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甘肃省黄河干支流水质差异及其影响因素分析

中国环境科学 2025年

作者：张晋博陆志翔罗艳冯起中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展重点实验室中国科学院大学

河流水质对流域的水资源安全和生态建设至关重要。以黄河流域甘肃段为研究对象，基于DEM数据、土地利用数据、水质监测数据和社会经济数据，采用Fragstats 3.3软件和Pearson相关分析方法，计算河道缓冲区景观格局指数，分析水质指标与... 详细信息

河流水质对流域的水资源安全和生态建设至关重要。以黄河流域甘肃段为研究对象，基于DEM数据、土地利用数据、水质监测数据和社会经济数据，采用Fragstats 3.3软件和Pearson相关分析方法，计算河道缓冲区景观格局指数，分析水质指标与景观格局的相关性，探讨影响甘肃省黄河干支流水质的因素。结果表明:(1)2018—2021年，除洮河水质指标浓度总体趋于增长外，甘肃省黄河干流和其他支流水质整体好转，但超过80%的监测点的总氮(TN)指标处于Ⅴ类以上，且渭河、泾河和庄浪河氮源污染水平仍然较高；总氮(TN)和氨氮(NH4+-N)高值区主要分布在流域中部和东部局部地区，大部分地区的总磷(TP)很高，化学需氧量(COD)值空间差异大，且高值区主要集中在兰州市、临夏回族自治州中部的局部地区。(2)景观格局与水质指标存在显著相关性，景观斑块聚集度和连通性越强，水质越好；景观斑块破碎化程度和离散程度越高，水质污染风险越高；(3)水质指标具有较强的空间差异，水质驱动因素结果表明氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)、高锰酸钾指数和化学需氧量(COD)指标主要受农村生活和农业生产影响，总氮和溶解氧指标主要受城镇生活和工业生产影响。研究结果为黄河流域甘肃段下一步的水质防治提供了依据。

关键词：景观格局河流水质驱动因素甘肃省黄河

无速度测量的微小型UUV鲁棒积分有限时间渐近跟踪控制

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控制与决策 2025年第1期40卷 196-204页

作者：梁洪涛李慧平喻俊志陕西师范大学物理学与信息技术学院西北工业大学航海学院北京大学工学院

针对具有模型不确定和海洋环境扰动的微小型无人水下航行器无速度测量轨迹跟踪控制问题,提出自适应鲁棒积分有限时间预设性能渐近控制方法.构造预置期望收敛时间的预设性能函数与误差转换函数,将跟踪误差由受限状态转化为非受限状态,其... 详细信息

针对具有模型不确定和海洋环境扰动的微小型无人水下航行器无速度测量轨迹跟踪控制问题,提出自适应鲁棒积分有限时间预设性能渐近控制方法.构造预置期望收敛时间的预设性能函数与误差转换函数,将跟踪误差由受限状态转化为非受限状态,其中期望的收敛时间可预先设置且不依赖误差初始状态.在此基础上结合状态扩张观测器和误差符号鲁棒积分控制,提出复合扰动快速补偿与连续抑制相耦合的状态输出反馈控制器,其中线性状态观测器用于快速补偿未知速度和复合扰动,而连续误差符号鲁棒积分控制则进一步抑制估计误差和避免抖振.该设计不仅能保证跟踪控制的瞬态和稳态性能,还可避免鲁棒积分控制需要精确已知扰动微分上界的保守假设以及对高控制增益的依赖.稳定性分析证明了闭环控制信号在有限时间内渐近收敛.仿真结果验证了所提出控制方法的有效性.

