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Comparison of debris flow susceptibility assessment methods:support vector machine,particle swarm optimization,and feature selection techniques

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Journal of Mountain Science 2024年第2期21卷 397-412页

作者： ZHAO Haijun wei aihua MA Fengshan DAI Fenggang JIANG Yongbing LI Hui Key Laboratory of Shale Gas and Geoengineering Institute of Geology and GeophysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China Innovation Academy for Earth Science Chinese Academy of SciencesBeijing 100029China Hebei Province Key Laboratory of Sustained Utilization&Development of Water Recourse Hebei GEO UniversityShijiazhuang 050031China School of Water Resources and Environment Hebei GEO UniversityShijiazhuang 050031China The Sixth Geological Brigade of Geological Mineral Exploration and Development Bureau of Hebei Province Shijiazhuang 050085China

The selection of important factors in machine learning-based susceptibility assessments is crucial to obtain reliable susceptibility results.In this study,metaheuristic optimization and feature selection techniques were applied to identify the most important input parameters for mapping debris flow susceptibility in the southern mountain area of Chengde City in Hebei Province,China,by using machine learning algorithms.In total,133 historical debris flow records and 16 related factors were selected.The support vector machine(SVM)was first used as the base classifier,and then a hybrid model was introduced by a two-step process.First,the particle swarm optimization(PSO)algorithm was employed to select the SVM model hyperparameters.Second,two feature selection algorithms,namely principal component analysis(PCA)and PSO,were integrated into the PSO-based SVM model,which generated the PCA-PSO-SVM and FS-PSO-SVM models,respectively.Three statistical metrics(accuracy,recall,and specificity)and the area under the receiver operating characteristic curve(AUC)were employed to evaluate and validate the performance of the models.The results indicated that the feature selection-based models exhibited the best performance,followed by the PSO-based SVM and SVM models.Moreover,the performance of the FS-PSO-SVM model was better than that of the PCA-PSO-SVM model,showing the highest AUC,accuracy,recall,and specificity values in both the training and testing processes.It was found that the selection of optimal features is crucial to improving the reliability of debris flow susceptibility assessment results.Moreover,the PSO algorithm was found to be not only an effective tool for hyperparameter optimization,but also a useful feature selection algorithm to improve prediction accuracies of debris flow susceptibility by using machine learning algorithms.The high and very high debris flow susceptibility zone appropriately covers 38.01%of the study area,where debris flow may occur under intensive human activities and heavy rainfall events.

关键词： Chengde Feature selection Support vector machine Particle swarm optimization Principal component analysis Debris flow susceptibility

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利用环境噪声自相关研究唐海—商都台阵测线下方的莫霍面深度

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地震学报 2024年第1期46卷 47-68页

作者：魏红谱赵爱华中国地震局地球物理研究所北京100081

基于唐海—商都宽频带地震台阵2006—2009年连续三年的波形记录,利用环境噪声相位自相关函数对台阵下方的莫霍面反射P波进行分析。通过对同一个台站多个时间段的自相关结果进行分组、采用两步叠加处理增加信号强度:(1)在组内进行线性叠... 详细信息

基于唐海—商都宽频带地震台阵2006—2009年连续三年的波形记录,利用环境噪声相位自相关函数对台阵下方的莫霍面反射P波进行分析。通过对同一个台站多个时间段的自相关结果进行分组、采用两步叠加处理增加信号强度:(1)在组内进行线性叠加,对组间的叠加结果进行相位加权叠加;(2)基于华北地区的背景速度结构信息,在地壳平均速度5%不确定性的时窗内,根据自相关函数包络线的二阶导数最大值确定P波的莫霍面反射时间,经时间-深度转化,获得台阵下方的莫霍面深度。结果显示,莫霍面从东南向西北总体由浅变深,中间有小幅度的起伏。噪声自相关方法确定的莫霍面平均深度相较于参考的接收函数结果的偏差为0.8 km,相应的双程走时偏差约为0.3 s。以月份叠加的自相关函数结果显示,PmP信号的噪声源具有显著的季节性变化。自相关函数的波形特征显示华北地区的地壳-地幔转换带的速度梯度模式不同。

关键词：华北地区莫霍面深度环境噪声相位自相关反射P波

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跨学科合作、政府支持与科研生产力——基于高校人工智能学术组织的实证分析

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教育发展研究 2024年第7期44卷 63-71页

作者：陈艾华吴伟浙江理工大学法政学院杭州311103 浙江大学公共管理学院杭州310058

跨学科合作是科研生产力提升的动力之源,已有研究大多基于单一理论展开,未对“跨学科合作如何且在何种条件下能促进科研生产力的发展”予以合理解释。本文整合资源基础理论和社会认同理论的研究框架,以高校人工智能学术组织为例,考察了... 详细信息

