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基于局部高斯分布模型的图像配准方法

工程数学学报 2024年第3期41卷 421-431页

作者：张婧全婷婷天津城建大学理学院天津300384

提出了一种基于统计和变分相结合的非刚体图像配准新模型。假设残差图像服从具有不同均值和方差的局部高斯分布,由此得到一个双重能量泛函,再结合变分的正则化方法,得到了一种配准新模型。该方法的新颖之处在于,保真项中引入了权重函数... 详细信息

提出了一种基于统计和变分相结合的非刚体图像配准新模型。假设残差图像服从具有不同均值和方差的局部高斯分布,由此得到一个双重能量泛函,再结合变分的正则化方法,得到了一种配准新模型。该方法的新颖之处在于,保真项中引入了权重函数和一些控制参数。其中权重函数可以自动有效地区分残差图像中灰度对比度不同的区域,控制参数的引入提高了算法的鲁棒性。合成图像、二维肺部CT及三维大脑MRI图像的配准结果证明了这一方法的有效性和准确性。

关键词：非刚体图像配准局部高斯分布加性算子分裂交替极小化算法

ERA5 PWV在京津冀地区PM浓度预测研究

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大地测量与地球动力学 2024年

作者：王勇张培晅尚军刘严萍天津城建大学地质与测绘学院天津城建大学经济与管理学院

以京津冀地区为研究区，使用ERA5再分析资料计算的分层PWV替代整层PWV，结合FFTConvLSTM模型，综合考虑时空相关性预测PM2.5浓度。该模型能有效捕捉大气污染物和气象要素的时空变化规律，通过FFT技术提取最佳公共变化周期以及分区域建... 详细信息

以京津冀地区为研究区，使用ERA5再分析资料计算的分层PWV替代整层PWV，结合FFTConvLSTM模型，综合考虑时空相关性预测PM2.5浓度。该模型能有效捕捉大气污染物和气象要素的时空变化规律，通过FFT技术提取最佳公共变化周期以及分区域建模削弱时空异质性影响，实现对未来24小时PM2.5浓度的高精度预测。结果表明，在研究区的平原、山地和高原部分，第1～4层ERA5 PWV参与预测的效果最好，相比整层ERA5 PWV参与预测的RMSE分别降低2.862μg/m3、5.384μg/m3和2.283μg/m3。

关键词： ERA5 分层PWV ConvLSTM FFT PM 京津冀地区

冻融损伤过程中纤维加筋土的抗压性能与裂隙演化

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土木工程学报 2024年第4期57卷 81-91页

作者：魏丽杨光尚军柴寿喜天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 天津城建大学地质与测绘学院天津300384

冻融损伤土的微观结构,土中产生微裂隙,宏观上表现为土的力学性能下降。文章完成了石灰固化土和纤维与石灰加筋固化土的冻融试验、无侧限抗压强度试验、CT扫描试验,分析冻融损伤过程中石灰固化土和纤维与石灰加筋固化土的抗压性能与裂... 详细信息

冻融损伤土的微观结构,土中产生微裂隙,宏观上表现为土的力学性能下降。文章完成了石灰固化土和纤维与石灰加筋固化土的冻融试验、无侧限抗压强度试验、CT扫描试验,分析冻融损伤过程中石灰固化土和纤维与石灰加筋固化土的抗压性能与裂隙演化特征,评价纤维对提高土的抗冻融性能的积极作用。结果表明:石灰固化土、纤维与石灰加筋固化土的抗压强度与破坏应变均随冻融次数的增加呈阶段性下降,即降幅较大阶段、降幅较小阶段和强度基本稳定阶段,纤维加筋显著提高了土的抗变形性能;土的压实度越大,纤维加筋提高土的力学性能就越明显;冻融过程中,裂隙主要分布在试样的表面、上部和下部,面裂隙率随扫描层数的增加呈先减小后增大的变化规律;纤维与石灰加筋固化土的体裂隙率、裂隙长度均值、裂隙宽度均值均小于石灰固化土,纤维加筋延缓了裂隙的形成、发展与连通。纤维与石灰加筋固化土的抗压性能与抗冻融性能显著优于石灰固化土,纤维加筋减弱了冻融土的微观结构损伤程度。

关键词：固化土纤维加筋土冻融损伤抗压性能裂隙演化

基于全局感知和边缘细化的TBM岩渣分割方法

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现代隧道技术 2024年第3期61卷 141-147页

作者：张艳霍涛张众维马春明天津城建大学天津300384

准确分割并分析TBM掘进过程中产生的岩渣,可反映隧道的地质情况和设备运行情况,对施工风险预警、提高施工效率具有重要意义。为了解决分割过程中大岩渣块检测不完整、小岩渣块漏检和边缘分割不清晰等问题,提出基于全局感知和边缘细化的... 详细信息

