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基于可见光-近红外光谱的BIF磁性率确定方法研究

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光谱学与光谱分析 2018年第3期38卷 765-770页

作者：毛亚纯王东王岳刘善军东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

铁矿中磁性率是评价铁矿床工业价值和划分矿石工业类型的重要指标。传统的磁性率测定法存在工作量大、效率低、周期长的缺陷,成为经济、合理、高效开采铁矿资源的瓶颈问题。采用便携式地物光谱测试仪对辽宁省鞍钢集团鞍千矿业有限责任... 详细信息

铁矿中磁性率是评价铁矿床工业价值和划分矿石工业类型的重要指标。传统的磁性率测定法存在工作量大、效率低、周期长的缺陷,成为经济、合理、高效开采铁矿资源的瓶颈问题。采用便携式地物光谱测试仪对辽宁省鞍钢集团鞍千矿业有限责任公司的BIF实验样品进行可见光-近红外光谱测试,分析了光谱特征,构建了比值指数(RI)、差值指数(DI)和归一化指数(NDI),并确定光谱指数与样品磁性率相关性最显著的敏感波段及对应的相关系数值;优选出与样品磁性率相关性最显著的比值指数(RI),构建实验样品磁性率的定量反演模型,并进行了验证。结果表明,三种光谱指数与样品磁性率敏感波段均位于935与1 050nm,且该波段处的相关系数均达到0.9以上,其中比值指数与样品磁性率的相关性最高;基于比值指数构建的实验样品磁性率定量反演模型的预测误差为0.038,反演磁性率与实测磁性率的判定系数(R2)为0.964 5,预测结果比较理想。为确定BIF的磁性率提供了一种新方法,该方法具有工作强度小、经济、高效、便捷的优点,且对遥感找矿具有一定指导意义。

关键词：铁矿可见光-近红外光谱光谱指数磁性率定量反演

变形监测数据滤波的H_2/H_∞混合凸优化方案

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东北大学学报（自然科学版） 2011年第12期32卷 1778-1781页

作者：毛亚纯沙成满王恩德东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

目前流行的滤波方法卡尔曼滤波方法、小波处理方法不能处理非白噪声.针对噪声由白噪声和非白能量有限噪声组成情况,H∞优化滤波器考虑了非白能量有限噪声的最坏情况,但未顾及白噪声的影响.在噪声信号和系统的范数分析基础上,使用了混合... 详细信息

目前流行的滤波方法卡尔曼滤波方法、小波处理方法不能处理非白噪声.针对噪声由白噪声和非白能量有限噪声组成情况,H∞优化滤波器考虑了非白能量有限噪声的最坏情况,但未顾及白噪声的影响.在噪声信号和系统的范数分析基础上,使用了混合滤波优化指标J作为优化目标,并给出其物理含义.针对H2滤波方案和H∞滤波方案的优缺点,通过LMI凸优化方法求解混合滤波器,并给出了仿真算例.

关键词：噪声滤波器变形监测估计误差凸优化

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供水管网全网关阀预案与关键阀门分析

哈尔滨工业大学学报 2018年第2期50卷 94-99页

作者：高铁军赵明毛亚纯东北大学资源与土木工程学院沈阳110819 哈尔滨工业大学环境学院哈尔滨150090

研究供水管网全网关阀预案一次性生成方法并评估阀门和管线的重要性,可为实施管网快速抢修和增强管网可靠性奠定技术基础.为此,应用图论传递闭包理论和Warshall算法计算识别管网子区(关闭阀门隔离事故管线后形成的管网最小隔离区域)和... 详细信息

研究供水管网全网关阀预案一次性生成方法并评估阀门和管线的重要性,可为实施管网快速抢修和增强管网可靠性奠定技术基础.为此,应用图论传递闭包理论和Warshall算法计算识别管网子区(关闭阀门隔离事故管线后形成的管网最小隔离区域)和多余阀门,建立阀门-管网子区拓扑模型.然后应用该模型分析管网隔离子区的关联子区(阀门关闭后下游关联影响停水区域)及其非必关阀门(下游阀门),生成面向单事故点和多事故点的供水管网全网关阀预案,进一步分析了阀门失灵后的拓展关阀方案;以用户缺水量(位于事故子区及其关联子区)为指标评估管网子区和阀门重要性,识别关键子区(管线)和关键阀门,辅助管网科学巡检与阀门养护,提高阀门可靠性.天津市供水管网实际应用表明,管网子区为全网关阀预案制定及阀门与管线重要性分析提供了捷径.