跨学科合作是科研生产力提升的动力之源,已有研究大多基于单一理论展开,未对“跨学科合作如何且在何种条件下能促进科研生产力的发展”予以合理解释。本文整合资源基础理论和社会认同理论的研究框架,以高校人工智能学术组织为例,考察了跨学科合作推动科研生产力提升的逻辑过程以及政府支持在其中发挥的作用。研究发现,跨学科合作中组织异质性和组织科研生产力呈正向关系,政府对跨学科合作的支持在两者关系中未发挥调节效应;组织与产业界联系、组织跨学科研究评价和组织科研生产力之间分别存在U型关系和倒U型关系,而政府对跨学科合作的支持均强化了这两种关系。研究结论对进一步厘清科研生产力来源具有突出的学术价值,同时对高校跨学科组织搭建与内部管理革新亦具有重要的实践意义。

关键词：跨学科合作科研生产力政府支持高校人工智能学术组织

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The Characteristics and Causes of Land Subsidence in Tanggu Based on the GPS Survey System and Numerical Simulation

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Acta Geologica Sinica(English Edition) 2011年第6期85卷 1495-1507页

作者： MA Fengshan wei aihua HAN Zhantao ZHAO Haijun GUO Jie Key Laboratory of Engineering Geomechanics Institute of Geology and Geophysics Chinese Academy of Sciences Beijing 100029 China The Institute ofHydrogeology andEnvironmental Geology Chinese Academy of Geological Sciences Shijiazhuang 050061 China

Land subsidence is a severe hazard threatening Tanggu, a flat lowland area, and evidences of land subsidence can be seen throughout the city. A new reasonable GPS network was set up in this area from 2008 to 2010. The monitoring data show that land subsidence was serious and two main subsidence cones were obviously formed in the region. One emerged at Hujiayuan, with the maximum rate reaching 60 ram/a, and the influence region enlarged prominently from 2005 to 2010. The other one occurred at Kaifaqu, which became obvious only after 2005, and it showed a decreasing tendency with time. To analyze the causes of ground settlement, a correlation between groundwater withdrawal and land subsidence was firstly made. The results confirmed that over-exploitation of groundwater was the major cause for the severe settlement in Hujiayuan. Meanwhile, the subsidence of Kaifaqu was also related to groundwater withdrawal before 2005. However, the relationship became unconspicuous after 2005. To find the cause of this abnormity, a three-dimensional finite element numerical model, coupled with groundwater flow and subsidence, was built. The simulation results indicate that the subsidence induced by high-rise buildings is serious, but the affected range is limited and it also shows a decreasing trend with time, corresponding to the subsidence characteristics at Kaifaqu. Therefore, more attention should be paid to this hazard induced by engineering construction besides groundwater withdrawal, as more high-rise buildings are under construction in Tanggu.

关键词： land subsidence GPS subsidence cones finite element numerical model high-rise buildings

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基于耦合模型的地铁牵引电机轴承复合缺陷振动特性分析

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噪声与振动控制 2024年第3期44卷 138-145页

作者：孙长江师蔚廖爱华胡定玉上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620

为探究车辆运行工况下牵引电机轴承缺陷状态的振动特性,基于轨道-车辆耦合动力学及轴承动力学理论,提出一种包含齿轮传动系统和牵引电机的轨道-车辆-轴承耦合动力学模型。模型中综合考虑轨道不平顺、时变啮合刚度、轴承表面单一和复合... 详细信息

为探究车辆运行工况下牵引电机轴承缺陷状态的振动特性,基于轨道-车辆耦合动力学及轴承动力学理论,提出一种包含齿轮传动系统和牵引电机的轨道-车辆-轴承耦合动力学模型。模型中综合考虑轨道不平顺、时变啮合刚度、轴承表面单一和复合缺陷等复杂激励。基于该动力学模型研究在轨道不平顺激励下牵引电机轴承在单一缺陷和复合缺陷状态下的振动特性。计算结果表明:相对于单一缺陷状态,牵引电机轴承在复合缺陷状态下所受到的缺陷冲击更加强烈和复杂;受轨道不平顺激励以及自身缺陷冲击的综合影响,电机轴承振动加剧;缺陷轴承的振动加速度会随着车辆运行速度的提高和缺陷宽度的增大而增大。计算结果可为牵引电机轴承的故障诊断和状态监测提供理论依据。

关键词：故障诊断牵引电机轴承耦合动力学复合缺陷联合仿真

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病毒宏基因组学在献血人群病毒鉴定的应用研究

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中国病原生物学杂志 2024年第6期19卷 631-635,641页

