基于遥感指数与深度学习的黄河冰凌遥感监测识别分析

黄河流域特殊的地理位置和环境因素造就了其复杂的凌情特征,及时准确掌握凌汛期间冰凌变化规律与特点是凌汛监测防治的关键任务。卫星遥感可实现黄河冰凌的大范围快速提取,目前常用的方法有遥感指数与深度学习两类,为验证和对比不同方法对黄河冰凌遥感监测识别的有效性,基于Sentinel-2遥感数据,利用归一化积雪指数及其改进形式和U^(2)-Net等三种方法对2023年黄河宁蒙段冰凌进行遥感提取。结果表明:NDSI、MNDSI、U^(2)-Net三种方法的结果分类精度分别为83.42%、87.98%和92.01%;Kappa系数分别为0.88、0.90和0.97;三种方法均对冰凌有较好的提取效果,但指数法对于流凌、清沟等其他类型的识别效果较差,浅滩处提取的边界较为杂乱,U^(2)-Net可以精确区分出清沟,提取冰凌边界的效果更好。

湖南团洲垸堤防溃口险情应对关键技术

2024年7月5日,湖南省洞庭湖团洲垸一线堤防发生溃口,宽度迅速发展至226 m,溃堤洪水涌入团洲垸,淹没范围约47 km^(2),蓄洪量约2.21亿m^(3)。为支撑团洲垸溃口封堵、钱团间堤防守、第三道防线建设、抽排方案制定等应对工作,水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心(水旱灾害防御中心)基于洪水风险图成果、多源遥感监测数据、无人机监测成果、AIV技术、数字孪生技术等,根据团洲垸堤防险情应对工作实践,提出了基于遥感监测和水动力模型相互补充的堤防溃口险情应对支撑技术体系,构建了团洲垸、钱粮湖垸、大通湖垸整体精细化的二维水动力模型,开展了团洲垸溃决洪水淹没全过程推演分析,并依托自主研发的水利遥感应急监测系统平台,监测了团洲垸溃口发展过程,估算了溃口处流速,相关成果为水利部、湖南省水利厅等单位应急决策提供了科学依据。

基于机器视觉的木窗双端铣削加工尺寸测量方法

木窗是一种以木材或木质复合材料为主要构件的门窗产品,具有良好的生态性能和美观效果,适用于多种建筑形式和风格,其中木窗尺寸是衡量木窗加工是否合格的重要指标。对于传统木窗双端铣削加工中人工测量尺寸方式存在的精度低、效率低等问题,提出一种基于机器视觉的木窗双端铣削加工尺寸测量方法,以期提高尺寸测量精度及加工效率。该方法针对木窗厚度引起的透视效应,提出一种物平面提升法,以消除透视投影带来的误差。首先对木窗图像采取灰度化、平滑去噪、图像增强及轮廓分割等举措,完成图像预处理,提取出木窗内外轮廓区域。对轮廓区域应用Canny算子获取木窗像素级轮廓。通过优化的Zernike矩亚像素边缘提取算法对木窗像素级边缘进行更精确的定位,得到亚像素级轮廓坐标。通过最小二乘法联合RANSAC算法对亚像素轮廓坐标进行拟合,得到拟合轮廓及角点坐标,并使用透视矫正模型计算出木窗尺寸。实验利用3种厚度规格相同但尺寸不同的松木材质矩形木窗,分别测量其内框和外框的边框尺寸及对角线尺寸,并与对应的实际物理尺寸对比,验证了所提木窗尺寸测量方法的检测精度。研究结果表明,所提方法与实际物理尺寸值相比,其绝对误差范围在±0.12 mm之内,相对误差在±0.1%之内,且效率及精度高,可以满足对木窗的在线尺寸检测。

海河“23·7”流域性特大洪水蓄滞洪区泥沙淤积分析

为探究海河“23·7”流域性特大洪水过程中蓄滞洪区泥沙淤积特征,评估受灾情况,基于实地淤积调查和高分遥感影像,计算淤积厚度空间分布,并结合DEM数据估算蓄滞洪量和蓄滞洪区利用率。结果表明:淤积厚度插值的均方根误差E_(RMS)为1.32,纳什系数E_(NS)为0.78,蓄滞洪量计算的E_(RMS)为0.75,E_(NS)为0.92,证明研究计算方法可行,计算结果可靠;8个蓄滞洪区共蓄洪24.63亿m^(3),蓄滞洪区利用率约为36.90%,平均淤积厚度为2.60 cm,总淤积量达7.67×10^(7) t;海河流域洪水含沙量约31.14 kg/m^(3),其中大清河系和永定河系的洪水含沙量达到过去20 a平均含沙量的20~40倍;此外,研究发现海河流域西部和北部山地的淤积情况更严重,较早启用的、位于上游的蓄滞洪区淤积量更大。

