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基于声景的生物多样性评估方法研究进展——基于文献计量分析

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生态学报 2024年第5期44卷 2187-2197页

作者：姚紫嫣李春明王静怡李大锋焦亚冉翁辰中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室厦门市城市代谢重点实验室厦门361021 中国科学院大学北京100049 广东省林业科学研究院广州510520

近年来,人工智能技术的迅速发展,为构建完备的生物多样性监测体系提供了技术支持,从声音角度拓展生物多样性监测体系成为新的发展趋势。在声景生态学中,声景是由生物声、人类声和地理声共同构成的景观,声学生态位假说和声学适应性假说... 详细信息

近年来,人工智能技术的迅速发展,为构建完备的生物多样性监测体系提供了技术支持,从声音角度拓展生物多样性监测体系成为新的发展趋势。在声景生态学中,声景是由生物声、人类声和地理声共同构成的景观,声学生态位假说和声学适应性假说为声景评估生物多样性提供了主要的理论基础。总结了人工识别法、声学指数法和自动识别法三种常用评估方法,梳理方法的概念、评估原理、差异和局限性。归纳声景在评估生物多样性中造成偏差的影响因素,如生物学因素、环境因素、噪声干扰和数据采集方式。因物种遗传、行为和环境导致的鸣声复杂性,增加了物种识别和分类的不确定性,使得仅依靠声学特征来评估多样性存在一定的局限性。为此,需深入研究声学生态位假说和声学适应性假说的作用机理,并整合多学科专业知识和技术,以建立更全面的理论框架和应用模型。同时,开展数据采集和处理的标准化、融合和创新评估方法并建立声景特征数据库共享平台,为生物多样性快速评估和保护提供更有效的工具和方法。

关键词：声景声景生态学生态声学生物多样性机器学习

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春风路超大直径盾构隧道围岩荷载及管片力学行为分析

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隧道建设(中英文) 2024年

作者：孙振川吕乾乾孙飞祥杨振兴中铁隧道集团有限公司隧道掘进机及智能运维全国重点实验室

为探讨城市超大直径盾构隧道的围岩压力载荷特征，采用理论计算，结合现场监测及数值模拟分析，针对春风路超大直径盾构隧道围岩荷载及管片受力特征开展研究，选取春风路隧道典型断面，进行全覆土理论计算值和实测围岩压力数据对比分析... 详细信息

为探讨城市超大直径盾构隧道的围岩压力载荷特征，采用理论计算，结合现场监测及数值模拟分析，针对春风路超大直径盾构隧道围岩荷载及管片受力特征开展研究，选取春风路隧道典型断面，进行全覆土理论计算值和实测围岩压力数据对比分析，通过现场监测得到管片结构、钢筋及螺栓的力学行为特征律，并建立包含实际配筋的三维管片数值模型与实测值进行对比验证，得到以下结论：砂岩地层中土压力计测得的围岩压力，与全覆土理论不考虑水压的计算值较吻合；某断面偏载侧测点实测荷载相对计算值增加50%，围岩荷载的计算应考虑附加荷载的偏载效应进行局部放大；通过监测数据分析发现管片及钢筋的受力安全冗余度较高，均未超过设计强度值的40%；建模计算得到的结构受力数值与实测值较为吻合；在不考虑人为安装差异时，块间螺栓轴力分布较为均匀。

关键词：超大直径盾构隧道围岩荷载力学行为现场监测

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拟流场法智能堤坝渗漏探测技术研究

地球物理学进展 2024年第2期39卷 781-787页

作者：胡远鑫蒋奇云裴婧中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083 中南大学有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 香港中文大学(深圳) 深圳518172 香港中文大学(深圳)城市地下空间及能源研究院深圳518172

堤坝隐患探测是堤防安全中重要的一环,拟流场法作为一种准确性高、实时性强的地球物理无损检测方法,在堤坝隐患探测中应用广泛.目前人工拖曳测量施工方式操作复杂,拖曳时探头容易倾斜,影响原始数据质量.本文构建了三维堤坝管涌模型,利用... 详细信息

