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基于高分辨率遥感影像应用BASS-Net构建化工园区典型地物识别模型

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遥感技术与应用 2024年第3期39卷 612-619页

作者：孙维维刘杰张芳芳马海艺王昌昆潘贤章中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学北京100049

化工园区典型地物提取一般利用传统的遥感图像处理方法,难以实现地物的精细识别,不利于化工园区环境监测和管理。研究旨在探索深度学习方法在化工园区典型地物高精度识别应用中的可行性。针对化工园区地物分布的高空间异质性,搭建Tensor... 详细信息

化工园区典型地物提取一般利用传统的遥感图像处理方法,难以实现地物的精细识别,不利于化工园区环境监测和管理。研究旨在探索深度学习方法在化工园区典型地物高精度识别应用中的可行性。针对化工园区地物分布的高空间异质性,搭建TensorFlow深度学习框架,基于高分辨率遥感影像数据构建化工园区18种典型地物数据集,应用卷积神经网络BASS-Net训练化工园区典型地物识别模型,进行化工园区地物识别,并与随机森林(RF)和支持向量机(SVM)的识别结果进行对比分析。结果显示:BASS-Net模型对园区典型地物识别的整体精度、召回率和F1分数分别为97.17%、97.76%和97.46%,比RF高20%以上,比SVM高50%以上,具有明显优势。由此可见,应用卷积神经网络BASS-Net模型可以实现典型化工地物的自动精准识别,其结果较传统机器学习方法优势明显,可为化工园区环境监测和管理提供支撑。

关键词：深度学习卷积神经网络化工园区机器学习地物识别模型

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创新角度下小学体育教学方法的完善方法研究

科幻画报 2022年第9期 98-99页

作者：马海艺杨向涛桓台一中附属学校

在素质教育的背景下，随着教学改革的不断深入，学校和学生家长都逐渐认识到小学体育教学的重要性。在小学教育中，体育这门课程作为锻炼学生身心素质的有效途径，小学体育课程的教学方法与手段的选择是十分重要的，只有采用科学、合理... 详细信息

在素质教育的背景下，随着教学改革的不断深入，学校和学生家长都逐渐认识到小学体育教学的重要性。在小学教育中，体育这门课程作为锻炼学生身心素质的有效途径，小学体育课程的教学方法与手段的选择是十分重要的，只有采用科学、合理、创新的教学手段才能充分发挥出小学体育教学的意义。对此，本文从实践教学经验出发，针对小学体育教学中出现的问题展开分析，并从创新的角度出发对小学体育教学方法进行深入探究，提出几条有效的完善方法，以供参考。

关键词：创新小学体育教学方法

三江平原县域耕地土壤细菌多样性分布特征及其影响因素

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生态学杂志 2023年

作者：朱建宁刘杰王昌昆郭志英马海艺郝仕龙潘贤章华北水利水电大学测绘与地理信息学院土壤与农业可持续发展国家重点实验室中国科学院南京土壤研究所中国科学院大学

土壤微生物多样性分布及其影响因素的研究备受关注，全球、洲际、国家等较大空间尺度的研究发现气候和土壤属性是主要的影响因素。但对于县域等中小尺度耕地土壤细菌多样性分布特征及其影响因素仍需要进一步明确。为此，本研究以三江平... 详细信息

土壤微生物多样性分布及其影响因素的研究备受关注，全球、洲际、国家等较大空间尺度的研究发现气候和土壤属性是主要的影响因素。但对于县域等中小尺度耕地土壤细菌多样性分布特征及其影响因素仍需要进一步明确。为此，本研究以三江平原黑龙江省友谊县为研究区，采集土壤样品98个，并利用高通量测序和生物信息技术定量细菌多样性。结果表明，水田和旱地间主要土壤理化属性、细菌群落组成差异显著，且水田细菌α多样性显著高于旱地。相关性分析表明，土壤pH、有机质、全氮和全钾是耕地土壤细菌α多样性和主要优势门相对丰度的主要影响因子。同时，水田和旱地细菌群落结构差异显著。Mantel检验结果表明，耕地土壤细菌群落结构受到土壤pH和肥力因子的显著影响，同时受到地理距离一定程度的影响；将水田和旱地分别考虑时，发现水田中全磷对细菌群落结构的影响不显著，而旱地中全磷和地理距离的影响均不显著。经验贝叶斯克里格插值结果表明，研究区东北部耕地土壤细菌α多样性高于西南部。综上所述，县域等中小尺度下土地利用和土壤属性是影响土壤细菌多样性和群落结构的主要因素，研究区细菌多样性总体呈现东北高西南低的分布趋势。本研究的结果可以为县域尺度耕地土壤健康评估提供参考。

关键词：中小尺度土壤细菌多样性土地利用分布特征影响因素

基于I-FCN模型的城市高分辨率遥感影像植被信息提取

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西南林业大学学报（自然科学） 2019年第3期39卷 117-123页

作者：马海艺张天怡代沁伶代飞王雷光西南林业大学林学院云南昆明650233 西南林业大学林业生态大数据国家林业与草原局重点实验室云南昆明650233 西南林业大学大数据与人工智能研究院云南昆明650233 西南林业大学设计学院云南昆明650233