“以考促教”的考核方法设计与实施

在新工科、新农科建设背景下,教育部开展高等教育本科专业认证,明确提出通过过程考核提高课程评价的科学性、客观性和全面性,然而多角度的课程考核方式使得教师的工作强度大幅增加,为深入落实教育部课程改革创新发展理念,缓解教师工作强度过大的问题,东北林业大学电路课程组设计“以考促教”的考试方法,通过健全课程评价机制促进教学质量的提升,合理降低教师工作强度,实施效果显著。

基于遥感数据的河湖堤防溃口隐患早期监测研究与应用

堤防隐患识别监测对堤防安全防洪具有重要意义。2022年汛期,辽宁省盘锦市绕阳河发生有水文记录以来的最大洪水,8月1日10时30分绕阳河下游左岸曙四联段堤防出现溃口,油田等国家重要基础设施损失严重。本文以堤防溃口隐患早期监测为目的,采用Sentinel-1雷达数据,通过小基线集合成孔径雷达差分干涉测量(Small Baseline Subset Interferometric Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR)技术监测堤防沉降信息,基于层次分析法和综合指数法进行地面沉降风险分级,综合地面沉降风险和沉降发育程度构建了堤防沉降风险评价方法,并以盘锦市绕阳河堤防溃口区域为例,进行了包含堤防早期沉降监测、地面沉降风险分级、堤防沉降隐患风险分析的河湖堤防沉降隐患遥感监测评估。结果显示,2017—2022年溃口处堤防平均沉降速率为98.65 mm a,累计沉降量达422.82 mm,低风险、中风险、高风险段堤防长度分别达13.8 km、3.5 km、2.7 km,堤防溃口位于高风险段,靠近沉降中心,存在安全隐患,可能导致堤防破坏最终引发堤防溃决。SBAS-InSAR形变监测和堤防风险等级划分在堤防溃口隐患早期监测中发挥了很好的作用,清晰地区分了各段堤防的沉降隐患大小,可以在堤防隐患早期识别中推广应用,为汛期预防和治理堤防溃决提供技术支持,为各风险区段堤防监测和管理提供参考。

锂离子电池循环利用与碳足迹管理建设

截至2023年年底,我国新能源汽车保有量为2041万辆;符合行业规范条件审核的综合利用企业累计156家,共设立回收服务网点10468个,已覆盖全国31个省市。2023年锂离子电池产量超过940 GW·h,废旧锂离子电池循环利用量22.5万t,预计2024年废旧锂离子电池循环利用量超过26万t。有关行业政策规范和标准,提出了电池生产与材料生产环节的能耗指标,初步构建废旧锂离子电池循环利用和碳足迹管理体系。有研究表明,电池生产碳排放为61~106 kg(CO_(2))/kW·h,其中:生产和组装环节碳排放为2~47 kg(CO_(2))/kW·h;上游环节(采矿、精炼等)为59 kg(CO_(2))/kW·h,占比超过一半。

2024年上半年中国电池行业运行情况

分析2024年上半年我国锂离子电池、钠离子电池、铅蓄电池、氢镍电池、锌锰电池、燃料电池和太阳能电池等电池产品产销量、进出口量情况,讨论我国电池市场发展趋势。2024年1-6月,我国电池总产量约323.55亿只,其中锂离子电池产量约133.15亿只,铅蓄电池产量约13 500万kVAh,碱性锌锰电池产量近90亿只,普通锌锰电池产量约81.51亿只,燃料电池产量2 773堆,太阳能电池产量286.3 GW。2024年1-6月,电池出口总量约171.79亿只,进口总量约11.41亿只。

2023年铅蓄电池的循环利用与碳足迹管理体系建设进展

本文讨论了铅蓄电池循环利用与碳足迹管理体系建设进展。截至2023年年底,我国机动车保有量约为4.35亿辆,电动自行车保有量约为3.5亿辆,铅蓄电池需求量持续小幅增加。2023年我国铅蓄电池产量约270 GW·h,金属铅用量约为544万t。废铅蓄电池拆解处理量约为468万t,再生铅产量约为290万t。根据铅蓄电池产品全生命周期管理要求,亟待建立和规范废旧铅蓄电池循环利用和碳足迹管理体系。

Rice Variety Classification Based on Optimized Near-Infrared Spectral Classification Model

Accurate classification of rice variety is essential to ensure the brand value of high-quality rice products.Considering the impact of sample state on modeling optimization algorithms,rice samples after grinding and sealing were selected.To enhance the accuracy of rice variety classification,we introduced a spectral characteristic wavelength selection method based on adaptive sliding window permutation entropy(ASW-PE).

