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利用点重要性序列的等高线间接综合

武汉大学学报（信息科学版） 2024年第5期49卷 856-867页

作者：程璐郭庆胜费立凡魏智威武汉大学资源与环境科学学院湖北武汉430079 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 中国科学院空天信息创新研究院北京100830

在等高线综合方法中,基于三维(3D)Douglas-Peucker(3DDP)算法的等高线间接综合具有良好的应用前景。3DDP算法是通过设置阈值达到删除地表次要点、保留主要点的目的,然而这种通过阈值更新的方式来获得目标综合尺度所需保留的点集,影响了... 详细信息

在等高线综合方法中,基于三维(3D)Douglas-Peucker(3DDP)算法的等高线间接综合具有良好的应用前景。3DDP算法是通过设置阈值达到删除地表次要点、保留主要点的目的,然而这种通过阈值更新的方式来获得目标综合尺度所需保留的点集,影响了等高线间接综合的效率,且未考虑点被选取时的语义信息。因此对3DDP算法进行修改,并将基于“最佳位置”收敛法提取的结构化地形特征线作为综合约束,提出一种利用点重要性序列的等高线间接综合方法,即在不删除任何点的情况下,根据点的几何与语义权重计算其重要性值,形成包含所有点的重要性值从大到小排列的一个点重要性序列,并从该点重要性序列中确定目标综合尺度所需保留的点集,从而实现等高线间接综合。实验表明,所提方法不仅能够提高等高线间接综合的效率,而且还能有效地防止等高线拓扑关系的变异。

关键词： 3D Douglas-Peucker算法地形特征线点重要性序列等高线间接综合

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高强方钢管超高性能混凝土柱地震损伤分析

高强方钢管超高性能混凝土柱地震损伤分析

作者：何嘉威长江大学

学位级别：硕士

结合原型的两阶段遥感图像无监督域适应分割模型

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计算机科学与探索 2024年第8期18卷 2091-2108页

作者：李政威汪西莉艾美陕西师范大学计算机科学学院西安710119

遥感图像数据量较大,地物类别较多,局部特征与全局特征差距较大,域内特征差异较明显,导致传统的迁移学习难以有效提升模型的推广性能。为此,在传统基于对抗对齐域间特征的无监督域适应模型基础上,提出一种结合原型的两阶段遥感图像无监... 详细信息

遥感图像数据量较大,地物类别较多,局部特征与全局特征差距较大,域内特征差异较明显,导致传统的迁移学习难以有效提升模型的推广性能。为此,在传统基于对抗对齐域间特征的无监督域适应模型基础上,提出一种结合原型的两阶段遥感图像无监督域适应分割模型。引入原型表达类别特征,通过原型获取模块获取和更新原型,利用原型施加模块并结合自注意力,将类别全局特征施加到裁剪得到的局部图像特征中,使分割网络兼顾局部和全局类别信息,更好地提取两个域的不变特征。利用目标域图像的伪标签将目标域图像分为易分割和难分割图像,通过对抗和自训练的方式减少目标域的域内特征差异,以便更好地提取目标域难易图像的域内不变特征。利用已知像素类别的分割预测图计算每个像素和相邻像素的上下文关系,生成像素上下文关系图,通过使输出级判别网络判别输入的两个域分割结果的像素上下文关系图来自于哪个域,迫使分割网络更好地提取域不变上下文关系,缓解同谱异物现象。在两个数据集上的实验结果表明,所提模型可以有效缓解局部特征与全局特征差距较大、域内特征差异明显以及同谱异物现象带来的模型迁移性能下降问题,相较于先进的域适应分割方法更具有优势。

关键词：图像分割遥感图像无监督域适应全局和局部特征像素上下文关系

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翼型涡流发生器强化翅片管式换热器换热性能的数值研究

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翼型涡流发生器强化翅片管式换热器换热性能的数值研究

作者：洪凯威广州大学

学位级别：硕士

翅片管式换热器作为工业中应用最为广泛的换交热设备,提升翅片管式换热器的综合换热性能对实现节能减排及提高能源利用效率具有重要意义。本文通过将NACA2032c-il翼型型线融入到涡流发生器(Vortex Generator,VG)的结构设计中,设计出了... 详细信息

