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基于布局化-语义联合表征遥感图文检索方法

北京航空航天大学学报 2024年第2期50卷 671-683页

作者：张若愚聂婕宋宁郑程予魏志强中国海洋大学信息科学与工程学部青岛266101

遥感图文检索可以从类别繁多、内容复杂的遥感数据中检索到有价值的信息,对环境评估、城市规划以及灾害预测具有重要意义。但是,遥感图文跨模态检索存在一个关键问题,即遥感图像的空间布局信息被忽略。其主要体现在2个方面:①遥感目标... 详细信息

遥感图文检索可以从类别繁多、内容复杂的遥感数据中检索到有价值的信息,对环境评估、城市规划以及灾害预测具有重要意义。但是,遥感图文跨模态检索存在一个关键问题,即遥感图像的空间布局信息被忽略。其主要体现在2个方面:①遥感目标的远距离建模困难;②遥感相邻次要目标被淹没。基于以上问题,提出了一种基于布局化-语义联合表征的跨模态遥感图像文本检索(SL-SJR),主要包括主导语义监督的布局化视觉特征提取(DSSL)模块、布局化视觉-全局语义交叉指导(LV-GSCG)模块和多视角匹配(MVM)模块。DSSL模块实现主导语义类别特征监督下图像的布局化建模。LV-GSCG模块计算布局化视觉特征与文本中提取的全局语义特征的相似度来实现不同模态特征的交互。MVM模块建立跨模态特征指导的多视角度量匹配机制以消除跨模态数据之间的语义鸿沟。在4个基线遥感图像文本数据集上的实验验证,结果表明所提方法在大多数跨模态遥感图像文本检索任务中可以达到最先进的性能。

关键词：遥感图像跨模态检索空间布局信息主导语义监督类监督机制

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水泥固化海相软土劣化深度快速预测方法

岩土工程学报 2024年第7期46卷 1549-1555页

作者：王曼杨俊杰武亚磊王子谋中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛266100

劣化深度是评价固化土劣化程度较为简明的指标。基于常规腐蚀试验结果的幂函数形式固化土劣化深度预测方法具有实用性,腐蚀试验中腐蚀时间取值越长、劣化深度越深,预测结果越准确。固化土劣化是漫长的过程,利用高浓度腐蚀介质的加速腐... 详细信息

劣化深度是评价固化土劣化程度较为简明的指标。基于常规腐蚀试验结果的幂函数形式固化土劣化深度预测方法具有实用性,腐蚀试验中腐蚀时间取值越长、劣化深度越深,预测结果越准确。固化土劣化是漫长的过程,利用高浓度腐蚀介质的加速腐蚀试验可缩短试验周期,实现劣化深度的快速预测。水泥固化海相软土的腐蚀试验结果表明,3倍浓度海水制备的腐蚀土腐蚀水泥土28 d的加速腐蚀试验与常规腐蚀试验腐蚀360 d的劣化深度存在线性关系,基于两者的等效关系并结合幂函数形式劣化深度预测式,提出水泥固化海相软土劣化深度快速预测方法,预测的劣化深度发展趋势与实测结果较为吻合。基于加速腐蚀试验结果的幂函数形式固化土劣化深度快速预测方法可行且具有实用性,研究思路对于类似劣化问题的研究具有一定的借鉴意义。

关键词：水泥土海相软土加速腐蚀试验等效劣化深度快速预测

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基于拉曼光谱的海水温度与盐度同步测量方法

光学学报 2024年第18期44卷 210-220页

作者：董睿叶旺全桂斌陈宇卢渊郭金家郑荣儿中国海洋大学信息科学与工程学部

海洋极端环境如热液、冷泉区高空间梯度的海水温度与盐度测量对研究海洋地质活动及物质循环有着重要的意义。传统的温度与盐度探头难以获得高空间分辨率的温度与盐度同步数据，而基于拉曼光谱和温度与盐度的相关性进行非接触探测可有效... 详细信息

