基于UNet++卷积神经网络的重力异常三维密度反演

三维密度反演是地球物理领域的研究热点,而在大数据及人工智能发展的时代背景下如何快速高效地实现重力数据反演显得更为重要.传统反演方法通常需要存储大型系数矩阵,内存占用大,耗费时间长,同时为约束反演结果而加入的正则化约束项参数难以确定;深度学习可以不依赖先验信息,也不需要计算及存储系数矩阵,使得计算效率大大提高.基于此,本文提出了一种基于UNet++网络的重力异常反演方法.首先将UNet++网络中部分参数进行更改:选择在输入数据绝对值较大时梯度更稳定的LeakyReLU作为激活函数;加入了Batch Normalization层,增强了网络的收敛速度及稳定性.然后为了提高网络的全局最优化能力,引入了基于余弦退火的学习率更新策略,使用梯度的一阶以及二阶矩估计的Adam最优化算法,利用数据集与标签集进行网络训练,实现了重力异常的三维密度反演.通过实验验证了UNet++、LeakyReLU更快速稳定的收敛能力,而余弦退火学习率更新策略具有更强的全局寻优能力.含噪模型实验及实际数据反演结果进一步证明该方法的正确性和有效性,及其良好的泛化能力与抗噪能力.

多源卫星遥感数据驱动地震灾害应急制图研究——以2022年青海门源M W6.7地震为例

针对2022-01-08中国青海省门源县M W6.7地震,提出一种综合多源卫星遥感数据和多种数据处理技术快速解译地震相关资料的应急制图技术流程,为地震灾害救援提供具有时效性、多专题的地图产品,该产品可直接服务于震后应急救援,并为之提供决策依据。

边缘特征和深度加权约束的重力三维相关成像反演

相关成像作为一种利用相关系数定性解释地质体空间位置的快速成像方法,其不需要求解大型方程组就能够快速高效地得到地下异常体的分布,具有计算方法简单稳定、计算速度快的优点。但是重力异常直接相关成像的结果存在深部发散、深度加权函数参数过多以及异常体之间横向分辨率和纵向分辨率低的问题。本文根据重力异常三维相关成像反演的基本原理,引入重力异常均衡垂向导数和均衡解析信号振幅作为边缘特征对重力异常相关成像进行水平加权,并且提出了一种更为简洁的深度加权函数。通过一系列的模型试验证明重力异常边缘特征约束提高了相关成像的横向分辨率;使用新的深度加权函数提高了相关成像的纵向分辨率。最后,将本文方法应用到澳大利亚Olympic Dam多金属矿区的实际资料中,加权成像的结果与实际地质资料相吻合,证明了该方法的正确性和有效性。

2022年青海门源M_(W)6.6地震InSAR三维同震形变估计及断层滑动分布反演

采用覆盖门源地区的C波段Sentinel-1卫星与L波段ALOS-2卫星遥感数据,运用差分干涉(D-InSAR)、像素偏移量追踪(POT)以及多孔径InSAR(MAI)技术,获取2022年青海门源M_(W)6.6地震同震视线向和方位向地表形变场。结合地表应力应变模型与方差分量估计(SM-VCE)方法,推导出地震三维同震位移。采用非线性和线性方法反演断层倾角、走向等几何参数和同震滑动分布特征。结果表明,该地震为左旋走滑型地震,断层自震中向北西-南东方向延伸,最大水平位移达1.58 m,且主要滑动集中在地下0~8 km范围内,最大滑动量为3.54 m,反演的矩震级为M_(W)6.67。

