了大量的地质工作,并取得了一定成果,与之相比,盆地北部的铀矿地质勘查工作则明显薄弱。本文在松辽盆地北部蚀源区岩石含铀性、盆地构造演化、古气候、地层演化、沉积相展布、砂体发育情况及后生改造等铀成矿条件分析的基础上,评价了松辽盆地北部砂岩型铀矿的成矿潜力,探讨了其找矿方向。综合分析得出:松辽盆地北部整体铀源丰富,成矿条件较好;白垩纪以来,盆地存在4期明显构造反转,形成上白垩统姚家组和四方台组2个主要铀矿找矿目的层;在盆地内部,姚家组和四方台组发育良好的沉积相及砂体条件,局部地区氧化作用明显,氧化带和铀矿化也较为发育,是找矿的重要线索;松辽盆地北部整体铀成矿条件良好,东段应以姚家组为重点找矿层位,西段则应以四方台组为重点找矿层位,找矿类型为层间氧化带型。
鄂尔多斯盆地上古生界致密储层孔隙结构特征——以盐池地区山西组和下石盒子组为例

鄂尔多斯盆地是中国重要的天然气资源基地,其中上古生界是主要的含气层,既有致密气藏,又有非常规的页岩气及煤层气藏,盆地东部的非常规气藏已有众多发现,而对于盆地西部研究却较少。研究以鄂尔多斯盆地西部天环坳陷中段盐池地区上古生界主要成藏层段典型岩性--下石盒子组致密砂岩和山西组暗色泥岩为研究对象,利用氩离子抛光-场发射扫描电镜、核磁共振及CT扫描技术重建其三维孔缝空间,综合探究上古生界致密气藏和页岩气藏储层的物性特征。结果表明:①研究区下石盒子组盒8段致密砂岩核磁共振所测平均孔隙度为6.47%,可动流体饱和度平均为43.42%,以Ⅲ类储层为主;CT扫描得出平均连通孔隙度为6.08%,有80.62%的孔隙连通,整体连通性好;②山西组暗色泥岩CT扫描所测整体孔隙度较低,介于0.78%~1.62% 之间,平均为1.23%,发育大量无机纳米孔和微裂缝,有机质孔并不发育,这与位于盆地西部的盐池地区整体TOC值并不高且干酪根类型主要为Ⅲ型有关;下石盒子组致密砂岩核磁共振和CT扫描结果显示储层的非均质性较强,山西组暗色泥岩无机矿物孔和微纳米级裂缝是其主要的油气储集空间,大量微纳米级裂缝的存在可能是其部分气井产量高的主要原因。研究结论有助于鄂尔多斯盆地西部上古生界油气藏的勘探开发和资源量评价。
川中地区南华纪裂谷结构及深层油气意义

受Rodinia超大陆裂解影响,南华纪,扬子地块、华北地块和塔里木地块广泛发育裂谷盆地,深部裂谷的存在对盆地晚期构造演化及深层油气分布均具有重要的控制作用。四川盆地位于扬子地块西缘,由于盆内少有钻井揭示南华系特征,因此对四川盆地南华纪裂谷的结构特征和成因机制研究程度较低。以川中地区南华纪裂谷为研究对象,采用井震结合的方法,展开裂谷盆地几何学特征解析、运动学过程恢复,并在区域构造背景约束下初步探讨裂谷盆地成因机制。研究揭示:①川中地区南华纪时期发育NE向以伸展作用为主的狭长裂谷,其边界多呈"断超式"或"双断式",内部发育堑垒结构和铲式断层;②该裂谷的构造演化分为裂谷盆地开启期、同沉积期和沉积超覆期3个主要阶段,南华纪裂谷形成演化对上覆沉积地层的构造变形具有明显的控制作用,继而影响盆内多套源储组合与油气分布;③结合前人岩石地球化学研究结果,认为四川盆地南华纪裂谷发育于板块俯冲碰撞后的陆壳减薄环境下,表现为陆内裂谷性质。其伸展构造背景下的断裂活动是影响寒武系碳酸盐岩热液溶蚀储层发育与天然气成藏的关键因素。
四川盆地复兴地区中侏罗统凉高山组页岩油富集条件及勘探潜力

复兴地区中侏罗统凉高山组陆相页岩是四川盆地页岩油气勘探重要接替领域之一。通过岩石热解及有机岩石学等有机地球化学方法查明了凉高山组页岩生烃潜力,综合储层物性、孔隙类型及微观结构、储层含油气性及烃类可动性表征,明确了凉高山组页岩储层品质,在此基础上探讨了复兴地区凉高山组页岩油勘探有利层段及勘探潜力。研究结果表明,复兴地区凉高山组发育浅湖-半深湖相富有机质泥页岩,半深湖相泥页岩主要发育在凉二段底部④小层,具有厚度大、有机质丰度中等、有机质类型好、热演化适中、生烃潜力高等特征,具备形成大型原位凝析油-轻质油藏的物质条件。半深湖相泥页岩储层以黏土矿物孔为主,与有机质相关的微裂缝较丰富,孔隙以介孔-大孔为主,含油气性好,烃类流体可流动潜力大,是页岩油勘探的有利层段。与四川盆地其他地区相比,复兴地区拔山寺向斜内凉高山组半深湖相页岩具备稳定的凝析油-轻质油原位富集物质条件,具有良好的页岩油勘探前景。
三江平原湿地生态系统质量评价

为了评估三江平原湿地生态系统的质量,构建了基于"驱动力-压力-状态-影响-响应"框架的评价指标体系,利用经过实码加速遗传算法(real coding based accelerating genetic algorithm,RAGA)优化的投影寻踪(Projection Pursuit,PP)模型,计算12个指标的权重,研究2000年、2010年和2019年的三江平原湿地生态系统的质量及其变化,分析其影响因素。研究结果表明,2010年三江平原湿地生态系统的质量最高,其次为2000年, 2019年三江平原湿地生态系统的质量最低;2000年和2010年,道路密集度和化肥施用强度是三江平原湿地生态系统质量的影响因素;2019年,除了道路密集度和化肥施用强度的影响以外,生态系统服务价值、景观生态风险和湿地管理能力对三江平原湿地生态系统质量的影响范围在增加。
摩洛哥-西撒哈拉被动陆缘盆地石油地质特征及勘探方向

