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联合混合CNN和相似性评估的异源影像无监督变化检测方法

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地球信息科学学报 2025年

作者：庄会富郭建林薛倩张宇中国矿业大学自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室宁夏理工学院建筑与环境学院

【目的】异源影像变化检测是遥感领域的研究热点，现有研究通常先把异源影像通过域迁移方法得到伪同源影像，再从伪同源影像中提取变化信息，存在异源影像中地物特征的互补信息利用不充分问题。本文围绕域迁移得到的多时相异源影像对（... 详细信息

【目的】异源影像变化检测是遥感领域的研究热点，现有研究通常先把异源影像通过域迁移方法得到伪同源影像，再从伪同源影像中提取变化信息，存在异源影像中地物特征的互补信息利用不充分问题。本文围绕域迁移得到的多时相异源影像对（每个时相都有一对异源影像）开展变化检测，为解决多时相异源影像对的时相-空间-频谱联合特征融合提取，并在无标注样本情况下进行无监督变化检测等极具挑战性的问题，提出了一种联合混合卷积网络和相似性评估的异源影像无监督变化检测方法。【方法】首先利用本文提出的基于斑块相似性评估的伪标签样本数据集生成方法，克服深度学习变化检测模型对人工标注样本数据的依赖。然后，构建了融合异源影像的2维、3维混合卷积神经网络模型，用于提取变化信息。【结果】该模型不仅可充分利用异源影像之间的特征互补优势，还可有效提取多时相异源影像对的时相-空间-频谱联合特征，可在伪标签样本数据驱动下实现无监督变化检测。为了验证本文提出方法的有效性，在基于循环一致生成对抗网络获取的多时相异源影像对数据上进行了实验，包括曙光和格洛斯特数据集，并与传统方法、深度学习方法和本文方法的消融方法进行了定性和定量比较。【结论】本文方法通过样本数据的无监督选取，提高了异源影像变化检测的自动化程度；同时，与前述对比方法中最好的变化检测结果相比，本文方法在2个数据集上的平均F1-Score提高了2.54%，有效提高了变化检测结果的可靠性。

关键词：变化检测异源影像混合卷积网络无监督相似性评估

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宁夏彭阳近30 a气候变化特征分析

河北师范大学学报(自然科学版) 2025年

作者：韩世昌张成军杨文海袁心王桂芳中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室宁夏回族自治区防灾减灾重点实验室固原市气象局宁夏气象台彭阳县气象站

利用彭阳国家气象观测站1991 2020年气温、降水量、日照时数和风速资料,采用气候倾向率、累积距平值等方法,研究分析彭阳站近30 a气候及气候变化特征,对比彭阳国家气象观测站与宁夏、黄河上游等地在气候和气候变化方面的异同,补充宁夏... 详细信息

利用彭阳国家气象观测站1991 2020年气温、降水量、日照时数和风速资料,采用气候倾向率、累积距平值等方法,研究分析彭阳站近30 a气候及气候变化特征,对比彭阳国家气象观测站与宁夏、黄河上游等地在气候和气候变化方面的异同,补充宁夏气候变化研究成果.研究表明:1)彭阳站年平均气温呈显著上升趋势,气候倾向率为0.48℃/10a,高于宁夏、黄河上游平均升温幅度,通过1%显著性检验,在1997年发生突变;近10 a,彭阳站冬季平均升温幅度高于宁夏,10月升温最大;2)年降水量呈显著增加趋势,气候倾向率为59.1 mm/10 a,通过5%显著性检验,在2009年发生突变,明显高于黄河上游降水增加速率;春、夏、秋季降水增加高于宁夏南部平均值;冬季降水量下降(12月和1月),与宁夏南部山区不同;3)年日照时数呈减少趋势,气候倾向率为-66.3 h/10 a,在2013年发生明显突变;各月日照时数全部下降;年内月分布特征呈双峰型,最大值在6月,不同于温度、降水的单峰型分布;4)年平均风速显著增大,气候倾向率为0.095 m/(s·10 a),通过5%显著性检验,在2005年发生突变;各月大风日数大部下降;年内月大风日数分布呈双峰型,最大值在5月;5)与宁夏南部山区其他国家气象观测站相比,彭阳站年平均气温最高超过35℃,且极端最低温度最低、日最大降水强度最大、年平均风速最小.