翅片管式换热器作为工业中应用最为广泛的换交热设备,提升翅片管式换热器的综合换热性能对实现节能减排及提高能源利用效率具有重要意义。本文通过将NACA2032c-il翼型型线融入到涡流发生器(Vortex Generator,VG)的结构设计中,设计出了矩形翼型涡流发生器(RAVG)、梯形翼型涡流发生器(TAVG)和三角翼型涡流发生器(DAVG)三种新型涡流发生器用于提升翅片管式换热器的综合换热性能。通过数值模拟和优化设计的方法研究了新型翼型涡流发生器对翅片管式换热器空气侧流动与换热特性的影响。主要研究内容和成果如下:(1)对配备三种翼型VG的翅片管式换热器的流动及换热特性进行了三维数值研究。研究发现:三种翼型涡流发生器均可有效产生纵向涡流,显著提升了空气侧冷热空气的热混合效果及翅片表面的对流换热性能。对比三种翼型VG发现,RAVG在带来最大换热性能的同时也具有最大的流动阻力,其综合评价因子PEC最大提升可达1.29。(2)为进一步降低RAVG在强化换热的同时带来的压力损失,本文进一步将RAVG和椭圆管进行组合运用。根据二次流强度理论进一步对比不同尺寸RAVG及传统平板矩形VG的综合换热性能。并进行紧凑性研究,探究不同椭圆管横向间距下对综合换热性能及单位体积换热量的影响。研究发现,与传统的平板结构VG和没有装配VG的圆管案例相比,RAVG和椭圆管的组合运用在PEC方面的最大提升幅度分别达到8.8%和35%。紧凑性研究表明,当椭圆管的无量纲横向间距St/Sl=0.7时,实现了综合传热性能和单位体积换热量之间的最佳平衡。(3)采用响应曲面法和多目标遗传算法,在两种工况下对装配翼型VG和椭圆管的翅片管式换热器进行了多目标优化研究。优化目标为传热性能(Nu)和紧凑性((Q/VΔT)/(Q/VΔT)0)的最大化,以及流动阻力(f)的最小化。优化变量分别为翼型VG的后沿高度(h1)、弦长(LC)和椭圆管间的横向间距(St/Sl)。优化结果显示,St/Sl对Nu和f的影响最为显著,而对紧凑性影响最大的因子为h1,Lc对三个目标的显著性最低。在Re=800的工况下,最优设计点为h1=2.04mm,Lc=6.2mm和St/Sl=0.86。在Re=2000的工况下,最优设计点为h1=1.57mm,Lc=6.53mm和St/Sl=0.85。

关键词：强化换热涡流发生器翅片管式换热器数值模拟多目标优化设计

二维层状纳滤复合膜微观结构调控与分离性能研究

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二维层状纳滤复合膜微观结构调控与分离性能研究

作者：陈良威广州大学

学位级别：硕士

废水中含有的有机微污染物对水环境和人类健康潜在造成不可估量的危害。相较于传统的水处理方式,膜分离技术（如超滤、反渗透、膜蒸馏）因其高效分离、经济效益和可扩展性等特点,在农业、食品科学、制药和生物医学等领域得到广泛应用。... 详细信息

