东北天然林资源保护工程成效评估及热点区域识别

东北地区天然林资源保护工程的实施,改善了生态环境,提高了生态系统服务能力,对东北地区生态系统服务也起到了积极促进作用。为了更直观的反映东北地区天保工程的实施成效,研究基于长时间序列的遥感监测数据集-土地利用数据,采用InVEST模型和RUSLE模型对1990—2020年天保工程实施前后东北地区和天保工程区生态系统服务变化进行定量评估分析并采用Getis-Ord Gi∗指数识别热点区域。结果表明:(1)东北地区1990—2020年城乡/工矿居民用地和耕地面积分别增加25.37%,12.15%,水域减少21.42%,草地减少14.02%,未利用土地和林地分别减少8.41%,5.34%。(2)1990—2020年东北地区和天保工程区土壤保持量分别增加了95.81×106 t、24.05×10^(6) t,碳储量分别减少了7.49×10^(8) tC、3.92×10^(8) tC,水源涵养量分别增加了177.51×10^(9) m^(3)、58.65×10^(9) m^(3)。(3)东北地区的极显著热点区域主要分布内蒙古地区东北部、黑龙江省北部、吉林省东部和辽宁省东部。随着天保工程的实施,极显著热点区域显著增加,且范围与天保工程高度重合。研究拟为后续东北地区林业政策和生态工程的实施提供科学的参考依据。

一种基于地面特征与树木位置关系的无人机和地基LiDAR点云配准方法

【目的】无人机激光雷达与地基激光雷达的工作方式不同,导致无人机点云缺乏林内信息,地基点云缺乏林冠信息,单一平台的LiDAR点云难以完整描述森林三维垂直结构,将这两者点云融合有利于消除各自的扫描盲区,估测更为准确的森林结构参数。基于此,提出了一种基于地面特征与树木位置关系的无标识自动化配准方法。【方法】选取哈尔滨城市林业示范基地内的蒙古栎和樟子松作为研究对象,采用大疆禅思L1激光雷达设备与FARO Focus3D X330三维激光扫描仪分别获取样地内的无人机和地基LiDAR点云。首先,利用改进的渐进式加密三角网滤波算法分别从无人机点云和地基点云中提取地面点云,基于两者相似的快速点特征直方图(FPFH)特征,使用随机采样一致性算法得到初始配准参数,完成初始配准。然后,从初始配准后的无人机点云和地基点云中提取相同高度处的树干点云的水平投影位置作为配准基元,分别构建不规则三角网,并基于三角形的角度相似性原理寻找同名三角形对。最后,使用奇异值分解法得到旋转平移参数,从而完成精细配准。【结果】蒙古栎样地内对应树木水平偏移距离的平均值为0.173 m,樟子松样地内对应树木水平偏移距离的平均值为0.283 m,2个样地的树木点云均取得了较高的配准精度。【结论】提出的点云配准方法有效实现了林区无人机点云数据和地基点云数据的配准,二者的融合可为快速完整地获取林木构型信息提供数据基础,从而推动多源激光雷达技术联合应用于林木三维重建和森林资源精细调查等方面。