关键词：无人水下航行器跟踪控制有限时间预设性能误差符号鲁棒积分扩展状态观测器

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基于PLUS模型的典型农牧交错带土地利用驱动力分析与多情景模拟

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水土保持研究 2025年第1期32卷 368-378页

作者：张启扬刘仁志栾朝旭北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室

[目的]实现农牧交错带地区破碎化土地利用变化的精准预测，为农牧交错带土地利用预测与结构调整提供重要工具。[方法]研究针对性构建了农牧交错带土地利用模拟方法(APE-PLUS),引入土地扩张分析策略(LEAS)、基于多类型随机斑块种子的CA模... 详细信息

[目的]实现农牧交错带地区破碎化土地利用变化的精准预测，为农牧交错带土地利用预测与结构调整提供重要工具。[方法]研究针对性构建了农牧交错带土地利用模拟方法(APE-PLUS),引入土地扩张分析策略(LEAS)、基于多类型随机斑块种子的CA模型(CARS)、Markov模型和土地利用情景设计，解决农牧交错带土地利用模拟中斑块零散、景观破碎、变化机制复杂的问题。采用二调、三调土地利用数据，分析了2014—2020年土地利用变化及其驱动力，模拟了2032年科左后旗自然增长、生态优先、耕地保护和可持续发展情景下的土地利用格局。[结果](1)农牧交错带土地利用模拟方法(APE-PLUS)精度较高，Kappa系数为0.87,总体精度达到0.92;(2)科左后旗2014—2020年土地利用变化显著，全旗47.85%的土地类型发生改变，14.65%的土地由耕地转变为草地，DEM和水资源是这一时期土地利用变化的主要驱动力；(3) 2032年多情景预测中，可持续发展情景耕地面积增长1.31%,林地和草地分别减少了0.77%和1.72%,其他用地面积减小28.4%,相比于其他3种情景，土地利用数量结构与空间格局更合理。此情景有助于减缓耕地扩张趋势和草地缩减趋势，有效控制水土流失、土壤沙化问题，提高生态保护与经济发展的协调程度。[结论]农牧交错带土地利用模拟方法(APE-PLUS)对科左后旗的土地利用具有较高的模拟精度，可以对农牧交错带斑块级的土地利用变化进行高精度的预测。

关键词：土地利用变化农牧交错带 PLUS模型科尔沁左翼后旗驱动因子

考虑期权合同的零售商主导供应链多周期决策优化模型

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系统科学与数学 2025年

作者：万娜娜范建昌吴晓志杜娟西南科技大学经济管理学院南京财经大学营销与物流管理学院电子科技大学中山学院

考虑由一个供应商和一个强势零售商组成的两阶段零售商主导供应链,基于期权合同和包含期权的组合合同,构建了多周期情形下的供应链动态博弈模型,运用随机动态规划方法,研究了两种合同下供应商的多周期最优生产策略和零售商的多周期最优... 详细信息

考虑由一个供应商和一个强势零售商组成的两阶段零售商主导供应链,基于期权合同和包含期权的组合合同,构建了多周期情形下的供应链动态博弈模型,运用随机动态规划方法,研究了两种合同下供应商的多周期最优生产策略和零售商的多周期最优订货策略,提供近似算法来估计相应的最优策略参数。在此基础上,进一步探讨了不同期权合同形式对供应商和零售商的影响,发现期权合同对供应商更有利,而包含期权的组合合同对零售商更有利。最后,通过算例分析对上述结论进行了验证

关键词：零售商主导期权合同多周期生产多周期订货动态规划

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基于高斯加权投票的多实例点云位姿估计方法

光学学报 2025年

作者：张瀛杜弘志胡蕴博孙岩标邾继贵天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室

针对堆叠场景下物体相互遮挡、特征简单导致的位姿估计误差大和同一类多实例多目标点云位姿鲁棒性精确估计的问题，提出一种基于高斯加权投票的多实例点云位姿估计方法。首先为获取准确的对应点，避免因物体本身产生较多相似特征而产生... 详细信息

