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采用Line-CNN深度学习网络的机载点云建筑轮廓线提取

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地球信息科学学报 2024年第9期26卷 2161-2176页

作者：黄奕舒臧玉府蒋其含米文瀚南京信息工程大学遥感与测绘工程学院南京210044

城市三维模型是数字孪生、智慧城市建设的重要载体,实现建筑轮廓线的有效提取是城市高精度建模和三维测图的关键步骤。针对现有建筑物轮廓线提取效率与准确度较低的问题,本文提出了一种基于彩色机载点云的建筑轮廓线深度学习提取方法。... 详细信息

城市三维模型是数字孪生、智慧城市建设的重要载体,实现建筑轮廓线的有效提取是城市高精度建模和三维测图的关键步骤。针对现有建筑物轮廓线提取效率与准确度较低的问题,本文提出了一种基于彩色机载点云的建筑轮廓线深度学习提取方法。首先,通过垂直投影,由经过渐进形态学滤波后的建筑物彩色机载点云,分别生成描述建筑物空间信息的高程栅格图像与反映其纹理差异的可见光栅格图像;然后,利用Line-CNN深度学习网络,经过特征提取、结点预测、路线生成等过程,从栅格图像中初步提取出线段特征;最后,为有效提取轮廓线特征,提出了一套综合修剪与补全操作的优化策略,并结合高程和可见光栅格图像中的优化线段信息,获得规则且完整的建筑物轮廓线特征。经过对南京信息工程大学的机载点云数据以及ISPRS H3D 2019数据集的实验证明,该方法对机载点云建筑物轮廓线提取有效,避免了因三维点云深度学习中标定样本不足而无法直接提取的问题;能准确、完整地提取出场景中建筑物的轮廓线特征,平均准确度与完整度均高达90%,且算法较为高效,有利于大范围城市三维建模与地籍测量等相关应用。

关键词：城市高精度建模深度学习彩色机载点云高程栅格图像可见光栅格图像修剪与补全优化轮廓线特征

2020年7月22日阿拉斯加7.8级地震同震电离层扰动分析

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地球物理学报 2024年第1期67卷 34-49页

作者：罗亦泳吴大卫陈强张立亭胡朝飞鲁铁定东华理工大学测绘工程学院南昌330013

利用全球导航卫星系统(GNSS)、电离层测高仪和地震仪数据,从振幅及波形、时空分布、传播速度与方向、时频域等角度对2020年阿拉斯加7.8级地震同震电离层扰动(Co-seismic ionospheric disturbances,CIDs)特性进行探究.卫星G03、G04和G09... 详细信息

利用全球导航卫星系统(GNSS)、电离层测高仪和地震仪数据,从振幅及波形、时空分布、传播速度与方向、时频域等角度对2020年阿拉斯加7.8级地震同震电离层扰动(Co-seismic ionospheric disturbances,CIDs)特性进行探究.卫星G03、G04和G09在地震西部探测到3类CIDs,最大扰动幅度约0.1 TECU (1 TECU=10^(16) el/m~2),并且均沿着地震断层破裂延伸方向(西南方向)传播;而在地震北部与东部未发现CIDs.根据CIDs的速度及中心频率将其分为三类,第一类为高速传播的CIDs(速度约为2.93 km·s^(-1)),中心频率约11 mHz,符合瑞利波激发的电离层扰动特征;第二类CIDs的传播速度约为1.69 km·s^(-1)和1.55 km·s^(-1),中心频率约4.5 mHz和4.7 mHz,符合声波引起的电离层扰动频率;第三类CIDs速度约为0.98 km·s^(-1)和1.11 km·s^(-1),中心频率约2.9 mHz,可能为声波引起的另一类电离层扰动.同时,利用CIDs时空数据估计的CIDs扰动源位置与震中较为接近,进一步说明电离层扰动由地震激发.通过对GNSS站及地震仪位移的分析,估计了地震瑞利波沿西南方向传播速度与第一类CIDs较为吻合,验证了第一类CIDs由瑞利波激发,且断层的垂直位移是引起电离层扰动的重要因素.测高仪观测到电离层临界频率(f_(0)F_(2))发生显著波动,探测到CIDs的传播速度约1.02 km·s^(-1),传播速度和方向与卫星G03、G04探测的CIDs较为吻合,推断其属于第三类CIDs.

