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基于POI数据及四叉树思想的“三生空间”识别方法

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地球信息科学学报 2022年第6期24卷 1107-1119页

作者：韩株桃石杰锋吴金华王祯长安大学土地工程学院西安710064

城市区域内部建筑物较密集,外围建筑物逐渐稀疏,因此大多存在内部区域POI数据密度大,外围区域POI数据密度逐渐减小的现象,在使用均等网格作为识别单元进行城市“三生空间”的识别的过程中,就会出现网格尺度较大导致识别准确率较低或网... 详细信息

城市区域内部建筑物较密集,外围建筑物逐渐稀疏,因此大多存在内部区域POI数据密度大,外围区域POI数据密度逐渐减小的现象,在使用均等网格作为识别单元进行城市“三生空间”的识别的过程中,就会出现网格尺度较大导致识别准确率较低或网格尺度较小导致无数据区较多两种情况。针对以上问题,本研究提出一种基于POI数据及四叉树思想的“三生空间”识别方法:综合利用互联网地图POI、行政区划、遥感影像等数据,引入四叉树思想对网格识别单元进行分级;将POI数据与城市建设用地分类和土地利用现状分类进行衔接,对POI进行重分类;综合各类POI的功能和面积,构建POI分类“三生功能”赋分体系,定量识别“三生空间”。以西安市中心城区为实验区进行实例验证,结果显示正确率在95%左右。通过与均等格网识别结果的对比,进一步证明引入四叉树思想对网格进行分级一方面能有效减少无数据区的存在,另一方面能使识别结果准确率大幅提高,为基于POI数据的城市三生空间的识别提供了一种新思路。

关键词：三生空间三生功能 POI数据网格四叉树定量识别重分类中心城区

基于非因果滤波和零点法的近断层脉冲型地震动识别方法

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振动与冲击 2022年第19期41卷 71-79页

作者：冯俊赵伯明赵天次北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

基于Butterworth非因果低通滤波器和零点法提取地震动速度时程中的脉冲信号,并以脉冲信号中的极值点数量确定滤波器的截止频率。选取666条速度峰值大于30 cm/s的近断层地震记录作为训练数据,以脉冲信号的相对能量和幅值作为量化指标,给... 详细信息

基于Butterworth非因果低通滤波器和零点法提取地震动速度时程中的脉冲信号,并以脉冲信号中的极值点数量确定滤波器的截止频率。选取666条速度峰值大于30 cm/s的近断层地震记录作为训练数据,以脉冲信号的相对能量和幅值作为量化指标,给出了单脉冲型和双脉冲型地震动的识别标准;提出了以最显著脉冲信号的持续时间为依据的脉冲周期计算方法。通过与既有方法比较表明:基于Butterworth非因果低通滤波器和零点法的脉冲提取方法的拟合效果较好,可用于提取非对称脉冲信号和双脉冲信号;提出的定量识别标准可以有效地识别单脉冲型和双脉冲型地震动;所提的脉冲周期计算方法可以用于确定单脉冲型和双脉冲型地震动的脉冲周期。

关键词：近断层地震动脉冲型地震动速度脉冲脉冲周期定量识别

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山东省缺水状态定量识别研究

山东省缺水状态定量识别研究

作者：傅世东山东大学

学位级别：硕士

山东省水资源紧缺,多年平均水资源总量为303亿m3,人均占有量322m3,不到全国人均占有量的1/6,仅为世界人均占有量的1／25,水资源短缺已成为制约山东省社会经济又好又快的发展和全面建设小康社会的“瓶颈”。扭转当前水资源短缺制约局势,... 详细信息

