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顾及层次结构和空间冲突的道路网选取与化简方法研究

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顾及层次结构和空间冲突的道路网选取与化简方法研究

作者：何海威解放军信息工程大学

学位级别：硕士

随着我国基础设施建设步伐的加快,道路的数量和覆盖程度急剧增长,使得道路成为变化最为活跃的要素之一,对道路要素的自动综合也因此成为研究重点和难点。道路网错综复杂,传统道路网制图综合模式已经不能满足高效地图生产的需求,研究行... 详细信息

随着我国基础设施建设步伐的加快,道路的数量和覆盖程度急剧增长,使得道路成为变化最为活跃的要素之一,对道路要素的自动综合也因此成为研究重点和难点。道路网错综复杂,传统道路网制图综合模式已经不能满足高效地图生产的需求,研究行之有效的道路网自动综合算法是当务之急。本文分析了当前道路网综合的研究背景和现状,针对当前道路网选取和道路形态化简所存在的部分问题,从整体层次结构以及局部特征保持的角度出发提出了改进方法,研究了基于层次骨架控制的道路网选取方法和基于三元弯曲组的弯曲化简方法以及利用弯曲对象避免化简冲突的策略,使综合结果更加符合地图生产要求。主要工作和创新点体现在以下几个方面：(1)提出了基于道路网层次骨架控制的道路选取方法。本文在不依赖语义信息的前提下,首先分析道路网的层次特性,寻求建立与语义等级相近的道路网层次骨架;然后在该层次骨架的控制下,逐级向下利用连通关系传递重要性,建立一个主干影响支干、支干控制次要道路的有机评价体系;最后依照评价结果逐级进行道路选取。该方法模拟了制图员在选取时的层次性思维,突出了道路层次骨架对整个路网结构及细部的控制性,从而使得选取结果在整体上保持原有的结构特征,同时在细部上体现出与层次骨架的依赖关系,减少了选取的随意性。(2)提出了基于三元弯曲组划分的道路形态化简方法。针对当前曲线化简在连续细小弯曲化简层次性保持上的不足,提出新的基于弯曲的线要素化简方法。首先针对连续两侧弯曲的化简问题提出了三元弯曲组划分的概念;然后对道路划分三元弯曲组并根据三元弯曲的不同类型采取不同化简方式;最后设计了循环化简策略进行化简。该化简方法兼顾了道路两侧弯曲,考虑了相邻弯曲之间的相互影响,化简结果呈现出明显的层次性,保持了道路原始形态特征。(3)提出了一种基于弯曲的道路化简冲突避免策略。从弯曲的角度,分析弯曲删除前后道路要素间以及道路要素与其他要素间空间关系变化情况,归纳总结可能出现的化简冲突;利用弯曲对象与其他要素之间的空间关系变化规律,提出相应的道路化简冲突判别规则,对化简将产生的空间冲突位置和类型进行准确的定位和判断;并针对各类型的化简冲突制定相应的避免策略。该方法能快速定位冲突发生的位置和范围,有效地避免道路化简冲突的产生,从而确保化简前后道路之间以及道路与其他要素之间空间关系的一致性。(4)在实验系统设计与实现里进行了对比试验,验证了本文提出的理论和方法的科学性和正确性;对选取和化简算法进行了整合,设计并实现了道路网选取以及道路形态化简实验系统。

关键词：制图综合道路网道路选取线化简层次结构弯曲组空间冲突

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面向级联失效的多层相依网络鲁棒性研究

面向级联失效的多层相依网络鲁棒性研究

作者：何海威华东交通大学

学位级别：硕士

目前,复杂网络理论已经成为建模和分析现实世界复杂系统的有效工具。由于社会经济与科学技术的高速发展,现实生活中的各种基础设施如交通网络、电力信息网络、互联网网络等系统之间的耦合强度及复杂性越来越大,从而增加了研究基础设施... 详细信息