关键词：同震电离层扰动全球导航卫星系统电离层总电子含量阿拉斯加地震

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阿拉斯加2021年8.2级地震同震电离层扰动特征及对比分析

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地球物理学报 2024年第2期67卷 461-476页

作者：罗亦泳吴大卫张立亭东华理工大学测绘工程学院南昌330013

为分析2021年7月29日阿拉斯加8.2级地震引起的电离层响应,利用地震附近的全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)观测数据估算电离层总电子含量(Ionospheric Total Electron Content,TEC)及同震电离层扰动(Coseismic Ionospheric Disturbances,CIDs).从多角度对CIDs的时空分布特征进行分析,并与阿拉斯加2018年7.9级走滑型地震以及2020年7.8级逆断层地震引起的CIDs对比.在地震西南方向探测到两类CIDs,最大扰动振幅约0.8 TECU(1 TECU=1016 el/m^(2)),并且在西南方向距离震中约1094 km的测高站EA653探测到CIDs.在震中西北、东北和北方向探测到传播速度相近的CIDs.根据CIDs的速度和频率大小将CIDs分为两类,第一类CIDs的传播速度为1.87 km·s^(-1),频率约为3.8 mHz,可能由地震声波引起,扰动量级最大;第二类CIDs的传播速度为0.85~1.09 km·s^(-1),中心频率约在3.0 mHz或者5.7 mHz附近,为地震声波引起的另一类电离层扰动.逆断层地震引起的CIDs比走滑型地震更加显著,表明地震引起的垂直地表运动在CIDs的形成中起主要作用.三次地震在西南方向均引起显著的CIDs,与地震破裂方向较为一致,该地区大地震引起的CIDs可能具有较为明显的方向性,具体形成机制有待于进一步研究.

关键词：同震电离层扰动电离层总电子含量全球导航卫星系统阿拉斯加地震

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考虑非均匀性的沥青混合料开裂行为细观模拟

吉林大学学报（工学版） 2024年第6期54卷 1708-1718页

作者：孙雅珍薛博欣孙岩王志臣潘嘉伟沈阳建筑大学交通与测绘工程学院沈阳110168

为探究沥青混合料内部非均匀性对其开裂行为的影响,通过室内试验获取有限元模型所需参数;使用插件实现骨料随机投放,并分别在骨料-砂浆界面处和沥青砂浆单元间插入内聚力单元,基于内聚力模型对细观尺度下沥青混合料中裂缝的萌生、扩展... 详细信息

为探究沥青混合料内部非均匀性对其开裂行为的影响,通过室内试验获取有限元模型所需参数;使用插件实现骨料随机投放,并分别在骨料-砂浆界面处和沥青砂浆单元间插入内聚力单元,基于内聚力模型对细观尺度下沥青混合料中裂缝的萌生、扩展和失效全过程进行模拟;探讨了骨料物理力学性质和界面黏结强度对沥青混合料抵抗拉伸开裂性能的影响。本文研究成果可为沥青混合料的设计提供理论和数据支撑。

关键词：道路工程沥青混合料细观尺度内聚力模型开裂行为非均匀性

约束并行自适应代理模型优化算法及在弧形闸门优化设计中的应用

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计算机集成制造系统 2024年第10期30卷 3502-3513页

作者：王金涛徐平铁瑛张钰奇郑州大学机械与动力工程学院郑州大学水利科学与工程学院

针对并行仿真技术下复杂大型工程结构的优化设计问题，将自适应代理模型优化和计算机并行计算技术相结合，提出一种基于约束并行自适应采样的代理模型优化算法。算法的采样方法由局部最小模型预测单加点策略和全局双目标约束多加点策略... 详细信息

