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地形场景的地理空间认知与内容表达

地球信息科学学报 2024年第4期26卷 790-798页

作者：朱红春张怡宁徐月雪朱国灿宋词山东科技大学测绘与空间信息学院青岛266590

地球表面空间承载着诸多地理实体,随着时空大数据时代的到来,以还原论为基础、以独立分层建模为特征的传统信息描述方式越发难以描述地形及其关联环境要素所具有的海量信息、产生的复杂相互作用和呈现的时空变化规律,相关研究亟需以系... 详细信息

地球表面空间承载着诸多地理实体,随着时空大数据时代的到来,以还原论为基础、以独立分层建模为特征的传统信息描述方式越发难以描述地形及其关联环境要素所具有的海量信息、产生的复杂相互作用和呈现的时空变化规律,相关研究亟需以系统和整体的角度考察研究对象。针对这一问题,本文从场景学的视角对地形本体及关联环境要素的内容和相互作用开展系统的地理空间认知,提出了地形场景的概念,用于整体性地描述地形场景中的实体、联系与时空变化过程;分析了地形场景的要素构成和逻辑结构,使用时间、地点(空间)、事物、事件、现象为核心的更加整体化、语义化和逻辑化的要素对地形场景进行描述;对地形场景对象及其信息的内容构成进行解析和整理,创建了以“要素-对象-信息”为核心的结构描述框架,并对地形场景未来的发展与可能的技术应用进行了展望。地形场景的提出是场景学概念从整体表达朝向整体研究的一次探索,为进一步进行地形问题的场景化求解和表达奠定基础。

关键词：地形地形场景地理场景场景学地理信息地理空间认知内容表达地理规律

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基于大气海洋多变量与海冰时序特征的北极海冰范围预测研究

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海洋通报 2024年第4期43卷 521-533页

作者：杨延瑞张怡宁芦智伟朱红春山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590

随着全球气候变暖加剧,北极地区的大气海洋环境剧烈变化,导致海冰变化更加不稳定,使得海冰预测的难度增大。本研究选择海表温度、2 m平均气温、二氧化碳浓度为大气海洋变量,海冰范围距平为时序特征参数,将上述参量作为北极海冰范围(Sea ... 详细信息

随着全球气候变暖加剧,北极地区的大气海洋环境剧烈变化,导致海冰变化更加不稳定,使得海冰预测的难度增大。本研究选择海表温度、2 m平均气温、二氧化碳浓度为大气海洋变量,海冰范围距平为时序特征参数,将上述参量作为北极海冰范围(Sea Ice Extent,SIE)的预测要素,建立了面向SIE的多变量长短期记忆(Long Short Term Memory,LSTM)神经网络模型,对比分析了2015-2021年不同时间序列预测模型的预测结果。结果显示:本研究所构建模型的RMSE、MAE、MAPE分别为0.353×106 km2、0.261×106 km2和3.191%。相比于其他预测模型,结合大气海洋变量和时序特征参数后的LSTM模型预测结果误差更小,拟合效果更好,可以消除夏季海冰剧烈变化对预测效果的影响,提高海冰范围的预测精度,对北极航道的通航安全保障工作具有重要的研究与应用价值。

关键词：北极海冰范围 LSTM神经网络模型时间序列预测时序特征

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基于主客观赋权法的近海海砂开采适宜性评价

海洋地质前沿 2024年第6期40卷 53-61页

作者：程慧钟金香周圆艾波冯文君山东科技大学测绘与空间信息学院青岛266590 广东省海洋发展规划研究中心广州510000 青岛阅海信息服务有限公司青岛266590

随着中国经济高速发展,砂石资源的需求量逐年攀升,在种类诸多的砂石资源中海砂以其储量丰富、用途广泛的特点在建筑业、化工业等领域被广为使用。然而近年来,海砂行业发展中存在诸多粗放式的问题,不合理的开采不仅导致国有资源的大量流... 详细信息

