主动容错多副本民航存储系统状态转换模型

主动容错机制解决了被动容错冗余问题,实现了硬盘潜在故障的提前预测和主动处理,显著提高了存储系统的可靠性.然而,民航存储系统采用被动容错机制无法全面保障系统可靠性.本文利用主动容错机制的优势,基于硬盘故障预测模型构建了多副本民航存储系统状态转换模型.该模型全面考虑硬盘,节点和机架故障3个因素,采用韦布分布模拟民航存储系统事件的发生.根据系统状态转换模型,本文使用了改进的基于事件驱动的蒙特卡洛仿真方法,对民航存储系统进行了全面的可靠性分析.实验结果表明,本文模型显著提高了民航存储系统的可靠性.另外,敏感性分析得出主动和被动的结合机制有效延缓了系统可靠性下降的趋势,节约了网络带宽资源.

融合关联规则多级输入ANN航班态势预测

针对航班延误后航班运行态势状况预测的问题,提出一种融合动态关联规则的多级输入层人工神经网络预测模型,将通过动态关联规则产生的强关联关系融合进多级输入层人工神经网络中,用于处理天气预报,达到对航班运行态势实时在线预测的目的。通过实验对比,该模型可以用于处理海量数据和标称变量,相比其它模型,该模型在预测准确率、内存占用率、运行效率以及召回率等性能的表现上都有较大提升。

密云水库库区不同植物篱模式下的氮磷阻控效应

筛选拦截效果最佳、经济效益最佳的植物篱模式,为密云水库水源保护区控制坡耕地氮磷流失提供技术参考。设置“桔梗+狗牙根”“丹参+狗牙根”“桑树+野牛草”“黄芩+野牛草”4种不同的植物篱模式,监测2020年天然降水条件下的地表径流、泥沙以及养分情况,分析不同植物篱模式下径流小区的产流和产沙情况,探讨不同植物篱对坡耕地地表径流、泥沙和养分的拦截效率及其影响因素。结果表明:4种植物篱种植模式都能够起到截流减沙,减轻水环境富营养化的作用,从而避免对下游水体的污染。其中“桑树+野牛草”植物篱效果最为显著,大雨雨强下可以减流57.96%,减沙96.64%,暴雨雨强下可以减流64.63%,减沙97.17%;对氮的相对拦截量为93.14 mg,相对拦截率约88.27%;对磷的相对拦截量为25.17 mg,相对拦截率约80.72%,能有效减少地表径流中的氮、磷含量。在考虑经济效益、社会效益和生态效益下,开展植物篱防控面源污染工作中,最佳的物种选择为“桑树+野牛草”,其次为“黄芩+野牛草”。野牛草在防控水土流失与面源污染方面效果十分显著,可以作为水土保持的先锋植物推广。

植被覆盖下坡面降雨径流对土壤DOM荧光特性的影响

当前水土流失问题严重,侵蚀环境下土壤生态系统的健康至关重要,而植被覆盖具有固碳保水的作用,利用人工径流设备与人工降雨设备,在6°有无植被种植坡地模拟降雨(暴雨:50 mm·h^(-1)),结合三维荧光光谱技术耦合平行因子法,分析土壤不同坡位径流液中的溶解性有机质(DOM)的来源和组分结构,探究DOM对土壤固碳保水的响应关系。结果表明:(1)与裸地相比,植被覆盖下不同坡位DOM中泥沙含量、可溶性碳(DOC)含量呈现相同的变化趋势:地上径流>壤中流>地下径流;土壤侵蚀量和径流量的变化趋势分别为:壤中流>地下径流>地上径流,地下径流>壤中流>地上径流。(2)根据荧光指数分析,FI与BIX的表征结果基本一致,地上径流DOM来源受内源物代谢影响最大,其次是壤中流,地下径流影响最小,植被覆盖与裸地相比腐殖化来源由内源转变为内源、外源共同作用。腐殖化系数(HIX)与径流液腐殖化程度成正相关关系,植被覆盖下的HIX指数大于裸地的HIX指数,表明径流液腐殖化程度地上径流>壤中流>地下径流,因此植被覆盖可以提高径流液腐殖化程度。(3)平行因子分析表明,不同径流液DOM包括4种荧光组分:类胡敏酸(C1:Ex/Em=260/455 nm)、紫外类富里酸(C2:Ex/Em=240/395 nm)、类色氨酸(C3:Ex/Em=230~275/335,230~275/400 nm)及类酪氨酸(C4:Ex/Em=215/395 nm)。(4)对不同处理荧光强度与F_(max)值分析发现,有植被覆盖处理的F_(max)值均大于裸地,C1、C2和C4组分的F_(max)值变化趋势一致:地上径流>壤中流>地下径流,C3组分的F_(max)值变化趋势:地上径流<壤中流<地下径流。植被覆盖影响土壤中类胡敏酸和类蛋白质物质,对土壤侵蚀起到保护作用,保护幅度:地上径流>壤中流>地下径流。(5)相关分析表明径流量、侵蚀量、泥沙含量相互呈正相关,而C1和C4组分与径流量和侵蚀量呈显著负相关。基于此,根据坡面降雨径流DOM荧光光谱特性,植被覆盖通过改变土壤中的有机质组分,类胡敏酸和类蛋白质物质的稳定性和含量对土壤固土保水有重要作用。