针对摩洛哥-西撒哈拉具有相似构造和沉积特征的被动陆缘盆地,开展盆地演化、石油地质特征与资源潜力等方面的研究,并指出油气勘探方向。摩洛哥-西撒哈拉被动陆缘盆地经历前裂谷期、裂谷期和后裂谷期3期构造演化,发育多套烃源岩和储层、多种圈闭类型。最重要的烃源岩为后裂谷期侏罗系-白垩系海相泥岩,主要储层为侏罗系-白垩系碳酸盐岩和碎屑岩,圈闭类型以盐构造作用机制下形成的构造圈闭和构造-岩性圈闭为主。摩洛哥-西撒哈拉被动陆缘盆地可划分为3个主要成藏组合,侏罗系和白垩系-新近系成藏组合是最重要的成藏组合。侏罗系碳酸盐岩和白垩系阿尔布阶-塞诺曼阶浊积砂岩是研究区当前的重点勘探领域;深水区白垩系盐构造和斜坡扇形成的地层-岩性圈闭可能为未来的勘探潜力区。
基于自适应e约束法考虑OLTC模糊控制的低碳配电网双层规划

新时代低碳发展目标给配电网带来巨大挑战,为保证供电时降低配电网碳排放,提出了一种考虑有载调压变压器(on-load tap changer,OLTC)模糊控制的低碳配电网双层规划模型。依据网损灵敏度确定微型燃气轮机(micro-turbine generator,MTG)、新能源、储能和电容器(capacitor banks,CB)选址,采用双层模型实现低碳配电网规划。上层规划层以综合成本最小为目标,考虑了微型燃气轮机、新能源、储能和电容器投资运行成本,采用改进鲸鱼算法求解。下层运行层以运行成本和电压偏移量最小为目标,考虑了OLTC模糊控制、电容器投切、新能源不确定性、微型燃气轮机和储能调度,采用自适应约束法多目标粒子群算法获得均匀帕累托前沿,利用TOPSIS决策法选取最优解。最后通过改进IEEE33节点系统算例验证表明,所提方法能够实现配电网低碳经济运行,改善潮流分布,提高电压质量,降低网损。
基于XGBOOST-PSO提高受端电网电压暂态稳定的发电机无功优化方法

考虑发电机稳态输出无功对其支撑暂态电压恢复稳定能力的影响,基于机器学习研究优化发电机稳态输出无功提高电压对故障扰动保持暂态稳定能力的预防控制方法。该方法采用加权多二元表暂态稳定裕度指标量化母线暂态电压对不同预想故障扰动的综合稳定裕度,并基于指标排序确定稳定裕度薄弱母线。同时基于发电机无功调节对预想故障下各薄弱母线电压暂态稳定裕度综合作用灵敏度排序,选择作用灵敏发电机。在利用XGBoost建立根据系统稳态特征向量预测薄弱母线暂态电压稳定的分类模型基础上,以系统对预想故障扰动保持暂态电压稳定为约束、以减小发电机稳态无功调节对网损产生影响为目标,基于潮流计算寻优灵敏发电机稳态输出无功,以提高薄弱母线的暂态电压稳定性。最后采用雅湖直流接入江西电网的PSASP计算模型验证了所提方法的有效性。
考虑硬件损耗的可重构智能表面辅助的MIMO通信系统

可重构智能表面技术在实现低功耗、高能效通信的"绿色通信" 上具有重要意义,已成为下一代无线通信的关键技术.硬件损耗产生的损耗失真会影响通信系统的性能,本文在可重构智能表面辅助的多输入多输出无线通信系统中考虑硬件损耗,优化目标是最大化系统中用户的加权和速率.由于优化问题的多变量耦合效应,采用块坐标下降算法把原问题解耦成两个子问题,分别对发射预编码矩阵和反射相移矩阵交替优化.仿真结果证明了在波束成形优化中考虑硬件损耗的必要性以及将可重构智能表面引入多输入多输出系统的有效性.
滨海盐碱农田暗管排盐渗流场模拟

暗管排水技术是治理滨海盐渍土的有效措施,为制定更为合适的灌排制度,本文以河北省沧州市南大港产业园区近滨海暗管排水排盐试验地为模拟研究对象,通过设置不同地下水埋深和补给水位对滨海农田春夏季不同水位条件进行模拟,使用COMSOL软件对其进行数值模拟,设计室内砂槽物理模型进行对比验证,模拟埋设暗管的滨海盐渍土在变水位条件下的水流迁移过程和盐分运移过程。研究结果表明: 1)暗管的排水排盐能力随地下水位升高而增强,水位变化导致水力边界变化,从而影响土体渗流场中的流线走向和水头分布;水力边界条件的改变对土体渗流场影响比水位变化影响更大,地下水位在地面以下时,水位升高8 cm,渗流速度增加0.21 m~3·d~(-1),而地下水位由地下升至地表时,渗流速度增加1.68 m~3·d~(-1)。2)增加地下水位与暗管的垂直距离可以有效增快水盐运移速率,减少携带盐分的水流在土体中的停留时间,同时增快暗管排水排盐速率,防止土体返盐,在距离暗管0.6 m范围内的盐分迁移速度明显加快;地下水位升高8 cm,含盐水流从补给水箱流向暗管的时间周期缩短720 min。3)暗管对土体水流的影响范围不随水力边界条件变化,在不同水位条件下,暗管附近0.6 m范围内水流和盐分的运移特征相似;在距离暗管0.8 m附近都出现了流线转折,水流由流向地下改为流向暗管。利用砂槽物理模型和COMSOL软件可以很好地模拟暗管排水排盐过程的水盐运移过程,为现有淋洗策略的优化提供更便利的试验方式,为不同质地滨海盐碱地暗管排水排盐路径优化和暗管施工设计布局提供更科学的依据。
Preparation of a novel surfactant dibutyl (2-(hydroxyamino)-2-oxoethyl) phosphonate and its adsorption mechanism in cassiterite flotation

A novel surfactant dibutyl (2-(hydroxyamino)-2-oxoethyl) phosphonate (DBPHA) was designed and synthesized as a cassiterite flotation collector.Micro-flotation experiment results indicated that under the condition of pH~9.00,collector initial concentration 8×10~(-5) mol/L,the flotation recovery of cassiterite reached about 90% using DBPHA as collector,while only 22% using BHA as collector.The adsorption mechanism of DBPHA on the cassiterite surface was investigated by zeta potential,Fourier transform infrared spectroscopy,X-ray photoelectron spectroscopy measurements and density functional theory calculations.The changes in the zeta potential for the DBPHA-treated cassiterite particles demonstrated that DBPHA chemisorbed onto the cassiterite surface,while the addition of benzohydroxamic acid (BHA) barely changed the zeta potential of cassiterite.Density functional theory predicted that DBPHA possessed two active sites of the reaction center,namely,hydroxamate and phosphoryl groups,while BHA only had one hydroxamate group.Fourier transform infrared spectroscopy and high-resolution X-ray photoelectron spectroscopy spectra revealed that the chemisorption of DBPHA on cassiterite produced DBPHA-Sn surface species,where both hydroxamate (-C(=O)-NHOH) and phosphoryl (P=O) groups bonded with surface Sn atoms,causing the hydrophobic groups of DBPHA to orient towards the solutions for attaching bubbles.Therefore,an effective enrichment of cassiterite was achieved.
A data expansion based piecewise regression strategy for incrementally monitoring the wind turbine with power curve

