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基于辐射传输模型探究机载高光谱激光雷达的植被垂直生化组分探测能力

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 2083-2092页

作者：郝一硕牛沂芳王力毕恺艺中国科学院空天信息创新研究院遥感与数字地球重点实验室(中国科学院)北京100101 中国科学院大学北京100049

自然环境下的植被群落,由于各种群之间以及种群与环境间的竞争与选择,常呈现出一定的垂直结构,对于同一植株的不同生长阶段,在垂直方向也有着不同的生理生化参数。对这种三维立体分布特征进行探测,能够进行生态环境立体化定量评价,对森... 详细信息

自然环境下的植被群落,由于各种群之间以及种群与环境间的竞争与选择,常呈现出一定的垂直结构,对于同一植株的不同生长阶段,在垂直方向也有着不同的生理生化参数。对这种三维立体分布特征进行探测,能够进行生态环境立体化定量评价,对森林碳储量估算和生物多样性保护等具有重要意义。传统的被动光学遥感以及激光雷达在植被生化参数垂直探测方面有较大的局限性,而高光谱激光雷达(Hyperspectral LiDAR,HSL)这一新型探测仪器的出现为探测植被生理生化参数垂直分布提供了新的手段。但由于受到硬件方面的限制,HSL在机载平台下对森林复杂立体场景的适用性尚未得到充分研究。故首先基于HSL原型样机在实验室开展小尺度的室内测量,以火炬花植株为目标,验证其对空间信息和光谱信息的一体化提取能力;随后进一步使用三维辐射传输模型构建具有垂直异质性特征的森林场景,模拟机载HSL设备实现森林的高光谱三维点云提取,结合植被指数和随机森林模型对场景中三种不同植被冠层的叶绿素浓度和类胡萝卜素浓度进行反演。结果表明:室内实验证实了HSL回波信息可以有效区分植株不同高度处光谱曲线的差异,火炬花上部红色叶片和下部绿色叶片的归一化植被指数分别小于和大于0.5;基于三维辐射传输模型成功构建了虚拟森林场景的机载HSL高光谱三维点云,在得到的24组植被指数中,有17组指数表现出良好的探测精度(平均绝对百分比误差MAPE<13%);植被叶绿素反演模型R^(2)达到0.93,上层、中层和下层的平均绝对误差MAE分别为6.26、3.40和2.81;类胡萝卜素反演模型R^(2)为0.91,上层、中层和下层的MAE分别为1.59、2.58和0.39。该研究显示出HSL设备是一种立体化提取植被光谱信息的有效手段,在探测森林等复杂植被场景的生化组分垂直分布方面具有巨大的应用潜力。

关键词：森林立体场景机载高光谱激光雷达三维辐射传输模型植被生化组分

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液滴撞击振动壁面传热特性影响的数值研究

工程热物理学报 2024年第8期45卷 2466-2474页

作者：胡定华朱劭恺于坤洋李强南京理工大学能源与动力工程学院南京210094 中国人民解放军93126部队北京100084

随着车载、机载等交通输运系统电子设备散热需求的不断提高,喷雾冷却的应用领域逐渐增加、应用环境逐渐复杂,确定振动对喷雾冷却传热过程的影响有重要意义。基于VOF方法和动网格模型,建立了液滴撞击垂直振动壁面的数值模型,研究了壁面... 详细信息

随着车载、机载等交通输运系统电子设备散热需求的不断提高,喷雾冷却的应用领域逐渐增加、应用环境逐渐复杂,确定振动对喷雾冷却传热过程的影响有重要意义。基于VOF方法和动网格模型,建立了液滴撞击垂直振动壁面的数值模型,研究了壁面振动速度变化形式和振动参数变化对传热过程的影响。结果表明:对于方波、余弦波和三角波三种不同振动速度变化形式,在相同最大速度和周期下,壁面速度余弦波变化在最大速度较小时液滴有最高的传热能力;随着振幅和频率的增加,壁面振动先后通过改变接触面积和接触时间影响传热;振幅和频率较小时,壁面振动对传热有抑制作用,随振幅和频率的增大传热逐渐增强,频率过大时,虽然撞击点处温度降低但总传热能力减小。

关键词：液滴撞击壁面振动传热数值模拟

基于压缩感知的快速激光超声合成孔径聚焦技术

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中国激光 2024年第2期51卷 28-38页

作者：何志同应恺宁戴鹭楠倪辰荫南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094 南京理工大学理学院江苏南京210094

传统激光超声合成孔径聚焦技术(LU-SAFT)通常需要在待测样品表面以小步长扫描来提高横向分辨率,但小扫描步长会导致总检测时间过长,影响检测效率。针对这一问题,笔者提出了基于压缩感知的LU-SAFT方法,以提升扫描效率。该方法首先使用压... 详细信息