为了提高城市高分辨率遥感影像中植被信息的提取精度,提出一种改进的全卷积神经网络模型,通过大量的训练数据获得最佳模型参数,进行植被信息的提取,并与支持向量机、面向对象法、经典的FCN模型方法提取的植被信息进行对比分析。结果表明... 详细信息

为了提高城市高分辨率遥感影像中植被信息的提取精度,提出一种改进的全卷积神经网络模型,通过大量的训练数据获得最佳模型参数,进行植被信息的提取,并与支持向量机、面向对象法、经典的FCN模型方法提取的植被信息进行对比分析。结果表明:提出的网络模型不但能够有效缓解"椒盐现象",还能保证小面积的植被提取与植被区域边界的准确性。该方法可自动综合多种特征,所以可有效减少植被像元的误分与漏分现象,提高植被提取精度。

关键词：全卷积神经网络高分辨率遥感影像城市植被椒盐现象

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南北地震带7级地震前地倾斜异常特征分析

大地测量与地球动力学 2024年

作者：李娜马海萍武善艺张海玲甘肃省地震局

针对2000年以来南北地震带发生的汶川8.0级、玉树7.1级、芦山7.0级、九寨沟7.0级及玛多7.4级地震震中500～600 km范围内地倾斜资料进行潮汐因子异常分析、速率分析法、趋势转折法、破年变法异常分析及地倾斜数据震前方位角、倾角变化特... 详细信息

针对2000年以来南北地震带发生的汶川8.0级、玉树7.1级、芦山7.0级、九寨沟7.0级及玛多7.4级地震震中500～600 km范围内地倾斜资料进行潮汐因子异常分析、速率分析法、趋势转折法、破年变法异常分析及地倾斜数据震前方位角、倾角变化特征分析，结果发现，以往7级地震前1 a左右出现潮汐因子超2倍均方差异常，异常持续时间多为1～3个月。速率分析法适用于短期异常指标的提取，而趋势转折法和破年变法提取异常的指标更适用于中长期预测，利用趋势转折法提取的异常指标及通过经验公式计算的震级更接近实际震级。倾角和方位角变化在震前距离震中较远的地方更易出现准同步异常，越靠近震中，异常数量越少，且多为方位角或倾角单项异常。根据地倾斜异常特征及震级预测认为，现阶段地倾斜振幅因子熵以超阈值异常为主，趋势转折提取的异常集中分布在甘青川交界，预测震级偏高，积石山6.2级地震后甘青川交界的区域应力水平仍较高，地倾斜方位角及倾角的分布特征与汶川8.0级和芦山7.0级地震前相似。

关键词：地倾斜 7级地震积石山6.2级地震异常指标

用于促进碱性介质中析氢反应动力学的异质结构电催化剂的合理设计（英文）

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电化学(中英文) 2024年第1期 15-38页

作者：马海斌周晓延李嘉艺程洪飞马吉伟上海市金属功能材料研发与应用重点实验室同济大学材料科学与工程学院车用新能源研究所

在碱性介质中，由于电极材料的较高的稳定性，电催化析氢反应（HER）具有实现大规模制氢的巨大潜力。然而，即使对于最突出的铂催化剂，HER在碱性介质中的反应动力学也比在酸性介质中慢2–3个数量级，这是由于碱性环境下质子的浓度较低... 详细信息

在碱性介质中，由于电极材料的较高的稳定性，电催化析氢反应（HER）具有实现大规模制氢的巨大潜力。然而，即使对于最突出的铂催化剂，HER在碱性介质中的反应动力学也比在酸性介质中慢2–3个数量级，这是由于碱性环境下质子的浓度较低。异质结构催化剂具有多种结构优势，研究表明，构建异质结构电催化剂是促进碱性HER动力学的有效策略。协同效应是异质结构的一个独特特征，这意味着一个功能活性位点作为水解离的促进剂，另一个活性位点则负责适度的氢吸附，从而协同提高HER催化性能。此外，异质结构中的每个构建模块都是可调节的，为构建最佳催化剂提供了更多的灵活性和可能性。同时，由于界面处两个组分之间存在费米能级差，可以合理地调控每个组分的电子结构，从而大幅度提高碱性介质中的HER催化性能。随着对纳米结构的深入理解，人们开发了更先进的设计策略来构建高性能异质结构电催化剂。本文综述了异质结构催化剂在碱性HER方面的最新发展，以及构建界面异质结构以促进碱性HER动力学性能的合理设计原则。我们首先介绍了HER在碱性介质中的基本反应途径，然后详细讨论了促进碱性HER动力学的新兴有效策略，包括协同效应、应变效应、电子相互作用、相工程和结构工程，最后提出了未来面向实际应用的新型异质结构催化剂设计所面临的挑战和研究机遇。

关键词：界面异质结构制氢水离解氢吸附协同效应

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中国酸性土壤利用的科学问题与策略

土壤学报 2023年第5期60卷 1248-1263页

作者：赵学强潘贤章马海艺董晓英车景王超时玉柳开楼沈仁芳土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049 河南大学生命科学学院河南开封475004 江西省红壤及种质资源研究所南昌331717