针对并行仿真技术下复杂大型工程结构的优化设计问题，将自适应代理模型优化和计算机并行计算技术相结合，提出一种基于约束并行自适应采样的代理模型优化算法。算法的采样方法由局部最小模型预测单加点策略和全局双目标约束多加点策略构成，通过构造约束期望提高函数和样本空间稀疏度函数对样本点进行筛选，使所获得的新样本点兼顾搜索目标函数局部最优区域和开发全局可行边界。通过对比分析测试算例与已有算法表明，该算法具有更好的优化效率、优化精度和稳定性。最后将算法运用于大型钢结构弧形闸门结构的多参数优化，分别采用3种自适应代理模型优化算法与基于静态代理模型的遗传算法进行求解，验证了所提算法的优越性。

关键词：自适应代理模型并行优化算法多加点策略约束优化弧形闸门优化

FRP筋在不同腐蚀环境下的层间剪切性能劣化试验

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复合材料学报 2024年第4期41卷 2031-2042页

作者：王自柯段建新赵军杨永明郑州大学力学与安全工程学院郑州450001 郑州大学土木工程学院郑州450001

本文研究了玄武岩纤维、玻璃纤维及碳纤维增强聚合物(BFRP、GFRP和CFRP)筋在水、强碱溶液(pH=12.8)、弱碱溶液(pH=11)、模拟海水及酸溶液(pH=1.5)这5种腐蚀溶液环境下的性能劣化情况。通过层间剪切强度测试、水吸收试验、DMA、FTIR和SE... 详细信息

本文研究了玄武岩纤维、玻璃纤维及碳纤维增强聚合物(BFRP、GFRP和CFRP)筋在水、强碱溶液(pH=12.8)、弱碱溶液(pH=11)、模拟海水及酸溶液(pH=1.5)这5种腐蚀溶液环境下的性能劣化情况。通过层间剪切强度测试、水吸收试验、DMA、FTIR和SEM探究了不同老化温度(20、40和55℃)与腐蚀时间(1、2、3、6和9月)下FRP筋的纤维-树脂界面粘结性能、微观结构及化学成分等的劣化规律。试验结果表明:FRP筋的层间剪切强度受腐蚀环境的影响显著,在强碱溶液中的劣化速率远高于其他溶液,其原因是高浓度的OH−离子加速了FRP筋的水解和刻蚀反应,导致大量纤维与树脂发生脱粘,最终导致层间剪切强度降低;与BFRP筋和GFRP筋相比,CFRP筋的耐久性相对优异,在相同老化条件下具有更高的层间剪切强度保留率。

关键词： FRP筋腐蚀环境层间剪切强度水吸收红外光谱分析热机械分析

离心-科氏复合条件下体积对滑坡碎屑流流动性的影响研究

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岩土力学 2024年第5期45卷 1560-1569页

作者：张贝李文阳毕研栋黄雨长安大学地质工程与测绘学院地质工程系陕西西安710054 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系上海200092

科氏效应已逐渐成为限制土工离心机处理高速滑坡碎屑流灾害的关键难题之一,特别是在基于离心试验研究体积如何影响滑坡碎屑流流动性方面所涉及的科氏效应问题上,当前仍缺乏深入研究。围绕这一问题,基于土工离心试验与离散元模拟试验展... 详细信息

科氏效应已逐渐成为限制土工离心机处理高速滑坡碎屑流灾害的关键难题之一,特别是在基于离心试验研究体积如何影响滑坡碎屑流流动性方面所涉及的科氏效应问题上,当前仍缺乏深入研究。围绕这一问题,基于土工离心试验与离散元模拟试验展开研究,分析了不同科氏条件下不同初始体积对滑坡碎屑流运动过程与堆积范围的影响。结果表明,科氏力改变了滑坡碎屑流势能向动能的转化效率以及最终搬运距离随体积增大而被强化的幅度,惯性流运动机制与粒子脉动抑制机制及其转变是控制离心-科氏复合条件下不同体积滑坡碎屑流流动性的关键原因。考虑到实操性,物理离心试验中建议尽量保证流向与离心机旋转方向相同的配置,同时可用线性模型对模拟结果进行校准。

