降雨空间分辨率对城市内涝模拟敏感性研究

为研究降雨空间分辨率对城市内涝模拟的影响规律以及一、二维耦合的城市雨洪模型的敏感性降雨空间分辨率,本研究选取西安市小寨片区为研究区,以西安市气象局提供的3场降雨为基础,采用空间插值算法获取5种降雨(0.2、0.5、1.0、2.0和4.0 km)空间分辨率,引入洛伦兹曲线、基尼系数判断不同降雨空间分辨率的不均匀程度,驱动一、二维耦合的城市雨洪模型进行模拟分析。结果表明,3场降雨0.5 km降雨空间分辨率对应的基尼系数分别为0.163、0.201、0.165,评价结果均为均匀分布。随着降雨空间分辨率的降低,基尼系数逐渐减小,峰值积水面积相对误差、内涝积水水量相对变化范围、内涝淹没水深相对变化范围均逐渐增大。对于这3个水力要素评价指标,降雨空间分辨率为0.5 km对应的模拟误差最小,且该降雨空间分辨率为敏感性降雨空间分辨率。

中国岛礁区热带气旋不同空间分辨率风场模拟比较研究

中国岛礁数量众多,地形复杂,受热带气旋灾害影响大。高空间分辨率热带气旋风场模拟有助于表达风速空间异质性,对面积相对较小的岛礁地区开展高分辨率模拟具有重要意义。文章利用热带气旋路径、岛礁分布、土地覆盖以及数字高程数据,按照1000、90和30 m分辨率风场模型模拟了中国岛礁区历史热带气旋风速,分地形类型对比分析了各分辨率下岛礁模拟风速大小的差异性,并比较了不同空间分辨率热带气旋100 a一遇风速的差异。结果表明:1)30 m空间分辨率风速模拟准确率更高,模拟风速与8个站点实测风速的均方根误差为4.28 m/s,比90和1000 m模拟结果误差分别降低了0.08和1.04 m/s;2)不同空间分辨率模拟风速误差与地形类型相关,浙江省舟山市朱家尖岛90和1000 m模拟风速与30 m模拟风速的对比表明,平均风速模拟差异比例在山峰地形下分别为6.57%和7.61%,山谷地形下分别为21.28%和17.35%,峭壁地形下分别为22.85%和23.37%,且30 m模拟风速对于迎风坡与背风坡地形转换更敏感;3)对于100 a一遇热带气旋风速,30 m模拟风速会出现最大的风速值且空间差异更大。以浙江省舟山市朱家尖岛为例,1000、90、30 m分辨率下的模拟风速最大值分别为71.13、73.18和79.97 m/s,标准差分别为3.88、3.72和7.18 m/s。

基于空间分辨率的钢制管道裂纹剩磁信号检测方法

针对传统漏磁检测(magnetic flux leakage,MFL)技术难以满足钢制油气管道裂纹检测需求,提出一种剩磁检测(residual magnetic flux leakage,RMFL)技术,直接利用漏磁检测后管壁的剩磁状态实现小开口裂纹的有效检测。相较于漏磁信号,剩磁信号信噪比较低,对传感器的采样频率有更高的要求,因此提出一种空间分辨率方法优化剩磁信号采样频率。首先通过有限元仿真建立管道动态磁化模型,提取裂纹特征数据,并分析其分布规律。其次采用频域分析方法,优化剩磁信号采样频率。最终通过实验验证了基于空间分辨率的裂纹剩磁检测方法的有效性。结果表明,基于空间分辨率的剩磁信号与原始信号高度吻合,在信号波形的极点处均有不失真采样点,保存了原始信号的关键特征,为裂纹尺寸的量化提供了重要的数据基础。该技术可实现管道小开口裂纹的有效检测,工程实用的可操作性强,有助于油气管道裂纹内检测技术的进一步发展。