中国土壤酸化呈现出全国普遍发生的趋势,对作物产量、农产品品质和生物多样性造成不利影响。自20世纪50年代以来,我国在酸性土壤方面开展了大量工作,取得显著成效,但因我国酸性土壤分布详情不明、土壤酸化机制存在争议、耐逆作物品种缺... 详细信息

中国土壤酸化呈现出全国普遍发生的趋势,对作物产量、农产品品质和生物多样性造成不利影响。自20世纪50年代以来,我国在酸性土壤方面开展了大量工作,取得显著成效,但因我国酸性土壤分布详情不明、土壤酸化机制存在争议、耐逆作物品种缺乏、作物酸害阈值不清、改良产品及技术落地性差等问题,酸性土壤利用仍受到极大限制。针对上述问题,绘制了新的中国土壤酸碱度图,明确了我国酸性土壤的分布详情,讨论了土壤酸化机制特别是氮肥与土壤酸化之间的关系,论述了土壤酸化的危害,解析了植物和微生物对酸性土壤的响应和适应机制,提出了分区分级分类改良、酸度改良和肥力提高并重、有机无机肥配施、发展特色农业等酸性土壤改良和利用策略,建议进一步加强酸性土壤新型改良剂、作物酸害阈值、氮肥高效利用、中微量元素、耐逆作物育种和土壤酸化模型等方面研究,以期为酸性土壤可持续利用提供支撑。

关键词：土壤酸碱度图酸化机制酸化危害植物适应机制微生物响应酸性土壤改良

基于双时相卫星遥感光谱指数估算土壤有机质含量

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土壤 2023年第5期55卷 1106-1113页

作者：王欣怡王昌昆马海艺刘杰袁自然姚成硕潘贤章土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049

以黄淮海平原典型县——封丘县为研究区,探讨了在一年两熟、裸土时间窗口较短的区域中,基于两景影像波段组合构建的双时相光谱指数在有机质含量预测中的表现。研究共计采集117个代表性土样,以分析筛选出的裸土期(10月)内双时相(获取时间... 详细信息

以黄淮海平原典型县——封丘县为研究区,探讨了在一年两熟、裸土时间窗口较短的区域中,基于两景影像波段组合构建的双时相光谱指数在有机质含量预测中的表现。研究共计采集117个代表性土样,以分析筛选出的裸土期(10月)内双时相(获取时间:2014年10月6日和2017年10月30日)高质量Landsat 8卫星影像作为数据源,构建了4种类型的光谱指数:比值光谱指数、差值光谱指数、归一化光谱指数以及优化光谱指数,并结合最小绝对收缩和选择算子变量筛选方法和支持向量机算法建立了有机质预测模型。留一交叉验证结果表明,与直接使用影像波段反射率或者基于单景影像构建的光谱指数(单时相光谱指数)相比,利用双时相光谱指数可以更好地利用时相信息优势,其有机质预测精度更高(R^(2)=0.53,RMSE=2.01 g/kg)。而且,基于双时相光谱指数所构建的预测模型得到的有机质空间分布格局与真实值较为吻合。可见,本文提出的在黄淮海平原典型县域利用双时相光谱指数预测土壤有机质的方法,可以促进具有短裸土期特点区域的高分辨率土壤属性遥感预测与制图研究。

关键词：土壤有机质土壤遥感双时相光谱指数黄淮海平原

基于Landsat-8数据的土壤颜色预测方法研究

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土壤 2022年第1期54卷 152-160页

作者：曹振王昌昆马海艺刘杰徐爱爱张芳芳杨颖潘贤章土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049 南京信息工程大学地理科学学院南京210044

选择黑龙江省292个自然风干土壤样品,室内测定土壤高光谱反射率,然后依据三刺激值法计算土壤CIE XYZ色彩空间各颜色分量,用于土壤颜色预测和验证。同时,提取各样品采集点位的Landsat-8 OLI原始反射率数据,计算归一化差值植被指数、归一... 详细信息

选择黑龙江省292个自然风干土壤样品,室内测定土壤高光谱反射率,然后依据三刺激值法计算土壤CIE XYZ色彩空间各颜色分量,用于土壤颜色预测和验证。同时,提取各样品采集点位的Landsat-8 OLI原始反射率数据,计算归一化差值植被指数、归一化差值水体指数、归一化差值湿度指数、归一化差值不透水面指数,并据此提出建模光谱筛选阈值。进一步采用偏最小二乘回归模型,结合提取出的遥感光谱进行各土壤颜色分量的预测。结果显示:CIE XYZ颜色各分量的验证R2分别为0.76、0.76和0.69,RPD分别为1.74、1.76和1.68,表明利用偏最小二乘法建立的模型可以对土壤颜色进行近似预测。不同土地利用类型预测结果拟合显示,耕地土壤颜色各分量预测效果均优于林地和草地。在不同有机碳含量下分别进行土壤颜色建模预测,当有机碳含量较低时,土壤颜色预测结果较好。

关键词：土壤颜色遥感数据高光谱偏最小二乘回归预测