废水中含有的有机微污染物对水环境和人类健康潜在造成不可估量的危害。相较于传统的水处理方式,膜分离技术（如超滤、反渗透、膜蒸馏）因其高效分离、经济效益和可扩展性等特点,在农业、食品科学、制药和生物医学等领域得到广泛应用。作为纳滤技术的核心,纳滤膜被认为是低能耗、经济高效、零排放二次污染物和可扩展性的理想选择。纳滤膜因其孔径适中、工作压力低、表面带电等特点,已被广泛应用于医药及食品废水中的离子、染料、有机物及有机溶剂等领域。然而,传统纳滤膜在渗透率和选择性（Trade-off）的平衡问题上受到了一定限制。开发高效、低成本、长使用寿命的新型分离膜,是目前国际上面临的重大挑战。因此,本文选用氧化石墨烯（GO）纳米片作为纳滤膜的中间层或选择性过滤层材料,并通过简便、温和的制备方法,成功制备了一系列复合纳滤膜。通过对纳滤膜的界面与表面结构进行精确调控,使其具备优异的分离性能、抗污染性及自清洁性能。这一创新有望在提高纳滤技术的效率和可行性方面取得显著的进展。主要研究内容如下:（1）采用新型的层层堆叠的制膜方法,以Zn5（OH）8（NO3）2·2H2O（ZON）纳米粒子插层GO形成GZ纳米颗粒充当填充材料,通过GO-GZ-GO-GZ-GO的顺序将纳米材料依次真空过滤,考察了ZON纳米粒子的投加量对GZ复合纳滤膜相关性能的影响。通过SEM,AFM、FTIR、Raman、XPS和Zeta电位等表征,对膜的形貌、结构等进行评价。研究结果表明,随着ZON的添加量逐渐增多,膜的结构从致密逐渐变得疏松,表面的粗糙度也逐步增加,此外,膜的负电性也得到了降低。将ZON嵌入到GO中,使纳滤膜通量得到迅速提高,获得的GZ-3膜的纯水通量可达48.66 LMH/bar,相比纯GO膜的通量提高了8倍;GZ-3膜过滤20ppm Rh B染料和1000 ppm Na2SO4盐溶液的水渗透量为42.79 LMH/bar和44.78 LMH/bar,分别是纯GO膜（5.5LMH/bar）的7.8和8.1倍,截留率为99.86%和44.87%。添加了ZON纳米粒子,GO复合纳滤膜的耐压性和得到显著提高,从而膜稳定性增强,在测试的12h内,膜的水渗透量和对Rh B的截留率分别稳定在42.7 LMH/bar和96.6%。（2）采用组合策略,构建用于精准分子纳滤的光催化层状GO/Bi OBr（GB）膜。通过在尼龙基底上预生长Bi OBr薄片以及微调GO共生长溶液中的Bi OBr剂量,在堆叠过程中通过过滤获得可调节层间距的GB膜。通过SEM,AFM、FTIR、Raman、XPS和XRD等手段,对膜的形貌、结构、层间距等进行了表征。以多孔尼龙膜为支撑层,制备GB复合纳滤膜。结果表明:Bi OBr的添加可导致膜由致密态变为疏松态,且随着处理时间的增长,膜的表面粗糙度增大,亲水性增强。在该复合膜中,随着Bi OBr含量的升高,层间距也随之增大,而且与纯GO膜相比,GB膜表现出优异的透水性和突出的分子纳滤膜选择透过性以及光催化自清洁性能。GB-3膜的渗透率为493.9LMH/bar,对CR和VB染料的留存率分别为100%和99.1%。此外,通过在Nylon膜上预生长Bi OBr,通过GO和Bi OBr的协同作用,大大增强了GB膜的光催化自清洁能力,增强了其实用性。（3）采用界面聚合法将Al（OH）3纳米颗粒作为GO纳米片插层,并制作了高性能的TFC膜与可调控的2D夹层GO/Al（OH）3（GA）。通过SEM,AFM、FTIR、Raman、XPS和XRD等手段,对膜的形貌、结构、层间距等进行了表征。随着膜从Nylon基底演变为三层TFC-GA-0.12膜,通量从2333.5 LMH/bar急剧下降至15.45 LMH/bar,具有明显的下降趋势。结果表明,由于Al（OH）3和GO纳米片之间的的通道尺寸可以通过调节Al（OH）3负载来实现。通过控制TMC反应时间（30s）得到最优的TFC-GA-0.12膜。TFC-GA-0.12膜的水通量为15.45LMH/bar,比TFC-GO膜提高了3.25倍,对Rh B染料和Na2SO4盐溶液的水渗透量为14.48LMH/bar和15.48LMH/bar,分别为TFC-GO膜（5.15LMH/bar）的2.8和3倍,截留率为97.35%和80%。测试了膜12h内的稳定性,循环运行12h后膜的水渗透量和对Rh B的截留率分别稳定在10.38 LMH/bar和97.2%。

