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Bathymetric mapping and estimation of water storage in a shallow lake using a remote sensing inversion method based on machine learning

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International Journal of Digital Earth 2022年第1期15卷 789-812页

作者： Hong Yang hengliang guo Wenhao Dai Bingkang Nie Baojin Qiao Liping Zhu School of Chemistry Zhengzhou UniversityZhengzhouPeople’s Republic of China National Supercomputing Center in Zhengzhou Zhengzhou UniversityZhengzhouPeople’s Republic of China School of Geoscience and Technology Zhengzhou UniversityZhengzhouPeople’s Republic of China Key Laboratory of Tibetan Environment Changes and Land Surface Processes Institute of Tibetan Plateau ResearchChinese Academy of SciencesBeijingPeople’s Republic of China CAS Center for Excellence in Tibetan Plateau Earth Sciences BeijingPeople’s Republic of China

Accurate lake depth mapping and estimation of changes in water level and water storage are fundamental significance for understanding the lake water resources on the Tibetan *** this study,combined with satellite images and bathymetric data,we comprehensively evaluate the accuracy of a multi-factor combined linear regression model(MLR)and machine learning models,create a depth distribution map and compare it with the spatial interpolation,and estimate the change of water level and water storage based on the inverted *** results indicated that the precision of the random forest(RF)was the highest with a coefficient of determination(R2)value(0.9311)and mean absolute error(MAE)values(1.13 m)in the test dataset and had high reliability in the overall depth *** water level increased by 9.36 m at a rate of 0.47 m/y,and the water storage increased by 1.811 km3 from 1998 to 2018 based on inversion *** water level change was consistent with that of the Shuttle Radar Topography Mission(SRTM)*** work shows that this method may be employed to study the water depth distribution and its changes by combining with bathymetric data and satellite imagery in shallow lakes.

关键词： Remote sensing inversion lake bathymetry Sentinel-2 machine learning(ML) random forest(RF) water storage

基于“五纵五横”框架的智慧旅游城市建设规划研究

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矿业科学学报 2020年第2期5卷 242-248页

作者：谭凯朱美光郭恒亮中国矿业大学(北京)决策科学与大数据研究中心北京100083 郑州大学旅游管理学院河南郑州450001

在分析国内外智慧旅游发展现状的基础上,针对我国当前智慧旅游城市建设规划进程中基础设施建设、公共服务平台构建和应用系统开发等存在的问题,提出了涵盖技术、标准、安全、政策的"五纵"运维运营体系以及包括基础设施层、信息资源层、... 详细信息

在分析国内外智慧旅游发展现状的基础上,针对我国当前智慧旅游城市建设规划进程中基础设施建设、公共服务平台构建和应用系统开发等存在的问题,提出了涵盖技术、标准、安全、政策的"五纵"运维运营体系以及包括基础设施层、信息资源层、应用支撑层、应用层和决策层的"五横"框架体系,为我国智慧城市建设提供理论支撑和现实借鉴。

关键词：五纵五横智慧旅游城市建设规划框架体系

科技创新视角下 “预聘-长聘 ”制度对教师科研绩效的影响

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中国科技论坛 2023年第10期 158-166,178页

作者：聂映玉郭恒亮周瑞上海交通大学自然科学研究院上海200240 上海交通大学数学科学学院上海200240 上海交通大学物理与天文学院上海200240

基于2000—2021年某研究型大学240名数学学科与物理学科教师的面板数据,采用多维固定效应模型回归分析“预聘-长聘”制度实施对教师科研绩效的影响。研究发现,“预聘-长聘”制度的实施对数理学科教师科研绩效存在显著正向影响,且对物理... 详细信息