新疆干旱区气溶胶间接效应区域性分析

利用MODIS气溶胶和云资料以及实测的降水数据,可从宏观角度分析新疆区域气溶胶时空分布特征,研究气溶胶与云和降水之间的相互影响关系.结果表明:近十年来受区域暖-干趋势的转变影响,新疆地区气溶胶光学厚度空间分布呈现显著的区域性和季节性差异;南疆地区气溶胶光学厚度整体高于北疆地区,春、夏高,秋、冬低,整体呈现增加趋势,其中,北疆地区气溶胶光学厚度变化程度相对较为显著;受气候变化和颗粒粒径差异影响,新疆干旱区云光学厚度与气溶胶光学厚度呈负相关变化趋势,相关系数北疆地区高于南疆地区;云水路径受温度、湿度影响较大,对气溶胶光学厚度的变化的敏感程度北疆大于南疆,夏季最高,冬季最低;气溶胶光学厚度与云滴粒子有效半径关系复杂,受水汽影响较大,在云层含水量较低的情况下,云滴粒子有效半径与气溶胶光学厚度呈负相关,说明在干燥地区或季节,气溶胶的增加,抑制云滴粒子的增长;整体来看,新疆干旱区气溶胶的增加抑制了区域降水的形成.

渭干河绿洲不同土地利用类型土壤盐分的变化特征分析

土壤盐分的动态分析与监测,是实现盐渍化土地科学管理与利用的必要前提。运用GIS技术,结合地统计学方法,分析了渭干河绿洲土壤盐渍化的分布格局,探讨了不同土地利用类型下土壤盐分的变化规律。结果表明:土壤盐分离子含量随土层深度增加而减少,CO_3^(2-)和HCO_3^-变化不明显,整个剖面表现为:Na^++K^+>Ca^(2+)>Mg^(2+),SO_4^(2-)>Cl^->HCO_3^->CO_3^(2-),具有中-强变异性,除了HCO_3^-、CO_3^(2-)和Ca^(2+)外,其他盐分离子变异系数随深度增加而减小。不同土地利用类型的土壤含盐量具有显著差异垂向分布,耕地、荒地和草地、林地分别呈现为平均型、表聚型和底聚型盐分剖面,且各类型表层土壤(0～40 cm)含盐量依次为荒地(38.42 g·kg^(-1))>草地(16.30 g·kg^(-1))>耕地(5.37 g·kg^(-1))>林地(4.62 g·kg^(-1))。渭干河绿洲土壤属于重盐土类型,自然因素(蒸降比和地下水波动等)是土壤盐渍化的形成条件,而人为干扰(土地利用方式、灌排、施肥等)则促进了土壤盐渍化的发展。

