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作物—牲畜—生物能源综合系统对中国农业源温室气体的影响评估

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地理学报 2024年第1期79卷 28-44页

作者：张帆蔡颖邓祥征姜群鸥吴锋中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049 北京林业大学水土保持学院北京100083

对农作物和畜牧业生产系统中的剩余秸秆和粪便进行生物能源化利用,不仅有利于缓解作物—牲畜系统农业剩余物排放对环境造成的压力,还能通过最终产品的使用来抵消相关的温室气体排放。本文构建了一个作物—牲畜—生物能源一体化的综合系... 详细信息

对农作物和畜牧业生产系统中的剩余秸秆和粪便进行生物能源化利用,不仅有利于缓解作物—牲畜系统农业剩余物排放对环境造成的压力,还能通过最终产品的使用来抵消相关的温室气体排放。本文构建了一个作物—牲畜—生物能源一体化的综合系统框架,基于生命周期评价法估算了2010—2019年中国及各省份作物和畜牧生产系统中各过程的温室气体排放清单;对比了作物—牲畜—生物能源综合系统和传统系统在不同生产环节的排放差异,评估了综合系统对农业源温室气体排放的环境影响。研究结果显示:(1)作物秸秆管理、牲畜肠道发酵和作物生产能源消耗贡献了基准情景下中国主要的农业源温室气体排放,作物和牲畜系统中温室气体来源呈现出显著的地区差异。(2)环境影响强度在部分地区或省份呈现波动变化趋势,其中,华东地区的排放强度下降幅度较大(-0.73×10^(-2)),新疆的增幅最大(0.63×10^(-2))。(3)作物和畜牧生产系统中可利用的剩余秸秆和粪便数量可观,综合系统对农业源温室气体排放起到缓解作用,全国范围内缓解程度不同,最大时可减缓约67%的环境影响。

关键词：作物—牲畜—生物能源系统农业源温室气体生命周期评价环境影响时空演化

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黄河源区河宽的高效提取算法及年内变化特征

地理学报 2024年第5期79卷 1146-1160页

作者：谢朝帅刘苏峡周浩伟莫兴国中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101 中国科学院大学中丹学院北京100049 中国科学院大学北京100049

河流宽度是河流动态过程研究和水文、水动力模型的关键参数之一。传统水文测站无法观测河宽的空间分布,而卫星遥感影像可以实现河宽的大范围观测。本文选取黄河上游唐乃亥水文站以上流域作为研究区,基于Sentinel-2遥感影像,采用Google E... 详细信息

河流宽度是河流动态过程研究和水文、水动力模型的关键参数之一。传统水文测站无法观测河宽的空间分布,而卫星遥感影像可以实现河宽的大范围观测。本文选取黄河上游唐乃亥水文站以上流域作为研究区,基于Sentinel-2遥感影像,采用Google Earth Engine大数据云计算平台和RivWidth方法提取河宽,并开发了一种新的河流连通性的构建方法,提高了RivWidth的运算效率,最终生成了2019—2021年黄河源区10 m空间分辨率的逐月河流宽度数据(Monthly River Width Data,MRWD)。结果表明,本文开发的河流连通性的构建方法使得RivWidth的运算效率提高了24.7%。逐月河流宽度数据包括6.1×106个河流宽度估算值,覆盖了黄河源区2035 km的河流。与水文站点实测河宽和全球河流宽度数据河宽(Global River Widths from Landsast,GRWL)对比验证结果显示,本文新算法反演的逐月河流宽度数据的平均绝对值百分比误差、均方根误差和相对均方根误差分别为7.82%、11.62 m、8.84%。基于逐月河流宽度数据,本文发现黄河源区范围内大约有41%的河道窄于100 m,85%以上的河道宽度小于500 m,仅2%的河道宽度超过1000 m。本文生成的逐月河流宽度数据可为地表水资源管理提供重要参考依据。

关键词： Sentinel-2 GEE 黄河源区河宽 RivWidth河宽提取算法

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基于首光子时间的被动单光子点目标检测

光学学报 2024年第9期44卷 67-76页

作者：李昌恒刘璠王小庆朱露洁刘雪峰中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京100049

针对暗弱点目标检测需求,提出一种基于首光子时间的点目标检测方法。在压缩感知单光子成像系统中,通过测量调制信号的首光子到达时间并采用阈值法获得估计目标是否存在的检测结果,利用压缩感知算法实现对点目标的快速高灵敏度检测。针... 详细信息

针对暗弱点目标检测需求,提出一种基于首光子时间的点目标检测方法。在压缩感知单光子成像系统中,通过测量调制信号的首光子到达时间并采用阈值法获得估计目标是否存在的检测结果,利用压缩感知算法实现对点目标的快速高灵敏度检测。针对运动点目标的连续检测提出一种相邻帧差分算法,在有效去除成像结果中噪声点的同时,完美保留了待检测的点目标信息。相较于传统的压缩感知单光子成像需要进行大量光子才能实现目标重建,所提出的方法在每次调制时间内仅需要测量一个光子,并且在2.2%的采样率下就可以完成对暗弱点目标图像的获取,显著提高了点目标检测的灵敏度,加快了检测速度。仿真和实验结果表明,所提方法能够以极高的准确度实现对多个点目标的同时检测。

