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热功转换实现冷态液滴驱动的实验研究

中国科学：技术科学 2024年第5期54卷 848-860页

作者：王超强马骁婧徐进良华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206 华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

液滴操控是微流控领域的关键技术.基于Leidenfrost效应驱动液滴实现热功转换的方式获得广泛关注,然而该方法基于高温环境,同时工质消耗较大,热功转换效率低.本文将部分沸腾传热面与超疏水表面相结合,利用冷态液滴和过热壁面之间部分沸... 详细信息

液滴操控是微流控领域的关键技术.基于Leidenfrost效应驱动液滴实现热功转换的方式获得广泛关注,然而该方法基于高温环境,同时工质消耗较大,热功转换效率低.本文将部分沸腾传热面与超疏水表面相结合,利用冷态液滴和过热壁面之间部分沸腾产生的动力驱动液滴直线运动,实现低工质消耗与高热功转换效率.实验系统主要包含两个功能性表面:水平超疏水表面和竖直部分沸腾换热面,部分沸腾换热面布置在超疏水直通道的两侧.建立了随竖直换热面温度变化的液滴振荡运动分区图,在部分沸腾模式下,液滴撞击壁面实现热功转换并加速,同时液滴在两侧壁面之间振荡运动,其平均撞击频率达到8.3 Hz,平均运动速度达到156.2 mm/s.在原本平直的轨道上液滴出现了纵向振荡,其纵向偏移量的峰值随着液滴直径的减小表现出增加的趋势.该纵向运动由液滴发生接触沸腾产生的驱动力切向分量强化,在液滴重力作用下被抑制,二者的相对大小决定了液滴纵向振荡运动规律.本文提出了冷态液滴驱动新思路,有望在微流控等领域得到重要应用.

关键词：液滴驱动传热模式液滴动力学热功转换

华北板块南缘寒武系苗岭统碳酸盐岩硬底:缺乏生物扰动背景下的早期海底胶结作用

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地质学报 2024年第7期98卷 2041-2052页

作者：代明月尹忠雷齐永安韩兰兰陈松华卿诗韵河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 河南省生物遗迹与成矿过程重点实验室河南焦作454000

华北地台南缘寒武系苗岭统碳酸盐岩硬底发育在核形石灰岩和鲕粒灰岩之上,并明显截断下伏的碳酸盐沉积物。本文通过对硬底界面之下颗粒间的放射纤维状方解石胶结物和等厚环边的微晶胶结物分析,表明其形成于早期海底胶结作用,该时期早期... 详细信息

华北地台南缘寒武系苗岭统碳酸盐岩硬底发育在核形石灰岩和鲕粒灰岩之上,并明显截断下伏的碳酸盐沉积物。本文通过对硬底界面之下颗粒间的放射纤维状方解石胶结物和等厚环边的微晶胶结物分析,表明其形成于早期海底胶结作用,该时期早期胶结区靠近沉积物—水界面,易受潮汐和波浪冲刷而暴露海底,并在持续搅动的高能环境中经历磨蚀和平整,形成硬底。由于硬底形成后几乎没有受到强烈改造和持续生物侵蚀的影响,通常表现出简单、平坦的表面形态。研究区馒头组二段含硬底层段形成于低、高能交替的潮间—潮下水道环境,以微晶方解石为主要的胶结剂沉淀;张夏组含硬底层段形成于台内鲕粒滩高速建造期,以物理化学沉淀和早期海底胶结作用为主。研究区出现的硬底表明,该时期海水化学条件和海底生态环境利于碳酸盐沉积物的早期胶结。硬底作为早期海底胶结作用的突出证据,对于研究碳酸盐沉积物的早期成岩作用及岩化特征具有重要意义,其形成过程及成因也为古海洋化学条件和底栖生态系统的变化提供了主要依据。

关键词：碳酸盐岩硬底华北地台寒武系苗岭统早期海底胶结

基于方向相位稠密特征的多传感器遥感影像配准方法和系统

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遥感学报 2024年第6期28卷 1525-1538页

作者：叶沅鑫王蒙蒙杨超喻智睿葛旭明西南交通大学地球科学与工程学院成都611756

针对多传感器遥感影像间因显著几何畸变和非线性灰度差异造成的配准困难问题,本文提出了一种基于结构相似性的快速精确配准方法。首先,为构建多传感器影像间的稳健结构特征,本文引入光照和对比度不变性的相位一致性模型,利用相位一致性... 详细信息