堤坝隐患探测是堤防安全中重要的一环,拟流场法作为一种准确性高、实时性强的地球物理无损检测方法,在堤坝隐患探测中应用广泛.目前人工拖曳测量施工方式操作复杂,拖曳时探头容易倾斜,影响原始数据质量.本文构建了三维堤坝管涌模型,利用Comsol有限元分析软件进行拟流场法数值正演模拟,探讨了堤坝探测最佳观测分量,分析了探头倾斜对数据质量的影响;通过对正演模拟结果进行分析计算,并以工程经验为参考,得到结论:拟流场法堤坝管涌探测的最佳观测分量是竖直分量;探头倾斜对竖直分量的影响表现在两个方面:大角度的倾斜容易造成数据失真,无规律的急剧倾斜容易造成数据紊乱.最后本文提出了一种姿态校正手段,结合水下潜航器研究现状,为未来拟流场法施工智能化与自动化提出改进方向.

关键词：堤坝隐患探测拟流场法水下潜航器三分量

基于一种注意力机制U-Net的地震数据去噪方法

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石油地球物理勘探 2024年第4期59卷 724-735页

作者：曹静杰高康富许银坡王乃建张纯朱跃飞河北地质大学自然资源部京津冀城市群地下空间智能探测与装备重点实验室河北石家庄050031 河北地质大学河北省战略性关键矿产资源重点实验室河北石家庄050031 河北地质大学地球科学学院河北石家庄050031 东方地球物理公司采集技术中心河北涿州072751 中国矿业大学(北京)地球科学与测量工程学院北京100083

受野外采集过程中设备和环境等多种因素影响,地震数据中往往存在表面波、鬼波、随机噪声等各种噪声,影响了地震数据处理和解释的可靠性和准确性。近年来,基于人工智能的方法以其计算效率高、数值效果好等优点成为地震数据去噪的研究热点... 详细信息

受野外采集过程中设备和环境等多种因素影响,地震数据中往往存在表面波、鬼波、随机噪声等各种噪声,影响了地震数据处理和解释的可靠性和准确性。近年来,基于人工智能的方法以其计算效率高、数值效果好等优点成为地震数据去噪的研究热点。U型网络(U-Net)是一种经典的卷积神经网络结构,常用于图像分割任务;注意力机制(Attention Mechanism,AM)是一种能够让模型在学习过程中更加关注特定区域或特征的技术。通过在U-Net网络中添加AM模块,构建了一种具有注意力功能的U型网络(AU-Net),并将其运用到地震数据去噪。为解决去噪过程中产生的边界效应,使用膨胀填充的方法对数据进行切分,该方法通用性较高,可以用于其他网络模型。AU-Net和U-Net的去噪试验结果表明:AU-Net网络去噪的效果比U-Net更好,可更好地保留弱信号;同时,通过迁移学习使AU-Net去噪方法更具适应性。

关键词：地震勘探深度学习 U型网络地震数据去噪神经网络

基于Cook距离的阻尼多道奇异谱分析分离绕射波

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石油地球物理勘探 2024年第4期59卷 771-781页

作者：霍伟光曹静杰陈雪赵惊涛赵石峰蔡志成河北地质大学自然资源部京津冀城市群地下空间智能探测与装备重点实验室河北石家庄050031 河北地质大学河北省战略性关键矿产资源重点实验室河北石家庄050031 河北地质大学数理教学部河北石家庄050031 河北地质大学地球科学学院河北石家庄050031 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 河北省煤田地质局物测地质队河北邢台054000

地震绕射是提升小尺度不规则地质体成像横向分辨率的重要手段。常规地震记录中的绕射波会被能量强的反射波掩盖,因此需要分离出绕射波并成像。阻尼多道奇异谱分析是一种秩约束类的去噪方法,其原理为地震数据经过Hankel变换后做奇异值分... 详细信息

