矿山生态环境定量遥感监测与智能分析系统设计与实现

矿山生态环境监测与治理是国家生态文明建设和“双碳”目标下的重中之重,其信息化、智能化建设在新一代信息技术革命的助推下成为数字中国建设的重要一环,也是当下时代发展的必然趋势。然而,现有矿山生态环境监测系统仍然停留在单一专题、要素不全、基础量测、本地管理的初级阶段,无法满足现实环境中对矿山生态环境多要素、长时序、高频次监测与分析的需求。基于此,提出一种B/S架构下的矿山生态环境定量遥感监测与智能分析系统——矿山生态天眼,并详细介绍了其研发需求、技术架构、关键技术及核心功能。系统依托卫星遥感技术及其他监测手段,获取并聚合不同来源、信息丰富的矿山生态大数据,形成矿山分布一张图和数据资源服务;进而基于定量遥感反演矿山生态环境各生态参数,形成一套长时序、多要素的矿山生态监测产品,涵盖人类活动、自然地理条件和“植−土−水−气”各生态要素;在此基础上,系统提供GIS时空分析、统计分析及综合定量评价等工具集,分别实现对矿区土地利用、归一化植被指数(NDVI)等参数伴随采矿活动在空间上的变化监测,对土壤含水量、水体悬浮物浓度等生态要素历史统计值在不同时空位置和区域下的查询与可视化,对顾及多项生态因子的矿山生态环境质量综合定量评价,并最终形成矿山生态扰动与治理监测报告。矿山生态天眼的应用将服务于矿山生态环境全过程变化监测、数据管理、智能分析和决策应用,有望提高矿山生态环境监测与治理的效率和智能化水平,为推动生态文明信息化建设提供参考方案。

露天煤矿排土场长时序植被碳汇分级方法构建及分析

植被碳汇是露天煤矿生态环境评价的重要指标,精确反演植被碳汇并进行准确分级对探索矿区生态修复至关重要。为此,提出一种基于粒子群优化算法的露天煤矿植被碳汇分级方法。基于Landsat遥感影像和气象数据,采用光能利用率模型,反演出内蒙古胜利一号露天煤矿区2005-2020年间排土场的植被碳汇时空分布;通过构建目标函数并迭代计算,获取了该区植被理想光能利用率、最佳气温和降水条件,量化并建立了植被碳汇分级标准;对不同时期各个排土场的植被碳汇结果进行分级,并对分级面积和占比的时空变化进行分析。结果表明:(1)2005-2020年间研究区植被固碳能力呈上升趋势,年均增长值和增长率分别为1.43gC/(m^(2)·a)和6.97%。(2)各排土场生态修复后,植被碳汇值大幅提高,极高和高植被碳汇区面积不断扩大。(3)排土场生态修复效果存在差异,南北排土场表现最佳,沿帮次之,内排土场相对较差。到2020年南、北排土场极高植被碳汇区面积分别达0.94和0.92km2,占比为92%和94%;沿帮排土场极高和高植被碳汇区面积达3.64km2,占比66%;内排土场极高植被碳汇区面积增长至1.22km2,占比达31%;2020年南、北和沿帮排土场已不存在极低植被碳汇区。研究成果不仅为露天煤矿生态环境评估提供了重要的数据支持,也为矿区生态修复策略制定提供了科学依据。

GPS高程拟合模型方法的研究与分析

以某地区68个点作为实验数据,选择其中的49个点作为已知点来确定该地区的GPS高程拟合模型,其余19个点作为检校点来检验GPS高程拟合模型的精度,采用二次多项式曲面拟合、双三次多项式曲面拟合和移动三角面多项式曲面拟合来构建高程拟合模型。通过实验分析出,这3种方法的精度均能达到四等水准测量精度的要求,并且移动三角面多项式曲面拟合模型的计算精度最高。

