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郑州市土地利用/覆被变化与生境质量的时空演变及情景预测

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水土保持通报 2024年第2期44卷 364-377页

作者：徐梦菲孙一帆汪霞郑州大学建筑学院河南郑州450000

[目的]探究郑州市土地利用格局和生境质量时空演变特征并预测未来发展趋势,为区域生态保护实践和可持续发展提供理论参考。[方法]基于PLUS模型和InVEST模型,同时结合ArcGIS空间分析及地理信息图谱法,分析2000—2020年郑州市土地利用变... 详细信息

[目的]探究郑州市土地利用格局和生境质量时空演变特征并预测未来发展趋势,为区域生态保护实践和可持续发展提供理论参考。[方法]基于PLUS模型和InVEST模型,同时结合ArcGIS空间分析及地理信息图谱法,分析2000—2020年郑州市土地利用变化情况,并模拟2030年基准情景和生态保护情景下的空间分布格局,探究郑州市生境质量时空演变规律和像元尺度下的迁移状态。[结果]①2000—2020年,耕地和建设用地为郑州市主要景观类型,20年间,建设用地面积激增,涨幅15.76%,主要来源于耕地;②PLUS模型对郑州市土地利用模拟具有适用性,相较于基准情景,2030年生态保护情景下建设用地扩张受限,生态用地总量上升,该情景可为研究区推进生态建设提供参考;③2000—2020年生境质量不断退化,空间分布差异显著,高生境质量区始终位于巩义市和登封市,低和较低等级的图谱单元相互转移最频繁;④2030年延续“西高东低”格局,生态保护情景下生境质量呈“低值减少,高值增多”的特征,向较高和高等级转移率升至14.44%,与基准情景相比表现出稳中向好的发展趋势。[结论]郑州市生境质量时空分布与土地利用变化密切相关,未来应注重国土空间结构的合理布局,增强土地利用效率,提升生态系统质量和稳定性。

关键词：土地利用变化生境质量 PLUS模型 InVEST模型图谱特征郑州市

信息技术教师教学知识结构与教学行为图谱特征研究

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信息技术教师教学知识结构与教学行为图谱特征研究

作者：林明南宁师范大学

学位级别：硕士

在我国从数据大国迈向数据强国的时代背景下,教育数据已然成为需要探索挖掘的重要战略性资源。国家相关文件指出:要加快推进教育数字转型和智能升级,意味着教师要善于挖掘教学过程产生的隐性数据,改善教学质量,从而提高专业能力。在教... 详细信息

在我国从数据大国迈向数据强国的时代背景下,教育数据已然成为需要探索挖掘的重要战略性资源。国家相关文件指出:要加快推进教育数字转型和智能升级,意味着教师要善于挖掘教学过程产生的隐性数据,改善教学质量,从而提高专业能力。在教学实践中,课堂教学案例蕴含着丰富的,以教师的知识与行为构成的过程性教育数据。教师如何挖掘出这些数据的潜在价值,对于教师的专业素质提出了更高的要求。据此,目前亟需解决的问题有:(1)教师的教学知识整体呈现什么样的结构特征?(2)教师的教学行为有哪些典型图谱特征?(3)教师的教学知识结构与教学行为之间有什么样的关联特征?研究内容如下:首先,采用文献研究法挖掘理论对教师教学知识结构和教学行为的有效支持,并对TPACK、教师教学行为和事理图谱进行概念界定厘清发展脉络。其次,针对教师的教学知识结构与教学行为可视化表征问题,通过课堂观察法采用TPACK-MAP和滞后序列,分别对教学知识和教学行为进行数据标注,以知识结构图谱和行为事理图谱的形式进行可视化表征。再次,针对教学知识结构图谱和教学行为事理图谱特征分析问题,采用多模态数据分析方式,对不同群体类别、要素频次、频次关联、图谱特征等问题进行统计分析并构建典型特征。最后,针对优化策略问题,采用综合归纳分析的方法对典型特征提出优化策略。研究发现:(1)信息技术教师教学知识有四种联结方式和两种类型的结构;(2)信息技术教师最擅长使用教学策略知识、课程知识和有关技术使用的知识,最不擅长使用有关学生理解的知识和评价学习的知识;(3)信息技术教师有五种课堂教学模式和六种行为特征;(4)信息技术教师在教学过程中最经常发生的行为是讲解、指导、媒体实践、提问、学生协作学习和学生进行演说或演示;(5)各学段信息技术教师知识整合均衡并以提问作为教学模式的主导行为。本研究通过分析教师的教学知识结构和教学行为,探寻两者之间的内在关联,并归纳出典型特征,帮助教师塑造高质量的课堂,促进其自身的专业发展。本研究还可以在以下方面进一步优化:(1)典型特征对新任教师的专业发展提供数据支持。(2)教学知识结构图谱与教学行为事理图谱为教师反思提供依据的实证分析。(3)增加多地区信息技术教师案例,构建更科学的大群体信息技术教师特征库。