目前,复杂网络理论已经成为建模和分析现实世界复杂系统的有效工具。由于社会经济与科学技术的高速发展,现实生活中的各种基础设施如交通网络、电力信息网络、互联网网络等系统之间的耦合强度及复杂性越来越大,从而增加了研究基础设施的级联失效行为的难度。学者们把在基础设施网络中的耦合关系抽象为网络中的节点/边和节点/边之间的相互依赖关系。研究发现由于网络之间依赖关系的存在,增加了网络级联失效的风险,同时网络之间的复杂性越来越强。研究这类网络鲁棒性具有一定的现实意义,且通常用基于渗流理论得到的渗流阈值和分析最大联通片的相变行为来研究相依网络的鲁棒性。本文以复杂网络理论为基础,采用自平衡概率理论框架对多层网络及其鲁棒性进行分析。本文主要的研究工作如下:(1)详细介绍了复杂网络的级联失效及渗流理论分析。首先介绍了描述复杂网络结构特征的参数,本文研究用到的复杂网络模型及其生成方法。接下来对网络模型基于渗流理论进行建模求解,主要是通过生成函数以及自平衡概率方程的方法得到。根据网间耦合方式和耦合强度的不同对常见的相依网络模型进行分类,基于渗流理论分析了相依网络遭到攻击时的级联失效过程。(2)把基础设施网络中的耦合关系抽象为网络中的节点和节点之间的相互依赖关系。在前人基础上深入考虑两个网络之间部分点耦合的相依关系,设置参数q表示两个网络的耦合程度,在给定耦合程度的情况下研究相依网络在随机失效下的相变行为和渗流阈值的大小。采用自平衡概率理论建立此网络的理论分析框架,能够对已知度分布函数的任何网络进行相变行为分析。本文采用此理论分析框架对Erd?s–Rényi(ER)网络、Random Regular(RR)网络进行了理论分析和仿真分析,用来证明理论框架的正确性。通过理论与仿真分析的结果,得知随着耦合程度q的增大,网络间的相变行为也发生了变化,经历了从二阶相变到一阶相变的过渡。随着q从1到0,部分点相依网络的渗流阈值点随之减少,说明了部分点相依网络中相依程度越小,则相依网络的鲁棒性更好。(3)提出一种部分边相依模型(Partial Edge-Interdependent Networks,PEIN),采用一种自平衡概率理论建立该模型的理论分析框架,通过该框架来对PEIN网络在面临随机失效下的相变行为和渗流阈值进行分析。本文分别对规则网络、随机网络组成的部分边相依网络进行了理论分析和仿真分析,设置相依比例参数q表示两个网络的相依程度。采用自平衡概率理论的分析框架来对部分边相依网络的渗流行为进行分析。文中提供了详细的理论分析框架,用来研究相变行为、渗流阈值、临界的相变点以及网络的最大联通片的大小。研究表明随着网络相依比例参数q从1减小到0,部分相依网络在随机攻击下表现出从一阶相变到二阶相变的状态。在关键相依比例(8)处,系统从一阶相变转化为二阶相变,这个现象与部分节点相依的网络一样,且关键相依比例(8)相同,但是不同之处在于:随着相依比例参数q的变化,部分点相依网络的渗流阈值始终大于部分边相依网络。

关键词：渗流理论级联失效自平衡概率理论相变阈值相依比例

TGF-β/AMPK通路介导马凡综合征患者血管祖细胞早衰的机制研究

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TGF-β/AMPK通路介导马凡综合征患者血管祖细胞早衰的机制研究

作者：何海威华南理工大学

学位级别：硕士

目的:马凡综合征心血管病变是导致患者死亡的主要原因,而存在于主动脉血管壁外膜的血管祖细胞在血管损伤后的修复中发挥着重要作用,因此本研究旨在探讨TGF-β介导的马凡综合征血管祖细胞早衰机制,揭示马凡综合征患者血管稳态降低的原因... 详细信息