一种非相干扩频信号跟踪中HPK-P位同步捕获法

星载非相干扩频应答机在接收非相干扩频信号时,特别是在低信噪比条件下,信号跟踪环路中积分结果会因比特翻转而衰减严重,从而影响跟踪环路性能。针对上述问题,提出了一种HPK-P(Half-period Kokkonen-Pietila)位同步捕获法,将位同步时钟捕获精度缩短至半个伪码周期长,降低积分值衰减量,提高了跟踪前期的环路性能。仿真结果表明,与K-P法、半周期直方图法相比,HPK-P法更适合-24 dB低信噪比下的环路跟踪。在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上对HPK-P法进行测试,在信噪比为-24 dB,多普勒频偏范围为±1.5 kHz,多普勒加速度为+2.5 kHz/s条件下验证了该设计的可行性。

低轨卫星L频段中继通信载荷技术研究

针对深远海和陆基间高速率实时数据通信需求,完成了一种应用于低轨卫星的高集成度、低成本、低功耗L频段中继通信载荷的设计和实现。该中继通信载荷将通信天线、射频前端、信号处理单元、电源变换单元和接口单元等集成化设计。接收前端采用有源相控阵天线设计,发射前端设计了GaN功率放大器以提高接收单元G/T值和发射单元等效全向辐射功率(Effective Isotropic Radiated Power,EIRP)。信号处理单元集成了零中频接收结构和直接射频调制结构,可完成反向链路8Mb/s载荷数据接收解调及前向链路数据处理转发的功能。载荷单机和装星后的环境模拟测试以及星地通信回路模拟测试结果表明,装星载荷可实现L频段卫星通信。整机质量为12.87 kg,在工作温度-25℃~+55℃范围内,发射端功率放大器输出大于30 W时,最大功耗为91.2 W(3.04 A/30 V)。

考虑耐张绝缘子串的八分裂输电线路舞动特性研究

导线舞动是长期以来影响输电线路度冬安全的重要因素。以包含耐张绝缘子串的新月形覆冰八分裂输电线路为对象,FLUENT及ABAQUS为平台,开展了导线的气动特性及驰振稳定性分析,研究了分裂导线的扭转刚度及动力特性,考察了不同绝缘子串连接形式、风速及初始风攻角对幅值、位移时程及运动轨迹等舞动特性的影响。计算结果表明,多联耐张绝缘子串较单联会增大八分裂输电线路扭转刚度,明显改变低阶固有频率,竖直与扭转振动不易发生耦合;多联耐张绝缘子串较单联对输电线路舞动特性影响大,明显改变舞动形态,增大了竖直方向舞动幅值;随风速增大输电线路舞动幅值增大;随初始风攻角不同线路舞动特征有明显变化,且与驰振稳定性计算区间相符。研究结果为输电线路舞动特性分析及防舞控制方法的研究提供了指导。

习近平总书记关于团结奋斗重要论述的研究综述

习近平总书记关于团结奋斗重要论述,是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要组成部分,对新时代中国特色社会主义伟大实践具有重要指导意义。近年来,国内学者从习近平总书记关于团结奋斗重要论述的形成条件、主要内涵、时代要求等方面进行阐释与建构,形成了较为丰富的研究成果,同时也存在全面立体展示不够、学理性分析展示不够、比较性研究展示不够等不足。全面总结研究现状,展望研究前景,未来应进一步加强系统化梳理,突出研究的纵深性;加强体系化研究阐释,突出研究的系统性;加强学理化阐释,突出研究的学术性。