关键词：气候变化气温降水日照时数风速

1984—2021年黄河口及邻近海域悬浮物锋面变化特征及影响因素研究

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2025年第1期55卷 25-38页

作者：郝祚千陈民强赵盖博任兆鹏江文胜王涛胡连波边昌伟中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100 中山大学海洋科学学院广东珠海528478 中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室山东青岛266100 青岛市气象局山东青岛266003 中国海洋大学信息科学与工程学部山东青岛266100

本研究利用Landsat卫星遥感数据提取了1984—2021年黄河口及其邻近海域的悬浮物锋面(Suspended sediment fronts,SSF),并分析了SSF位置的季节和年代际变化特征。结果表明,SSF的位置存在显著的季节变化,冬季距河口最远而夏季距河口最近,... 详细信息

本研究利用Landsat卫星遥感数据提取了1984—2021年黄河口及其邻近海域的悬浮物锋面(Suspended sediment fronts,SSF),并分析了SSF位置的季节和年代际变化特征。结果表明,SSF的位置存在显著的季节变化,冬季距河口最远而夏季距河口最近,平均距离分别为45.6与24.2 km。通过黄河口海域表层悬浮物浓度的年代际变化推测SSF在1984—2021年向河口方向收缩了大约25.6%。黄河口附近气象站的风速分析结果表明,风速在近40年的减小是SSF向河口收缩的主要原因;黄河入海水沙虽然也存在显著下降的趋势,但对黄河口SSF年代际变化的直接影响很小。

关键词：悬浮物锋面 Landsat卫星黄河口年代际变化悬浮物浓度

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夏玉米不同阶段及类型倒伏对籽粒灌浆及产量的影响

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中国生态农业学报(中英文) 2025年

作者：李树岩杨光仙余卫东薛昌颖魏庆伟周佳布侯英雨中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点实验室/河南省气象科学研究所鹤壁市气象局国家气象中心

倒伏是影响夏玉米高产稳产的重要灾害因素，为研究不同阶段和类型倒伏对夏玉米籽粒灌浆及产量的影响，本研究选取‘郑单1002’ （稀植大穗型）和‘豫单9553’ （密植小穗型） 2个品种，在4个关键生育阶段（大喇叭口期E1、花期E2、籽... 详细信息

