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基于时空需求预测的共享单车动态搬运与回收优化研究

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系统工程理论与实践 2024年

作者：冯紫嫣李想昌锡铭吴建军北京化工大学经济管理学院长安大学经济管理学院北京交通大学系统科学学院

共享单车采用分时计费运营模式，提供随取随停的“点对点、门对门”租赁服务，是城市交通系统的重要组成部分. 目前，共享单车平台在运营层面存在需求预测不准确、单车调度不合理、故障车回收不及时等不足，引发严重的供需匹配失衡... 详细信息

共享单车采用分时计费运营模式，提供随取随停的“点对点、门对门”租赁服务，是城市交通系统的重要组成部分. 目前，共享单车平台在运营层面存在需求预测不准确、单车调度不合理、故障车回收不及时等不足，引发严重的供需匹配失衡问题. 鉴于此，本文研究基于多任务学习的时空需求预测与考虑故障车回收的共享单车动态搬运优化方法. 首先，充分考虑站点取车需求与还车需求之间的相关性，采用基于多门混合专家结构的双向长短期记忆网络对取车与还车需求进行联合预测. 为了降低长时间序列的依赖性，引入注意力机制增强重要信息的关注度. 进一步，提出共享单车动态搬运与故障车回收协同优化模型，其中特别考虑了搬运车辆的充电决策与续航里程约束. 为了满足大规模动态搬运管理的时效性需求，设计基于模拟退火的自适应大邻域搜索算法对模型进行求解. 最后，基于纽约Citi Bike共享单车骑行数据设计案例分析，从预测性能、计算时间、运营成本等多个指标验证了所提方法的优越性.

关键词：共享单车需求预测动态搬运多任务学习

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农业生产消费系统氮损失特征及其不确定性

生态学报 2024年第16期44卷 6923-6936页

作者：张泽乾刘鹏刘浩许浩周婷婷王淑李娟花孙丽慧中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012

准确量化活性氮损失是农业生产消费系统氮管理的重要基础。以长江三角洲地区(长三角地区)为研究区,基于物质流分析法研究农业生产消费系统的氮损失特征,采用误差传播方程量化氮损失的不确定性,并采用多元回归分析对其传播机制进行分析... 详细信息

准确量化活性氮损失是农业生产消费系统氮管理的重要基础。以长江三角洲地区(长三角地区)为研究区,基于物质流分析法研究农业生产消费系统的氮损失特征,采用误差传播方程量化氮损失的不确定性,并采用多元回归分析对其传播机制进行分析。结果表明,2011—2020年,长三角地区农业生产消费系统活性氮损失总量由2011年的(1841.0±150.4)Gg/a上升至2013年的(1874.1±154.2)Gg/a,随后逐年下降至2020年的(1636.4±144.6)Gg/a。作物种植和畜禽养殖子系统是活性氮损失最大的两个源,10年平均占比分别为37.5%和31.0%。10年间,二者的活性氮损失占比均呈下降趋势,而居民消费和废物管理子系统活性氮损失占比均呈上升趋势。大气环境是系统活性氮损失最主要的汇,10年平均占比为52.2%。不确定性方面,系统活性氮损失总量的不确定性为8.1%—8.8%,其中,废物管理子系统和地表水环境活性氮损失分别为不确定性最高的源和汇。由人类活动水平数据和氮流参数引入的系统氮损失的不确定性分别为1.2%—1.3%和8.0%—8.8%,表明后者是氮损失不确定性的主要来源。畜禽养殖子系统和地表水环境损失对系统氮损失总量不确定性的贡献最大,分别为27.4%和50.0%。多元回归分析结果显示,各组分氮损失通量及其不确定性两个因素均显著影响氮损失总量的不确定性,且各组分氮损失通量是影响不确定性传播的主导因素。研究结果可为降低农业生产消费系统氮损失的不确定性提供参考。

关键词：物质流分析氮流氮损失误差传播方程传播机制

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2011~2020 年长三角地区农业生产消费系统氮流特征及其驱动因素