施用不同营养液对葡萄果实糖异生途径相关基因表达的影响

为探究营养液施用对葡萄果实糖类物质合成的影响,本研究以鄞红为试验材料,在葡萄果实第二次膨大期根系浇灌3种营养液,以浇灌蒸馏水为对照,测定葡萄果实中葡萄糖、果糖含量以及糖异生途径相关基因的表达量。结果表明,施用3种营养液都不同程度地上调了糖异生途径相关基因的表达量,同时促进了葡萄糖、果糖的生成。不同营养液处理组间存在差异,其中施用营养液C的效果最优,该营养液处理后25 d,果实中葡萄糖含量与CK相比差异显著;处理后35 d,糖含量达最高,其中葡萄糖126.477 mg·g^(-1),果糖108.966 mg·g^(-1),与CK相比分别提高了29.85%和15.44%。施用营养液对果实中PEPCK、FBP基因表达的促进作用最为显著,但对PPDK和G6P的影响并不显著。相关性分析结果表明,葡萄糖、果糖含量与PEPCK、FBP的表达量呈显著正相关,说明葡萄果实中PEPCK、FBP的表达上调有助于糖的形成。本研究结果为提高鲜食葡萄的糖含量以及进一步探究果实中糖的形成与调控机制提供了理论依据。

太原盆地地面沉降时序InSAR监测与季节性变形小波分析

太原盆地长期过量超采地下水,区域地下水位持续下降,导致了严重的地面沉降.地面沉降的时空演变特征与地下水位的动态演化具有很强的相关性.本文使用2015—2020年的Sentinel-1卫星数据进行时序SBAS-InSAR处理,获取了太原盆地地表形变速率和时间序列,并采用季节性形变模型分离形变时间序列中的线性趋势和季节性周期信号.基于小波变换分析方法,定量分析了地表沉降与地下水位的周期演化特征以及两者之间的时间滞后关系.研究发现:(1)地面沉降主要发生在太原盆地中部(小店—清徐—交城—祁县—太谷一带,速率达到-70.0 mm·a^(-1))、西侧边山(清徐—交城一带,速率达到-63.4 mm·a^(-1))和南部(孝义—介休一带,速率达到-72.2 mm·a^(-1));(2)由于地下水压采和“引黄入晋”引水工程等一系列水资源管理措施的实施,太原市区地下水位回升,地面由沉降转变为抬升,整体抬升速率约9 mm·a^(-1);(3)太原盆地中部(清徐—祁县—太谷一带)地表形变随着地下水位的季节性“开采—补给”作用而呈现出明显的“沉降—反弹”周期变化特征,年周期形变振幅达到26.2 mm;(4)盆地内季节性地表形变和地下水位变化之间的时间滞后关系不明显(仅为22天),说明该区域低渗透粘土对延缓含水层系统压实的影响有限.本文结果可为太原盆地地面沉降防控和水资源可持续开采利用方案的制定提供科学依据.

高粱抗蚜虫种质评价及抗性机理解析

[目的]通过田间接种筛选高粱高抗蚜虫种质资源,生理代谢组学分析揭示抗蚜材料代谢产物、代谢通路及其功能差异,结合育种实际丰富高粱亲本系材料,实现高粱抗蚜虫聚合育种。[方法]本研究于2022年夏对22份育种材料进行田间接种鉴定,筛选高抗、高感材料各1份。2022年冬拔节期接种3 d后取样,进行生理代谢组学测定。[结果]22份材料接种后虫口数量出现明显差异,鉴定到高抗材料3份、高感材料2份,选取高感保持系材料LB36(蚜量比值1.78),高抗保持系材料LB34(蚜量比值0.12)为后续研究材料。生理代谢组学结果表明抗感材料K1 vs G1接种前存在140个差异代谢物,接种后K2 vs G2检测到181个差异代谢物,高抗材料接种后K1 vs K2鉴定到17个显著上调差异代谢物和24个显著下调差异代谢物,高感材料G1 vs G2显著上调差异代谢物51个,显著下调差异代谢物42个。分析发现KEGG抗感材料均富集到苯丙素生物合成、苯丙素类化合物生物合成2条代谢通路。此外差异代谢物L-谷氨酰胺在高抗材料中表现上调趋势,高感材料接种后则表现下调趋势。[结论]22份亲本系材料中鉴定到高抗材料3份,保持系1份为LB34,恢复系2份为NK1和LNR-4;高感材料2份,保持系1份为LB36,恢复系1份为LTR168。高抗材料LB34富集的KEGG通路苯丙素生物合成和苯丙素类化合物的生物合成主要功能体现在植物生长和抵抗生物或非生物胁迫中,贡献度较高的L-谷氨酰胺(L-glutamine)促进能量代谢,从而增加植株抗氧化酶活性,实现抵御蚜虫侵染。

