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A fundamental theorem for eco-environmental surface modelling and its applications

Science China Earth Sciences 2020年第8期63卷 1092-1112页

作者： Tianxiang YUE Na ZHAO Yu liu Yifu WANG Bin ZHANG Zhengping DU Zemeng FAN Wenjiao SHI chuanfa CHEN Mingwei ZHAO Dunjiang SONG Shihai WANG Yinjun SONG Changqing YAN Qiquan LI Xiaofang SUN Lili ZHANG Yongzhong TIAN Wei WANG Ying’an WANG Shengnan MA Hongsheng HUANG Yimin LU Qing WANG Chenliang WANG Yuzhu WANG Ming LU Wei ZHOU Yi liu Xiaozhe YIN Zong WANG Zhengyi BAO Miaomiao ZHAO Yapeng ZHAO Yimeng JIAO Ufra NASEER Bin FAN Saibo LI Yang YANG John PWILSON State Key L aboratory of Resources and Environment Information System Institute of Geographical Sciences and Natural Resources ResearchChinese Academy of SciencesBeijing 100101China College of Resources and Environment University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China College of Land Resources and Environment Jiangxi Agricultural UniversityNanchang 330045China College of Geomatics Shandong University of Science and TechnologyQingdao 266590China College of Forestry Beijing Forestry UniversityBeijing 100083China School of Land and Resources China West Normal UniversityNanchong 637002China College of Geographical Information and Tourism Chuzhou UniversityChuzhou 239000China Institutes of Science and Development Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China Department of Information Engineering Shandong University of Science and TechnologyTai'an 271019China College of Resources Sichuan Agricultural UniversityChengdu 611130China College of Geography and Tourism Qufu Normal UniversityRizhao 276828China Aerospace Information Research Institute Chinese Academy of SciencesBeijing 100101China School of Geographical Science Southwest UniversityChongqing 400715China National Disaster Reduction Center of China Ministry of Emergency ManagementBeijing 100721China Department for Population Data China Population and Development Research CenterBeijing 100081China Department for Industrial Standard China Standardization AdministrationBeijing 100088China The Academy of Digital China Fuzhou UniversityFuzhou 350002China National Institute of Environmental Health Chinese Center for Disease Control and PreventionBeijing 100021China School of Information Engineering China University of GeoscienceBeijing 100083China Qian Xuesen Laboratory of Space Technology Beijing 100094China College of Architecture and Urban Planning Chongqing Jiaotong UniversityChongqing 400074China Jiangsu Center for Collaborative Innovation in Geographical Information Resource Development and Application Nanjing

We propose a fundamental theorem for eco-environmental surface modelling(FTEEM) in order to apply it into the fields of ecology and environmental science more easily after the fundamental theorem for Earth’s surface system modeling(FTESM). The Beijing-Tianjin-Hebei(BTH) region is taken as a case area to conduct empirical studies of algorithms for spatial upscaling, spatial downscaling, spatial interpolation, data fusion and model-data assimilation, which are based on high accuracy surface modelling(HASM), corresponding with corollaries of FTEEM. The case studies demonstrate how eco-environmental surface modelling is substantially improved when both extrinsic and intrinsic information are used along with an appropriate method of HASM. Compared with classic algorithms, the HASM-based algorithm for spatial upscaling reduced the root-meansquare error of the BTH elevation surface by 9 m. The HASM-based algorithm for spatial downscaling reduced the relative error of future scenarios of annual mean temperature by 16%. The HASM-based algorithm for spatial interpolation reduced the relative error of change trend of annual mean precipitation by 0.2%. The HASM-based algorithm for data fusion reduced the relative error of change trend of annual mean temperature by 70%. The HASM-based algorithm for model-data assimilation reduced the relative error of carbon stocks by 40%. We propose five theoretical challenges and three application problems of HASM that need to be addressed to improve FTEEM.

关键词： HASM FTEEM Spatial upscaling Spatial downscaling Spatial interpolation Data fusion Model-data assimilation Model coupling

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一种综合考虑采样点水平和高程误差的DEM建模算法

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武汉大学学报（信息科学版） 2018年第5期43卷 739-744页

作者：陈传法闫长青刘凤英赵娜刘国林山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 山东科技大学山东省基础地理信息与数字化技术重点实验室山东青岛266590 山东科技大学信息工程系山东泰安271019 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101

为了降低采样点水平和高程误差对数字高程模型（digital elevation model,DEM）建模精度的影响,受总体最小二乘算法启发,以较高精度的多面函数（multiquadric function,MQ）为基函数,发展了整体最小二乘MQ算法（MQ-T）,并分别借助数值... 详细信息

