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时空协同的农业种植结构遥感精细制图

遥感学报 2024年第8期28卷 2014-2029页

作者：张冬韵吴田军骆剑承董文孙营伟杨颖频海云瑞孟博文刘巍中国科学院空天信息创新研究院遥感与数字地球重点实验室(中国科学院) 北京100101 中国科学院大学北京100049 长安大学理学院西安710064 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 广州大学地理科学与遥感学院广州510006 宁夏农林科学院农业经济与信息技术研究所银川750000

农业是国民经济的重要组成成分,精准地掌握农作物种植结构信息是精细化农业应用的基础。本文挖掘不同源遥感数据的时空特征互补优势,设计了一种时空协同的农业种植结构遥感制图方法,考虑将高空间分辨率遥感影像提取的耕地地块作为基本单... 详细信息

农业是国民经济的重要组成成分,精准地掌握农作物种植结构信息是精细化农业应用的基础。本文挖掘不同源遥感数据的时空特征互补优势,设计了一种时空协同的农业种植结构遥感制图方法,考虑将高空间分辨率遥感影像提取的耕地地块作为基本单元,再结合高时间分辨率遥感影像的光谱时序信息,在深度学习技术支持下实现地块尺度的作物分类识别和种植结构精准制图,进而可分析主要作物的空间分布特征。宁夏引黄灌区的试验案例结果表明:(1)本实验共获取研究区耕地地块149万个,总面积约54万ha,总体分类精度为0.80;(2)相比于利用传统的制图单元和机器学习方法,基于RCF网络从高分影像上获取的耕地地块形态信息更准确,与实际农业耕作管理单元更匹配,基于Bi-LSTM网络进行作物分类能够将时间序列特征的上下文信息考虑在内,且能保证更高的分类识别精度;(3)玉米、水稻、小麦和蔬菜是研究区的主要作物,其中玉米是种植面积最大的优势作物,空间分布最为广泛,菜地主要集中分布在永宁县和青铜峡市,水稻集中分布在灌溉便利的区域,而小麦大规模种植面积较少,其中小麦夏季收割后种植其他作物的情况主要集中于青铜峡灌区,且复种指数呈现由南向北逐渐降低的趋势。

关键词：遥感作物种植结构时空协同深度学习耕地地块 NDVI时间序列宁夏引黄灌区

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时空协同的精准农业遥感研究

地球信息科学学报 2020年第4期22卷 731-742页

作者：吴志峰骆剑承孙营伟吴田军曹峥刘巍杨颖频王玲玉广州大学地理科学学院广州510006 中国科学院空天信息创新研究院北京100101 中国科学院大学北京100049 长安大学地质工程与测绘学院西安710064 贵州师范大学喀斯特研究院贵阳550001

高分辨率遥感对地观测为我们从空间与时间2个维度客观反演地表格局—过程提供了有效的技术支撑。本文遵循时空协同的研究思路,基于高分辨率遥感影像,开展了农业遥感领域2个典型的问题研究:①提出了一种基于影像视觉特征的耕地分区分层... 详细信息

高分辨率遥感对地观测为我们从空间与时间2个维度客观反演地表格局—过程提供了有效的技术支撑。本文遵循时空协同的研究思路,基于高分辨率遥感影像,开展了农业遥感领域2个典型的问题研究:①提出了一种基于影像视觉特征的耕地分区分层提取方法,该方法在利用DEM数据进行分区的基础上,根据不同区域内耕地所呈现的几何特征和纹理特征差异,分别设计了不同的耕地提取模型;②构建了一种地块尺度的作物生长参数反演方法,方法以地块为基本单元,在空间、时间及属性组合约束下进行作物理化参数反演。本研究以贵州省安顺市西秀区和广西扶绥县耕地提取进行了耕地地块提取示范,以扶绥县进行了基于耕地地块和中空间分辨率时间序列遥感数据的甘蔗叶面积指数反演。其中,对于安顺市西秀区的耕地地块提取结果而言,形态精度(IoU)大于0.7的地块超过60%,规则耕地、梯田以及林草地等的类型精度均超过了80%;对于扶绥县甘蔗叶面积指数反演的结果而言,其结果可以较为精确地反映出基地甘蔗与非基地甘蔗的差异,基地甘蔗在品质上要优于非基地甘蔗。西南山地区的耕地形态提取/类型判别和地块甘蔗叶面积指数应用验证均证明了方法的可行性。结果表明,协同使用多源高分辨率数据是实现精准农业遥感研究的有效途径。

