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A new method for the extraction of tailing ponds from very high-resolution remotely sensed images:PSVED

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International Journal of Digital Earth 2023年第1期16卷 2681-2703页

作者： Chengye Zhang Jianghe Xing Jun Li shouhang du Qiming Qin College of Geoscience and Surveying Engineering China University of Mining and TechnologyBeijingPeople’s Republic of China Key Laboratory of Coupling Process and Effect of Natural Resources Elements BeijingPeople’s Republic of China Institute of Remote Sensing and Geographic Information System School of Earth and Space SciencesPeking UniversityBeijingPeople’s Republic of China

Automatic extraction of tailing ponds from Very High-Resolution(VHR)remotely sensed images is vital for mineral resource *** study proposes a Pseudo-Siamese Visual Geometry Group Encoder-Decoder network(PSVED)to achieve high accuracy tailing ponds extraction from VHR ***,handcrafted feature(HCF)images are calculated from VHR images based on the index calculation algorithm,highlighting the tailing ponds'***,considering the information gap between VHR images and HCF images,the Pseudo-Siamese Visual Geometry Group(Pseudo-Siamese VGG)is utilized to extract independent and representative deep semantic features from VHR images and HCF images,***,the deep supervision mechanism is attached to handle the optimization problem of gradients vanishing or exploding.A self-made tailing ponds extraction dataset(TPSet)produced with the Gaofen-6 images of part of Hebei province,China,was employed to conduct *** results show that the proposed'method_achieves the best visual performance and accuracy for tailing ponds extraction in all the tested methods,whereas the running time of the proposed method maintains at the same level as other *** study has practical significance in automatically extracting tailing ponds from VHR images which is beneficial to tailing ponds management and monitoring.

关键词： Semantic segmentation tailing storage facilities Pseudo-Siamese network VHR images deep supervision mechanism

京津风沙源区NPP时空变化及其对治理工程实施的响应

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生态学报 2024年第6期44卷 2406-2419页

作者：赵恒谦刘轩绮刘哿付含聪张宇娇杜守航蒋金豹郭伟杨姿涵中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 河北省海洋岸线生态修复与智慧海洋监测工程研究中心秦皇岛066000

利用遥感大数据对生态治理工程区域的净初级生产力和固碳能力进行长期动态监测可以实现对治理工程的实施效果的评价,同时为区域“碳中和”目标的实现及可持续发展提供有力支撑。利用Google Earth Engine(GEE)云计算平台,基于改进的CASA... 详细信息

利用遥感大数据对生态治理工程区域的净初级生产力和固碳能力进行长期动态监测可以实现对治理工程的实施效果的评价,同时为区域“碳中和”目标的实现及可持续发展提供有力支撑。利用Google Earth Engine(GEE)云计算平台,基于改进的CASA模型对京津风沙源治理工程区域的NPP进行计算。运用Sen斜率分析和MK趋势分析方法对2001—2020年间的NPP进行时空变化分析,并分析NPP对京津风沙源治理工程实施的响应。结果表明:1)在京津风沙源工程治理期间,京津风沙源区NPP总体呈波动上升趋势,平均增速为2.21 gC m^(-2)a^(-1),其中极显著增加区域占38.03%,说明京津风沙源治理工程对我国“碳中和”任务起到了积极作用,增加了区域的固碳能力;2)空间尺度上,京津风沙源区NPP和固碳量空间异质性较大,空间分布上主要呈现东部高,西部低的特点,其中,暖温带落叶阔叶林区域最高,温带荒漠区域最低;3)治理工程的实施所带来的NPP增长的速度在不同的区域并不一致,2001—2020年的NPP增速京津冀地区(4.74 gC m^(-2)a^(-1))>山西地区(4.52 gC m^(-2)a^(-1))>陕西地区(3.53 gC m^(-2)a^(-1))>内蒙古地区(1.55 gC m^(-2)a^(-1));4)生态工程实施所带来的生态环境的改善总体呈现先慢后快的特点,绝大部分区域后十年间的变化速率都显著大于前十年,而在生态环境较为恶劣、荒漠区域广布的内蒙古地区,生态环境的改善则具有一定的滞后性,2001—2010年NPP增速仅为0.04 gC m^(-2)a^(-1),直到2011年,NPP才开始有较为明显的增长,2011—2020年NPP增速为1.67 gC m^(-2)a^(-1)。风沙源治理工程需要长期坚持,才能取得更明显的成效。