海洋极端环境如热液、冷泉区高空间梯度的海水温度与盐度测量对研究海洋地质活动及物质循环有着重要的意义。传统的温度与盐度探头难以获得高空间分辨率的温度与盐度同步数据，而基于拉曼光谱和温度与盐度的相关性进行非接触探测可有效实现温度与盐度的同步测量。首先，利用Levenberg-Marquardt方法将拉曼光谱分解得到5个高斯子峰，利用子峰各自携带的峰高、峰宽，以及峰位等特征信息作为训练特征，结合偏最小二乘回归（PLSR）、最小绝对收缩和选择运算符（LASSO）回归等机器学习方法进行训练；然后，采用Stacking集成学习模型对多个学习器进行模型融合，获得温度与盐度同步标定模型。结果显示，提出方法对温度的同步预测均方误差EMS为0.23℃，对电导率（盐度）的同步预测均方误差EMS为1.63 mS/cm。相较于单个子学习器以及单独引入的深度学习模型所预测的结果均有一定的提升。结果验证了拉曼光谱分解子峰同步预测海水温度与盐度的可行性，在深海极端环境探测领域具有一定的应用前景。

关键词：拉曼光谱海水温度与盐度谱峰分解 Stacking集成学习

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海上漂浮式风电机组塔筒优化方法研究

太阳能学报 2024年第6期45卷 652-660页

作者：张晨张保成张开升王强中国海洋大学工程学院青岛266100

为适应复杂多变的海上环境,高效利用风资源、减少用钢成本,开展漂浮式风电机组塔筒的结构优化设计。以船载风电机组为研究对象,引入漂浮式基础的动态响应,作为影响塔筒弯曲变形的重要约束条件。在保证风电机组稳定功率输出的前提下,以... 详细信息

为适应复杂多变的海上环境,高效利用风资源、减少用钢成本,开展漂浮式风电机组塔筒的结构优化设计。以船载风电机组为研究对象,引入漂浮式基础的动态响应,作为影响塔筒弯曲变形的重要约束条件。在保证风电机组稳定功率输出的前提下,以质量最轻为优化目标,以塔筒构造要求和规范为基本约束条件,建立漂浮式基础风电机组塔筒的数值优化模型,并利用遗传算法完成了模型优化。结果显示,在保证风电机组稳定性和正常功率输出要求下,塔筒的质量降低了35%,刚度提高了25%。

关键词：海上风电结构优化质量控制数值模型风电机组塔筒漂浮式平台

共存电子受体对微米铁-微生物耦合还原地下水中三氯乙烯过程的影响

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环境科学学报 2024年第5期44卷 253-263页

作者：陈丽君王晓慧袁梦姣赵芳王丽涛辛佳中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室中国海洋大学山东省海洋环境地质工程重点实验室中国海洋大学环境科学与工程学院青岛266100

近年来,对氯代烃类污染地下水进行修复是亟待开展的工作.微米铁(microscale zero-valent iron,mZVI)-微生物耦合技术可充分实现化学还原和微生物还原作用的优势互补,具有良好的应用前景.然而,由于实际地下水成分复杂,共存电子受体(如NO_... 详细信息

近年来,对氯代烃类污染地下水进行修复是亟待开展的工作.微米铁(microscale zero-valent iron,mZVI)-微生物耦合技术可充分实现化学还原和微生物还原作用的优势互补,具有良好的应用前景.然而,由于实际地下水成分复杂,共存电子受体(如NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-))可能与目标污染物竞争电子或影响ZVI和微生物的活性,降低体系对目标污染物的修复效果.鉴于此,本研究拟以典型氯代烃三氯乙烯(trichloroethylene,TCE)为目标污染物,以NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)为代表性共存电子受体,依托批量实验探究不同水化学条件下耦合体系的TCE去除效率和电子效率.研究表明相比于TCE为唯一电子受体的对照组,各浓度水平的NO_(3)^(-)均降低TCE去除率和产物的完全脱氯率(CDR),有毒害作用的氯代中间产物(二氯乙烯cis-DCE、trans-DCE、1,1-DCE)占比较大;各浓度水平SO_(4)^(2-)均能提高TCE去除速率,低、中浓度SO_(4)^(2-)共存时TCE更倾向于生成清洁产物(乙烯C_(2)H_(4)、乙烷C_(2)H_(6)、乙炔C_(2)H_(2)和多碳产物C_(3)~C_(6)),而高浓度SO_(4)^(2-)共存组产物脱氯程度低.NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)共同存在时,与各自单一存在时相比,TCE去除率和电子效率进一步下降,但CDR值较高.NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)均占据还原当量使体系的电子效率下降,且共存电子受体浓度越高电子流失越严重.