准确分割并分析TBM掘进过程中产生的岩渣,可反映隧道的地质情况和设备运行情况,对施工风险预警、提高施工效率具有重要意义。为了解决分割过程中大岩渣块检测不完整、小岩渣块漏检和边缘分割不清晰等问题,提出基于全局感知和边缘细化的岩渣分割网络。设计全局感知模块,利用不同大小的深度条形卷积注意力网络,扩大网络的感受野,增强对岩渣块分割的完整性;引入边缘细化模块,聚合空间注意力和通道注意力,并使用通道打乱方法促进不同通道之间的信息交流,提升网络对图像细节的感知能力,提高对岩渣边缘分割的准确性。通过在自制数据集上的测试,相较于其他经典算法,所提出的网络客观评价指标均有提升,召回率、精确率、交并比和F1分数分别达到98.37%、91.48%、90.11%和94.80%;同时分割效果图更加完整,边缘更加清晰。

关键词：岩渣分割全局感知边缘细化 TBM 注意力机制

厄尔尼诺事件对中国沿海地区水汽变化周期的影响

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灾害学 2024年第2期39卷 12-20页

作者：王勇张经纬刘严萍尚军天津城建大学地质与测绘学院天津300384 天津城建大学经济与管理学院天津300384

厄尔尼诺事件导致极端天气频发,中国沿海城市较多,分布有不同的气候类型。该文开展厄尔尼诺事件对中国沿海地区水汽变化以及变化是否存在空间差异的分析。基于CMONOC中国沿海地区的GNSS水汽时间序列,综合厄尔尼诺事件(I EP、I_(CP))指数... 详细信息

厄尔尼诺事件导致极端天气频发,中国沿海城市较多,分布有不同的气候类型。该文开展厄尔尼诺事件对中国沿海地区水汽变化以及变化是否存在空间差异的分析。基于CMONOC中国沿海地区的GNSS水汽时间序列,综合厄尔尼诺事件(I EP、I_(CP))指数,利用快速傅里叶变换和小波变换方法,从频域和时域开展GNSS水汽时序变化分析,分析东部型与中部型厄尔尼诺事件对中国沿海地区水汽变化的影响。研究发现:GNSS水汽异常值的出现与相应时段的厄尔尼诺事件存在对应。东部型厄尔尼诺(I_(EP))与大部分GNSS站点水汽的相关性为正相关;中部型指数(I_(CP))与GNSS站点水汽的相关性为负相关。厄尔尼诺事件对水汽变化周期的影响,日周期变化较小,在5 d和10 d周期,东部型厄尔尼诺与中部型厄尔尼诺事件影响下的水汽周期小于正常时段的水汽周期。

关键词：水汽厄尔尼诺 GNSS 中国沿海地区

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烟煤镜质组分性质及对活性炭结构特性的影响

煤炭学报 2024年第5期49卷 2519-2528页

作者：朱玉雯王天阳徐杨刘健刘汉桥天津城建大学能源与安全工程学院天津300384

以大同烟煤和新疆烟煤为原料,采用密度离心分离法提取镜质组富集物,采用气体活化法制备活性炭。对比研究原煤及其镜质组的结构性质差异,以及经炭化和CO_(2)活化后微晶及孔结构的特性变化。采用傅里叶变换红外光谱法对比分析了原煤及其... 详细信息

以大同烟煤和新疆烟煤为原料,采用密度离心分离法提取镜质组富集物,采用气体活化法制备活性炭。对比研究原煤及其镜质组的结构性质差异,以及经炭化和CO_(2)活化后微晶及孔结构的特性变化。采用傅里叶变换红外光谱法对比分析了原煤及其镜质组芳香烃和脂肪烃结构的差异,采用X射线固体粉末衍射法全过程分析了原料、炭化料和活性炭的微晶结构参数及芳香度变化,采用N2吸附法研究了炭化料和活性炭的孔结构特性变化。结果表明:相比于原煤,镜质组富集物的微晶单元尺寸较小,脂肪链长度较短,且支链数量较多,有利于增强炭化过程的流动性。经热重分析法得到镜质组的炭化失重率较高,且失重峰较宽。上述结构性质及反应性差异影响了炭化料的结构特性。经过850℃炭化后,镜质组炭化料的微晶层片尺寸和堆积厚度均增加,原煤炭化料仅增加了层片尺寸,而堆积厚度有所降低,说明显微组分差异主要影响了炭化过程中芳香层片的纵向堆叠。同时相比于原煤炭化料,镜质组炭化料的芳香度较高,BET比表面积和总孔容积相对较大。经过CO_(2)活化后,活性炭的微晶堆积厚度及层片尺寸均低于对应的炭化料,说明CO_(2)活化烧蚀了微晶结构。同时,活化形成了以微孔为主的孔结构,其中镜质组活性炭的BET比表面积分别达到744.1和797.4 m^(2)/g,显著高于原煤活性炭。镜质组活性炭的微孔和中孔容积也较高,其中微孔容积达到原煤活性炭的1.7~2.2倍。上述结果说明芳香度较高、初始孔结构较多的炭化料有利于活化形成更加丰富的微孔结构。