关键词：京津风沙源治理工程 Google Earth Engine云平台 CASA模型植被净初级生产力固碳能力时空变化

基于FM-UNet++和高分二号卫星影像的露天矿区范围变化检测

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煤田地质与勘探 2023年第7期51卷 130-139页

作者：杜守航李炜邢江河张成业佘长超王绍宇李军中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 国能北电胜利能源有限公司内蒙古锡林浩特026015

利用遥感和深度学习技术实现露天矿区土地利用变化信息的自动提取对于矿区开采监测、生态环境保护具有重要意义。针对复杂异质矿区场景下土地利用类型的变化,构建新型深度学习模型FM-UNet++,利用高分二号(GF-2)卫星影像实现露天矿区的... 详细信息

利用遥感和深度学习技术实现露天矿区土地利用变化信息的自动提取对于矿区开采监测、生态环境保护具有重要意义。针对复杂异质矿区场景下土地利用类型的变化,构建新型深度学习模型FM-UNet++,利用高分二号(GF-2)卫星影像实现露天矿区的自动变化检测。首先,通过资料调查和目视解译制作露天矿区变化检测数据集,通过数据增强对其进行扩充;其次,通过在UNet++模型中引入特征增强坐标注意力机制FECA(Feature-enhanced Coordinate Attention)和Mish激活函数构建面向露天矿区变化检测的FM-UNet++模型;最后,训练FM-UNet++及7种对比模型进行露天矿区变化检测实验,并比较不同深度学习模型的检测结果。结果表明:特征增强坐标注意力机制FECA和Mish激活函数均提升了UNet++模型的露天矿区变化检测性能。FM-UNet++模型对露天矿区变化检测的精确率(Precision)、召回率(Recall)、F1-Score和交并比(IoU)值分别达到95.6%、89.2%、92.3%和85.7%,相较于FCN、PSPNet、Deeplabv3+、LANet、UNet、UNet++和DA-UNet++等深度学习模型均有显著提升。FM-UNet++模型的变化检测速度与上述7种对比模型保持在同一数量级,且其训练过程稳定,验证了FM-UNet++模型应用于露天矿区变化检测的可行性。

关键词：露天矿区高分二号卫星 UNet++ 变化检测卷积神经网络

基于DeepLabv3+与GF-2高分辨率影像的露天煤矿区土地利用分类

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煤田地质与勘探 2022年第6期50卷 94-103页

作者：张成业李飞跃李军邢江河杨金中郭俊廷杜守航中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国自然资源航空物探遥感中心北京100083 煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102209

遥感与深度学习为及时掌握露天煤矿区土地利用情况提供了高效率的技术手段。基于国产高分二号(GF-2)卫星高分辨率遥感影像,利用深度学习DeepLabv3+模型实现露天煤矿区土地利用识别,并与U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等... 详细信息

遥感与深度学习为及时掌握露天煤矿区土地利用情况提供了高效率的技术手段。基于国产高分二号(GF-2)卫星高分辨率遥感影像,利用深度学习DeepLabv3+模型实现露天煤矿区土地利用识别,并与U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等方法进行对比。首先,制作高分辨率影像样本数据,通过敏感性测试确定适合研究区露天煤矿场景的样本最佳裁剪尺寸和方式;然后,训练深度神经网络DeepLabv3+模型,进行土地利用识别实验;最后,比较不同方法的识别结果。结果表明:研究区露天煤矿场景下的样本最佳裁剪尺寸为512像素×512像素,最佳裁剪方式为随机裁剪。采用的DeepLabv3+模型对露天煤矿区土地利用识别的总体精度、Kappa系数分别为80.10%、0.73,均优于U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等方法的识别精度。DeepLabv3+模型的识别速度与上述5种方法保持在同一数量级,验证了DeepLabv3+模型和GF-2卫星影像在露天煤矿区土地利用识别中的可行性,对露天煤矿区生态环境监测与修复规划具有重要意义。

关键词：露天煤矿区土地利用高分辨率影像深度学习神经网络高分二号卫星自动识别识别精度

面向测绘新工科人才培养的体验式教学模式设计与实践

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测绘通报 2022年第1期 168-172,176页

作者：李军张成业戴华阳陈伟阎跃观杜守航赵恒谦中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

测绘学从早期专注于测量和制图,到当前已发展为广泛服务于国民经济各行各业。在我国工程教育转向新工科建设阶段,传统教学模式已无法满足测绘新工科人才的培养要求。本文设计了面向测绘新工科人才培养,以传授客观知识为核心,重塑教师、... 详细信息