应用动态血压监测仪及人体成分分析仪观察氨氯地平贝那普利片(Ⅱ)对原发性高血压患者的疗效

目的 评价动态血压监测仪及人体成分分析仪在氨氯地平贝那普利片(Ⅱ)治疗原发性高血压患者疗效中的作用。方法 110例原发性高血压患者,入组前停用既往所有降压药,洗脱期间,饮食方式不变。2周之后接受氨氯地平贝那普利片(Ⅱ)治疗,监测并比较患者治疗前后动态血压参数(白天、夜间、24 h的收缩压和舒张压)、平滑指数、人体成分[骨骼肌质量、脂肪含量、骨骼肌质量指数(SMI)]。结果 治疗后,白天、夜间、24 h的收缩压分别为(132.58±11.22)、(120.23±12.83)、(126.10±8.11)mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa),均低于治疗前的(148.36±10.42)、(133.11±12.91)、(142.26±10.15)mm Hg,舒张压分别为(75.65±11.96)、(68.31±9.10)、(71.40±8.70)mm Hg,均低于治疗前的(85.03±10.98)、(77.85±10.84)、(83.92±9.89)mm Hg,治疗后的平滑指数(2.00±0.23)高于治疗前的(1.21±0.26),差异具有统计学意义(P<0.01)。患者治疗后的骨骼肌质量(35.75±6.84)kg、SMI(8.38±0.51)kg/m2均高于治疗前的(25.15±6.58)kg、(7.95±0.44)kg/m2,脂肪含量(18.83±4.15)kg低于治疗前的(23.12±4.51)kg,差异具有统计学意义(P<0.01)。结论 氨氯地平贝那普利片(Ⅱ)能有效平稳地降低原发性高血压患者的动态血压,且增加骨骼肌质量、降低脂肪含量,优化人体成分,值得临床推广。

多组学视角下的衰老研究

衰老是生命过程中的一个自然而不可逆转的现象,随着时间推移,生物体的生理功能会逐渐下降,影响到细胞、组织、器官,乃至整个生物体。衰老与多种疾病的发生有着密切的联系,如癌症、心血管疾病、糖尿病、肌少症、阿尔兹海默症等。随着全球人口老龄化的趋势,理解衰老机制、延缓相关病变、提升老年人的健康水平变得尤为重要。衰老研究已从早期的观察性和描述性研究,进展到深入探讨分子和细胞层面的机制研究。近年来,随着分子生物学、遗传学和生物信息学的发展,衰老研究进入了一个新时代,科学家们发现了多个与衰老密切相关的基因、蛋白、代谢物及信号通路,进一步丰富了我们对衰老机制的理解。目前,衰老研究的焦点逐渐转向系统生物学和多组学数据的集成分析,旨在全面理解衰老的复杂本质。随着科技的不断进步和研究方法的创新,未来有望揭示更多关于延缓衰老、提升健康水平的知识和策略,为增强人类健康带来希望。

融合无人机和地基激光雷达点云数据估测单木结构参数

激光雷达(Light detection and ranging,LiDAR)作为一种主动遥感技术,能够通过发射激光能量并接收返回信息的方式获取森林空间结构信息,然而,单独使用时存在扫描盲区,无法获取完整的森林树木三维点云。为此,提出融合无人机和地基LiDAR点云估测单木结构参数的方法,采用地面特征和树木位置关系的配准方法实现点云融合,并在融合点云数据的基础上提出一种改进的K均值层次聚类分割算法完成单木分割,然后根据基于分割后的单木点云使用轴对齐包围盒算法以及最小二乘拟合圆法分别提取单木树高和胸径,最后通过生物量异速生长方程估测单木生物量。研究结果表明,蒙古栎样地的树高、胸径和单木生物量的决定系数(R^(2))分别为0.84、0.93和0.91,单木结构参数的均方根误差(RMSE)分别为0.75 m、0.96 cm和26.31 kg/株;樟子松样地的树高、胸径和单木生物量的R^(2)分别为0.92、0.96和0.95,相应的均方根误差分别为0.43 m、1.06 cm和26.12 kg/株。融合无人机和地基LiDAR点云为快速完整地获取林木构型信息提供可靠的数据基础,为联合多源激光雷达技术深入林业应用提供有力的技术支撑。