分数阶微分技术在机载高光谱数据估算土壤含水量中的应用

无人机高光谱遥感为精准农业和农业信息化监测提供崭新视角。高光谱传感器具有厘米级空间分辨率和精细的光谱分辨率,可获取高质量的高光谱数据。然而,高光谱数据通常伴随噪声和数据冗余,高光谱信息利用效率低,常规预处理难以满足精准估算的需求。因此,为解决上述现实问题,针对机载高光谱影像的数据挖掘必不可少。利用分数阶微分(FOD)技术逐像元处理机载高光谱数据(步长为0.1)。通过对比FOD技术与整数阶技术对高光谱数据的改善能力,从光谱层面探寻最佳FOD阶数。在梯度提升回归树(GBRT)算法下构建土壤含水量(SMC)估算模型,最终在最佳模型下评估SMC的空间分布。结果表明:FOD技术提高光谱与SMC的相关系数(r_(max)=0.768),与原始光谱、一阶微分和二阶微分处理后的光谱同SMC相关系数相比,分别提升0.168,0.157和0.158。FOD技术提升模型估算精度的主因是突出有效光谱信息的作用,特别是与水分胁迫密切敏感的叶绿素、植物结构和水分响应波段(430,460,640,660和970 nm)。即使FOD技术取得理想的结果,不同阶数的效果仍有差异。高阶FOD对影像增加了一定噪声,相较于高阶FOD(1<阶数<2),低阶FOD(0<阶数<1)对相关性的改善更为明显。FOD技术对SMC估算模型的性能有很大提高,在0.4阶模型下取得最优结果(R^(2)_(p)=0.874,RMSEP=1.458,RPIQ=3.029)。此外,0.1—0.9阶和1.6—1.9阶的SMC估算模型比整数阶模型更优(R^(2)_(p)提升0.8%~13.8%),但根据模的RPIQ发现,低阶FOD模型在模型的预测能力方面更强。在0.4阶模型下反演农田土壤水分的空间分布表明干旱区农田SMC具有显著的空间异质性。研究结果表明低阶FOD技术有效地实现对高光谱数据挖掘,从而实现农业SMC的精准估算。该研究提出了针对机载高光谱影像处理的新方法,为干旱区精准农业实施和管理提供新的策略。

基于高光谱与电磁感应技术的干旱区绿洲土壤含水量反演研究

为实现干旱区绿洲土壤含水量的快速、准确监测,利用采集自渭干河-库车河绿洲的84个表层(0~10cm)土壤样本,通过利用电磁感应仪(EM38)将所测解译后数据代替实测土壤含水量数据,将高光谱反射率重采样为Landsat8卫星遥感波段反射率,在选取光谱特征参数、提取敏感波段的基础上,利用偏最小二乘回归(PLSR)方法建立土壤含水量模型,将最优估算模型应用于遥感影像,实现研究区土壤含水量遥感反演。研究结果表明:(1)利用EM38所测水平模式土壤表观电导率与土壤含水量拟合效果最优,能够代替实测土壤含水量进行后续建模分析。(2)相比3种单一的光谱特征指数,利用多种光谱特征指数所建土壤含水量估算模型的建模效果更优,其干、湿各季建模集决定系数R^2大于0.7,均方根误差(RMSE)均小于0.5%,RPD均大于2,能够作为有效手段估算干旱区绿洲土壤含水量。(3)不同季节土壤含水量遥感反演值与实测值决定系数R^2均大于0.6,均方根误差(RMSE)均小于0.6%,显示了较高的预测精度,证明利用电磁感应技术与高光谱相结合能够实现对干旱区绿洲土壤含水量的精准、高效监测。

艾比湖流域春季大气气溶胶光学性质

利用MicrotopsⅡ太阳光度计观测数据,得到艾比湖流域春季气溶胶光学厚度(AOD550)、Angstrom波长指数(α).结果显示,艾比湖流域春季AOD主要集中在0.1~0.4之间;受盐尘迁移过程中粉尘扩散、沉降等影响,精河地区和乌苏地区气溶胶光学性质存在一定差异.精河、乌苏两地AOD平均值分别为0.290和0.242,变异系数分别62.966%和47.444%,α平均值分别为0.609和0.894,变异系数为33.368%和56.946%,精河地区大气气溶胶主控粒子粒径相对较大,而乌苏地区气溶胶粒子的粒径变化幅度相对较大;AOD和α的关系复杂,当地主导风向是沙尘气溶胶的主要来源,温度变化并不是导致艾比湖流域AOD变化的内在原因;α<0.5时,乌苏地区AOD随RH的增大而减小,精河地区受盐尘中可溶性离子的影响,表现出一定的吸湿性,α>1.0时,细粒子吸湿增长造成AOD随RH的增大而增大,当0.5<α<1.0,气溶胶表现出一定的吸湿性,但当50%<RH时,可能存在降雨对气溶胶大颗粒的冲刷从而导致AOD的降低;精河地区AOD高值的主要原因是大粒子的增加,小粒子气溶胶引起高污染现象的可能较小;乌苏地区气溶胶组成成分复杂,AOD高值受细模态粒子和粗模态粒子共同影响.