An accurate power curve is essential for monitoring the wind turbine because this curve can reflect the operating condition of the equipment.However,some newly installed wind turbines may not have enough training data to fit an accurate power curve and lead to poor monitoring results.In this work,considering the insufficient data,we proposed a data expansion based on piecewise regression strategy to monitor the wind turbine with an incremental monitoring strategy.The proposed method can be divided into the offline modeling stage and the online monitoring stage.During offline modeling,a novel mapping function was first designed to expand the insufficient data by mapping the data of other data sets onto the insufficient target data set.In this way,there will be enough training data for the target wind turbine.Then,a piecewise modeling strategy was designed to condense the information of the expanded data into a small number of samples and then fit the power curve.Based on this strategy,the power curve can be accurately fitted with low computational complexity.During online monitoring,the power was predicted by the power curve,and finally,the operating condition can be monitored by comparing the prediction with the observed power.Meanwhile,an incremental learning strategy was proposed to improve both the prediction and monitoring accuracy by updating the power curve model using the newly arrived data.A real case in the experiment illustrated that the proposed monitoring method can accurately detect abnormal behavior with 92.77% detection accuracy while facing insufficient data.
基于SOFC的新型功冷联供系统热力性能分析

为提高固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)的系统效率、降低碳捕集能耗,提出了一种基于SOFC、有机朗肯循环和功冷联供循环的系统,并利用制冷量液化回收CO_2。通过Aspen Plus软件搭建联供系统模型,并在设计工况下,探究了SOFC运行压力、电流密度、燃料利用率、汽碳比对系统热力性能影响。结果显示,SOFC发电效率为46.19%、系统总发电效率为72.47%、功冷联供效率为85.48%,与使用三级压缩液化CO_2相比,总效率提升1.74%。当SOFC运行压力为0.7 MPa,系统总发电效率最高,为72.48%;当电流密度增至极限电流密度6000 A/m~2,电压极化损失增幅变大,对电池产生负面影响;燃料利用率为0.85时,SOFC发电效率达到最佳值46.19%;汽碳比对整个系统影响较小,但存在最佳汽碳比值3,使系统效率及功冷联供效率最大,分别为72.49%和85.70%。
大跨度公路悬索桥涡振条件下驾驶员全身振动研究

作为大跨度悬索桥在服役期间最主要的风致振动灾害之一,涡振会显著降低桥上驾驶员的人体振动舒适度。文章开展了大跨度悬索桥在涡振条件下,车辆在桥上行驶过程中车内驾驶员全身振动及影响因素的研究。首先,基于传统的风-车-桥耦合振动分析理论,通过引入简谐涡激力模型模拟桥梁的涡振,利用ANSYS和MATLAB混合编程技术建立了大跨度公路悬索桥涡振条件下风-车-桥耦合振动模型。其次,提出了基于国际标准评价法ISO 2631-1 ∶ 1997(E)的人体全身振动评价方法,包含舒适度和晕动病的评价两个方面。然后,基于已建立的风-车-桥耦合振动模型和人体全身振动评价方法,以一座大跨度公路悬索桥为例,围绕舒适度和晕动病对涡振条件下桥上驾驶员的全身振动进行了评价并分析了影响因素,且在此基础上,进一步研究了基于晕动病的大跨度悬索桥的涡振限值。研究结果如下:对于驾驶员舒适度,路面粗糙度是其主要影响因素,即路面粗糙度的增加会显著降低驾驶员的舒适度。对于驾驶员晕动病,桥梁的涡振是其主要影响因素,即随着涡振振幅的增加,桥上驾驶员的晕动病评价指标呈线性增加的规律;而随着涡振频率的增加,桥上驾驶员的晕动病评价指标呈现出先增加、后减小的非线性变化规律。最后,基于驾驶员晕动病指标,文章提出了针对大跨度悬索桥可能发生的不同涡振模态对应的涡振限值。
多含水层体系基坑抽水诱发邻近建筑桩基受力变形特性

深基坑抽水常可导致多含水层水位同时下降,并由此诱发邻近桩承建筑明显沉降;然而,基坑抽水施工时却难以获取邻近建筑桩基的荷载传递数据,该条件下的桩基受力变形特性与桩-土相互作用机理尚不十分清楚。为此,文章在天津某多含水层基坑工程场地开展了现场抽水试验,分析抽水过程中邻近桩承建筑沉降的发展规律,并基此建立三维有限元模型,进一步研究不同抽水工况下邻近群桩受力变形特性与荷载传递规律。研究表明:多含水层体系基坑抽水过程中,邻近桩承建筑沉降随时间的发展相对于坑内水位下降来说呈现出明显的非同步性和滞后性,这是由于基坑外各含水层在其间弱透水层的水力阻隔作用下呈现出不同步的水位下降(浅层水位下降滞后于深层水位下降),相应地,浅层含水层中桩侧摩阻力(或负摩阻力)发挥也将滞后于深层含水层中桩侧摩阻力发展,因而导致了桩承建筑在坑内水位稳定后的持续沉降,桩身轴力也为此不断增大。另外,研究还发现基坑抽水可引起邻近建筑群桩发生偏向基坑的侧移,且群桩中不同位置基桩的侧移模式不同,靠近基坑的基桩呈悬臂式侧移,而远离基坑的基桩呈鼓肚式侧移,由此而引发不同位置基桩产生不同程度的附加弯矩。在密集城市环境中的建筑桩基结构设计中,若该建筑周边已明确规划有大型建筑设施时,可适度考虑放大先建建筑桩基结构设计弯矩与轴力以确保建筑结构在后续邻近地下施工过程中的稳定安全,但与此同时,应更加注重后建基坑的变形监测与控制。
水中分层弹性球壳高频时域回波的声学编码研究