随着中国经济高速发展,砂石资源的需求量逐年攀升,在种类诸多的砂石资源中海砂以其储量丰富、用途广泛的特点在建筑业、化工业等领域被广为使用。然而近年来,海砂行业发展中存在诸多粗放式的问题,不合理的开采不仅导致国有资源的大量流失,更是引发一系列环境问题。因而,在探明海砂资源后,开展海砂开采适宜性评价十分必要。本文将污染影响、社会因素、开发难度、海岸影响、海底斜坡稳定性作为评价指标,采用主观赋权法(层次分析法)与客观赋权法(结构熵权法)分别计算指标权重,通过博弈理论将二者结合,得到指标的组合权重;然后采用自然断点法对赋权后的各因子图层进行叠加分析,得到海砂开采适宜性分区图,并对广东省近海海域进行实例分析。

关键词：海砂开采适宜性评价层次分析法结构熵权法博弈理论

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基于线阵相机/扫描仪的轨交隧道病害检测系统设计实现

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电子测量与仪器学报 2024年

作者：石波王慧超杨晓磊李国玉赵凯王聪杨密林康青岛秀山移动测量有限公司山东科技大学测绘与空间信息学院

隧道维护可以避免隧道病害引发的安全事故，有效的维护依赖于全面和准确的隧道病害检测。传统的隧道病害检测依靠人工巡检，受隧道照明不足、检测时间短等因素的影响，检测效率低下且准确率低。针对这些隧道病害检测中的难题，根据轨交... 详细信息

隧道维护可以避免隧道病害引发的安全事故，有效的维护依赖于全面和准确的隧道病害检测。传统的隧道病害检测依靠人工巡检，受隧道照明不足、检测时间短等因素的影响，检测效率低下且准确率低。针对这些隧道病害检测中的难题，根据轨交隧道结构均匀、轨道线路固定的特点设计了轨交隧道病害检测系统。系统将激光扫描技术与摄影测量技术相结合，使用激光扫描仪获取隧道三维点云，使用多线阵相机获取隧道影像，借助激光跟踪仪并设计虚拟靶标场对相机和扫描仪进行标定使其坐标基准统一。系统采用分布式的软件架构研发数据采集软件进行传感器交互和数据存储，并采用外触发的方法使传感器采集频率与车速匹配，最后基于Cesium框架研发数据管理平台对隧道数据进行管理。将系统应用于某隧道进行数据精度验证，实验表明轨交隧道病害检测系统能够在实际隧道中检测宽度为0.2mm的裂缝和错台量0.5mm的错台，具备轨交隧道病害检测能力。最后，通过将实验采集到的数据应用于隧道裂缝检测、错台检测、变形检测等方面，并对检测出的病害进行定位，证明了轨交隧道病害检测系统的实用性，为轨交隧道病害检测提供了可靠的解决方案。

关键词：隧道病害隧道病害检测系统系统集成病害识别病害定位

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陆地风电空心锥形基础水平循环承载特性研究

太阳能学报 2024年第1期45卷 306-314页

作者：梁昊吴宇旗李大勇中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院青岛266580

通过开展砂土中等幅值和变幅值循环加载模型试验,针对空心锥形基础累积位移、转角和水平刚度进行研究。等幅值加载过程中,空心锥形基础沿加载方向减速移动,最终达到稳定状态;基础尺寸和荷载幅值对累积水平位移和转角影响显著,当荷载幅值... 详细信息

通过开展砂土中等幅值和变幅值循环加载模型试验,针对空心锥形基础累积位移、转角和水平刚度进行研究。等幅值加载过程中,空心锥形基础沿加载方向减速移动,最终达到稳定状态;基础尺寸和荷载幅值对累积水平位移和转角影响显著,当荷载幅值δ_(b)为0.2和0.5时,位移量和倾角随底板直径的增大而增大,而当δ_(b)为0.8时,位移量和倾角随底板直径的增大先减小后增大;当δ_(b)为0.2、0.5和0.8时,水平刚度随底板直径的增大分别降低39%、59.7%、43.9%。变幅值加载过程中,空心锥形基础在幅值逐级增加时沿加载方向加速移动,水平刚度随基础底板直径的增大先增大后减小,在幅值逐级递减时沿加载方向减速移动,水平刚度随基础底板直径的增大先减小后增大;位移量和倾角在幅值逐级递增时最大,逐级递减次之,等幅值加载最小。通过对无量纲化累积转角拟合,提出等幅值累积转角计算公式,经验证,计算公式与模型试验结果吻合较好。