为了降低采样点水平和高程误差对数字高程模型（digital elevation model,DEM）建模精度的影响,受总体最小二乘算法启发,以较高精度的多面函数（multiquadric function,MQ）为基函数,发展了整体最小二乘MQ算法（MQ-T）,并分别借助数值实验和实例分析验证模型计算精度。数值实验中,以高斯合成曲面为研究对象,设计了受不同误差分量影响的采样数据,借助MQ-T曲面建模,并将计算结果与传统MQ进行比较。结果表明,当采样点仅受高程误差分量影响时,MQ-T计算结果精度与MQ相当;当采样数据受水平误差分量影响时,MQ-T计算结果中误差小于MQ中误差。实例分析中,以全站仪获取的采样数据为研究对象,借助MQ-T构建测区DEM,并将计算结果与传统插值算法进行比较,如反距离加权（inverse distance weighted,IDW）法、克里金（Kriging）法和澳大利亚国立大学DEM专用插值软件（（Australian National University DEM,ANUDEM）法。精度分析表明,随着采样点密度降低,各种插值算法精度逐步降低;不管采样密度多少,MQ-T计算精度始终高于传统插值算法;对山体阴影图分析表明,MQ-T相比Kriging法有一定峰值削平现象。

关键词： DEM 位置误差精度插值多面函数

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DEM建模的多面函数Huber抗差算法

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武汉大学学报（信息科学版） 2016年第6期41卷 803-809页

作者：陈传法刘凤英闫长青戴洪磊郭金运刘国林山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 山东科技大学山东省基础地理信息与数字化技术重点实验室山东青岛266590 山东科技大学信息工程系山东泰安271019

为了抑制采样点中粗差对数字高程模型(digital elevation model,DEM)建模的影响,以较高精度的多面函数(multi-quadric,MQ)为基函数,由改进Huber损失函数和权重惩罚项组成目标函数,发展了MQ抗差插值算法(MQ-H)。通过优化MQ-H目标函数,采... 详细信息

为了抑制采样点中粗差对数字高程模型(digital elevation model,DEM)建模的影响,以较高精度的多面函数(multi-quadric,MQ)为基函数,由改进Huber损失函数和权重惩罚项组成目标函数,发展了MQ抗差插值算法(MQ-H)。通过优化MQ-H目标函数,采样点权重计算最终转换为方程组求解。以数学曲面为研究对象,将MQ-H计算结果与传统MQ及最小绝对偏差MQ(MQ-L)进行比较,结果表明:当采样误差服从正态分布时,MQ-H计算精度与传统MQ相当,而远高于MQ-L;当采样误差服从拉普拉斯分布时,MQ-H计算精度略高于MQ-L及传统MQ;当采样点被粗差污染时,MQ-H计算精度远高于传统MQ及MQ-L。在实例分析中,以无人遥测飞艇立体像对获取的地面离散高程点为基础数据,基于MQ-H构建测区DEM,并将计算结果与传统插值算法,如反距离加权(inverse distance weighting,IDW)、普通克里金(ordinary Kriging,OK)和专业DEM插值软件ANUDEM(Australian National University DEM)进行比较,结果表明,传统插值方法在不同程度上受采样点中异常值或偶然误差影响,而MQ-H受异常值影响较小,且能准确捕捉到地形细节信息。

关键词：抗差多面函数精度 DEM Huber损失函数

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顾及地形坡度的SRTM和ASTER加权融合

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测绘通报 2020年第4期 121-124页

作者：郑婷婷陈传法刘洪涛山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 济南市勘察测绘研究院山东济南250101

为了克服现有SRTM和ASTER各自缺陷,提升公共DEM精度,本文提出了一种顾及地形坡度的SRTM和ASTER加权融合方法。首先对两种DEM进行地理配准;然后计算不同坡度等级下SRTM和ASTER的高程误差,并得到DEM融合权重;最后采用加权平均法对SRTM和AS... 详细信息

为了克服现有SRTM和ASTER各自缺陷,提升公共DEM精度,本文提出了一种顾及地形坡度的SRTM和ASTER加权融合方法。首先对两种DEM进行地理配准;然后计算不同坡度等级下SRTM和ASTER的高程误差,并得到DEM融合权重;最后采用加权平均法对SRTM和ASTER进行融合。高精度控制点的检验表明:融合后DEM精度有明显提高,相比于原始SRTM和ASTER高程误差,标准差分别降低了5.65 m和1.20 m。