山东省水资源紧缺,多年平均水资源总量为303亿m3,人均占有量322m3,不到全国人均占有量的1/6,仅为世界人均占有量的1／25,水资源短缺已成为制约山东省社会经济又好又快的发展和全面建设小康社会的“瓶颈”。扭转当前水资源短缺制约局势,首要任务就是评判区域水资源短缺状态与程度,并提出具有针对性的解决方案。本论文借鉴国内外研究经验,立足山东省水资源实际,从水资源禀赋条件、干旱灾害、社会经济、水资源开发利用、用水效率、生态环境和水资源管理等7个方面探讨山东省缺水状态的影响因素,选取了22个代表性的指标,建立了山东省缺水状态识别指标体系与评价标准。通过对目前常用的识别方法进行研究比较,基于可变模糊集理论建立了山东省缺水状态非线性可变模糊评价模型,采用改进的熵值法确定各个评价指标的权重;基于2013现状水平年,对2020规划水平年进行预测并假定两种情形：应用可变模糊评价模型对2013年和2020年两种方案进行评价,将山东省各地市的缺水状态分为五级：重度紧缺、较中度紧缺、中度紧缺、较低度紧缺、低度紧缺。山东省缺水状态定量识别结果表明：2013年现状年水资源重度紧缺的地区主要分布在德州、聊城;较轻度紧缺的地区主要分布在济宁、菏泽、滨州：中度紧缺的地区主要分布济南、淄博、东营、潍坊、泰安、莱芜;较低度紧缺的地区主要分布在临沂、枣庄、日照、威海、青岛、烟台。对比2013年和2020年缺水状态识别结果,通过提高供水量和用水效率,山东省各地市的水资源紧缺程度较现状年有所缓解。针对不同缺水状态识别结果,分析缺水的原因,划分山东省各地市的缺水类型并针对资源型、工程型、水质型、管理型及混合型的缺水,提出相应应对措施。本论文对于水资源管理部门宏观决策与调控具有重要的参考意义。

关键词：缺水状态定量识别指标体系权重计算

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三肇凹陷扶余油层沉积微相定量识别

石油天然气学报 2013年第1期35卷 11-14,172页

作者：张永成中石油大庆油田有限责任公司第一采油厂黑龙江大庆163001

利用传统定性的方法识别沉积微相,很大程度上依赖于研究人员的经验,识别效率低。通过岩心观察、粒度分析、沉积构造特征和测井相分析,首先确定出三肇凹陷扶余油层为浅水三角洲沉积体系,主要发育分流河道、天然堤、决口扇、分流间湾、水... 详细信息

利用传统定性的方法识别沉积微相,很大程度上依赖于研究人员的经验,识别效率低。通过岩心观察、粒度分析、沉积构造特征和测井相分析,首先确定出三肇凹陷扶余油层为浅水三角洲沉积体系,主要发育分流河道、天然堤、决口扇、分流间湾、水下分流河道、席状砂、浅湖泥等沉积微相;然后根据目的层段的分层数据表提取测井曲线,并计算反映沉积微相特征的参数,对这些参数进行归一化处理及模糊C均值聚类识别;最后在主干剖面相控制下,结合测井相(抽稀井)绘制各个研究层的沉积微相平面分布图。与常规方法相比,该法可以充分利用所有井信息,提高识别精度,具有一定的推广价值。

关键词：沉积微相模糊C均值定量识别扶余油层三肇凹陷

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公路路域环境色彩的定量识别与控制方法研究

公路路域环境色彩的定量识别与控制方法研究

作者：齐星星北京交通大学

学位级别：硕士

色彩的研究主要集中于城市规划与建筑方面,没有深入到公路路域环境方面,关于公路路域环境色彩的研究大都为定性描述,缺乏科学准确的基于定量的色彩量化技术,和公路路域环境色彩的专项控制与规划技术。本研究基于公路路域环境色彩视觉要... 详细信息