关键词：陆地风电场基础循环荷载等幅值循环变幅值循环累积位移

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全景影像快速加载与精确量测算法研究

山东科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期43卷 57-66页

作者：刘冰郭李丽刘如飞苏辕徐超山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 山东科技大学计算机科学与工程学院山东青岛266590 青岛数字世界信息科技有限公司山东青岛266427

针对全景影像加载速度慢及量测精度低的问题,提出一种全景球金字塔切片模型动态约束加载算法。首先,基于格网球体投影模型构建三维全景场景;其次,对全景影像进行压缩与切片,并设计全景切片金字塔模型;然后,采用逆向墨卡托投影将全景切... 详细信息

针对全景影像加载速度慢及量测精度低的问题,提出一种全景球金字塔切片模型动态约束加载算法。首先,基于格网球体投影模型构建三维全景场景;其次,对全景影像进行压缩与切片,并设计全景切片金字塔模型;然后,采用逆向墨卡托投影将全景切片作为纹理映射到球体内表面进行渲染,形成全景球金字塔切片模型;最后,按照可视区域约束对金字塔模型切片进行快速加载实现动态可视化,并结合深度图像实现全景影像的精确量测。实验结果表明,选用顶点数量为11904的全景球金字塔切片模型,量测中误差小于3 cm,同时提高了加载速度。

关键词：加载速度量测精度全景球金字塔切片模型全景影像逆向墨卡托投影深度图像

基于迁移学习的GOCI超分辨率重建与海洋漂浮藻类探测

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山东科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期43卷 40-48页

作者：朱红春朱国灿李金宇张怡宁芦智伟杨延瑞刘海英山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 山东省海洋工程咨询协会山东济南250013 山东科技大学计算机科学与工程学院山东青岛266590

遥感技术是进行海洋漂浮藻类目标识别与变化监测的重要手段。GOCI遥感卫星影像具有高时间分辨率、低空间分辨率的特点,其低空间分辨率影响了海洋漂浮藻类遥感探测的效果。本研究通过对具有较高空间分辨率的Sentinel-2遥感卫星影像结构... 详细信息

遥感技术是进行海洋漂浮藻类目标识别与变化监测的重要手段。GOCI遥感卫星影像具有高时间分辨率、低空间分辨率的特点,其低空间分辨率影响了海洋漂浮藻类遥感探测的效果。本研究通过对具有较高空间分辨率的Sentinel-2遥感卫星影像结构特征的迁移学习,应用ESRGAN超分辨率重建技术,将GOCI影像的空间分辨率提升至125 m;在此基础上,构建了基于超分辨率重建GOCI遥感影像的U-Net深度学习语义分割网络,实现了海洋漂浮藻类的较高精度探测。实验结果表明:超分辨率重建的GOCI影像显著提升了影像的空间细节清晰度,基于此实现的海洋漂浮藻类探测结果取得了较高的精度,其中面积相对误差下降了51.87%,F1值提高了2.41%。本研究是应用GOCI遥感影像进行海洋漂浮藻类高精度探测的一次成功实践,为实现海洋目标的动态精细化监测提供有益的参考。

关键词： GOCI影像数据融合超分辨率重建海洋漂浮藻探测深度学习

浅埋大跨岩质隧道主动支护作用机制研究与应用

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中国铁道科学 2024年第1期45卷 131-141页

作者：王守慧梅玉春刘泉维李为腾殷险峰王刚李文蓄王绪勇秦哲杨旭旭冯强张朔青岛地铁集团有限公司总工办山东青岛266033 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 青岛地矿岩土工程有限公司地质经营一处山东青岛2660003

预应力锚杆主动支护技术在隧道工程的应用日益增多,但其对浅埋大跨岩质隧道的适用性及作用机制尚未明确。以青岛地铁暗挖车站为依托工程,开展调研分析、数值计算和模型试验,对比分析预应力锚杆与非预应力锚杆对块状围岩的支护作用,从围... 详细信息

