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基于国产高分三号星座的洪涝灾害应急监测模式研究——以洞庭湖区团洲垸溃口险情为例

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长江科学院院报 2024年

作者：陈喆向大享姜莹程学军李经纬长江科学院空间信息技术应用研究所武汉市智慧流域工程技术研究中心

针对如何在应急条件下开展快速有效的洪涝灾情动态监测预警评估，本文提出了一种基于时序国产高分三号星座数据的洪涝灾害应急监测模式，探索汛期洪涝溃堤灾前预警、灾中动态监测、灾后损失评估的监测方法和处理流程。基于该工作模式，... 详细信息

针对如何在应急条件下开展快速有效的洪涝灾情动态监测预警评估，本文提出了一种基于时序国产高分三号星座数据的洪涝灾害应急监测模式，探索汛期洪涝溃堤灾前预警、灾中动态监测、灾后损失评估的监测方法和处理流程。基于该工作模式，针对2024年7月5日发生的洞庭湖团洲垸溃口险情，利用溃口决堤前后逐日国产高分三号卫星影像时序数据，迅速开展团洲垸受灾区域应急遥感监测。根据水体提取结果和洪涝受灾前后变化检测结果，发现：决堤发生前一天溃口周围农田区域水体面积明显增大，2024年7月4日上午10时至7月5日上午11时，堤防渗水过程明显；2024年7月6日上午团洲垸基本全部被淹，仅剩主要干道两侧房屋屋顶在水面以上；7月8日至15日，团洲垸呈缓慢退水状态。结果表明，基于国产高分三号星座数据可实现高时空分辨率的溃堤前—溃堤中—溃口合拢后团洲垸灾情变化全过程监测，为溃堤灾前预警、灾中应急抢险、灾后损失评估提供有效的数据支撑。

关键词：洪涝灾害应急监测模式洞庭湖高分三号 SAR

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面向水资源监测任务的星载多传感器组合方法

长江科学院院报 2024年

作者：姜莹陈喆向大享陈希炽赵静文雄飞申邵洪长江科学院空间信息技术应用研究所武汉市智慧流域工程技术研究中心

本文面向水资源监测任务需求，综合考虑时-空覆盖性、传感器参数、成像质量和目标重要性等准则，基于监测任务需求原型，提出一种自适应多传感器性能度量方案，构建模糊贪婪搜索决策的组合优化方法，实现对水资源监测任务的最大效益化... 详细信息

本文面向水资源监测任务需求，综合考虑时-空覆盖性、传感器参数、成像质量和目标重要性等准则，基于监测任务需求原型，提出一种自适应多传感器性能度量方案，构建模糊贪婪搜索决策的组合优化方法，实现对水资源监测任务的最大效益化观测。为验证组合方案的适应性，以丹江口库区为试验区，进行多传感器组合观测模型验证。实验结果表明，组合观测方案能满足在特定时空约束条件下对库区水质、库岸环境及常规干旱监测任务的需求，为水资源日常监测提供合理的决策依据。

关键词：多传感器性能度量任务需求原型模糊贪婪搜索决策组合观测

基于微博文本的2022年长江流域特大干旱关注热度时空特征分析

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长江科学院院报 2024年

作者：李喆陈喆向大享崔长露长江科学院空间信息技术应用研究所武汉市智慧流域工程技术研究中心

在移动互联大数据的背景下，带有发布时间、发布位置等特征标签的社交媒体数据在自然灾害应对中的关键作用受到了广泛的关注。本文选择我国2022年长江流域特大干旱为应用案例，以主流的互联网社交媒体—微博文本作为数据源，基于机器学... 详细信息