关键词：烟煤镜质组活性炭微晶结构孔结构

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多源数据融合的京津冀地区水汽校正模型研究

遥感信息 2024年第3期39卷 61-66页

作者：刘严萍冯文力刘宇博王勇凤鸣轩天津城建大学经济与管理学院天津300384 天津城建大学地质与测绘学院天津300384

高精度高时空分辨率的水汽产品为短时降水预报提供参考。GNSS水汽精度高但空间分辨率低,欧洲中期天气预报中心推出的第五代大气再分析产品(ECMWF atmospheric reanalysis 5,ERA5)与全球大气成分再分析廓线数据(ECMWF atmospheric compos... 详细信息

高精度高时空分辨率的水汽产品为短时降水预报提供参考。GNSS水汽精度高但空间分辨率低,欧洲中期天气预报中心推出的第五代大气再分析产品(ECMWF atmospheric reanalysis 5,ERA5)与全球大气成分再分析廓线数据(ECMWF atmospheric composition reanalysis 4,EAC4)水汽产品空间分辨率高,但其在区域的精度尚需验证。以京津冀地区为例,综合多源水汽产品构建区域水汽校正模型,获取高时空分辨率水汽产品。首先,以GNSS水汽为基准,开展区域ERA5水汽、EAC4水汽的精度评价;然后,分别构建基于GNSS水汽的区域ERA5、EAC4水汽校正模型,与实测GNSS水汽比较评价模型校正效果;最后,通过区域ERA5和EAC4 PWV校正,获得京津冀地区高精度、高时空分辨率的PWV融合产品。研究表明,ERA5水汽、EAC4水汽与GNSS水汽相关性超过0.8,二者的区域校正模型精度在秋、冬两季为1 mm,春季为2 mm,夏季为5 mm。

关键词： GNSS ERA5 EAC4 水汽融合京津冀地区水汽校正

近红外波段光学手性可调的非对称纳米圆环研究

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南开大学学报（自然科学版） 2024年第3期57卷 13-17页

作者：闫卫国焦君宜冉成黄斌罗春丽天津城建大学理学院天津300084 天津城建大学控制与机械工程学院天津300084

圆偏振光(CPL)和手性分子具有选择性,可用于实现光学手性分辨.高折射率的金属介电纳米颗粒可以增强这种对映选择性,但不同空间结构的对映选择性会产生几乎为零的空间平均增强.然而,解决这一问题的可行方法是改善纳米结构的圆二色性,增... 详细信息

圆偏振光(CPL)和手性分子具有选择性,可用于实现光学手性分辨.高折射率的金属介电纳米颗粒可以增强这种对映选择性,但不同空间结构的对映选择性会产生几乎为零的空间平均增强.然而,解决这一问题的可行方法是改善纳米结构的圆二色性,增加光学手性密度C和不对称因子g.一个金纳米手性圆环(CR)的超表面被设计,利用FDTD solution软件,其结构在近红外波段展现出较强的圆二色性.通过调节平面手性圆环的3个几何参数,包括内半径r、环宽w、环高h,可以实现该结构的圆二色性在近红外波段的大跨度调控,其圆二色性最大峰值分别达到了0.25以及-0.26左右.

关键词：手性圆二色性时域有限差分法

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河北省县域城乡发展时空演变及影响因素分析

Journal of Resources and Ecology 2024年第2期15卷 317-328页

作者：李雪梅李雅敏黄凌翔天津城建大学经济与管理学院天津300384

城乡融合发展是实现乡村振兴和农业农村现代化的重要手段之一,充分了解不同地区的城乡融合发展水平对制定城乡融合发展战略至关重要。以河北省118个县域为研究对象,构建河北省县域城乡融合水平测度指标体系,运用熵值法、核密度分析、ESD... 详细信息

城乡融合发展是实现乡村振兴和农业农村现代化的重要手段之一,充分了解不同地区的城乡融合发展水平对制定城乡融合发展战略至关重要。以河北省118个县域为研究对象,构建河北省县域城乡融合水平测度指标体系,运用熵值法、核密度分析、ESDA空间探索性数据分析方法和地理探测器审视并分析了2005-2020年河北省县域城乡融合水平、时空演变特征及其影响因素。结果表明:(1)河北省县域城乡融合发展推进有序且态势良好,2005-2020年16年间城乡融合指数呈波动上升趋势。其中,2005-2010年为波动发展阶段,2011-2020年为城乡融合水平快速发展阶段。(2)河北省县域城乡融合水平呈现一定的高低值锁定现象,发展较快的地区恒快,较慢的地区恒慢。(3)河北省城乡融合水平影响因素逐渐趋向多元化演变,主导因素从相对单一逐渐转变为相对多元化。

关键词：指标体系城乡融合水平核密度估计地理探测器时空演变