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Height estimation from single aerial imagery using contrastive learning based multi-scale refinement network

International Journal of Digital Earth 2023年第1期16卷 2322-2340页

作者： Wufan Zhao Hu Ding jiaming na Mengmeng Li Dirk Tiede Geomatics Section Department of Civil EngineeringFaculty of Engineering TechnologyKU LeuvenBelgium School of Geography South China Normal UniversityGuangzhouPeople’s Republic of China College of Civil Engineering Nanjing Forestry UniversityNanjingPeople’s Republic of China Academy of Digital China(Fujian) Fuzhou UniversityFuzhouPeople’s Republic of China Department of Geoinformatics(Z_GIS) Faculty of Digital and Analytical SciencesParis Lodron University of SalzburgSalzburgAustria

Height map estimation from a single aerial image plays a crucial role in localization,mapping,and 3D object detection.Deep convolutional neural networks have been used to predict height information from single-view remote sensing images,but these methods rely on large volumes of training data and often overlook geometric features present in orthographic images.To address these issues,this study proposes a gradient-based self-supervised learning network with momentum contrastive loss to extract geometric information from non-labeled images in the pretraining stage.Additionally,novel local implicit constraint layers are used at multiple decoding stages in the proposed supervised network to refine high-resolution features in height estimation.The structural-aware loss is also applied to improve the robustness of the network to positional shift and minor structural changes along the boundary area.Experimental evaluation on the ISPRS benchmark datasets shows that the proposed method outperforms other baseline networks,with minimum MAE and RMSE of 0.116 and 0.289 for the Vaihingen dataset and 0.077 and 0.481 for the Potsdam dataset,respectively.The proposed method also shows around threefold data efficiency improvements on the Potsdam dataset and domain generalization on the Enschede datasets.These results demonstrate the effectiveness of the proposed method in height map estimation from single-view remote sensing images.

关键词： Height estimation aerial imagery digital surface models contrastive learning local implicit constrain

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Bank gully extraction from DEMs utilizing the geomorphologic features of a loess hilly area in China

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Frontiers of Earth Science 2019年第1期13卷 151-168页

作者： Xin YANG jiaming na Guoan TANG Tingting WANG Axing ZHU Key Laboratory of Virtual Geographic Environment (nanjing Normal University) Ministry of EducationNanjing 210023China State Key Laboratory Cultivation Base of Geographical Environment Evolution (Jiangsu Province) Nanjing 210023China Jiangsu Center for Collaborative Innovation in Geographical Information Resource Development and Application Nanjing 210023China Department of Geography University of Wisconsin-MadisonMadisonWI 53706USA

As one of most active gully types in the Chinese Loess Plateau,bank gullies generally indicate soil loss and land degradation.This study addressed the lack of detailed,large scale monitoring of bank gullies and proposed a semi-automatic method for extracting bank gullies,given typical topographic features based on 5 m resolution DEMs.First,channel networks,including bank gullies,are extracted through an iterative channel bum-in algorithm.Second,gully heads are correctly positioned based on the spatial relationship between gully heads and their corresponding gully shoulder lines.Third,bank gullies are distinguished from other gullies using the newly proposed topographic measurement of "relative gully depth (RGD)."The experimental results from the loess hilly area of the Linjiajian watershed in the Chinese Loess Plateau show that the producer accuracy reaches 87.5%. The accuracy is affected by the DEM resolution and RGD parameters,as well as the accuracy of the gully shoulder line.The application in the Madigou watershed with a high DEM resolution validated the duplicability of this method in other areas.The overall performance shows that bank gullies can be extracted with acceptable accuracy over a large area,which provides essential information for research on soil erosion,geomorphology,and environmental ecology.