色彩的研究主要集中于城市规划与建筑方面,没有深入到公路路域环境方面,关于公路路域环境色彩的研究大都为定性描述,缺乏科学准确的基于定量的色彩量化技术,和公路路域环境色彩的专项控制与规划技术。本研究基于公路路域环境色彩视觉要素与感知规律,基于色彩要素、空间属性、视觉感知的思路,结合聚类分析方法,提出三种路域景观的色彩空间量化方法。通过量化技术实现了抽象色彩的数字化定量分析,形成路域立地环境景观色彩图谱的绘制方法,展现公路路域色彩的特征变化,提出一种基于数字技术的公路路域环境色彩控制与规划的定量方法与分析工具。针对青海省扎碾公路的地域特性,研究色彩控制过程,研究成果将为公路景观的色彩规划与控制提供科学理论与量化方法依据。主要的研究内容和研究成果包括:（1）提出公路路域环境色彩信息采集与识别方法。引入蒙赛尔色彩学理论,提出基于建筑色卡的色彩数据采集、基于连续图像的色彩数据采集、基于无人机影像的色彩数据采集三种方法;并结合CBCC中国建筑色卡进行量化,根据公路路域环境色彩的构成要素,提出基于基调色、主体色、辅助色和点缀色的色谱组成和提取方法;将驾乘人员动态视觉下公路路域环境色彩的认知规律结论进行量化表达,从色彩空间（基调色、主调色、辅调色、基调色）与色彩构成（色相、明度、彩度）两方面进行分析,得出公路路域环境色彩的总体特征及图谱。提出公路路域环境色彩信息采集与分析方法。（2）在路域色彩数字化的基础上,结合专家意见提出公路路域色彩与景观融合评价体系。色彩要素、空间属性、视觉感知三个方面作为综合评价层,准则层分为功能、生态、景观三个方面全面对路域色彩与景观融合情况进行评价。可以在量化路域景观色彩的基础上较为客观地获得色彩与景观融合的优劣。（3）将地理信息系统有关知识与色彩数据叠合研究,对扎碾公路建立GIS模型并进行路域景观色彩的可视域分析,通过将色彩数值叠加进位置信息中,提出通过位置打分及反馈制获得民众对于路域景观环境色彩的偏好,再进一步分析其相关性,估算扎碾公路路域色彩偏好值,对公路路域环境色彩的设计与控制具有重要的参考意义。（4）突破传统定性分析,建立基于数字技术的公路路域环境色彩专项控制与规划方法。基于色彩规划的基本原则和调查流程,从色彩空间（基调色、主调色、辅调色、基调色）与色彩构成（色相、明度、彩度）两方面,提出色彩数据的获取方法。采用数字技术的手段利用插值与回归算法,实现公路路域色彩理想色彩图谱,以自然景观、人文景观以及构造物为色彩载体进行应用研究,最终实现以路域色彩分段营造、分级营造和调和模式的形式,实现色彩设计的量化控制。并且建立一套数字技术支持下的公路路域环境色彩量化控制技术与方法体系。

关键词：路域景观色彩定量识别控制空间

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钢丝绳内外层断丝损伤定量识别研究

钢丝绳内外层断丝损伤定量识别研究

作者：窦连城青岛理工大学

学位级别：硕士

钢丝绳作为工程应用中的关键承载构件,工作环境恶劣、工况条件复杂,随着服役年限的增加,极易出现各种形式的损伤,导致其承载能力降低,因此需要对钢丝绳进行损伤检测,消除安全隐患。本文基于漏磁检测原理及机器学习理论对钢丝绳的内外部... 详细信息