阀控式铅酸电池极板恒压固化工艺研究

为稳定极板固化过程中的各项参数,提高阀控式铅酸蓄电池极板性能,采用恒压400kPa、温度75℃固化6 h,恒压300 kPa、温度55℃固化8 h和50℃固化4 h的极板固化工艺。所制备的极板性能均衡,铅膏中游离铅含量不大于1.40%。所制备的电池实际容量提高约7.1 Ah且均衡性好,循环耐久能力提高约61次。

基于GF-1卫星数据监测灌区灌溉面积方法研究——以东雷二期抽黄灌区为例

由于田块破碎、灌区信息化水平不高、土壤墒情反演困难等原因,在我国开展较高精度灌溉面积遥感监测依然面临很多困难。基于GF-1较高空间分辨率卫星数据,通过光谱匹配方法像元尺度应用,并引入OTSU自适应阈值算法,构建了高分辨率灌溉面积遥感监测新方法。选择我国西北干旱半干旱区典型渠灌灌区即东雷二期抽黄灌区为研究区,对其2018年的主要粮食作物种植强度及其灌溉面积开展了遥感识别提取研究。结果表明,东雷二期抽黄灌区灌溉面积为81 571.58 hm^2,其中双季轮作(小麦与玉米轮作)灌溉面积为40 335.88 hm^2,单季小麦灌溉面积为15 276.94 hm^2,单季玉米灌溉面积为14 059.14 hm^2;各灌溉子系统灌溉面积由大到小排序依次是流曲、孙镇、兴镇、荆姚、刘集、蒲城和大荔;通过野外采样精度验证,结果总体精度为88.27%(Kappa系数为0.8308),与国际水管理研究所灌溉数据产品相比,能更有效识别小田块灌溉分布及建设用地信息,在作物种植强度及其灌溉面积分布方面更符合我国实际情况,可为干旱监测预警、灌溉面积监测、灌溉用水效益评估等提供技术保障。

中小河流治理及监测监管中的遥感技术应用综述

我国中小河流数量多、分布广,中小河流水灾造成的损失数倍于大江大河,中小河流治理成为近年来国家规划投资的重点内容。中小河流治理工程点多面广,依靠传统手段无法有效对治理情况进行有效监管,迫切需要引入新的技术手段。遥感技术是支撑水利信息化和工程强监管的先进实用技术,已广泛应用在水利各项业务中,是水利大数据的重要支撑。本文针对中小河流治理及监测监管的需求,从中小河流水体遥感监测方法、中小河流治理工程天地一体化识别方法、河道地形监测技术、河岸地形地貌监测技术和水质水量监测技术五个方面对遥感技术的应用进行了综述,并结合新时期治水新思路,为推动中小河流治理遥感监测监管的全面业务化提出了几点建议,以期推动中小河流治理中水利信息化和现代化的实现。

基于深度学习的叶片图像分割算法

为了保证植物叶片图像采集质量,提高植物表型叶片图像分割精度,建立一种基于深度学习的叶片图像分割方法。以Caffe深度学习框架为基础,构建全卷积神经网络(FCN),采用有监督的学习方法,通过对数据集标注、数据集标签制作,实现叶片图像的分割。该方法充分发挥了FCN不限制输入图像的大小,实现端到端的图像分割的特点。同时采用数据增强方法,解决了在叶片数据集稀缺条件下,训练时间长,不容易收敛的问题。实验结果表明,深度学习在植物叶片分割中效果显著,像素准确率达到了91%,Mean IU达到了78.52%,技术指标优于大部分传统图像分割算法。

应用半球图像构建的立木高度测算方法

结合鱼眼相机标定技术、近景摄影测量技术、图像处理技术,提出了应用半球图像测算立木高度的测量方法。利用配有鱼眼镜头的iPhone7苹果手机采集半球图像,图像尺寸为3024×3024像素时,图像光学中心点坐标用图像中心点坐标代替,畸变系数分别取kx=18.141、ky=17.936;依据鱼眼镜头的标定、校正原理建立测算树高的数学模型,给出模型参数标定步骤;通过实地测量与计算,分析半球图像立木高度测算方法与传统的超声波测高方法的差异。结果表明:半球图像立木高度测算方法,最高相对误差为3.35%,能够满足国家森林资源二类调查中对树高测量精度的要求。与超声波测距仪相比,半球图像立木高度测算方法——精度更高、测量结果更稳定;测量范围广、单幅采集立木信息量大,能在一幅半球图像中实现一排树的树高测算,有效降低测量工作量;成本低、设备便携、操作简单,单人即可完成测量。

