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基于XGBoost优化算法的G型恒星分类研究

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基于XGBoost优化算法的G型恒星分类研究

作者：苏智杰江西财经大学

学位级别：硕士

人类作为一个物种、一个文明,想要生存下去,避免悲惨的灭亡结局,就必须把视线和精力投向头顶的星辰大海,正如复活节岛的波利尼西亚人必须要把生的希望投向浩瀚的太平洋一样。所以,对太空的探索尤为重要,而对恒星的分类是探索太空的重要... 详细信息

人类作为一个物种、一个文明,想要生存下去,避免悲惨的灭亡结局,就必须把视线和精力投向头顶的星辰大海,正如复活节岛的波利尼西亚人必须要把生的希望投向浩瀚的太平洋一样。所以,对太空的探索尤为重要,而对恒星的分类是探索太空的重要组成部分,恒星的分类研究除了在卫星导航、太空种植、开发能源等方面有重要意义,还可以帮助我们研究恒星的起源与演变过程并理解银河系乃至宇宙的演化过程。对恒星的分类通常采用摩根·肯那分类法,即利用恒星温度从高到低分类为O,B,A,F,G,K,M,R,S,N等类型,再细分为各子型恒星,如G型恒星可分为G0,G1,…,G9。然而,恒星的温度并不能直接测得,而是通过对可以通过望远镜观测得到的恒星光谱数据进行分析得到。目前,研究者们普遍使用模板匹配法来对恒星进行分类,但是LAMOST与SDSS等巡天计划正在以每天上万条的速度获取恒星光谱数据,巨大的数据量使得模板匹配法难以满足需求,因此探索自动化光谱分类具有重要研究意义。本文选取太阳所在的G类恒星的光谱数据进行分类研究,数据均来源于LAMOST DR5。在获取数据后,先对下载的数据进行预处理,包括缺失值处理、归一化处理以及平衡数据处理。然后,选取多分类评价指标加权平均F1得分作为对各类算法分类效果的评价指标,介绍K最近邻、XGBoost、随机森林、支持向量机、MLP等算法的原理并测试各类算法对处理前后数据的分类效果,发现XGBoost分类得分0.7265明显优于KNN分类得分0.5897。最后,利用网格搜索和Stacking等方法优化XGBoost算法得到其对处理后数据分类得分0.9171。对其分类结果进行分析,得出以下几点结论:（1）SMOTE过采样技术在G型恒星光谱分类中,并不能提升机器学习算法的分类性能,使用相同数量的平衡数据为训练集,原始随机数据为测试集,可以在不影响公平性的情况下提升算法学习性能。（2）在G型恒星光谱的分类问题上,XGBoost算法的分类效果优于高斯贝叶斯、逻辑回归、K最近邻、决策树、随机森林、极端随机树算法,集成算法分类效果也普遍优于传统机器学习算法。（3）网格搜索优化能在较大程度上提高XGBoost算法对G型恒星光谱的分类效果,Stacking优化也能在一定程度上提升包括XGBoost、随机森林、支持向量机、MLP在内的多种算法对G型恒星光谱的分类效果。本文最终模型对G型恒星分类加权平均F1得分为0.9171,对于10类的多分类问题来说,是个不错的得分,可作为G型恒星自动化分类的模型并进行优化研究。（4）在多种算法分类中,G1、G4类恒星存在分类精确率略低的问题,G2类恒星存在召回率略低的情况,可能是由于G2类恒星和G1、G4类恒星光谱存在较强相似性,导致G2类恒星的光谱在机器学习算法的学习中容易被划分为G1和G4类恒星,影响最后的分类效果。

关键词： G型恒星分类 XGBoost算法网格搜索 Stacking优化 LAMOST数据

区域旅游-经济-环境耦合协调度研究 ——以安徽省为例

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区域旅游-经济-环境耦合协调度研究 —...

