视线追踪联合脑电的飞行员操纵意图检测方法

为解决基于飞行员行为与生理数据的飞行员意图分析问题,采用视线追踪设备和脑电仪实时记录飞行员视觉注视行为和脑电信号,并采用转换编码器-卷积神经网络模型(Transformer Encoder-CNN)进行操作意图的分类。通过在模拟飞行环境下开展飞行训练实验,将特定感兴趣区域的视觉注视行为联合飞行操作数据,实现不同时间段的飞行中飞行员高度、空速、姿态、航向四种操纵意图进行精确检测分类,形成操纵意图数据集,供神经网络模型进行机器学习。实验结果表明:该方法的神经网络模型对操纵意图分类识别准确率达到92%,能够有效检测飞行员的操纵意图,准确率提高了6%。

紫色土坡地不同种植模式下径流及养分流失研究

对紫色土坡地6种种植模式下的径流泥沙与养分流失进行了观测统计分析,结果表明,6种种植模式下的径流量、泥沙流失量及养分流失量存在显著的差异,南方早熟梨+紫花苜蓿及柑橘+鸭茅两种果草模式与其它种植模式相比其径流过程曲线较为平滑,无突显的径流峰值点,径流量最少,两种果草模式各项养分流失量与传统顺坡种植模式相比减少了4～7倍不等;流失泥沙中的养份含量高于背景土壤和溶蚀携带,具有富集养分的特征,其富集比大多在1.3～2.4之间。

2种果草模式根系生态学特征研究

以退耕自然生草地为对照,研究了2种果草模式的地下生物量和根系空间分布特征,重点分不同级径对与土壤抗蚀性密切相关的有效根密度、根系总生物量、根系总长度以及根系总表面积进行了较系统的研究,结果表明果草模式下植物根系形成网络状空间分布格局,促进了土壤的抗冲性土体构型形成,紫花苜蓿是值得推广的果园间作牧草。

EEG、视觉注视融合的MHA LSTM神经网络飞行员注意力分析研究

为提高飞行员注意力检测准确性、及时性,文中提出一种融合EEG与视觉注视的注意力分析方法。文中以飞行训练实验数据为基础,建立了一种以飞行效果评估与反应时测试融合的注意力评估方法,以此为参考对视觉注视、EEG数据进行分割、筛选制作成数据样本,构建EEG、视觉注视数据集。建立MHA LSTM网络模型对融合EEG、视觉注视的多通道数据进行分类分析。实验表明,网络模型平均准确率达到93.56%,比LSTM模型准确率提升了4.6%,可见文中方法在检测性能上具有明显提高。

紫色土坡地果草种植模式的水土流失特征研究

紫色土坡耕地是三峡库区重要的土地资源。以研究降雨强度对紫色土坡地产流产沙的影响为基础,以紫色土坡地示范推广的果草模式为研究对象,对其水土流失特征进行了野外定点监测研究。研究结果表明:(1)短历时、高强度降雨对紫色土坡地的产流产沙影响最强烈,降雨历时与产流产沙存在明显的负相关,而雨强参数与产流产沙则存在明显的正相关;(2 )在降雨特征参数中,平均雨强是反映紫色土坡地径流系数、泥沙量和径流含沙量的最好特征参数,I3 0 则能最好的反映紫色土坡地径流量的变化;(3)在不同降雨强度下,果草模式对产流量、径流系数、产沙量和径流含沙量都有非常明显的减少或降低作用,特别在低强度降雨时,其减水减沙效应更明显,种植年限对其效应也有影响;(4)在短历时、高强度典型次降雨情况下,果草模式具有明显延迟产流时间和延缓产流过程的作用;(5 )果草模式降低了紫色土降雨前后表土养分的衰减,减少了表土养分的流失;(6 )果草模式对速效养分的流失具有较好的减弱作用,因而其对保持地力。