目的:马凡综合征心血管病变是导致患者死亡的主要原因,而存在于主动脉血管壁外膜的血管祖细胞在血管损伤后的修复中发挥着重要作用,因此本研究旨在探讨TGF-β介导的马凡综合征血管祖细胞早衰机制,揭示马凡综合征患者血管稳态降低的原因,为临床早期干预马凡综合征主动脉病变提供新的靶点和理论依据。方法:分别选取器官捐献供体以及行主动脉手术的马凡综合征患者主动脉组织,原代培养及免疫磁珠法筛选出c-kit血管祖细胞。运用Ki67增殖实验、Transwell迁移实验、SA-β-gal染色检测两组血管祖细胞的增殖、迁移能力以及衰老程度。并运用RNA测序方法比较两组细胞差异表达的基因,进行功能富集分析。对正常供体血管祖细胞予以TGF-β1(50ng/ml)干预48h,马凡综合征血管祖细胞予以TGF-β1-siRNA沉默TGF-β的表达,检测两种细胞的衰老情况,探讨TGF-β在血管壁干细胞衰老中的作用。在正常细胞培养基中分别加入TGF-β1和TGFβ1+Mito-Tempo,马凡细胞中加入Mito-Tempo(10uM)干预48h,探讨Mito-SOX在细胞衰老中的作用。在正常血管祖细胞培养基中分别加入TGF-β1和Mitofusion2-siRNA,在马凡细胞中加入Mitofusion2-siRNA干预48h,探讨线粒体功能改变对马凡血管祖细胞衰老的影响;在正常细胞培养基中分别加入TGF-β1和TGF-β1+AICAR,马凡细胞中加入AICAR(1mM)干预48h,探讨AMPK信号通路在血管祖细胞衰老中的作用。结果:与正常的血管祖细胞相比,马凡综合征血管祖细胞增殖、迁移能力降低,SA-β-gal染色阳性率增高,衰老相关蛋白p53、p21表达增多,细胞衰老明显,与细胞衰老相关的基因表达也同样增多。而且马凡综合征血管祖细胞高表达TGF-β1,线粒体形态改变,融合增多,Mito-SOX含量升高,p-AMPK表达减少。加入TGF-β1后可诱导正常的血管祖细胞衰老,并且线粒体形态改变,融合增多,线粒体活性氧产生增多,而加入活性氧去除剂,或者抑制线粒体融合蛋白表达后可缓解由TGF-β1诱导的细胞衰老。并且TGF-β1可抑制AMPK信号通路,激活这一通路可使TGF-β1诱导的细胞衰老缓解。结论:马凡综合征患者中较高浓度的TGF-β通过抑制AMPK信号通路导致线粒体形态改变,功能异常,使线粒体活性氧产生增多,氧化应激增强,激活衰老相关蛋白过表达,从而导致细胞衰老,功能下降。

关键词：血管祖细胞马凡综合征 TGF-β 衰老线粒体形态

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采用层次分析法的道路网整体匹配方法

武汉大学学报（信息科学版） 2015年第5期40卷 644-651页

作者：刘海龙钱海忠王骁何海威信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450001 9585l部队江苏南京210046

道路网变化较快,对其匹配和更新受到广泛关注。目前道路网匹配算法多集中于离散弧段间的匹配,匹配整体性不强,匹配精度不高。本文在分析道路匹配关系的基础上,借鉴人类认知客观世界从整体到局部的思想,对离散道路弧段通过Stroke模型进... 详细信息

道路网变化较快,对其匹配和更新受到广泛关注。目前道路网匹配算法多集中于离散弧段间的匹配,匹配整体性不强,匹配精度不高。本文在分析道路匹配关系的基础上,借鉴人类认知客观世界从整体到局部的思想,对离散道路弧段通过Stroke模型进行聚合处理,然后采用线、面相对位置关系探测候选匹配集,进行道路筛选及整体匹配。针对当前匹配方法中各相似权值确定较为随意的问题,本文在分析各相似指标关系的基础上,借鉴层次分析法中的决策思维方式,对道路网匹配中的各相似指标进行定性和定量分析,并自动分配权值,进而根据获得的整体相似度来自动匹配。实验结果表明,采用层次分析法进行道路网整体匹配,可有效提高匹配效率、正确率及自动化水平。

关键词：层次分析 Stroke 道路网匹配权值自动分配

Notch3信号通路调节主动脉夹层血管干细胞向平滑肌细胞分化的机制研究

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中华危重病急救医学 2023年第5期35卷 503-508页

作者：韩依池何海威李欣南方医科大学附属广东省人民医院(广东省医学科学院)急诊科广州510080

目的探讨主动脉夹层(AD)血管干细胞(VSC)向平滑肌细胞(SMC)分化过程中是否存在失调,并验证Notch3通路在该过程中的作用。方法获取南方医科大学附属广东省人民医院心脏大血管外科接受主动脉血管置换术的AD患者以及心脏移植供体的主动脉组... 详细信息