关键词： bank gully DEMs topographic features loess shoulder line relative gully depth

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对象视角下的黄土坡地自动分类及应用研究

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测绘学报 2023年第12期52卷 2230-2230页

作者：那嘉明南京林业大学土木工程学院江苏南京210037

论文以坡地广泛分布的黄土高原地区为切入,对坡地相关问题展开研究。首先,深入探讨了坡地的概念内涵和组成机制,明确了坡面单元、坡地系统和坡地资源的基本属性;然后,采用面向对象影像分析(object-based image analysis,OBIA)框架,在厘... 详细信息

论文以坡地广泛分布的黄土高原地区为切入,对坡地相关问题展开研究。首先,深入探讨了坡地的概念内涵和组成机制,明确了坡面单元、坡地系统和坡地资源的基本属性;然后,采用面向对象影像分析(object-based image analysis,OBIA)框架,在厘清坡面单元“坡度、坡向、坡型”等基本属性的基础上。

关键词：面向对象影像分析黄土坡地分类及应用基本属性黄土高原地区

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论地理边界的科学属性与表达

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Journal of Geographical Sciences 2022年第6期32卷 1119-1135页

作者：汤国安李吉龙熊礼阳那嘉明 Key Laboratory of Virtual Geographic Environment Ministry of EducationNanjing Normal UniversityNanjing 210023China School of Geography Nanjing Normal UniversityNanjing 210023China Jiangsu Center for Collaborative Innovation in Geographical Information Resource Development and Application Nanjing 210023China School of Geography and Planning Ningxia UniversityYinchuan 750021China

A scientific delineation of geographical boundaries reflects the cognitive level of scientific abstraction and systematic analysis of the spatial variation of geographical objects and is a basic scientific issue of geography. From the perspective of earth system science,this study first explicates the core issues(e.g., basic concepts, scientific contents, and basic properties) of geographical boundaries. Based on the principles of scientificity and systematicness, we then classify geographical boundaries in terms of intrinsic mechanisms, extrinsic appearance and scientific attributes. Furthermore, this paper analyzes the mathematical connotation and representation methods of geographical boundaries, discusses the characteristics of and differences between traditional and modern methods for geographical boundary delineation. Finally, we present a framework for a “geographical boundary model”with an integration of qualitative, quantitative, and positioning methods. Focusing on geographical boundary(a basic theoretical problem in geography), this study engaged in concept definition and method analysis, with the findings enriching the theory and methodology of geographical information science.

关键词： geography geographical boundary scientific property classification representation method

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Vacancy defect MoSeTe embedded in N and F co-doped carbon skeleton for high performance sodium ion batteries and hybrid capacitors

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Journal of Energy Chemistry 2024年第3期90卷 652-664,I0014页

作者： Dehui Yang Wentao Guo Fei Guo jiaming Zhu Gang Wang Hui Wang Guanghui Yuan Shenghua Ma Beibei Wang State Key Laboratory of Photon-Technology in Western China Energy International Collaborative Center on Photoelectric Technology and Nano Functional MaterialsInstitute of Photonics&Photon-TechnologyNorthwest UniversityXi’an 710127ShannxiChina Key Laboratory of Synthetic and natural Functional Molecule Chemistry(Ministry of Education) College of Chemistry&Materials ScienceNorthwest UniversityXi’an 710127ShannxiChina School of Chemistry and Chemical Engineering Ankang Research Centre of New Nano-materials Science and TechnologyShaanxi University Innovation Research Institute of Advanced Energy Storage Materials and Battery Technology for Future IndustrializationAnkang UniversityAnkang 725000ShannxiChina

Sodium-ion batteries(SIBs) and hybrid capacitors(SIHCs) have garnered significant attention in energy storage due to their inherent advantages,including high energy density,cost-effectiveness,and enhanced safety.However,developing high-performance anode materials to improve sodium storage performa nce still remains a major challenge.Here,a facile one-pot method has been developed to fabricate a hybrid of MoSeTe nanosheets implanted within the N,F co-doped honeycomb carbon skeleton(MoSeTe/N,F@C).Experimental results demonstrate that the incorporation of large-sized Te atoms into MoSeTe nanosheets enlarges the layer spacing and creates abundant anion vacancies,which effectively facilitate the insertion/extraction of na^(+) and provide numerous ion adsorption sites for rapid surface capacitive behavior.Additionally,the heteroatoms N,F co-doped honeycomb carbon skeleton with a highly conductive network can restrain the volume expansion and boost reaction kinetics within the electrode.As anticipated,the MoSeTe/N,F@C anode exhibits high reversible capacities along with exceptional cycle stability.When coupled with na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)@C(NVPF@C) to form SIB full cells,the anode delivers a reversible specific capacity of 126 mA h g^(-1) after 100 cycles at 0.1 A g^(-1).Furthermore,when combined with AC to form SIHC full cells,the anode demonstrates excellent cycling stability with a reversible specific capacity of50 mA h g^(-1) keeping over 3700 cycles at 1.0 A g^(-1).In situ XRD,ex situ TEM characterization,and theoretical calculations(DFT) further confirm the reversibility of sodium storage in MoSeTe/N,F@C anode materials during electrochemical reactions,highlighting their potential for widespread practical application.This work provides new insights into the promising utilization of advanced transition metal dichalcogenides as anode materials for na^(+)-based energy storage devices.