基于Landsat TM/OLI影像的哈尔滨市植被覆盖度与景观格局动态变化分析

以哈尔滨市为研究对象,依据2004、2010、2015、2020年Landsat TM/OLI遥感影像,利用归一化植被指数和像元二分模型方法提取该区域的植被覆盖度,结合植被覆盖度转移矩阵,分析植被覆盖度的时空动态变化。根据植被覆盖度分级结果,利用Fragstats4.2软件计算斑块面积、斑块个数、蔓延度与香农多样性指数4个景观格局指数,研究哈尔滨市景观格局的时空演变特征。结果表明,哈尔滨市2004—2020年高植被覆盖度和中高植被覆盖度的区域面积累计和分别占总面积的77.81%、72.54%、73.01%、83.31%,整体处于上升趋势。2004—2020年高植被覆盖度区域的景观百分比占据主导地位,其次是中高植被覆盖度区域,且大部分植被覆盖度区域斑块数量先增加后减少。从景观层次上,斑块聚合度降低、多样性略增加。探究哈尔滨市植被覆盖度和景观格局的动态变化,对城市规划设计和景观格局优化具有一定的指导和参考意义。

高分二号影像树种分类最优分割尺度的非监督选择

良好的影像分割结果能够提高树种分类的精度,而分割效果取决于最优分割尺度(optimal scale parameter,OSP)的选择。以往研究依赖人为设置的尺度序列,结果具有主观性。为避免此问题,以高分二号影像(GF-2)为数据源,提出一种基于有效尺度区间的非监督OSP选择方法,用于确定不同森林类型最佳分割结果出现的分割尺度。影像分割采用多分辨率分割(multi-resolution segmentation,MRS)算法,通过构建有效尺度区间估计函数(effective scale interval estimation functions,ESF),结合总体优度函数(overall goodness F-measure,OGF)得出不同森林类型在不同尺度区间下的OSP,最后依据监督分割精度分析结合谷歌地图目视判读确定最佳分割结果。结果表明,OGF在有效尺度区间Ⅲ获取的OSP得到了各森林类型的最佳分割结果,监督分割评价方法(F-measure)的最低和最高值分别为0.7311和0.8733。同时,在GF-2影像树种分类的分割任务中,OSP与树种和森林类型有关。研究结果为高分辨率遥感影像树种分类的对象提取提供技术支撑,同时为不同地物组成的复杂影像分割尺度参数选择提供方法。

一种局部直线拟合滤除地面点的林下SLAM算法

激光惯导融合的同步地图定位与建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)算法可以实现林下三维点云地图构建。鉴于现有激光惯导融合SLAM算法建图的单木定位精度存在较大误差,导致建图效果难以满足林业应用要求,提出了一种局部直线拟合滤除地面点的林下SLAM算法,利用局部的直线拟合来判断地面点并滤除,提高树木特征比重,在激光惯导融合SLAM的前端匹配部分对点云数据进行建图,减小由地面点造成的树木匹配误差。在真实样地中对改进前后两种算法进行实验对比和综合量化评价。实验证明,算法改进后建图所得单木位置的平均绝对误差和均方根误差分别减少了61%和50%,说明该算法可以在林下得到更佳建图效果,可为森林资源调查提供技术支撑。

中国植被NPP变化及其影响因素分析

为了厘清2001—2020年植被净初级生产力(net primary production,NPP)变化及其影响因素的具体作用机制,通过趋势分析研究中国植被NPP时空变化趋势,通过残差分析定量分析人类活动对植被生长变化过程中的作用,基于土地利用变化、气象、社会经济活动等数据建立结构方程模型,分析气候以及具体的人类活动对植被NPP变化的影响。结果表明:植被NPP变化及影响因素具有阶段性和区域性;植被NPP在20年间整体呈上升趋势,人类活动起到促进作用;从行政分区上看,北方等区域在前10年具有较快的增长趋势,南方等区域在后10年具有较快的增长趋势;20年间,影响植被NPP变化的驱动因子主要为气候和人为改变土地利用,在后10年则主要为人为改变土地利用的影响,气候因子影响能力降低。该研究揭示了中国植被NPP变化趋势及其影响因素的具体作用机制,对理解中国生态环境变化具有重要意义,可为制定相应的环境保护和生态恢复政策提供科学依据。

基于森林调查数据的长白山天然林森林生物量相容性模型

森林生物量估算是进行陆地生态系统碳循环和碳动态分析的基础,但现有估测模型存在着总量与分量不相容的问题.本文以吉林省汪清天然林区为例,提出了基于森林调查的相容性森林生物量模型设计思想,并采用联立方程组为不同森林群落构造了一系列引入林分蓄积因子的相容性生物量模型,得到的预估精度较高.其中,针叶林、阔叶林和针阔混交林群落的森林生物量模型预估精度均在95%以上,基本上解决了森林生物量模型的相容性问题.