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环境科学 2024年第9期45卷 5451-5463页

作者：张泽乾董莉刘鹏周婷婷孙丽慧中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012

为研究人类活动对区域氮流的影响,以长江三角洲地区27个城市的统计数据为基础,采用物质流分析法建立氮流模型,分析长三角地区农业生产消费系统氮流特征,并采用情景分析法解析氮流驱动因素.结果表明,2011~2020年,长三角地区农业生产消费... 详细信息

为研究人类活动对区域氮流的影响,以长江三角洲地区27个城市的统计数据为基础,采用物质流分析法建立氮流模型,分析长三角地区农业生产消费系统氮流特征,并采用情景分析法解析氮流驱动因素.结果表明,2011~2020年,长三角地区农业生产消费系统氮输入强度均值为194.6 kg·(hm^(2)·a)^(−1),是氮输入热点地区.化肥是最大的输入项.10年间,粮食和动物产品由净输出转为净输入.氮输出以氮环境损失为主,平均占比为53.2%.作物种植氮素利用效率和氮素循环利用率分别为38.7%~42.2%和15.8%~21.5%,均处于较低水平.系统氮输入和氮输出均呈现抛物线下降的趋势,分别降低11.3%和10.0%.空间上,氮输入强度总体呈现“北高南低”的格局,空间异质性显著.强度较高的城市主要分布在江苏北部及东部、上海和浙江东北部地区.各城市氮输入强度呈现显著的正向空间自相关性.基于情景分析法,畜禽养殖规模减少是氮输入降低最大的驱动因素.提高作物种植子系统氮素利用效率,重建作物种植和畜禽养殖之间的联系将有助于减少氮损失.

关键词：长江三角洲(YRD) 物质流分析氮损失空间集聚氮素利用效率(NUE)

基于LSTM-POD的汽车湍流尾迹的高时间分辨速度场重构

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汽车工程 2024年第7期46卷 1302-1313页

作者：杨志刚李俣静夏超王梦佳余磊同济大学汽车学院上海201804 同济大学上海地面交通工具风洞中心上海201804 北京民用飞机技术研究中心北京102211

本文针对方背Ahmed汽车标模的湍流尾迹,建立基于长短时记忆法(long short-term memory,LSTM)和本征正交分解(proper orthogonal decomposition, POD)相结合的深度学习模型LSTM-POD。通过建立非时间分辨平面速度场POD模态系数和若干离散... 详细信息

本文针对方背Ahmed汽车标模的湍流尾迹,建立基于长短时记忆法(long short-term memory,LSTM)和本征正交分解(proper orthogonal decomposition, POD)相结合的深度学习模型LSTM-POD。通过建立非时间分辨平面速度场POD模态系数和若干离散点的时间分辨速度信号的映射关系,实现了方背Ahmed汽车标模湍流尾迹流场的高时间分辨率重构,并对比了不同时间步长配置,即单时间步长(LSTM-Sin)和多时间步长(LSTM-Mul)对重构效果的影响。研究表明:LSTM-POD模型在时间序列重构中具有较强的学习和泛化能力。另外,LSTM-Mul考虑到了时间上的连续性和相关性,相较于LSTM-Sin,其重构出的低阶模态系数和速度场与POD的重构结果更吻合。本研究提出的深度学习模型可以缓解通过实验及高精度数值模拟获取高时间分辨率流场数据资源消耗大、计算效率低等问题。

关键词：汽车湍流尾迹深度学习流场重构本征正交分解长短时记忆法

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基于高分一号遥感影像的水体提取方法对比分析与改进

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水资源保护 2024年第4期40卷 9-16页

作者：张珂吴星宇吴南黄轶铭张兆安河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098 河海大学长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098 河海大学水文水资源学院江苏南京210098 中国气象局水文气象重点开放实验室江苏南京210098 水利部水利大数据重点实验室江苏南京210098

以高分一号遥感影像为数据源,以安徽省黄山市屯溪流域内的东方红水库为研究对象,采用单波段阈值法、两波段差值法、波段比值法、归一化差分水体指数(NDWI)法、归一化差分植被指数(NDVI)法共5种水陆像元度量方法,分别应用平均值法和最大... 详细信息