传统激光超声合成孔径聚焦技术(LU-SAFT)通常需要在待测样品表面以小步长扫描来提高横向分辨率,但小扫描步长会导致总检测时间过长,影响检测效率。针对这一问题,笔者提出了基于压缩感知的LU-SAFT方法,以提升扫描效率。该方法首先使用压缩感知根据稀疏扫描点处A扫信号的最大强度恢复出全场的扫描点A扫信号最大强度,进而确定样品表面的最优扫描区域,然后在最优扫描区域内进行扫描,最后对缺陷进行SAFT图像重建。在实验中,笔者采用脉冲激光在含有缺陷的样品表面激发超声,使用激光多普勒测振仪探测超声,并利用基于压缩感知的LU-SAFT方法对样品内部缺陷进行检测,以验证所提方法的可行性。实验结果显示:针对相同的扫描区域,传统LU-SAFT需要扫查500个点,花费3.15 min;与传统LU-SAFT相比,本文所提方法在扫描点数上减少了80%,在扫描时间上缩短了80%,并且缺陷的SAFT成像信噪比提高了约42%。本文研究内容及结果可为激光超声无损检测提供更快速的检测方案。

关键词：激光光学压缩感知合成孔径聚焦技术激光超声缺陷检测

流动电极电容去离子电极的构筑及其脱盐性能研究

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流动电极电容去离子电极的构筑及其脱盐性能研究

作者：王士恺北京化工大学

学位级别：硕士

随着全球人口增长与自然环境的恶化,淡水资源短缺的问题已成为亟待解决的全球性挑战之一。利用脱盐技术将地球上储量丰富的海水资源和苦咸水资源转换为淡水资源是解决淡水短缺问题的有效途径之一。电容去离子（Capacitive deionization,... 详细信息

随着全球人口增长与自然环境的恶化,淡水资源短缺的问题已成为亟待解决的全球性挑战之一。利用脱盐技术将地球上储量丰富的海水资源和苦咸水资源转换为淡水资源是解决淡水短缺问题的有效途径之一。电容去离子（Capacitive deionization,CDI）技术是一项基于电吸附的脱盐技术,具有低能耗、高效率、无污染的特点。CDI技术在进行水体淡化的同时,能够选择脱除或回收特定的离子,实现资源回收利用。新型流动电极电容去离子（Flow electrode capacitive deionization,FCDI）技术将流动电极的概念的引入CDI,解决了传统固定式CDI电极材料再生的问题,实现了脱盐和资源回收的连续进行。电极材料是是FCDI技术的核心,高效电极材料的开发能够推动FCDI技术的发展。基于此,本论文分别构筑了针状焦/海藻酸钠复合多孔碳（NSC）材料和聚苯胺与铵钒青铜的复合材料（NVO/C）,并结合FCDI技术分别研究其在水体淡化和资源回收领域中的应用。主要研究内容和结论如下:（1）借助海藻酸钠与Zn2+的快速交联反应,制备针状焦/海藻酸钠复合气凝胶,并使用Zn Cl2作为活化剂,通过高温碳化、活化制备软硬碳复合多孔碳（NSC）。NSC样品具有优异电荷转移能力和丰富的多孔结构,在1 g L-1的Na Cl溶液中,操作电压为1.0 V、盐水流速为2 m L min-1的测试条件下,NSC-2的平均脱盐速率为3.76μmol cm-2 min-1,高于商用活性炭YP-50F的2.60μmol cm-2 min-1。操作参数的改变会影响离子交换膜表面边界层与离子耗尽区域的形成,影响离子的跨膜运输速率;流动电极能够降低溶液中离子浓度,促进离子从离子交换膜表面脱附和离子的跨膜运输、并提高脱盐模块整体导电能力从而提升脱盐效率。（2）使用NH4VO3为V源,H2C2O4·2H2O作为还原剂,通过水热合成制备了NH4V4O10（NVO）样品。然后通过苯胺单体在NVO层间原位聚合形成聚苯胺（PANI）,制备了NVO/C复合样品。PANI的插层作用能够增大NVO样品的层间距,减小离子扩散与插层的阻力;同时包覆的PANI碳层能抑制V元素的溶解,提高材料稳定性。在含有0.05 M的Li Cl、Mg Cl2混合溶液中,在操作电压为0.6 V、盐水流速为2 m L min-1的测试条件下进行Li/Mg分离测试时,NVO/C-2样品具有更高的Mg2+离子脱除选择性,其离子选择性系数αMg/Li为2.32。受到离子传输步骤的影响,离子交换膜的离子选择性相较于电极材料的离子选择性占据主导地位。操作条件将会影响离子交换膜表面边界层厚离子耗尽区域的形成,从而影响离子脱除的选择性。

关键词：流动电极电容去离子海水淡化锂镁分离多孔碳铵钒青铜

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一道平面几何问题的多维路径分析

中学生数学 2024年第17期 14-16页

作者：陈民安徽省合肥八中教育集团铭传高级中学安徽合肥231200

有些题目,读后确立不了明显因果关系,这种题型通常不受思维的束缚,看似几何问题,却是函数问题,感觉函数问题,也是几何问题,知识融合型,通过自主的探索和自我驱动来发散思维.思维的发散中,有可能催生更多的新思维.