关键词： MoSeTe N F co-doped honeycomb carbon skeleton Sodium-ion batteries Sodium-ion hybrid capacitor

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基于熵权法的江苏生态环境高质量发展评价研究

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南京邮电大学学报（社会科学版） 2023年第4期25卷 76-85页

作者：许昕那嘉明南京邮电大学人口研究院江苏南京210042 南京林业大学土木工程学院江苏南京210037

针对生态环境内涵的多样性,结合传统高质量发展的评价指标,从环境质量、排放强度、污染治理和资源利用4个维度构建生态环境高质量发展评价指标体系,并基于熵权法提出指标量化和评估数据预处理的解决方案。结果表明:2010—2019年江苏生... 详细信息

针对生态环境内涵的多样性,结合传统高质量发展的评价指标,从环境质量、排放强度、污染治理和资源利用4个维度构建生态环境高质量发展评价指标体系,并基于熵权法提出指标量化和评估数据预处理的解决方案。结果表明:2010—2019年江苏生态环境质量水平由“缓慢增长”向“波动下降”转变,污染治理和资源利用成为改善现阶段生态环境质量的重要突破口,政府、社会、企业、个人等主体可从循环经济、人居环境、水环境综合治理角度进行生态环境的整治。

关键词：生态环境高质量发展江苏

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我国区域地貌数字地形分析研究进展

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测绘学报 2017年第10期46卷 1570-1591页

作者：汤国安那嘉明程维明南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室江苏南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心江苏南京210023 江苏省地理环境演化国家重点实验培育建设点江苏南京210023 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

区域地貌研究是区域地理研究不可分割的重要组成部分。传统的基于DEM的数字地形分析方法,虽能较好提取各种地形定量因子,但由于分析算法的局限,很难实现对一个特定区域地貌的宏观形态特征与成因机理进行定量的分析。为此,近年来我国学... 详细信息

区域地貌研究是区域地理研究不可分割的重要组成部分。传统的基于DEM的数字地形分析方法,虽能较好提取各种地形定量因子,但由于分析算法的局限,很难实现对一个特定区域地貌的宏观形态特征与成因机理进行定量的分析。为此,近年来我国学者在该领域进行了系统的探索与创新实践,基于国家基础地形数据库多尺度、高精度的DEM数据,开展了基于DEM的区域地貌形态特征、地貌发育演化特征的研究。通过宏观形态指标分析法、地形特征要素分析法、地形信息图谱分析法等一系列方法,实现了对区域的地貌形态特征提取与分类、分区制图,取得了一批有重要国际影响的研究成果。在全国尺度以及黄土高原、青藏高原、西南喀斯特地区和月表月貌的区域数字地形分析方面,更彰显出研究的特色和优势。

关键词：区域地貌数字地形分析研究综述

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论地理边界的科学属性与表达

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地理学报 2021年第11期76卷 2841-2852页

作者：汤国安李吉龙熊礼阳那嘉明南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室南京210023 南京师范大学地理科学学院南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023 宁夏大学地理科学与规划学院银川750021

地理边界的科学界定体现着对地理对象空间分异规律科学抽象与系统分析的认知水平,是地理学的基础科学问题。本文从地球系统科学的视角,首先阐述了地理边界的基本概念、科学内涵与基本属性等核心概念问题,基于科学性、系统性的基本原则,... 详细信息