不同空间分辨率对集成磁共振成像定量参数的影响

目的探讨不同空间分辨率对集成磁共振成像(synthetic MRI,SyMRI)定量参数弛豫时间T1、T2和质子密度(proton density,PD)的影响。方法选取30例健康志愿者,均进行具有三种不同空间分辨率(体素大小分别为2 mm×2 mm×2 mm、1 mm×1 mm×2 mm和1 mm×1 mm×4 mm)的SyMRI颅脑扫描。根据SyMRI重建获得的定量图谱提取全脑的T1、T2和PD值,采用单因素方差分析比较不同空间分辨率各定量参数的差异。结果T2和PD值在不同层间内分辨率比较差异有统计学意义(P<0.05),在不同层面内分辨率比较差异无统计学意义(P>0.05);T1值在不同空间分辨率比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论不同空间分辨率对颅脑定量参数T1值没有影响;不同矩阵对T2和PD值没有影响,而不同层厚对其影响较大。

非合作干扰对消技术中空间分辨率建模与分析

在非合作干扰对消的背景之下,通过对不同阵列流形接收信号模型的建立,提出了空间分辨率的表征参数,用以衡量干扰信号与通信信号达波角度接近时,不同阵列流形对相近达波角度的分辨能力和对消能力,并分析了空间分辨率的影响因素,提出了新的非合作干扰对消阵列设计标准。推导了阵列转移因子和输出信干噪比作为空间分辨率的评价指标。从阵型、阵元个数和阵列半径三个方面,仿真分析了不同阵列流形的空间分辨率,并通过实验进行了验证。实验结果与理论和仿真分析结果吻合较好,验证了空间分辨率对干扰对消的实际影响。为后续阵列流形优化与辅助天线设计提供了基础。

较粗空间分辨率影响下FMCW 激光雷达测距方法研究

由于环境中杂散光和电磁干扰等原因,以及不同路径的长度和反射特性的差异,FMCW激光雷达系统在接收目标回波信号时会受到多径干扰的影响,存在噪声干扰,使得目标测距结果准确性较低。为此,提出较粗空间分辨率影响下FMCW激光雷达测距方法。根据FMCWN激光雷达系统的发射信号与回波信号获取中频信号;采用EMD算法分解中频信号,计算信号IMF分量之间的互相关系数,确定并剔除存在噪声的IMF分量;采用SFFT算法对去噪后的中频信号频谱局部细化处理,获取其估计值,确定修正方向,修正频率估计值,利用中频信号修正后的频率确定被测目标的距离。实验结果表明,所提方法具有良好的去噪效果、频谱估计精度、测距精度高,测距效率高,测距均方根误差均在0.04以内,耗时最长仅为0.23 ms。

基于BP神经网络的长距离分布式光纤传感高空间分辨率定位算法

为解决基于数字编码移相-积分测距系统中,因发送序列与本地序列之间的真实相位差非1 bit码长的整数倍而影响测量结果准确性这一问题,文中提出一种基于BP神经网络长距离分布式光纤传感高空间分辨率定位算法。该算法根据BP神经网络判断1 bit内细分程度并与传统算法相结合实现动态测距。实验结果表明,基于BP神经网络长距离分布式光纤传感高空间分辨率定位算法的长距离定位精度平均相对误差从0.23降低到0.035,弥补了空间分辨率与准确率受数字码本身局限性的问题,为大规模基础设施的长距离、高精度实时监测提供了可能。

四种品牌CT机空间分辨率的检测与评价

目的通过扫描头部体模,测量四种品牌CT机的空间分辨率值,并比较不同CT机之间空间分辨率值的差异,为临床应用提出合理化建议。方法分别用四种品牌CT机对头部体模进行扫描,采用两组不同的扫描计量(常规剂量和100mAs),并分别采用两种不同重建算法(迭代和FBP)对图像进行重建,将常用的10%MTF值作为空间分辨率的评价指标。结果通过对四组重建图像的MTF值进行比较,可以看出通用电气(GE),机型Discovery HD-750(宝石CT)的空间分辨率明显优于其它三种CT。结论要想追求高的空间分辨率,在临床进行头部轴位扫描时,建议优先选择GE的宝石CT机进行扫描。

