云南省自然保护地综合科学考察辅助管理系统构建与应用

自然保护地科学考察工作是自然保护地开展保护规划和管理的重要前提,生物多样性调查是自然保护地科考工作的核心。传统的野外调查和数据整理方法费时费力,加之物种识别困难等问题,使得野外科学考察工作效率普遍不高。随着信息技术的发展,智能识别技术应用越来越广泛,物种识别精度得到不断提高。根据自然保护地科考工作需求,参考“北极花生物调查APP”,本研究建成包含“一终端、两系统、三平台”的自然保护地综合科学考察辅助管理系统:“云科考”。“云科考”APP(即“一终端”)配备的拍照识物、语音记录、联想录入等功能显著提升了野外科考工作中数据调查效率;网页管理端(包括“两系统”和“三平台”)具有数据管理、数据分析、报告撰写以及科考成果展示和对外服务等功能,有力支撑了科考数据便捷化管理和智慧化应用,提升了自然保护地科考工作管理水平。云科考系统的开发应用将开启一种新的自然保护地科学考察调查和管理信息化模式,降低调查门槛、工作经费,有助于自然保护地生物多样性调查监测与保护事业。

塑料光纤激光打标散射点实验研究

塑料光纤(Plastic Optical Fiber, POF)纤芯散射点的形状和大小尺寸控制对基于半导体激光器(LD)和侧面发光POF的LCD背光源设计具有重要意义。研究了一种表面无损伤的POF纤芯散射点的激光打标方法,基于非成像光学的边缘光线原理分析了激光打标制作POF纤芯散射点的二次聚焦过程,推导出激光侧面入射在POF上表面时的焦点坐标的表达式计算式。实验研究了1.06μm波长激光在POF纤芯制作打标散射点时,激光光束半径(打标聚焦透镜高度)、激光功率和重复打标次数对POF散射点形状和体积尺寸的影响。纤芯内散射点的检测采用650 nm激光的散射光相对光强分布进行检测,通过显微照片的对比判断散射点的形状和尺寸。实验结果表明,POF纤芯散射点的形状决定于激光光束半径(打标聚焦透镜高度),当聚焦透镜高度激光光束半径为束腰半径透镜焦距时,可以得到光纤径向细而长的条散射点;。当聚焦透镜高度小于聚焦透镜焦距时,在POF上下两个表面附近形成漏斗状散射点。而随着激光功率增大和重复打标次数增加,散射点的体积尺寸随着增加。单次打标时POF的激光损伤阈值约为80 W/mm^2,而要使POF散射点具有稳定的细长条状,激光功率密度应大于140 W/mm^2。

激光淬火工艺参数对HT210淬硬层深及硬度的影响

利用正交试验法分析了多道次激光淬火试验,研究了激光淬火工艺参数对灰铸铁淬硬层深及表面硬度的影响。试验结果表明,搭接宽度影响的是淬硬层的平均层深和硬度,对最大层深和最大硬度没有明显的影响;扫描速度增大,淬硬层深和硬度都会降低,当激光功率过大时,试样表面淬火区会熔化、出现裂纹,硬度会比未完全熔化的试样高;激光功率增大,淬硬层深和硬度都会升高,扫描速度较低时,激光功率的变化对淬硬层深及硬度的影响更为明显。

中国东北兴安落叶松林空间分布及其对气候变化的响应

气候变化直接影响着植被地理分布。兴安落叶松林主要分布于中国东北的大、小兴安岭林区,地处北方针叶林南缘,对水热条件变化极为敏感。本文利用MAXENT模型模拟兴安落叶松林空间分布现状、不同排放情景(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)下2050s和2070s的潜在空间分布以及其适生区对气候变化的响应。结果表明:对兴安落叶松林地理分布起主要贡献的环境因子包括温度年度范围、坡向、温度季节性变化、最干燥季度的平均温度、最冷月份的最低温度,5个因子的累积贡献率达83.80%;兴安落叶松林主要分布在黑龙江省大兴安岭地区和内蒙古呼伦贝尔市东北部(即大兴安岭国有林区),以及黑龙江省黑河市和伊春市(即小兴安岭国有重点林区的中北部);无论哪种未来气候情景,兴安落叶松林在2050年和2070年新增适生区较少,大兴安岭东麓、小兴安岭适生区面积下降较多,适生区丧失率为15.06%~38.87%,下降区域主要为黑龙江省黑河市和伊春市。应用多分类Logistic回归方法探讨了兴安落叶松林空间分布对气候变化的响应,结果表明,温度季节性变化的降低、降水量的季节变化的降低、最干燥季降水的升高、最暖月最高温度的升高是兴安落叶松林适生区缩小的主要原因。