D-Net:一种动态模拟道路形态的路网提取模型

对于当前利用深度学习技术实现遥感影像中道路提取时,由于网络中的矩形卷积而导致无法捕捉道路形态特征、提取精度低等问题。基于此,提出一种基于形变卷积的卷积神经网络(D-Net,Deformation Network),该网络旨在从遥感影像中准确提取道路区域。为了验证模型的性能,在马萨诸塞州道路数据集和DeepGlobe道路数据集上进行了测试。此外,还选择了一景GF-2影像对模型的泛化能力进行评估。实验结果显示,D-Net显著提升了道路分割的精度,为通过形变卷积优化提取结果提供了有力支持。该研究的开展对于进一步探索道路智能提取具有重要的理论和实践指导意义。

基于改进布谷鸟算法结合电导增量法的最大功率点追踪

动态遮阴下,光伏阵列的输出P-U曲线会出现多个功率极值点,传统最大功率点追踪会陷入局部最优。为此,提出基于自适应差分进化的改进布谷鸟搜索(improved cuckoo search,ICS)算法与电导增量法(incremental conductance,INC)相结合的复合算法(ICS-INC)。该算法在前期提出自适应的抛弃概率和随机步长因子,结合差分变异进行随机偏好游走,使算法的搜索开发能力得到提升,有效跳出局部最优。通过改进Lévy飞行公式减小其随机性,减小算法的迭代次数来缩短跟踪时间,实现快速高效定位最大功率点区域,在后期由INC实现局部快速搜索,稳定输出最大功率。在MATLAB/Simulink中建立了仿真模型,对多种算法进行实验,仿真结果表明该算法的追踪速度、全局搜索性以及环境变化的适应能力均得到提升。

带自适应谐波补偿功能的光伏并网控制策略

为了使含有源电力滤波器(active power filter,APF)功能的光伏并网逆变器在指令电流超过逆变器的限值时具有良好的谐波补偿效果,分析了传统比例式限流和指令电流跟踪方法的不足,提出了一种自适应谐波选取限流与准比例谐振(proportional resonant,PR)电流协调控制相结合的并网控制策略。自适应谐波选取限流策略可以在逆变器容量超限时针对性地选取危害大、含量高的谐波分量进行补偿,提高限流措施的有效性;准PR电流协调控制策略可以对指令电流中的各谐波分量进行单独控制,进一步提高谐波补偿的精确性。仿真结果表明,所提控制策略可以提高不同并网场景下的谐波补偿效果,验证了其可行性和有效性。

基于深度学习网络的非侵入式负荷分解方法

负荷特征的选取能够在很大程度上描述用电设备的电气特征,选择合适的负荷特征是影响负荷分解优劣的关键条件之一,提出基于深度学习网络的非侵入式负荷分解方法。选取有功功率、无功功率和V-I轨迹图作为负荷特征项并获取相关特征,构建GA-BP神经网络和卷积神经网络并加以训练。提取非侵入式负荷的高级特征,并将特征提取结果融合为复合特征。将融合后的复合特征输入至经过训练的GA-BP神经网络用于负荷分解,实现非侵入式负荷分解。实验结果表明,所提方法的绝对误差均值、均方根误差较小,召回率较大,通过特征处理有效提升了负荷分解效果。

微功耗大气电场仪的设计与实现

针对旋转式地面电场仪能耗大、信号微弱、易受电磁干扰等问题,设计了一种新型微功耗大气电场传感器。该传感器通过驱动电子开关模拟传统传感器的屏蔽和去屏蔽过程,从而减小仪器能耗,延长电池持续供电时间。采用I/V转换器将传感器感应到的2路电流信号转为电压信号,并经过差分信号放大电路来消除工频干扰和共模影响。通过四阶带通滤波器进行滤波,进一步提高信噪比,并通过同步相敏检波器处理后得到了与场强成正比例关系的直流电压。经过16位模数转换器采样,测得大气场强的大小,试验验证了该系统在-50~50 kV/m场强范围内,测量分辨力可达10 V/m,测量线性度小于1%。