马尾松林地土壤物理性质变化及抗蚀性研究

以退耕黄壤坡地为对照,对18年生黄壤马尾松林地土壤主要物理性质变化进行了系统研究,在此基础上对林地土壤抗蚀性能进行了分析.结果表明:马尾松林地演变为具有复层结构的针阔混交林后,土壤物理性粘粒含量和粉粒含量有所提高,土壤表层粘粒含量和不同层次的砂粒含量降低;土壤容重减小,总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度有一定程度的提高,土壤自然含水量、饱和持水量和毛管持水量增大,林地土壤持水性和透水性得到了提高,土壤结构得到显著改善;林地土壤干筛团聚体以5～2 mm大团聚体为主,湿筛团聚体则以1～0.5 mm细团聚体为主,且在0～20 cm,20～40 cm,40～60 cm的土壤剖面中均高于对照地.马尾松林地微团聚体变化的总趋势是>0.01 mm的粗粉沙粒级的大团聚体减少,而<0.01 mm的微团聚体含量增加,尤其是0.005～0.001 mm的细粉沙粒级;马尾松林地土壤物理性质的变化也综合反映在抗蚀性能方面,在0～20 cm,20～40 cm,40～60 cm三个土壤剖面层次其抗蚀性均高于对照地,表现了良好的水土保持效应.

两种果草模式根系提高土壤抗蚀性的研究

以研究植物根系密度、根量及根层土壤剖面特征为基础,以退耕自然生草地和农耕地(横坡玉米+红薯)为对照,对两种果草模式根系提高土壤抗蚀性进行了定量研究。结果表明:土壤的抗蚀性与土体中根系含量密切相关,两种果草模式的根系总长度、根系表面积和根系总生物量都要明显高于自然生草地,而且这些根系指标与土壤抗蚀性呈正相关变化,这与水稳性团聚体和有机质含量与土壤抗蚀性呈正相关变化的趋势一致;果草模式土壤抗分散的能力得到了相当程度的改善,颗粒间团聚程度有了明显提高,土壤团粒结构得到了一定程度的改良;在南沱镇紫色土坡地发展的果草示范模式,其根系明显地提高了土壤的抗蚀性,可以在三峡库区范围内推广。

重庆缙云山毛竹干流量研究

观测研究发现重庆缙云山毛竹干流在降雨量大于0.3mm时就会出现,它与降雨量呈非线性多项式关系,y=-2E-06x4+0.0003x3-0.0158x2+0.3187x,R2=0.9216。干流过程与LCR电路暂态过程相似,干流量、干流强度、干流率、干流持续时间、干流开始时间与降雨性质和毛竹植株特性有关,用BP模型预测精度高。树干干流是林木水分与养分重要的点源输入途径,因此,进一步研究利用树干干流特性将是森林生态培育和更新的重要途径之一。

基于地理探测器的土壤侵蚀空间分异关键影响因子分析

为探究地理探测器用于确定县级行政区土壤侵蚀空间分异主导因子的可能性,应用中国土壤流失方程(CSLE)计算重庆市合川区与云阳县土壤侵蚀强度,并用地理探测器探究影响土壤侵蚀空间分异的主导因子。结果表明:因子探测发现,坡度因子和生物措施因子分别是合川区和云阳县土壤侵蚀空间分异的主导因子;交互探测结果表明,任意2因子交互时对土壤侵蚀空间分异的影响都具有增强作用,其中2区(县)地形因子与其他因子交互作用最好。地理探测器可用于识别县级行政区土壤侵蚀空间分异的关键因子,用于辅助水土保持方案的制订。

基于视觉注视信息的飞行员态势感知状态评估

正确的态势感知对飞行员合理决策和操作绩效、飞行安全提高有重要影响。为有效评估飞行员态势感知状态,提出了一种基于视觉注视信息的深度学习方法。该方法扩展了飞行员视觉注视分析通道,并在此基础上建立了用于态势感知状态评估的深度神经网络模型。模型采用自注意力结构,以视觉注视数据为输入,分别对高度、航向、空速等多种飞行要素的视觉感知状态进行分析,最终综合评估并实时输出飞行员的态势感知状态。实验结果表明,模型的平均精度可达到91.53%,能够显著提升现有飞行员态势感知状态评估的准确率。同时,模型评估结果与实际飞行绩效的相关性分析验证了模型的有效性。