针对多传感器遥感影像间因显著几何畸变和非线性灰度差异造成的配准困难问题,本文提出了一种基于结构相似性的快速精确配准方法。首先,为构建多传感器影像间的稳健结构特征,本文引入光照和对比度不变性的相位一致性模型,利用相位一致性特征值和特征方向,构建了一种逐像素的三维结构特征描述符—方向相位稠密特征DFOP(Dense Feature of Orientated Phase)。该特征描述符通过捕捉影像的几何结构分布,能够有效抵抗多传感器影像间的灰度差异;其次,基于模板匹配的策略,将DFOP描述符变换到频率域,并进行快速子像素精度匹配,从而研制出了一种快速鲁棒的多传感器遥感影像配准系统;最后,通过利用多种地貌类型的多传感器遥感影像对所提出的方法进行测试。测试结果表明,相较于其他基于灰度或结构特征的匹配方法,本研究提出的DFOP方法能够获得更高的匹配正确率,且所开发的配准系统也优于商业软件ENVI以及ERDAS的配准模块。

关键词：多传感器遥感影像影像配准相位一致性方向相位稠密特征影像配准系统

基于机载高光谱影像的农田尺度土壤有机碳密度制图

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遥感学报 2024年第1期28卷 293-305页

作者：刘潜王梦迪郭龙王冉贾中甫胡献君唐乾坤石铁柱深圳大学自然资源部大湾区地理环境监测重点实验室&广东省城市空间信息工程重点实验室&深圳市空间信息智能感知与服务重点实验室深圳518060 华中农业大学资源与环境学院武汉430070 内蒙古自治区测绘地理信息中心呼和浩特010020 海军工程大学武汉430032 自然资源部第三航测遥感院&四川测绘地理信息局成都610100

准确监测土壤有机碳密度SOCD(Soil Organic Carbon Density)对调控土壤碳汇、合理利用土壤资源具有重要意义。机载高光谱影像为精细化SOCD制图提供了重要数据源。由于机载高光谱在数据收集过程中易受到外部因素的影响,光谱中存在噪声影... 详细信息

准确监测土壤有机碳密度SOCD(Soil Organic Carbon Density)对调控土壤碳汇、合理利用土壤资源具有重要意义。机载高光谱影像为精细化SOCD制图提供了重要数据源。由于机载高光谱在数据收集过程中易受到外部因素的影响,光谱中存在噪声影响SOCD的估算精度。因此,本研究旨在探究基于机载高光谱影像估算SOCD的技术流程。对原始光谱进行预处理,包括一阶微分FD(First Derivative)和包络线去除CR(Continuum Removal)变换。采用遗传算法GA(Genetic Algorithm)选择特征波段,并结合不同回归方法,如偏最小二乘回归PLSR(Partial Least Square Regression)、多元线性回归MLR(Multiple Linear Regression)、支持向量机SVM(Support Vector Machine)和人工神经网络ANN(Artificial Neural Network)估算SOCD。结果表明,在经过GA特征波段选择后,原始光谱、FD光谱和CR光谱预测SOCD的精度均有所提高。使用原始光谱特征波段,PLSR、MLR、SVM和ANN共4种模型预测SOCD的决定系数R~2分别为0.672、0.621、0.551和0.678。使用FD与CR光谱特征波段的R~2范围分别在0.452—0.593和0.332—0.602,具有较大的误差。利用原始光谱的特征波段进行SOCD数字制图,不同回归模型预测的SOCD在空间上具有较为相似的变化趋势,与SOCD测量值较为相近,绝对误差较大的点多出现在采样点边缘附近。

关键词：土壤有机碳密度机载高光谱遗传算法数字土壤制图

神经辐射场应用于大规模实景三维场景可视化研究进展

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遥感学报 2024年第5期28卷 1242-1261页

作者：赵强佘江峰万奇峰贺丽霞李思睿吴双品南京大学地理与海洋科学学院自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室江苏省地理信息技术重点实验室南京210023 商丘师范学院测绘与规划学院河南省农业遥感大数据发展创新实验室河南省黄河故道生态保护与治理工程技术研究中心商丘476000

地理实景三维场景是重要的国家数字基础设施,其将地理信息从传统二维平面扩展到信息更丰富更全面的三维空间,数据以显式三维模型的形式存储表达。然而,经典的显式三维模型具有数据量大、可视化效果粗糙等问题,在一定程度上限制了实景三... 详细信息