聚磷酸铵/聚酰亚胺微胶囊化改性阻燃聚丙烯薄膜性能研究

以聚磷酸铵(APP)为芯材、聚酰亚胺(PI)为囊材,通过低温喷雾干燥法制备微胶囊化改性APP阻燃剂。扫描电镜和红外光谱分析表明,改性后的APP分散性得到改善,并且PI较好地包覆在APP表面。将改性APP按照一定比例加入到PP树脂中制得薄膜,结果表明,改性APP的添加有提改善了薄膜的阻燃性能,极限氧指数比空白组最高提升了42.2%,UL-94达到V-0级,且热释放速率明显减缓,残炭量显著提升。此外,薄膜的机械性能、微观结构均未发生较大改变,可适用于物品的阻燃包装。

一种面向离散高程点的高效TIN生长改进算法

TIN是数字高程模型的一种表示模型,为满足由大规模离散高程点数据高效生成TIN的构网需求,提出了一种生成TIN的优化算法。首先,采用局部优化、排除冗余数据及构建凸闭包等方法对传统的生长算法进行初步优化;然后,在初始基线基础上运用Delaunay法则确定搜寻扩展点算法为余弦算法,通过Python和C++混合编程,增加算法的稳定性,提高三角网的生成效率。实验与分析结果表明:该方法能够高效处理大范围、大比例尺电子海图高程点数据,生成三维数字高程模型。

磁共振脂肪量化的研究进展及应用

由于不健康的饮食和缺乏运动,脂肪含量异常已逐渐成为危害人体健康的重要因素之一。在组织器官周围过度聚集的脂肪会破坏人体内信息传导系统,使得组织器官向身体传递错误信号,导致内分泌系统紊乱,这通常与脂肪肝、2型糖尿病、高血压和骨质疏松等慢性疾病密切相关。因此,脂肪精准量化对上述疾病的预防、病情评估和诊断治疗有着极其重要的临床意义。活检是目前脂肪量化的金标准,但其具有一定的有创性和抽样误差。近年来,磁共振成像技术越来越广泛地应用于脂肪量化研究。本文就多种磁共振成像技术,包括磁共振波谱、脂肪抑制成像、水脂分离和质子密度脂肪分数,量化人体不同部位(肝脏、胰腺、椎体骨髓和肌肉)脂肪含量的研究进展作一综述,旨在为脂肪量化提供更准确的生物标志物,以达到临床精准诊治的目的。

基于Jason-3的海洋二号C卫星IGDR数据质量评估

为了评估国产第3颗海洋动力环境卫星海洋二号C卫星(HY-2C)高度计产品质量,选择HY-2C卫星15~56周期的IGDR数据进行统计分析与质量评估。首先分析了HY-2C卫星IGDR数据的完整性和有效性;然后以同期Jason-3卫星GDR数据为参考,利用标准差、均方根误差(RMSE)、皮尔逊相关系数等方法分析了两卫星之间的后向散射系数、有效波高、海况偏差、电离层延迟改正和湿对流层延迟改正等地球物理参数的日均值情况;最后统计了HY-2C卫星地面轨迹自交叉点海平面异常(SLA)不符值以及HY-2C和Jason-3之间的互交叉点SLA差值。结果显示:HY-2C数据完整性较高,有效性较好;与Jason-3对应的地球物理参数日均值一致性较好;地面轨迹自交叉点SLA不符值的RMSE为5.80 cm,平均值为0 cm;互交叉点SLA差值的RMSE为5.46 cm,平均值为1.84 cm。因此,HY-2C卫星整体运行稳定,精度与Jason-3接近,达到了设计要求。