目的探讨主动脉夹层(AD)血管干细胞(VSC)向平滑肌细胞(SMC)分化过程中是否存在失调,并验证Notch3通路在该过程中的作用。方法获取南方医科大学附属广东省人民医院心脏大血管外科接受主动脉血管置换术的AD患者以及心脏移植供体的主动脉组织,用酶消化法以及c-kit免疫磁珠分选出VSC,将细胞分为正常供体来源的VSC组(Ctrl-VSC组)和AD来源的VSC组(AD-VSC组),用免疫组化染色法检测主动脉外膜VSC的存在,用干细胞功能鉴定试剂盒鉴定VSC。使用转化生长因子-β1(10μg/L)诱导分化7 d体外建立的VSC向SMC分化模型,并分为正常供体VSC来源的SMC组(Ctrl-VSC-SMC组)、AD的VSC来源SMC组(AD-VSC-SMC组)和AD的VSC来源SMC+Notch3抑制剂DAPT组(AD-VSC-SMC+DAPT组,诱导分化过程中加入DAPT 20μmol/L),用免疫荧光染色法检测主动脉中膜和VSC来源的SMC中的收缩型标志物钙调理蛋白1(CNN1)的表达,用蛋白质免疫印迹试验检测主动脉中膜和VSC来源的SMC中收缩型标志物α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、CNN1以及Notch3细胞内结构域(NICD3)的蛋白表达。结果免疫组化染色显示,主动脉血管外膜存在一群c-kit阳性的VSC,且无论是正常供体还是AD患者的VSC都具有向脂肪细胞和软骨细胞分化的能力。与正常供体血管组织相比,AD血管中膜收缩型SMC标志物α-SMA、CNN1表达下调(α-SMA/β-actin:0.40±0.12比1.00±0.11,CNN1/β-actin:0.78±0.07比1.00±0.14,均P<0.05),而NICD3蛋白表达上调(NICD3/GAPDH:2.22±0.57比1.00±0.15,P<0.05)。与Ctrl-VSC-SMC组相比,AD-VSC-SMC组收缩型SMC标志物α-SMA、CNN1表达下调(α-SMA/β-actin:0.35±0.13比1.00±0.20,CNN1/β-actin:0.78±0.06比1.00±0.07,均P<0.05),而NICD3蛋白表达上调(NICD3/GAPDH:22.32±1.22比1.00±0.06,P<0.01)。与AD-VSC-SMC组相比,AD-VSC-SMC+DAPT组收缩型SMC标志物α-SMA、CNN1表达上调(α-SMA/β-actin:1.70±0.07比1.00±0.15,CNN1/β-actin:1.62±0.03比1.00±0.02,均P<0.05)。结论AD的VSC向SMC分化过程中会出现失调,而抑制Notch3通路的激活可以恢复AD的VSC来源SMC收缩蛋白的表达。

关键词： Notch3 主动脉夹层南方医科大学免疫组化染色法血管外膜供体来源平滑肌细胞血管组织

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立交桥识别的CNN卷积神经网络法

测绘学报 2018年第3期47卷 385-395页

作者：何海威钱海忠谢丽敏段佩祥信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450000

OSM数据中立交桥结构的识别和分类,能够为构建多尺度模型、导航和位置服务、拥堵分析等提供重要信息。传统的立交桥识别方法依赖于人工设计的低层次特征,无法有效区分存在干扰路段的复杂立交桥结构。本文针对当前算法抗差性上存在的不足... 详细信息

OSM数据中立交桥结构的识别和分类,能够为构建多尺度模型、导航和位置服务、拥堵分析等提供重要信息。传统的立交桥识别方法依赖于人工设计的低层次特征,无法有效区分存在干扰路段的复杂立交桥结构。本文针对当前算法抗差性上存在的不足,提出了一种新的基于卷积神经网络的立交桥识别方法。该方法将矢量数据与栅格图像相结合,利用神经网络学习区分立交桥类型的高层次模糊性特征,从而对OSM中的复杂立交桥结构进行分类。试验表明,该方法有较强的抗干扰性,在复杂的立交桥形态分类中取得了良好的效果,并随着案例库的扩充和神经网络模型的优化存在进一步提升的空间。