测绘学从早期专注于测量和制图,到当前已发展为广泛服务于国民经济各行各业。在我国工程教育转向新工科建设阶段,传统教学模式已无法满足测绘新工科人才的培养要求。本文设计了面向测绘新工科人才培养,以传授客观知识为核心,重塑教师、学生、知识的活动内容和形式,形成贯穿教师设计、学生体验、师生互动的5阶段体验式教学模式。将该教学模式应用于笔者所在院校测绘工程专业课程教学中,并以概念型、规律型、关系型、综合应用型4类知识点开展教学实践。实践表明,该教学模式有助于学生深刻理解知识与提升能力,是一种具有推广价值的教学模式。

关键词：测绘工程教学改革教学模式体验式教学体验式实验

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移动荷载作用下正交异性桥面板应力响应分析

铁道工程学报 2024年第7期41卷 47-55页

作者：田亮邢守航樊立龙赵雪敏张诚至司志远天津城建大学天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室天津300384 中国铁建大桥工程局集团有限公司天津300300

研究目的:正交异性桥面板在钢结构桥梁中的应用愈发普遍,但在往复车辆荷载作用下容易引发疲劳开裂。准确评估桥面板在移动荷载下的应力响应是后续开展疲劳分析的基础,因此显得尤为必要。鉴于此,本文建立连续三跨正交异性桥面板实体-板... 详细信息

研究目的:正交异性桥面板在钢结构桥梁中的应用愈发普遍,但在往复车辆荷载作用下容易引发疲劳开裂。准确评估桥面板在移动荷载下的应力响应是后续开展疲劳分析的基础,因此显得尤为必要。鉴于此,本文建立连续三跨正交异性桥面板实体-板壳多尺度有限元模型,采用Fortran语言编制Dload子程序实现移动荷载施加,全面分析桥面板在不同加载工况下的应力动态响应过程,以便明确典型构造细节的受力状况,为正交异性桥面板的疲劳性能评估与改善提供科学依据。研究结论:(1)加载中心线接近盖板-U肋连接焊缝或U肋开口正上方时是钢桥面板的最不利加载位置;(2)对于盖板-U肋节点,单轮加载分析即可较好地反映其应力响应状态,而对于U肋-横隔板连接处以及横隔板弧形切口区,双轮加载导致的应力影响不可忽略;(3)不同加载工况下,横隔板弧形开口区总是处于高应力态,属于钢桥面板的最不利受力部位,容易引发疲劳破坏;(4)本研究成果可用于钢桥面板结构在车辆移动荷载作用下的应力状态评估。

关键词：桥梁工程正交异性桥面板移动荷载有限元分析应力响应

“1+N+X”产教融合协同育人模式在储能专业人才培养中的探索与实践

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储能科学与技术 2024年第6期13卷 2099-2106页

作者：李巾锭樊林浩张寿行李斯奇王惟宇杜青凌国维潘刚焦魁王成山天津大学国家储能技术产教融合创新平台天津大学机械学院天津300350 天津大学海洋学院天津300072 天津大学智算学部天津300072 天津大学自动化学院天津300072

在实现“双碳”目标过程中,我国高度重视先进储能技术创新。在国家政策和产业需求的推动下,储能技术高速发展,导致储能领域规模化发展所需基础人才缺口严峻、高端专业人才严重短缺;教育部在2020年新建储能科学与工程专业,以满足储能领... 详细信息

在实现“双碳”目标过程中,我国高度重视先进储能技术创新。在国家政策和产业需求的推动下,储能技术高速发展,导致储能领域规模化发展所需基础人才缺口严峻、高端专业人才严重短缺;教育部在2020年新建储能科学与工程专业,以满足储能领域“高精尖缺”人才培养需求。而储能科学与工程是一门由动力工程及工程热物理、化学工程与技术、电气工程、材料科学与工程、管理科学与工程等多学科渗透、融合形成的新学科,是典型的交叉学科,学科覆盖面广、知识结构复杂,因此其高端人才培养也面临严峻的挑战。面对以上难题,天津大学基于丰富的新工科教育改革经验,突破现有学科和专业束缚,依托国家储能技术产教融合创新平台实施储能专业人才培养的探索与实践,通过校企联合培养模式改革、共建校企联合实习实践基地、企业导师队伍建设等系列举措构建“1+N+X”产教融合协同育人模式,在天津大学储能专业研究生培养、本科生企业实习、项目制实践教学、高端培训等人才培养环节进行实践与探索,并取得良好效果,对储能领域高端人才培养具有推广价值。

