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融合微波遥感与模型模拟的时空无缝土壤湿度数据生成方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第5期49卷 691-699页

作者：沈焕锋叶子卓姜红涛曾超武汉大学资源与环境科学学院湖北武汉430079 仲恺农业工程学院资源与环境学院广东广州510230

遥感反演与模型模拟是获取全球土壤湿度数据的两种基本手段,遥感反演可以获得相对较高的空间分辨率,但往往存在时空缝隙;陆面模型能够模拟土壤湿度的时空连续演进,但空间分辨率往往较粗。为此,集成二者的互补优势,提出一种融合微波遥感... 详细信息

遥感反演与模型模拟是获取全球土壤湿度数据的两种基本手段,遥感反演可以获得相对较高的空间分辨率,但往往存在时空缝隙;陆面模型能够模拟土壤湿度的时空连续演进,但空间分辨率往往较粗。为此,集成二者的互补优势,提出一种融合微波遥感与模型模拟的全球无缝土壤湿度数据生成方法。具体地,针对SMAP(soil moisture active passive)卫星9 km土壤湿度数据的空缺区域,引入GLDAS Noah 0.25°的模型同化数据,建立二者之间的时空融合模型,通过对模型数据的降尺度实现对遥感数据的填补,进一步基于泊松方程方法进行残差校正,进而生成高精度的9 km日尺度土壤湿度无缝数据。实验结果证明,该方法可以有效结合遥感观测的空间分辨率优势与模型模拟的时空连续优势,提供时空无缝全球土壤湿度数据,更好地满足全球尺度水循环监测与水资源管理的需求。

关键词：土壤湿度时空无缝时空融合

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精细化局部语义与属性学习的行人重识别

计算机学报 2024年

作者：肖进胜吴婧逸郭浩文郭圆赵持恒王银武汉大学电子信息学院武汉大学资源与环境学院

行人的随身物品信息与属性描述是提高行人重识别任务性能的有效途径。在本文中，提出了一种精细化局部语义与属性学习的行人重识别网络，来提取行人的随身物品信息，同时从语义区域中获得行人的属性描述。首先，将特征聚类方法生成的随... 详细信息

行人的随身物品信息与属性描述是提高行人重识别任务性能的有效途径。在本文中，提出了一种精细化局部语义与属性学习的行人重识别网络，来提取行人的随身物品信息，同时从语义区域中获得行人的属性描述。首先，将特征聚类方法生成的随身物品区域融合到额外语义模型生成的语义解析结果中，解决目前较多额外语义解析模型遗漏行人随身物品信息的问题。其次，利用生成的语义区域作为身体标签，网络由全局特征构建这些区域的语义特征映射，然后从语义特征中预测与之相关的属性信息，增强行人的描述。最后，考虑到行人某些属性之间包含强相关性，构建重新加权模型来提高某些属性的置信分数，优化属性的预测准确率。将属性预测结果和行人的全局特征连接在一起，形成行人的鲁棒特征表示。在Market-1501和DukeMTMC-reID属性数据集上的实验表明，所提算法较基线网络分别得到了3.6%和6.4%的mAP指标增益，可以提高行人重识别任务的性能。

关键词：语义分析属性预测相关性行人重识别

基于深度学习的角膜活体共聚焦显微镜图像辅助识别系统的构建及应用

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中华实验眼科杂志 2024年第2期42卷 129-135页

作者：颜瑜琳蒋维艳程思敏周奕文于薏郑碧清杨燕宁武汉大学人民医院眼科中心武汉430060 武汉大学资源与环境学院武汉430079

目的构建基于深度学习的角膜活体共聚焦显微镜(IVCM)图像人工智能(AI)辅助识别系统,并评估其在临床上的应用价值。方法采用诊断试验研究方法,收集2021年5月至2022年9月于武汉大学人民医院及武汉大学中南医院行IVCM检查的331例受试者1886... 详细信息