以高分一号遥感影像为数据源,以安徽省黄山市屯溪流域内的东方红水库为研究对象,采用单波段阈值法、两波段差值法、波段比值法、归一化差分水体指数(NDWI)法、归一化差分植被指数(NDVI)法共5种水陆像元度量方法,分别应用平均值法和最大类间方差迭代法两种阈值选取方法对东方红水库进行水体提取,探索最大类间方差迭代法在水体提取变量上的改进效果,在此基础上提出了一种改进的最大类间方差联合水体提取法,并对比了改进前后的水体提取效果。结果表明:改进后的水体提取方法可以很好地降低影像提取中产生的噪点,提高水体提取的精度,提取成果的平均相对误差为4.69%,决定系数为0.8579,相比于改进前平均相对误差降低了0.68%,决定系数提高了0.0539。

关键词：高分一号水体提取归一化差分水体指数归一化差分植被指数最大类间方差迭代法东方红水库

基于最大图像熵Gamma校正估计的图像特征点检测和匹配方法

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计量学报 2024年第5期45卷 646-653页

作者：苑朝赵亚冬张耀徐大伟苑晶翟永杰华北电力大学自动化系河北保定071003 中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室北京100190 南开大学人工智能学院天津300071

提出一种基于最大图像熵Gamma校正估计的图像特征点检测和匹配方法。通过预处理算法来增强图像的对比度,将其应用于图像特征点的检测和匹配。在预处理阶段,首先采用对数函数对图像进行归一化,根据设定的阈值将图像分为明亮和黑暗分量;... 详细信息

提出一种基于最大图像熵Gamma校正估计的图像特征点检测和匹配方法。通过预处理算法来增强图像的对比度,将其应用于图像特征点的检测和匹配。在预处理阶段,首先采用对数函数对图像进行归一化,根据设定的阈值将图像分为明亮和黑暗分量;然后分别对两个分量自适应地选择不同的参数进行Gamma校正,并且确定使其熵最大化的校正参数为每个分量的最佳参数;最后将上述参数应用于Gamma校正生成对应原始图像明亮和黑暗区域的矫正图,并进行融合生成增强的图像。对预处理完的图像进行特征点检测和匹配实验。研究结果表明:所提出的算法相较于未处理算法、HE和自适应Gamma算法,特征点检测后的匹配数量在欠曝光图像上分别提升85.7%、26.4%和15.2%,在过曝光图像上分别提升59.4%、12.2%和103.8%。匹配效果也有较明显提升。

关键词：机器视觉特征点图像熵自适应 Gamma校正匹配效果

知识驱动和数据驱动在TBM智能施工机器学习中的应用

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土木工程学报 2024年第6期57卷 1-12页

作者：陈祖煜范立涛张云旆肖浩汉王琳西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048

依托引绰济辽工程(YC)和引松供水工程(YS),从理论分析、统计检验等方面系统回顾并总结基于知识驱动方法提取的现场贯入指标FPI和扭矩贯入指标TPI在TBM智能施工机器学习中的应用。从智能预测围岩分类和掘进参数两方面出发,将基于特征参... 详细信息

依托引绰济辽工程(YC)和引松供水工程(YS),从理论分析、统计检验等方面系统回顾并总结基于知识驱动方法提取的现场贯入指标FPI和扭矩贯入指标TPI在TBM智能施工机器学习中的应用。从智能预测围岩分类和掘进参数两方面出发,将基于特征参数的预测结果与通过数据驱动获得的结果进行比较。研究结果表明:通过知识驱动获取的参数FPI和TPI可以降低数据维度和噪音,提高预测效率。在围岩分类智能预测方面,知识驱动和数据驱动方法均表现出较好的精度水平;在掘进参数预测方面,知识驱动的预测精度远高于数据驱动。作者认为单独使用FPI和TPI或者将其与数据驱动参数结合,可以丰富TBM领域机器学习的输入参数,获得较好的预测成果。

