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基于激光雷达观测的大气边界层自动识别局部最优点算法

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光谱学与光谱分析 2017年第2期37卷 361-367页

作者：滕继峣秦凯汪云甲林丽新孙新会中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 国土环境与灾害监测国家测绘地理信息局重点实验室江苏徐州221116 江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221116 无锡中科光电技术有限公司江苏无锡214135

大气边界层高度是影响近地面大气物理运动的主要因素,同时也是影响地面污染物浓度的一个重要因素。地基激光雷达可以对大气气溶胶的垂直分布进行连续稳定的监测,应用激光雷达技术对大气边界层进行连续观测可以为环境监测与预报提供指导... 详细信息

大气边界层高度是影响近地面大气物理运动的主要因素,同时也是影响地面污染物浓度的一个重要因素。地基激光雷达可以对大气气溶胶的垂直分布进行连续稳定的监测,应用激光雷达技术对大气边界层进行连续观测可以为环境监测与预报提供指导性的动态信息。针对存在残留层以及外来污染物输入情况时边界层高度变化检测的可靠性及计算效率问题,结合梯度法的物理意义与激光雷达时序图的图形图像学特征,提出了一种基于时空邻近度的边界层局部最优点识别算法。以江苏省无锡市新区偏振米散射激光雷达太湖观测站点的气溶胶垂直观测数据为例,通过对2012年底两次污染事件进行观测分析,分别使用梯度法和局部最优点法进行大气边界层高度的自动识别。实验结果表明,在静稳状态和污染混入后的情况下,梯度法与局部最优点识别法的结果较为接近,但梯度法在处理污染混入状态以及存在残留层的情况下误判率较高。基于时空邻近度的局部最优点算法通过对垂直特征值以及水平相关性的控制,有效地消除了在弱信号、噪声信号、低云以及存在残留层和外来污染等情况下导致的计算机误判现象,在减小算法时间复杂度的同时在计算机自动识别结果具有更高的稳定性,弥补了梯度法在自动化运行中的识别精度与计算效率的不足。

关键词：激光雷达污染输入边界层自动化运算局部最优点法

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基于遥感数据提取建筑物的主动轮廓改进模型

中国矿业大学学报 2012年第5期41卷 833-838页

作者：郝明邓喀中张华中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室环境与测绘学院江苏徐州221008

针对传统的主动轮廓模型在提取建筑轮廓时不能区分与其具有相似反射率的地物和需要建筑物附近的初始轮廓等问题,从两方面对其进行了改进:1)将原始的单一数据改为利用高分辨率遥感影像与激光雷达(LiDAR)数据融合后的数据进行建筑物的提取... 详细信息

针对传统的主动轮廓模型在提取建筑轮廓时不能区分与其具有相似反射率的地物和需要建筑物附近的初始轮廓等问题,从两方面对其进行了改进:1)将原始的单一数据改为利用高分辨率遥感影像与激光雷达(LiDAR)数据融合后的数据进行建筑物的提取;2)在原始模型的能量公式中加入比例系数,控制各波段在能量泛函中的比重.采用Matlab编程实现了所提出的算法,并对徐州市两个地区的快鸟(Quickbird)影像进行了分析.结果表明:改进后的模型可以很好的完成建筑物轮廓的自动提取,并且具有对噪声不敏感、不需要建筑物附近的初始轮廓和隐式改变拓扑结构的优点,达到了较好的效果,证明了改进主动轮廓模型的可行性.所提出的算法为建筑物的轮廓提取提供了有效手段.

关键词：高分辨率遥感影像 LiDAR数据主动轮廓模型建筑物轮廓提取

不同DO含量下SMBR工艺效能及聚磷菌构成特征

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中国矿业大学学报 2013年第2期42卷 308-313页

作者：张传义高丽慧袁丽梅周梁源张莎莎中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室江省徐州221008

为强化低碳源污水的脱氮除磷效能,采用序批式膜生物反应器(SMBR),通过交替曝气的运行方式,构建了厌氧-交替好氧缺氧-序批式膜生物反应器(A-(O/A)n-SMBR)反硝化除磷系统,考察了系统在不同溶解氧(DO)含量下污染物去除效能及聚磷菌的构成特... 详细信息

为强化低碳源污水的脱氮除磷效能,采用序批式膜生物反应器(SMBR),通过交替曝气的运行方式,构建了厌氧-交替好氧缺氧-序批式膜生物反应器(A-(O/A)n-SMBR)反硝化除磷系统,考察了系统在不同溶解氧(DO)含量下污染物去除效能及聚磷菌的构成特征.结果表明:当DO的质量浓度由2.0～2.5mg/L变化至0.5～0.8mg/L的过程中,系统对氨氮(NH3-N)和有机物(COD)的去除率均可达到90%以上,出水COD和NH3-N的质量浓度分别小于25mg/L和1mg/L;当DO含量较低(0.5～0.8mg/L)时,系统对总磷(TP)的去除率高于对总氮(TN)的去除率,而DO含量较高(2.0～2.5mg/L)时则相反;而DO的质量浓度控制在1.0～1.2mg/L时,TP和TN的去除率可分别到达85%～90%和80%～85%.DO含量对交替好氧/缺氧运行的SMBR系统中聚磷菌构成影响较大,当DO的质量浓度由2.0～2.5mg/L降至0.5～0.8mg/L时,反硝化除磷菌(DPAOs)的比例由40.30%提高至75.10%,而好氧除磷菌(PO)比例则从59.70%降低为24.90%.