关键词：教学知识教学行为图谱特征教师专业发展信息技术教师

基于图谱特征和多元分析方法的苹果真菌侵染检测

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基于图谱特征和多元分析方法的苹果真菌侵染检测

作者：刘存川安徽大学

学位级别：硕士

苹果是我国市场最常见的水果之一,富含各种营养物质,能提高人体免疫力。而病害是造成苹果品质不达标的重要因素,常见的苹果病害包括灰霉病,黑根霉病,腐烂病和炭疽病等。苹果在运输加工过程中受到侵染后,随着储存时间的增加,出现不同程... 详细信息

苹果是我国市场最常见的水果之一,富含各种营养物质,能提高人体免疫力。而病害是造成苹果品质不达标的重要因素,常见的苹果病害包括灰霉病,黑根霉病,腐烂病和炭疽病等。苹果在运输加工过程中受到侵染后,随着储存时间的增加,出现不同程度的腐烂,腐烂越严重的苹果越容易对同一批次的正常苹果造成侵染。为避免交叉感染,在储存、销售和加工前准确及时地检测出坏果并剔除是尤为重要的。同时为避免资源浪费,针对不同侵染程度的苹果,有着不同的处理措施。传统检测技术操作繁琐,成本较高不适合大规模检测。因此,研究无损、快速和准确的苹果真菌侵染程度检测技术是十分迫切的。本文通过高光谱成像(HSI)和数字成像结合图谱特征实现对苹果真菌侵染程度的分类。研究主要内容如下:(1)利用HSI的图谱特征鉴别苹果灰霉病侵染程度。首先采集健康、轻度、中度和重度浸染样本的HSI图。通过Savitzky-Golay(SG)平滑和多元散射校正(MSC)对获得的光谱进行预处理,主成分分析(PCA)选择特征贡献率最大的三个主成分,获得重要光谱特征。灰度梯度共生矩阵(GLGCM)被用来提取苹果的图像特征。最后,利用随机森林(RF)、K近邻(KNN)和支持向量机(SVM)分别基于光谱特征、图像特征和图谱融合特征建立分类模型。结果表明,基于SG平滑处理的光谱获得了比原始光谱,MSC预处理的光谱更好的结果,能较好地降低噪声干扰。融合PCA降维后光谱特征和GLGCM提取图像特征建立的模型结果都明显优于基于单一特征建立的模型。RF模型获得最好的分类结果,训练集准确度(ACC)为100%,预测集准确度(ACC)为91.4%。基于融合特征进一步利用卷积神经网络(CNN)和输入修改卷积神经网络(IMCNN)建立分类模型,IMCNN获得了最好的侵染程度分类性能,ACC=100%,ACC=92.8%。研究证明,HSI结合光谱和图像特征可以实现对苹果灰霉病侵染程度的鉴别。(2)结合HSI和RGB的多图像特征实现对苹果黑根霉病侵染程度的鉴别。首先搭建图像采集平台,获得样本的HSI和RGB图。通过随机蛙跳(Rfrog)筛选出光谱的重要波长,利用CNN和颜色矩提取RGB图和重要波长的HSI图的网络特征和统计特征。其中对于统计特征,利用皮尔逊相关性系数筛选出相关性较高的特征。RF、KNN、SVM和CNN分别结合HSI和RGB图的多特征构建分类模型。对HSI图来说,两类特征都收获相近的检测结果,其中SVM和网络特征获得最好分类结果,ACC=100%,ACC=94.7%。对于RGB图,苹果侵染程度识别要整体略差于HSI图,但RF和网络特征获得更高的分类准确度,ACC=100%,ACC=95.1%。同时,融合HSI和RGB图的特征,网络特征和统计特征的识别结果都得到了较大的提升,RF的ACC和ACC达到100%和98.6%。进一步融合两类图像特征,模型鉴别能力未获得提升,RF模型保持了分类的优势,ACC仍然是98.6%。结果表明,HSI结合RGB图建立的苹果侵染程度分类模型,虽然具体的细分效果不同,但均实现了较为精确分类结果。其中网络特征不仅特征提取便捷,分类的性能也更加优异。同时本文设计的HSI结合RGB图,既弥补了HSI分辨率较低的问题,也针对某些对R、G、B波段不敏感的缺陷进行了特征的补充,大大提高检测准确度。该研究证明了图谱融合特征对苹果真菌侵染程度检测的有效性,为果品真菌侵染的分类提供了一个有效方案。该方法还可以应用到其他果品的品质分析中,为农业领域的自动化鉴别提供了理论依据。