关键词：知识融合发散思维多维路径因果关系平面几何问题自我驱动新思维函数

选择优化联想类比智化思维深度教学——对一道圆锥曲线试题解题路径的优化与探究

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中学数学教学 2024年第2期 78-82页

作者：陈民合肥八中教育集团铭传高级中学 231200

本文从合肥市的一道模考试题入手,探究解圆锥曲线中焦点弦一类问题的路径,旨在让每位教育者把数学解题作为开发学生智力的有效工具,要把“解题探究”作为培养学生数学能力的一种手段和教会学生思考的有效途径.

关键词：数学解题路径优化试题探究

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“情境教育”理念下沭东幼儿园外部空间环境设计研究

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“情境教育”理念下沭东幼儿园外部空间环境设计研究

作者：宋国恺山东建筑大学

学位级别：硕士

随着社会经济的进步和全民素质的提高,社会对幼儿园的定义已经超越了基础教育和保育的范畴。在过去的几年中,我国陆续发布了学前教育的相关政策,提出“儿童友好型城市”理念,对学龄前儿童身心健康发展提出更高要求。随着教育和技术的持... 详细信息

随着社会经济的进步和全民素质的提高,社会对幼儿园的定义已经超越了基础教育和保育的范畴。在过去的几年中,我国陆续发布了学前教育的相关政策,提出“儿童友好型城市”理念,对学龄前儿童身心健康发展提出更高要求。随着教育和技术的持续进步,与儿童相关的空间设计也逐渐浮现。我们可以观察到,这些儿童空间越来越偏向于开放的规划布局和多样化的活动。但这些设计在现今的幼儿园中还是非常少见,多出现于那些孩子数量少而学费高昂的幼儿园。公办园和小区的配套幼儿园普遍面临着设计和建设方面的不合理问题,缺乏趣味性和个性化设计,不能充分满足儿童期望与需求,没有充分考虑环境作为主要因素对儿童天性释放的影响。幼儿园是儿童生活作息的主要场所,儿童的性格、情商、习惯、兴趣很大程度上是在幼儿园培养形成的。本研究试图利用“情境教育”理念深入探讨幼儿园景观设计的核心理念、技术方法和建设策略,旨在为我国幼儿园外部空间设计的方法创新提供新的视角,并为情境教育在幼儿园空间设计中的探索提供理论支持。论文运用了文献分析、实地调研、问卷分析、归纳总结等方法,从当下儿童身心健康及全面发展对幼儿园外部空间环境优化升级的需求出发,通过情境教育理念营造幼儿园外部空间环境,提升空间功能利用价值,为实现情境创设的行为心理引导提供有效设计途径。论文研究内容主要包括三大方面:第一,情境教育理念与幼儿园外部空间环境相互融合的理论基础构建。首先,本项研究通过搜集和参考大量的文献资料,从研究的进展和内涵分析两个方面对相关的理论进行了整理,论述了在情境教育理念指导下,幼儿园外部空间环境设计的必要性和可行性。其次,深入调查研究目前幼儿园的建设状况,并参考国内外杰出的幼儿园设计实例和相关的研究成果,通过对广州圣果幼儿园、北京乐成四合院幼儿园、哥本哈根福尔塔特胡塞幼儿园多个案例的分析整理,总结其设计理念对我国幼儿园外部空间建设的有益启示。最后,总结出优秀案例的设计特色,思考经验和可借鉴的方向:达到情境营造的目的,需要确定幼儿园户外空间环境的设计原则和策略,重视儿童的情境主体性,从真、美、情、思四个方面实现情境教育效果。第二,基于情境理念导向下幼儿园外部空间环境设计的策略构建。基于对工作期间参与设计的沭东幼儿园建筑设计方案的分析与理解,试图打破对幼儿园空间景观设计的传统认知。在情境教育理念的指导下,从设计原则、方法和优化策略三个维度探讨幼儿园外部空间环境的设计应遵循情景相融、情境主体性、情境互动性、空间一体化四项设计原则,以及塑造成长阶段性的空间形态、融入冒险与挑战的环境氛围、植入多元与共享的空间建构、引入科技与交互的景观元素、创设感知与体验的自然空间五条设计策略,并引入成长、探索、生态、社会、智慧五种情境模式。为了实现设计原则和策略的目标,采用了基础设施、场地铺设、空间设计以及自然元素的应用等多种景观设计方法。基于这些方法,提出了沭东幼儿园外部空间的设计方案,旨在重塑空间的形态和格局,并为儿童构建一个完整的外部空间情境设计体系。第三,情境教育理念导向下幼儿园外部空间环境设计的研究实践。本研究以莒县沭东幼儿园为设计选址,基于原建筑方案对外部空间环境进行景观深化再设计,进一步发掘了情境教育理念与外部空间环境间的互补性,理清了情境化景观设计赋予场地探索感知性的功能特征,平衡了情境营造、幼儿园外部空间及艺术表现力之间的关系。将成长、探索、生态、社会、智慧五种情境模式植入场地中,为设计开辟了更多可能性。并对沭东幼儿园的外部空间布局、道路规划、基础设施、植物配置等方面进行优化和提升,进一步完善了场地的景观设计方案。对前文提出的设计策略与方法进行了验证,旨在为我国未来幼儿园的外部空间环境发展提供有价值的设计方向。