关键词：制图综合立交桥识别卷积神经网络栅矢结合模式识别

顾及上下级空间关系相似性的道路网联动匹配方法

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测绘学报 2016年第11期45卷 1371-1383页

作者：刘闯钱海忠王骁何海威陈竞男信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450052

现有道路网匹配方法中,大多利用道路自身结点和弧段特征进行匹配,而较少注意道路邻域要素在道路网匹配中的重要定位参考作用,从而影响匹配效率和正确率的进一步提高。针对上述问题,本文提出了一种顾及上下级空间关系相似性的道路网联动... 详细信息

现有道路网匹配方法中,大多利用道路自身结点和弧段特征进行匹配,而较少注意道路邻域要素在道路网匹配中的重要定位参考作用,从而影响匹配效率和正确率的进一步提高。针对上述问题,本文提出了一种顾及上下级空间关系相似性的道路网联动匹配方法,即模仿人在读图时通过特征地物和空间关联寻找目标地物的思维过程,将匹配看作是一种特征目标寻找、信息关联传递的推理过程。首先,运用Stroke技术将复杂道路网进行等级划分。其次,通过道路骨架关联关系树构建道路网联动匹配模型。最后,选取高等级骨干道路作为起始特征对象,计算道路间的上下级空间关系相似性,逐级迭代使匹配信息在道路网联动匹配模型中传递,从而得到匹配结果。试验表明,本文算法缩小了待匹配数据的搜索范围,能够有效提高匹配正确率和效率,尤其在数据位移较大、存在非系统性几何位置偏差的情况下优势明显。

关键词：联动匹配空间关系 Stroke技术信息传递

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采用三元弯曲组划分的线要素化简方法

武汉大学学报（信息科学版） 2017年第8期42卷 1096-1103页

作者：钱海忠何海威王骁胡慧明刘闯信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450002

当前基于弯曲的线要素化简在化简过程中对于连续小弯曲的化简处理有所欠缺。针对此提出了基于三元弯曲组的化简方法。该方法首先将连续的弯曲划分到各个弯曲三元组中;然后针对三元弯曲的不同组合类型采用不同的化简方式进行化简;最后设... 详细信息

当前基于弯曲的线要素化简在化简过程中对于连续小弯曲的化简处理有所欠缺。针对此提出了基于三元弯曲组的化简方法。该方法首先将连续的弯曲划分到各个弯曲三元组中;然后针对三元弯曲的不同组合类型采用不同的化简方式进行化简;最后设计循环化简判断规则,重复化简过程直到所有弯曲满足化简阈值,从而实现连续弯曲的间隔化简。实验表明,该方法能够有效地保持弯曲的形态特征以及不同化简阈值结果间的层次性。

关键词：制图综合线要素化简曲线弯曲弯曲组渐进式化简

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道路网智能选取的案例类比推理法

测绘学报 2014年第7期43卷 761-770页

作者：郭敏钱海忠黄智深何海威刘海龙信息工程大学地理空间信息学院 61175部队南疆测勤队

从人类学习和认知角度,借鉴人工智能领域基于案例推理学习的成果,提出一种基于案例类比推理的道路网智能选取新方法。该方法将制图专家对某区域道路网的交互选取结果作为参考标准,对其进行结构化描述并构建和转化为案例库;计算机采用一... 详细信息

从人类学习和认知角度,借鉴人工智能领域基于案例推理学习的成果,提出一种基于案例类比推理的道路网智能选取新方法。该方法将制图专家对某区域道路网的交互选取结果作为参考标准,对其进行结构化描述并构建和转化为案例库;计算机采用一定的简化算法和泛化算法对该案例库进行分析和学习,获取检索效率更高和适应样本能力更强的案例模型库;计算机在对相似道路网自动选取时,根据获取的案例模型库,采用基于案例类比推理的方法,分析获取相应的解决方案,进而完成道路网智能选取。与已有研究成果相比,本方法以案例及其泛化模型来模拟专家思维,以计算机对案例模型的类比学习来进行相似道路网自动选取,增强了道路网选取中的智能性。最后对本方法的科学性和适用性进行验证,并对试验结果作分析和评价,同时指出了存在的问题和进一步的研究方向。

关键词：道路网案例案例模型库类比推理智能选取