关键词：微米铁微生物三氯乙烯共存电子受体电子效率完全脱氯率

手持式拉曼光谱仪结合双金属Au@AgNPs聚集体检测环境水中结晶紫

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分析试验室 2024年第3期43卷 364-370页

作者：董锦汝冯紫临沈雪怡王文璇王凯强中国海洋大学海德学院青岛266100 中国海洋大学食品科学与工程学院青岛266404

构建了一种基于手持式拉曼光谱仪,结合双金属银包金粒子(Au@AgNPs)聚集体的现场快速检测结晶紫的表面增强拉曼光谱(SERS)方法。首先制备了“核-壳”粒径分别约为30 nm和6 nm的双金属银包金粒子(Au@AgNPs),并以NaCl作为聚集剂,获得了具有... 详细信息

构建了一种基于手持式拉曼光谱仪,结合双金属银包金粒子(Au@AgNPs)聚集体的现场快速检测结晶紫的表面增强拉曼光谱(SERS)方法。首先制备了“核-壳”粒径分别约为30 nm和6 nm的双金属银包金粒子(Au@AgNPs),并以NaCl作为聚集剂,获得了具有SERS活性的Au@AgNPs聚集体。结合激发光源785 nm的手持式拉曼光谱仪,实现了结晶紫的快速检测。以结晶紫位于1621 cm^(-1)处的特征峰进行定量分析,方法检出限为8.20μg/L,对河水和湖水中结晶紫的加标回收率为71.0%~128.4%。本文所构建的方法可用于监测结晶紫的非法使用。

关键词：结晶紫表面增强拉曼光谱 Au@AgNPs 环境水手持拉曼光谱仪

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海底氢气成藏模式与全球分布

地学前缘 2024年第4期31卷 175-182页

作者：索艳慧姜兆霞李三忠吴立新中国海洋大学深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心山东青岛266100 中国海洋大学崂山实验室山东青岛266237

氢能是一种清洁、高效、零碳的顶极能源。天然氢的形成和运聚与板块构造活动密切相关。地球作为整个太阳系已知唯一发育有板块构造和表面存在液态水的岩质星球,具备地球脱气、蛇纹岩水岩反应、水辐射分解等独特的地质生氢路径。占据现... 详细信息

氢能是一种清洁、高效、零碳的顶极能源。天然氢的形成和运聚与板块构造活动密切相关。地球作为整个太阳系已知唯一发育有板块构造和表面存在液态水的岩质星球,具备地球脱气、蛇纹岩水岩反应、水辐射分解等独特的地质生氢路径。占据现今地球表面面积2/3的海底,发育洋壳甚至有地幔物质的直接剥露,具备蛇纹石化形成天然氢的巨大潜力。海底天然氢有沿微板块边界的大量氢气产出机制和海底裂缝导致的海底渗透型的另类机制,现今海底微板块边界、洋底高原、海底裂隙系统、沿超慢速-慢速洋中脊和非火山型被动陆缘出露的微幔块都是寻找天然氢的有利目标,南海东北陆缘的“陆壳裂洞”也十分值得关注。由于不同构造环境的天然氢的形成和储存条件存在较大差异,天然氢在生成、运移和存储等方面存在多样性和差异性,因此难以建立一套统一的氢气成藏模式,也无法精准确定潜在资源量。已有的氢气显示和预测的有利生氢场所,能否成藏、成藏机制如何以及如何开发利用,也依然是未来需要探索的问题。

