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差异特征注意力引导的偏振图像高光移除

光学技术 2024年第2期50卷 247-256页

作者：袁东张健余洋洋张志良山东省水利勘测设计院有限公司济南市数字孪生与智慧水利重点实验室山东济南250013 河海大学信息学部信息科学与工程学院智能视觉感知实验室江苏常州213200

针对光照不均匀或者工件光滑反光材质导致的产生高亮光斑问题,提出差异特征注意力引导的偏振图像高光区域去除算法,采用两阶段式网络结构来获取高质量的高光去除结果。第一阶段利用U-Net网络提取多层次高低级特征;第二阶段设计差异特征... 详细信息

针对光照不均匀或者工件光滑反光材质导致的产生高亮光斑问题,提出差异特征注意力引导的偏振图像高光区域去除算法,采用两阶段式网络结构来获取高质量的高光去除结果。第一阶段利用U-Net网络提取多层次高低级特征;第二阶段设计差异特征注意力引导模块,在特征空间中建立镜面反射和漫反射间的相关性模型,补充增强漫反射层图像原始特征。此外,制作了用于偏振去高光的数据集来验证网络性能。定量和定性实验表明提出的算法去高光能力优于现有算法。

关键词：光谱学偏振成像高光移除两阶段网络差异特征注意力 U-Net网络

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数字孪生泵站三维智能巡检的研究与应用

南水北调与水利科技（中英文） 2024年第4期22卷 788-797页

作者：刘思微田莹徐永兵徐征和张航钒济南大学水利与环境学院济南250022 山东省水利勘测设计院有限公司济南市数字孪生与智慧水利重点实验室济南250013 南水北调东线山东干线有限责任公司济南250000 山东省水利勘测设计院有限公司济南250013

基于数字孪生技术,深入探讨建筑信息化模型(building information modeling,BIM)与智能图像识别技术在智能巡检领域的集成挑战及其对泵站设备异常等异常事件快速响应能力的提升方法。将BIM轻量化后与网络地理信息系统(Web geographic in... 详细信息

基于数字孪生技术,深入探讨建筑信息化模型(building information modeling,BIM)与智能图像识别技术在智能巡检领域的集成挑战及其对泵站设备异常等异常事件快速响应能力的提升方法。将BIM轻量化后与网络地理信息系统(Web geographic information system,WebGIS)相结合,为三维智能巡检搭建数字孪生场景。在此基础上,集成视频融合技术与智能识别算法,构建BIM技术耦合图像识别技术的三维智能巡检系统,实现BIM与视频监控虚实交互,快速直观地展示告警信息,辅助值班人员快速响应设备异常等事件。结果表明:BIM技术耦合图像识别技术在数字孪生泵站中具有巨大的潜力,可以有效提高巡检质量,为泵站智慧化管理作依托。

关键词：数字孪生 BIM WebGIS 智能图像识别三维智能巡检泵站

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融合多源空间数据的复杂场景真三维模型构建方法

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测绘通报 2024年第4期 13-17页

作者：周保兴王兵张航钒马登月刘喜珠山东交通学院交通土建工程学院山东济南250357 济南市数字孪生与智慧水利重点实验室山东济南250013 山东省调水工程运行维护中心莱州管理站山东莱州261400 山东省水利勘测设计院有限公司山东济南250013

城市三维模型已经在城市建设、社会服务等诸多领域得到广泛应用,为快速、精确地构建三维城市模型,满足城市精细规划和管理的需求,本文围绕快速、合理、准确地构建真三维模型这一主线,以城市地形和地物为研究对象,提出了由地形到地物、... 详细信息

城市三维模型已经在城市建设、社会服务等诸多领域得到广泛应用,为快速、精确地构建三维城市模型,满足城市精细规划和管理的需求,本文围绕快速、合理、准确地构建真三维模型这一主线,以城市地形和地物为研究对象,提出了由地形到地物、由概略到精细的城市三维模型快速构建方案,实现了城市基础地形、建筑物和其他三维场景的快速建模,并基于Skyline平台对提出的建模思路进行了具体的实现,形成了完整的操作流程。

关键词：多源空间数据数据转换融合建模点云数据倾斜影像

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降雨径流过程对不透水面空间分布的响应解析

水利水电技术（中英文） 2024年第7期55卷 45-54页

作者：石虹远梅超刘家宏王佳栾清华宋天旭董莉榕李玉龙河北工程大学河北省智慧水利重点实验室河北邯郸056038 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 水利部数字孪生流域重点实验室(筹) 北京100038 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098

【目的】城市化导致城市下垫面空间特征复杂化,其中显著特征是不透水面与透水面之间形成复杂的空间关系,对城市地表径流过程产生一定影响。进一步探索降雨径流过程对不透水面空间分布的响应机理,有利于深化城市水文效应科学认知。【方... 详细信息