预应力锚杆主动支护技术在隧道工程的应用日益增多,但其对浅埋大跨岩质隧道的适用性及作用机制尚未明确。以青岛地铁暗挖车站为依托工程,开展调研分析、数值计算和模型试验,对比分析预应力锚杆与非预应力锚杆对块状围岩的支护作用,从围岩应力补偿、块体围岩挤压成拱和危险块体控制3个方面研究浅埋大跨岩质隧道主动支护作用机制及理论模型,并进一步开展现场应用。结果表明:原支护方案主要沿用了土质隧道支护理念,对岩质围岩自承能力的认识和利用不充分;锚杆预应力(100 kN)使围岩拉应力区消失、塑性区大幅度减小,并使围岩结构面的法向挤压接触应力提高约0.2~0.3 MPa,有效控制结构面两侧岩体的滑移错动,提升了隧道围岩整体稳定性;建立的主动支护理论模型将传统主动支护应力补偿对象由开挖面聚焦至岩体结构面;主动支护新方案较原支护方案的支护材料减量约30%,工期缩短约17%,隧道沉降量减小约50%。

关键词：预应力锚杆主动支护地铁暗挖车站硬岩大跨隧道

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赤泥基吸附剂的应用研究进展

金属矿山 2024年第2期 39-47页

作者：邱俊杨威阎正卿柳晓吴蓬化冰冰山东科技大学化学与生物工程学院山东青岛266590 矿物加工科学与技术国家重点实验室北京100070

赤泥是氧化铝生产过程中所排放的一种强碱性固体废弃物,每年排放量巨大且利用率低,造成了严重的资源浪费和环境污染,如何有效资源化回收利用赤泥是亟须解决的问题。从赤泥的危害、理化性质和综合利用现状出发,对赤泥基吸附剂的应用研究... 详细信息

赤泥是氧化铝生产过程中所排放的一种强碱性固体废弃物,每年排放量巨大且利用率低,造成了严重的资源浪费和环境污染,如何有效资源化回收利用赤泥是亟须解决的问题。从赤泥的危害、理化性质和综合利用现状出发,对赤泥基吸附剂的应用研究进展进行了详细综述。赤泥粒度细、比表面积和孔隙率较高,含有多种活性成分,适合制备吸附剂以处理含污废水。然而,赤泥若直接应用于污水处理,处理能力有限,并且高碱性的赤泥若直接用于处理污水,会使溶液p H值升高。为此,常采用一系列的活化工艺对赤泥进行活化,制备赤泥基吸附剂。活化工艺不仅可以提高赤泥基吸附剂的吸附性能,还在一定程度上可以预防赤泥造成二次污染。目前常用的赤泥活化工艺主要有酸活化工艺、热活化工艺以及中和活化工艺。酸活化工艺可明显提升赤泥对阴离子的吸附效果;热活化工艺可减少传质阻力、高温造孔并使矿物转化,但成本较高;中和活化赤泥常用于处理金属阳离子。联合活化技术能综合利用单一活化技术的优点,使活化后的赤泥有更好的吸附性能,但联合活化技术操作较为复杂,成本也更高,导致现有的联合活化技术在工业上很难被大规模应用。目前,赤泥基吸附剂已被研究用于处理污水中的非金属阴离子、金属阳离子和有机污染物。列举了赤泥基吸附剂去除废水中的阴离子和重金属阳离子的实例,阐述了其去除机理:赤泥基吸附剂对一些废水中特定的污染物,如PO_(4)^(3-)、F^(-)、AsO_(4)^(3-)等表现出良好的吸附性能,其主要通过表面络合、离子交换和沉淀作用去除废水中的阴离子污染物;经过活化改性后的赤泥能有效去除水中如铅、铜、铬等重金属阳离子,针对不同的目标阳离子,去除机理也有所不同,主要包括离子交换、共沉淀、静电吸引、“阳离子-π”相互作用、络合作用和物理吸附等。但目前对赤泥基吸附剂对各种污染物的去除机理尚未完全明确,且对多种污染物同时存在下的竞争吸附体系研究较少。综上分析指出,在未来赤泥基吸附剂的研究中,寻找便捷、廉价的活化工艺方法制备新型、高效、环保的吸附剂,提高赤泥基吸附剂的吸附性能是一个重要的研究方向。同时,在赤泥基吸附剂的制备和处理废弃物的研究中,应加强制备机理和吸附机理的研究,为赤泥基吸附剂的生产和工业应用提供理论指导。

关键词：赤泥资源化利用吸附剂废水