钢丝绳作为工程应用中的关键承载构件,工作环境恶劣、工况条件复杂,随着服役年限的增加,极易出现各种形式的损伤,导致其承载能力降低,因此需要对钢丝绳进行损伤检测,消除安全隐患。本文基于漏磁检测原理及机器学习理论对钢丝绳的内外部断丝损伤进行定量识别研究,主要内容如下:(1)基于漏磁检测原理,对钢丝绳损伤漏磁场进行理论分析,建立磁荷模型,分析提离值和断口宽度变化对漏磁场的影响。建立受损钢丝绳及励磁检测器的三维模型,利用有限元仿真分析不同的断丝数量、断口宽度、内外层断丝、钢丝绳直径产生的漏磁场变化以及损伤漏磁场在周向上的分布情况,分析了钢丝绳与磁铁间气隙、磁极间距和提离值变化对励磁效果以及损伤产生的漏磁场的影响。通过理论分析及有限元仿真,为励磁检测器的结构设计提供依据。(2)设计了钢丝绳安全检测试验平台,其主要由实验台基架、动力控制系统、信息反馈系统、励磁检测器以及数据采集系统组成。为降低漏磁信号对提离值的敏感性,在分析了聚磁环对钢丝绳损伤漏磁场影响的基础上,励磁检测器中加装了聚磁环。由于漏磁信号的轴向分量和径向分量表现形式不同,分别设计了加装聚磁环的钢丝绳轴向励磁检测器以及基于霍尔阵列的径向励磁检测器,并设计了信号预处理电路以及基于Lab VIEW的信号采集系统。为研究损伤位置周向的漏磁分布情况,针对径向励磁检测器设计了多通道信号采集电路和采集程序。制作钢丝绳直径为20、22、24cm的损伤试件,并在钢丝绳安全检测试验平台上开展损伤检测实验,用两种励磁检测器采集钢丝绳损伤漏磁信号,分析其变化规律,验证了本文建立的仿真模型的正确性。(3)引入双密度双树复小波变换对钢丝绳漏磁信号进行降噪,设置自适应阈值,对由磁荷模型计算出的漏磁信号加噪处理所得信号以及钢丝绳漏磁检测信号进行降噪,对比分析了离散小波、双树复小波、双密度小波及本文引入方法的降噪效果;去趋势处理后提取多个时、频域特征作为特征总集;提出了基于类间距离与互信息相结合的特征优选方法,以筛选出有效特征组合,将最后保留的特征作为最优特征子集。(4)基于BP神经网络和超限学习机的分类原理,分别构建了基于BP神经网络和超限学习机的钢丝绳损伤定量识别模型,将最优特征子集作为两种模型的输入,对单规格钢丝绳的9类损伤与多规格钢丝绳的27类损伤进行损伤定量识别,并对比分析了识别结果。结果表明:这两种模型对单规格钢丝绳的损伤识别率较高,对多规格钢丝绳的损伤识别率低,对出现该结果的原因进行了分析。(5)为解决多规格钢丝绳的损伤识别率低的问题,分析了卷积神经网络的分类原理,引入5种由一维信号生成二维RGB图像的方法,生成了小波特征图、VMD特征图、同步压缩小波变换特征图、维纳格-维尔分布特征图、传感器融合特征图5种钢丝绳漏磁特征图像。构建了基于Goog Le Net的迁移学习模型,利用该模型进行钢丝绳损伤定量识别;提出了一种基于二维卷积神经网络的钢丝绳断丝损伤定量识别模型,并对网络进行了卷积层、学习率和batch size的最优参数选取。采用不同特征图训练卷积神经网络,获得钢丝绳损伤识别模型,分析其损伤识别效果。对基于Goog Le Net的迁移学习模型以及本文提出的卷积神经网络识别钢丝绳内外部断丝损伤的效果进行对比分析,结果表明:本文提出的卷积神经网络对钢丝绳内外部断丝损伤的识别率最高,且对多规格钢丝绳的损伤识别率达98.4%。

关键词：钢丝绳断丝损伤定量识别励磁检测器降噪特征提取卷积神经网络

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榆树林油田扶杨油层水淹层定量识别方法研究

榆树林油田扶杨油层水淹层定量识别方法研究

作者：丛琳东北石油大学

学位级别：硕士

榆树林油田扶杨油层砂体分布比较复杂，主要以断层—岩性复合油藏为主，砂体内部物性变化较大，非均质性极其严重，导致剩余油在空间上分布状况复杂。油田部分区块已经进入中含水期，并且储层内未含水部分与含水部分相互交错，油层含水... 详细信息

榆树林油田扶杨油层砂体分布比较复杂，主要以断层—岩性复合油藏为主，砂体内部物性变化较大，非均质性极其严重，导致剩余油在空间上分布状况复杂。油田部分区块已经进入中含水期，并且储层内未含水部分与含水部分相互交错，油层含水程度差异也较大。因此，在研究区开展水淹层解释技术研究有着十分重要的意义。本文在统计分析原始储层及开发期间资料的基础上，建立了研究区储层含油性识别图版，结合上述识别图版与储层动态开发信息，在东16区块、树322井区及树8加密井区59口加密井中共筛选出215层疑似水淹层。同时文章还进行了储层物性参数、地层水电阻率和饱和度参数计算方法的研究，并由上述参数确定出束缚水饱和度与总含水饱和度，进而得出驱油效率。除此之外，本文提出了孔渗综合参数Rc的概念及其算法，并探讨了其与孔隙度、渗透率的关系。最后，文章通过得到的驱油效率与孔渗综合参数及已明确的水淹层情况，构造出适合研究区的水淹层级别判别函数，从而实现了研究区水淹层的定量识别。将该判别标准应用于研究区筛选出的215层疑似水淹层中，高淹判别符合率为80%、中淹判别符合率为68.2%、低淹判别符合率为61%、未淹判别符合率为76.8%，整体判别符合率较好，基本适应研究区水淹层解释要求。