作者：徐爱华崔文艳肖玮沧州市中心血站河北沧州061001

目的探讨宏基因组学技术在献血人群中病毒鉴定的应用潜力,并评估其在提高血液制品安全性方面的效能。方法采用前瞻性队列研究设计,收集了15名献血者的血液样本。通过QIAamp Viral RNA Mini Kit提取核酸,并使用Phusion~?High-Fidelity PC... 详细信息

目的探讨宏基因组学技术在献血人群中病毒鉴定的应用潜力,并评估其在提高血液制品安全性方面的效能。方法采用前瞻性队列研究设计,收集了15名献血者的血液样本。通过QIAamp Viral RNA Mini Kit提取核酸,并使用Phusion~?High-Fidelity PCR Master Mix进行PCR扩增,随后使用NEBNext~?UltraTM DNA Library Prep Kit构建测序文库。样本通过Illumina HiSeq平台进行双端测序,再进行数据质量控制和宏基因组分析。结果在15名献血者样本中,平均总Reads数量为9.86×10^(6)±6.11×105,平均总碱基数为1.55×10^(9)±6.36×10^(7)。质量分数Q20和Q30的平均碱基数分别为1.52×10^(9)±7.04×10^(7)和1.47×10^(9)±5.95×10^(7),平均占比分别为98.81%±0.02%和95.60%±0.06%,GC含量平均占比为65.99%±0.16%。宏基因组分析鉴定出包括Dinovirus,parvovirus,torque teno virus,papillomavirus,Merkel cell polyomavirus,herpesvirus_6A,herpesvirus_6B,human pegivirus,polyomavirus在内的9类病毒。结论宏基因组学技术能够在献血样本中检测到多种病毒,包括传统筛查可能遗漏的类型。该技术可作为提高献血安全性的有效工具,有助于发现和预防病毒传播,但也需要进一步研究以优化数据处理和解释。

关键词：献血者病毒宏基因组学高通量测序病原体检测血液安全

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考虑轨道不平顺激励的轴箱轴承振动特性分析

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轴承 2024年第6期 16-24页

作者：吕银辰廖爱华师蔚胡定玉上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620

轴箱轴承在运行工况下的振动特性对于保障行车安全具有重要意义。首先,基于Ansys与Simpack联合仿真平台,分别建立了轨道-车辆系统动力学模型和考虑外圈局部故障的轴承座-轴承有限元模型;其次,对动力学模型施加轨道不平顺激励,输出轴箱... 详细信息

轴箱轴承在运行工况下的振动特性对于保障行车安全具有重要意义。首先,基于Ansys与Simpack联合仿真平台,分别建立了轨道-车辆系统动力学模型和考虑外圈局部故障的轴承座-轴承有限元模型;其次,对动力学模型施加轨道不平顺激励,输出轴箱径向载荷作为有限元模型的外载荷;然后,将仿真值与理论值进行对比,证明了所建立的轴箱轴承联合仿真模型的有效性;最后,基于此模型分析了轨道不平顺激励时不同宽度故障以及不同故障边缘对轴承振动特性的影响。结果表明:随着故障宽度的增加,轴箱轴承整体振动加速度RMS逐渐变大,故障冲击的幅值以及包络谱的特征能量值先增大后减小;随着故障边缘平缓程度的增加,轴箱轴承整体振动加速度RMS值、故障冲击的幅值以及包络谱的特征能量值逐渐降低;轨道不平顺激励增加了轴承的振动。

关键词：滚动轴承铁路轴箱轴承双列圆柱滚子轴承变载荷受迫振动振动加速度工程仿真

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浸泡时间对豆浆品质的影响及相关性分析

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食品工业科技 2024年第9期45卷 45-53页

作者：潘婷婷韦智李佳钰赵进龙翟爱华黑龙江八一农垦大学食品学院黑龙江大庆163000 国家杂粮技术工程研究中心黑龙江大庆163000

研究大豆浸泡时间(6、8、10、12、14、16 h)对豆浆理化特性和感官品质的影响,为大豆浸泡时间的选择提供理论支撑。实验以大豆水分含量及分布、可溶性蛋白质含量、固形物含量、粒径、黏度、稳定性及感官评分作为考察指标,分析浸泡时间对... 详细信息