关键词：苹果病害高光谱图像数字图像深度学习图谱特征

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甘肃省生境质量变化的图谱特征

应用生态学报 2020年第9期31卷 3131-3140页

作者：黄鑫程文仕李晓丹杨昌裕邢秀为甘肃农业大学管理学院兰州730070

生境质量是影响地区生态系统服务价值和保护地球生态系统中生物多样性的重要因素。以地处三大自然区交汇带的甘肃省为研究对象,在定量估算地区2000—2018年生境质量水平基础上,基于图谱变化分析理论和InVEST模型,探索地区生境质量时空... 详细信息

生境质量是影响地区生态系统服务价值和保护地球生态系统中生物多样性的重要因素。以地处三大自然区交汇带的甘肃省为研究对象,在定量估算地区2000—2018年生境质量水平基础上,基于图谱变化分析理论和InVEST模型,探索地区生境质量时空分异格局及其图谱转移状态和变化强度。结果表明:2000—2018年,甘肃省生境质量总体维持中等水平并略有提升,在空间上自北向南呈逐级递增的阶梯式变化特征,在数量上则高低并存;从图谱转移视角分析,甘肃省生境质量格局较为稳定,未发生状态转移的图谱单元占主导,而在发生了生境质量状态转移的图谱单元中,"较高←→较低"、"较高←→高"、"较高←→低"这6类状态间的互换转移最显著,空间分布也较为集聚;"北剧南和"是甘肃省生境质量变化强度的主要格局,自北向南依次为"强变区"、"复合区"、"温缓区"和"平和区"4类变化强度区。

关键词：生境质量时空差异图谱特征 InVEST模型三大自然区交汇带

基于图谱特征的复合绝缘子老化神经网络评估方法

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高电压技术 2014年第3期40卷 861-867页

作者：邵瑰玮付晶陈怡曾云飞蔡焕青文志科中国电力科学研究院武汉430074

复合绝缘子随着运行年限的增加会逐渐老化,且各项性能指标降低。为研究在线运行复合绝缘子老化程度定量分析的检测方法,引入高光谱遥感技术通过非接触方式获取复合绝缘子的图谱特征,采用主成分分析法构建了特征空间。结果表明:不同老化... 详细信息