关键词：滑坡碎屑流科氏效应体积效应离心模拟离散元模拟

基于点-体素一致性约束的城市激光雷达点云分类

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中国激光 2024年第13期51卷 243-256页

作者：李虎辰管海燕雷相达秦楠楠倪欢南京信息工程大学遥感与测绘工程学院江苏南京210044

准确高效的点云分类在场景理解和数字孪生城市建设等任务中发挥着关键作用。利用单一点、体素等视觉结构数据的点云分类方法容易丢失关键几何特征;融合多种结构数据的点云分类方法学习到不同数据的多层次、多尺度特征,但难以平衡不同数... 详细信息

准确高效的点云分类在场景理解和数字孪生城市建设等任务中发挥着关键作用。利用单一点、体素等视觉结构数据的点云分类方法容易丢失关键几何特征;融合多种结构数据的点云分类方法学习到不同数据的多层次、多尺度特征,但难以平衡不同数据之间的差异,降低了点云分类的准确性。因此,提出一个基于点-体素一致性约束的点云分类网络(PVCC-Net),用于准确分割城市场景中的不同尺寸地物。PVCC-Net采用双分支U-Net结构,体素和点分支分别负责提取粗粒度和细粒度特征,并利用点-体素一致性约束模块对齐粗细粒度特征,以减小不同粒度特征的分布差异。然后,所提网络采用点-体素自注意力机制自适应融合聚合后的粗粒度和细粒度特征,进而提升点云全局特征表达。引入Toronto3D、Semantic3D和SensatUrban三个城市场景点云数据集对PVCC-Net进行性能评估。结果显示,PVCC-Net分别取得了97.97%、93.80%和93.00%的总体精度(OA),以及82.92%、75.70%和55.40%的平均交并比(mIoU)。对比实验结果表明,相比基线方法,所提方法可以有效提升对复杂城市场景点云的分类性能,且获得更优的分类结果。

关键词：遥感点云分类体素一致性约束自注意力机制城市场景

CYGNSS信号对降水的时空响应及其驱动因子分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第1期49卷 109-121页

作者：严清赟王戴乐南京信息工程大学遥感与测绘工程学院江苏南京210044

近年来,星载全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)技术被广泛应用于地表水文监测,但针对降水,特别是其与飓风全球导航卫星系统(cyclone global navigation satellite system,CYGNSS)信号的响应机制研究仍有限。以中国广东省为研究区域,基于距平指数和相关分析方法,探究不同尺度下研究区2019—2020年逐月的CYGNSS反射率和降水的时空响应关系,综合考虑驱动因子如数字高程模型(digital elevation model,DEM)、坡度、土壤类型、土地覆盖类型和归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI),并基于地理探测器分析各驱动因子对CYGNSS信号与降水响应关系的影响力。研究发现:(1)在2019—2020年内,月平均CYGNSS反射率值和降水量均呈现明显的季节性差异,并且二者变化趋势近乎保持同步,这验证了CYGNSS信号在监测降水方面的潜力。(2)随着空间尺度的增大,CYGNSS信号和降水呈现的正相关性逐渐增强。(3)在不同空间尺度下,DEM和坡度较小(地势较平坦)的地区、土地覆盖类型为耕地的区域,以及较低到中等植被覆盖地区的CYGNSS信号和降水之间的正相关性更强。而不同尺度下土壤类型对CYGNSS信号和降水响应关系的影响存在差异。(4)各驱动因子对CYGNSS信号与降水响应关系的影响力按大小依次排序为DEM>NDVI>坡度>土地覆盖类型>土壤类型,并且随着尺度越大,各驱动因子的影响力越强。该研究有助于对地表水文变化进行准确评估,为降水监测和水资源管理提供决策支持。

关键词：飓风全球导航卫星系统 GNSS反射测量技术降水时空响应驱动因子