中国经济社会发展与空气质量指数AQI的波动周期耦合研究

针对社会各界关注的空气污染问题,基于2014—2019年中国160个城市的空气质量监测数据的实证分析结果表明:与空气污染相关的主要社会经济因素中,化肥施用量、私人汽车保有量、施工活动与空气质量指数的相关性较大,家庭液化石油气供应量与空气质量指数相关性较小;考虑空间特征,空气质量指数受到空气污染治理政策的显著影响,在空间上具有明显的异质性。治理大气污染,改善我国城市空气质量状况,城市内部治理和外部合作缺一不可。从城市内部治理的角度出发,不同城市应围绕区域产业结构和社会经济发展情况,制定适合的绿色产业扶持政策,促进产业结构的绿色转型升级。从区域合作来看,为了有效应对雾霾污染的空间关联,区域之间要在合理控制城市人口规模和城市投资强度以及工业减排等方面加强协同性。在各个城市内部因地制宜建立大气污染治理机制的基础上,不断拓展治理边界,逐步将周边城市的治理体系有效地连接在一起,形成区域大气污染联防联控机制。

基于斑马鱼图像特征的鱼群检测算法

计算机视觉方法越来越多地应用于斑马鱼的群体行为研究;但是,由于斑马鱼游动过程形体变化大,遮挡多,准确与鲁棒地检测出斑马鱼仍然是一件非常具有挑战性的问题。为了解决该问题,提出一种基于斑马鱼图像特征的鱼群检测算法。首先通过分析目标特性,提出使用鱼头和鱼尾替代全鱼的检测方法,解决了传统整鱼检测在鱼群交叉遮挡时失效的难题;然后基于斑马鱼图像特征自动构建训练集,避免了深度学习手动标注的费时费力问题。通过对实际斑马鱼视频进行处理验证,与现有的算法相比,本文提出的方法在标注率、召回率(recall,R)与遮挡检测率(occlusion detection rate,ODR)等性能指标上有更好的实验效果。其中,在标注性能方面,本文提出的自动标注方法在总标注率上达到87.40%;在训练集效果方面,本文自动标注算法结合人工校正在标注时间上相比于人工标注方法减少93.11%,均值平均精度(mean average precision,mAP)达到79.80%;在目标检测方面,在目标遮挡率为42.72%的情况下,本文检测算法能够获得82.0%的召回率及58.02%的遮挡检测率。

中国空气质量指数AQI的空间异质性研究

面对经济社会高质量发展、碳达峰、碳中和的多目标需求,PM2.5引发的雾霾天气,不仅仅是环境污染问题,更是与自然、经济和社会复合生态系统密不可分的系统问题,近年来已成为人类社会面临的严峻挑战。为深入探究在近似的气象条件下,空气质量的时空异质性特征及其波动周期,研究基于2014~2019年中国335个样本城市的空气质量监测数据,利用基于大数据的函数型数据分析方法对AQI的时间与空间部分进行分离,在此基础上通过信号分解方法分析空气质量指数(AQI)的波动周期;对于空间部分,通过全局空间自相关、局部空间自相关,分析AQI的空间分异特征,检验其局部区域内的集聚和分散效应,揭示各城市及其邻近城市的空气质量之间的空间自相关关系。结果表明,空气质量指数AQI存在波动周期,具有显著的先下降后上升的年度趋势。一年中,AQI有19个月的主周期和9个月的第二主周期;考虑空间特征,空气质量指数AQI存在空间分异特征,具有显著的全局空间正相关效应,即AQI指数越高(低)的地区越容易发生聚集现象;从局部空间特征来看,AOI的空间分布变化存在差异,城市及其邻近地区的AQI多表现为同质化聚集特征,且同质化聚集型城市占多数,证明了相邻区域空气质量存在交互作用。该研究创新性地使用大数据,长周期、全地域地系统化研究空气质量指数,为治理城市空气质量问题提供参考。

基于4PCS和SICP的点云配准方法在钢轨磨耗计算中的应用

针对基于三维结构光扫描的钢轨磨耗快速精确测量,本文提出了一种基于4PCS(4-points congruent sets)和SICP(sparse iterative closest point)的点云配准组合算法,用于快速精确配准不完整且含噪声的磨耗钢轨与标准钢轨点云。由于三维结构光设备一次扫描得到的磨耗钢轨数据是不完整且含噪声的,因此首先利用针对低重叠率点云配准鲁棒性较好的4PCS对钢轨点云进行粗配准,为精确配准提供较好的初始变换矩阵。然后,再利用针对含噪声点云配准鲁棒性较好的SICP进行精确配准。最后,根据精确配准结果计算出轨头磨耗。文中定量分析了不同程度降采样对配准精度、时间及轨头磨耗计算精度的影响,展现了4PCS+SICP在快速精确配准不完整且含噪声的钢轨点云的优越性,得出了不同程度降采样对轨头磨耗计算精度无影响的结论。与此同时,对钢轨点云含不同程度的噪声点云配准做了定量对比分析,验证了SICP在含噪声的磨耗钢轨点云精确配准中的鲁棒性。