【目的】城市化导致城市下垫面空间特征复杂化,其中显著特征是不透水面与透水面之间形成复杂的空间关系,对城市地表径流过程产生一定影响。进一步探索降雨径流过程对不透水面空间分布的响应机理,有利于深化城市水文效应科学认知。【方法】开展了降雨径流试验,基于试验数据对二维水动力模型参数进行了率定和验证,并基于所得参数构建了区域大小为1 km×1 km的降雨径流模型,开展了3场真实降雨情景和4类(不透水面上、中、下游和随机分布)城市不透水面空间分布情景下的地表径流过程模拟,对不同情景下的地表径流过程和径流特征进行了分析。【结果】结果表明:在降雨情景A(降雨量10.0 mm)和20%不透水率情景下,上游分布和随机分布之间的径流系数差值占比最大,可达59.9%;在降雨情景B下(降雨量51.8 mm),最大径流流量差值占比为67%。【结论】在同一不透水率下,不透水面空间分布对地表径流过程和径流特征值有一定影响,其影响程度通常随着降雨强度的增加而减小;在同一降雨和不透水率下,在设置的4类不透水面空间分布情景中,不透水面随机分布对径流过程的影响相对其他分布较大。研究结果可为城市径流管控与洪涝防治提供一定参考。

关键词：数值模拟城市内涝降雨径流过程不透水面城市化

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基于DBSCAN-RF洪水分类的洪水预报应用研究

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水利水电技术（中英文） 2024年第3期55卷 77-89页

作者：甘甜郑英蒋云钟赵红莉贺君彦段浩中国水利水电科学研究院水资源研究所北京100048 水利部数字孪生流域重点实验室北京100048 山东省调水工程运行维护中心山东济南250000

【目的】洪水分类预报能有效提高洪水预报准确性,为防灾减灾工作提供科学依据。【方法】针对分类因子和分类算法优选问题,以海河流域徒骇河宫家闸上游为例进行研究,(1)充分考虑产汇流影响因素与洪水特征,选取洪峰流量、洪水总量、时段... 详细信息

【目的】洪水分类预报能有效提高洪水预报准确性,为防灾减灾工作提供科学依据。【方法】针对分类因子和分类算法优选问题,以海河流域徒骇河宫家闸上游为例进行研究,(1)充分考虑产汇流影响因素与洪水特征,选取洪峰流量、洪水总量、时段洪量、洪水历时、起历时、落历时、峰度、偏度、涨水仰角、落水仰角、C_(s)、C_(v)、前3 d面雨量、前10 d面雨量、累计面雨量及最大面雨量等16维分类因子,使用主成分投影法(Principal Component Analysis,PCA)对分类因子降维提高计算效率;(2)基于密度聚类(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise,DBSCAN)-随机森林(Random Forest,RF)算法进行洪水分类,减少对分类先验知识的依赖,提高了分类精度;(3)在徒骇河流域进行了方法应用,选择适用于半干旱半湿润地区的超渗-蓄满同时作用的产流模型及单位线汇流模型进行洪水分类预报研究,分别针对各类洪水进行模型率定。【结果】结果表明:轮廓系数为0.7015,表明DBSCAN算法聚类效果理想,基于RF算法的洪水分类准确率为91.67%,分类效果理想;经洪水分类预报,NSE系数均高于0.8,分类预报结果优于直接预报。【结论】结果说明:基于DBSCAN-RF洪水分类的洪水预报能较好地反映研究区域洪水演进过程,为研究区域洪水预报及防灾减灾工作提供依据。

关键词：历史洪水洪水分类洪水预报密度聚类(DBSCAN) 随机森林(RF)

基于LES模型的箱涵式进水流道水中消涡装置分析

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水科学与工程技术 2024年第4期 41-45页

作者：裴杰李四海王振华徐贵颖杨帆宿迁市水利局江苏宿迁223800 山东省水利勘测设计院有限公司济南250013 济南市数字孪生与智慧水利重点实验室济南250013 江苏省水利勘测设计研究院有限公司江苏扬州225127 扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225009

为解决某泵站箱涵式进水流道内部水涡问题,以该泵站箱涵式进水流道为研究对象,基于LES模型,求解5种不同消涡方案对应的箱涵式进水流道内部水涡时空演变过程,定量对比喇叭口处旋涡中心平均涡量变化。结果表明:采用流线型消涡锥和后消涡... 详细信息