倒伏是影响夏玉米高产稳产的重要灾害因素，为研究不同阶段和类型倒伏对夏玉米籽粒灌浆及产量的影响，本研究选取‘郑单1002’ （稀植大穗型）和‘豫单9553’ （密植小穗型） 2个品种，在4个关键生育阶段（大喇叭口期E1、花期E2、籽粒建成期E3和灌浆中期E4）设定3种倒伏类型（轻度根倒伏EQ、重度根倒伏EZ和茎折倒伏EJ）的田间控制试验。利用Logistics曲线模拟了籽粒灌浆动态，分析倒伏后籽粒灌浆的速增期T1、渐增期T2、缓增期T3的持续时间及灌浆速率等参数的变化，定量评估不同倒伏处理的产量灾损。结果表明: Logistics曲线模拟夏玉米籽粒灌浆动态决定系数均在0.98以上，拟合效果较好。分析籽粒灌浆模拟参数变化，在E3和E4阶段倒伏处理后，理论最大百粒重K值显著降低，且‘郑单1002’的K值降幅高于‘豫单9553’。其中E3阶段倒伏K值显著下降8.8%～16.5% （EZ）和15.4%～22.3% （EJ）， E4阶段倒伏K值显著下降6.0%～16.0% （EZ）和14.9%～18.8% （EJ）。除第一阶段外，倒伏发生后平均灌浆速率Gavg、最大灌浆速率Gmax以及灌浆速率最大时的籽粒质量Wmax均受到显著影响，两个品种E2阶段平均灌浆速率下降10.5%～11.8% （EZ）和12.4%～14.6% （EJ）， E3阶段平均灌浆速率下降18.0%～18.1% （EZ）和17.6%～21.2% （EJ）， E4阶段平均灌浆速率下降13.6%～16.6% （EZ）和14.1%～23.0% （EJ）。各阶段倒伏处理后， 2个品种的3个灌浆时期的持续时间与对照差异均不显著，但灌浆速率下降明显，且差异主要体现在T2和T3时期。E1阶段EJ处理后的灌浆速率G2和G3显著下降， E2、E3和E4阶段的EJ和EZ倒伏处理的灌浆速率G2和G3均显著下降。各阶段EQ倒伏对籽粒灌浆影响均不显著。分析倒伏后夏玉米产量变化， E2、E3和E4阶段对产量影响大，平均减产18.2%～21.1% （‘郑单1002’）和21.1%～24.0% （‘豫单9553’），其中EJ倒伏的减产幅度最高，其次是EZ倒伏，从总体产量水平来看倒伏对‘豫单9553’的产量影响较‘郑单1002’更大。综上所述，夏玉米生长中后期发生倒伏显著降低籽粒灌浆速率，且主要影响速增期和缓增期的灌浆速率，倒伏显著降低产量，特别是对密植小穗型品种‘豫单9553’的产量影响更大。

关键词：倒伏籽粒灌浆 Logistics模拟夏玉米

基于CLIMEX模型的大豆南（北）方茎溃疡病菌在中国的潜在适生区预测

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大豆科学 2025年

作者：陈艺芳汤敬诚王佳楠海南大学热带农林学院海南大学热带农林生物灾害绿色防控教育部重点实验室海南大学儋州入侵生物海南省野外科学观测研究站

大豆南（北）方茎溃疡病是危害大豆生产的严重病害。本研究以大豆南方茎溃疡病菌Diaporthe aspalathi和大豆北方茎溃疡病菌Diaporthe caulivora的地理分布、适宜气候数据和基础生物学特性为基础，利用CLIMEX模型预测其在我国当前和未来... 详细信息

大豆南（北）方茎溃疡病是危害大豆生产的严重病害。本研究以大豆南方茎溃疡病菌Diaporthe aspalathi和大豆北方茎溃疡病菌Diaporthe caulivora的地理分布、适宜气候数据和基础生物学特性为基础，利用CLIMEX模型预测其在我国当前和未来气候条件下的潜在适生区域。结果表明，在当前气候条件下，大豆南方茎溃疡病菌主要适生区集中分布在广西、广东、福建、湖南、江西等南方大多数地区，且均为大范围全省高度适生，而北方除辽宁省南部地区属于小范围中低适生区外，黑龙江省、吉林省大豆主产地为非适生区。与之相对应的是，大豆北方茎溃疡病菌的中高适生区主要集中在北方的黑龙江省、吉林省和辽宁省等大豆主产地；而南方的广西、广东、福建、湖南、江西等大多数地区为非适生区，在南方非适生区以外的局部小范围地区为低适生区，呈零散分布。在未来气候条件下，大豆南方茎溃疡病菌适生区域面积呈不断缩小的趋势，有个别地区由高适生区变为中低适生区，甚至非适生区，而大豆北方茎溃疡病菌适生区域不断向北延伸，适生区域逐渐缩减，且同历史气候情景下的适生区预测结果类似，呈零散分布。研究结果对预防这两种病害传入我国的检疫防控工作，具有较强的科学指导意义。

关键词：大豆南方茎溃疡病菌大豆北方茎溃疡病菌 CLIMEX模型适生区

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矿山采空区边坡动态稳定性评价方法

工程科学学报 2025年第2期47卷 215-223页

作者：杜岩张洪达谢谟文蒋宇静张明贾北凝北京科技大学城市地下空间工程北京市重点实验室北京100083 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地青岛266590 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室淮南232001 北京综建科技有限公司北京100007