关键词： SRTM ASTER 加权平均融合坡度精度

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高压热杀菌处理结合溶菌酶对枯草杆菌芽孢的灭活动力学研究

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食品与发酵工业 2023年第22期49卷 57-63页

作者：王旭娟刘月李佳佳武思睿王传发辛伟山章中宁夏大学食品与葡萄酒学院宁夏回族自治区银川750021

该文研究了高压热杀菌处理(high-pressure thermal sterilization,HPTS)结合溶菌酶对枯草杆菌芽孢的灭活动力学,并探讨了芽孢灭活量与芽孢悬浮液OD_(600)、OD_(260)、OD_(280)值之间的相关性。分别用一级动力学模型和Weibull模型描述HPT... 详细信息

该文研究了高压热杀菌处理(high-pressure thermal sterilization,HPTS)结合溶菌酶对枯草杆菌芽孢的灭活动力学,并探讨了芽孢灭活量与芽孢悬浮液OD_(600)、OD_(260)、OD_(280)值之间的相关性。分别用一级动力学模型和Weibull模型描述HPTS结合溶菌酶灭活芽孢的动力学,并对动力学模型拟合度进行比较分析,以OD_(600)值表征芽孢内容物的释放量,OD_(260)、OD_(280)值表征芽孢核酸及蛋白的泄漏量。在600 MPa下,温度为65、75℃,溶菌酶质量分数为0.05%、0.10%、0.30%时,随着温度和溶菌酶浓度的提高,芽孢灭活量不断增大。Weibull模型的平均决定系数R~2=0.972,精确因子A_(f)为1.05~1.11,偏差因子B_(f)为1.02~1.04,均方根误差为0.14~0.48,Weibull模型的拟合效果优于一级动力学模型。随着处理时间的延长,芽孢悬浮液OD_(600)、OD_(260)、OD_(280)值也不断变化,与芽孢灭活量变化的相关系数分别为-0.972、0.828、0.848,芽孢灭活量与芽孢悬浮液OD_(600)、OD_(260)、OD_(280)值都呈极显著相关但芽孢悬浮液OD_(600)值与芽孢灭活量之间的相关性更显著且OD_(600)值简单易测,可用于快速准确地预测芽孢灭活效果。

关键词：芽孢高压热杀菌处理溶菌酶灭活动力学相关性分析

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Wollaston式多光束分束棱镜的设计研究

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光学技术 2016年第1期42卷 1-4页

作者：李代林韩瑞芳朱化凤于洋张传法万杰刘珮中国石油大学理学院山东青岛266580 清华大学物理系北京100084

基于方解石晶体的光学特性和传统Wollaston棱镜的结构特点,设计了一种新型Wollaston式多光束分束棱镜。棱镜的两块晶体的光轴不再是垂直的,而是呈现一定的角度。通过结合玻璃棱镜,可以实现三束或四束光束平行光束的出射。以晶体光轴夹角... 详细信息

基于方解石晶体的光学特性和传统Wollaston棱镜的结构特点,设计了一种新型Wollaston式多光束分束棱镜。棱镜的两块晶体的光轴不再是垂直的,而是呈现一定的角度。通过结合玻璃棱镜,可以实现三束或四束光束平行光束的出射。以晶体光轴夹角为45°角为例,对该棱镜进行了讨论研究。研究得出:当一束自然单色光入射时,当入射光束的光斑大小大于两平行光束之间的距离时,可以实现两束相互垂直的偏振光和一束自然光出射,当光斑大小小于棱镜中两平行光束之间的距离时,能够产生四束分开程度可调并且平行出射的偏振光。该棱镜能为不同的应用环境提供可调节的偏振出射光束,从而节约成本。

关键词：光学器件偏光分束棱镜偏振光

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柱状经腹会阴直肠癌切除术及盆底重建改进的研究

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重庆医学 2013年第33期42卷 4009-4011页

作者：易建中谢元才方传发刘红权江西省赣州市人民医院普外一科 341000

目的：研究经腹会阴直肠癌切除术及盆底重建改进的临床应用。方法将该院2008～2011年收治的60例直肠癌患者分为实验组和对照组，每组30例。实验组患者通过柱状经腹会阴直肠癌切除术治疗，术后盆底缺损给予真皮基质重建；对照组患者则通... 详细信息

目的：研究经腹会阴直肠癌切除术及盆底重建改进的临床应用。方法将该院2008～2011年收治的60例直肠癌患者分为实验组和对照组，每组30例。实验组患者通过柱状经腹会阴直肠癌切除术治疗，术后盆底缺损给予真皮基质重建；对照组患者则通过传统M iles对直肠癌进行切除。结果柱状经腹会阴切除术与传统开腹切除术相比，其在手术时间、术中出血量、术后病理T3 N0 M0、并发症发病率及切口阳性率方面均有明显优势（P＜0．05）。结论柱状经腹会阴直肠癌切除术与Miles手术相比可以降低术后切缘阳性率及肠穿孔的发生。人类脱细胞真皮基质（HADM ）盆底重建可大大降低手术操作的难度及手术风险。

