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基于深度学习的巢湖水华遥感监测与预警研究

基于深度学习的巢湖水华遥感监测与预警研究

作者：胡宏明安徽大学

学位级别：硕士

湖泊水体富营养化是严重影响淡水资源化利用的主要危害之一。快速、准确、便捷的水华监测方法对于湖泊生态环境状况的研究、治理以及保护具有重要意义。巢湖地处安徽腹部,是安徽省内最大的淡水湖,巢湖水质健康程度对当地工农业发展以及... 详细信息

湖泊水体富营养化是严重影响淡水资源化利用的主要危害之一。快速、准确、便捷的水华监测方法对于湖泊生态环境状况的研究、治理以及保护具有重要意义。巢湖地处安徽腹部,是安徽省内最大的淡水湖,巢湖水质健康程度对当地工农业发展以及居民用水安全至关重要,及时有效的水华监测方法是了解巢湖水生态的重要举措,是水环境保护和水污染预防的重要前提。当前,人工实地采样监测效率低下,遥感技术具有大尺度、高时间、高空间、高光谱等优势,基于遥感的传统水华监测方法难以在精度和效率之间取得平衡,因此急需更加快速、精准的技术方法实现对巢湖水华进行监测和研究,深度学习方法在遥感解译具有高效和高精度的优势。前人对于巢湖水华暴发机理的研究较多,如何有效利用这些机理实现水华暴发的预警预测,对于巢湖水华的治理、防控以及避免生命财产损失具有非常重要的意义。本文通过分析和探究巢湖水华优势种随季节变化特点,发现水华光谱特性随季节变化的特点。基于此,本文通过制作了巢湖区域的春冬数据集与夏秋数据集以适应巢湖蓝藻水华季节性变化特点,通过训练获得适用于提取巢湖蓝藻水华的双季度注意力U-Net网络模型(Dual-seasonal self-attention U-Net,DSU-Net),在此基础上,揭示了2017-2020年巢湖水华的时空变化特点。进一步利用卷积神经网络和长短期记忆网络(Convolutional neural network and long short-term memory,CNN-LSTM),结合巢湖水华暴发前7天的气象数据和水文数据以及上述方法解译得到的水华结果,构建巢湖水华暴发预警模型。本研究的目的是为了实现湖泊水华快速、准确、便捷的监测,从而为水华暴发预警提供技术支持,为我国湖泊生态环境治理提供坚实的后盾。主要研究工作和结论如下:(1)基于DSU-Net网络的巢湖水华提取模型本研究是将数据集分为春冬数据集与夏秋数据集,并分别训练DSU-Net网络模型。基于DSU-Net模型验证训练结果:相较于其他水华提取方法,DSU-Net在水华提取方面更具优势,更容易获取水华特征从而实现高精度水华提取。实验表明,在精度验证中,本文方法的各指标参数均高于92%,尤其是,夏秋季节DSU-Net模型各指标参数均高于97%。在2020年影像泛化能力测试中,本文方法相对于FCN、U-Net以及SYU-Net依旧更具优势且f1得分均高于85%。基于上述DSU-Net水华提取方法解译2017-2020年巢湖水华并分析其时空分布特征。时间上,2017-2019年巢湖水华夏秋季暴发程度和范围远大于春冬季;2020年较为反常,春季水华暴发面积较大,而夏、秋季节水华暴发范围较低;空间上,水华暴发主要集中于巢湖西北部,同时岸边的水华亦有了向湖中心蔓延趋势。(2)基于CNN-LSTM网络的巢湖水华预警模型通过前人的研究可知,气象因素和水文因素是引起水华暴发的主要诱因。基于此,本研究利用气象数据和水位数据构建巢湖水华暴发预警数据集,结合CNN-LSTM网络模型实现巢湖水华预警预测。结果表明时序为7天的水华暴发预警模型明显优于4天、5天、6天时序测试结果。特别是,在水华暴发两类预测中预测准确率达94%,明显优于其他三组时序结果,在三类预测结果也均优于时序为4天和5天的结果;气象+水位数据组合训练策略优于单独气象数据和水位数据;春冬季节蓝藻水华活动低迷,因此更容易预测出春冬季节蓝藻水华暴发程度,夏秋季节由于水华暴发范围剧烈变化,影响因素众多,水华暴发预警能力相对较差。本文提出的巢湖水华解译方法效果较优,适用于巢湖蓝藻水华特点,可以实现精细化、快速识别水华目标;提出的巢湖水华预警模型可以实现较高精度的水华暴发预警,对于巢湖水华暴发风险具有一定的研究价值。本文方法对于其他湖泊的水华提取和水华暴发预警具有参考意义。

关键词：蓝藻水华深度学习遥感解译水华预警

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解读关键触发点领悟文章整体美

中学语文教学参考 2021年第35期 70-71页

作者：胡宏明建湖县汇文实验初中江苏盐城224700

阅读教学是学生、教师、教科书编者、文本之间的对话过程,如何运用文本完成这样的对话是教师需要重点考虑的问题。笔者认为这个问题有两个关键要素:一是对文本的解读,教师要善于,旁征博引,扎进文本的河流中,触碰作者的心境,把握文本的... 详细信息