在移动互联大数据的背景下，带有发布时间、发布位置等特征标签的社交媒体数据在自然灾害应对中的关键作用受到了广泛的关注。本文选择我国2022年长江流域特大干旱为应用案例，以主流的互联网社交媒体—微博文本作为数据源，基于机器学习与人工智能算法，抓取干旱演化过程数据，深入分析旱灾舆情时空特征与主题特征。研究结果表明：（1）社交媒体关注热度时间变化与干旱发生演化过程较为同步，7月长江全流域干旱微博讨论数据较小，到8月上旬陡然上升，至8月中下旬达到顶峰，12月初基本归零。从旱灾发生演化过程上看，四川、重庆、江西等受旱严重省区微博讨论热度时间特征与当地水文径流数据时间变化整体呈“此消彼长”趋势；（2）社交媒体关注热度空间特征与区域受旱严重程度分布基本吻合，四川、重庆、江西等高热度省市微博讨论占比超过50%，而云南、西藏、上海、青海等省市微博讨论较低；（3）社交媒体干旱主题特征差异较大，江西、湖南两省主题热词为“鄱阳湖面积萎缩”、“水位下降”，四川、重庆两省市舆情热词是“山火”、“地震”、“农户减产”、“用电紧张”。伴随旱情发展演化过程，公众干旱舆情的情感倾向经历了从负向逐步趋向正向的过程。研究成果可为流域旱灾跟踪分析与社会公众抗旱动员提供技术支撑。

关键词：互联网微博文本长江流域干旱关注热度时空特征数据挖掘

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果园智能化作业装备自主导航技术研究进展

农业机械学报 2024年第4期55卷 1-22页

作者：窦汉杰陈震宇翟长远邹伟宋健冯凡张焱龙王秀北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 国家农业智能装备工程技术研究中心北京100097 江苏大学农业工程学院镇江212013

果园生产管理主要包括喷药、施肥、割草、修剪、授粉、疏花和采收分级等作业环节,需要大量的人力投入,随着我国人口老龄化程度加剧,亟需果园生产管理由机械化向智能化转型升级。自主导航技术是果园机械化装备实现智能化的关键技术。本... 详细信息

果园生产管理主要包括喷药、施肥、割草、修剪、授粉、疏花和采收分级等作业环节,需要大量的人力投入,随着我国人口老龄化程度加剧,亟需果园生产管理由机械化向智能化转型升级。自主导航技术是果园机械化装备实现智能化的关键技术。本文围绕果园智能化作业装备导航控制需求,结合国内外研究现状,分别阐述了包含导航定位信息和障碍物信息的果园作业场景感知技术,导航地图构建、导航路径提取和路径规划技术,行走底盘运动学模型构建、运动控制技术,多机协同控制、远程交互控制技术等。随着智慧农业发展,智慧果园已成为果园未来发展方向,果园智能化作业装备是智慧果园建设必不可少的关键环节,在此基础上,归纳了我国果园智能化作业装备自主导航技术发展面临的问题为:环境感知能力不足、路径提取不稳定、局部路径规划不灵活、导航系统环境适应性欠缺、多机协同和远程控制不成熟等,提出了多传感器融合的环境感知与路径提取、完整路径规划、强通用性果园导航、大型果园多作业环节的多机协同与远程操作等未来发展方向。

关键词：果园生产管理作业装备自主导航智慧果园

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MICP加固花岗岩残积土的渗透特性

土木与环境工程学报（中英文） 2024年第5期46卷 38-46页

作者：王延宁黄龙剑陈前俞缙刘士雨汕头大学土木与智慧建设工程系广东省结构安全与监测工程技术研究中心广东汕头515063 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 华侨大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心福建厦门361021

MICP技术可以显著降低固化土壤的渗透系数,然而目前没有关于MICP固化土壤渗透系数的理论计算方法。基于理论推导和试验验证的方法,研究MICP加固花岗岩残积土的渗透特性,提出MICP加固花岗岩残积土的碳酸钙生成量和渗透系数理论表达式。假... 详细信息

MICP技术可以显著降低固化土壤的渗透系数,然而目前没有关于MICP固化土壤渗透系数的理论计算方法。基于理论推导和试验验证的方法,研究MICP加固花岗岩残积土的渗透特性,提出MICP加固花岗岩残积土的碳酸钙生成量和渗透系数理论表达式。假设MICP的反应速率线性衰减,通过酶促反应动力学方程得到MICP加固土体的CaCO3生成量,估算CaCO3晶体的粒径和个数,从而获得加固后试样的孔隙比、迂曲度和颗粒比表面积,代入修正的Kozeny-Carman方程,得到加固后土体的渗透系数理论表达式。与试验数据对比分析结果表明:CaCO3的产量早期增加快,后期增加变缓并逐渐趋于稳定;MICP加固土体的渗透系数其具有早期降低快,后期趋于平稳的特征。胶结液浓度为0.50、0.75、1.00、1.25 kmol/m3的试样渗透系数最终分别降低了35%、40%、45%和55%。提出的CaCO3含量表达式和渗透系数表达式与试验结果拟合良好,可为微生物加固的设计计算提供参考。