复合绝缘子随着运行年限的增加会逐渐老化,且各项性能指标降低。为研究在线运行复合绝缘子老化程度定量分析的检测方法,引入高光谱遥感技术通过非接触方式获取复合绝缘子的图谱特征,采用主成分分析法构建了特征空间。结果表明:不同老化程度复合绝缘子的光谱曲线不同;同一老化程度复合绝缘子样本点在特征空间集中在1个点簇,不同老化程度的点簇基本无交叉,可用于定量判断其老化程度。进一步建立了老化神经网络模型,该模型预测结果与实际值比较接近,交叉验证均方根误差为0.014 1。研究结果为在线非接触定量评估复合绝缘子老化程度提供了依据。

关键词：复合绝缘子老化程度高光谱遥感图谱特征神经网络非接触检测

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江苏省土地利用变化的图谱特征

应用生态学报 2016年第4期27卷 1077-1084页

作者：吕晓史洋洋黄贤金孙晓芳苗志伟曲阜师范大学地理与旅游学院山东日照276826 国土资源部海岸带开发与保护重点实验室南京210024 南京大学地理与海洋科学学院南京210023

基于地学信息图谱理论与方法,运用Arc GIS 10.0软件,以江苏省1990、2000和2010年3期遥感解译数据为空间数据源合成江苏省1990—2000和2000—2010年两个10年阶段的土地利用变化图谱以及耕地利用变化模式图谱,据此揭示江苏省土地利用变化... 详细信息

基于地学信息图谱理论与方法,运用Arc GIS 10.0软件,以江苏省1990、2000和2010年3期遥感解译数据为空间数据源合成江苏省1990—2000和2000—2010年两个10年阶段的土地利用变化图谱以及耕地利用变化模式图谱,据此揭示江苏省土地利用变化时空特征及规律.结果表明:1990—2000年,江苏省土地利用变化以耕地与城乡建设用地、耕地与水域以及耕地与林草地的图谱单元互换为主要特征,尤其是以"耕地→城乡建设用地"、"耕地→水域"最为显著,耕地数量减少、空间分布集中.2000—2010年,江苏省土地利用变化最显著的仍是"耕地→城乡建设用地"图谱单元;同时,"草地→水域"、"城乡建设用地→水域"图谱类型分布集中且扩大趋势明显;与1990—2000年相比,空间图谱变化总面积和空间分离度均有所增大.江苏省耕地利用变化模式以后期变化型为主,前期变化型次之,反复和持续变化型耕地所占比例较小.

关键词：土地利用变化图谱特征空间分离度耕地占补江苏省

近20a三峡库区农林地利用变化图谱特征分析

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自然资源学报 2015年第2期30卷 235-247页

作者：王金亮邵景安李阳兵重庆师范大学地理与旅游学院重庆400047 重庆师范大学三峡库区山地生态与区域发展研究所重庆400047

土地利用变化图谱单元能够把表示"空间单元特征的图"与表示"时间发展之起点与过程的谱"合为一体,并建立起空间—属性—过程一体化数据信息。论文以TM/ETM影像为空间数据源,构建三峡库区1990—2000年和2000—2010年两个阶段农林地利用变... 详细信息

土地利用变化图谱单元能够把表示"空间单元特征的图"与表示"时间发展之起点与过程的谱"合为一体,并建立起空间—属性—过程一体化数据信息。论文以TM/ETM影像为空间数据源,构建三峡库区1990—2000年和2000—2010年两个阶段农林地利用变化信息图谱,以及融合1990、2000、2010年这三个时期土地利用现状的变化模式图谱,以探讨库区近20 a来的农林用地变化轨迹和特征规律。结果表明:1 1990—2000年阶段的农林地利用变化图谱主要以农林地间及其和草地互换、建设用地占用农林地的图谱单元类型为主。空间差异上最为显著的是"耕地→建设用地(编码15)"、"草地→林地(编码32)"和"林地→草地(编码23)",空间分离度较低。2 2000—2010年阶段的农林地利用变化图谱单元分离度增大,农林地利用发生转换空间进一步扩张。最显著变化的是"耕地→林地(编码12)"和"耕地→建设用地(编码15)"图谱单元类型,其次是农林地转换为水域图谱类型(编码14和24)的面积增大。3库区农林地利用变化模式以前期变化型和后期变化型为主,反复变化型和持续变化型发生概率较小,库区农林地利用的转换具有明显的时间阶段性特征。