某乡镇地质灾害风险评价

针对浙江省山区地质环境条件复杂、台风频繁侵袭、地质灾害频发的特点,本文以浙东南某乡镇为例,将斜坡单元为基本评价单位,在选取适当的评价指标体系对地质灾害时空分布及孕灾规律进行量化分析的基础上完成地质灾害易发性评价,分别开展不同重现期降雨量的地质灾害危险性评价和基于承灾体识别、易损性分析的风险评价,总结提出一条基于GIS的高精度地质灾害风险评价技术路线,可为当前正在开展的地质灾害风险调查评价工作提供一些借鉴。

一种天通一号卫星通信系统应用处理单元

完成了一种应用于海上微小型浮标端天通一号卫星通信系统应用处理单元(AP)的设计与实现。AP单元不仅控制伺服单元实现恶劣海况下天线自动跟踪卫星信号波束,而且实现卫星通信系统快速接入天通一号卫星网络并进行数据传输的功能。模拟四级海况条件下的测试结果表明,浮标体横摇角在-30°~+30°范围内,AP单元驱动伺服单元实现卫星信号波束跟踪精度优于2°,通信系统在10 s内快速稳定接入卫星网络,能实现海上浮标和岸基站间1.2~384 kb/s码率的实时通信。

一种FPGA中高效实现的数字信道化滤波器组结构

针对数字信道化滤波器组在电子侦察中的应用,提出了一种可在可编程逻辑器件(FPGA)中高效实现的数字信道化滤波器组结构,该结构各处理环节的数据吞吐率与FPGA处理速度一致,有利于充分利用FPGA的运算能力。在电子侦察的典型应用中,FPGA处理速度往往是滤波器组输出数据率的10多倍,相比于传统结构的直接实现,该结构对FPGA处理资源的需求降低一个数量级。

基于记录查询布隆过滤器的区块链溯源方案

针对供应链中存在的供应商信息互通难、溯源数据真实性保障难等问题,提出了区块链技术构造供应链溯源方案,打通供应链生态,确保溯源过程中的数据可信;设计了具有记录查询功能的布隆过滤器,在进行溯源查询之前对查询请求进行过滤,检查标识是否合法及是否已被查询过,有效抑制同一标识的滥用,进而一定程度抑制假冒产品猖獗的现状。所设计的布隆过滤器比传统数据库查询以及同类布隆过滤器具有更优秀的时间开销和内存开销;使用SBFT共识算法以及SM2门限签名,可以将通信量降低到O(n),提高上链速率。方案分析结果表明,所提方案比同类方案通信量更低,计算效率更高,存储开销更少。

基于机器视觉的太阳自动跟踪误差评测方法

太阳自动跟踪系统被广泛应用在光伏及太阳光照明系统中,其跟踪误差对太阳能利用效率有着显著影响。目前市面上的太阳自动跟踪系统大多采用基于四象限光电探测器的光电跟踪方法,但对这类方法的跟踪误差进行评测的研究较少。本文介绍了一种基于机器视觉的太阳自动跟踪误差评测方法,并设计了相应的误差测量系统。该系统由日晷、工控相机、上位机以及待评测的太阳自动跟踪器组成,通过机器视觉的方法获取太阳的准确位置,从而作为基准与待测太阳自动跟踪器的结果作比对。本文对系统的工作原理、硬件组成、软件设计以及实验过程进行了详细论述。实验结果表明,评测结果一致性好,评测系统与方法具有可行性。

基于分布式光度计的路面简化亮度系数测量系统

路面的光学反射性能是决定道路照明质量的重要因素,其描述参数——路面简化亮度系数是道路照明计算中的重要参数,但长久以来我国使用的是国际照明委员会在20世纪70年代建立的标准C表,与我国实际路面材料和运行情况相差很大,从而造成道路照明的巨大浪费。目前市面上还没有可用于路面简化亮度系数实验室精确测量的商业仪器。本文主要介绍了一套由分布式光度计结合成像亮度计改造而成的实验室自动化测量系统,给出了测量原理和系统设计,测试了25块路面样本,部分测试结果与一套手动测试系统的测试结果进行了比对,结果表明两者的简化亮度系数值差异均在10%以内。