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结合双注意力和加权动态图卷积的三维点云分类与分割

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光学精密工程 2024年第18期32卷 2823-2835页

作者：肖剑王晓红李炜杨祎斐罗季贵州大学矿业学院贵州贵阳550025

针对基于深度学习的点云分类分割网络在局部上下文信息提取和近邻点特征表达上的不足,以及最大池化容易丢失次优信息的问题,提出结合双注意力和加权动态图卷积网络的点云分类分割算法。首先,加权动态图卷积利用加权K近邻算法构建鲁棒的... 详细信息

针对基于深度学习的点云分类分割网络在局部上下文信息提取和近邻点特征表达上的不足,以及最大池化容易丢失次优信息的问题,提出结合双注意力和加权动态图卷积网络的点云分类分割算法。首先,加权动态图卷积利用加权K近邻算法构建鲁棒的局部结构,并引入强化边卷积模块对点特征加权以得到强化后边特征。然后,通道注意力构造通道相关性并释放各通道潜力,再利用空间注意力感知三维点云的空间结构,以增强局部语义特征的表达,并提取有效上下文信息与深层语义特征。最后,采用TopK池化添加次优特征。实验结果表明,该算法在ModelNet40分类数据集上总体分类精度达到93.36%,在ShapeNet Part部件分割数据集上平均交并比达到85.96%,能够有效提取上下文信息和增强近邻点特征表达,表明了算法的有效性。

关键词：分类与分割三维点云注意力机制加权动态图卷积 K近邻算法

基于XGBoost-LME模型的京津冀地区近地面臭氧浓度估算

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环境科学 2024年第7期45卷 3815-3827页

作者：龚德才杜宁王莉张显云李隆张洪飞贵州大学矿业学院贵阳550025

高时空分辨率的近地面臭氧浓度分布数据对监测和防控大气臭氧污染,提高人居环境具有重要意义.使用TROPOMI-L3 NO_(2)、HCHO产品和ERA5-land高分辨率数据作为估算变量,构建XGBoost-LME模型估算京津冀地区近地面臭氧浓度.结果表明:(1)在... 详细信息

高时空分辨率的近地面臭氧浓度分布数据对监测和防控大气臭氧污染,提高人居环境具有重要意义.使用TROPOMI-L3 NO_(2)、HCHO产品和ERA5-land高分辨率数据作为估算变量,构建XGBoost-LME模型估算京津冀地区近地面臭氧浓度.结果表明:(1)在估算变量中地表2 m温度(T2M)、2 m露点温度(D2M)、地表太阳向下辐射(SSRD)、对流层甲醛(HCHO)和对流层二氧化氮(NO2)是影响京津冀地区近地面臭氧浓度的重要因素,其中T2M、SSRD和D2M相关系数分别达到0.82、0.75和0.71.(2)XGBoostLME模型相较其它模型,其各项指标均为最优,十折交叉验证R^(2)、MAE和RMSE分别为0.951、9.27μg·m^(-3)和13.49μg·m^(-3),同时,该模型在不同时间尺度均表现良好.(3)在时间上,2019年京津冀地区近地面臭氧浓度存在显著的季节性差异,四季浓度变化为:夏季>春季>秋季>冬季,2019年该地区近地面臭氧月均浓度总体呈现出先上升后下降的倒“V”趋势,其中9月呈现小幅上升趋势,全年最大值出现在7月,最小值在12月;在空间分布上,2月和3月京津冀全域近地面臭氧浓度分布基本为同一水平,1、11和12月呈现出不显著的北高南低的空间分布趋势,其余月份该地区近地面臭氧浓度空间分布均呈现出南高北低的分布特征,高值区主要在南部海拔较低、人口密集和工业排放量较大的平原地区,低值区则主要在北部海拔较高、人口稀疏、植被覆盖率高和工业排放量低的山地地区.

关键词：近地面臭氧 TROPOMI数据京津冀地区 XGBoost-LME模型时空分布

结合目标局部和全局特征的CV模型遥感影像水体提取方法

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地球信息科学学报 2024年第8期26卷 1941-1953页

作者：杨正雄峰张春亢黎国庆文鹏帆杨庆骅贵州大学矿业学院贵阳550025

如何准确有效的实现水体信息提取,是目前水资源管理、监测和应用非常重要的一环,由于水体形状、大小和分布的多样性以及场景的复杂性,如何高效准确地从遥感影像中提取出水体仍具有挑战性。现有的主动轮廓模型水体提取算法主要针对某一... 详细信息