关键词：水淹层低孔渗储层扶杨油层储层参数定量识别

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钢丝绳断丝损伤定量识别关键技术研究

钢丝绳断丝损伤定量识别关键技术研究

作者：井陆阳青岛理工大学

学位级别：硕士

钢丝绳在工作过程中，易受到多种不确定载荷以及恶劣的环境因素的影响，导致断丝、磨损、锈蚀等损伤，一旦出现断裂会造成严重的人员伤亡与经济损失;同时由于钢丝绳工作条件复杂、钢丝绳类型繁多且损伤形式多样，使得目前现有的钢丝绳... 详细信息

钢丝绳在工作过程中，易受到多种不确定载荷以及恶劣的环境因素的影响，导致断丝、磨损、锈蚀等损伤，一旦出现断裂会造成严重的人员伤亡与经济损失;同时由于钢丝绳工作条件复杂、钢丝绳类型繁多且损伤形式多样，使得目前现有的钢丝绳检测仪器存在检测精度差、智能性低、实时动态性差与人为经验影响大等问题，局限性较强且效果不尽人意。因此，研究智能高效的钢丝绳断丝损伤定量识别技术与仪器十分的必要。本文基于钢丝绳断丝漏磁原理，设计了钢丝绳断丝损伤检测系统，重点研究了信号的小波消噪处理、特征值的选择与提取;分别基于神经网络与支持向量机两种定量识别方法，研究并设计了钢丝绳断丝损伤定量识别系统。首先，从理论上分析了钢丝绳损伤形式及原理，讨论了钢丝绳断丝处漏磁场的特点。以此为基础建立了钢丝绳断丝损伤检测系统，其中包括设计励磁器，磁化钢丝绳至磁饱和状态并使在断丝处产生较理想的漏磁场;设计检测器以对漏磁场进行检测，将漏磁信号转换为电信号并进行预处理;设计信号采集系统，将连续电信号转换为离散数字信号，存入计算机中以便进行后续处理。其次，研究了小波消噪的原理，利用Matlab编制了小波消噪程序，实现了对断丝信号的小波消噪处理;对滤去噪声的有用信号进行特征提取，考虑特征值的区分度对其进行特征分析，确定峰值、波形下面积及小波能量作为钢丝绳定量识别的特征值。再次，设计了基于神经网络的钢丝绳断丝定量识别系统。研究了神经网络原理，从网络的输入特征值的分析与优化、网络训练集与测试集的合理选择、网络训练目标的确定三个方面讨论了优化神经网络参数的方法，并为网络选择了合理的参数，建立了BP神经网络模型;利用实际钢丝绳断丝信号对神经网络断丝定量识别系统进行了训练及测试，证明了BP神经网络定量识别系统具有较好的性能。最后，设计了基于支持向量机的钢丝绳断丝定量识别系统。研究了支持向量机的模式识别原理，讨论了核函数的选择及支持向量机参数的搜寻，建立了支持向量机模型;利用实际钢丝绳断丝信号对支持向量机断丝定量识别系统进行了训练及测试，得出了支持向量机断丝定量识别系统比神经网络具有更优性能的结果，并将支持向量机与神经网络在定量识别方面进行了分析比较，讨论了出现这一结果的原因。

关键词：钢丝绳断丝损伤漏磁检测定量识别小波消噪特征值分析神经网络支持向量机

人参皂苷Rg3对人神经胶质瘤细胞活性的影响及其快速定量识别研究

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人参皂苷Rg3对人神经胶质瘤细胞活性的影响及其快速定量识别研究