关键词：二维膜纳滤氧化石墨烯溴氧铋界面聚合有机废水分离性能

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购买价金担保制度研究

购买价金担保制度研究

作者：邢宇威黑龙江大学

学位级别：硕士

购买价金担保制度的构建能够有效打破在先浮动担保人创设的“位势垄断”,解决中小企业融资难题,合理平衡各方当事人利益,对维护现代动产担保交易的稳定发展具有重要的意义。作为一项具有超级优先效力的新兴担保制度,《民法典》仅用第41... 详细信息

购买价金担保制度的构建能够有效打破在先浮动担保人创设的“位势垄断”,解决中小企业融资难题,合理平衡各方当事人利益,对维护现代动产担保交易的稳定发展具有重要的意义。作为一项具有超级优先效力的新兴担保制度,《民法典》仅用第416条进行原则规定,构成要件、适用范围模糊不清,有关清偿的优先顺位规则也没有达到现代动产担保交易法所要求的清晰程度,难以从容应对实践中购置款融资担保交易的多元化和繁杂化。因此,有必要对购买价金担保权制度的成立要件、存续和顺位规则进行分析,细化包括价款债权种类、抵押物范围等一系列构成要件,明确购买价金担保权登记宽限期起算点及公示制度,引入“双重身份原则”解决债权内容变更“以新还旧”等价款担保存续难题。同时,还应明确多个权利竞存时购买价金担保权的实现顺位规则,做好与其他担保权利或制度的协调和衔接。

关键词：购买价金担保权超级优先效力顺位规则

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陕西省碳排放时空格局演变及其影响因素

中国环境科学 2024年第4期44卷 1826-1839页

作者：陈怡凌莉古圳威张渝刘京西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 农业农村部西北旱地农业绿色低碳重点实验室陕西杨凌712100 陕西省农业检验检测中心陕西西安710014

基于DMSP/OLS和NPP/VIIRS夜间灯光数据,运用探索性空间分析、冷热点分析和标准差椭圆分析等方法,估算了2000~2020年陕西省碳排放量,探讨了陕西省碳排放的时空演化特征,并构建了空间杜宾面板模型分析其影响因素.结果表明:(1)2000~2020年... 详细信息

基于DMSP/OLS和NPP/VIIRS夜间灯光数据,运用探索性空间分析、冷热点分析和标准差椭圆分析等方法,估算了2000~2020年陕西省碳排放量,探讨了陕西省碳排放的时空演化特征,并构建了空间杜宾面板模型分析其影响因素.结果表明:(1)2000~2020年陕西省碳排放总量呈现持续增长趋势;碳排放分布具有显著的地域差异规律,呈现“陕北>关中>陕南”的分布态势.(2)碳排放重心向陕西东北方向移动,说明陕西东部地区和北部地区对全省碳排放量的影响作用加强;碳排放具有显著的空间正自相关性,即表现为集聚效应;碳排放的冷热点转化较为明显,热点在陕北地区扩张,冷点逐渐消失.(3)陕西省碳排放的直接正向影响因素有城镇化率、人口数量、单位GDP能耗、产业结构和经济增长,其中城镇化快速发展和人口规模扩大是陕西省碳排放持续增长的主要推动力.