地理边界的科学界定体现着对地理对象空间分异规律科学抽象与系统分析的认知水平,是地理学的基础科学问题。本文从地球系统科学的视角,首先阐述了地理边界的基本概念、科学内涵与基本属性等核心概念问题,基于科学性、系统性的基本原则,以内在机理、外在表现以及科学属性等视角为核心依据,对地理边界进行了系统分类。论文分析了地理边界的数学内涵与表达方法,比较了传统地理边界划分法和现代地理边界定量划分方法的特点与差异性,提出了集定性、定量、定位为一体的"地理边界模型"的研究架构。该研究盼在地理边界这个地理学基础理论问题上进行概念辨析与方法分析,丰富地理信息科学的理论与方法。

关键词：地理学地理边界科学属性类型划分表达方法

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基于BAS-BP神经网络结合熵权法多指标优化金蕾复方提取工艺

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中国中医药信息杂志 2024年第2期31卷 138-143页

作者：王嘉鸣柳娜陈晖景明甘肃中医药大学药学院甘肃兰州730000

目的通过正交试验与天牛须搜索算法(BAS)-BP神经网络对金蕾复方的提取工艺参数进行多指标优化。方法在单因素考察得到最佳醇提浓度的基础上,以料液比、提取时间、提取次数作为正交试验考察因素,运用熵权法计算木犀草素、山柰酚、当药宁... 详细信息

目的通过正交试验与天牛须搜索算法(BAS)-BP神经网络对金蕾复方的提取工艺参数进行多指标优化。方法在单因素考察得到最佳醇提浓度的基础上,以料液比、提取时间、提取次数作为正交试验考察因素,运用熵权法计算木犀草素、山柰酚、当药宁及干膏得率的综合得分,再建立BAS-BP神经网络模型,以BAS进行寻优,预测最佳提取工艺。结果BAS-BP神经网络优化得到金蕾复方醇提工艺为料液比1∶10、提取0.5 h、提取3次,综合得分为96.3526;正交设计所得最佳工艺参数为料液比1∶10、提取0.5 h、提取3次,综合得分为90.9880。前者略优于后者但差异较小,结合生产实际确定金蕾复方的最佳提取工艺为料液比1∶10,提取0.5 h,提取3次。结论基于BAS-BP神经网络优选所得工艺参数提取效率高、稳定性良好,可为后续开发及质量控制提供参考。

关键词：金蕾复方正交设计 BP神经网络天牛须搜索算法熵权法多指标综合评分法

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考虑水土互馈关系的区域水土资源联合优化配置

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水科学进展 2024年第2期35卷 208-219页

作者：卢娜张佳明苏承国胡政磊吴泽宁严登华郑州大学水利与交通学院河南郑州450001 黄河实验室(郑州大学) 河南郑州450001 中国水利水电科学研究院北京100038

针对水土资源空间不匹配、水资源总量不足及土地资源利用程度不高等问题,以二元水循环理论为基础,构建考虑水土互馈关系的区域水土资源联合优化配置模型。该模型包括产水模块、水土联合配置模块和土地模拟模块,以GDP最大和基于生态绿当... 详细信息

针对水土资源空间不匹配、水资源总量不足及土地资源利用程度不高等问题,以二元水循环理论为基础,构建考虑水土互馈关系的区域水土资源联合优化配置模型。该模型包括产水模块、水土联合配置模块和土地模拟模块,以GDP最大和基于生态绿当量的区域植被覆盖率(EGE-RVC)最高为目标函数,并提出了一种耦合约束法、逐次逼近法和非线性规划的三层嵌套算法进行求解。以河南省洛阳市为例对模型和方法进行验证,结果表明,洛阳市可利用水量增加了4463万m^(3),GDP提高了12.5%,EGE-RVC增加了2.6%,各用地类型缺水率不同程度下降。研究成果能够为区域水土资源优化配置研究提供新的思路和技术参考。

关键词：水土资源联合优化配置相互作用二元水循环三层嵌套算法

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