不同土石比的工程堆积体边坡径流侵蚀过程

工程堆积体可在短时期内极大程度地改变原地貌地形、土壤和植被条件,使其在降雨径流作用下将发生严重土壤侵蚀,因此是生产建设项目区水土流失最为严重的地貌单元。该文采用土工试验方法及野外实地放水冲刷法研究不同物质来源和土石比的工程堆积体边坡物理性质、侵蚀动力及径流侵蚀过程。结果表明：1）2种松散工程堆积体的物质组成和入渗性能均较原土差异明显,其中黄沙壤工程堆积体以≤0.25mm颗粒为主,其颗粒变异系数为原土的1.2-2.0倍,稳定入渗率为原土1.70-4.07倍;而紫色土堆积体级配良好,颗粒变异系数是其原土的2.2倍,稳定入渗率为原土的7.02-11.59倍。2）各种工程堆积体边坡侵蚀动力学参数随放水流量变大而增加,黄沙壤工程堆积体边坡径流流速在0.155-0.318 m/s之间变化,径流剪切力变化在27.632-57.154 N/m^2,土壤剥蚀率在0.337-77.071 g/（m2·s）之间;而紫色土工程堆积体边坡径流流速、剪切力和土壤剥蚀率分别在0.184-0.281 m/s,35.525-53.600 N/m^2和1.445-61.910 g/（m2·s）。3）土石混合质边坡在产流9 min内存在不同程度突变或波动,在相同条件下边坡累积产流量均表现为偏土质〉土石混合质,黄沙壤工程堆积体边坡累积产流量高于紫色土;而土石混合质边坡的产沙率呈连续性多峰多谷变化,边坡侵蚀沟壁土体崩塌脱落是造成产沙率波动的重要原因。该研究可为生产建设项目工程堆积体水土流失量预测和水土保持植物措施选择提供基本参数和技术支持。

紫色土坡耕地土壤属性差异对耕层土壤质量的影响

坡耕地是一个区域最易发生水土流失的土地利用类型,其严重的水土流失、面源污染和耕层退化现象直接威胁着坡耕地持续利用以及当地粮食安全、生态安全;耕层土壤质量对自然因素和人为耕作活动的影响较为敏感。以南方3个地点紫色土坡耕地耕层土壤质量为研究对象,从土壤属性角度,对比分析了重庆合川、江西兴国、云南楚雄不同耕层垂直深度土壤养分特征、土壤物理性质、土壤水库特征、耕作性能差异性及其形成原因。结果表明:(1)坡耕地耕层土壤有机质表现为云南楚雄(28.80g/kg)>江西兴国(9.03 g/kg)>重庆合川(8.80 g/kg);除全钾含量外,土壤全量养分和速效养分的含量表现为云南楚雄>江西兴国>重庆合川;坡耕地耕层速效养分垂直分布变化规律基本一致,主要表现为土壤速效养分主要在0—20 cm土层富集,而20—40 cm和40—60 cm土层无显著差异。(2)不同地点紫色土坡耕地耕层土壤物理性质差异明显,以重庆合川坡耕地土壤物理质量最差,表现为土壤砂粒含量>60%、土壤容重最大(1.43 g/cm3)、土壤总孔隙度(45.97%)和毛管孔隙度(34.36%)最小;从坡耕地耕层土壤物理性质垂直变化特征看,耕作层(0—20 cm)优于心土层(20—40 cm)和底土层(40—60 cm)。(3)紫色土坡耕地耕层土壤初始入渗率以江西兴国坡耕地耕层最大(0.32 mm/min),而以重庆合川坡耕地耕层最小(0.19 mm/min);土壤稳定入渗率和平均入渗率均表现为云南楚雄>重庆合川>江西兴国;坡耕地耕层土壤最大有效库容以云南楚雄最好(873.311 t/hm^2),说明云南楚雄紫色土坡耕地耕层土壤具有较好的抵御季节性干旱能力;不同地点坡耕地耕层土壤总库容、死库容、兴利库容、滞洪库容、最大有效库容在垂直方向变化表现为耕作层(0—20 cm)大于心土层(20—40 cm)和底土层(40—60 cm)。(4)不同地点紫色土坡耕地耕层土壤抗剪强度和贯入阻力均呈现出相同变化规律,土壤抗剪强度表现为重庆合川(15.39 kg/cm^2)>云南楚雄(14.74 kg/cm^2)>江西兴国(10.66 kg/cm^2),而土壤贯入阻力值为重庆合川(424.83 k Pa)>云南楚雄(252.50 k Pa)>江西兴国(188.87 k Pa),这种土壤力学性能的变化说明重庆合川紫色土坡耕地耕层土壤具有较好抵抗剪切破坏的能力和较大耕作阻力。上述研究结果可为不同地点紫色土坡耕地耕层土壤质量诊断、坡耕地合理耕层评价提供理论依据和数据支持。