关键词：海底氢气藏成藏模式蛇纹石化微板块热液系统海底裂隙

台湾海峡不同环境介质中藻毒素的污染现状分析

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海洋与湖沼 2024年

作者：李东岳邱江兵李爱峰闫国旺曹亚栋殷超中国海洋大学环境科学与工程学院海洋环境与生态教育部重点实验室中国海洋大学

藻毒素是由海洋微藻产生的一类代谢产物，广泛分布于不同环境介质中，潜在威胁海洋生物与人类健康，以及水产养殖业的持续发展。台湾海峡渔业资源丰富，生物种类繁多，是我国重要的渔业养殖区。为进一步了解台湾海峡不同环境介质中常见... 详细信息

藻毒素是由海洋微藻产生的一类代谢产物，广泛分布于不同环境介质中，潜在威胁海洋生物与人类健康，以及水产养殖业的持续发展。台湾海峡渔业资源丰富，生物种类繁多，是我国重要的渔业养殖区。为进一步了解台湾海峡不同环境介质中常见藻毒素的污染现状，于2022年4月采集了浮游植物、海水和沉积物样品，应用液相色谱-串联质谱法（LC-MS/MS）进行分析。结果表明，浮游植物样品中软骨藻酸（domoic acid， DA）、大田软海绵酸（okadaic acid， OA）和鳍藻毒素-1（dinophysistoxin-1， DTX1）的检出率分别为25%、71%和100%，平均浓度分别为86.0、9.4和50.1 fmol/L，主要分布于台湾海峡的西北部海域。在海水中检出溶解态的OA和DTX1，检出率均为100%，平均浓度分别为34.4和165 pmol/L，但未检出DA。在柱状沉积物样品中检出OA和DTX1，含量分别为0～0.78 pmol/g dw (dry weight，干重)和0.29～2.95 pmol/g dw，均高于我国沿岸其他大部分海域沉积物中相应毒素的含量。总体来看，台湾海峡不同环境介质中DA的含量较低，而OA和DTX1处于较高水平。因此，今后应加强对台湾海峡贝类养殖区内OA和DTX1毒素的跟踪监测，以保障贝类水产品食用安全。

关键词：色谱串联质谱联用台湾海峡环境介质

基于蚯蚓仿生海底横向勘测仪器研发与试验研究

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海洋工程 2024年

作者：寇海磊陈玉静王永康陆佳清安兆暾中国海洋大学工程学院

传统岩土性质调查为点式竖向勘察，不适用于海底采矿过程中面积广、土层浅的海底勘察技术需求。受蚯蚓蠕动行进方式的启发，研发了一种搭载静力触探探头的仿生蚯蚓横向勘测仪器。该仪器总长度1.56 m，主体外径75.0 mm，总重量17.0 kg，... 详细信息

传统岩土性质调查为点式竖向勘察，不适用于海底采矿过程中面积广、土层浅的海底勘察技术需求。受蚯蚓蠕动行进方式的启发，研发了一种搭载静力触探探头的仿生蚯蚓横向勘测仪器。该仪器总长度1.56 m，主体外径75.0 mm，总重量17.0 kg，主要由勘测装置、仿生驱动装置、数据采集装置三部分组成。勘测装置主要由静力触探探头构成，可测量行进过程中探头锥尖阻力与超孔隙水压力；仿生驱动装置可以驱动仪器在土壤中横向行进；数据采集装置可实时记录、储存行进过程中测得的数据。通过室内水槽试验，对该仪器在海洋黏土中横向行进的可行性进行了验证。结果表明，当土体不排水抗剪强度Su为0.6、1.25、1.75 kPa时，该仪器可在土中正常行进，仪器横向行进1.0 m时所需时间分别为40、60、110 min。当土体不排水抗剪强度Su由0.6 kPa增长到1.25、1.75 kPa时，该仪器测得的锥尖阻力分别增长至2.24倍和3.97倍，相应的超孔隙水压力增长至1.26倍和2.0倍。

关键词：海底采矿仿生蚯蚓横向勘测仪器静力触探探头