矿山边坡因采空区沉降引发的斜面岩土体崩塌破坏,是一种破坏力极强的地质灾害.由于传统的稳定性评价方法未考虑采空区沉降造成的应力场变异,难以实现矿山边坡的动态稳定性评价,因而在矿山地质灾害预警预防方面存在诸多限制.基于此,本研... 详细信息

矿山边坡因采空区沉降引发的斜面岩土体崩塌破坏,是一种破坏力极强的地质灾害.由于传统的稳定性评价方法未考虑采空区沉降造成的应力场变异,难以实现矿山边坡的动态稳定性评价,因而在矿山地质灾害预警预防方面存在诸多限制.基于此,本研究针对矿山采空区滑坡的成因机制,建立了一套适用于矿山边坡的动态稳定性评价方法.首先通过构建采空区沉降分析模型,计算采空区上方岩体的沉降范围及其产生的冲击作用力,分析沉降对坡体应力场的影响,并在此基础上对传统不平衡推力法进行修正.案例分析结果显示,传统方法未考虑采空区沉降作用和锁固段的破坏情况,导致稳定性系数计算偏大,为1.355.而改进方法通过考虑采空区沉降信息,计算得出锁固段稳定性系数为0.667,整体稳定性系数为0.979,与矿山采空区边坡实际破坏情况一致.当沉降位移比(SHDR)大于0.73时,采空区边坡稳定性会发生明显变异,因而会在相对安全的工况下发生失稳破坏.改进方法通过考虑采空区沉降作用和锁固段的破坏情况,可以更好地实现矿山边坡稳定性的评价,为矿区更好地应对类似地质灾害提供有效参考.

关键词：采空区边坡动态稳定性评价采空区沉降锁固段沉降位移比

基于遥感数据的河谷地区气候水文变化特征及区域差异--以宝鸡地区为例

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水土保持研究 2025年第1期32卷 181-194页

作者：刘引鸽罗紫薇郭慧君李丹丹林茂琦吕欣怡宝鸡文理学院地理与环境学院陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室陕西宝鸡721013

[目的]探究不同分区气候水文多要素变化特征,为该地水资源管理及可持续开发利用提供区域性的科学依据。[方法]基于1950-2021年的卫星遥感数据,选取宝鸡地区9个县区的气温、地表温度、降水量、蒸发量、低层云量、总云量、紫外强度、相对... 详细信息

[目的]探究不同分区气候水文多要素变化特征,为该地水资源管理及可持续开发利用提供区域性的科学依据。[方法]基于1950-2021年的卫星遥感数据,选取宝鸡地区9个县区的气温、地表温度、降水量、蒸发量、低层云量、总云量、紫外强度、相对湿度、径流、地表径流和地下径流11种要素,采用自适应噪声经验模态分解法(CEEMDAN)和重标极差R/S分析方法,分析了近70年该区域多气象水文要素时空特征及区域差异,探讨了不同分区气候水文要素变化的延续性及未来趋势。[结果](1)区域仅年气温和地温呈上升趋势,其余要素的年均趋势均呈下降趋势,各要素趋势率分别为0.27℃/10 a,0.25℃/10 a,-40.97 mm/10 a,-0.59 mm/10 a,-1.14%/10 a,-0.17%/10 a,-4060.4 J/(m^(2)·10 a),-0.99%/10 a,-3.6 mm/10 a,-1.61 mm/10 a和-1.94 mm/10 a。季节变化上,冬季气温和地温上升趋势最大,夏季降水减少幅度最大,紫外强度仅在春季表现为上升趋势,春季相对湿度减小最大,低层云量春季减小最大,径流和地表径流夏季的下降趋势最大,地下径流秋季的下降趋势最大。千陇丘陵区各要素的变率都较大;(2)空间上,年气温、地温、蒸发量和紫外强度的高值多分布于千陇丘陵区和渭河川塬区,年降水量、低层云量、总云量、相对湿度、径流、地表径流和地下径流的高值区多分布在秦岭关山区。除凤县和眉县的蒸发量外,其他要素在各县区的升降趋势均与其在整个地区的趋势一致;(3)各气象水文要素具有2~3 a,4~5 a,7~9 a,11~13 a,19~35 a为主的年代际振荡周期;(4)未来宝鸡地区各气象水文要素均延续历史的上升或下降趋势,但延续时长不同,其中千陇丘陵区、渭河川塬区和秦岭关山区均存在最长延续时长10 a和最短延续时长4 a。[结论]宝鸡地区气候整体朝暖干化方向发展,各分区气候水文变化具有明显差异,且均存在明显振荡周期和正持续特征。