关键词： TPI FPI 知识驱动数据驱动围岩分类掘进参数预测

社会资本视角下社区规划转型挑战与应对——以广州H社区为例

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城市规划 2024年第8期48卷 35-43页

作者：赵楠楠刘玉亭王世福华南理工大学公共管理学院香港大学城市规划及设计系中国华南理工大学建筑学院华南理工大学亚热带建筑与城市科学全国重点实验室中国城市规划学会

随着城市治理的推进和新媒体技术的发展,城市大型社区中的社会网络发生重构,地方知识、邻里依恋、社会准则、共同行为等社会资本要素不断积聚。但是,社区规划实践存在制度缺陷与条件缺位,面临社区治理“倒逼”压力。以广州市H社区在“... 详细信息

随着城市治理的推进和新媒体技术的发展,城市大型社区中的社会网络发生重构,地方知识、邻里依恋、社会准则、共同行为等社会资本要素不断积聚。但是,社区规划实践存在制度缺陷与条件缺位,面临社区治理“倒逼”压力。以广州市H社区在“控规调整”中产生的主动式公众参与行动为切入点,通过访谈与问卷调查,深度考察社区规划过程中社会资本的作用特征与规划诉求。实证显示,在规划触媒作用下,大型城市社区中社会资本的作用逐渐突显,表现为公众参与的主动性与社区应对规划干预的能力显著提升,揭示出公众参与机制“错位”与基层治理制度“门槛”等现实问题。因此,深入推进社区规划机制转型,需要创新公众参与机制以适应社区诉求、完善地方知识众筹平台以培育社会资本、深化社区规划师制度以补位基层治理缺口,最终形成多元主体理性协作下的社区规划新模式。

关键词：社区规划社会资本公众参与控规调整地方知识社区治理

LT-1A卫星全极化SAR辐射与极化系统误差稳定性分析：以热带雨林场景为例

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雷达学报 2024年

作者：史磊孙维东杨乐杨杰赵伶俐李平湘刘亚波武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室郑州大学地球科学与技术学院武汉大学遥感信息工程学院中国科学院空天信息创新研究院

作为中国新一代天基长波SAR的代表，陆地探测1号01卫星(LT-1A)于2022年1月发射进入太阳同步轨道。LT-1A搭载的长波合成孔径雷达(SAR)工作在L波段，具备单极化、线性双极化、紧缩双极化、全极化等对地观测能力。现有研究主要侧重于LT-1A... 详细信息

作为中国新一代天基长波SAR的代表，陆地探测1号01卫星(LT-1A)于2022年1月发射进入太阳同步轨道。LT-1A搭载的长波合成孔径雷达(SAR)工作在L波段，具备单极化、线性双极化、紧缩双极化、全极化等对地观测能力。现有研究主要侧重于LT-1A重轨干涉数据获取能力以及数字高程模型、沉降产品的生产精度评价，对LT-1A的辐射精度、地物极化信息保持能力的研究较为缺乏。该文以热带雨林植被为观测对象，通过不依赖人工定标器的自主定标方法对LT-1A全极化数据辐射误差、极化误差的稳定性进行评价与分析。实验表明：LT-1A传感器的辐射稳定性较好、极化精度优于国际对地观测组织(CEOS)推荐指标。持续对地观测1000 km内归一化雷达截面(NRCS)误差波动小于1 dB(3倍标准差)、5天内重返观测时辐射误差波动小于0.5 dB(3倍标准差)；全极化观测模式下系统串扰低于–35 dB甚至达到–40 dB，交叉极化通道不平衡优于0.2 dB与2°，同通道不平衡优于0.5dB与10°；系统噪声介于–42～–22 dB，平均系统等效热噪声优于–25 dB，热噪声水平随持续对地观测时长的增加有升高。此外，本研究验证了电离层对LT-1A极化数据质量的影响：5°法拉第旋转角造成的图像退化与–20 dB系统串扰带来的影响相当，而3°～20°法拉第旋转角在中、低纬度较为常见，这将带来–21.16～–8.78 dB的极化通道间扰动，即电离层对全极化数据质量的退化相较传感器–40 dB的串扰更为严重。

关键词：陆地探测1号辐射误差极化误差热带雨林合成孔径雷达