关键词：幼教理念情境教育幼儿园外部空间环境

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人格标识商业化利用法律问题研究

人格标识商业化利用法律问题研究

作者：常恺桐沈阳师范大学

学位级别：硕士

面向多能耦合发电系统的规模化储能技术经济评估研究

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面向多能耦合发电系统的规模化储能技术经济评估研究

作者：祝元恺浙江大学

学位级别：硕士

“双碳”背景下,我国传统发电系统正向清洁低碳、灵活高效的新型发电系统演进,这对发电系统的转型提出了一系列现实挑战。可再生能源发电系统的出力与用能负荷受制于时空、气候等因素无法实现完全匹配,而可再生能源的大规模并网又使得... 详细信息

“双碳”背景下,我国传统发电系统正向清洁低碳、灵活高效的新型发电系统演进,这对发电系统的转型提出了一系列现实挑战。可再生能源发电系统的出力与用能负荷受制于时空、气候等因素无法实现完全匹配,而可再生能源的大规模并网又使得煤电调峰需求增加,加大了机组部件损耗,并产生了额外能耗和成本。储能技术是提升能源供需匹配度的有效手段,不仅能与可再生能源发电系统耦合,实现移峰填谷,提升可再生能源利用率,也可与煤电机组耦合,提升煤电机组调峰能力和灵活性。然而,面向多时间尺度、多储能场景的电源侧储能技术经济评估尚不完善,技术路线选择缺乏详实的数据支撑。针对当下我国对于储能技术经济评估研究的现实需求,本文构建了多类型储能技术经济评估模型,对多类型储能技术的经济性进行了定量评估,基于不同储能技术的特点分别面向可再生能源发电系统和煤电机组开展了储能技术经济评估研究,主要研究内容包括:(1)本文构建了多类型储能技术经济评估模型。首先,在小时级、日级和周级的储能场景下,对各储能技术的经济性进行了定量评估和对比分析,揭示了不同场景下储能技术的经济性。其次,通过分解储能成本构成要素,阐明了各类型储能技术的成本构成要素及占比。最后,通过敏感性分析,获得了影响储能经济性的关键因素(如储能效率、储能时长、年循环频次、系统寿命等),进一步开展了关键影响因素变化对储能经济性的研究,为后续评估提供了数据支撑。(2)面向可再生能源发电系统耦合储能场景,开展了适用于不同可再生能源利用场景的储能技术经济评估研究。研究了不同储能时长、年循环频次、风光电价及地理条件适宜性下,面向可再生能源发电系统的储能经济性优势区间,获得了经济性最优和次优的储能技术类别及其成本差异,阐明了不同场景下储能技术的经济性差异,为可再生能源发电系统配储的规划与应用提供了一定支撑;在典型场景下,对可再生能源发电系统配置混合储能开展经济性评估,定量评估了混合储能系统的成本和经济性特点,讨论了复杂供能要求下配置混合储能的潜在价值;结合储能技术进步趋势,面向未来潜在的储能场景,探究了储能系统具备经济适用性的投资成本区间。(3)面向煤电机组耦合储能场景,开展了煤电-储热耦合系统调峰特性和技术经济评估研究。以某660MW煤电机组为研究案例,构建了多种煤电-储热耦合系统方案,采用Ebsilon仿真平台建立了煤电-储热耦合热力系统仿真模型。在变负荷、变抽汽量工况下分别对不同系统集成方案的储热、释热过程调峰能力进行对比分析,结果表明煤电机组与储热系统耦合显著提升了机组调峰能力;采用热经济性分析方法,探明了不同储热系统集成方案下的热耗率特性;在深度调峰场景下,探究了典型煤储耦合系统的运行收益,结果表明煤电-储热耦合系统调峰至15%负荷时,可获得24684元/小时的调峰收益,具有灵活性提升和经济性价值。

关键词：储能技术经济评估电源侧储能煤电-储热耦合灵活调峰