目的构建基于深度学习的角膜活体共聚焦显微镜(IVCM)图像人工智能(AI)辅助识别系统,并评估其在临床上的应用价值。方法采用诊断试验研究方法,收集2021年5月至2022年9月于武汉大学人民医院及武汉大学中南医院行IVCM检查的331例受试者18860张角膜IVCM图像,经资深角膜专家对图像进行筛选分类后用于模型的训练及测试。模型包括低质量图像过滤模型、角膜图像诊断模型及角膜上皮层、前弹力层、基质层和内皮层4个层次识别模型,判断正常及异常角膜图像与对应角膜层次。选取360张独立于数据库的IVCM图像进行人机大赛,比较3位角膜专业高年资医师与人工智能对图片识别的准确度及用时。另选取8位未经过IVCM培训且临床经验少于3年的低年资医师对360张图像进行无模型辅助及模型辅助下识图,对2次评估结果进行差异分析以评估模型辅助效果。结果本诊断模型筛选高质量图像的准确度为0.954,在内部及外部测试集中,识别角膜正常/异常图像的总体准确度分别为0.916和0.896;在识别正常及异常图像的角膜层次中,内部测试集的准确度分别达到了0.983及0.925,外部测试集分别达到了0.988及0.929。人机大赛中,模型总体的识别准确度为0.878,与3名高年资医师的平均准确度相近,且评估速度远高于高年资医师,约为其300倍。低年资医师经机器辅助后对图像正/异常及层次诊断的总体平均准确度为0.816±0.043,明显高于模型辅助前的0.669±0.061,差异有统计学意义(t=6.304,P<0.001)。结论成功构建了一种基于深度学习的IVCM角膜图像辅助识别系统,可以较准确地分辨正常/异常图像并诊断图像对应角膜层次,能够提高临床诊断效率并辅助医师训练学习。

关键词：显微镜,共焦角膜人工智能深度学习

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隐喻地图的基本理论问题

地球信息科学学报 2024年第1期26卷 72-84页

作者：苏世亮王令琦杜清运张江玥亢孟军翁敏武汉大学资源与环境科学学院武汉310029

学术界关于隐喻地图的相关研究依然处于初级探索阶段。隐喻地图的合理概念范畴、生产机制、话语生产原理、设计框架等基本理论问题尚未得到解决。针对这些局限性,本研究以隐喻地图的生成机制和话语生产原理等基本理论问题为具体突破点,... 详细信息

学术界关于隐喻地图的相关研究依然处于初级探索阶段。隐喻地图的合理概念范畴、生产机制、话语生产原理、设计框架等基本理论问题尚未得到解决。针对这些局限性,本研究以隐喻地图的生成机制和话语生产原理等基本理论问题为具体突破点,首先定义符号学视角下“地图”的概念,并以此为基础从认知语言学相关理论入手,在阐释地图隐喻功能的基础上,界定了隐喻地图的基本概念及内涵,同时甄别出隐喻地图形象性和多义性两大基本特征;其次,通过厘清视觉隐喻发生的原理,解析了隐喻地图“相似性融合-相似性凸显-符号化”的生成机制;再次,引入语言符号学理论明晰了隐喻地图的话语生产原理,构建了基于“组合关系-聚合关系”的符号组构原理和“刺点生成”的语义传递法则;最后,以生成机制及话语生产原理为基础,提出了“明确主体-构建喻体-营造语境”的隐喻地图设计理论框架,并结合实际案例论证了其合理性和可操作性,以期为隐喻地图理论体系构建与实践应用提供参考。

关键词：隐喻地图视觉隐喻生成机制话语生产符号学地图学理论专题地图设计

融合建筑物所有权及其附属权利的LADM-BIM数据模型研究

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地球信息科学学报 2024年第5期26卷 1229-1242页

作者：刘承承朱海红李霖武汉大学资源与环境科学学院武汉430079

在居民物权意识不断增强的背景下,城市中涉及建筑物所有权、地役权和采光权的法律纠纷案例数量不断增加,对城市和谐社区的构建带来了不利影响,同时也消耗了大量社会资源。然而,现有研究一方面过多地侧重于这些权利的法律描述,另一方面... 详细信息

在居民物权意识不断增强的背景下,城市中涉及建筑物所有权、地役权和采光权的法律纠纷案例数量不断增加,对城市和谐社区的构建带来了不利影响,同时也消耗了大量社会资源。然而,现有研究一方面过多地侧重于这些权利的法律描述,另一方面则局限于仅利用三维技术构建所有权空间模型,缺乏对建筑物所具有的复杂所有权的空间结构及其附属权利(地役权和采光权)的深入的研究。本文深入分析了法律背景下建筑物所有权、地役权和采光权的三维建模的数据需求,通过扩展工业基础类(IFC),将土地管理领域模型(LADM)中的权利人包、空间单元包、权限管理包和测量与空间表达包映射到IFC标准中,实现了LADM和建筑物信息模型(BIM)的无缝集成,构建了一个三维数据模型。该模型考虑了建筑物所有权空间的复杂结构及其计算规则,对于地役权则特别考虑了水平和垂直方向上的三维实例化,采光权则考虑了相邻采光权和采光地役权及其参数的计算。LADM和BIM的整合使所提出的模型能够清晰呈现物理对象的空间特征,同时反映了建筑物的权利、限制和责任(RRR)的法律信息。为了验证模型的可行性和实用性,选取了真实的法律纠纷案例进行解析实验。结果表明,本文构建的模型可以区分所有权内部空间及其复杂结构,并能对地役权和采光权进行三维表达,同时包含了权属信息,为对法律空间的认知提供了更为明晰的理解,从而为解决相关纠纷提供可靠和坚实的技术方案。