空间分辨率对中国夏季降水时空演变特征的影响

本文使用1979—2021年国家气候中心160站(R_(160))和国家级地面气象观测站2314站(R_(2314))逐月降水观测资料,利用EOF(Empirical Orthogonal Function)分解和相关分析等方法,研究两类资料夏季降水时空变化特征及其与海气因素之间物理联系的表征水平差异,并分析了差异的可能原因。结果表明,R_(160)在我国西北、青藏高原等地区站点极为稀疏,导致其各EOF模态对上述地区降水的时空变化特征描述失真,中东部地区偏低的空间分辨率会使局地强降水的变化特征信号损失,造成降水的年际变率降低。而R_(2314)主模态能够更为真实地反映我国降水的时空演变特征,特别是在极端降水频发的江淮地区以及降水受局地地形影响较大的山区,其EOF主模态的空间分布和时间系数演变与ENSO(El Nino-Southern Oscillation)、西太平洋副热带高压、青藏高原雪盖等气候强迫信号之间的相关性更为显著。

基于小波双三次插值的遥感测绘图像空间分辨率检测方法

为了解决传统图像插值方法在处理效率上的问题,提出了基于小波双三次插值的遥感测绘图像空间分辨率检测方法。利用小波双三次插值将遥感测绘图像分割为空间单位。基于K-L变换原理构建图像滤波系数矩阵。采用异构并行体系,在CUDA架构下进行高密度值计算,实现了遥感测绘图像空间分辨率的快速检测。实验结果表明,本文方法能够在转换图像时保留更多的细节和纹理信息;在不同测绘比例下,能够在2.5 s内完成分辨率检测,且相对水平和垂直分辨率结果较高,适合人眼观察,具有实际应用效果。

不同空间分辨率的县域森林生态格局分析——以湖南攸县为例

本研究基于形态学空间格局分析(MSPA)方法,以攸县为例,通过不同空间分辨率构建县域尺度森林生态格局,筛选森林生态源地,分析景观连通性特征。结果表明:攸县森林资源丰富,森林景观构成以大型斑块为主且分布集中连片;不同空间分辨率影响全县核心区景观连通性,空间分辨率越小,对周边核心区斑块的连通程度越为严苛和精准;10 m×10 m空间分辨率分析县域尺度较为适宜。

一种新型工业CT空间分辨率标准器定值溯源及应用研究

工业CT是一种无损检测技术,可进行物体内部结构的尺寸测量及缺陷分析。工业CT空间分辨率是指工业CT设备在空间上可检测到最小细节的能力,是衡量工业CT设备检测性能的重要指标。该项目结合光刻技术,研制了一套工业CT空间分辨率标准器,通过多种测量方式,对其进行形貌观察和定值溯源,并对工业CT设备的空间分辨率进行了校准。

高空间分辨率遥感影像建筑物自动提取方法综述

建筑物是城市环境中最主要的地物类型,如何从高分辨率影像中自动、高效和高质量地提取建筑物一直是个研究的热点课题。本文对常见的高分辨率遥感影像建筑物提取方法进行了分类和总结,比较了各种提取方法的应用范围、优缺点及改进措施。

城市尺度高空间分辨率VOCs组分排放清单构建方法与应用

挥发性有机物(VOCs)是影响大气复合污染形成的关键前体物,来源众多且化学组成差异较大.为满足城市尺度VOCs精准管控需求,本文基于“自下而上”的人为源活动水平数据与植被遥感资料,并与文献调研和实测VOCs源谱信息相耦合,采用排放因子法构建了城市尺度高空间分辨率VOCs组分清单的编制方法,并以河南省驻马店市为研究区域开展应用.结果表明:①本文构建的清单编制方法能够获取城市尺度高空间分辨率的VOCs组分排放清单,根据现阶段可获取的活动水平分辨率,清单分辨率可在1km×1km及以上.②驻马店市烯烃组分排放量最高,其次是烷烃和含氧VOCs(OVOCs),其中排放量较高的物种为异戊二烯、苯乙烯和乙酸乙酯等;对于臭氧生成潜势(OFP),烯烃和OVOCs是主要贡献者,OFP贡献较高的物种为异戊二烯、乙烯、乙醛和甲醛等;在空间分布上,研究区域VOCs排放空间分布呈明显差异,林地茂密、工业企业密集、人口和路网密度较大的区域VOCs排放量较高.③将清单结果与受体模型解析结果对比发现,二者在主要源类的识别上基本一致,印证了所构建清单的可靠性.对比PMF解析因子谱和清单参考源谱发现,清单参考源谱中燃烧源以及工艺过程和溶剂使用源适用性较好,移动源谱适用性较低.研究显示,驻马店市VOCs总量及组分排放空间特征明显,高空间分辨率清单可为城市差异化管理提供基础.