针对堆叠场景下物体相互遮挡、特征简单导致的位姿估计误差大和同一类多实例多目标点云位姿鲁棒性精确估计的问题，提出一种基于高斯加权投票的多实例点云位姿估计方法。首先为获取准确的对应点，避免因物体本身产生较多相似特征而产生大量倾向性投票的问题，提出一种基于高斯加权的投票方法，根据点对法向量的夹角作为加权标准对特征匹配进行加权投票，获得对应点集和粗估计位姿集合；然后引入距离不变性矩阵，通过特征向量的相似性将对应点集快速聚类，选取每一类中匹配分数最高的位姿，实现候选实例的位姿粗估计；最后利用基于中心点的细化聚类过滤重复的位姿，基于点云重叠度去除错误位姿，采用点到面的ICP算法完成位姿优化，获得精确的多实例位姿。最后，进行了仿真实验和机械臂分拣实验。结果表明：所提方法在堆叠工件仿真数据集下平均实例识别个数最高达10个，平均召回率和平均准确率的调和均值F1分数比对比方法的最高得分高16.56%，具有较强的鲁棒性；在实际场景中实现了堆叠工件的自动化分拣，平均抓取成功率达93%，相比于单一目标点云位姿估计方法提升33%，验证了该方法可以有效应用在堆叠场景下的机械臂自动分拣系统。

关键词：机器视觉位姿估计多目标识别点对特征高斯加权投票位姿聚类

单模态Lamb波检测板类结构损伤识别成像方法

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交通运输工程学报 2025年

作者：田亮王宇宁樊立龙赵健司志远天津城建大学土木工程学院中国铁建大桥工程局集团有限公司清华大学土木水利学院

采用单模态Lamb波对带矩形预制贯穿裂缝的钢板进行了损伤检测；将激励及接收换能器以稀疏阵列的形式布置于带损伤钢板上，基于ABAQUS软件建立了Lamb波在钢板中传播的数值模型，搭建了相应的试验平台，并通过数值模拟与试验分析了Lamb波... 详细信息

采用单模态Lamb波对带矩形预制贯穿裂缝的钢板进行了损伤检测；将激励及接收换能器以稀疏阵列的形式布置于带损伤钢板上，基于ABAQUS软件建立了Lamb波在钢板中传播的数值模型，搭建了相应的试验平台，并通过数值模拟与试验分析了Lamb波在钢板中的传播特征；基于MATLAB开发了钢板损伤定位程序，根据激励-接收换能器阵列的差值信号确定了椭圆轨迹，进而通过多组椭圆轨迹的交汇点确定了钢板的损伤位置，将多组椭圆轨迹进行数据融合处理，实现了钢板损伤定位并将其图像化显示；结合Lamb波损伤检测的数值仿真结果和试验数据，进一步对比了不同数据融合方法对钢板损伤定位精度的影响。研究结果表明：采用200 kHz的激励信号频率和双侧对称激励方式可以有效保证Lamb波的单模态特征，从而避免Lamb波传播时的频散效应和多模态干扰；对于单损伤钢板，幅值全加法和幅值全乘法的损伤成像误差均在5 mm以内；对于双损伤钢板，幅值全加法的成像结果出现难以区分的赝像，损伤成像误差高达30 mm，而幅值全乘法的成像结果接近真实损伤位置，最大误差仅为4 mm，且损伤成像对比度更明显，表明幅值全乘法在预测钢板多损伤时更有优势；数值模拟与试验信号得到的双损伤钢板的定位误差在2 mm以内，验证了数值模型具有良好的损伤预测精度。

关键词：桥梁工程 Lamb波椭圆定位损伤成像数据融合无损检测

激光清洗铝合金表面漆层的实验与工艺参数优化研究

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光电子·激光 2025年第2期 208-215页

作者：顾志同王涛冯伟峰张鑫姚涛河北工业大学机械工程学院

采用了纳秒脉冲激光对7050铝合金表面的丙烯酸聚氨酯漆进行了激光清洗，研究了激光功率、扫描速度和重复频率对除漆率和表面粗糙度的影响。通过对基体表面的超景深图像进行二值化处理，实现了对除漆率的定量分析。结果表明，随着激光功... 详细信息