关键词：供水管网管网子区关阀预案多余阀门关键阀门

基于爆破矿石图像分割优化算法的大块率统计方法

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东北大学学报（自然科学版） 2023年第5期44卷 705-711页

作者：毛亚纯樊硕曹旺李时东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 沈阳城市建设学院土木工程学院辽宁沈阳110167

矿石图像分割效果受光照条件、目标密集性及边缘对比度低等因素制约,致使大块率统计精度偏低.为此以鞍千矿爆破矿石图像为数据源,首先利用双边滤波算法去除特征增强后的图像噪声,然后分别采用自适应阈值算法和整体嵌套边缘检测(holistic... 详细信息

矿石图像分割效果受光照条件、目标密集性及边缘对比度低等因素制约,致使大块率统计精度偏低.为此以鞍千矿爆破矿石图像为数据源,首先利用双边滤波算法去除特征增强后的图像噪声,然后分别采用自适应阈值算法和整体嵌套边缘检测(holistically-nested edge detection, HED)算法初步分割矿石图像,再利用形态学和去除连通域算法去除因矿石表面纹理形成的分割孔洞,进一步融合两种分割结果,引入基于距离运算的分水岭算法消除矿石图像欠分割现象,最终实现矿石图像的优化分割.研究结果表明,该方法可有效提高爆破矿石图像分割准确性,实现露天矿爆破大块率精确统计,为爆破效果智能评价提供技术支持.

关键词：爆破大块率矿石图像分割 HED算法自适应阈值算法分水岭算法

地表枯枝落叶层影响下的土壤混合光谱特征及解混方法研究

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光谱学与光谱分析 2020年第7期40卷 2188-2193页

作者：赵伟包妮沙刘善军毛亚纯肖冬东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 东北大学智慧矿山研究中心辽宁沈阳110819 东北大学信息学院辽宁沈阳110819

针对草原土壤属性高光谱监测过程中地表枯落物对土壤光谱建模精度的影响。以呼伦贝尔典型草原土壤光谱为研究对象,通过室内模拟光谱实验及野外光谱实测验证,分析混合光谱特征,揭示枯枝落叶层对土壤光谱影响的规律,提出了基于光谱相似值... 详细信息

针对草原土壤属性高光谱监测过程中地表枯落物对土壤光谱建模精度的影响。以呼伦贝尔典型草原土壤光谱为研究对象,通过室内模拟光谱实验及野外光谱实测验证,分析混合光谱特征,揭示枯枝落叶层对土壤光谱影响的规律,提出了基于光谱相似值约束下的盲源分离ICA算法,对混合光谱进行解混,削减枯枝落叶层对土壤光谱的影响。结果表明,(1)随枯枝落叶盖度增加,光谱纤维素吸收指数(CAI)增加,呈二次回归递增趋势,可有效检验混合光谱中枯枝落叶的覆盖程度;(2)混合光谱在700 nm跃迁波段有明显的斜率陡增现象,并在1 680及1 754 nm处存在微弱的木质素吸收特征,在2 100 nm附近处出现强吸收特征;(3)优化后的BSS-ICA算法可有效分离枯枝落叶同土壤的混合光谱,进而提升野外光谱估测有机碳含量的精度,分别利用偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机(SVM)及随机森林(RF)对解混前后光谱建立预测有机碳预测模型;其中SVM模型预测精度最高,预测集的R^2从0.71提高到0.75, RMSE从4.82 g·kg^-1降低到4.50 g·kg^-1。通过实验研究对定向去除外部环境参数中的地表枯枝落叶层对土壤高光谱影响进行了实证,并通过野外实测数据验证解混算法的有效性,为完善野外原位光谱数据反演及监测土壤理化属性提供理论依据。

关键词：土壤地表枯枝落叶盲源分离混合光谱

可见光-近红外光谱的低品位斑岩型铜矿反演模型

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光谱学与光谱分析 2020年第8期40卷 2474-2478页

作者：毛亚纯丁瑞波刘善军包妮沙东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 东北大学智慧矿山研究中心辽宁沈阳110819