研究大豆浸泡时间(6、8、10、12、14、16 h)对豆浆理化特性和感官品质的影响,为大豆浸泡时间的选择提供理论支撑。实验以大豆水分含量及分布、可溶性蛋白质含量、固形物含量、粒径、黏度、稳定性及感官评分作为考察指标,分析浸泡时间对豆浆品质的影响并确定大豆适宜的浸泡时长;采用Pearson相关系数对浸泡时间、大豆水分组成与豆浆品质的关系进行分析。低场核磁共振结果表明,T21、T22、T23信号值随着浸泡时间延长而升高,大豆吸附水的占比增加,大豆浸泡12 h后水分达到饱和状态。豆浆的品质研究结果表明,随着浸泡时间的延长,豆浆的蛋白质转移率、体积平均粒径、黏度均呈现先升高后降低的趋势,总固形物含量显著降低(P<0.05),豆浆稳定性先降低后升高;豆浆的感官评分值随着大豆浸泡时间的增加先增加后降低,8 h豆浆的感官综合评价值最高为1.0466,其次是10 h的豆浆。基于以上结果,优选大豆浸泡时间为8 h,虽然该时间的豆浆黏度低,口感浓度评分低,亮度值低;但是其可溶性蛋白质含量最高,为0.905 g/100 g,蛋白转移率可达到16.61%;总固形物含量仅次于6 h的豆浆,含量为3.185 g/100 g;而且色差b值最低,感官综合评价值最高。相关性分析结果表明:浸泡时间与大豆结合水占比、自由水占比呈显著负相关,与吸附水占比呈显著正相关(r=-0.9638、-0.8241、0.9391);豆浆的品质指标受到浸泡时间影响,其中浸泡时间与豆浆可溶性蛋白质、总固形物含量、L值呈显著负相关,与a值呈显著正相关关系(r=-0.9122、-0.9726、-0.8238、0.9385)。

关键词：豆浆品质大豆浸泡时间豆浆粒径稳定性感官评价相关性

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不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米品质的影响

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食品工业科技 2024年第2期45卷 67-74页

作者：韦智潘婷婷李佳钰赵进龙翟爱华黑龙江八一农垦大学食品学院黑龙江大庆163319 国家杂粮工程技术研究中心黑龙江大庆163319

为探究不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米理化性质及食味品质的影响,以经过自然干燥和热风干燥处理的同一品种粳米为主要原料,探究不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米的水分含量、水分分布、微观结构、晶型结构、糊化特性、碘蓝值、食味值以... 详细信息

为探究不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米理化性质及食味品质的影响,以经过自然干燥和热风干燥处理的同一品种粳米为主要原料,探究不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米的水分含量、水分分布、微观结构、晶型结构、糊化特性、碘蓝值、食味值以及质构特性的影响。结果表明,热风干燥组大米裂纹较多,相对结晶度、回生值、糊化温度显著低于(P<0.05)自然干燥组,而崩解值、最终黏度、米饭黏弹性和食味值显著高于(P<0.05)自然干燥组;热风干燥组大米在浸泡初期吸水率显著高于(P<0.05)自然干燥组,且当浸泡30 min时两组大米的水分含量基本达到饱和,浸泡后,两组大米的裂纹数量和宽度均明显增大,相对结晶度分别降低了1.03%~1.98%、糊化温度降低了2.45~3.40℃;峰值黏度、谷值黏度、崩解值、最终黏度、回生值和米饭黏弹性显著增大(P<0.05),碘蓝值增加了15.60%~21.26%,米饭食味值增加至84.73~85.46。综上所述,浸泡提升了两组米饭的品质,且热风干燥组米饭品质更好。

关键词：干燥方式大米浸泡水分分布食味品质

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基于SARIMA和SVR组合模型的转向架系统寿命评估

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铁道机车车辆 2024年第1期44卷 157-163页

作者：师蔚范乔杨洋胡定玉廖爱华上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620 上海地铁维护有限公司车辆分公司上海200031

随着地铁运营时间和里程的增加,地铁车辆逐渐接近其理论寿命,为确保车辆运行安全性,需对其重要子系统进行健康状态及剩余寿命评估。文中选取车辆转向架系统作为研究对象,提出了一种基于协方差优选法的季节性回归移动平均(SARIMA)和支持... 详细信息

随着地铁运营时间和里程的增加,地铁车辆逐渐接近其理论寿命,为确保车辆运行安全性,需对其重要子系统进行健康状态及剩余寿命评估。文中选取车辆转向架系统作为研究对象,提出了一种基于协方差优选法的季节性回归移动平均(SARIMA)和支持向量回归(SVR)的组合模型对转向架寿命进行评估。首先,将车辆转向架系统历史故障率转化为健康指数,然后基于协方差优选法将SARIMA和SVR进行赋权组合,根据转向架系统历史健康指数进行预测,最后建立历史和预测的健康指数与运行时间的数学模型,分析得到转向架系统的剩余寿命。以某地铁车辆转向架系统为例进行算例分析及验证,结果表明组合模型可更准确地预测其健康状态,为有关维修部门开展维修维护策略提供理论依据,估计得出其剩余寿命,为车辆寿命后期退役及延寿决策提供理论数据分析支撑。

关键词：转向架系统寿命预测季节性回归移动平均和支持向量回归(SARIMA和SVR) 组合模型协方差优选法

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