土壤侵蚀因素对紫色丘陵区坡耕地耕层质量影响

土壤侵蚀是导致坡耕地耕层土壤质量退化和土壤生产力不稳定的关键因素。该文以紫色丘陵区坡耕地为例,对坡耕地不同地力等级耕层土壤质量、渗透性能及耕层类型进行聚类分析,讨论了土壤侵蚀对坡耕地耕层厚度影响及合理耕层土体构型。结果表明:(1)紫色土坡耕地耕层土壤质量具有中等程度变异性,有效土层厚度(15~80 cm)和耕层厚度(15~25 cm)变异系数分别为12.18%和37.26%,土壤有效磷变异系数可达94.51%,说明土壤物理指标变异性小于化学指标变化;三级以下地力耕层构型为近似全虚或全实剖面结构,五等地力坡耕地产量下降50%左右。(2)紫色土坡耕地不同坡位、不同垂直深度的耕层土壤物理性质、持水性能及耕作性能差异显著(P<0.05),土壤容重为上坡>下坡>中坡,土壤抗剪强度为上坡>中坡>下坡,土壤稳定入渗为下坡>中坡>上坡,土壤贯入阻力表现为中坡>上坡>下坡;除土壤入渗外,土壤容重、抗剪强度、贯入阻力均表现为底土层>心土层>耕层;坡耕地0~40 cm土层中蓄存降水可被农作物利用70%左右。(3)中度侵蚀程度坡耕地,年均耕层厚度薄化值为1.04~3.04 mm,坡耕地合理耕层建立可选择有效土层厚度、耕层厚度、土壤容重、土壤抗剪强度、土壤有机质、土壤渗透性为坡耕地合理耕层评价最小数据集,耕层构型总体保持上虚下实型、耕层厚度20~25 cm、有效土层厚度50~60 cm。(4)紫色土坡耕地可分为四种耕层类型,其障碍耕层主要表现为有效土层厚度限制型(第II类)、耕层厚度限制型(第III类)和土壤养分限制型(第IV类),分别占耕层总量30%、10%、3%;紫色土坡耕地合理耕层建立应重点关注有效土层厚度和耕层厚度调控。研究结果可为客观认识土壤侵蚀与紫色土坡耕地耕层退化关系、合理耕层构建提供理论依据和技术参数支持。

放水冲刷条件下工程堆积体边坡径流侵蚀水动力学特性

煤炭开采过程形成的工程堆积体可导致严重水土流失。该文以重庆市煤矿工程堆积体为研究对象,该文采用土工试验方法和野外实地放水冲刷试验研究了煤矿工程堆积体边坡径流侵蚀特征及其临界水动力条件。结果表明：1）随着径流侵蚀冲刷过程进行,工程堆积体边坡的径流流速、径流剪切力和径流功率均呈现出程度不一波动现象,其变化范围分别为0.187～0.526 m/s、24.336～126.542 Pa、2.763～46.861 N/（m·s）,而阻力系数在2.236～19.337之间波动变化。2）除10 L/min放水条件,工程堆积体边坡产流率、产沙率随径流冲刷过程呈先增加、后稳定变化趋势;在不同放水条件（10～30 L/min）下,边坡产流率依次趋于0.5、3.0、3.8、6.3和9.0 L/min,而产沙率在0～27.51 kg/min之间变化,土壤剥蚀率在9.570～4616.064 g/（m2·min）。3）不同坡度工程堆积体边坡临界径流剪切力及径流功率存在较大差异,面蚀阶段临界径流剪切力和临界径流功率以30°堆积体最小,分别为23.95 Pa和1.76 N/（m·s）;而细沟侵蚀阶段以25°堆积体临界径流剪切力最小,以40°堆积体临界径流功率最小;土壤侵蚀速率与径流剪切力、径流功率之间具有显著线性关系。4）在放水条件下（10～30 L/min）,工程堆积体径流侵蚀临界坡度分别为34.8°、35°、33.7°、34°、35.2°。研究结果可为煤矿工程堆积体水土流失量预测、水土保持生态修复措施布置提供技术参数和依据。