关键词：建筑物所有权地役权采光权三维数据模型数据需求 LADM BIM/IFC 法律纠纷

连续周年轮作休耕对土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

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环境科学 2024年第3期45卷 1644-1654页

作者：鲁泽让李永梅杨春怀夏梓泰程伟威王自林赵吉霞范茂攀云南农业大学资源与环境学院昆明650201

为探究连续周年轮作休耕对红壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响,以坡耕地红壤为研究对象,采用湿筛法和重铬酸钾-浓硫酸外加热法分别测定水稳性团聚体和有机碳含量,分析了2020~2022年玉米-苕子-玉米轮作(M-V-M)、玉米-豌豆-玉米轮作(M-P... 详细信息

为探究连续周年轮作休耕对红壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响,以坡耕地红壤为研究对象,采用湿筛法和重铬酸钾-浓硫酸外加热法分别测定水稳性团聚体和有机碳含量,分析了2020~2022年玉米-苕子-玉米轮作(M-V-M)、玉米-豌豆-玉米轮作(M-P-M)、玉米-冬闲-玉米(M-F-M)和周年休耕(F-F-F)这4个处理下土壤团聚体稳定性及有机碳含量变化特征以及两者间的相互关系.结果表明,在2021年和2022年中,F-F-F、M-V-M和M-P-M处理的>2 mm团聚体含量较M-F-M分别显著提高了67.01%~100.92%、29.71%~33.67%和29.68%~38.07%;2021年和2022年中F-F-F、M-V-M的团聚体稳定性参数显著高于M-F-M(P2 mm团聚体含量、GMD(几何平均直径)和MWD(平均重量直径)及F-F-F处理的R_(0.25)(>0.25mm团聚体含量)、MWD和>2 mm团聚体含量随着轮作休耕年限的延长而增加,而F-F-F处理下1~2 mm和<0.25 mm团聚体含量随着休耕年限的增加而降低.绿肥轮作和休耕处理均能够提高SOC含量,且F-F-F和M-V-M处理的SOC含量随年限的延长而增加.相关性分析表明,所有处理下SOC含量与R_(0.25)呈极显著正相关,与GMD呈显著正相关;F-F-F处理下的R_(0.25)和GMD及M-V-M处理下的GMD和MWD均与SOC含量显著正相关.结果表明,连续周年轮作休耕有利于提高土壤大团聚体含量、团聚体稳定性和SOC含量,可为我国南方坡耕地红壤区推行合理的连续周年轮作休耕模式和水土流失防治提供理论依据.

关键词：绿肥轮作休耕团聚体稳定性土壤有机碳

生物炭对四环素和铜复合污染土壤生菜生长及污染物累积的影响

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环境科学 2024年第5期45卷 3037-3046页

作者：郑晨格裴欢欢张亚珊李嘉欣刘奋武乔星星秦俊梅山西农业大学资源环境学院太谷030800

通过生菜盆栽试验,研究四环素(TC)和铜(Cu)复合污染胁迫下施用不同生物炭(苹果枝条、玉米秸秆和谷子秸秆生物炭及其改性生物炭)对生菜生长的影响.结果表明,与CK相比,添加生物炭处理的生菜株高、根长、株鲜重和根鲜重均显著增加(P<0.05)... 详细信息

通过生菜盆栽试验,研究四环素(TC)和铜(Cu)复合污染胁迫下施用不同生物炭(苹果枝条、玉米秸秆和谷子秸秆生物炭及其改性生物炭)对生菜生长的影响.结果表明,与CK相比,添加生物炭处理的生菜株高、根长、株鲜重和根鲜重均显著增加(P<0.05).添加不同生物炭可以在不同程度上提高生菜生理指标中硝态氮、叶绿素和可溶性蛋白含量,降低丙二醛、脯氨酸含量以及过氧化氢酶活性,在幼苗期和成熟期生物炭对生菜生理指标的影响趋势一致.与CK相比,添加生物炭后生菜地上部和地下部的TC和Cu含量均有不同程度的降低,生菜地上部TC和Cu分别降低了2.49%~92.32%和12.79%~36.47%,地下部TC和Cu分别降低了12.53%~55.64%和22.41%~42.29%.相关性分析表明,生菜硝态氮、叶绿素和可溶性蛋白含量与生菜TC含量呈显著负相关,丙二醛、脯氨酸含量以及过氧化氢酶活性与生菜TC含量呈显著正相关,生菜抗性基因与TC含量呈显著正相关(P<0.05).总体趋势上,改性生物炭对提高生菜生长及降低污染物累积的效果优于原生物炭,其中改性谷子秸秆生物炭的修复效果最佳.