目前,国内外铜矿品位分析多以化学分析法为主,但由于化学分析法存在成本高、时间长和污染物残留等缺点,其相对配矿流程存在严重的滞后效应,致使尾矿铜含量过高,必然造成资源浪费。开展斑岩型铜矿可见光-近红外光谱特征与建模研究是解决... 详细信息

目前,国内外铜矿品位分析多以化学分析法为主,但由于化学分析法存在成本高、时间长和污染物残留等缺点,其相对配矿流程存在严重的滞后效应,致使尾矿铜含量过高,必然造成资源浪费。开展斑岩型铜矿可见光-近红外光谱特征与建模研究是解决这一问题的有效途径。以121个乌山斑岩型铜矿的化学分析与光谱测试数据为数据源,分析了斑岩型铜矿可见光-近红外光谱特征,以主成分分析法(PCA)、局部线性嵌入算法(LLE)两种降维算法对原始光谱数据进行了处理,所降维数分别为3维和5维,同时利用遗传算法(GA)对原始光谱数据进行了波段选择,共选取了467个最佳波段。然后以BP神经网络为建模方法,并分别以92个和29个斑岩型铜矿可见光-近红外光谱数据作为建模样本和测试样本,建立了斑岩型铜矿可见光-近红外光谱的定量反演模型。利用原始数据所建模型的品位反演平均绝对误差为0.104%,利用主成分分析法、局部线性嵌入算法、遗传算法处理后的数据所建模型品位反演平均绝对误差分别为0.110%, 0.093%和0.045%,由此可见,利用主成分分析法处理后的数据所建模型品位反演精度较差,利用局部线性嵌入算法处理后的数据所建模型品位反演精度略有提高,而利用遗传算法处理后的数据所建模型品位反演精度有明显提高。研究结果表明,基于低品位斑岩型铜矿可见光-近红外光谱数据反演模型的品位分析具有一定的可行性,为我国低品位斑岩型铜矿的品位快速检测提供了一种有效的手段。

关键词：斑岩型铜矿可见光-近红外光谱降维算法遗传算法反演模型

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基于多特征约束的露天采场道路点云提取

东北大学学报（自然科学版） 2024年第9期45卷 1326-1333页

作者：毛亚纯杨哲玺曹旺齐迹东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院辽宁阜新123000

针对露天采场道路点云数据通过法向量、路缘石等点云特征难以准确提取的问题,提出了一种多特征约束的露天采场道路点云提取方法.以辽阳市千山石灰石矿露天采场激光点云为数据源,首先对原始数据进行降采样;然后基于单点RGB信息、邻域RGB... 详细信息

针对露天采场道路点云数据通过法向量、路缘石等点云特征难以准确提取的问题,提出了一种多特征约束的露天采场道路点云提取方法.以辽阳市千山石灰石矿露天采场激光点云为数据源,首先对原始数据进行降采样;然后基于单点RGB信息、邻域RGB信息、邻域高差、邻域粗糙度、反射强度5类点云特征,制作并划分了训练集和验证集,利用随机森林算法构建了道路点云提取模型并进行了优化,进一步引入欧式聚类算法改进了道路点云提取模型结果,最后评估了露天采场道路点云提取结果.结果表明,本文方法可以实时有效准确地提取露天采场道路点云数据.

关键词：露天采场道路点云点云特征信息随机森林算法欧式聚类算法

基于可见光波段的燃烧与未燃烧矸石分类方法研究

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光谱学与光谱分析 2019年第4期39卷 1148-1153页

作者：宋亮刘善军毛亚纯王东虞茉莉东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

我国煤矿数量众多,分布广泛,大量堆积的煤矸石对矿区环境造成严重影响,其中部分煤矸石处理不当可能引发自燃和爆炸,对矿区安全构成直接威胁。根据煤矸石的燃烧状态可以分为燃烧矸石和未燃烧矸石两类,其存在的安全隐患和对环境的危害性... 详细信息