为解决某泵站箱涵式进水流道内部水涡问题,以该泵站箱涵式进水流道为研究对象,基于LES模型,求解5种不同消涡方案对应的箱涵式进水流道内部水涡时空演变过程,定量对比喇叭口处旋涡中心平均涡量变化。结果表明:采用流线型消涡锥和后消涡板方案箱涵式进水流道消涡的效果最佳,相比原方案旋涡涡心的平均涡量降低96.53%,喇叭管进口面的轴向速度分布均匀度为95.7%,速度加权平均角为86.4°,消涡效果较好。

关键词：泵站箱涵式进水流道水中涡消涡锥消涡板涡态 LES 数值模拟

实施水资源刚性约束制度的智慧化管理需求探讨

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中国水利 2024年第9期 29-33页

作者：蒋云钟冶运涛中国水利水电科学研究院北京100038 水利部数字孪生流域重点实验室北京100038

建立水资源刚性约束制度是提升水资源节约集约利用水平的重要举措,实施水资源刚性约束制度需要加强数字赋能。从水资源刚性约束对象与内容、水资源刚性约束指标及目标、水资源刚性约束措施等方面,分析了实施水资源刚性约束制度的智慧化... 详细信息

建立水资源刚性约束制度是提升水资源节约集约利用水平的重要举措,实施水资源刚性约束制度需要加强数字赋能。从水资源刚性约束对象与内容、水资源刚性约束指标及目标、水资源刚性约束措施等方面,分析了实施水资源刚性约束制度的智慧化管理业务需求,提出建立由实体水资源、数字水资源、市场水资源构成的实施水资源刚性约束制度的智慧化管理体系,分析了智慧化管理体系赋能水资源刚性约束制度实施的路径。

关键词：水资源刚性约束智慧水利数字孪生水利水资源智慧化管理

数字孪生水利专业模型平台构建关键技术及应用

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人民长江 2024年第6期55卷 227-233页

作者：罗斌周超张振东长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010 长江水利委员会智慧长江创新团队湖北武汉430010 长江水利委员会互联网+智慧水利重点实验室湖北武汉430010

专业模型平台是数字孪生水利的核心建设内容之一。目前水利行业较多关注于专业模型理论与算法建设,模型组织管理与业务编辑运用能力较弱,不能支撑专业数据信息-模型运算-业务分析的数字孪生模拟流程全过程管理。因此,研究支撑数字孪生... 详细信息

专业模型平台是数字孪生水利的核心建设内容之一。目前水利行业较多关注于专业模型理论与算法建设,模型组织管理与业务编辑运用能力较弱,不能支撑专业数据信息-模型运算-业务分析的数字孪生模拟流程全过程管理。因此,研究支撑数字孪生系统的水利专业模型平台具有重要意义。依据目标导向-框架设计思路,提出了专业模型平台的架构与功能,通过边界组织层、通用模型层、模型管理层、模型组装层、业务编排层的协同运行,实现水利计算业务的动态可视建模、孪生模拟分析。该模型平台有效支撑了三峡智慧流域运行管理工作平台的综合调度管理系统建设和运行,可为数字孪生模型平台的建设提供技术支撑与推广参考。

关键词：智慧水利数字孪生模型平台通用模型模型编排

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穿堤管道主被动混合振动控制与分析

农业工程学报 2023年第24期39卷 47-55页

作者：张建伟张凯刘喜珠江琦侯鸽华北水利水电大学水利学院郑州450046 山东省水利勘测设计院有限公司济南市数字孪生与智慧水利重点实验室济南250013

针对泵站机组运行引起的供排水穿堤管道振动问题,该研究提出一种磁流变阻尼器(magnetorheological damper,MRD)-谐调质量阻尼器(tune mass damper,TMD)有机融合(magnetorheological-tune mass damper,MRTMD)的主被动混合控制体系。利用基于线性二次型(linear quadratic regulator,LQR)最优控制算法,以结构响应加速度取最小为目标函数,优化得到主被动混合振动控制体系相关参数,以提高减振效率和稳定性。通过模拟泵站运行荷载与冲击荷载激励下的结构动力响应控制效果分析,探讨混合控制装置输出阻尼力的鲁棒性和减振效果。将MRTMD应用于穿堤管道工程,从时频域角度分析了所提出的主被动混合控制体系减振效率与有效减振频带范围,结果表明:MRTMD对结构振动耗能能力强,减振频带范围广,效果优于单一的TMD和MRD控制;针对穿堤管道结构振动响应的控制效果良好,加速度响应减振效率达到37.56%~38.07%,位移响应减振效率达到40.23%~41.38%;对机组主轴转动引起的转频、倍频等机械振动均可有效减弱,特别是对水流冲击、叶轮内形成的轴向漩涡造成的中低振动频率减振效果显著。该方法可为穿堤管道结构减振控制提供参考,保障穿堤管道结构安全运行。

关键词：振动加速度管道主被动混合控制磁流变阻尼器调谐质量阻尼器