基于2000—2021年某研究型大学240名数学学科与物理学科教师的面板数据,采用多维固定效应模型回归分析“预聘-长聘”制度实施对教师科研绩效的影响。研究发现,“预聘-长聘”制度的实施对数理学科教师科研绩效存在显著正向影响,且对物理学科教师科研绩效表现的正向影响更强。职称与教师科研绩效存在显著正相关,正高级职称教师科研成果显著高于副高级及以下职称教师科研成果。而年龄对教师科研成果产出的影响没有明显差异。“预聘-长聘”制度体系内教师在国家级科研项目、人才计划项目数量方面整体优于非“预聘-长聘”制度教师。鉴于此,建议从营造“预聘-长聘”制度实施的良性生态、设立科学的评聘标准与完善相关配套措施等方面,科学合理有效实施高校“预聘-长聘”制度,切实促进学术人才培养。

关键词： “预聘-长聘”制度科研绩效研究型大学基础研究

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广州市的蔓延机理与调控

地理学报 2005年第4期60卷 626-636页

作者：苏建忠魏清泉郭恒亮中山大学城市与区域研究中心郑州大学环境与水利学院郑州450001

城市蔓延给城市的合理发展带来多方面的危害。广州市自20世纪80年代以来,城市蔓延日趋严重。大型项目的建设、城市机动化与快速交通的发展、外围地区房地产的发展以及行政区划的调整等多种因素,都不同程度地导致了广州的城市蔓延。广州... 详细信息

城市蔓延给城市的合理发展带来多方面的危害。广州市自20世纪80年代以来,城市蔓延日趋严重。大型项目的建设、城市机动化与快速交通的发展、外围地区房地产的发展以及行政区划的调整等多种因素,都不同程度地导致了广州的城市蔓延。广州现行的城市发展政策与空间策略并不能很好地起到控制城市蔓延的作用。要遏制城市的继续蔓延,需要运用精明增长的理念,注重提高增长的质量,尽快制定明确的城市增长边界,严格控制外围郊区大型房地产的发展,并防止城市的过度机动化。

关键词：广州城市化城市蔓延精明增长中心镇郊区城市增长边界广州市 20世纪80年代城市机动化

2016—2018年河南洛阳市主要大气污染物对心脑血管疾病门诊量的影响

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环境与职业医学 2021年第4期38卷 389-396页

作者：郭恒亮王孟飞龚喜云魏海涛郑州大学河南省超级计算中心河南郑州450001 郑州大学地球科学与技术学院河南郑州450001 郑州大学化学学院河南郑州450001 郑州大学中国气象科学研究院郑州大学生态气象联合实验室河南郑州450001 郑州大学第一附属医院河南郑州450001

[背景]心脑血管疾病占我国居民死因首位,但目前的研究更侧重于经济发达或污染严重地区,且不同地区研究结果存在差异。[目的]探究河南省洛阳市主要大气污染物(PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、NO_(2)、CO、O_(3))对洛阳市心脑血管疾病门诊量... 详细信息