如何准确有效的实现水体信息提取,是目前水资源管理、监测和应用非常重要的一环,由于水体形状、大小和分布的多样性以及场景的复杂性,如何高效准确地从遥感影像中提取出水体仍具有挑战性。现有的主动轮廓模型水体提取算法主要针对某一数据或特定水体类型,且受到噪声影响较大等问题,导致水体提取精度不高。因此,提出一种结合目标局部和全局特征的CV(Chan-Vese)模型快速分割方法。该改进方法的能量泛函由整体项、局部项和正则项组成,通过将局部图像信息融入CV模型的能量泛函中,在局部项中引入卷积算子并计算演化曲线内外部差值图像灰度均值,用差分图像代替原始图像,有效限制演化曲线处理灰度不均匀图像时发生的错误移动。此外,正则化项由长度约束项和新的惩罚能量组成,约束了演化曲线的长度,使目标边界更加平滑、精确,同时避免了传统水平集方法中的重新初始化步骤,以提高效率。针对哨兵1号卫星和哨兵2号卫星影像中的湖泊、河流和小水体分割实验结果表明:对于SAR(Synthetic Aperture Radar)影像,改进后的CV模型的分割精度分别达到96.15%、95.19%、83.64%,F1分数达到95.77%、91.06%、75.78%;对于光学影像,分割精度分别达到97.71%、95.12%、93.97%,F1分数达到97.15%、93.67%、86.78%。针对城市中心区域水体分割,SAR数据分割精度和F1分数分别为97.2%和89.2%;光学数据分割精度和F1分数分别为92.12%和89.37%。改进算法对背景复杂的多类型水体和城市区域水体均有较高的分割精度,能够实现遥感图像中水体的高精度提取。

关键词：光学影像 SAR影像水体提取 CV模型能量泛函局部项差分图像

提高硬碳材料钠离子电池首次库仑效率的研究进展

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储能科学与技术 2024年第3期13卷 825-840页

作者：江成凡黄俊谢海波贵州大学贵州贵阳550025

钠离子电池(SIBs),得益于钠资源的高丰度、分布均匀、较低的成本、优异的低温性能和快充特性等优势,被认为是潜力巨大的大规模储能技术。SIBs的电化学性能很大程度上由电极材料决定,在负极材料中,硬碳(HC)材料由于具有较低的氧化/还原... 详细信息

钠离子电池(SIBs),得益于钠资源的高丰度、分布均匀、较低的成本、优异的低温性能和快充特性等优势,被认为是潜力巨大的大规模储能技术。SIBs的电化学性能很大程度上由电极材料决定,在负极材料中,硬碳(HC)材料由于具有较低的氧化/还原电势、合适的比容量、对环境友好、制造方法简单以及来源广泛等优势,被认为是目前最为理想的SIBs负极材料。然而,HC作为负极材料的SIBs首次库仑效率(ICE)的不足导致在全电池中阴极的钠被过度消耗,因而严重限制了HC在SIBs的实际应用。因此,结合导致硬碳材料ICE较低的关键科学问题,本文总结、分析了提高SIBs硬碳负极材料ICE的研究进展,包括调节热解温度、减少缺陷、孔隙调控以及金属原子催化调控碳层这4种方式。并简要介绍了硬碳材料的碳层间距、缺陷以及孔隙这3个基本结构,以及不同的结构影响钠离子储存行为的最新研究进展,论述了不同类型HC负极材料的设计思路及其商业化进展,最后分析探讨了SIBs硬碳负极材料的发展方向。

关键词：钠离子电池首次库仑效率硬碳结构

基于CDs的荧光探针在酒类等发酵食品检测中的研究进展及趋势

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1209-1217页

作者：陈红琴严梦茹严恒李苑麟黄永光程玉鑫贵州大学酿酒与食品工程学院贵州贵阳550025

发酵食品是人类食物链中不可或缺的一部分,由于复杂的原料、工艺以及菌株发酵等因素,使得其风味成分快速直观分析以及有害物质测定、假冒伪劣甄别存在一定的局限性。碳点(CDs)是一类荧光纳米材料,拥有良好的荧光特性、优异的生物相容性... 详细信息