作者：苏智杰中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

作为新兴产业和无烟工业,旅游业是提高生活质量全面建设小康社会的必然要求,也是世界经济和社会发展的必然结果。但旅游业在带来巨大经济、社会效益的同时,也可能会对生态环境造成一定的消极影响。因此开展旅游-经济-环境体系耦合协调... 详细信息

作为新兴产业和无烟工业,旅游业是提高生活质量全面建设小康社会的必然要求,也是世界经济和社会发展的必然结果。但旅游业在带来巨大经济、社会效益的同时,也可能会对生态环境造成一定的消极影响。因此开展旅游-经济-环境体系耦合协调研究具有重要意义。本文以安徽省作为研究对象,通过选取19个有效指标来确定安徽省旅游-经济-环境体系评价指标体系,并运用耦合协调度理论来构建耦合协调度模型,在此基础上借助ArcGIS平台从不同角度探索2008-2017年安徽省旅游-经济-环境体系的时空演变多重特性,得出以下研究结果:（1）在2008-2017年安徽省旅游-经济-环境体系综合发展水平表明安徽省整体体系的耦合度较高且稳定,耦合协调度从勉强协调型向良好协调型演变,但子系统间存在明显的滞后效应,以2012年为分界点,前后分别呈现经济滞后和环境滞后。（2）从时序演变角度分析,子系统两两间的耦合度均在高水平耦合阶段,并且旅游-经济高耦合情况最为明显,说明旅游产业的发展已经成为影响安徽省经济增长不可忽视的重要因素之一,进一步探究系统趋势性和周期性,结果显示皖中区域协调发展呈上升态势,年增速为1.42%,而皖北区域发展相对缓慢,年增速为0.98%。同时,皖南区域演变周期与安徽整体特性相似,皖中与皖北演变周期相似。（3）从空间演变角度分析,安徽省空间地带性呈现三级分化,以皖中区域耦合协调值为最高值,其次为皖南区域和皖北区域。基于莫兰指数计算,结果显示安徽省空间集聚性南北较为显著,主要以亳州市为中心形成低值聚集区,以芜湖市为中心形成高值聚集区。空间方向性呈现出西北-东南方向上集中,在东北-西南方向上分散,逐渐趋近于圆。参照相关等级划分,安徽省协调等级在空间上呈现为“中部高,四周低”的格局。（4）对安徽省旅游-经济-环境体系未来十年协调发展进行模拟预测,预测精度较好,且数值显示未来整体耦合水平发展将趋向平稳,且以5.2%速率增长,但是要使得各个地级市达到合肥市协调水平仍有一段时间,在未来发展中需结合安徽各地级市特色,发展绿色旅游,刺激经济增长,构建和谐社会,以此建设人与自然和谐共生的现代化。

关键词：旅游经济环境耦合协调

How to encourage students in learning chemistry?

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National Science Review 2023年第10期10卷 187-191页

作者：赵维杰 NSR

Chemistry is a basis for almost all science and engineering disciplines) and needs to be well mastered by both researchers and students.But in the eyes of many Chinese students and their parents, chemistry is not an initial choice because first, it seems to be less important than mathematics and physics,and second) chemistry-majored students usually cannot get high salaries after graduation, and may encounter safety risks when conducting chemical experiments.

关键词： Students

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基于钻进参数的煤岩界面识别系统研究

煤田地质与勘探 2023年第9期51卷 72-80页

作者：王杰瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039

针对底抽巷瓦斯抽采穿层钻孔施工过程中,煤岩界面识别不及时、不准确,缺少相应技术手段的问题,设计开发了一套基于钻进参数(转速、回转扭矩、推进力、推进速度、破碎比功)的煤岩界面识别系统,整套系统由数据感知层、采集层和分析层组成... 详细信息

针对底抽巷瓦斯抽采穿层钻孔施工过程中,煤岩界面识别不及时、不准确,缺少相应技术手段的问题,设计开发了一套基于钻进参数(转速、回转扭矩、推进力、推进速度、破碎比功)的煤岩界面识别系统,整套系统由数据感知层、采集层和分析层组成。其中,数据感知层和数据采集层合称钻机数据采集系统,可以对钻进参数进行实时采集;数据分析层则采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类算法对带有煤岩分类标记的钻进参数进行数据学习和模型训练,继而对未知的钻进参数进行分类预测,最终实现煤岩界面自动识别。在河南鹤壁中泰矿业的现场应用表明:钻进参数中的回转扭矩、推进速度和破碎比功在煤岩界面处均产生明显的“涨落”,可以作为区分煤层和岩石的3个特征参数;使用线性核函数的支持向量机分类模型可以准确地将两种地层中的钻进参数区分出来,通过对训练集中89个样本数据学习即可在测试集中获得100%的正确率,说明了特征参数和地层信息之间是线性可分的。该系统推广应用不仅可以为煤岩分类识别提供基础数据的获取途径;还可以为穿层钻孔的煤岩界面识别提供一定的科学依据和指导,从而确保钻孔达标,避免抽采空白带的产生。