关键词：直肠肿瘤柱状经腹会阴直肠癌切除术盆底重建

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基于多特征聚类的复杂环境机载点云层次滤波方法

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测绘学报 2023年第10期52卷 1724-1737页

作者：郭娇娇陈传法姚喜刘妍刘雅婷刘盼盼山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 山东省基础地理信息与数字化技术重点实验室山东青岛266590 山东省水利勘测设计院有限公司山东济南250013

机载激光雷达(LiDAR)点云滤波是点云数据处理的关键步骤,决定着后续派生品应用的精细程度。针对复杂场景区各种地物的交错性和多态性、地形的突变(断裂)性、相邻地物和地面点高程的相似性等导致的难以区分地物点和地面点瓶颈,本文提出... 详细信息

机载激光雷达(LiDAR)点云滤波是点云数据处理的关键步骤,决定着后续派生品应用的精细程度。针对复杂场景区各种地物的交错性和多态性、地形的突变(断裂)性、相邻地物和地面点高程的相似性等导致的难以区分地物点和地面点瓶颈,本文提出了一种基于多特征聚类的点云层次滤波方法。本文方法首先耦合点云几何和物理信息进行多特征点云聚类,然后发展一种顾及地形断裂的地面点簇识别方法捕捉各类地面点,最后利用捕捉到的地面点构建初始地面参考面,并借助多尺度层次点云滤波方法进一步查找原始点云中的地面点。以4组地形复杂且建筑物和植被混杂区点云数据为试验数据,将本文方法与6种代表性滤波算法对比表明,本文方法的平均总误差最小、滤波性能最优、稳定性最高。

关键词：点云滤波机载LiDAR 点云聚类多特征

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菜豆荚斑驳病毒外壳蛋白大小亚基的原核表达及其抗血清制备

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植物检疫 2016年第5期30卷 49-53页

作者：陈定虎刘恭源郑传发管维熊仁广苏斐王勇中山出入境检验检疫局技术中心广东中山528400

本研究对菜豆荚斑驳病毒大、小亚基编码的基因密码子进行了优化并人工合成了这两个基因,然后克隆到原核表达载体p ET-22b（＋）中,通过转化大肠杆菌BL21（DE3）菌种并在IPTG的诱导下进行了成功表达,大亚基表达产物分子量为41 k D、小亚... 详细信息

本研究对菜豆荚斑驳病毒大、小亚基编码的基因密码子进行了优化并人工合成了这两个基因,然后克隆到原核表达载体p ET-22b（＋）中,通过转化大肠杆菌BL21（DE3）菌种并在IPTG的诱导下进行了成功表达,大亚基表达产物分子量为41 k D、小亚基表达产物分子量为22 k D,并制备出了大小亚基基因表达产物的抗血清。测试结果表明,优化后的CP的大、小亚基基因在37℃、1.0 mmol/L IPTG诱导下,3 h后得到了成功的表达,制备的两种抗血清特异性强、效价都达到1∶3.2×10~4,可以对BPMV CP 3个不同的区域同时进行检测,提高了检测的准确度。

关键词：菜豆荚斑驳病毒外壳蛋白大亚基小亚基原核表达抗血清

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轿车A柱补盲系统的设计与实现

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信息与电脑 2022年第8期34卷 133-136页

作者：方杰周仕伟刘超杨传发肖宇蚌埠学院计算机信息与工程学院安徽蚌埠233000

A柱是车辆左前部和右前部连接前舱和车顶的连接柱。在轿车行驶过程中,A柱会遮挡一部分转弯视野,对轿车行驶带来很大的安全隐患。因此,对消除轿车A柱盲区的方法展开研究很有必要。针对这一问题,本文在不改变A柱的结构前提下,设计了一种轿... 详细信息

A柱是车辆左前部和右前部连接前舱和车顶的连接柱。在轿车行驶过程中,A柱会遮挡一部分转弯视野,对轿车行驶带来很大的安全隐患。因此,对消除轿车A柱盲区的方法展开研究很有必要。针对这一问题,本文在不改变A柱的结构前提下,设计了一种轿车A柱补盲系统。该系统在轿车A柱外置高清无线网络摄像头,内置显示屏,通过无线网络进行连接,同时加入供电系统和存储设备,实现了轿车在行驶过程中对A柱盲区的显示辅助功能。

关键词：轿车A柱盲区安全

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