发酵食品是人类食物链中不可或缺的一部分,由于复杂的原料、工艺以及菌株发酵等因素,使得其风味成分快速直观分析以及有害物质测定、假冒伪劣甄别存在一定的局限性。碳点(CDs)是一类荧光纳米材料,拥有良好的荧光特性、优异的生物相容性、生产简便以及可修饰等特点。CDs荧光探针在食品风味检测、食品中安全指标测定以及食品真伪鉴别等方面展示出巨大的应用潜力。与大型检测仪器相比,CDs荧光探针对发酵食品的检测具有简便、灵敏度高、响应迅速等优点,其可调荧光特性以及稳定的荧光信号输出,可以对发酵食品中关键物质信息进行快速提取和转换,结合化学计量法就能实现对发酵食品的快速原位检测以及真伪鉴别。在此,对CDs的制备、光学性质、形成机制做了简要概述,并重点对CDs荧光探针在酒类发酵食品的风味成分分析、有害物质检测,以及非酒类发酵食品有害物质检测等领域进行了综述。总结了CDs荧光探针在发酵食品检测中面临的挑战并进行了展望,进一步拓展CDs荧光探针在发酵食品中的检测应用,以期为CDs荧光探针在发酵食品检测领域的开发和应用提供参考。

关键词：碳点荧光探针检测技术发酵食品

刺梨果渣生物炭对白菜产量及品质和土壤性质的影响

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环境科学 2024年第6期45卷 3543-3552页

作者：樊洪谢珊龙天雨杨丽段淳刘元生宋理洪陈祖拥贵州大学农学院贵阳550025

为探明刺梨果渣生物炭对白菜产量及品质和土壤性质的影响,实现刺梨果渣的资源化利用,通过盆栽试验设置5个生物炭施用量:0%(CK)、1%(T1)、3%(T2)、5%(T3)和7%(T4),研究刺梨果渣生物炭施用对白菜产量及品质和土壤性质的影响.结果表明,①... 详细信息

为探明刺梨果渣生物炭对白菜产量及品质和土壤性质的影响,实现刺梨果渣的资源化利用,通过盆栽试验设置5个生物炭施用量:0%(CK)、1%(T1)、3%(T2)、5%(T3)和7%(T4),研究刺梨果渣生物炭施用对白菜产量及品质和土壤性质的影响.结果表明,①施用刺梨果渣生物炭能够显著提高白菜产量及品质,在5%生物炭施用量时效果最佳,白菜产量、可溶性固形物、可溶性糖、维生素C、全氮、全磷和全钾含量较CK分别提升了71.51%、40.14%、33.65%、38.08%、9.03%、28.85%和35.38%;②施用刺梨果渣生物炭能够显著改善土壤性质提高土壤养分含量及有效性,在5%生物炭施用量时效果较好,土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量较CK分别增加了41.06%、134.84%、157.48%、140.79%、341.75%和627.13%,有效Fe、Mn、Cu、Zn含量和交换性Ca、Mg含量较CK分别提高37.68%、61.69%、400.00%、4 648.84%、617.17%和351.42%;③施用刺梨果渣生物炭能够显著增强土壤酶活性,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶分别较CK处理提高的范围为51.43%~362.86%、90.63%~134.14%、21.40%~85.12%和82.92%~218.43%;④冗余分析表明施用刺梨果渣生物炭后,土壤有效钾、交换性钙、有机质、有效磷和有效锌等是白菜产量及品质变化的主要影响因子,与其呈显著正相关关系.综上所述,施用刺梨果渣生物炭可以显著提高白菜产量及品质,改善土壤性质,将刺梨果渣制备成生物炭可以为刺梨果渣资源化合理利用提供理论参考.

关键词：刺梨果渣生物炭白菜产量品质土壤性质冗余分析

有机肥替代化学氮肥对黄壤活性有机碳组分、酶活性及作物产量的影响

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环境科学 2024年第7期45卷 4196-4205页

作者：赵娜王小利何进杨胜美郑钦文李明瑞贵州大学农学院贵阳550025

以贵州典型黄壤为研究对象,设置不施肥(CK)、单施化肥(NP)、50%有机肥替代化学氮肥[1/2(NPM)]和100%有机肥替代化学氮肥(M)这4个处理进行田间试验,研究有机肥替代化学氮肥对黄壤有机碳及其活性组分、土壤碳库管理指数、土壤酶活性及玉... 详细信息