关键词：厌氧-交替好氧缺氧-序批式膜生物反应器溶解氧反硝化除磷聚磷菌

Monitoring coal fires in Datong coalfield using multi-source remote sensing data

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2015年第10期25卷 3421-3428页

作者：汪云甲田丰黄翌王坚魏长婧中国矿业大学环境与测绘学院徐州221116 中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室徐州221116

Numerous coal fires burn underneath the Datong coalfield because of indiscriminate *** TM/ETM,unmanned aerial vehicle（UAV）,and infrared thermal imager were employed to monitor underground coal fires in the Majiliang mining *** thermal field distributions of this area in 2000,2002,2006,2007,and 2009 were obtained using Landsat TM/*** changes in the distribution were then analyzed to approximate the locations of the coal *** UAV imagery employed at a very high resolution（0.2 m）,the texture information,linear features,and brightness of the ground fissures in the coal fire area were *** these data were combined to build a knowledge model of determining fissures and were used to support underground coal fire *** infrared thermal imager was used to map the thermal field distribution of areas where coal fire is *** were analyzed to identify the hot spot trend and the depth of the burning point.

关键词： Landsat unmanned aerial vehicle infrared thermal imager coal fire Datong coalfield remote sensing

线状特征约束下基于四元数描述的LiDAR点云配准方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2013年第9期38卷 1057-1062页

作者：王永波杨化超刘燕华牛晓楠中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘地理信息局重点实验室徐州市大学路1号221116 中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室徐州市大学路1号221116

针对经典的基于同名点状特征匹配的LiDAR点云配准算法存在计算量大,点状特征提取精度低,以及基于七参数转换模型的LiDAR点云配准算法中方程线性化过程对配准精度影响较大的特点,提出了以线状特征作为LiDAR点云配准的基元,利用四元数法... 详细信息

针对经典的基于同名点状特征匹配的LiDAR点云配准算法存在计算量大,点状特征提取精度低,以及基于七参数转换模型的LiDAR点云配准算法中方程线性化过程对配准精度影响较大的特点,提出了以线状特征作为LiDAR点云配准的基元,利用四元数法来表达旋转矩阵,进而形成线状特征约束下基于四元数描述的LiDAR点云配准方法,给出了线状特征约束下三维相似变换的相似性测度表达方法,推导并论证了以线状特征作为配准基元时同名线状特征需要满足的条件。根据四元数与旋转变换矩阵之间的对应关系,求解了基于四元数法的旋转矩阵,并根据旋转矩阵求解了平移及缩放系数。

关键词： LiDAR 点云配准四元数线状特征

COSMIC掩星反演湿温廓线质量的时空分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2021年第6期46卷 887-894页

作者：王耀兴张秋昭沈震中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

为研究COSMIC(constellation observing system for meteorology,ionosphere and climate)掩星反演湿温廓线的质量,需对数据误差特性进行量化研究。首先采用线性插值的方法,以时间窗3 h、水平距离300 km为匹配准则,对0.2~30 km各高度层... 详细信息

为研究COSMIC(constellation observing system for meteorology,ionosphere and climate)掩星反演湿温廓线的质量,需对数据误差特性进行量化研究。首先采用线性插值的方法,以时间窗3 h、水平距离300 km为匹配准则,对0.2~30 km各高度层温度的平均偏差和标准差进行统计分析,研究随海拔高、季节和纬度带变化的温度平均偏差特性。然后采用2016年的全球探空数据集分析全球区域的COSMIC湿温廓线质量,以及北温带COSMIC湿温廓线质量随季节变化的特点,探究不同纬度带地区COSMIC掩星湿温廓线质量随纬度变化的特点。结果表明,全球范围内温度平均偏差为-0.16 K,掩星数据和探空站资料精度相当;季节变化的统计量F=0.999 6>0.05,该因素对COSMIC湿温廓线质量影响不显著;纬度带变化的统计量F=0.024 4<0.05,该因素对COSMIC湿温廓线质量有显著影响,尤其是热带地区受水汽影响较大,温度平均偏差处于峰值,偏差高于0.25 K,南温带地区次之。

关键词： COSMIC掩星探空数据湿温廓线显著性检验

基于时间分割算法的半干旱矿区植被动态特征分析

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煤炭学报 2017年第2期42卷 477-483页

作者：王藏姣贾铎雷少刚牟守国中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221116

分析半干旱矿区植被扰动与恢复动态特征,对矿区生态环境保护具有指导意义。以大柳塔煤矿为例,利用时间轨迹分割算法提取1994—2014年植被扰动与恢复时间及幅度特征,分析大柳塔煤矿各用地类型区植被空间分异及植被对煤炭开采响应特征。... 详细信息