阅读教学是学生、教师、教科书编者、文本之间的对话过程,如何运用文本完成这样的对话是教师需要重点考虑的问题。笔者认为这个问题有两个关键要素:一是对文本的解读,教师要善于,旁征博引,扎进文本的河流中,触碰作者的心境,把握文本的艺术之美;二是文本解读的切入,教师要善于抓住文本解读的关键触发点,形成主线问题任务链,带领学生深入研读文本,在字里行间感悟作者的情感。

关键词：文本解读触发点对话过程任务链研读文本艺术之美旁征博引阅读教学

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罐储油脂夏季降温自动喷淋装置

粮油仓储科技通讯 2004年第4期20卷 33-34页

作者：胡宏明中央储备粮精河直属库 833300

油脂在储藏期间,受空气、光、热、微生物、酶及金属离子的作用,很容易酸败.尤其在高温条件下,油脂中所含的不饱和脂肪酸生成自由基而形成的脂肪酸氢过氧化物,以及由其分解聚合而成的一系列氧化酸败产物,均加快了油脂自动氧化和水解酸败... 详细信息

油脂在储藏期间,受空气、光、热、微生物、酶及金属离子的作用,很容易酸败.尤其在高温条件下,油脂中所含的不饱和脂肪酸生成自由基而形成的脂肪酸氢过氧化物,以及由其分解聚合而成的一系列氧化酸败产物,均加快了油脂自动氧化和水解酸败的速度,使油脂劣变.我们在储油罐顶安装了自动喷淋装置,在炎热夏季进行了储油罐顶喷淋,降低罐温的试验.

关键词：罐储油脂夏季降温自动喷淋装置制作工作原理综合效益

立体风网自然通风均衡粮温技术在平房仓的应用

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粮食科技与经济 2006年第3期31卷 47-48页

作者：胡宏明中央储备粮精河直属库新疆精河833300

中储粮精河直属库通过2年的实践,研究的立体风网自然通风均衡粮温技术,不仅达到机械通风降温效果,而且在均衡粮温、节省能耗、保持储粮品质上效果也很显著。

关键词：自然通风均衡粮温立体风网

贯彻执行《棉花质量监督处罚暂行办法》应做好基础工作

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中国纤检 1996年第9期 6-7页

作者：胡宏明江苏涟水县棉麻公司

棉花是大宗农产品,它在流通中涉及面很广。棉花经营是否按国家标准、是否执行国家价格政策,直接关系到纺织工业的兴衰和人民的生活。近几年,在市场经济发展的进程中,有些配套法规尚未健全,加之有些执法部门执法不力,至使棉花质量偏离标... 详细信息

棉花是大宗农产品,它在流通中涉及面很广。棉花经营是否按国家标准、是否执行国家价格政策,直接关系到纺织工业的兴衰和人民的生活。近几年,在市场经济发展的进程中,有些配套法规尚未健全,加之有些执法部门执法不力,至使棉花质量偏离标准,压级,虚高等级的现象时有发生,扰乱了棉花经营秩序。国家经济贸易委员会等六部委局于1994年5月10日联合以国经贸[1994]234号文发布了《棉花质量监督处罚暂行办法》。

关键词：监督处罚棉花质量纤维检验机构暂行办法供销社棉花收购贯彻执行国家标准轧花厂一试五定

风雨人生路拳拳爱国心——访爱国华侨关英才先生

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现代工商 2003年第7期 22-23页

作者：胡宏明

能够采访到著名爱国华侨关英才先生，对笔者来说是一次难得的机会。走近周家嘴路和安国路交界处时，一幢威武壮观的大厦呈现在笔者眼前，这就是关老先生在上海市中心的办公大楼。关老的谈吐极富感染力，他的脸上总是绽放着充满魅力的微... 详细信息

能够采访到著名爱国华侨关英才先生，对笔者来说是一次难得的机会。走近周家嘴路和安国路交界处时，一幢威武壮观的大厦呈现在笔者眼前，这就是关老先生在上海市中心的办公大楼。关老的谈吐极富感染力，他的脸上总是绽放着充满魅力的微笑。他的眼睛里流露出坚定和自信。在采访关老的时候，他的窖智、机警、幽默和人生哲理给人极大的人生启迪。

关键词：关英才华侨投资体系马来奕电器公司关英才建筑公司孟州市房地产开发环境保护

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共生理念下的初中语文复习课堂评价体系

语文教学与研究 2021年第10期 144-145页

作者：胡宏明江苏省建湖县汇文实验初中

课堂评价是课堂教学活动的重要组成部分,有利于师生双方及时反思,改进教与学的内容与策略。基于共生理念下的初中语文复习课堂教学提倡学生个性发展,强调学生在主动思考和探究的基础上建构和生成知识。因此,如何综合考虑学习体验、能力... 详细信息

课堂评价是课堂教学活动的重要组成部分,有利于师生双方及时反思,改进教与学的内容与策略。基于共生理念下的初中语文复习课堂教学提倡学生个性发展,强调学生在主动思考和探究的基础上建构和生成知识。因此,如何综合考虑学习体验、能力增长、活动参与等方面进行综合评价,促进师生共生已经成为当下初中语文复习课堂实现师生共生理念实践研究的焦点之一。

关键词：初中语文课堂评价学习体验学生个性发展共生理念复习课堂师生共生课堂教学活动