关键词：生物炭四环素(TC) 铜(Cu) 四环素类抗生素抗性基因(TC ARGs) 生菜

微塑料对土壤N_(2)O排放及氮素转化的影响研究进展

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环境科学 2024年第5期45卷 3059-3068页

作者：刘一戈杨安琪陈舒欣牛英奕卢瑛李博华南农业大学资源环境学院广州510642

微塑料(MPs)在土壤环境中的作用和影响逐渐受到关注,但其对土壤氮素循环及其影响机制并不明确.氧化亚氮(N2O)是农田土壤氮素循环中重要的温室气体之一,其主要来源于微生物参与的氮转化过程.微塑料对土壤氮转化过程及相关功能酶和基因都... 详细信息

微塑料(MPs)在土壤环境中的作用和影响逐渐受到关注,但其对土壤氮素循环及其影响机制并不明确.氧化亚氮(N2O)是农田土壤氮素循环中重要的温室气体之一,其主要来源于微生物参与的氮转化过程.微塑料对土壤氮转化过程及相关功能酶和基因都能够产生影响,其在土壤中不断富集可能造成土壤N_(2)O排放规律的改变.由于微塑料自身的复杂性以及不同试验在时空上的变异,导致微塑料对土壤氮素转化和N_(2)O排放产生不同了影响,增大了对土壤N_(2)O排放和土壤氮素转化的评估难度.目前,微塑料在土壤N_(2)O排放、氮素含量、相关功能酶活性和功能基因丰度的研究上未得出统一的结论,缺少在更广的尺度(如盆栽尺度)、更多元的角度(如反硝化过程、DNRA过程等)和更先进的手段上(如同位素技术)探究其影响机制的研究.因此,通过归纳微塑料对土壤氮循环影响的不同观点,能更全面地认识微塑料对土壤氮循环存在的影响,可为气候变化条件下土壤微塑料富集对土壤氮素循环过程以及N_(2)O排放规律的影响提供一定的理论基础.

关键词：微塑料(MPs) 氧化亚氮(N_(2)O) 氮素转化速率功能基因酶活性

大冶湖沉积物氮磷形态分布特征及生态风险评价

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环境科学学报 2024年第6期44卷 161-173页

作者：刘欣月李海波刘胜山何文杰董浩程艳乔俊豪徐银湖北大学资源环境学院武汉430062

为探究城市湖泊的内源污染环境现状,以黄石市大冶湖为研究对象,开展其冬夏季沉积物氮磷形态分布特征解析及生态风险评估.结果表明:沉积物中总氮(TN)的平均含量为3491 mg·kg^(-1),处于国内各湖泊中上游水平;而可转化态氮(TTN)的平均含... 详细信息

为探究城市湖泊的内源污染环境现状,以黄石市大冶湖为研究对象,开展其冬夏季沉积物氮磷形态分布特征解析及生态风险评估.结果表明:沉积物中总氮(TN)的平均含量为3491 mg·kg^(-1),处于国内各湖泊中上游水平;而可转化态氮(TTN)的平均含量较低,为761.0 mg·kg^(-1).分析氮的赋存形态可知,相比于IEF-N(离子交换态氮)、SAEF-N(强碱可浸取态氮)、WAEF-N(弱酸浸取态氮),夏冬季4种形态的TTN均以SOEF-N(强氧化剂态氮)为主,说明沉积物中有机氮的含量较高;沉积物中总磷(TP)平均含量为622 mg·kg^(-1),生物可利用磷(BAP)年均含量处于国内各湖泊中间水平,为253.6 mg·kg^(-1).从磷形态来看,夏季4种无机磷形态的含量排序为HCl-P(钙结合态磷)>金属氧化物结合态磷(NaOH-P)>可还原态磷(BD-P)>弱吸附态磷(NH_(4)Cl-P),而冬季为BD-P>NaOH-P>HCl-P>NH_(4)Cl-P,说明沉积物磷形态与季节关联性较大.相关性结果表明:夏季WAEF-N、SAEF-N与TP、NH_(4)Cl-P、BD-P、NaOH-P均呈现出明显的正相关性(p<0.01),相关性系数(R^(2))普遍超过0.6,推测大冶湖沉积物中氮形态与磷形态可能存在同源性.沉积物与上覆水、间隙水氮磷的相关性热图显示,大冶湖水体中的氮污染主要来自于外源氮的输入;而磷污染受控于沉积物的内源释放,且季节差异影响明显,夏季磷的内源释放风险更高.生态风险评价表明,大冶湖的狭长型形态导致不同区域的氮磷污染风险存在较大差异,其沉积物磷污染较氮污染明显,属于轻度污染,污染风险整体呈现西高东低的趋势.

关键词：大冶湖沉积物氮磷形态分布特征生态风险评价