关键词：农林地图谱特征分离度三峡库区

基于图谱特征与度量学习的行星齿轮箱健康评估

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机械制造与自动化 2022年第2期51卷 107-110,119页

作者：李加兴陈广艳张鲁晋王友仁张砦南京航空航天大学自动化学院江苏南京211106 中国航发湖南动力机械研究所直升机传动技术国防科技重点实验室湖南株洲412000

为提高行星齿轮箱健康评估准确性,提出一种基于图谱特征与度量学习的行星齿轮箱健康评估方法。从行星齿轮箱振动信号中提取图谱特征作为故障特征参数;设计基于单调性、相关性的度量学习准则,建立优化的马氏距离度量函数;采用待测样本与... 详细信息

为提高行星齿轮箱健康评估准确性,提出一种基于图谱特征与度量学习的行星齿轮箱健康评估方法。从行星齿轮箱振动信号中提取图谱特征作为故障特征参数;设计基于单调性、相关性的度量学习准则,建立优化的马氏距离度量函数;采用待测样本与无故障正常样本之间的马氏距离表征故障严重程度,建立基于支持向量回归的健康评估模型。通过行星齿轮箱健康评估实验结果分析,证明了图谱特征能够有效表征行星齿轮箱故障严重程度,所建立的健康评估模型单调性好,提高了健康评估准确性。

关键词：行星齿轮箱健康评估马氏距离图谱特征度量学习准则支持向量回归

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河北省耕地图谱特征及其生态服务价值变化

水土保持研究 2018年第6期25卷 277-283页

作者：郝娜王晓晴王耀张迪牛志君齐跃普秦皇岛市国土资源局河北秦皇岛066000 河北农业大学河北保定071000 石家庄师兄弟土地环境技术服务有限公司石家庄050000

为了响应耕地"数量—质量—生态"统筹发展的号召,以河北省为例,运用ArcGIS 10.2,从耕地图谱特征变化的角度出发,分别对前期变化型、后期变化型、反复变化型以及持续变化型4个模式下的耕地生态服务价值变化情况进行了研究分析。结果表明:... 详细信息

为了响应耕地"数量—质量—生态"统筹发展的号召,以河北省为例,运用ArcGIS 10.2,从耕地图谱特征变化的角度出发,分别对前期变化型、后期变化型、反复变化型以及持续变化型4个模式下的耕地生态服务价值变化情况进行了研究分析。结果表明:2004—2016年期间,研究区内耕地面积共增加了4 331 555.45hm^2,且生态服务价值保持上升状态,共增加287.71亿元。前期变化型主要以"耕地—草地—草地"类型为主,其生态服务价值增加38 599.78万元;后期变化型主要以"耕地—耕地—草地"类型为主,是整个变化模式中最大的单体变化类型,生态服务价值增加了85 651.01万元;反复变化型主要以"耕地—草地—耕地"的变化类型为主,其生态服务价值也是此变化类型中增加最多的;持续变化型模式主要以"耕地—园地—草地"模式为主,耕地转向园地生态服务价值增加了40 044.61万元,园地转向草地减少了5 585.61万元。研究表明河北省耕地生态服务价值总体上呈增加趋势,与园地、草地之间的转换有着密切的关系。

关键词：耕地图谱特征生态服务价值河北省