关键词：微生物诱导碳酸钙沉淀花岗岩残积土加固 Kozeny-Carman方程胶结作用

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基于样本增强的列车卫星定位伪距欺骗检测方法

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交通运输系统工程与信息 2024年第3期24卷 32-42页

作者：刘江张楚蔡伯根王剑陆德彪北京交通大学自动化与智能学院北京100044 北京交通大学北京市电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044 智慧高铁系统前沿科学中心北京100044

基于卫星导航的列车自主定位是列车控制系统等铁路关键装备的重要技术方向。然而,列车卫星定位面临诸多挑战,除信号可视性问题和多径效应之外,来自系统外部的蓄意欺骗等干扰攻击,会对定位功能及性能产生直接威胁。为此,本文以基于全球... 详细信息

基于卫星导航的列车自主定位是列车控制系统等铁路关键装备的重要技术方向。然而,列车卫星定位面临诸多挑战,除信号可视性问题和多径效应之外,来自系统外部的蓄意欺骗等干扰攻击,会对定位功能及性能产生直接威胁。为此,本文以基于全球导航卫星系统(GNSS)的列车定位面临的伪距欺骗这一典型干扰模式为对象,研究并提出一种基于样本增强的伪距欺骗主动检测方法。该方法运用Wasserstein生成式对抗网络(WGAN)解决受欺骗干扰样本数据不均衡问题,利用扩充的数据集训练检测模型,并引入自注意力(SA)机制优化来自不同接收机输入特征之间的相对位置关系,采用生成式对抗学习思想形成一套完整的列车卫星定位伪距欺骗干扰检测方案。由列车卫星定位欺骗干扰注入测试结果可知,提出的方法能够充分运用生成式对抗网络思想解决受欺骗样本的典型受限问题,融合自注意力机制所得检测性能显著优于载噪比检测和代表性机器学习算法等常规检测方案;对建模样本未覆盖特征具备良好的适应能力,具有更优的检测精度和鲁棒性,在多个伪距欺骗干扰模式数据集上测试所得F1分数均超过0.99。该方法在欺骗干扰检测性能方面的优势能够为众多卫星导航系统铁路应用提供有力支撑,为有效防范卫星定位在信息安全层面的攻击入侵提供了有利条件。

关键词：智能交通伪距欺骗检测样本增强列车定位全球导航卫星系统生成式对抗网络

新型智慧城市建设与展望:基于AI的大数据、大模型与大算力

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地球信息科学学报 2024年第4期26卷 779-789页

作者：张新长华淑贞齐霁阮永俭广州大学地理科学与遥感学院广州510006 新疆大学地理与遥感科学学院乌鲁木齐830017 广东省城乡规划建设智能服务工程技术研究中心广州511300

新型智慧城市是城市数字化向智能化、进一步向智慧化发展的必然要求,是实现高质量发展的重要环节。本文首先介绍了智慧城市的背景和基本概念,分析了数字城市、智慧城市和新型智慧城市3个阶段的关系和区别。数字城市利用计算机网络、空... 详细信息

新型智慧城市是城市数字化向智能化、进一步向智慧化发展的必然要求,是实现高质量发展的重要环节。本文首先介绍了智慧城市的背景和基本概念,分析了数字城市、智慧城市和新型智慧城市3个阶段的关系和区别。数字城市利用计算机网络、空间信息和虚拟现实技术实现城市信息数字化,重在建设信息基础设施。智慧城市则依赖时空大数据、云计算、物联网等技术,旨在整合城市生活的各个系统,重在搭建统一的数字平台以便智能化管理。新型智慧城市结合数字孪生、区块链、元宇宙等技术进行全城整合,并采用基于人工智能的智能生命体进行决策,融合现实与虚拟元素,实现先进的城市管理。本文随后探讨了新型智慧城市的建设,重点关注以技术和社会需求为驱动力的高质量城市发展。它突出了从数字城市到智慧城市的过渡,强调了信息基础设施和智能技术在发展过程中的作用。论文讨论了三维城市建模、数字孪生和元宇宙等关键技术,并详细介绍了它们对城市规划和治理的影响。本文还探讨了智慧城市如何促进经济增长、满足国家需求以及确保公共健康和安全。人工智能、物联网和区块链等技术的融合对于创造互联、高效和可持续的城市环境至关重要。本文最后评估了智慧城市在衡量经济发展方面的作用,展示了其作为国家进步基准的潜力。最后,基于人工智能技术的最新进展,本文分析并系统展望了人工智能在建设新型智慧城市中可以发挥的关键作用。人工智能在分析海量数据、改善决策以及整合各种城市系统的能力,都为实现智慧化城市生态系统的愿景提供了重要支撑。在“人工智能+物联网”、“人工智能+大数据”、“人工智能+大模型”和“人工智能+大算力”的协同作用下,新型智慧城市有望实现无与伦比的城市智能化水平,并最终实现可持续、高效和以人为本的高质量城市发展。