关键词：成像系统单光子成像压缩感知点目标检测首光子时间

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改进深度交叉网络的遥感信息即时智能推荐方法

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测绘学报 2024年第3期53卷 537-547页

作者：彭染姝陈实陈宇中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京100049

随着遥感大数据时代的到来,海量遥感数据的主动、即时推送问题成为限制遥感信息智能服务领域发展的瓶颈。针对现有遥感信息推荐模型空间特征表达能力不足、交叉特征表达能力欠缺和无差别对待交叉特征等问题,本文提出一种融合注意力机制... 详细信息

随着遥感大数据时代的到来,海量遥感数据的主动、即时推送问题成为限制遥感信息智能服务领域发展的瓶颈。针对现有遥感信息推荐模型空间特征表达能力不足、交叉特征表达能力欠缺和无差别对待交叉特征等问题,本文提出一种融合注意力机制的深度交叉空间变换网络(attention deep&cross spatial-transformation network,ADCSTN)。首先,模型使用深度交叉网络提取遥感信息不同关联的交叉特征;然后,基于栅格划分,利用空间变换层将一维空间属性数据转换为二维空间矩阵,充分捕捉遥感信息空间结构特征;最后,通过注意力层对得到的不同关联的交叉特征设置不同权重,增强模型性能,实现遥感信息的主动、即时、智能推送。本文利用STK仿真1584颗智能遥感卫星组成的遥感卫星星座为20°N—40°N、120°E—140°E区域内的舰船提供实时遥感数据,并设置用户兴趣,得到试验数据集。试验结果表明,本文模型的推荐效果较好,相比于传统的四元组模型,F_(1)score提高了37%~54.7%。

关键词：遥感信息推荐系统深度交叉网络即时推送智能遥感卫星

基于核空间联合稀疏表示和指数平滑的多基地水下小目标识别

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电子学报 2024年第1期52卷 217-231页

作者：王佳维许枫杨娟中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

针对多基地水下小目标分类识别问题,本文提出了一种基于核空间联合稀疏表示和指数平滑的多基地水下小目标识别方法 .对水下目标多角度散射信号提取6种典型的具有信息互补性和关联性的特征,提出一种随机森林(Random Forest,RF)和最小冗... 详细信息

针对多基地水下小目标分类识别问题,本文提出了一种基于核空间联合稀疏表示和指数平滑的多基地水下小目标识别方法 .对水下目标多角度散射信号提取6种典型的具有信息互补性和关联性的特征,提出一种随机森林(Random Forest,RF)和最小冗余最大相关(minimum Redundancy and Maximum Relevance,mRMR)相结合的特征选择方法(RF-mRMR),得出综合的特征重要性排序结果 .通过实验得出分类模型所需的最优特征子集,达到降低数据处理复杂度和提高目标分类结果的目的 .为了捕捉到数据中的高阶结构,在联合稀疏表示模型的基础上,使用核函数将线性不可分的特征数据映射到高维核特征空间.为了充分挖掘稀疏重构后包含在残差波段中的有用信息,使用指数平滑公式对具有一定意义的残差信息进行再利用,最后由核特征空间下的最小误差准则判定目标的类别.应用本文提出的方法对4类目标的海试数据进行识别,结果表明,相较于其他7种对比算法,本文提出的改进方法具有更好的分类性能,而且大多数情况下,本文提出的算法在双基地声呐模式下具有比单基地声呐更高的识别准确率和更低的虚警率.

关键词：多基地水下小目标识别多特征融合特征选择核空间联合稀疏表示指数平滑

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耦合浅海声信道目标回波建模与检测性能分析

声学学报 2024年第4期49卷 719-730页

作者：许彦伟薛勐谷浩翔刘明刚侯朝焕中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

为提高浅海扩展目标回波检测性能,基于浅海声信道模型和多亮点模型,建立了耦合浅海声信道扩展目标回波模型,并基于副本相关积分(RCI)检测理论对浅海多亮点目标回波RCI检测进行了理论推导。采用带宽分别为50 Hz,100 Hz,500 Hz,1000 Hz的... 详细信息

为提高浅海扩展目标回波检测性能,基于浅海声信道模型和多亮点模型,建立了耦合浅海声信道扩展目标回波模型,并基于副本相关积分(RCI)检测理论对浅海多亮点目标回波RCI检测进行了理论推导。采用带宽分别为50 Hz,100 Hz,500 Hz,1000 Hz的线性调频信号,仿真分析了不同浅海环境下的RCI检测性能。结果表明,海深、声呐深度、目标位置和波形带宽都会影响浅海目标回波扩展特性和RCI检测性能,合适的声呐深度和波形带宽有利于提高浅海扩展目标检测性能。