针对水下集群目标及敌我目标识别的难题,该文提出了一种基于水中分层弹性球壳高频时域回波的声学编码原理及方法。推导了水中4层弹性球壳目标散射声压的简正级数解,并与有限元结果进行了对比验证。通过构造高频主动声呐的探测脉冲信号,与4层弹性球壳声传递函数的简正级数解做卷积运算,获得了目标的时域回波脉冲序列。研究了分层弹性球壳的厚度、各层材料属性、排布顺序等对时域回波特征的影响规律,提出了基于时域回波特征的声学编码方法。研究表明:利用水中分层弹性球壳目标高频时域回波特征能够实现声学编码,回波结构稳定,且不受限于探测方向。通过携带或安装这种分层弹性球壳结构,有望识别水下航行体/悬浮体等目标。该文的研究对水下目标的主动探测身份识别及导航等具有一定的参考价值。
考虑铁芯接缝的电力变压器空载噪声计算

硅钢片磁致伸缩导致的铁芯振动是电力变压器空载噪声的主要原因。铁芯的接缝结构对空载噪声的影响很大。为研究不同接缝结构对铁芯噪声的影响,该文提出了一种基于接缝区材料磁致伸缩特性等效的方法。首先对含有接缝气隙的铁芯模型进行磁场分析,对接缝区的材料分别进行磁化特性等效及磁致伸缩特性等效。其次采用等效的材料,基于有限元法对一台110 kV电力变压器进行磁-力-声耦合分析,计算不同模型的噪声。最后通过对含有不同接缝结构的变压器开展噪声测试,验证了计算方法的有效性。结果表明,考虑接缝结构的模型与实测数据有更小的误差,采用接缝结构等效的建模及计算方法可以实现接缝结构对噪声影响的计算。
中国西部水土流失风险评价及其与农林牧渔业发展的关联性研究

中国西部为我国水土流失的重灾区,水土流失问题已对当地经济社会发展产生了一定的阻碍作用,探究中国西部水土流失风险及其与农林牧渔业发展的关联性具有研究意义。该文以中国西部地区为研究对象,采用熵权法、变异系数法、博弈论组合赋权法等方法对水土流失风险进行评估。并在此基础上使用灰色关联分析法探究水土流失风险与农林牧渔业发展的关联性。研究表明:①中国西部省域水土流失风险整体较高,其中内蒙古与新疆地区水土流失风险最高,而西南区域水土流失风险整体高于西北地区。②水土流失风险与农林牧渔业发展密切相关、相辅相成、相互影响,关联度由大到小依次是牧业、农业、林业、渔业。③西北省域粗放型的生产发展模式衍生了一定的环境问题,由此也表现出其与农林牧渔业发展的关联性要整体强于西南区域。因此,各地区要格外重视水土流失治理,谨防人为活动过度破坏水土环境。
基于改进人工势场法的再入制导方法

针对带有禁飞区的高超声速飞行器再入制导问题,基于改进人工势场法(artificial potential field method,APFM)提出一种再入制导方法。在纵向上,将动压、过载、热流过程约束视为"虚拟障碍",将终端高度、速度视为"虚拟目标点"进行纵向轨迹设计。然后,改进纵向人工势场函数以适应跳跃式和平衡滑翔式再入两种弹道形式的轨迹设计。为了整体考虑禁飞区对三维轨迹的影响,设计双层预测校正算法求解待调参数。仿真结果表明,所提出的改进APFM规划方法能够适应不同类型的禁飞区形状,相比现有方法可适应横程需求更大的目标点,参数调节简单,易于工程实现。
零售商运营视角下投贷联动CVaR利率决策模型

投贷联动机制是深化"供给侧结构性改革"背景下探索创新型金融服务模式的重要方向,而合理利率定价机制已成为缓和金融"资源错配"矛盾的关键。本文刻画了运营视角下银行风险规避与股权质押重构企业信用的本质特征,构建了零售商投贷联动融资模型,探讨银行风险规避态度下贷款利率决策。核心研究发现是:投贷联动机制能提升银行甄别和监督企业的能力,通过"相机决策"贷款利率有效增加资金供给,CVaR风险度量准则下利率定价机制出现"风险溢价消散"现象。此外,还揭示了投贷联动中协调供应链各方利益的最优资产结构。
氮添加和凋落物处理对华西雨屏区常绿阔叶林凋落叶分解的影响

为探究氮(N)沉降和凋落物输入量改变对凋落叶分解的影响,该研究于2014年6月至2019年6月,以华西雨屏区处于N饱和状态的常绿阔叶林为研究对象,设置N添加和凋落物处理双因素实验,其中N添加处理分别为对照(CK,0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低N (LN,50 kg·hm~(-2)·a~(-1))和高N (HN,150 kg·hm~(-2)·a~(-1)),凋落物处理分别为凋落物输入量不变(L0,不改变凋落物输入),减少(L-,减少50%)以及增加(L+,增加50%)。结果表明:6年N添加处理对该森林生态系统地上凋落物产量影响不显著;N添加处理显著抑制凋落叶分解,且N添加量越高,凋落叶分解抑制作用越强;N添加显著降低分解后期凋落叶中锰(Mn)的残留率,促进Mn的释放;凋落物输入量的增减处理未显著改变凋落叶分解速率,而凋落物增减处理升高了凋落叶中Mn的残留率,减缓Mn的释放;N添加和凋落物处理交互作用不显著。该研究表明亚热带N饱和常绿阔叶林凋落叶分解受N沉降的直接影响显著,凋落物处理主要影响凋落物分解过程中Mn的含量,并且凋落物Mn含量在凋落物分解响应N输入的过程中可能起着关键作用。
林窗对川西亚高山凋落叶总酚和缩合单宁损失动态的影响

总酚和缩合单宁作为重要组分参与并调控森林凋落物的分解过程,其可能受到林窗直接或间接的影响。该研究以川西亚高山6种常见植物(包括方枝柏(Juniperus saltuaria)、岷江冷杉(Abies fargesii var.faxoniana)、四川红杉(Larix mastersiana)、红桦(Betula albosinensis)、康定柳(Salix paraplesia)和高山杜鹃(Rhododendron lapponicum))凋落叶为研究对象,在林窗内外不同位置(林窗中心、林冠林窗、扩展林窗、郁闭林下)进行为期3年的原位分解实验,探究凋落叶总酚和缩合单宁在3年分解过程中冬季和生长季节的动态特征。研究发现凋落叶总酚和缩合单宁均在分解第一年具有较高的损失速率,分别为10.76和8.5 mg·d~(-1);林窗对酚类物质降解的影响随分解进程逐渐减弱并具有明显的季节性差异;6种凋落叶总酚含量均在生长季降低较快,且初始缩合单宁含量较高的凋落叶在第一年冬季有较高的缩合单宁损失速率。研究表明森林林窗内的凋落叶在长期分解过程中,其酚类物质的降解受凋落叶质量和季节差异的影响更为显著。研究结果有利于深入认识森林生态系统中凋落物的分解特征和物质循环过程,可为亚高山森林的有效经营管理提供一定的科学数据。
秸秆木质素降解细菌的筛选及其降解条件优化