[背景]心脑血管疾病占我国居民死因首位,但目前的研究更侧重于经济发达或污染严重地区,且不同地区研究结果存在差异。[目的]探究河南省洛阳市主要大气污染物(PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、NO_(2)、CO、O_(3))对洛阳市心脑血管疾病门诊量的影响。[方法]收集洛阳市2016年1月1日—2018年12月31日的心脑血管疾病门诊信息以及同期大气污染物浓度数据和气象数据。利用广义相加模型分别建立单污染物模型、双污染物模型,以及年龄、性别和季节的分层模型,并计算单日滞后(lag0~lag7)和累积滞后(lag0~lag07)的相对危险度(RR)及95%置信区间(CI)。[结果]2016—2018年洛阳市的心脑血管疾病门诊量共208355例。同期PM_(10)、PM_(2.5)分别超标277、82 d,NO_(2)、CO、O_(3)分别超标48、9、8 d,SO_(2)日均浓度不超标。单污染物模型结果显示,PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、NO_(2)、CO、O_(3)最佳滞后时间分别是lag0、lag3、lag6、lag2、lag0、lag04,对应的RR及95%CI分别为1.0024(1.0011~1.0037)、1.0017(1.0010~1.0025)、0.9767(0.9696~0.9840)、1.0277(1.0236~1.0319)、1.0006(1.0004~1.0007)、1.0041(1.0014~1.0069)。双污染物模型中,各污染物引入其余污染物前后结果基本都有统计学意义(P<0.05)。性别分层和年龄分层结果均显示NO_(2)是危害性最大的污染物:NO_(2)对男性和女性心脑血管疾病门诊量影响的最佳滞后时间分别为lag2、lag01,对应的RR及95%CI分别为1.0293(1.0235~1.0351)、1.0277(1.0218~1.0335),对0~40、41~65、65岁以上人群心脑血管疾病门诊量影响的最佳滞后时间为分别为lag4、lag3、lag2,对应的RR及95%CI分别为1.0359(1.0009~1.0720)、1.0277(1.0215~1.0339)、1.0311(1.0255~1.0367)。季节分层结果显示:PM_(2.5)、SO_(2)、NO_(2)和CO最大效应值出现在春季,对应的RR及其95%CI分别为1.0220(1.0188~1.0253)、1.0733(1.0570~1.0899)、1.0626(1.0531~1.0721)、1.0015(1.0011~1.0019);PM_(10)和O_(3)的最大效应出现在夏季,对应的RR及其95%CI分别为1.0130(1.0089~1.0171)、1.0184(1.0133~1.0235)。[结论]洛阳市2016—2018年大气主要污染物PM_(2.5)、PM_(10)、NO_(2)、CO、O_(3)浓度升高可能导致居民心脑血管疾病门诊量增加,其中NO_(2)是造成风险最高的一种污染物,且各污染物均存在滞后效应。

关键词：大气污染物心脑血管疾病日门诊量广义相加模型时间序列分析

基于优化神经网络的AOD与PM_(2.5)关系模型研究

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环境科学与技术 2021年第12期44卷 46-53页

作者：郭恒亮葛岂序代文浩乔宝晋郑州大学河南省超级计算中心河南郑州450053 郑州大学化学学院河南郑州450001 郑州大学地球科学与技术学院河南郑州450001

为了克服BP神经网络反演PM_(2.5)精度较低的问题,基于2017-2019年河南省MODIS气溶胶光学厚度(AOD)与PM_(2.5)浓度数据,使用量化共轭梯度算法代替传统BP神经网络使用的LM(Levenberg-Marquardt)算法,收敛速度快,且不需要其他参数。为了验... 详细信息

为了克服BP神经网络反演PM_(2.5)精度较低的问题,基于2017-2019年河南省MODIS气溶胶光学厚度(AOD)与PM_(2.5)浓度数据,使用量化共轭梯度算法代替传统BP神经网络使用的LM(Levenberg-Marquardt)算法,收敛速度快,且不需要其他参数。为了验证优化算法,将研究数据按照季节分类,使用日均PM_(2.5)近地面值与AOD构建关系模型。对于MODIS AOD在时空上的缺失,使用暗像元算法反演MODIS遥感图像作为补充。其中70%数据建立训练集,20%的数据建立验证集,10%的数据建立测试集。实验结果表明:PM_(2.5)与AOD存在正相关性,其中春季相关性0.7,夏季0.84,秋季0.68,冬季0.56。优化的模型相比BP神经网络模型,R值四季均有提高,春季0.54提升到0.62,夏季0.82提升到0.86,秋季0.72提升到0.79,冬季0.53提升到0.64;RMSE四季均有降低。从结果可以看出,PM_(2.5)与AOD存在显著的相关性,可以用AOD来反演PM_(2.5)。优化的神经网络模型在精度上有明显提高,可以用于估算高精度的PM_(2.5)浓度。