关键词：精准农业高分遥感遥感图谱认知机器学习分区分层时空协同地块参数反演

基于时空协同的多数据中心虚拟电厂低碳经济调度策略

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电力系统自动化 2024年第18期48卷 56-65页

作者：文淅宇朱继忠李盛林董瀚江华南理工大学电力学院广东省广州市510641 香港理工大学电机及电子工程学系中国香港999077

数据中心因其负荷具有时空双尺度可调特性,可被视为庞大且极具潜力的新型需求响应资源,是虚拟电厂的行业案例。然而,在以往数据中心经济调度的研究中,环境效益和租户的计算体验未得到充分考虑,需求响应后的执行效果评估多被忽略。对此,... 详细信息

数据中心因其负荷具有时空双尺度可调特性,可被视为庞大且极具潜力的新型需求响应资源,是虚拟电厂的行业案例。然而,在以往数据中心经济调度的研究中,环境效益和租户的计算体验未得到充分考虑,需求响应后的执行效果评估多被忽略。对此,提出基于时空协同的多数据中心低碳经济调度策略。首先,对数据中心工作负载的时空可调特性进行精细化建模,明晰需求响应和可再生能源消纳的具体实现路径。其次,量化租户对需求响应的满意度以保证用户侧服务体验,并在目标函数中引入碳交易成本以引导源侧减碳。最后,在中国广东电力市场日前邀约需求响应模式下,使用典型数据中心数据进行算例分析。仿真结果表明,所提方案能够有效激发数据中心灵活资源的时空调节潜力,在实现整体经济性提升的同时兼顾环境效益和租户满意度。

关键词：数据中心虚拟电厂需求响应经济调度碳交易时空协同

基于功率时空协同的交直流混合配电网调度计划日内修正策略

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电力系统自动化 2021年第24期45卷 106-114页

作者：张璐许彪唐巍张博沈沉中国农业大学信息与电气工程学院北京市100083 清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084

交直流混合配电网既可通过配置在线路间的电压源换流器(VSC)实现功率在空间维度上的灵活转移,还可通过配置在系统中的储能实现功率在时间维度上的灵活转移。对此,提出一种基于功率时空协同的交直流混合配电网调度计划日内修正策略,通过... 详细信息

交直流混合配电网既可通过配置在线路间的电压源换流器(VSC)实现功率在空间维度上的灵活转移,还可通过配置在系统中的储能实现功率在时间维度上的灵活转移。对此,提出一种基于功率时空协同的交直流混合配电网调度计划日内修正策略,通过VSC与储能的协调优化实现资源的时空互补,有效应对负荷与新能源的随机波动。在优化模型中,采用灵敏度方法简化常规潮流约束,并引入支路损耗变化量修正线性灵敏度法的近似误差,保证了功率潮流约束的准确性,显著提高了求解效率。最后,通过仿真算例验证了所提方法的有效性。

关键词：交直流混合配电网时空协同电压源换流器储能潮流灵敏度日内修正

煤与瓦斯共采非线性约束多变量时空协同优化模型

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煤炭学报 2019年第S02期44卷 593-600页

作者：秦冰郝建峰梁冰孙维吉秦新伟李存洲辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 四川电力设计咨询有限责任公司四川成都610041 国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司陕西榆林719315

实现煤与瓦斯共采是深部煤炭资源开采的必然途径。我国煤与瓦斯共采技术的工程应用已有雏形,但目前为止还未形成有效性、科学性、针对性的煤与瓦斯共采技术相配套的煤与瓦斯共采基础理论体系。由于煤与瓦斯共采的时效性、协同性差,瓦斯... 详细信息