本试验旨在分离和筛选靶向降解木质素能力强的细菌菌株,并优化其培养条件,应用于秸秆生物质中木质素的降解。利用碱性木质素为唯一碳源的无机盐培养基进行菌株初筛,通过苯胺蓝法进行复筛,对筛选出的菌株进行细菌形态学观察和16S rDNA序列测定,然后以碱性木质素降解率为评价指标,采用单因素和响应面法进行培养条件优化及产酶能力的研究。结果显示:1)筛选出的3株木质素降解细菌BH5、BH8和BJ5经鉴定分别为吉洛氏不动杆菌(Acinetobacter guillouiae)、嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)和变栖克雷伯氏菌(Klebsiella variicola)。2)菌株BH5在初始pH 6.8、培养温度30.3 ℃ 、接种量6.3%时木质素降解能力最佳,木质素降解率达到16.72%,所产漆酶(Lac)、木质素过氧化物酶(Lip)和锰过氧化物酶(Mnp)活性分别为1.53、15.65和43.85 U / mL;菌株BH8在初始pH 6.3、培养温度28.4 ℃ 、接种量4.7%时木质素降解能力最佳,木质素降解率达到18.01%,所产Lac、Lip和Mnp活性分别为4.17、21.66和72.26 U / mL;菌株BJ5在初始pH 6.4、培养温度29.7 ℃ 、接种量4.1%时木质素降解能力最佳,木质素降解率达到21.65%,所产Lac、Lip和Mnp活性分别为5.94、34.44和90.81 U / mL。综上所述,本试验筛选出的3株木质素降解细菌具有较高的木质素降解能力,这不仅丰富了木质素降解微生物库,同时也为后续应用微生物菌剂发酵秸秆,促进秸秆饲料化的研究提供了理论依据。
叠加效应下多孔水力割缝联合抽采参数优化研究

针对低透高瓦斯煤层在水力割缝过程中存在割缝扰动范围不清、割缝钻孔最佳布孔间距不明确的问题,以贵州豫能高山煤矿1908工作面为研究背景,在建立水力割缝煤体瓦斯抽采流固耦合模型的基础上,借助COMSOL数值模拟软件对高山煤矿1908工作面水力割缝钻孔有效抽采半径、孔周瓦斯压力变化情况进行了研究,并依据模拟结果深入分析了水力割缝钻孔在多孔布置时,受孔间抽采叠加效应影响下有效抽采范围及孔间瓦斯压力变化情况,最终得出其最佳布孔间距及抽采时间。结果表明:①水力割缝钻孔单孔抽采效果随割缝深度显著提升,但钻孔有效抽采半径增速变缓,为得到最佳割缝深度,对各钻孔有效抽采半径进行三项式拟合,随着水力割缝深度的增加,有效抽采半径范围在快速增加后放缓且最终趋于平稳,并得出了高山煤矿最佳割缝深度为1.5 m,有效抽采半径达为3.1 m。②在相同抽采时间下,煤体内瓦斯压力随两孔距的缩短而降低,说明孔间距越小,孔间受水力割缝所造成的扰动越剧烈,抽采叠加效应影响越显著。③在保证消突达标的前提下,选择孔距为7 m进行水力割缝钻孔布置效果最佳。④原本在"正方形"布孔方式中,孔心位置可能出现抽采盲区的点最大瓦斯压力仅为0.67 MPa,小于临界值,"正方形"布孔较"正三角"布孔的有效覆盖面积更大且减少了抽采重复区域,从而减少了钻孔施工量,提高了瓦斯治理效率。⑤通过现场试验得出在60 d抽采周期内,水力割缝钻孔布置采用孔距为7 m的"正方形"布孔可有效提高瓦斯抽采浓度及抽采纯量,并达到了延长高效抽采周期的效果,且可消除孔间煤体瓦斯抽采空白带,实现孔间区域煤体消突达标。
基于工业互联网的智能矿山灾害数字孪生研究

煤矿灾害综合管控是智能矿山建设进程中需要重点解决的难题,借助数字孪生技术实现煤矿灾害的常态化管控是智能矿山建设的必然要求。从数字孪生内涵及本质出发,分析了数字孪生认识规律,并结合煤矿灾害数字孪生数据交互流程,提出了数字孪生技术在煤矿灾害研究中的应用模式:通过煤矿井下灾害监测传感器等设备进行实时监测,将监测数据通过边缘通信模块、云端通信模块上传至云端;数字孪生数值仿真软件部署在云端,利用传感器上传的监测数据作为初始条件参数、边界条件参数、效果验证参数,经过实时仿真分析,通过不断试错,寻求最佳的优化参数及解决方案;当技术手段在孪生世界应用成熟后,可用于对虚拟实体的最佳参数、解决方案等进行分析、判断、决策,并下发决策指令至井下执行器,控制灾害防治装备动作。从灾害监测方案优化、灾害预演及避灾路线精准规划、灾后救援方案制订及事故调查3个方面探讨了数字孪生赋能灾害预测性管控的实际应用。以工业互联网"云-管-边-端"架构为基础,构建了煤矿灾害数字孪生服务体系,并分析了面向矿山灾害的数字孪生关键技术,包括煤矿灾害智能感知和执行装备、煤矿灾害仿真软件、共性支撑技术,以期为数字孪生赋能智能矿山建设提供参考。
数字孪生在煤矿电网中的应用研究

立足于数字孪生的基本概念和内涵,分析了数字孪生技术在煤矿电网中的应用优势:以同步实体运行状态、数字化模拟运行2种手段来辅助煤矿电网的运行管理,具有数据驱动、实时更新、同步反馈的特点。提出了由煤矿电网物理实体层、煤矿电网数字孪生模型层、用户管理服务层、数据交流层组成的煤矿电网数字孪生体系基本架构,从物理实体、数字孪生模型2个方面探索了煤矿电网数字孪生体系运行模式。介绍了建立煤矿电网数字孪生体系的关键技术:煤矿电网数字孪生模型构建、智能数据采集、基于5G的智能通信、数字孪生智能数据库、数字孪生设备智能管理平台。给出了数字孪生技术在煤矿电网中的具体应用场景,包括煤矿井下电气设备状态评估、煤矿电网故障定位和保护、煤矿电网智能监控、煤矿井下线路智能巡检。将数字孪生技术应用在煤矿电网中,对煤矿电网的状态和运行进行动态仿真建模,一方面可以满足当今规模庞大的煤矿电网相对地面电网更高的运行要求,保障煤矿生产安全性,另一方面可推进煤矿电网的智能化进程,实现数据资源高效合理利用。
不同预氧化程度焦煤CO_2冷却后自燃特性研究