坡度和雨强对重庆市黄壤旱坡地产流产沙特征的影响

黄壤作为重庆市山地主要的土壤类型之一,对重庆市农业生产有重要影响。通过人工模拟降雨试验,研究不同坡度和降雨强度条件对黄壤旱坡地产流产沙特征影响及响应过程,结果表明:(1)输沙率随降雨强度的增大而增大,对于短历时强降雨来说,输沙率保持在一个相对平均的水平,比长历时中强度降雨的输沙率大。在坡度0°～25°以内,黄壤旱坡地产流量与坡度之间的关系可以用多相式进行拟合,得到产流临界坡度为22.83°;(2)土壤侵蚀量与坡度符合二次抛物线关系,随坡度的增加出现临界坡度,重庆市黄壤旱坡地土壤侵蚀的临界值坡度为24.7°。在降雨特征参数中,平均降雨强度是反映黄壤旱坡地泥沙量、径流系数和径流泥沙含量的最好特征参数,时段最大降雨强度I10最能反映黄壤旱坡地径流量的变化特征;(3)在10°,15°,20°3个不同坡度下,径流量和产沙量与雨强均表现为幂函数关系,相关系数均在大于0.05置信区间呈显著相关性。

重庆市坡耕地植被覆盖与管理因子C值计算与分析

植被覆盖与管理因子C值是评价植被因素抵抗土壤侵蚀能力及准确估算土壤侵蚀模数的重要参数,利用天然降雨径流小区径流泥沙观测资料,对重庆市坡耕地不同土地利用方式植被覆盖与管理因子C值变化及影响因素进行研究。结果表明:(1)在相同降雨侵蚀力条件下,坡耕地不同土地利用方式的水土保持效应差异很大,表现为:横坡植物篱耕地>横坡耕地>顺坡耕地>清耕休闲地,坡耕地表层植被盖度最差且降雨侵蚀力较大的时段为土壤侵蚀危险期,在该时段内采取相应的保护措施可有效控制水土流失。(2)基于实测侵蚀量的C值估算方法最为适宜重庆市坡耕地不同土地利用方式的C值计算,重庆地区小麦年C值为0.434 5,甘薯年C值为0.386 4,小麦/甘薯年C值为0.403 7,C值不同表明不同农作物对耕地土壤的防护作用不同,合理选择农作物种类对防治水土流失有明显的作用。(3)基于重庆市坡耕地不同土地利用方式植被盖度与C值的年内变化特征,该地区坡耕地水土流失防治应从提高地表植被覆盖度出发,优化种植模式,兼顾水土保持措施布置,实现坡耕地可持续利用。

紫色丘陵区坡耕地生物埂的土壤结构稳定性与抗蚀性分析

以紫色丘陵区坡耕地4种典型生物埂为研究对象,系统分析各种生物埂的土壤结构及其稳定性特点,并评价4种生物埂的土壤抗蚀性特征。研究表明:(1)生物埂能有效地改善土壤理化性质、提高土壤孔隙结构,以花椒埂和桑树埂的土壤理化性质改良效果最好,其次为紫花苜蓿埂;生物埂的土壤含水量和孔隙度与自然生草埂相比呈极显著增加(P<0.01)。(2)4种不同生物埂的土壤团聚体分布均匀,以>0.25mm大团聚体和水稳性团聚体含量最高;与对照相比,各种生物埂>0.25mm的水稳定性团聚体含量均呈显著性增加(P<0.05),增量大小依次为花椒埂(69.29%)>桑树埂(59.97%)>紫花苜蓿埂(47.92%)>自然生草埂(41.32%);生物埂的风干土团聚体分形维数在2.32～2.53之间,水稳性团聚体分形维数显著增加,以紫花苜蓿埂增加最小(0.33)。(3)与自然生草埂相比,各种生物埂的土壤结构稳定,抵抗降雨侵蚀能力高,抗蚀性能以乔木埂大于草埂,花椒埂抗蚀能力最高,其次为桑树埂。