关键词：穿层钻孔煤岩界面自动识别钻进参数破碎比功数据采集支持向量机

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铁路既有线一体化重构平纵协同处理技术研究

铁道工程学报 2023年第8期40卷 50-55页

作者：徐杰中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043

研究目的:通过分析大量现有铁路既有线重构的文献、专利,目前既有铁路线位重构中均以实测点的丈量里程参与重构计算,存在平面与纵断面设计里程不匹配、缺乏基于平纵协调的一体化重构协同处理方法等问题。为解决以上问题,本文提出一种合... 详细信息

研究目的:通过分析大量现有铁路既有线重构的文献、专利,目前既有铁路线位重构中均以实测点的丈量里程参与重构计算,存在平面与纵断面设计里程不匹配、缺乏基于平纵协调的一体化重构协同处理方法等问题。为解决以上问题,本文提出一种合理可行的平纵断面协同处理技术方法。研究结论:(1)输入数据文件测点说明采用基于平纵一体的融合型测点特征编码方法;(2)平面直线、曲线重构基于限界约束,采用局部纵断面同坡性检查方法,满足平面重构与纵断面协调;(3)撇弃丈量里程,改化外业水平单,实现平面、纵断面设计里程匹配对应一致的目标;(4)纵断面重构采用平面重构曲线五大桩位置实时实施平纵协调检查,实现一次性完成限界及各种设计阈值符合要求的既有线重构线位;(5)本文技术方法形成铁路既有线重构平纵协同处理系统,工程验证表明技术方法完善、数学模型正确,可在工程实践中应用。

关键词：既有铁路线位重构平纵协同同坡性检查丈量里程属性编码水平单归化限界阈值

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面向多无人机携能网络的轨迹与资源规划算法

西安电子科技大学学报 2021年第6期48卷 115-122页

作者：田霖苏智杰冯婉媚陈真唐杰周恩丞中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局广东广州510405 华南理工大学电子与信息学院广东广州510641 中国科学院大学经济与管理学院北京100190

无人机无线携能通信技术可以实现无线信息与能量同时传输,为能量及频谱资源匮乏地区中的节点提供持续的能量来源,以解决物联网节点能量受限问题。而多无人机协同工作更能提高整体工作效率以及传输性能,因此,针对无人机无线携能通信网络... 详细信息

无人机无线携能通信技术可以实现无线信息与能量同时传输,为能量及频谱资源匮乏地区中的节点提供持续的能量来源,以解决物联网节点能量受限问题。而多无人机协同工作更能提高整体工作效率以及传输性能,因此,针对无人机无线携能通信网络,构建了一种多无人机的飞行轨迹规划,能量和信号发射功率分配以及用户调度的联合优化方案。该方案在满足用户最低能量采集约束下最大化最小用户可达速率。由于优化变量间的耦合性以及约束条件的非凸性,所建立的优化问题难以直接求解。因此,提出了一种基于块坐标下降法和连续凸优化技术的优化算法,通过不断迭代求解的方式依次优化无人机的轨迹、功率分配及用户调度,以获得高效的次优解。此外,对于无人机轨迹规划及功率分配中的非凸约束条件,采用连续凸优化算法,并通过一阶泰勒展开作为优化问题及约束的上界或下界,将原有的非凸问题转化为凸问题以进行求解。仿真结果表明,提出的算法收敛性良好,多无人机分布均匀,并可有效提高用户的可达速率。