针对利用惰性气体降低煤氧化性来解决煤自燃、复燃的问题,现有研究大多是对煤低温氧化过程及煤复燃过程进行相关实验,对惰性气体降温后煤二次氧化的自燃特性涉及较少。针对上述问题,以焦煤为例,通过低温氧化实验,探究不同温度氧化的焦煤经过CO_2冷却二次氧化的自燃特性。采用GC-4000A程序升温装置对焦煤进行预氧化(预氧化温度分别设为70,110,150 ℃),并对分别通入CO_2气体和干空气冷却至30 ℃后焦煤二次氧化过程中的耗氧速率、CO产生率、CO_2浓度和表观活化能进行分析。实验结果表明:预氧化温度相同时,与干空气冷却相比,通入CO_2冷却后的焦煤相关参数的变化规律基本一致,二次氧化初期,因预氧化焦煤吸附大量CO_2,阻碍了煤与O_2接触,耗氧速率和CO产生率减小,表观活化能增大,焦煤的氧化性减弱;随着CO_2解析, CO_2冷却也影响预氧化焦煤的后期反应,使得预氧化焦煤整个反应过程自燃危险性降低。预氧化温度不同时, 70 ℃和110 ℃预氧化焦煤前期CO_2吸附量小,导致耗氧速率、CO产生率和表观活化能未发生变化,150 ℃预氧化焦煤冷却至30 ℃时,CO_2吸附量增多,导致耗氧速率、CO产生率减小,表观活化能增大,需要的能量更多,煤氧反应更难进行,自燃危险性有所降低。因此,当煤矿井下发生煤氧化自燃危险时,需长时间通入CO_2来降低矿区启封复采时发生二次氧化复燃的可能性。
保德煤矿智能综放工作面建设关键技术研究

针对现有智能综放工作面建设的研究成果缺乏某个综放工作面系统化建设实施研究的问题,以国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司保德煤矿81309智能综放工作面为研究背景,在液压支架电液控制系统及综采自动化系统配置的基础上,详细介绍了设备升级改造、有限透明开采模型构建、智能放煤工艺决策、煤矸识别方法优化、多模式融合集成控制等关键技术。①对采煤机电控系统进行国产化升级改造,加装惯导系统,配套光纤复合电缆/5G通信,实现采煤机姿态及控制数据高效稳定传输。采用迈步自移设备列车系统并配套管缆伸缩装置,实现设备列车拉移由1~2人完成。②对智能规划中心数据源中的地质模型进行迭代修正,经过一系列换算和多源异构数据融合,形成有限透明开采地质模型。③针对81309工作面一刀一放2轮顺序放煤方式,构建了10个智能综放回采阶段并设计了对应的采煤机、综放液压支架、前后刮板输送机的动作和时间,实现了中部跟机自动化采放、三角煤区域自动开采。④采用振动煤矸识别与视频煤矸识别相结合的方式,建成智能综放煤矸识别系统。⑤以SAM型综采自动化控制系统为枢纽,通过整合液压支架电液控制、视频监控、采煤机电控、三机泵站集控,构建出智能化集中控制系统,初步建成基于透明开采的"采-支-识-放-运"各环节自适应的综放开采工作面。调试结果表明,81309综放工作面中部实现单班自动控制割煤4刀,液压支架实现自动跟机拉架、联动收伸护帮/伸缩梁、自主推溜等功能,智能化集中控制系统可一键启停生产系统,对设备运行数据进行实时监控。
基于YOLOv5s-SDE的带式输送机煤矸目标检测

传统的煤矸图像检测方法需要人工提取图像特征,准确率不高,实用性不强。现有基于改进YOLO的煤矸目标检测方法在速度和精度方面有所提升,但仍不能很好地满足选煤厂带式输送机实时智能煤矸分选需求。针对该问题,在YOLOv5s模型基础上进行改进,构建了YOLOv5s-SDE模型,提出了基于YOLOv5s-SDE的带式输送机煤矸目标检测方法。YOLOv5s-SDE模型通过在主干网络中添加压缩和激励(SE)模块,以增强有用特征,抑制无用特征,改善小目标煤矸检测效果;利用深度可分离卷积替换普通卷积,以减少参数量和计算量;将边界框回归损失函数CIoU替换为EIoU,提高了模型的收敛速度和检测精度。消融实验结果表明:YOLOv5s- SDE模型对煤矸图像的检测准确率达87.9%,平均精度均值(mAP)达92.5%,检测速度达59.9帧/s,可有效检测煤和矸石,满足实时检测需求;与YOLOv5s模型相比,YOLOv5s-SDE模型的准确率下降2.3%,mAP提升1.3%,参数量减少22.2%,计算量下降24.1%,检测速度提升6.4%。同类改进模型对比实验结果表明,YOLOv5s-STA与YOLOv5s-Ghost模型的检测精度明显偏低,YOLOv5s-SDE模型与YOLOv5s模型及YOLOv5s-CBAM模型的检测效果整体相近,但在运动模糊和低照度情况下,YOLOv5s-SDE模型整体检测效果更优。
基于掩埋图像特征的煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法

分析了冲击地压和煤与瓦斯突出时抛出大量黑色煤岩的掩埋图像特征:监视区域内颜色及其对应图形面积变化、颜色及其对应图形数量变化、颜色及其对应图形形状变化、掩埋位置异常等。根据灾害发生时会造成监视区域内非黑色区域面积减少,且减少的速度和加速度较大的特征,提出了基于颜色及其对应图形面积变化特征的冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法。根据灾害发生时会造成监视区域内非黑色区域数量减少,且减少的速度和加速度较大的特征,提出了基于颜色及其对应图形数量变化特征的冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法。根据灾害发生时会造成监视区域内非黑色图形的圆形度、矩形度和面积周长比减少,且减少的速度和加速度较大的特征,提出了基于颜色及其对应图形形状变化特征的冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法。根据灾害发生时会导致煤矿井下人员、液压支架顶部及靠近顶部等位置被煤岩掩埋的特征,提出了基于掩埋位置异常特征的冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法。上述基于掩埋图像特征的煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法具有响应速度快、非接触、监测范围广、成本低和使用维护方便等优点。
从煤矿机械化到自动化和智能化的发展与创新实践-纪念《工矿自动化》创刊50周年