基于机载全波形LiDAR数据的森林地上生物量估测算法研究

为提高森林地上生物量(AGB)的估测精度,本研究以白桦林为研究对象,以机载全波形激光雷达(Li DAR)数据为研究数据,首先提出了机载全波形Li DAR数据读取与全波形特征信息提取的相关算法,然后结合具体算法的实现提取出每条全波形数据对应的各波形分量的能量信息,进而依据波形能量信息计算出每个样地的全波形激光穿透指数(Fi LPI),之后通过全波形激光穿透指数F i LPI建立其与对应样地实测森林AGB的统计回归模型,同时将森林AGB的估测值与森林AGB的实测值进行对比。结果表明全波形激光穿透指数F i LPI与森林AGB具有很好的相关性(R2为0.885,RMSE为0.095),并且森林AGB的估测值与实测值之间误差的波动较小,提高了森林AGB的估测精度,弥补和提供了机载全波形Li DAR数据估测森林AGB的方法和思路。

基于机载LiDAR全波形数据白桦林林分LAI反演研究

为提高森林叶面积指数(LAI)的估测精度,本研究以白桦林为研究对象,以机载激光雷达(LiDAR)全波形数据为研究数据,首先提出了机载LiDAR全波形数据读取与波形特征信息提取的相关算法,结合具体算法的实现分析出每条全波形对应的各波形分量的能量信息,然后依据波形能量信息在传统激光穿透指数(LPI)计算的基础上结合全波形数据的特点,计算出全波形激光穿透指数(LPIfi),最后获得样地体元激光穿透指数(LPIf-mean),用于估测森林林分LAI,并将估测结果与机载LiDAR离散回波点云数据估测森林LAI的结果进行了对比。结果表明,全波形样地体元激光穿透指数LPIf-mean与森林林分LAI之间的建模精度R^2=0.815,RMSE=0.105,预测精度R^2=0.864,RMSE=0.139,同时在同等样地尺度下,全波形数据返回脉冲能量信息估测森林LAI的精度要高于离散回波点云数据的,因而,基于机载LiDAR全波形数据能够实现森林林分LAI的高精度反演。可以为进一步森林生态参数模拟与估测提供高精度的基础数据,弥补和提供了机载LiDAR全波形数据估测森林LAI的方法和思路。

SPAD叶绿素仪在评价树木叶片光环境和健康水平上的应用初探

树木叶片叶绿素含量的消长规律是反映叶片生理活性变化的重要指标之一。以健康白桦和受虫害加拿大杨为实验材料,利用SPAD-502叶绿素仪对其进行叶绿素相对含量测定,并结合相应的生长光照条件和病虫害程度进行分析,探索SPAD值在响应叶片光环境和健康水平方面的能力。研究结果表明,利用SPAD-502叶绿素仪对阔叶树种的光环境及叶片健康水平进行评价是可行的,如能同时结合其它检测手段和方法,则更能保证评价的准确度。

基于森林生物量相容性模型长白山天然林生物量估测

利用中国第四次(1997年)二类森林调查数据,借助长白山天然林森林生物量相容性模型,以汪清天然林区为例,对阔叶林、针叶林及针阔混交林等不同森林群落进行森林生物量及其分量的估测,研究区森林生物量密度及碳密度估测值分别为110.06 t/hm2和51.73 t/hm2,碳库估测值为0.0119 Gt C.阔叶林生物量占总森林生物量的59%,在该研究区占主导地位。