关键词：无线携能通信无人机通信轨迹规划资源分配

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挠性航天器变幅值输入成形姿态机动策略

国防科技大学学报 2022年第1期44卷 68-76页

作者：王杰吴军邹杰国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073

针对变参数挠性航天器的姿态机动问题,在变幅值零振动成形器的基础上,提出了鲁棒性较强的变幅值零振动和零微分成形器设计方法,设计了鲁棒姿态机动策略。该机动策略的控制目标是,将航天器机动到期望状态的同时,消除挠性结构的残余振动... 详细信息

针对变参数挠性航天器的姿态机动问题,在变幅值零振动成形器的基础上,提出了鲁棒性较强的变幅值零振动和零微分成形器设计方法,设计了鲁棒姿态机动策略。该机动策略的控制目标是,将航天器机动到期望状态的同时,消除挠性结构的残余振动。以含转动挠性太阳翼的航天器进行三轴姿态机动为例,进行数值仿真。仿真结果表明,该机动策略对挠性结构频率变化以及阻尼系数不确定性具有较强的鲁棒性。

关键词：变参数挠性航天器姿态机动残余振动变幅值输入成形鲁棒性

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尿道成形术治疗男性尿道狭窄的技术变迁

中华外科杂志 2022年第11期60卷 981-986页

作者：修贤杰宋鲁杰上海交通大学附属第六人民医院泌尿外科上海东方泌尿修复重建研究所上海200233

尿道成形术是治疗男性尿道狭窄的重要手段。目前尿道成形术主要分为吻合成形术和替代成形术两大类,其中吻合成形术主要包括端端吻合和非离断吻合,替代成形术主要包括带蒂皮瓣成形术和游离黏膜成形术。吻合成形术在短段球部尿道狭窄与骨... 详细信息

尿道成形术是治疗男性尿道狭窄的重要手段。目前尿道成形术主要分为吻合成形术和替代成形术两大类,其中吻合成形术主要包括端端吻合和非离断吻合,替代成形术主要包括带蒂皮瓣成形术和游离黏膜成形术。吻合成形术在短段球部尿道狭窄与骨盆骨折后尿道狭窄中显示出良好效果,其中非离断吻合成为医源性、单发、短段、非闭锁性狭窄的新术式。在移植物尿道成形术方面,目前一期手术使用最为广泛,但仍有许多复杂尿道狭窄病例必须通过分期手术解决。在替代材料的选择上,阴茎皮瓣与口腔黏膜目前应用较为广泛。如何个性化选择最优的术式和替代材料将是未来值得关注的问题。积累更多的长期随访资料,有助于客观比较各种术式和移植物的治疗效果。

关键词：尿道狭窄泌尿外科手术尿道吻合成形术尿道替代成形术前尿道狭窄后尿道狭窄

“十五五”时期中国区域协调发展的理论探索、战略创新与路径选择

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中国科学院院刊 2024年第4期39卷 605-619页

作者：樊杰中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院科技战略咨询研究院北京100190 中国科学院大学资源与环境学院北京101408

党的十八大以来,通过扶贫攻坚、生态文明建设、区域重大战略实施等举措,我国区域协调发展态势良好。“十五五”时期,我国区域协调发展面临着全球资源环境供给短缺、我国和世界主要经济体消费增长缓慢疲软、发达国家多方打压、发展中国... 详细信息

党的十八大以来,通过扶贫攻坚、生态文明建设、区域重大战略实施等举措,我国区域协调发展态势良好。“十五五”时期,我国区域协调发展面临着全球资源环境供给短缺、我国和世界主要经济体消费增长缓慢疲软、发达国家多方打压、发展中国家凭借成本低廉优势不断追赶的巨大挑战。文章首先提出了空间发展均衡理论、流空间经济网络节点源汇空间组织理论、创新链—产业链空间收敛理论等新的学术思想,在进行理论创新的基础上,明确了营造发达地区发展新动能和培育欠发达地区发展增长极并重、更应把区域协调发展作为近期中国式现代化建设的途径的战略要点。研究认为:重视科技创新在推动区域协调发展中的主导作用,因地制宜构建“科技创新体系+新质生产力布局”的区域模式、形成综合功能区的新发展格局、推进资源利用型产业布局重心西移、重视培育关键地带的增长极功能应成为区域协调发展的主要路径。最后,文章还就充分发挥主体功能区战略性和基础性作用进行了讨论。

关键词： “十五五”时期区域协调发展战略路径