以贵州典型黄壤为研究对象,设置不施肥(CK)、单施化肥(NP)、50%有机肥替代化学氮肥[1/2(NPM)]和100%有机肥替代化学氮肥(M)这4个处理进行田间试验,研究有机肥替代化学氮肥对黄壤有机碳及其活性组分、土壤碳库管理指数、土壤酶活性及玉米大豆产量的影响,可为该地区科学施肥和土壤质量提升提供理论依据.结果表明,有机肥替代化学氮肥显著提高土壤p H、有机碳(SOC)、全氮(TN)含量和C/N.与CK和NP处理比,有机肥替代化学氮肥对土壤活性有机碳组分含量及其分配比例和土壤碳库管理指数(CPMI)均有提升效果,且均以50%有机肥替代化学氮肥提升效果最佳.与NP处理相比,1/2(NPM)处理显著增加了土壤易氧化有机碳(ROC_(333)和ROC_(167))、可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)含量,其增幅依次为22.90%、8.10%、29.32%和23.22%.相对于CK和NP处理,有机肥替代化学氮肥均提高了土壤酶活性,1/2(NPM)处理的土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性较NP处理分别显著提高了21.89%、8.24%、34.91%和18.78%;各施肥处理均显著提高了玉米大豆产量,与NP处理相比,1/2(NPM)和M处理的玉米产量分别显著提高了44.15%和17.39%,大豆产量在各施肥处理之间无显著性差异.相关性分析表明,土壤SOC与ROC_(333)、ROC_(167)、ROC33、DOC和MBC以及各土壤活性有机碳组分之间呈显著正相关,CPMI与土壤SOC及其活性组分之间呈极显著正相关关系(P系(P贵州安顺黄壤地区实现作物高产的关键施肥技术.

关键词：黄壤土壤活性有机碳碳库管理指数(CPMI) 土壤酶活性产量

基于分布式共识协同的光伏逆变器电压控制策略研究

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电力系统保护与控制 2024年第1期52卷 166-173页

作者：邹文斌韩松荣娜陈世威贵州大学电气工程学院贵州贵阳550025

为了解决大规模分布式光伏接入配电网导致光伏并网点出现电压越限问题,提出了一种基于分布式共识协同(distributed consensus collaboration,DCC)的光伏逆变器电压控制方法。光伏逆变器电压控制采用基于功率调节的下垂控制模式,利用下... 详细信息

为了解决大规模分布式光伏接入配电网导致光伏并网点出现电压越限问题,提出了一种基于分布式共识协同(distributed consensus collaboration,DCC)的光伏逆变器电压控制方法。光伏逆变器电压控制采用基于功率调节的下垂控制模式,利用下垂控制调节光伏的有功功率与无功功率,实现对光伏并网点电压的控制。分布式协同共识是将接入系统的光伏有功功率输出与光伏最大输出跟踪比作为状态变量,通过分布式共识协同算法实现下垂控制启动参数的调整和光伏逆变器之间的电压协同控制。通过一个含分布式光伏的真实馈线系统进行算例验证,基于德国DIgSILENT软件进行仿真。结果表明,所提电压控制方法能有效抑制光伏并网点的电压越限问题,并在电压调节过程中降低光伏有功功率出力的削减,提升光伏逆变器的无功功率调节量。

关键词：分布式光伏电压控制下垂控制分布式共识协同 DIgSILENT

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外部水源作用下岩石液氮冻结试验研究

岩土工程学报 2024年第2期46卷 415-425页

作者：谭智勇王超林龙安发贵州大学土木工程学院贵州贵阳550025

地下工程施工常遇到砂土交错和地下水丰富的软弱地层问题,液氮低温可使岩土体迅速冻结以达到土层稳定和加固目的,但液氮在快速冻结的同时也会导致周围岩土体物理力学性质受到劣化,因此,探究超低温作用下外部水源对岩石劣化作用的影响对... 详细信息

地下工程施工常遇到砂土交错和地下水丰富的软弱地层问题,液氮低温可使岩土体迅速冻结以达到土层稳定和加固目的,但液氮在快速冻结的同时也会导致周围岩土体物理力学性质受到劣化,因此,探究超低温作用下外部水源对岩石劣化作用的影响对于工程施工的长期稳定和安全具有重要意义。为研究外部水源对岩石低温劣化作用影响,对不同饱水条件下的岩样进行液氮冷浸处理后开展超声波试验、核磁共振试验和单轴压缩试验。试验结果表明:①岩样在冻结状态下仍存在损伤,且损伤程度随岩样恢复室温后进一步增加;②液氮冷浸时间40 min左右对岩样劣化作用最明显;③外部水环境导致干燥岩样劣化程度增加、而饱和岩样劣化程度降低;④当岩石外部存在水源时,长时间(>30 min)的液氮冷浸作用会增加岩石的强度,而短时间(≤30 min)的液氮冷浸处理会劣化岩石的强度。

关键词：液氮冻结损伤孔隙结构岩石强度