45钢液压缸耳环断裂失效分析

某厂生产的液压制砖机的液压缸耳环在运行不久后发生断裂失效。通过扫描电镜、能谱仪、直读光谱仪、光学显微镜和显微硬度计对45钢失效耳环的断口形貌、化学成分、显微组织和硬度进行了分析。结果表明,断口处Al_2O_3和硫化物非金属夹杂物较多,显微组织为网状铁素体、珠光体和魏氏组织,纵截面存在明显带状组织,局部晶粒粗大等是造成液压缸耳环失效的主要原因。

基于GIS和RS数据的地统计学方法在水质评价中的应用

基于地理信息系统和Landsat TM (ThermalMapper)数据 ,本文应用地统计学的方法分析了肯尼亚Naivasha湖的水质。通过分析比较不同的插值法 ,最终分别采用普通克里金 (OrdinaryKrigging)和各向异性克里金 (AnistropyKrigging)方法绘制Naivasha湖水的深度和浊度图 ,并计算了湖水总容量。结果表明 ,湖水总容量为 3893371 99m3 ,以 30 (未知单位 )作为阈值 ,湖中净水和浊水的容积分别为 36 774 1 2 72m3 和 2 1 5 95 92 8m3 。

农机零件金相切割系统进给速度控制的研究

针对农业机械制造中农机零件的金相制相分析问题,通过比较国内外金相切割机进给控制方式,分析自动金相切割机在切割试样过程中,切割机主电机功率与被切试样的金属去除率之间关系,研究一种能够充分发挥切割机潜力的进给速度控制方法。即由变频器实时地采集主电机的功率值,输入到PLC中,利用控制器内部PID运算指令实现对砂轮片进给速度的控制,使主电机始终保持在最高工作效率状态,达到充分利用电机功率,最终提高农机零件生产效率的目的。

森林工程专业《仓储工程》课程双语教学实践与探讨

为积极应对经济全球化和科技革命的要求,适应现代仓储工程国际化的形式,森林工程专业《仓储工程》(Warehousing Engineering)课程采用中英文双语教学。结合教学实践过程,本文以课堂教学和实践环节为着眼点,对目前《仓储工程》课程双语教学中存在的问题进行探讨分析,并提出改进措施,期望能够激发学生的学习兴趣,进一步提高该课程的教学水平。

联合资源三号与机载LiDAR的林分平均树高估测

提出一种将资源三号(ZY-3)立体影像的空间连续测量特性与LiDAR数据的高精度定位测高优势相结合的林分平均树高估测方法。首先从LiDAR离散点云提取地面点并内插生成分辨率为1m的林区DEM,同时根据点云强度提取与DEM同源且分辨率为1m的正射影像,分别作为ZY-3数据定向处理的高程控制基准和平面控制基准。通过ZY-3多类像对组合提取研究区DSM,其中三视DSM较二视DSM高程精度最佳。基于三视DSM,林区DEM,ZY-3多光谱数据提取的植被指数和野外实测树高数据,利用回归分析方法及高程误差修正方法分别建立了四个树高估测模型,实验表明,经高程误差修正后的改进树高估测模型精度最高,模型Adj R^2=0.913,其精度达到93.29%,是最佳树高估测模型。

基于FastICA去噪和改进HHT的转子不平衡故障特征提取方法研究

针对转子不平衡振动信号非平稳性并伴随较强环境噪声的特点,提出一种基于快速独立分量分析(FastICA)和改进希尔伯特-黄变换相结合的故障特征提取方法。该方法采用FastICA法去除环境噪声等因素对于故障特征提取精度的影响,再利用自适应白噪声总体平均模态分解方法将故障信号分解为一系列固有模态函数(IMF),并采用基于相似性评估的虚假IMF选择算法将与故障信息无关的虚假IMF分量剔除,从而保证故障信息提取的准确性和有效性。通过仿真分析证明了所提方法的有效性,并且实际试验表明:该方法可有效提取转子不平衡信号的故障特征,为该类故障的诊断提供了一种切实可行的方法。