采用了纳秒脉冲激光对7050铝合金表面的丙烯酸聚氨酯漆进行了激光清洗，研究了激光功率、扫描速度和重复频率对除漆率和表面粗糙度的影响。通过对基体表面的超景深图像进行二值化处理，实现了对除漆率的定量分析。结果表明，随着激光功率的增大，除漆率逐步提高，表面粗糙度先降低后升高。随着扫描速度和重复频率的增大，除漆率先升高后降低，表面粗糙度先降低后升高。采用GRNN(generalized regression neural network)神经网络模型建立了激光工艺参数与清洗质量之间的关联密度函数，通过MOSSA(multi-objective sparrow search algorithm)算法对模型进行多目标优化，得到了最佳的激光除漆工艺参数组合。在该激光工艺参数下，除漆率为99.16%,表面粗糙度为1.32μm。

关键词：激光清洗激光除漆神经网络优化算法

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基于机器视觉的碳纤维丝束微张力检测

激光与光电子学进展 2025年

作者：纪越张海李金义宋丽梅董九志天津工业大学控制科学与工程学院天津工业大学天津市电气装备智能控制重点实验室天津工业大学机械工程学院

纤维张力是制约碳纤维产品质量的关键因素，机器视觉检测方法因模型测量极限无法精确测量碳纤维丝束微张力。在现有机器视觉张力测量模型的基础上，本文提出一种引入神经网络的机器视觉碳纤维丝束微张力分类检测方法。根据纤维图像特征... 详细信息

纤维张力是制约碳纤维产品质量的关键因素，机器视觉检测方法因模型测量极限无法精确测量碳纤维丝束微张力。在现有机器视觉张力测量模型的基础上，本文提出一种引入神经网络的机器视觉碳纤维丝束微张力分类检测方法。根据纤维图像特征改进ResNet18模型，将纤维图像分类为振动图像和下垂图像，结合图像分类结果和图像处理算法，获取横向振动模型的测量下限，引入下垂弦模型解算纤维丝束微张力。结果表明：所提方法相比于SVM、传统CNN和ResNet18模型验证集准确率分别提升了14.2%、9.2%和10.5%，图像识别时间为3.5 ms。通过图像分类实现纤维张力分段解算的方法，突破单一横向振动模型的测量下限，在1.5～3 cN微张力区间内，机器视觉测量值与张力传感器测量值相对误差降低至±10%，碳纤维丝束的下垂高度和实际张力拟合优度达0.964。该方法有效提高碳纤维丝束微张力的检测精度。

关键词：机器视觉碳纤维张力图像处理神经网络非接触式检测

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共轴偏光瞳主被动复合无焦光学成像系统设计

光子学报 2025年

作者：张力李旭阳袁灏陆志贤许彤裕边立国中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学技术研究室中国科学院大学

为更好满足空间远距离跟踪成像的要求，设计了一种可调焦的主被动复合光学成像系统，实现了高缩束比、高分辨成像的目的。前端光学系统以共轴三反系统为基础，通过离轴优化设计了焦距为2 500 mm，视场角0.12°×0.12°，F数为8.33的共... 详细信息

为更好满足空间远距离跟踪成像的要求，设计了一种可调焦的主被动复合光学成像系统，实现了高缩束比、高分辨成像的目的。前端光学系统以共轴三反系统为基础，通过离轴优化设计了焦距为2 500 mm，视场角0.12°×0.12°，F数为8.33的共轴偏光瞳系统。后端光学系统采用共孔径分光结构，由分光镜分为两路。一路为被动可见光成像，工作谱段为450～850 nm，成像端采用5片透镜作为成像镜组，后两片透镜为补偿镜组可实现1 km～无穷远范围的连续调焦。另一路主动成像采用激光外差相干成像，工作波长为1 550 nm，通过孔径分光完成收发一体的成像系统设计。设计结果表明，被动成像系统在100 lp/mm时各视场调制传递函数均大于0.34，接近衍射极限，主动成像系统波像差优于1/300λ，满足成像质量要求。

关键词：光学设计偏光瞳主被动复合连续调焦无焦系统