我国煤矿数量众多,分布广泛,大量堆积的煤矸石对矿区环境造成严重影响,其中部分煤矸石处理不当可能引发自燃和爆炸,对矿区安全构成直接威胁。根据煤矸石的燃烧状态可以分为燃烧矸石和未燃烧矸石两类,其存在的安全隐患和对环境的危害性有所不同,同时其综合利用的途径亦不相同。因此,对煤矸石进行燃烧矸石和未燃烧矸石的分类识别与监测就显得尤为重要。目前的监测方法主要为实地勘查调研,其效率低、成本高,难以满足煤矸石监测的实际需求。选择辽宁省铁法矿区作为研究区,首先从矿区矸石山现场采集典型的煤矸石样本106个;然后,利用SVC HR1024光谱仪测试其可见光-近红外光谱,分析燃烧和未燃烧矸石的光谱特征,并基于可见光波段构建光谱指数NDGI,用于识别燃烧矸石和未燃烧矸石。选择实验室测试的光谱数据和实际卫星遥感数据对该指数进行了验证,并与随机森林法进行对比。结果显示:在350～760 nm燃烧矸石光谱曲线斜率整体较高,在550～630 nm反射率存在陡升现象,而未燃烧矸石在整个可见光波段光谱曲线斜率较低;以0.25作为NDGI指数阈值,可以很好地将燃烧矸石和未燃烧矸石区分开来,实验室样本验证结果显示, NDGI指数的分类精度可达99.1%,高于随机森林分类法的95.2%;现场的验证结果表明,使用铁法矿区的landsat8 OLI数据,并基于NDGI指数对矿区内的矸石山进行燃烧和未燃烧区域识别划分,所提取的燃烧和未燃烧矸石在形态和大小上与Google Earth具有很好地一致性,表明该指数对于矸石的燃烧状态具有很好识别效果。在上述研究基础上,分别取燃烧和未燃烧矸石进行矿物鉴定,通过对比矸石燃烧前后矿物种类的变化,分析造成燃烧和未燃烧矸石的光谱特征差异的原因。结果表明:燃烧使矸石中的Fe^(2+)被氧化为Fe^(3+)。Fe^(3+)的大量增加造成光谱曲线在550nm处形成明显的波谷特征,在整个燃烧过程中生成的玻璃质在750nm处形成高反射率,二者综合造成燃烧和未燃烧矸石的NDGI指数差异。研究结果为煤矿区燃烧和未燃烧矸石的区分识别提供了一种快速、高效、较为准确的实用方法。

关键词：遥感可见光-近红外光谱矸石分类

鞍山式铁矿SiO_2含量的热红外光谱分析方法

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光谱学与光谱分析 2018年第7期38卷 2101-2106页

作者：王东刘善军毛亚纯王岳李天子东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

SiO_2含量是铁矿石质量控制的主要技术指标,亦是衡量铁矿石品质好坏的关键指标之一,对选矿方法、配矿流程的确定具有重要意义。传统的SiO_2含量测定法虽然准确度高,但工作量大,操作繁琐,花费时间长,难以快速、高效确定铁矿石中SiO_2含... 详细信息

SiO_2含量是铁矿石质量控制的主要技术指标,亦是衡量铁矿石品质好坏的关键指标之一,对选矿方法、配矿流程的确定具有重要意义。传统的SiO_2含量测定法虽然准确度高,但工作量大,操作繁琐,花费时间长,难以快速、高效确定铁矿石中SiO_2含量。采用红外光谱辐射计Turbo FT对辽宁省鞍钢集团鞍千矿业有限责任公司的"鞍山式"铁矿样品进行热红外光谱测试,分析了光谱特征,构建了比值指数(RI)、差值指数(DI)和归一化指数(NDI),并确定光谱指数与样品SiO_2含量相关性最显著的敏感波段及对应的相关系数值;优选出与样品SiO_2含量相关性最显著的归一化指数(NDI),构建样品SiO_2含量的定量反演模型,并进行了验证。结果表明,三种光谱指数与样品SiO_2含量的敏感波段均位于余辉带特征(RF)的左边界8.06与8.2μm处,相关系数均达到0.9以上,其中NDI与样品SiO_2含量的相关性最高;基于NDI构建了实验样品SiO_2含量的二次函数反演模型,预测误差为3.57%。该方法相对于传统的研磨化验法,具有工作强度小、便捷、快速、高效、无污染的优点,对遥感找矿也具有一定指导意义。

关键词：铁矿热红外光谱指数 SiO2含量定量反演