分析半干旱矿区植被扰动与恢复动态特征,对矿区生态环境保护具有指导意义。以大柳塔煤矿为例,利用时间轨迹分割算法提取1994—2014年植被扰动与恢复时间及幅度特征,分析大柳塔煤矿各用地类型区植被空间分异及植被对煤炭开采响应特征。结果表明:1各类型区植被扰动/恢复发生的时间集中,各区域均于1995年发生大面积扰动与恢复;露天开采区第2次大面积植被扰动与恢复时间分别为2006和2009年,而工作面、重建区和小窑为2010年。幅度方面,建成区及工业广场植被扰动与恢复平均幅度最大,小窑扰动幅度与恢复幅度间差值最高。各类型区植被最大扰动持续时长均低于最大恢复持续时长。2工作面尺度,植被对煤炭开采扰动响应具有滞后性。工作面采后2 a植被扰动发生面积最大,而植被恢复面积随采后时长逐渐扩大。植被平均扰动幅度高于平均恢复幅度。时长方面,平均扰动持续时长为1.54~2.40 a,平均恢复持续时长为4.06~7.18 a。

关键词：时间分割植被动态半干旱矿区

利用全球探空站背景场资料分析不同掩星数据偏差特性

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国防科技大学学报 2021年第5期43卷 93-98页

作者：张秋昭王耀兴沈震中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221116

为验证不同掩星数据反演湿温廓线的精度,需量化分析其误差特性。采用分段线性插值法,以时间窗1 h、水平距离100 km为匹配准则,对0.2~30 km各插值高度层温度的平均偏差和标准差进行统计分析,旨在探究不同掩星数据偏差特性。通过采用2018... 详细信息

为验证不同掩星数据反演湿温廓线的精度,需量化分析其误差特性。采用分段线性插值法,以时间窗1 h、水平距离100 km为匹配准则,对0.2~30 km各插值高度层温度的平均偏差和标准差进行统计分析,旨在探究不同掩星数据偏差特性。通过采用2018—2019年期间的全球探空站背景场资料完整数据,评估中国区域不同掩星数据偏差。结果表明:与全球探空站背景场资料相比,各类掩星数据绝对负偏差小于0.4 K,整体均值偏差在-0.5~0.5 K间变化,故二者探测精度相当。通过显著性检验分析发现,折射率相对偏差很小,结合统计量F=0.9857>0.05可知,不同掩星计划探测精度无显著性差异。

关键词：掩星 IGRA探空湿温廓线显著性检验

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无井式煤炭地下气化岩层及地表移动与控制

煤炭学报 2019年第8期44卷 2539-2546页

作者：郭广礼李怀展查剑锋刘潇鹏徐友友中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

煤炭地下气化是我国先进能源领域重要的研究方向之一,也是我国煤炭资源“流态化”开采技术体系的重要组成部分。目前已完成的煤炭地下气化工业性实验由于实验规模较小没有引起显著的裂隙发育和明显的地表沉降发生。但随着煤炭地下气化... 详细信息

煤炭地下气化是我国先进能源领域重要的研究方向之一,也是我国煤炭资源“流态化”开采技术体系的重要组成部分。目前已完成的煤炭地下气化工业性实验由于实验规模较小没有引起显著的裂隙发育和明显的地表沉降发生。但随着煤炭地下气化实验规模的扩大及推广应用,如何面向不同地质条件进行地下气化生产设计控制裂隙发育及地表沉降是目前亟待解决的瓶颈问题,极大的限制了煤炭地下气化的选址及规模化生产。为了解决这个难题,利用数值模拟方法研究了无井式煤炭地下气化岩层与地表移动规律以及导水裂隙发育高度与气化炉参数的关系,同时利用理论方法提出了“双曲线”型焦化隔离煤柱稳定性评价方法。研究得出:①无井式煤炭地下气化岩层和地表移动曲线与常规条带开采岩层和地表移动曲线形态相似,可参考条带开采地表沉陷预测方法进行无井式煤炭地下气化岩层和地表沉陷计算,但预测参数需修正;②“双曲线”型煤柱评价可分为弯曲和矩形两部分进行,并在此基础上建立了“双曲线”型煤柱稳定性评价方法,可为不同地质条件下地下气化生产设计提供技术支撑;③无井式煤炭地下气化引起的导水裂隙发育高度与气化炉参数直接相关。当气化炉高度一定且隔离煤柱稳定时,气化炉宽度与导水裂隙发育高度呈线性正相关;当气化炉宽度和隔离煤柱宽度一定时,气化炉高度与导水裂隙发育高度也呈线性正相关,故在覆岩含水层下进行地下气化生产时,要兼顾导水裂隙与气化炉参数的关系。

关键词：煤炭地下气化气化炉宽度 “双曲线”型煤柱导水裂隙发育高度