城镇化人为扰动下垫面类型影响水源涵养功能的评价

城镇化引起的各种人为扰动地貌单元的水源涵养功能较原地貌明显降低是造成城市水土流失的主要原因,在降雨和排水管网设计能力一定条件下,也是加剧城市内涝的主要原因。该文采用野外调查、室内物理分析及AHP(analytic hierarchy process)层次分析综合评价法,系统地分析了各种人为地貌单元的物质组成和持水性能变化并综合评价了其对原地貌水源涵养功能的影响特征。结果表明:1)各种扰动地貌单元>2 mm土体颗粒质量分数在45%以上,原地貌<2 mm土壤颗粒质量分数在92%以上;扰动地貌不均匀系数和曲率系数分别在11.05~41.30和0.32~3.15之间变化,其中不均匀系数较原地貌减小了4.51%~80.27%;各种扰动地貌单元土壤容重为施工便道(1.74 g/cm3)>边坡绿化带(1.54 g/cm3)>1 a弃渣堆积体(1.48 g/cm3)>2 a弃渣堆积体(1.34 g/cm3)>3 a弃渣堆积体(1.31 g/cm3),比坡耕地依次增加33.85%、18.46%、13.85%、3.08%和0.77%;扰动地貌的土壤总孔隙度、土壤田间持水量和饱和含水量则表现出相反趋势。2)人为扰动地貌单元土壤入渗性能总体小于原地貌单元,而原地貌土壤稳定入渗率则在2.83~6.22 mm/min之间变化;当项目区林地转化为新弃渣堆积体时对降雨和城市洪水动态调节功能影响最大,转化为施工便道时影响最小;人为扰动地貌单元土壤水库总库容、兴利库容和滞洪库容总体低于原地貌,当项目区草地转化为施工便道时对土壤持水能力及调蓄地表径流能力危害最大。3)各种扰动地貌单元水源涵养能力明显小于原地貌单元,以施工便道(0.421)最差,林地最好(0.651);在城镇化过程中应重视城镇水面、林草地的空间分布及占地面积,对短期松散堆积体也最好进行临时绿化措施。4)加强对扰动地貌物质组成、大孔隙结构和降雨-径流-入渗连续性定位研究,同时关注各扰动地貌在不同压实条件下土壤水库蓄水性能对项目区雨洪过程线和排水系统的影响。研究结果可为城市水土保持生态服务功能恢复、城市绿化带建设和洪水内涝缓解提供科学依据。

两种工程堆积体边坡模拟径流侵蚀对比研究

基于对重庆市城镇建设中工程堆积体野外调查结果,选择广泛存在的紫色土和黄沙壤工程堆积体为研究对象,采用野外实地放水冲刷试验,对比分析了不同土石比及坡度的工程堆积体边坡径流侵蚀过程。结果表明:(1)工程堆积体土壤入渗率随冲刷过程呈先快速减小、后逐渐稳定的变化趋势,且波动幅度大小随冲刷流量的不同出现差异,下垫面稳定入渗率均在0.4~1.7 mm min^(-1)之间。(2)不同下垫面堆积体产流率随冲刷时间均呈先增加后稳定的谷峰交织变化趋势且随放水流量增大而显著增强;在相同放水流量时,黄沙壤堆积体平均产流率最大可为紫色土堆积体的1.89倍。(3)不同下垫面堆积体径流含沙量随冲刷时间呈先增加后稳定的波动趋势;径流含沙量在不同流量条件下介于0.21~1278.49 g L^(-1);冲刷过程中坡面面蚀向沟蚀的转化对径流含沙量有显著影响,最大可增加13.73倍;堆积体坡面侵蚀过程存在突变期、活跃期和稳定期3个阶段,细沟发生的偶然性和随机性对产沙量波动贡献率最大。(4)工程堆积体在不同放水流量条件下侵蚀泥沙颗粒粒径分布差异性明显,紫色土堆积体最大侵蚀泥沙颗粒均大于黄沙壤堆积体。研究结果可为重庆市城镇建设工程堆积体新增水土流失量预测和植被生态恢复提供重要科学依据。