面向防洪“四预”的数字孪生流域数据底板建设

加快构建具有“四预”(预报、预警、预演、预案)功能的智慧水利体系,是国家智慧水利建设的明确要求,数据底板是“四预”功能的必要支撑。全国多个智慧水利和数字孪生流域先行先试成功案例,发挥各自数据和技术优势,建设完成相应层级的数据底板,为数字孪生流域和防洪“四预”应用提供了支撑。在梳理数据底板相关技术基础上,结合试点工作经验,提出了面向防洪“四预”的数据底板建设框架和主要技术路线,从数据采集整编、多源异构数据汇聚、多维多尺度数据融合、业务信息资源库、底板专题图、专业模型数据标准化、数据资源共享管理平台和可视化技术等方面阐述了主要内容和关键技术路线,探讨了数据底板建设存在的不足和预期,以期为面向防洪“四预”的数字孪生流域数据底板建设提供参考。

基于高增益观测器的AUV水平面轨迹跟踪控制

通过研究欠驱动自治水下机器人(AUV)在水平面的运动规律,针对欠驱动AUV水平面轨迹跟踪控制中的非完整约束、模型中的耦合性和非线性、海流干扰、跟踪精度问题进行了深入的研究,运用高增益观测器结合反步控制方法对欠驱动AUV轨迹跟踪进行有效控制。定义了AUV的地面坐标系和船体坐标系,并完成了地面坐标系向船体坐标系的转换,建立了欠驱动AUV的水平面运动学模型和动力学模型。为欠驱动AUV所提出的高增益观测器结合反步控制方案,在保证跟踪系统稳定性的前提下,可以有效地提高跟踪精度,能够消除外界干扰对控制效果的影响,并使得控制输入满足实际工程的应用约束条件。控制方法的稳定性均采用Lyapunov稳定性理论加以证明,并通过数值仿真验证了所设计控制器的有效性。

遥感技术在数字孪生流域建设中的应用

作为高时空特征“算据”的主要来源,遥感技术在数字孪生流域建设中发挥着重要作用,水利遥感面临着重大发展机遇。分析了遥感技术在水利行业的应用现状与存在的问题,提出了遥感技术在数字孪生流域建设中的应用总体思路和技术架构,从建设水利遥感一体化服务平台、提升遥感目标识别与变化检测智能化水平、突破天空地一体化水情监测与数字映射关键技术、提升流域遥感智能服务能力等方面阐述了主要内容和关键技术路线,以期为数字孪生流域建设提供精度更高、时效更强、覆盖更广、信息更准的一体化遥感智能服务。

基于CFD的微型植物工厂湿热环境数值分析

为进一步提高植物生长信息的精确检测与培养环境的优化调控,基于计算流体动力学对微型植物工厂内部空气传输过程进行三维数值模拟,从而分析得出内部温湿度场的分布模式。通过仿真分析与实验测试结果的对比研究表明:微型植物工厂培养箱内部温湿度场受气流场的影响分布不均匀,风速高的区域温度相对较低。相对湿度与温度呈现强烈的耦合关系,相对湿度模拟值与实测值平均相对误差为5.38%;温度模拟值与实测值平均误差为0.875℃,平均相对误差为4.41%,数值模拟结果与试验测试结果吻合度较高。相对湿度分布与对应的温度分布模式类似,中部植物生长培养区的温湿度分布均匀一致,其余空间温湿度分布梯度明显且顶部温度高湿度低,底部温度低湿度高,整体分层明显,需要对培养箱进行结构优化,减少温湿度分层现象,以更好地促进植物的生长。

透明质酸微球的制备及细胞毒性的研究

目的:构建适宜牙髓再生的透明质酸(HA)微球支架,评价其作为细胞载体的可行性。方法:乳化交联法制备透明质酸微球,SEM观察其形貌特征及粒径大小,将该微球材料与人牙髓干细胞(hDPSCs)共培养,MTT实验检测hDPSCs在微球存在的微环境内的增殖情况。结果:乳化交联法可制备透明质酸微球,该微球规则、圆整、粒径5~10μm;透明质酸微球浓度0.05~0.8 mg/ml作用24~72 h不抑制hDPSCs增殖,细胞毒性为0级。结论:透明质酸微球可作为应用hDPSCs的载体。