关键词：碳排放夜间灯光数据时空格局影响因素陕西省

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声动3D路面防滑安全带功能提升机制及关键技术研究

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声动3D路面防滑安全带功能提升机制及关键技术研究

作者：张梦威重庆交通大学

学位级别：硕士

大量道路交通事故数据表明,驾驶员在急转弯、连续转弯、连续下坡、路侧险要等特殊路段行驶过程中出现交通事故的概率明显提高。然而,传统如彩色抗滑薄层、振动标线等警示设施往往仅依赖单一种类的感官刺激进行警示,这样的设计不仅容易... 详细信息

大量道路交通事故数据表明,驾驶员在急转弯、连续转弯、连续下坡、路侧险要等特殊路段行驶过程中出现交通事故的概率明显提高。然而,传统如彩色抗滑薄层、振动标线等警示设施往往仅依赖单一种类的感官刺激进行警示,这样的设计不仅容易被驾驶员忽视,还可能影响行车的舒适度。因此,本文深入探讨了驾驶员的驾驶心理特征,并在此基础上设计了一种结合视觉、听觉和振动感知的三维警示系统,旨在提升驾驶员的注意力,同时确保行车的舒适性。首先,基于驾驶员的视觉、听觉以及车辆振动理论,对声动3D防滑安全带进行了设计研究。通过光影、虚实、明暗的巧妙对比,为驾驶员呈现了路面图案的三维立体效果;同时,从轮胎与路面噪音的机理出发,结合乐理基础,将杂乱无章的噪音转化为具有警示意义的韵律化声音;此外,本文还将车辆振动与人的主观感受相结合,进行了针对性的设计。这种结合了平面3D图案、路面声音和车辆振动的三维行车安全警示系统,旨在通过多维度的感知刺激,有效提高驾驶员的注意力,从而达到更好的警示效果。为了验证这一系统的有效性,本文采用了驾驶模拟实验和现场驾驶试验的方法。通过实时监测驾驶员的注视时间、注视点分布、瞳孔变化率以及心率增长率等心理变化参数,本文深入研究了驾驶员在不同感官刺激下的驾驶心理特征。实验结果表明,与传统路面标线相比,3D图案更能吸引驾驶员的注意力;而适当的声音设置则能有效缓解驾驶疲劳,提升驾驶员的专注度;同时,合理的车辆振动设计也能在不影响行车舒适性的前提下,作为一种有效的警示方式。特别是在三种感官刺激叠加作用下,驾驶员的瞳孔变化率和心率增长率均出现了显著的提升,瞳孔变化率上升了8.54%、3.87%,心率增长率上升了15.94%、9.24%。此外,本文还利用三轴加速仪测量了车内振动加速度,并结合驾驶员的主观感受,研究了不同槽宽下车辆振动对驾驶舒适性的影响。结果显示,在12mm刻槽的防滑安全带上行驶时,驾驶员的不适感较为轻微;而在20mm刻槽的防滑安全带上行驶时,驾驶员的不适感则相对明显。因此,本文提出了将两种刻槽进行组合设计的方法,以在确保行车舒适性的同时,实现对驾驶员的有效警示。同时,本文还利用摆式仪法和铺砂法测量了刻槽路面的抗滑摆值与构造深度,发现与普通路面相比,12mm涂色横向刻槽,路面抗滑摆值下降了1.61%,而20mm涂色横向刻槽、12mm横向刻槽、20mm横向刻槽路面抗滑摆值分别提升了5.65%、31.85%、42.74%。结果表明,路面刻槽可以显著提升路面的抗滑性能,且随着刻槽宽度的增加,抗滑性能也会相应提升。但需要注意的是,路面彩画可能会降低路面的抗滑性能。最后,本文以重庆市涪陵区白武路声动3D防滑安全带项目为例,从视觉、听觉和振动感知三个角度对该系统的实际效果进行了全面分析。结果表明,声动3D防滑安全带在提供良好警示作用的同时,还能有效提升路面的抗滑性能,为驾驶员提供更加安全、舒适的行车环境。

关键词：声动路面路面振动视认安全性驾驶舒适性路面抗滑性能

基于人工智能的表层漂流浮标轨迹预测方法研究

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基于人工智能的表层漂流浮标轨迹预测方法研究

作者：扈威齐鲁工业大学

学位级别：硕士

海洋表层漂流浮标是一种实时采集海洋水文气象生态环境数据的监测设备,具有体积小、功耗低、布放便捷的特点,在全球海洋观测中发挥着非常重要的作用。表层漂流浮标轨迹预测对于海洋监测设备运行维护、设备投放位置选取等均具有非常重要... 详细信息