基于事件列表递归比较的复杂事件匹配方法

针对现有复杂事件匹配处理方法存在匹配代价高的问题,提出了一种在有序事件列表上选择最佳匹配顺序进行递归遍历的复杂事件匹配方法 OptiSeq。将事件实例按照查询模式中不同事件类型缓存到有序事件列表中,并通过事件列表中事件实例的数量选择最优的查询匹配起点及查询匹配顺序,之后在有序列表上对不同约束分别进行递归校验,最终输出完全满足查询模式的所有复杂事件结果。该方法克服了使用自动机模型固定状态转换的弊端,也避免了使用树型模型批处理操作漏解的问题,并且合理优化了匹配顺序,进一步提高查询匹配效率。在模拟数据集和真实数据集上进行了实验测试与分析,与当前流行的SASE、Siddhi两种复杂事件处理方法进行比较。实验表明,所提出的方法能够在保证匹配正确性的同时,有效地减少匹配过程中的冗余计算,提高整体匹配效率。

基于时间序列的多维距离聚类异常检测方法

目前轨迹分析的异常行为检测技术以检测位置信息为主,忽略了时空轨迹的轨迹有序性及运动特性,为此提出一种基于时间序列的多维特征聚类异常检测方法,提高广播式自动相关监视(ADS-B)数据异常检测技术的精确性,通过提取ADS-B数据中经度、纬度、速度、航向信息,利用Hausdorff距离计算轨迹数据的多特征相似度,结合层次聚类方法检测轨迹中的异常行为。实验结果表明,该方法能够有效提高飞行轨迹数据的异常行为检测的精确性。

基于GF-2数据的田间尺度盐渍化提取——以新疆艾比湖流域为例

为了更加准确有效地监测田间尺度上土壤盐渍化的时空分布,针对农田-裸地交错带,提出先区分农田和裸地两种景观再进行盐渍化提取的策略,首次使用高分二号数据对艾比湖流域农田-裸地交错带干湿两季的盐渍化进行提取和分析。结果表明:本文方法的总精度达到95%以上,且减少了常规分类中经常出现的"椒盐现象";纹理特征的加入使农田类别的光谱可分性从1.5以下提升到1.7,进而增加了提取农田边界的精确性;研究区干季的盐渍化面积较湿季上升了50%左右,中度盐渍化的面积比例上升最大为27%,干湿季差异非常明显。本研究推进了国产高分二号亚米级数据在干旱区农田-裸地交错带盐渍化提取的研究与应用,也为干旱区农田灌溉方案的制定和次生盐渍化灾害的控制提供信息支持。

基于组合式深度学习网络的混合文本情感分类

针对混合文本语法杂糅,传统语义分析方法不能有效捕获其语义的问题,提出一种结合双语向量的组合式深度学习模型,用于中英混合文本情感分类。将中英混合文本对齐翻译成双语后,采用双语向量表示;利用CNN提取中文向量的局部特征,利用BiLSTM和注意力机制提取英文向量上下文相关的全局特征;将两种互补模型提取的文本特征进行融合,输入到softmax分类器中进行分类。实验结果表明,提出模型有效提升了混合文本分类的准确率。

基于聚类的差分隐私民航旅客数据发布算法

为使数据管理者可以发布数据集供研究人员进行挖掘分析,对数据集采用满足差分隐私的保护算法,但其中会加入大量噪声,破坏数据可用性,因此,提出一种基于聚类的差分隐私民航旅客数据发布算法。改进聚类算法,按照数据类型的不同,对数值型属性和分类型属性分别选用不同的距离计算方法,将更可能相关的记录分为一组,降低差分隐私敏感度,结合聚类结果形成的簇,采用差分隐私保护技术对数据记录进行加噪。实验结果表明,算法能够在降低信息损失的同时防止信息泄露。