地理实景三维场景是重要的国家数字基础设施,其将地理信息从传统二维平面扩展到信息更丰富更全面的三维空间,数据以显式三维模型的形式存储表达。然而,经典的显式三维模型具有数据量大、可视化效果粗糙等问题,在一定程度上限制了实景三维模型的实际应用。神经辐射场NeRF(Neural Radiance Field)是一种基于神经隐式立体表达(Neural Implicit Volume Representing)进行可微渲染(Differentiable Rendering)以实现高质量视图合成的新方法,由Mildenhall等(2020)首次提出,以其逼真的视图合成效果与新颖的实现方式成为计算机视觉领域的热点研究方向。自NeRF提出以来,国内外爆发式涌现出大量有关神经辐射场的研究文献,主要聚集于可视化效果的生成方法研究,兼有少量将其用于大规模实景三维场景可视化研究探索。本文回顾了神经辐射场提出的背景,概述了神经辐射场及其在大规模实景三维可视化方面的研究进展,分析了目前利用神经辐射场进行大规模实景三维场景可视化研究中被关注的无边界场景、锯齿效果、瞬态遮挡、光度一致性、场景重照明与可见性场等问题,指出了目前研究在多源数据融合、视觉效果优化、虚拟环境感知等方面面临的挑战,对未来值得进一步深入探索的方向进行了展望。

关键词：遥感神经辐射场视图合成隐式立体表达计算机视觉虚拟地理环境

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稠密连接递归特征金字塔的遥感目标检测算法

遥感学报 2024年第6期28卷 1602-1614页

作者：吕奕龙李敏吴肇青何玉杰火箭军工程大学作战保障学院西安710025

针对遥感目标检测中,目标尺寸较小、相似地物易混淆和背景复杂干扰大等问题,提出了一种基于稠密连接递归特征金字塔的遥感目标检测算法。首先,为充分利用遥感图像特征对特征融合模式进行了改进,利用典型相关分析CCA(Canonical Correlati... 详细信息

针对遥感目标检测中,目标尺寸较小、相似地物易混淆和背景复杂干扰大等问题,提出了一种基于稠密连接递归特征金字塔的遥感目标检测算法。首先,为充分利用遥感图像特征对特征融合模式进行了改进,利用典型相关分析CCA(Canonical Correlation Analysis),取代较为简单的逐像素相加融合模式,增强特征融合有效性;其次,为加强对小尺度目标的特征提取加入多感受野机制,利用不同尺寸的空洞卷积提取并融合不同感受野的特征,增强网络感知力;接着,为解决遥感多尺度目标泛化问题对特征递归形式进行改进,引入稠密连接结构,增强特征融合密度,充分利用骨干网络与高低层特征信息;最后,在前文基础上构建稠密连接递归特征金字塔模型DR-FPN(Densely-connected Recursive Feature Pyramid Network),并利用融合信息实现对遥感目标的精准定位。实验结果表明,在通用数据集MS-COCO2017上,使用本文金字塔模型平均精度可以提升9.9%;在遥感数据集NWPU VHR上,使用本文算法平均精度可以提升1.1%;在遥感数据集DIOR上,使用本文算法平均精度可以提升2.2%,超过其他特征金字塔模型和检测算法;在大规模遥感数据集DOTA上,使用本文算法平均精度可以提升1.8%,超过其他特征金字塔模型和检测算法,实现了对遥感目标的高精度检测。

关键词：遥感图像目标检测特征金字塔特征递归稠密连接

Hybrid-Gird:遥感图像细粒度分类可解释方法

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遥感学报 2024年第7期28卷 1722-1734页

作者：朱凯雯尤亚楠曹婧宜孟钢乔媛媛杨洁北京邮电大学人工智能学院北京100876 北京市遥感信息研究所北京100192

基于遥感图像的目标细粒度分类深度神经网络已技术日益成熟,网络决策的可解释性研究是当前细粒度分类深度学习算法进一步提高决策可信度的关键问题。为精确表征对模型决策起决定性作用的本质特征,本文基于博弈竞争理论对遥感图像目标细... 详细信息

基于遥感图像的目标细粒度分类深度神经网络已技术日益成熟,网络决策的可解释性研究是当前细粒度分类深度学习算法进一步提高决策可信度的关键问题。为精确表征对模型决策起决定性作用的本质特征,本文基于博弈竞争理论对遥感图像目标细粒度分类任务进行建模,分析了IG、SmoothGrad、Grad-CAM等可解释性方法在遥感图像目标细粒度分类网络上的适用性,提出了一种尺度自适应的目标细粒度分类本质特征可解释性分析方法Hybrid-Grid,使用像素级与局部特征关系融合算法提高对支撑网络决策的目标本质特征的精确描述能力。结果表明:本文提出的Hybrid-Grid对目标细粒度分类网络的解释效果在ADCC量化评估指标上达到78.87,相较Score-CAM有大幅提升;与SmoothGrad、Grad-CAM的解释结果相对比,本文方法在删除及精度损失实验上表现最好,使EFM-Net的Top-1准确率、Top-5准确率、F1得分分别损失了16.92%、1.61%、17.21%,证明Hybrid-Grid准确解释了对细粒度分类网络决策贡献最大的目标本质特征。本文提出的可解释性分析方法能够更精准地揭示当前目标细粒度分类网络的决策特征依据。