基于文献计量的我国矿山应急救援研究可视化分析

为全面掌握我国矿山应急救援研究现状和发展趋势,基于中国知网数据库,利用VOSviewer和CiteSpace,从发文量、研究机构、研究人员、期刊来源、关键词等多视角进行文献计量可视化分析,重点从管理、技术及装备3大方面分析了应急救援研究热点演变过程。结果表明:我国矿山应急救援研究主要经历了起步萌芽、高速发展和高位波动3个发展阶段,发文量总体呈上升趋势;研究机构以高校为主,研究团队特色鲜明,但彼此间合作有待加强;现阶段研究热点聚焦于应急预案、应急指挥、应急通信、应急演练、救援装备和物联网监控等方面,信息技术在矿井灾害感知、传输、评估、决策和指挥等方面发挥越来越重要的作用,智能化、信息化和一体化成为未来矿山应急救援的主要发展趋势。

联合InSAR和质量守恒法估计西藏贡觉地区雄巴滑坡厚度

滑坡厚度是灾害风险评估和防控的关键参数。传统的滑坡厚度估计方法只能确定滑坡体局部稀疏点的深度,无法反映整个坡体深度分布情况,且存在探测成本高、效率低等问题。基于此,提出了一种联合合成孔径雷达干涉测量(InSAR)和质量守恒法估计平移式滑坡厚度分布的方法,并将其应用于西藏贡觉地区雄巴滑坡。使用时序InSAR技术分别计算Sentinel-1A升轨、Sentinel-1A降轨和ALOS-2升轨影像的一维雷达视线向(LOS)形变速度场,联合SAR成像参数与滑坡空间几何关系构建坡面坐标系,解算得到滑坡沿坡面的三维形变场;在此基础上,联合InSAR三维形变场和质量守恒准则估计滑坡厚度。实验共收集了覆盖雄巴滑坡的140景Sentinel-1A升轨、138景Sentinel-1A降轨和12景ALOS-2升轨数据。结果表明:雄巴滑坡总运动面积约为5.33 km^(2),当流变参数取值0.5时,滑坡厚度为0~109.57 m,集中分布在9~73 m,滑坡体积约3.12×10^(8)m^(3),估算结果与现场测量结果一致。本文提出的方法可以获取滑坡连续的厚度分布情况,可为灾害风险评估、分析与预防提供关键性数据支撑。

影像大地测量学发展现状与趋势

随着遥感卫星系统的逐渐增多,影像为研究地球形状和大小等大地测量参数提供了更高精度、更高分辨率的数据支持,推动了大地测量学科的发展,也衍生出影像大地测量学(Imaging Geodesy)。影像大地测量学是大地测量、遥感科学、数字摄影测量、计算机视觉等学科的交叉融合,在减灾防灾、环境保护和新能源开发利用等领域发挥了重要作用。本文梳理了其发展历程、定义内涵、关键技术、研究内容和发展趋势5方面的内容。基于遥感卫星系统和影像处理技术的发展历程,本文将影像大地测量学的发展划分为起步萌芽、初期飞跃、深度创新和全面应用4个阶段。顾及研究对象空间位置的不同,影像大地测量学的主要研究内容包括地球大气环境观测与反演、地球表面环境监测与演化以及地球内部物理结构与动力学反演。引入数字高程模型反演、大气水汽监测、活动滑坡探测与监测、地震周期研究以及土壤湿度监测等应用案例,分析了影像大地测量学的现代应用。最后,提出多源海量影像的融合和近实时化处理是目前影像大地测量学面临的主要挑战。本文研究将有助于大地测量学者对影像大地测量学内涵的了解和认识,进而更好地应用于教学和科研工作中,以及服务国家重大战略和工程建设。