基于成对约束的多标签传播重叠社区发现方法

针对多标签传播重叠社区发现算法(COPRA)存在的社区划分结果准确性低和鲁棒性差的问题,提出一种基于成对约束的多标签传播重叠社区发现方法(PCMLPA)。以主动查找、扩展的方式引入成对约束指导社区发现,提高社区划分结果的准确性。在标签传播的过程中,根据节点影响力大小确定节点更新顺序,根据节点的相似性度量确定邻居节点的遍历顺序,解决COPRA鲁棒性差的问题。与其它基准算法的对比实验结果表明,PCMLPA方法鲁棒性强且社区划分结果具有更高的准确性。

基于混合特征选择算法的民航可疑订单特征提取

为快速识别民航旅客订票系统中的可疑订单并及时清理占座,填补航空公司的收益漏洞,提出一种基于FilterWrapper的可疑订单特征选择算法。通过对特征的信息增益排序快速找到最优候选特征子集,利用序列前向浮动搜索算法(sequential forward floating search,SFFS)约简并提取影响可疑订单的相关维度。采用C4.5决策树算法分类建模,实验验证了可疑订单特征选择算法具有较低的计算复杂度并达到了较高的可疑订单识别率,为构建可疑订单识别模型提供了思路。

基于联合相似度的民航旅客不文明等级预测

为便于航空公司和机场对旅客的监管和服务决策,需要对旅客潜在不文明水平进行有效分级预测。通过社会不文明行为与民航不文明行为的相似性分析,预测旅客在民航潜在的不文明行为等级,针对两类行为描述之间存在的非同源问题,通过改进SIF(smooth inverse frequency)算法设计实现基于行为特征和处罚特征联合相似度匹配的民航潜在不文明等级预测(IPBS-SIF)算法。该算法结合不文明旅客分布规律为处罚规则制定统一量化标准,实现不文明旅客的多粒度融合度量。实验结果表明,IPBS-SIF算法在预测准确度方面相比其它算法提高了12.2%-15.1%,为民航不文明旅客的行为分析和预测提供了有效的解决方案。

新疆干旱区季节性积雪中黑碳气溶胶研究

利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)遥感数据与2018年1月野外实测的28个雪样,综合分析新疆干旱区季节性积雪中黑碳气溶胶浓度(BC)分布特征与气溶胶光学厚度(AOD)等.利用HYSPLIT-4后向轨迹模式获取釆样点逐日的后向轨迹,分析BC的可能传输路径.结果表明:(1)北疆地区积雪覆盖率从11月份到次年1月份逐渐增加,冬季积雪覆盖率可达到97.5%,冬季AOD平均值为0.173,高值出现在天山北坡经济带区域与东部区域(0.2～0.35),低值区域主要在阿勒泰地区(0.06～0.1).(2)表层积雪的BC浓度范围为44.08～1949.9ng/g,平均值为536.71ng/g,BC浓度分布特征为:天山北坡经济带BC浓度(913.24ng/g)>艾比湖东南部区域(816.56ng/g)>艾比湖北部区域(421.94ng/g)>艾比湖西部区域(407.97ng/g)>克拉玛依区域(162.28ng/g)>古尔班通古特沙漠区域(124.89ng/g)>阿勒泰地区(98.51ng/g).随着海拔升高积雪中BC浓度有微弱上升,相关系数R^2为0.03,随着纬度增加积雪中BC浓度均呈下降趋势,R^2为0.255.(3)艾比湖流域后向轨迹中以博乐-精河-艾比湖向东北方向输送路径为主,对采样点的BC浓度影响较大;天山北坡经济带区域主要以精河-石河子-乌鲁木齐的天山北坡城市群向东北输送路径为主,局地污染较为严重;阿勒泰地区的后向轨迹以俄罗斯南部-哈萨克斯坦北部-东哈萨克斯坦输送路径为主,局地污染贡献较少;克拉玛依区域主要来自哈萨克斯坦东部和西部向东方向的输送,局地污染不明显;沙漠区域主要以西南方向输送路径为主.