关键词：气溶胶光学厚度暗像元量化共轭梯度神经网络模型

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基于多尺度特征融合的遥感影像语义分割

计算机应用与软件 2023年第11期40卷 248-253页

作者：郭恒亮牛子儒赫晓慧田智慧郑州大学河南省超级计算中心河南郑州450000 郑州大学信息工程学院河南郑州450000 郑州大学地球科学与技术学院河南郑州450000

针对传统的遥感影像语义分割方法存在分类能力差和分割效果不精细的问题,设计并实现一种基于U-Net的多尺度特征融合网络。网络通过多尺度跳跃连接组合不同层级的语义特征;结合通道注意力机制增强跳跃连接中关键特征的表达能力;利用空洞... 详细信息

针对传统的遥感影像语义分割方法存在分类能力差和分割效果不精细的问题,设计并实现一种基于U-Net的多尺度特征融合网络。网络通过多尺度跳跃连接组合不同层级的语义特征;结合通道注意力机制增强跳跃连接中关键特征的表达能力;利用空洞空间金字塔池化结构融合深层特征,进一步加强网络在复杂背景中的分类性能。在公开数据集Vaihingen上进行的实验表明,多尺度特征融合网络相比通用分割网络具有更高的表现性能和更好的实用价值。

关键词：遥感影像语义分割多尺度跳跃连接空洞空间金字塔池化注意力机制

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喀什河流域景观生态综合评价研究

干旱区资源与环境 2014年第11期28卷 67-71页

作者：杨海波李云飞陈敬伟郭恒亮郑州大学水利与环境学院郑州450001 平顶山市水利局平顶山467000

利用遥感技术对喀什河流域景观进行分析,综合景观密度、景观比例和优势度值三个指数构造了景观类型结构特征因子反映景观稳定性,应用生物生产力因子来反映生态稳定性,应用土地利用因子来反映人为活动影响水平,利用这三个因子借助综合指... 详细信息

利用遥感技术对喀什河流域景观进行分析,综合景观密度、景观比例和优势度值三个指数构造了景观类型结构特征因子反映景观稳定性,应用生物生产力因子来反映生态稳定性,应用土地利用因子来反映人为活动影响水平,利用这三个因子借助综合指数法进行喀什河流域景观生态综合评价研究。结果表明:1)喀什河流域是以自然生态系统为主,伴有较轻人为干扰痕迹,生态系统的生物生产力和稳定性较好;2)流域景观生态质量为5级以上的占主体(82.08%),其中6级所占总面积的56.63%,说明景观生态较好。

关键词：喀什河流域景观生态评价景观稳定性生态稳定性

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高分二号卫星影像中城市建筑物阴影检测方法

中国科技论文 2019年第7期14卷 789-796页

作者：赫晓慧李满堂郭恒亮田智慧郑州大学智慧城市研究院郑州450001 郑州大学水利与环境学院郑州450001

针对阴影在检测过程中易与水体、深蓝色地物、深灰色道路混淆的问题,对高分二号卫星(GF-2)影像中的典型地物纹理和光谱信息进行统计分析,提出一种基于多尺度分割和随机森林分类的阴影提取算法。通过选取样本数据的阴影指数、亮度、逆差... 详细信息

针对阴影在检测过程中易与水体、深蓝色地物、深灰色道路混淆的问题,对高分二号卫星(GF-2)影像中的典型地物纹理和光谱信息进行统计分析,提出一种基于多尺度分割和随机森林分类的阴影提取算法。通过选取样本数据的阴影指数、亮度、逆差矩、熵、对比度等12个对象特征构建随机森林分类模型,精确提取阴影区域。实验结果显示,本文所提阴影提取算法可以有效地对阴影进行识别,对2个研究区的提取精度分别达到了95.26%和94.35%,可有效解决单一特征下阴影不易与其他地物区分以及阈值分割过程中阈值不易确定的问题。

关键词：遥感阴影检测多尺度分割随机森林