皮肤疾病与远程医疗

皮肤疾病位于体表,发病率高、诊断困难、危害广,再加上我国医疗资源短缺,严重影响人们的身体健康和生活质量。基于信息技术的远程医疗,克服了地域及时间的限制,实现了患者与医务人员的跨距离交流互动,进而实现优势资源的共享。由于皮肤疾病形态学特征突出,容易观察;其临床信息可以通过简单的方式进行获取和传输,是远程医疗的重要应用场景。皮肤疾病中的远程医疗是基于计算机和信息技术,为皮肤疾病实现远程诊断、会诊转诊、康复监测、教育培训等医疗服务,提高了诊断水平、降低了医疗成本,随着技术革新和政策优化,不断创新皮肤疾病诊疗的管理模式和服务方式。本文将系统性回顾皮肤疾病远程医疗的发展现状、技术需求以及应用场景,并阐明其面临的问题及对策,更好地服务未来发展。

元宇宙场域下医学院校思想政治教育的趋向审视

元宇宙作为新兴技术,深刻地影响着人类社会发展形态,也加快了医学院校思想政治教育变革速度。元宇宙中的影响个体全面发展、阻碍社会价值重构、妨害意识形态安全等现象,对医学院校思想政治教育工作带来了诸多问题,因此,本研究从教育主体、教育客体、教育场域3个方面提出元宇宙赋能医学院校思想政治教育工作的创新理路,以加强技术应用能力,提升思想政治教育的时代性、针对性和有效性。

一种宽电源范围时钟IP设计

提出了一种适用于1.8/2.5/3.3 V宽电源范围的时钟IP电路结构。为了抑制电源变化时鉴频鉴相器(PFD)复位脉冲信号对电荷泵(CP)性能所产生的影响,提出了一种恒定复位脉宽产生电路结构。采用超低失配CP,增加输出电流匹配性,当控制电压在0.2~(V_(DD)-0.2)V范围内变化时,I_(UP)/I_(DN)电流失配小于0.09%。引入对称负载结构环形振荡器(RO),抑制电源变化对环路性能所产生的影响。基于SMIC 180 nm CMOS工艺,完成整体电路设计与仿真,输出频率为100~500 MHz。仿真结果显示,当输入参考频率为50 MHz、输出频率为250 MHz时,在1.8/2.5/3.3 V电源电压下,功耗分别为8.2/12.5/18.4 mW,参考杂散低于-74 dBc,输出均方根抖动为1.8 ps。

贵州苗族人群MICA和MICB基因多态性及单倍型分析

为了探讨贵州苗族人群主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)Ⅰ类链相关基因(MHC classⅠchain-related gene,MIC gene)MICA和MICB的分布特征,以丰富基因数据库中相关信息,进而研究某些疾病的遗传特征和进化史,采用基于序列特异性引物的聚合酶链反应(PCR-sequence-specific primer,PCR-SSP)和基于序列分型的聚合酶链反应(PCR-sequence-based typing,PCR-SBT)检测150例中国贵州苗族人群外周血DNA样本,分析该人群的MICA和MICB基因分布,用卡方检验对MICA和MICB基因分布频率的差异进行评估。基因分型结果显示,中国贵州苗族人群中MICA*019、MICA*045、MICA*008:04、MICA*002:01、MICA-A9、MICA-A4、MICB*005:02和MICB*002等位基因的频率显著高于其他等位基因。MICA和MICB等位基因的单倍型分析显示,MICA*019-MICB*005:02和MICA*008:04-MICB*005:02两种单倍型的分布频率较高,分别为17.40%和16.30%。PCR-SSP和PCR-SBT分析显示,MICA*010与MICB*005:02、MICA*002:01与MICB*005:02以及MICA*009:01与MICB*005:02这3种MICA和MICB等位基因存在连锁不平衡(P<0.01)。上述结果表明,中国贵州苗族人群MICA和MICB基因具有多态性且存在显著的连锁不平衡。本研究为中国少数民族MIC基因序列数据库提供了人群样本数据,该数据为研究MICA和MICB基因在同种异体移植和疾病易感性中的可能作用提供了基础资料。