关键词：产教融合人才培养储能

胡杨异形叶渗透调节物质及抗氧化酶活性对地下水埋深梯度的响应

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植物科学学报 2024年第2期42卷 221-231页

作者：王雨晴周守航马富龙王海珍韩路塔里木大学生命科学与技术学院新疆阿拉尔843300 塔里木大学园艺与林学学院新疆阿拉尔843300 塔里木大学农学院新疆阿拉尔843300

以塔里木荒漠区建群种胡杨(Populus euphratica Oliv.)为实验材料,研究3种典型异形叶的渗透调节物质和抗氧化酶活性沿地下水埋深(GWD)梯度的变化规律及适应干旱胁迫的策略。结果显示:(1)随GWD的增加,3种异形叶的相对含水量、叶水势、可... 详细信息

以塔里木荒漠区建群种胡杨(Populus euphratica Oliv.)为实验材料,研究3种典型异形叶的渗透调节物质和抗氧化酶活性沿地下水埋深(GWD)梯度的变化规律及适应干旱胁迫的策略。结果显示:(1)随GWD的增加,3种异形叶的相对含水量、叶水势、可溶性蛋白质(SP)含量和过氧化物酶(POD)活性呈降低趋势,水分饱和亏缺、游离脯氨酸(Pro)含量、可溶性糖(SS)含量和丙二醛(MDA)含量呈增加趋势,而超氧化物歧化酶(SOD)始终保持较高活性且较稳定。(2)条形叶Pro、SS含量与GWD呈极显著正相关,卵形叶SS、SP含量与GWD呈显著正相关,锯齿阔卵形叶SS含量与GWD呈极显著正相关。(3)条形叶主要以Pro和SS协同维持细胞渗透势以应对水分胁迫,卵形叶以增强渗透调节能力(SP、Pro、SS)来提高其抗旱性,锯齿阔卵形叶则以SS、Pro维持细胞膨压,并通过POD、SOD清除活性氧(ROS)协同适应干旱的荒漠环境。

关键词：胡杨异形叶地下水埋深渗透调节物质抗氧化酶活性水力限制叶形分化

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设施环境下四个软枣猕猴桃品种光合特性

北方园艺 2024年第2期 38-46页

作者：马蕊王海珍袁林周守航吕瑞恒塔里木大学园艺与林学学院新疆阿拉尔843300

以设施栽培环境下二年生软枣猕猴桃品种为试材,采用乙醇浸提法测定叶片的叶绿素含量、Li-6400XT便携式光合仪测定光合作用参数、光响应曲线等光合生理指标,研究了4个软枣猕猴桃品种叶片在设施环境下的光合特性差异,以期为新疆阿拉尔垦... 详细信息

以设施栽培环境下二年生软枣猕猴桃品种为试材,采用乙醇浸提法测定叶片的叶绿素含量、Li-6400XT便携式光合仪测定光合作用参数、光响应曲线等光合生理指标,研究了4个软枣猕猴桃品种叶片在设施环境下的光合特性差异,以期为新疆阿拉尔垦区筛选出适宜的栽培品种,并为其高产优质栽培提供基础数据。结果表明:4个软枣猕猴桃品种叶绿素含量‘龙城2号’最高;叶片净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)日变化曲线呈双峰型,蒸腾速率(Tr)日变化曲线呈单峰型。净光合速率(Pn)大小依次为‘龙城2号’>‘魁绿’>‘缤果’>‘康甜’。‘魁绿’光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)较高,‘龙城2号’最大净光合速率(Pnmax)、暗呼吸速率(Rd)较高,‘缤果’居中,‘康甜’最低。光合有效辐射(PAR)对净光合速率(Pn)影响较大,气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO_(2)浓度(Ci)、环境温度(Ta)、空气相对湿度(RH)等参数次之。累计方差贡献率为96.515%,4个软枣猕猴桃品种的综合得分排序依次为‘龙城2号’>‘魁绿’>‘缤果’>‘康甜’。综上,‘龙城2号’光合能力较高,水分利用率较好,对光的适应性较强,较适宜在南疆设施栽培下生长,‘魁绿’‘缤果’次之,‘康甜’最弱。

关键词：软枣猕猴桃光合日变化光响应曲线叶绿素