回顾《工矿自动化》杂志推动和见证中国煤炭50年从煤矿机械化到自动化和智能化发展与创新实践的发展概况,阐述了煤矿自动化和智能化的创新历程。对煤矿信息基础设施、自动化及智能化装备和系统的研发与实践进行了分析。实现异构网络融合与统一承载是煤矿自动化、智能化的信息基础。在主干网+接入网异构网络不断成熟的基础上,有线通信传输速率已达10 Gibit/s以上,5G和WiFi6等无线通信技术得到广泛应用,为煤矿智能化建设提供了可靠的通信平台;将有线通信、无线通信、IP广播、人员位置监测系统、视频监控系统融合,构建多网融合通信系统,实现了融合承载网络与统一位置服务。煤矿自动化、智能化装备发展迅速,采煤工作面在实现工作面采煤机记忆截割、液压支架自动跟机移架等技术的基础上,探索基于透明地质的工作面自适应截割技术、自动放煤控制技术等;掘进工作面在实现仿形截割、定位导航、远程控制的基础上,针对钻锚一体化、多机协同、基于地质模型的掘进截割模板规划等技术进行攻关,取得较好效果;智能变频节能传动支撑煤流运输系统智能装备发展;煤矿机器人集成研发及应用,巡检机器人成熟应用,智能辅助作业机器人得到攻关,多场景机器人集群调度指挥系统研发形成机器人集群。煤矿自动化和智能化建设由单系统自动化、矿井综合自动化、矿山物联网阶段正式迈入智能矿山综合管控阶段,实现智能感知、智能自控、高速传输、协同管控和智能决策是智能化发展的必然要求。提出了煤矿智能化技术迭代发展重点方向,包括建立高精度透明地质模型、无人操作系统常态化可靠运行、构建煤矿巨系统智能化兼容与协同机制、"掘、采、运、洗、销"全流程智能协同管控、优化柔性煤炭生产供给体系。
不确定情况下双寿命装备梯次使用问题建模及I-NSGA-Ⅲ求解

在任务数量和消耗量不确定的情况下,针对由两种寿命指标衡量且其中一种无法被控制的装备梯次使用问题建模和求解方法进行了研究。构建不确定情况下双寿命装备梯次使用问题决策模型,提出以梯次均匀度、寿命匹配度和寿命利用率最大化为目标,使用I-NSGA-Ⅲ进行求解。采用改进的分段编码方式和算子,引入重复个体控制机制以提高种群多样性。当问题规模较大时,可以在较短的时间内搜索更大范围,验证了所提方法的可行性。
川西北长江黄河源区生态安全格局构建及优化

以生物多样性保护为出发点,聚焦生态环境脆弱、地灾频发的川西北地区,实现阿坝藏族羌族自治州(简称阿坝州)生态安全网络构建及优化。选取高程、坡度、土地覆被、植被覆盖度、地质灾害易发性、距水系距离、距建设用地距离为阻力面因子,加权叠加构建综合阻力面,基于电路理论、利用Linkage Mapper工具,构建阿坝州生态廊道,识别生态节点,进而优化阿坝州生态安全格局。结果表明:识别18处生态源地,面积为28 553.83 km~2,呈现南部和北部集中分布、东西部零星式分布格局;构建生态廊道39条,识别生态节点61个,其中夹点35个,障碍点26个,呈现中西部区域廊道长、东部廊道短的空间格局;规划核心生态源地8处、中枢生态源地4处、一般生态源地6处,一级生态廊道9条、二级生态廊道22条、三级生态廊道8条,一级生态节点17个、二级生态节点44个,实现生态源地和生态廊道科学分级;提出“两区、两带、三廊”的格局优化体系,发展高质量旅游业、改善物种迁徙通道、连通河流廊道等措施可有效维护川西北黄河源区的生态安全格局。
基于生态系统服务簇评价的长沙市生态修复优先区识别

为快速有效地划分长沙市生态修复优先级,构建了“生态系统服务簇—城市化强度”体系的生态修复优先区识别研究框架,运用生态系统服务价值计算模型、聚类分析、线性回归模型、空间统计等方法,识别研究区生态系统服务簇,对生态系统服务簇综合服务能力演变和城市化强度变化进行空间统计,进而识别出研究区生态修复优先区,并提出生态修复和保护策略。结果表明:城市扩张大量侵占城市周边土地,致使长沙市主城区4个生态系统服务簇在2000—2020年,有1 821个网格(占比为20.15%)发生了服务簇类型的改变;城市扩张破坏原有生态环境和景观格局,致使城市化发展对生态系统服务簇发展的影响始终是负面的,且随着城市化速度加快,其负面影响愈加明显;生态修复优先区被划分为5个等级,2 609个网格(占比为28.87%)需要进行生态修复,其中Ⅰ级生态修复优先区占比为13.53%,Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级占比分别为0.58%、12.53%、2.23%。 Ⅰ级和Ⅲ级生态修复优先区应注重关键生态系统服务能力的提升,Ⅱ级和Ⅳ级生态修复优先区和生态保护区则应注重现有生态系统服务功能的保持。该方法能够快速定位高速城市化与生态系统受损同时发生的区域,并为不同分区修复策略的制定提供参考,在提升生态系统服务能力的同时,降低城市化对生态系统的负面影响。
基于特征融合与注意力机制的无人机图像小目标检测算法

由于无人机航拍图像目标物体尺寸太小、包含的特征信息少,导致现有的检测算法对小目标的检测效果不理想。针对该问题,在YOLOv5主干网络中融入多头注意力机制,可以有效整合全局特征信息。随着网络深度的不断加深,模型将更关注高层的语义信息,进而忽略对小目标检测至关重要的底层细节纹理特征,以致小目标的检测效果较差。因此,提出浅层特征增强模块来学习底层特征信息,达到增强小目标特征信息的目的。此外,为了加强特征融合的能力,设计了一种多级特征融合模块,将不同层级的特征信息进行聚合,使网络能够动态调节各输出检测层的权重。实验结果表明,该算法在公开数据集VisDrone2021平均均值精度达到45.7%,相比原YOLOv5算法提升了3.1%,对高分辨率图像的检测速度FPS达到41帧/秒,满足实时性,与其他主流算法相比该算法检测精度有明显提升。
基于重复性和特异性约束的图像特征匹配