关键词：遥感图像可解释性分析方法目标细粒度分类网络可解释人工智能合作博弈理论本质特征

基于元学习和密集残差注意力的遥感图像任意尺度超分辨率重建

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遥感学报 2024年第7期28卷 1735-1745页

作者：魏小源孟钢张浩鹏姜志国北京航空航天大学宇航学院北京102206 北京市遥感信息研究所北京100192

超分辨率重建技术在卫星遥感图像信息智能处理领域中有重要的应用。现有面向遥感图像超分辨率重建的深度学习方法大多只能处理一种比例因子的超分辨率重建任务,在多尺度层面上缺少泛化性,难以满足真实遥感图像多倍率连续放大的超分辨率... 详细信息

超分辨率重建技术在卫星遥感图像信息智能处理领域中有重要的应用。现有面向遥感图像超分辨率重建的深度学习方法大多只能处理一种比例因子的超分辨率重建任务,在多尺度层面上缺少泛化性,难以满足真实遥感图像多倍率连续放大的超分辨率重建任务需求。为解决遥感图像超分辨率重建过程中的多尺度放大问题,本文采用元学习的方法,在构建单一自适应模型的基础上实现对遥感图像的任意尺度超分辨率重建,提升遥感图像的空间分辨率,利用密集残差网络和通道注意力机制重建遥感图像中地物纹理、目标边缘等丰富细节信息。在真实遥感图像上的定量实验表明,本文所提方法重建结果的峰值信噪比能达到40 dB以上,同时在多种数据上的定量和定性实验结果证明了本文方法的有效性。

关键词：超分辨率重建遥感图像任意尺度元学习密集残差网络通道注意力机制

华夏地块造山型金矿床:时空分布规律、地质-地球化学特征、成矿机制与动力学背景

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地质学报 2024年第3期98卷 920-940页

作者：蒋少涌马盈中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学(武汉)资源学院紧缺战略矿产资源协同创新中心湖北武汉430074

造山型金矿床具有重要的经济价值,其成矿理论研究对金矿勘查和矿床学学科发展具有重要意义。华夏地块是我国重要的钨-锡-银-铅-锌多金属成矿带,近年来在华夏地块的变质地体中发现数十处造山型金矿床和矿化点,为该区的成矿理论研究提供... 详细信息

造山型金矿床具有重要的经济价值,其成矿理论研究对金矿勘查和矿床学学科发展具有重要意义。华夏地块是我国重要的钨-锡-银-铅-锌多金属成矿带,近年来在华夏地块的变质地体中发现数十处造山型金矿床和矿化点,为该区的成矿理论研究提供了新的课题。较之区域钨锡等多金属矿床的研究程度,造山型金矿床成矿作用研究较为薄弱,尚未进行系统的成矿作用和成因机制总结。华夏地块内发育的造山型金矿床主要包括东华夏武夷山地区的双旗山和何宝山金矿,西华夏云开地区的河台与海南岛的抱伦金矿等。本文重点对上述四个典型矿床的地质-地球化学特征、成矿时代、成矿流体和成矿物质来源等方面已有数据和文献资料进行系统的归纳总结,以期阐明华夏地块造山型金矿床的时空分布规律、成矿机制和地球动力学背景。研究发现,华夏地块造山型金矿床主要发育浸染状与石英-硫化物型矿化,金矿体主要赋存于前寒武纪变质地体中,受脆-韧性剪切带控制。成矿流体为H_(2)O-CO_(2)-NaCl±CH_(4)±N_(2)体系,主成矿阶段成矿温度集中于220~280℃,成矿流体可能具有变质、地幔或岩浆热液来源;而流体不混溶、热液体系氧逸度升高和铋熔体捕获是金沉淀的重要机制。华夏地块存在加里东期、印支期和燕山期三期造山型金成矿事件,分别对应陆内造山、古太平洋板块俯冲及后撤的地球动力学背景。

关键词：造山型金矿床华夏地块时空分布成矿机制地球动力学背景