实现煤与瓦斯共采是深部煤炭资源开采的必然途径。我国煤与瓦斯共采技术的工程应用已有雏形,但目前为止还未形成有效性、科学性、针对性的煤与瓦斯共采技术相配套的煤与瓦斯共采基础理论体系。由于煤与瓦斯共采的时效性、协同性差,瓦斯抽采效率低,生产接替关系紧张,导致还没有达到抽采效果就不得不开始采煤,给开采造成较大的安全隐患,瓦斯抽采量、煤炭开采量、抽采时间、采煤与抽采瓦斯如何衔接等目前还不清楚。煤与瓦斯共采中,为了在追求两种资源的总体收益最大化同时,满足煤炭、瓦斯资源采出率最大化,寻找最优的煤炭采出量和瓦斯抽采量,使得煤炭开采系统和瓦斯抽采系统由无序变为有序的协同。采用协同学、系统优化理论建立煤炭开采与瓦斯抽采协同作用模型,在满足煤炭开采安全规程和瓦斯抽采达标等规范要求前提下,以煤与瓦斯共采中煤炭开采、采前瓦斯预抽、采中瓦斯抽采、采空区瓦斯抽采等各个阶段关键的时间点、空间点的煤炭回采与瓦斯抽采两子系统间相互促进和相互制约关系为约束条件,选取煤炭资源采出率、瓦斯资源采收率以及经济效益最大化为煤与瓦斯共采优化目标函数,其中考虑开采成本、销售价格、安全因素和宏观政策等因素,以煤炭采出量xc和采前瓦斯预抽量xg1、采中瓦斯抽采量xg2、采空区瓦斯抽采量xg3、风排瓦斯量Qfp、采空区回采时间tchc、工作面瓦斯预抽时间ty、平均日产量A为优化变量,建立煤与瓦斯共采约束非线性多变量时空协同优化模型,并编制共采优化求解程序。优化了沙曲矿24207共采工作面,提高了资源采收率和效益,验证该模型的有效性,实现有理论依据的煤与瓦斯时空协同采。

关键词：煤与瓦斯共采时空协同非线性约束多变量优化模型

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无人机集群对地攻击时空协同控制策略

工程科学学报 2024年第9期46卷 1565-1573页

作者：黄振尹航童颖裔张博洋空军工程大学航空工程学院西安710051 北京蓝天科技创新研究中心北京100080 中国人民解放军95894部队北京102200

针对三维战场环境下无人机集群协同对地打击问题,提出了一种基于预设时间收敛的无人机集群时空协同控制方法.首先,对无人机集群对地攻击任务场景及其相关要素进行了分析,并建立了无人机集群、地面运动目标和攻击问题模型.在问题建模的... 详细信息

针对三维战场环境下无人机集群协同对地打击问题,提出了一种基于预设时间收敛的无人机集群时空协同控制方法.首先,对无人机集群对地攻击任务场景及其相关要素进行了分析,并建立了无人机集群、地面运动目标和攻击问题模型.在问题建模的基础上,考虑无人机集群的时空协同策略,设计三维空间无人机集群对地攻击的时空协同控制律.所提出的时空协同控制律能够控制无人机集群在指定的时间内到达期望的攻击位置,实现对地面运动目标的时空协同攻击.通过基于李雅普诺夫函数的理论分析,证明了所提出的控制律能够在预设时间条件下使攻击位置误差变量渐进稳定.仿真结果表明,在地面运动目标转弯运动的情况下,所提出的协同控制律能够实现无人机集群的时空协同,在指定的时间内完成对地面运动目标的多角度协同攻击.

关键词：无人机集群对地攻击时空协同地面运动目标预设时间

面向巡逻阵位保持的空中加油管理时空协同方法

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航空学报 2023年第20期44卷 110-139页

作者：吴傲李寰宇高杨军岳龙飞崔娅婕杨任农空军工程大学空管领航学院西安710051 中国西安卫星测控中心宇航动力学国家重点实验室西安710000

针对高强度对抗下的长周期空中战斗巡逻阵位保持问题,提出了一种面向巡逻阵位保持的空中加油管理时空协同方法。首先,基于长周期战斗巡逻阵位保持的任务需求,综合考虑空中战斗巡逻的任务效果和任务效率,提出了包括战斗机轮转、加油机轮... 详细信息

针对高强度对抗下的长周期空中战斗巡逻阵位保持问题,提出了一种面向巡逻阵位保持的空中加油管理时空协同方法。首先,基于长周期战斗巡逻阵位保持的任务需求,综合考虑空中战斗巡逻的任务效果和任务效率,提出了包括战斗机轮转、加油机轮转在内的多个加油管理子任务的时空协同模型;其次,建立了包括装备兵力需求、机场出动频次、持续飞行时长、起飞载荷配置等4类目标在内的综合任务目标模型,以及面向任务效能的方案效能评价模型;在此基础上,通过多目标优化算法实现加油管理时空协同的可行解计算;最后,对典型任务情景下,影响加油管理时空协同效能的关键要素进行了具体仿真分析。实验结果表明:提出的空中加油管理模型,能够针对给定的战斗巡逻任务需要,生成合理可行的时空协同加油管理方案,有效支持长周期的空中战斗巡逻阵位保持。相比没有加油支持的空中战斗巡逻方案,在提出的时空协同管理方法支持下,给定兵力能够满足更复杂任务需求下的长周期战斗巡逻任务,并且兵力需求能够减少37.5%,机场使用强度降低62.5%,战斗机最小起飞燃油量降低54.3%,综合任务效能提升47.3%。