无人机可见光遥感影像的空间分辨率对毛竹立竹度识别精度的影响

为探究无人机可见光影像在毛竹立竹度提取方面的适用性,以福建省三明市永安市天宝岩国家级自然保护区毛竹林为研究对象,运用重采样的方式获取不同空间分辨率(0.25、0.50、0.75 m)下的可见光影像,利用面向对象多尺度分割确定各个分辨率下的最佳分割尺度,采用随机森林分类方法,对不同空间分辨率下立竹度提取精度进行了比较。结果表明:不同空间分辨率下分割尺度的选择不同,影像空间分辨率为0.25、0.50、0.75 m的最佳分割尺度分别为20、9和8,立竹度提取平均精度分别为80.97%、81.29%和77.82%,Kappa系数分别为0.806 0、0.863 3和0.817 1;图像空间分辨率为0.50 m时,总体分类精度和Kappa系数最高,因此,毛竹立竹度提取的适宜图像空间分辨率为0.5 m,最佳分割尺度为9。

遥感影像空间分辨率对河道水体识别影响

高精度的河道水体解译对全面详实掌握水资源变化,科学制定水资源保护策略,合理规划开发水资源具有重要意义。研究以闽江下游主河道为研究区域,以Landsat-8、Sentinel-2和GF-6卫星影像为数据源,分析对比不同空间分辨率遥感影像在不同形态河道中的水体识别效果。结果表明,2~30m空间分辨率的遥感影像均可有效反映河道形态;在边界规整的山区型河道和河面宽阔的入海型河道,2~30m的空间分辨率遥感影像均能获得较好的解译结果,遥感影像空间分辨率的改变不会对河道的水体识别效果产生显著影响;遥感影像空间分辨率对河宽较窄的城区型河道的水体识别效果影响较大,高空间分辨遥感影像更有利于城区型河道水体的识别;随遥感影像空间分辨率的降低,遥感影像对河岸边界表征能力将逐渐下降,水体漏分和错分现象将增加。

透射电子显微镜空间分辨率综述

透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)具有超高的空间分辨率,是化学、材料科学、物理学、生物科学等领域最重要的研究手段之一.影响TEM空间分辨率的因素众多,不仅包括电镜自身结构和成像原理等,还有样品性质等原因.为系统且全面地了解TEM分辨率的涵义、原理与应用,本文通过回顾TEM空间分辨率的发展历史,从理论上厘清了TEM空间分辨率的概念、物理涵义、影响因素和适用范围;从电镜装置角度,分别概述了电子枪、磁透镜、图像探测器和电镜内外部环境对空间分辨率的影响规律,以及单色器、像差校正器和新型图像探测器的发展现状;从实际应用角度,重点介绍了样品过厚、电子束损伤、积碳和原子振动等降低空间分辨率的作用机理及解决途径.本文可为非电子显微学研究者们正确使用TEM提供参考.