用于指向光源的侧面发光塑料光纤阵列设计

为了克服指向光源裸眼三维显示器光源结构复杂的问题,研究了一种侧面发光塑料光纤(POF)阵列背光源的设计和制作方法。通过分析侧面发光POF阵列和柱面微透镜阵列组成的定向成像光路,得到了侧面发光POF阵列的排布公式。实验制作了一种用于指向光源的侧面发光POF阵列,测量了指向光源的串扰度。结果表明,在设计的视区最佳距离530 mm处,横向-200~200 mm区域内的最低串扰度可达1%以下。最后分析了柱面透镜像差、POF阵列光纤错位和视区视角增大对POF阵列指向光源串扰度的影响。

利用激光打标法制备侧面均匀发光聚合物光纤

研究了一种侧面均匀发光聚合物光纤(POF)的制备方法,采用激光打标技术在POF侧面制作变栅距(VLS)光栅型散射点,建立了激光打标VLS散射点模型,该模型由深度很浅的表面凹坑和纤芯内分布着散射颗粒的散射区组成。理论推导出散射点相对散射光功率和VLS栅距的计算公式,分析了散射点的散射光功率随凹坑深度和颗粒密度的变化规律,以及不同散射点凹坑深度和不同POF侧面发光相对出射度下VLS栅距的分布规律。结果表明散射点凹坑深度的微小变化(微米量级)对散射点的散射光功率和VLS栅距的影响很大。当散射颗粒密度N<105 mm-3时,散射点散射光功率变化不大;但是当N>105 mm-3时,散射光功率变化明显。理论计算了不同散射点凹坑深度和不同相对出射度的VLS栅距分布曲线,并且通过实验验证了理论结果的正确性。通过调节激光打标功率,实验得到了亮度均匀度高于90%的侧面发光POF。

刀刻V形槽法制备塑料光纤阵列背光板

研究了一种用于塑料光纤阵列等距V形槽散射点加工方法。提出一种重力微压刀刻技术,理论分析了散射点光散射率与提供重力的砝码质量的关系。结果表明:V形槽散射点的光散射率随砝码质量的增大呈3/2幂指数增加。通过建立等距散射点均匀发光模型,理论推导了加工时各散射点所需的砝码质量计算公式。实验验证了V形槽散射点的光散射率与砝码质量的关系并得到了它们的关系曲线。采用通过砝码质量计算公式得到的参数,制作了亮度均匀度高于85%的单根等距散射点侧面发光塑料光纤,以及尺寸为180mm×101mm的等距散射点塑料光纤阵列背光板,亮度均匀度为90.9%。实验结果证明了重力微压刀刻技术制备塑料光纤阵列等距V形槽散射点的可行性。

自由立体显示器定向背光侧面发光光纤

设计并研究了一种采用激光打标机在塑料光纤(POF)表面雕刻散射点的侧面均匀发光光纤,可用作自由立体显示器的定向背光光源。通过建立激光打标凹形散射点的POF均匀发光模型,推导了POF均匀发光的散射点坐标计算公式。针对设计的凹形散射点参数,用SolidWorks软件构建侧面发光光纤模型,用TracePro软件进行光线追迹仿真。结果表明,散射点长度半圆心角(用于表征凹形散射点的深度和横向长度)的微小变化对发光亮度均匀度影响较大,而凹形散射点轴向宽度的微小变化对POF侧面发光均匀度影响很小。对各参数进行设计优化后,得到POF半径R=0.25 mm,凹形散射点宽度d=0.15 mm,散射点长度半圆心角θ=15°,POF长度L=600 mm,TracePro软件仿真得到POF侧面发光亮度均匀度为87.5%。根据设计优化后的参数采用激光打标机进行激光雕刻POF表面散射点,得到单根POF的侧面发光亮度均匀度为80.90%。将100根侧面发光POF紧密排布成面光源,得到面光源发光亮度均匀度为88.91%。实验结果表明所提出的设计方法和制作的POF面光源能满足自由立体显示器指向性背光源设计的要求。

Compact auto-stereoscopic display based on directional backlight using side-glowing polymer optical fiber array

A compact directional backlight module of time-multiplexed auto-stereoscopic display based on side-glowing polymer optical fiber(SGPOF)is proposed.The optical system is mainly composed of SGPOF array and cylindrical lens array.Spatial crosstalk is reduced by inserting a grating film as multi-slit diaphragm between the SGPOF array and the cylindrical lens array.A theoretical model is constructed based on the imaging optics principle of the off-axis ray.In the experiments,the cylindrical lens array concentrates a small number of views on three different view zones,the display can provide high luminance.The measurement results show that the luminance uniformity of the backlight module is up to 89.6%,and in the viewing zone the crosstalk is lower than 10%.The backlight module is compacted that the thickness being only 7 mm.The full-resolution and low-crosstalk 3D images are realized by using SGPOF backlight.