关键词：数字城市数字孪生城市新型智慧城市高质量发展城市规划与治理人工智能大模型物联网

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冷轧铜带板形控制系统数字孪生研究

中国有色金属学报 2024年第9期34卷 2978-2988页

作者：高心成刘宏民王东城石磊腾燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心秦皇岛066004

本文以冷轧铜带板形控制的物理系统为基础,采用机理分析与数据智能协同建模方法,应用在线传感、互联网、云服务、大数据、虚拟仿真、机器学习等技术,研发了一套冷轧铜带板形控制数字孪生系统,实现了与物理系统的实时互动,形成了面向板... 详细信息

本文以冷轧铜带板形控制的物理系统为基础,采用机理分析与数据智能协同建模方法,应用在线传感、互联网、云服务、大数据、虚拟仿真、机器学习等技术,研发了一套冷轧铜带板形控制数字孪生系统,实现了与物理系统的实时互动,形成了面向板形控制的信息物理系统。该系统实现在600 mm四辊轧机和600 mm六辊轧机上的工业应用。结果表明:冷轧铜带板形控制数字孪生系统不仅可以实时监控和优化轧制过程,提高板形控制水平和质量,而且可以预警轧制故障,提高轧机运行的稳定性和安全性。该系统为研发新一代冷轧带材板形智能控制技术,提供新的思路方法和应用场景。

关键词：冷轧铜带板形控制数字孪生建模仿真机器学习

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高光谱结合哈里斯鹰优化核极限学习机鉴别化橘红胎切片年份

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1494-1500页

作者：谢百亨马晋芳周泳欣韩雪勤陈嘉泽朱思祁杨懋勋黄富荣暨南大学光电工程系广东广州510632 广东医科大学药学院广东天然药物研究与开发重点实验室广东东莞523808 国家中药现代化工程技术研究中心海洋中药分中心广东湛江524023

化橘红胎是药用历史悠久的广东省道地中药材,由于其制品收藏年份越久远价格越高,市面上常有以次充好的现象。为此,采用高光谱成像技术,结合哈里斯鹰优化核极限学习机对四组不同年份的化橘红胎切片样品进行鉴别。采集四个年份共193个化... 详细信息

化橘红胎是药用历史悠久的广东省道地中药材,由于其制品收藏年份越久远价格越高,市面上常有以次充好的现象。为此,采用高光谱成像技术,结合哈里斯鹰优化核极限学习机对四组不同年份的化橘红胎切片样品进行鉴别。采集四个年份共193个化橘红胎切片样本400~1000 nm的高光谱图像。首先采用主成分分析法(PCA)分析化橘红胎切片的原始反射光谱,然后分别采用Savitzky-Golay平滑(S-G平滑)、多元散射校正(MSC)、标准正态变量交换(SNV)对样本光谱进行预处理并建立核极限学习机(KELM)模型;发现经SNV处理的样本光谱的判别准确率最高,训练集达到99.24%,测试集95.56%;进一步用竞争性自适应重加权算法(CARS)、蒙特卡洛无信息变量消除法(MCUVE)对样本光谱进行特征波长的选择;最后,采用KELM建立判别模型,同时使用哈里斯鹰算法(HHO)优化KELM参数选择并比较建模效果。结果表明:基于HHO-KELM的判别效果相较KELM有0.76%~4.44%的提升,通过MCUVE筛选所得特征波段信息冗余明显减少且精度提升,训练集和测试集最佳准确率均可达100%,故采用高光谱成像技术可以实现对不同年份的化橘红胎切片进行无损鉴别。

关键词：化橘红胎高光谱成像特征波长核极限学习机