一种基于无人机高光谱影像的土壤墒情检测新方法

土壤含水量(SMC)是生物地球化学和大气耦合过程的关键变量,在干旱区农业、生态和环境中扮演着重要角色。相较于星载遥感系统,无人机(UAV)具有可控性强、分辨率高等特点从而被广泛应用,为中小尺度地表参量的快速监测提供新的遥感平台。机载高光谱传感器的引入,为UAV遥感系统提供了高维海量、纳米级的数据源。然而基于UAV高光谱数据的研究并未深度挖掘,也尚未形成一个标准的技术方案。该研究立足于新疆维吾尔自治区典型农业区,利用6种预处理方案,包括一阶导数(FDR),二阶导数(SDR),连续体去除(CR)、吸光度(A)、吸光度一阶(FDA)和吸光度二阶(SDA),对所获取的UAV高光谱数据进行处理。在此背景下构建4种类型的适宜光谱指数:差值型指数(DI),比值型指数(RI),归一化型指数(NDI)和垂直型指数(PI),并从光谱机理上讨论指数的合理性。最后利用梯度提升回归树(GBRT)、随机森林(RF)和eXtreme Gradient Boosting(XGBoost)算法,以28个最适光谱指数为独立变量建立SMC估算模型,并通过不同集成学习算法的重要性对变量进行排序,从线性和非线性的角度对所构建光谱指数的效果进行考量评价。结果表明:(1)预处理和最适光谱指数能有效地消除了大气干扰和土壤背景,其中预处理A突出更多的光谱信息,PI相关性显著;(2)通过分析比较相关性系数(r)和集成学习算法的重要性,发现A_PI(|r|=0.773)是最适光谱指数,在线性和非线性关系中均有较优的表现;(3)在3种基于集成学习的SMC预测模型中,XGBoost估算模型效果拔群(R 2 val=0.926,RMSEP=1.943和RPD=2.556),其预测值的统计学特征与实测值的最为接近。3种模型效果排序为:XGBoost>RF>GBRT。综上所述,基于UAV高光谱影像,结合不同预处理和光谱指数,为低空遥感监测土壤墒情提出新的方案。该研究的方案具有潜在的高精度,是检测干旱区SMC的有效方法,针对快速易行地监测地表属性提供了崭新视角。相关结果为干旱区精准农业、生态系统给予更好的管理和保护策略。

利用三维光谱指数定量估算土壤有机质含量:以新疆艾比湖流域为例

土壤光谱特征是土壤内在理化特性的外在表现,利用可见-近红外(Vis-NIR)的漫反射光谱估测土壤有机质含量(SOMC)可为土地资源的合理开发与利用提供重要的科学依据。土壤是由多种物质组成的混合物,其高光谱数据中存在某些成分(例如盐颗粒和矿物质)的重叠吸收,同时波段之间存在共线性问题,这些因素对光谱分析和建模带来了极大的挑战。光谱指数法通过迭代运算,不但充分考虑波段之间的协同作用,而且具有最小化无关波长影响的功能。此外该方法将光谱特征从一维扩展到多维,能容易地检测和区分出细微的吸收峰。以新疆艾比湖流域为研究区,采集了120个土壤样品,在室内进行SOMC和光谱的测定。利用一阶微分(FD)和连续统去除(CR)对高光谱数据进行预处理。在已有两波段指数的基础上,加入第三个波段,利用最优波段算法,构建了三种SOMC的三波段光谱指数(TBI),并从光谱机理上讨论了TBI的合理性。最后根据支持向量机(SVM)的建模效果,进一步比较不同维度光谱参数对SOMC估测的准确性。研究结果表明:(1)光谱预处理技术可以在一定程度上减弱反射光谱中的噪声信息,突出更多潜在的光谱信息;(2)通过对比分析得出,SOMC的相关性随着光谱信息维度的增加而增加,即,TBI>二波段指数>一维光谱参数;(3)新开发的TBI在SOMC的建模和验证过程中提供了比两波段指数和一维光谱参数更好的估测效果,其中TBI-1的估测效果最好,建模集的决定系数(R^2C)为0.88,验证集的决定系数(R^2V)为0.85,相对分析误差(RPD)为2.43。该研究对比了不同维度光谱参数对SOMC的响应和建模精度,发现三波段光谱指数是评价SOMC的重要参量。此外,TBI与SVM算法的结合,可以显著弱化土壤噪声信息,提高SOMC的预测精度,在土壤其他生化参数的估计中具有较强的应用潜力。