关键词：战斗巡逻空中加油战斗管理时空协同

一种时空协同的图卷积长短期记忆网络及其工业软测量应用

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控制与决策 2022年第1期37卷 77-86页

作者：常树超赵春晖浙江大学控制科学与工程学院杭州310027

软测量技术的发展有效解决了工业过程中对于难以直接测量的质量变量的感知困难,为过程的控制与优化提供了有力保障.通常在含有多个质量变量的过程中,样本间的时序关系和多个质量变量间相互影响的空间关系能够反映过程本身的特性,这种时... 详细信息

软测量技术的发展有效解决了工业过程中对于难以直接测量的质量变量的感知困难,为过程的控制与优化提供了有力保障.通常在含有多个质量变量的过程中,样本间的时序关系和多个质量变量间相互影响的空间关系能够反映过程本身的特性,这种时空特性的挖掘有益于软测量模型性能的提升,而传统软测量方法往往局限于对时序关系的学习而并未考虑对质量变量间的空间关系进行有效利用.对此,提出一种时空协同的图卷积长短期记忆网络(graph convolution long short-term memory networks,GC-LSTM),并应用于工业软测量场景.采用多通道网络结构将图卷积网络的空间关系挖掘能力与长短期记忆网络的时序关系学习能力相结合,对过程进行时空协同学习以实现软测量应用.具体而言,每条通道用于对每种质量变量进行独立学习;对于过程的时序特性,利用各通道内的长短期记忆网络提取针对不同质量变量的时序特征;对于过程的空间特性,构建质量变量间空间关系的图结构,采用跨通道的图卷积运算将不同通道内不同质量变量的时序特征基于空间关系进行融合,得到兼具过程时空特性的特征,从而在软测量建模中实现过程时空协同学习与融合.通过某燃煤电厂磨煤机的实际生产数据验证了所提出的方法对软测量性能提升的有效性.

关键词：时空协同图卷积网络长短期记忆网络软测量

基于贝叶斯统计的黄河流域生态文明与共同富裕的时空协同演进研究

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地球信息科学学报 2023年第4期25卷 766-782页

作者：李俊明周佳卉李杰高佳源山西财经大学统计学院太原030006 国家统计局大同调查队大同037300 国家统计局长治调查队长治030905 国家统计局太原调查队太原030031

鉴于目前关于时空数据的综合评价未能充分考虑时空交互信息,本文提出一种时空动态熵值法,可同时考虑空间、时间和时空交互3个维度的信息熵,采用该方法综合测度了2000—2020年黄河流域地级市尺度的生态文明指数(EcCI)和共同富裕指数(CoP... 详细信息

鉴于目前关于时空数据的综合评价未能充分考虑时空交互信息,本文提出一种时空动态熵值法,可同时考虑空间、时间和时空交互3个维度的信息熵,采用该方法综合测度了2000—2020年黄河流域地级市尺度的生态文明指数(EcCI)和共同富裕指数(CoPI);采用贝叶斯自适应多阶段时空演化模型精细研究了黄河流域EcCI和CoPI时空演进规律,有效识别了二者在研究期内的非线性局部变化趋势;为了能够定量测度黄河流域EcCI和CoPI的时空协同状态,本文提出一种贝叶斯时空协同模型,实现了二者在四类变化组合场景下时空协同状态的有效测度。研究发现,黄河流域EcCI和CoPI的时空演进过程可分为3个时期:2000—2007年(前期)、2008—2015年(中期)和2016—2020年(后期);EcCI的总体空间格局在后期发生了一定转变,而CoPI则在3期保持了基本稳定,表明CoPI的区域协调难度要高于EcCI;在前期和中期,有少数区域的EcCI和CoPI出现了降低趋势,但在后期,绝大部分区域的EcCI和CoPI都呈现出增长趋势,相较于EcCI而言,CoPI的增长趋势表现出区域极化特征;在时空协同方面,EcCI和CoPI的空间协同状态在3个阶段基本保持稳定,西部和东部EcCI和CoPI的空间格局达到协同,而中部的EcCI相对水平高于CoPI;二者的变化趋势在3个阶段呈现出逐步协同优化的过程,尤其在后期,黄河流域68(92%)个地级市EcCI与CoPI的增长态势趋于一致,但仍存在较大的区域差异性,因此,在建立生态文明和共同富裕的精准推进政策体系时,应充分考虑地区异质性特征,并加强区域城市间统筹联动。

关键词：黄河流域生态文明共同富裕生态环境高质量发展时空演化贝叶斯时空统计时空协同