作者：廖云生河南工业大学

学位级别：硕士

人参皂苷Rg3(G-Rg3)是从人参中提取出的一种抗癌活性物质,其不仅可以增强放、化疗效果用于癌症的辅助治疗,还因为其具有的培元固本、补益气血、抗疲劳以及增强免疫力等保健功效常常作为某些功能性食品的主要成分。近年来神经胶质瘤的发... 详细信息

人参皂苷Rg3(G-Rg3)是从人参中提取出的一种抗癌活性物质,其不仅可以增强放、化疗效果用于癌症的辅助治疗,还因为其具有的培元固本、补益气血、抗疲劳以及增强免疫力等保健功效常常作为某些功能性食品的主要成分。近年来神经胶质瘤的发病率逐年上升,G-Rg3因为其具有显著的抗癌活性成为目前癌症疾病的研究热点之一,拥有广阔的市场前景。正因于此,目前市场上充斥着大量标榜主要成分为G-Rg3的产品其有效成分含量却很低,这不仅让消费者付出了高昂的费用,还可能会使得一些信息不对称的癌症患者耽误治疗,但目前常用的G-Rg3检测方法不仅需要耗费大量的样品,而且操作繁琐复杂,检测成本高,因此在实际的生产监管中,急需一种简便、准确、快速、连续的定量识别微量G-Rg3样品的技术。本课题选用G-Rg3为研究对象,利用人神经胶质细胞(HEB)及脑胶质瘤细胞(U87)建立起细胞实验模型进行CCK-8细胞毒理学实验,研究了G-Rg3对二者生物活性的影响,并在此基础上结合光学成像技术和细胞染色技术进一步研究了G-Rg3对细胞形貌及数量的影响。利用基于衰减全反射的太赫兹时域光谱技术(THZ TD-ATR)建立起一套在THz频段提取细胞介电的手段,得到细胞的介电特征,从而系统地分析不同种类细胞间、不同数量细胞间以及不同细胞活力细胞之间的介电差异。最后,基于THZ TD-ATR技术开发了一套用于微量溶液检测的微纳流道芯片,可以将其应用于不同浓度的微量G-Rg3溶液的定量识别研究,并基于此建立了预测模型,确定最佳识别条件。本课题主要研究结果如下:(1)G-Rg3对HEB细胞和U87细胞均有抑制作用,且其存活率与作用浓度及作用时间整体呈负相关趋势,但经G-Rg3作用后的U87细胞存活率下降程度显著大于HEB细胞。(2)随着G-Rg3作用浓度的增加,细胞数量及形貌均有变化,G-Rg3对HEB细胞的作用不显著,对U87细胞的作用显著。其中,经G-Rg3作用后的HEB细胞骨架完整,细胞核饱满,细胞数量正常增殖,经G-Rg3作用后的U87细胞骨架出现异常性状,细胞核开始变小且有所缺失,细胞皱缩变圆,整体状态变差,细胞数量变少,很难在视野中找到对应细胞。(3)不同种类和同一种类不同浓度细胞间的介电特征(本文主要体现为吸收系数)存在差异,U87细胞的吸收系数与细胞浓度呈现负相关趋势,而不同浓度下的HEB细胞的吸收系数呈轻微正相关趋势,同等条件下U87细胞吸收系数低于HEB细胞。(4)利用THZ TD-ATR技术可以从一定程度上反映出G-Rg3对细胞生物活性造成的影响,将光谱结果归一化后U87细胞结果与细胞存活率改变呈相似改变趋势,HEB细胞结果与细胞存活率呈相反趋势。(5)使用微纳流道芯片可以实现微量G-Rg3溶液的连续快速检测,建立的定量识别模型在1.0THz和1.2 THz处效果最佳,其中在1.0 THz处一元线性回归模型为y=-17.87x+250.74,模型的R为0.94,RMSE为1.64,在1.2 THz处一元线性回归模型为y=-24.04x+284.89,模型的R为0.90,RMSE为2.81,在这两个频率下得到的预测结果回收率在77.5%-125%间,回收率高,准确率良好。

关键词：人参皂苷Rg3 太赫兹时域光谱细胞活性细胞介电特征微纳流道定量识别