关键词：气象水文要素时空变化自适应噪声分解法重标极差分析法遥感数据

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高温冻土双屈服面统一本构模型及其验证

岩土工程学报 2025年第1期47卷 135-143页

作者：王涛凡红王康任周国庆王亮亮中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 深圳市城市公共安全技术研究院有限公司城市安全风险监测预警应急管理部重点实验室广东深圳518023 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 深圳市城市公共安全技术研究院有限公司深圳市城市灾害数字孪生重点实验室广东深圳518023

高温冻土本构模型是准确计算冻土体应力与变形的关键。基于修正剑桥模型及双屈服面理论,考虑高温冻土黏聚力及内摩擦角的影响,以整体变形ε_v-lnp曲线描述试样变形特征,采用应力路径相关因子修正当前屈服面及参考屈服面硬化参量,建立了... 详细信息

高温冻土本构模型是准确计算冻土体应力与变形的关键。基于修正剑桥模型及双屈服面理论,考虑高温冻土黏聚力及内摩擦角的影响,以整体变形ε_v-lnp曲线描述试样变形特征,采用应力路径相关因子修正当前屈服面及参考屈服面硬化参量,建立了一个高温冻土双屈服面统一本构模型。结合弹塑性理论推导获得了应力应变关系的增量形式,给出了模型参数的含义与简便确定方法,定义了反映高温冻土当前状态的固结参数及潜在强度,剖析了其与硬化参量之间的相互依赖、相互制约动态循环关系,分析了整个应力路径中的模型状态演化过程,利用试验数据对构建的本构模型进行了验证,结果表明提出的本构模型能够很好地预测高温冻土在常规三轴应力路径下的应力应变行为。

关键词：冻土冻土力学强度变形本构模型

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直线导轨式隔震装置的设计与性能研究

地震工程学报 2025年第1期47卷 50-59页

作者：赵守江柏文故宫博物院北京100009 中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

为确保馆藏文物的地震安全,研制出一款新型直线导轨式隔震装置,采用振动台试验和理论分析方法对其有效性进行验证。首先阐述装置的构造和工作机理,推导出装置的刚度和黏滞阻尼系数表达式;然后制作原型样机并通过振动台试验验证其隔震有... 详细信息

为确保馆藏文物的地震安全,研制出一款新型直线导轨式隔震装置,采用振动台试验和理论分析方法对其有效性进行验证。首先阐述装置的构造和工作机理,推导出装置的刚度和黏滞阻尼系数表达式;然后制作原型样机并通过振动台试验验证其隔震有效性;最后依据所测基本参数,建立装置单向水平隔震系统的动力方程并开展数值分析。结果表明,该隔震装置结构简单、性能可靠,具有摩擦系数低、起滑加速度阈值小,以及刚度和阻尼灵活可调的特点;它可以在满足位移限值的情况下达到设定隔震目标,且自复位效能力强、残余位移小。装置理论分析结果与试验实测动力响应吻合程度高,且吻合程度随地震动峰值的提高而进一步增强。该理论分析方法可以用于指导装置参数设计和隔震性能评估。

关键词：文物隔震直线导轨式振动台试验数值模拟