高空间分辨率高可见度的太赫兹光谱成像研究

太赫兹光谱成像,不但包括在二维图像空间的强度信息,同时可以得到太赫兹波段的光谱信息,构成了一个三维的数据矩阵。由于受到太赫兹成像系统内部硬件的限制和影响,太赫兹频域较高频段处信号存在能量弱、信噪比低的特点,导致所成的太赫兹图像普遍存在分辨率低、对比度低等问题。因此,利用三维数据矩阵,应用适合的算法,实现了提高太赫兹光谱成像空间分辨率、边缘细节可见度的目的。搭建了三维可移动式太赫兹时域光谱成像系统,实现了对标准高分辨率板的二维扫描。对该系统所采集到的信号分别进行时域、频域等多种方式成像对比,结合瑞利判据和分辨率标尺对成像系统的空间分辨率、景深进行标定,研究了提高太赫兹光谱成像的空间分辨率算法。然后,针对太赫兹频域高频区域信噪比低、对比度低、噪声原因复杂的特点,结合深度残差学习的图像去噪理论,提出了太赫兹图像深度去噪网络,在训练集中引入成像系统中真实的“太赫兹残差噪声”。最后,利用所训练出的模型对太赫兹频域高频区域图像进行盲去噪,并用重建图像分别与原始成像结果和传统太赫兹去噪算法结果进行比较,分别从主观和客观两个方面评价了不同算法对太赫兹频域高频图像的去噪效果。实验结果表明,通过该算法实现了极限空间分辨率约为157μm,去噪后图像极限空间分辨率处的瑞利判据鞍-峰比约为0.623,图像整体对比度为46.635;空间分辨率相比传统成像方法提高了约一倍,对比度提高约26%。研究结果为高空间分辨率高可见度的太赫兹光谱成像方式提供了一种新的规范,并针对太赫兹频域较高频区域的图像噪声问题提供了一种新的解决方案。

高空间分辨率生态系统生产总值时空演化分析--以2000—2020年湖南省为例

基于现有生态系统服务理论与方法,通过引入文教科研指标、优化气体调节指标,提出了湖南省本土自然资源生态系统生产总值(gross ecosystem product,GEP)核算指标体系,集成构建了GEP格网化评估模型,在30 m×30 m格网尺度评估分析了全省2000年、2010年和2020年GEP时空演化特征。研究结果表明:①时间维度,近20 a间湖南省GEP上升3.34×105亿元,增幅达40.28%;各生态系统类型对GEP贡献的排序为:森林>农田>草地>湿地>城市。②空间维度,湖南省GEP总体呈现出西部和东南部高、中部和北部低的空间分布格局;西部武陵山片区增长率高,北部洞庭湖区增长率低。③与已有10 km×10 km研究结果相比,本研究高空间分辨率GEP结果在水域及城市生态系统呈现的空间分布细节信息更多。④各单项生态系统功能价值量对湖南省GEP的贡献度排序随时间呈现规律性变化,土壤保持功能价值量的贡献对武陵山片区和洞庭湖区GEP变化占据主导作用。研究结果可为湖南省自然资源监管及生态环境保护提供科学决策依据。

高空间分辨率LA-ICP-MS测定硅酸盐玻璃标准物质中42种微量元素

近年来,随着人们对关键金属(稀有金属、稀土金属、稀散金属和稀贵金属)的成矿机制、分布规律和绿色利用等研究日益加深,建立原位测定地质样品中关键金属元素(如REEs、Cr、Co、Ga、Ag、Cd、In、W、Tl等)分析方法对于研究关键金属元素的地球化学行为、分布规律和成矿机制具有重要意义。由于关键金属在地壳中丰度极低(一般为ng/g~μg/g级别),赋存矿物非常细小(粒径μm级别),因此需要建立高空间分辨率微区原位分析技术实现低含量(ng/g~μg/g)微量元素的定量。本文提出了高频剥蚀模式与Ar-N2等离子体技术相结合提升LA-ICP-MS对微量元素的检出能力,使之能够满足地质样品中关键金属元素的检测需求。结果表明:在Ar-N2等离子体条件下,采用高频(20Hz)剥蚀模式,LA-ICP-MS分析中大部分元素灵敏度提升了1.5~9倍。在使用高灵敏度X型截取锥时,高频剥蚀模式与氮气增敏技术相结合可以显著减小氧化物产率和降低U-Th分馏,获得更宽的载气流速区间(0.9~1.08L/min)以满足测试的仪器分析条件(ThO+/Th+<0.5%和U/Th=1)。本研究开发的高空间分辨率LA-ICP-MS关键金属分析方法具有较低的检出限(在剥蚀束斑24μm条件下,30种元素的检出限<0.02μg/g),在高空间分辨率(10~24μm)条件下,通过对8种国际硅酸盐玻璃标准物质中42种微量元素进行定量分析,34种微量元素的测试结果的准确度优于10%,精密度优于15%,实现了在高空间分辨率条件下对微量元素的准确定量分析。