图像特征匹配通过比较一对像素在特征空间的距离确定其是否可匹配,如何学习鲁棒的像素特征是基于深度学习的图像特征匹配要解决的关键问题之一,另外,像素特征表示的学习也受到源图像质量的影响。针对学习更鲁棒的像素特征表示的问题,对图像特征匹配网络LoFTR进行改进。针对粗粒度特征重构分支,定义特异性约束使得同一幅图像内像素的特征距离尽可能远,使不同像素间具有强区分性;定义重复性约束使得不同图像的匹配点对的特征距离尽可能近,使不同图像间的匹配像素点具有强相似性,以增强匹配的准确性。在Backbone的解码阶段增加图像重建层,定义图像重建损失约束编码器学习更鲁棒的特征表示。在室内数据集ScanNet与室外数据集MegaDepth上的实验结果证明了本文方法的有效性,构建了不同质量图像数据并验证了方法能够更好地适应不同质量图像的特征匹配。
图斑数据的多密度属性连接聚类方法

图斑面的聚类处理是挖掘图斑空间知识的重要手段。针对当前图斑面大小不一、形态各异、分布不均等导致聚类结果不够准确的问题,同时为满足大规模图斑数据分析的需要,本文引入多密度属性计算指标,提出了一种图斑数据的聚类方法。首先,根据单个图斑内部点位置(包含边界)的不同赋予其多个密度属性;然后,根据图斑间密度低值向密度高值靠拢的趋势建立图斑归属连接,依次生成图斑要素的树状结构连接;最后,依据树状结构连接的结果对各连接进行剪枝或合并,生成多个独立树,完成图斑面的聚类。试验证明,本文方法可以有效识别各类不规则图斑的聚合集群,并在大规模图斑数据的聚合中具有良好的精度表现,满足高密度多边形区域的聚类识别需求。
水力建模与GIS量化表达的地下排水管线承载力评价

地下排水管线是城市重要的基础设施,地下排水管线承载能力研究与评价是城市能够平稳安全度过暴雨期、避免城市内涝的关键。本文基于SWMM模型,以昆明市主城区一个代表性关键节点为研究对象,通过城市地下排水管线汇流模型的设计与校准、城市降雨模型与地面径流模型的设计及构建,结合GIS量化表达模拟城市排水管线各要素承载力的时空分布状态及其承载能力。通过地表径流模拟分析、管线运行模拟分析、不同时刻节点水位动态模拟分析及排放口径流特征模拟分析,对研究区域内地下排水管线进行承载力判别,为在城市更新改造过程中提升城市地下排水管线承载能力提供参考。
地磁长期变化信号提取和模型预测精度评估

高精度地磁场信息在地球物理导航等领域有着广泛应用,一般依靠地磁场模型来预测未来磁场的时空状态变化特征.本文基于中国大陆10个地磁基准台站2009-2022年的连续矢量观测数据,通过月均值年差分和主成分分析方法剔除外源干扰场,进一步去除岩石圈磁场,提取得到了主磁场长期变化信号,并将其与IGRF和WMM系列主磁场模型结果进行对比.通过引入绝对误差、均方根误差等指标,定量评估了IGRF-12和WMM2015模型在中国大陆区域内1-5年尺度的预测精度.结果表明,IGRF-12和WMM2015模型均能总体反映我国大陆主磁场长期变化趋势,两者总场强度的5年均方根误差分别为54.19nT和15.86nT,WMM2015模型预测的7个地磁要素的精度均优于IGRF-12.模型误差会随时间逐渐增大,两模型总场强度的1年期最大误差为13nT,5年期最大误差可达153.65nT,难以满足高精度定向钻井等领域的地磁导航需求,因此,有必要结合地磁台等观测资料,研制年周期地磁场快速长期变化模型.
老工业城市土壤-作物系统重金属的迁移累积及风险协同评价

为查明老工业城市土壤-作物系统的重金属环境地球化学特征,测试和分析石嘴山市水稻、小麦和玉米籽实及其根系土重金属含量和形态,利用统计学方法、风险评价编码法(RAC) 、生物富集系数法(BCF) 、土壤和农产品综合质量影响指数法(IICQ)及ArcGIS空间插值法开展土壤-作物系统重金属的迁移累积特征剖析及风险协同评价.结果表明,根系土中重金属ω(As) 、ω(Cd) 、ω(Cr) 、ω(Cu) 、ω(Hg) 、ω(Ni) 、ω(Pb)和ω(Zn)均值分别为12.56、0.19、63.48、23.52、0.038、28.86、 21.68和69.47 mg·kg~(-1),与宁夏土壤背景值相比呈一定程度的累积,其中以Cd和Hg累积效应最为显著,但均低于农用地土壤污染风险筛选值;配套作物中上述8种重金属含量均值分别为0.014 9、0.011 2、0.075、6.7、0.001 5、0.67、0.042 7和20.48 mg·kg~(-1),与食品中污染物限量相比,作物中As、Pb和Cr点位超标率分别为4%、3%和1%,其余元素均未超标;相比水稻和小麦,根系土中重金属不易向玉米籽实中迁移,玉米的重金属综合影响程度较低;耕地土壤区域上为轻微亚污染状态,仅10%样点处于轻微(亚)污染-中度亚污染、可通过改种玉米降低作物重金属污染风险.
中国西北地区多情景土地利用优化与碳储量评估

土地利用/覆盖变化(LUCC)是导致陆地生态系统碳储量变化的主要因素,研究未来不同情景下的土地利用和碳储量变化过程,有助于制定科学的土地利用政策和提高区域陆地生态系统碳储量.研究构建了GMMOP-PLUS-InVEST模型,通过多源数据分析了2000 ~ 2020年中国西北地区土地利用和碳储量的变化特征,并预测了自然发展(ND) 、经济发展(ED) 、生态保护(EP)和综合发展(CD)情景下的2030年中国西北地区土地利用和碳储量.结果表明: ①2000 ~ 2020年,草地面积减少了1 680.99×10~4 hm~2,耕地、林地、水域、湿地、建筑用地和未利用地面积分别增加了201.19×10~4、208.47×10~4、91.54×10~4、 51.30×10~4、157.40×10~4和971.09×10~4 hm~2. ②2000 ~ 2020年,土壤和地下碳储量减少,死亡有机物和地上碳储量增加,总碳储量减少了677.97×10~6 t,草地退化是碳储量减少的主要原因. ③与2020年相比,ND情景总碳储量减少了63.12×10~6 t, ED、EP和CD情景总碳储量分别增加了759.19×10~6、804.57×10~6和817.89×10~6 t,CD情景是最优的发展模式.研究结果可以为区域土地利用规划及增加陆地生态系统碳储量提供参考依据.