海洋表层漂流浮标是一种实时采集海洋水文气象生态环境数据的监测设备,具有体积小、功耗低、布放便捷的特点,在全球海洋观测中发挥着非常重要的作用。表层漂流浮标轨迹预测对于海洋监测设备运行维护、设备投放位置选取等均具有非常重要的意义。由于海洋表层漂流浮标的漂流运动受海流、风、浪等多种动态环境因素的影响,准确预测漂流浮标的轨迹具有很大的挑战。与此同时,人工智能技术的兴起极大地促进了海洋环境监测领域的发展和进步。本文将利用人工智能技术,根据表层漂流浮标轨迹预测需求,分别开展问题建模、算法实现与软件系统集成等方面的研究工作,设计实现了浮标轨迹预测模型,并且开展了大量的验证实验对比分析模型的有效性,采用误差分析对漂流轨迹预测结果进行定量评价,最后研发了软件系统对轨迹预测模型进行集成应用与测试。首先,本文以浮标所在海域的表层海流和剖面海流数据等海洋环境数据作为输入,构建了深度神经网络(Deep Neural Networks,DNN)模型,以捕捉海流速度等海洋环境数据与浮标漂流速度之间的映射关系,从而实现对浮标漂流轨迹的预测。为了提高模型的预测效果,本文利用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对模型的超参数进行优化。实验结果表明,相比于传统的深度神经网络模型和线性回归模型,本文所构建的基于遗传算法的神经网络模型(GA-DNN)具有较好的预测性能,预测的准确性得到了很大提升,但是仍存在长时序预测能力不足的问题。其次,为了解决表层漂流浮标轨迹长时序准确预测问题,本文利用卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)、双向门控循环单元(Bidirectional Gated Recurrent Unit,Bi GRU)和注意力机制(Attention Mechanism,AM),构建了混合多层神经网络模型(即CNN-Bi GRU-Attention),在考虑海洋环境因素的同时融入浮标历史漂流轨迹的时间序列特征来预测浮标的漂流轨迹。为验证模型的预测能力,本模型与传统的机器学习模型和神经网络模型进行了对比试验,实验结果表明,CNN-Bi GRU-Attention模型具有良好的收敛性、准确性和泛化能力。为了验证模型的健壮性,本文针对浮标有无水藩以及是否流经涡旋和湍流海域展开了相应的实验,实验表明在相对复杂的海洋环境下,模型依然能够达到不错的预测效果。然后,本文在考虑海洋环境因素和浮标历史漂流轨迹的时间序列特征的同时,结合不同浮标漂流位置序列的空间特征,构建了基于光谱时间图神经网络(Spectral Temporal Graph Neural Network,Stem GNN)的浮标轨迹预测模型,将同时刻多组浮标的历史漂流速度数据及其海洋环境数据作为输入,模型自动捕捉多个浮标漂流轨迹之间可能的潜在的关系,进而通过学习捕捉单个浮标漂流的运动规律和其他浮标之间共有的运动规律,实现基于时空分布特征的海洋表层漂流浮标轨迹预测。最后,本文对上述所构建的三种浮标轨迹预测模型开展了对比试验,并在Cyber Infrastructure环境下,采用Web编程技术、Web GIS电子地图技术,构建了漂流浮标轨迹预测系统,该系统对上述的三种浮标轨迹预测模型进行了集成调用,同时还提供了浮标历史轨迹查询和浮标数据分析等功能。本文从海洋环境时空特征变化分析的角度,分别构建了三种的表层漂流浮标轨迹预测模型,实现了对漂流浮标的轨迹预测。同时,本文还将三种轨迹预测模型进行了集成应用,构建了漂流浮标轨迹预测系统。本文将人工智能技术和Web编程技术进行了结合,应用到了浮标轨迹预测领域,是一次有效的尝试,能够为漂流浮标的日常管理、浮标投放选址等提供有力的技术支撑。

关键词：人工智能表层漂流浮标轨迹预测神经网络模型时序数据分析