关键词：扩展目标浅海声信道多亮点模型副本相关积分检测

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具有可变真空结构的物镜优化设计及性能分析

光学学报 2024年第5期44卷 193-202页

作者：史丽娜王鹏飞刘俊标王岩殷伯华韩立中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

环境扫描电子显微镜(ESEM)能够在低真空环境模式下对含水、含油以及生物等样品进行高分辨率观测。由于电子束通道与样品室间存在着极大的真空压差,采用真空差分结构会导致出现物镜的工作距离增加、偏转范围缩小、电子束和气体碰撞概率... 详细信息

环境扫描电子显微镜(ESEM)能够在低真空环境模式下对含水、含油以及生物等样品进行高分辨率观测。由于电子束通道与样品室间存在着极大的真空压差,采用真空差分结构会导致出现物镜的工作距离增加、偏转范围缩小、电子束和气体碰撞概率增加等问题,最终影响成像分辨率和效率。针对这些问题,本文从电子光学理论出发,综合考虑了ESEM中物镜结构和真空差分结构,将两者结合在一起进行优化设计,提出了一种具有可变真空结构的物镜设计方法,并搭建了实验平台,开展了物镜磁场测试、真空压差测试和分辨率测试。测试结果表明,在目前实验条件和133 Pa的低真空环境模式下,工作距离为15 mm时,20μm×20μm的扫描场对应的成像分辨率优于50 nm。

关键词：电子光学物镜可变真空结构压差光阑节流管

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柔直换流阀用相变冷却工质击穿特性研究

电工技术学报 2024年第3期39卷 875-886,913页

作者：温英科阮琳中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

相变冷却技术冷却效率高、安全可靠,有望攻克柔直换流阀散热瓶颈,实现其高压、大容量发展,在换流阀冷却领域具有良好的应用前景。为实现相变冷却换流阀绝缘系统可靠设计,该文设计研制了三相态相变冷却工质可调频绝缘特性测试专用平台,... 详细信息

相变冷却技术冷却效率高、安全可靠,有望攻克柔直换流阀散热瓶颈,实现其高压、大容量发展,在换流阀冷却领域具有良好的应用前景。为实现相变冷却换流阀绝缘系统可靠设计,该文设计研制了三相态相变冷却工质可调频绝缘特性测试专用平台,并以换流阀用相变冷却工质为研究对象,依据换流阀典型运行工况,利用专用测试平台开展了相变冷却工质三相态、50~300 Hz频率范围的绝缘击穿特性研究。得到了相变冷却工质击穿特性随工质相态及电压频率的变化规律,分析了相变冷却工质不同相态的击穿机理,揭示了工质相态和电压频率变化对冷却工质击穿特性的影响机制。研究工作不仅解决了高频下相变冷却工质的三相态耐压测试方法问题,且所得研究成果为相变冷却柔直换流阀的绝缘设计奠定了基础,同时可指导相变冷却技术在其他电力电子器件及装备上的应用。

关键词：换流阀柔性直流输电相变冷却击穿特性高频绝缘

京津冀地区退耕还林还草碳增汇潜力及贡献预估

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地理学报 2024年第3期79卷 732-746页

作者：马寅秋李佳慧曹巍尹川黄麟中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049 北京建筑大学北京100044

退耕还林还草工程(GGP)是中国投资最大、涉及面最广、群众参与程度最高的生态修复项目,也是国土变绿和陆地碳增汇的主要驱动力,然而对其碳增汇潜力及其对碳中和目标的可能贡献仍缺少系统性评估。本文在回溯2000—2020年京津冀地区GGP碳... 详细信息

退耕还林还草工程(GGP)是中国投资最大、涉及面最广、群众参与程度最高的生态修复项目,也是国土变绿和陆地碳增汇的主要驱动力,然而对其碳增汇潜力及其对碳中和目标的可能贡献仍缺少系统性评估。本文在回溯2000—2020年京津冀地区GGP碳增汇作用基础上,设置由不同气候变化、经济社会、生态规划组合而成的可持续发展、基准、区域竞争3种未来情景,预测双碳目标年(2030年和2060年)GGP的碳增汇潜力及其贡献率。结果表明:(1) 2000—2020年京津冀地区GGP的碳汇增量超过48.03 Tg C,其中面积占比23.9%的退耕还林碳增汇能力达123.7%。(2) 2030年京津冀地区GGP年碳汇增量可达5.33~6.20 Tg C a^(-1),与2020年相比增加95.8%~127.7%,仅能抵消全地区近0.3%的碳排放总量,但对于抵消县域尺度碳排放量的贡献率可达30%。(3) 2060年GGP年碳汇增量约4.35~4.88 Tg C a^(-1),与2020年相比增加59.7%~79.3%,能抵消全地区5.1%~7.2%的碳排放总量,且在县域尺度上对碳排放量的抵消可达到8倍。综上所述,需要正确认识生态修复对京津冀地区双碳目标的作用,特别是西北部生态涵养区的县域可将GGP作为实现碳中和的主要路径。

关键词：退耕还林还草碳增汇潜力双碳目标贡献率京津冀地区