基于实值Root-MUSIC和MP的间谐波检测算法

针对目前电力系统中谐波与相近间谐波检测精度不高、受噪声影响较大的情况,提出一种基于实值Root-MUSIC和MP的间谐波检测算法。通过对信号建立自相关矩阵并进行特征分解得到特征空间,基于特征空间构造实值Root-MUSIC多项式估计出信号频率,通过MP算法对信号进行分解,估计出信号的幅值与相位。仿真结果表明,该检测算法有着较好的抗噪性,相比传统MUSIC算法在减少了大量运算度的情况下在谐波与相近间谐波的检测中有着更好的精确度。

医学“五术”融入“外科学总论”课程教学的探索与实践

医学“五术”指的是救死扶伤的道术、心中有爱的仁术、知识扎实的学术、本领过硬的技术、方法科学的艺术。在一流本科课程建设背景下如何将“五术”教育融入医学专业课教学中,培养医德高尚、医术精湛的人民健康守护者,是专业课教师必须研究与思考的课题。研究将“职业道德教育、医学人文教育、专业知识教育、职业技能教育、教育教学方法”等融合在“外科学总论”课程教学中,探索医教协同背景下医学“五术”融入“外科学总论”课程教学的实施路径,为加快医学教育创新发展工作的推进提供参考。

特大滑坡实时监测预警与技术装备研发

特大滑坡灾害具有体量大、隐蔽性强、突发性强、破坏性强的明显特点,一旦发生将带来严重的人民生命财产损失。实施特大滑坡监测预警对防灾减灾至关重要。与不断创新发展的国际先进技术相比,中国在特大滑坡监测预警领域存在监测装备精度低、成本高等问题,难以实现实时动态跟踪和精准监测预警。基于此,为提升我国特大滑坡灾害防灾减灾水平,在“十三五”国家重点研发计划“特大滑坡实时监测预警与技术装备研发”专项的支持下,项目组突破了滑坡动态跟踪、实时监测、精准预警等关键核心技术,研发了低成本、大视场、智能化、高精度的滑坡实时监测装备,构建了多传感集成的滑坡实时监测预警系统,成功预警多起滑坡事件,实现人员零伤亡和财产零损失,显著提升了中国滑坡灾害防灾减灾水平。

254例中国癫痫患者丙戊酸和2-丙基-4-戊烯酸浓度与不良反应的相关性（英文）

目的:分析丙戊酸(valproic acid,VPA)及其毒性代谢物2-丙基-4-戊烯酸(2-propyl-4-pentenoic acid,4-ene-VPA)的血药浓度与二者所致不良反应的相关性,为临床安全合理使用VPA提供依据。方法:收集中南大学湘雅医院门诊确诊为癫痫,且长期服用丙戊酸钠口服溶液单药或者合并用药的254例患者,采用气相层析-质谱联用法测定血中VPA和4-ene-VPA浓度,采用双变量相关分析对血中VPA和4-ene-VPA浓度与所致不良反应的关系进行分析。结果:血小板(PLT)数量与VPA给药剂量呈显著负相关(P<0.01和P<0.05),红细胞(RBC)数量与VPA浓度呈显著负相关(P<0.01);合并用药组中4-ene-VPA,VPA,谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)均显著高于单药组(P<0.05);在单药组中≤2岁患者组ALT和AST显著高于>2岁患者组(P<0.001);在合并用药组中,≤2岁患者组AST,WBC和PLT水平同样显著高于>2岁患者组(P<0.05)。AST与4-ene-VPA和VPA浓度之间不相关(分别为r=0.031,r=0.035,P>0.05),ALT水平与4-ene-VPA和VPA浓度之间亦不相关(分别为r=–0.064,r=–0.089,P>0.05)。结论:VPA可能影响血常规指标,年龄、合并其他非肝药酶诱导抗癫痫药是VPA相关肝肾功能异常的危险因素,血中VPA及4-ene-VPA浓度监测不适合预警丙戊酸所致的肝毒性。