地震绕射是提升小尺度不规则地质体成像横向分辨率的重要手段。常规地震记录中的绕射波会被能量强的反射波掩盖,因此需要分离出绕射波并成像。阻尼多道奇异谱分析是一种秩约束类的去噪方法,其原理为地震数据经过Hankel变换后做奇异值分解,反射波和绕射波分别对应着数值较大和较小的奇异值。然而该算法依赖人工确定反射波场的秩,不适用于海量地震数据处理。为了克服人工选择奇异值的问题,提出使用Cook距离作为自动计算反射波场秩的解决方案。将Cook距离和阻尼多道奇异谱分析算法相结合以实现反射和绕射波分离。模拟共炮检距道集和叠后实际数据实验表明,该方法能够有效获得高质量绕射波场。

关键词：绕射波分离秩约束阻尼多道奇异谱分析 Cook距离

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基于单目三维尺度恢复的人机碰撞识别与预警

建筑结构学报 2024年第7期45卷 56-68页

作者：卢昱杰王瑞魏伟张雁杰霍骏同济大学土木工程学院上海200092 同济大学工程结构性能演化与控制教育部重点实验室上海200092 同济大学上海智能科学与技术研究院上海200092

高效的施工安全管理对建筑业健康与高质量发展至关重要,其中预防人机碰撞事故是保障安全施工的核心。为了提升人机作业危险识别的精度,以施工挖掘机为例,提出一种基于双尺度单目相机自标定的人机碰撞危险识别与安全预警方法。该方法基... 详细信息

高效的施工安全管理对建筑业健康与高质量发展至关重要,其中预防人机碰撞事故是保障安全施工的核心。为了提升人机作业危险识别的精度,以施工挖掘机为例,提出一种基于双尺度单目相机自标定的人机碰撞危险识别与安全预警方法。该方法基于施工场景几何特性分析与目标检测特征提取来恢复单目视觉的三维尺度,以高效测算人机三维空间距离。此外,基于工程机械的运动学特性设计了人机碰撞预警及可视化模拟方法,依据人机距离阈值触发多级碰撞预警。以上海某房建工程项目为测试实例,实现了高精度人机目标检测(平均精度为91.2%)、空间距离测算(精度大于98%)与高效的碰撞事件评估,且算法帧率满足实时监测要求。

关键词：施工单目视觉三维尺度恢复人机碰撞施工安全监管危险预警

改进灰狼算法优化GBDT在PM_(2.5)预测中的应用

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安全与环境学报 2024年第4期24卷 1569-1580页

作者：江雨燕傅杰甘如美江孙雨辰王付宇安徽工业大学管理科学与工程学院安徽马鞍山243002 复杂系统多学科管理与控制安徽普通高校重点实验室安徽马鞍山243002 安徽工业大学电气与信息工程学院安徽马鞍山243002 湖北大学商学院武汉430061

针对灰狼算法易陷入局部最优解和全局搜索能力不足的问题,通过霍尔顿序列(Halton Sequence)搜索算法初始化狼群位置,避免灰狼算法陷入局部最优解和重复运算;引入莱维飞行和随机游动策略对灰狼算法的寻优过程进行优化,以增加算法的全局... 详细信息

针对灰狼算法易陷入局部最优解和全局搜索能力不足的问题,通过霍尔顿序列(Halton Sequence)搜索算法初始化狼群位置,避免灰狼算法陷入局部最优解和重复运算;引入莱维飞行和随机游动策略对灰狼算法的寻优过程进行优化,以增加算法的全局搜索能力;利用粒子群算法模拟灰狼种群得出的最佳适应度以用于惩罚项改进灰狼算法中的头狼更新策略。使用改进算法优化的梯度提升树(Gradient Boosting Decision Trees,GBDT)模型对北京市大气污染物监测数据中PM_(2.5)质量浓度进行预测,采用3种评估函数对各模型以及混合模型预测效果得分进行评估。结果显示,本文改进的灰狼算法对梯度提升树的优化效果优于其他算法,均方根误差E RMS为6.65μg/m^(3),平均绝对值误差E MA为3.20μg/m^(3),拟合优度(R^(2))为99%,比传统灰狼算法优化结果的均方根误差减少了19.19μg/m^(3),平均绝对值误差降低了10.03μg/m^(3),拟合优度增加了9百分点;与霍尔顿序列和莱维飞行改进的(Levy Flight-Halton Sequence,LHGWO)相比,改进的灰狼算法预测得分的均方根误差降低了10.39μg/m^(3),平均绝对值误差减小了6.71μg/m^(3),拟合优度提高了5百分点。研究表明了预测模型优化的有效性,为未来城市改善空气质量提供了科学依据和技术支持。

关键词：环境学 PM_(2.5)质量浓度预测改进灰狼算法(GWO) 梯度提升树算法(GBDT) 莱维(Levy)飞行霍尔顿序列(Halton Sequence) 粒子群算法(PSO)

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土压平衡盾构施工引起地面变形研究的评述

城市轨道交通研究 2024年第1期27卷 73-79页

作者：姚元陈梦成何彬彬许开成侯宇冯玉林南昌轨道交通集团有限公司南昌330038 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室南昌330013

[目的]土压平衡盾构施工过程中会不可避免地产生土体扰动,引起地层变形,进而对周围建筑环境产生不利影响,开展土压平衡盾构施工引起地层变形的研究具有重要意义。[方法]通过整合各类相关文献,以施工各环节的联系为中心进行研究。阐明了... 详细信息

[目的]土压平衡盾构施工过程中会不可避免地产生土体扰动,引起地层变形,进而对周围建筑环境产生不利影响,开展土压平衡盾构施工引起地层变形的研究具有重要意义。[方法]通过整合各类相关文献,以施工各环节的联系为中心进行研究。阐明了土压平衡盾构施工工作机理,从隧道几何因素、土层地质条件和盾构掘进参数三方面研究地面变形诱因。论述了土压平衡盾构施工引起地面变形的预测方法,并分析了各方法的适用性与优缺点。以变形诱因和变形预测为基础,列举了土压平衡盾构施工致地面变形的控制措施。指出了土压平衡盾构施工研究中存在的不足,并对土压平衡盾构施工未来发展方向进行了展望。[结果及结论]土压平衡盾构施工引起地面变形的诱因为隧道几何因素、土层地质条件和盾构掘进参数。土压平衡盾构施工引起地面变形的预测方法有经验公式法、理论解析法、有限单元与有限差分的数值模拟法,模型试验法、人工智能法。基于对地面变形的监测,不断调整施工中的盾构参数,是目前控制土压平衡盾构地面变形的有效方法。

关键词：土压平衡盾构施工地面变形研究进展

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城市生命线安全工程关键技术研究进展

武汉大学学报（信息科学版） 2024年第8期49卷 1251-1263页

作者：袁宏永章翔黄丽达潘睿陈杨刘罡清华大学安全科学学院北京100084 清华大学合肥公共安全研究院安徽合肥230601

城市生命线安全工程是保障城市燃气、供水、供电等系统安全运行的国家重大民生工程。当前城市生命线安全工程面临三类难题:机理揭示和实验复现难,风险探测和早期识别难、精准预警和协同防控难。为突破机理揭示和实验复现难题,研发了全... 详细信息

城市生命线安全工程是保障城市燃气、供水、供电等系统安全运行的国家重大民生工程。当前城市生命线安全工程面临三类难题:机理揭示和实验复现难,风险探测和早期识别难、精准预警和协同防控难。为突破机理揭示和实验复现难题,研发了全球首套全尺寸城市生命线多灾种大型科学装置,建立了生命线系15类、169种灾害耦合致灾模型,提出了地下管线与地上承灾体耦合的综合风险动态评估方法;为攻关风险探测和早期识别难题,发明了有源光栅与波长偏置的高灵敏燃气传感激光芯片和探测器,研发了基于惯导、力平衡、声学频谱及北斗的供水管网泄漏定位智能球,突破了桥梁整体模态(指纹)监测技术;为解决精准预警和协同防控难题,攻克了城市生命线安全风险物理启发式人工智能预警技术,研发了具备协同感知、融合监测、靶向预警、联动响应等功能的监测预警系统。系列相关成果带动了安全应急产业发展,为城市生命线风险防控作出了开创性和实质性贡献。

关键词：城市生命线风险评估承灾体致灾机理监测预警系统