基于高分辨率遥感影像和改进U-Net的城市绿地提取

准确掌握城市绿地的面积和空间分布对于城市园林绿化规划和管理具有重要意义。针对U-Net网络提取城市绿地存在的参数冗余和边界特征丢失等问题,本研究提出一种基于改进U-Net网络的城市绿地信息自动提取方法。该方法采用MobileNetv2作为编码部分,结合交叉熵损失函数和Dice损失函数以提高模型的泛化性并解决样本不平衡的问题。同时,引入空间通道压缩与激励模块以解决边界特征提取不准确的问题,在提高模型精度和速度的同时,降低参数量。结果表明:(1)改进的U-Net模型在城市绿地提取的精度和速度方面优于其他4种经典模型,参数量仅为6.9M;相较于原始的U-Net模型,改进后U-Net模型的mIoU提高0.63%,参数量减少77.77%,平均帧数提高2.77倍,表明该方法在显著减少模型参数的同时,仍能保持较高的精确性。(2)实际应用方面,研究部署最优模型对长沙市区的绿地进行自动提取,共提取75549个绿地图斑,面积范围从0.0001hm^(2)到706.39hm^(2)不等;分区统计结果显示,岳麓区绿地面积最大,芙蓉区最小,与目视解译结果基本一致。本研究不仅提供了一种改进城市绿地提取精度和速度的方法,而且具有一定的实用价值,为城市绿化规划和管理提供有力的数据支持。

三空间注意力的残差U-Net在视网膜血管分割应用

针对视网膜图像末端微小血管对比度低、分割不精确问题,提出一种融合多层次残差与三空间注意力机制的U型网络用于视网膜眼底血管分割。该网络在编码部分为了减少图像特征的丢失,引入原始图像后添加多层次残差模块。此外,为防止网络深层产生梯度弥散与特征数据冗余问题,在残差模块中进一步加入批量归一化与Dropout功能。在解码部分,采用三空间注意力机制来赋予类原始图像、下采样图像和上采样图像特征不同的权重,以增强特征纹理和位置信息,并实现微小血管的精确分割。实验结果显示,在公开的彩色眼底图像数据集上,与现有算法相比,本文算法的准确率、特异性、灵敏度和AUC分别为0.985、0.991、0.829和0.985,与金标准分割结果进行对比得到的血管图具有重要的临床参考价值。

基于改进U-Net的遥感影像城镇绿地提取

针对传统分类方法在高分遥感影像城镇绿地提取效果不理想的问题,提出了一种改进的语义分割模型U-Net来更加高效精准地提取城镇绿地区域。使用高分二号影像制作样本数据集,同时对U-Net网络模型改进,采用不同深度的ResNet作为其主干网络提取图像的语义信息,另外加入了注意力机制模块,细化提取的特征图,提高网络的分类性能。实验结果表明:对比经典语义分割网络SegNet、PSPNet、U-Net,加入注意力机制Res-UNet在预测效果和评价指标均有提升,表现最好的是Res152-UNet,其PA值为90.53,MIoU值为80.06,预测效果图接近人工标注。改进U-Net模型能够高效地对遥感影像信息进行识别提取,得到高精度的提取结果,该方法对于高分遥感影像城镇绿地提取具有一定应用意义。

拓扑空间中的理想下极限收敛

为了研究拓扑空间的收敛性质,引入了拓扑空间中网的理想下极限收敛和广义理想下极限收敛的概念,同时研究了这两类极限与C-空间和局部强紧空间之间的关系.特别的,借助交连续空间给出了C-空间的等价刻画.

MRAU-net网络下的X光胸片肺野分割算法

为了解决U-net网络进行X光胸片肺野分割时,受限于特征提取能力不足导致分割结果不精确的问题,提出一种多尺度残差注意力U型网络(MRAU-net)模型.利用多尺度信息融合(MIF)模块,改善网络结构,增加对多尺度信息的获取;利用通道和空间双注意力(CSDA)模块,解决网络在有限算力下的信息过载问题.同时,对残差模块进行改进,并与U-net网络进行深度结合,提升网络的学习稳定性,缓解梯度消失和过拟合现象.实验结果表明:文中方法具有优秀的X光胸片肺野分割能力,能获得更精确的分割结果.

不同城市绿地类型碳源/汇的城乡梯度格局--以杭州市为例

探究城市化对绿地空间碳源/汇的空间分布格局的影响,对评估城市生态系统的碳足迹和制定相应的碳收支管理措施具有重要意义。以净生态系统生产力(NEP)做为碳源/汇的反映指标,基于净初级生产力和土壤呼吸估算杭州市主城区绿地碳源/汇的空间分布格局,关注城乡梯度对不同绿地类型碳源/汇水平的作用。基于净初级生产力和土壤呼吸数据综合获得绿地空间NEP,通过土地利用数据和Fragstats软件进行景观格局分析,采用多元线性回归模型和逐步回归模型筛选影响NEP的景观、植被和气象因子,最后利用广义加性模型探讨NEP与各因子之间的关系。此外,分别比较了相同统计过程在不同城乡梯度和不同绿地类型之间的模型差异。结果表明:杭州市绿地空间NEP分布及其影响因子存在显著的城乡梯度与绿地类型差异。2019—2022年杭州市主城区绿地空间,整体表现为碳源,年均NEP为-0.277 kg C m^(-2) a^(-1);其中表现为碳汇的绿地主要分布在杭州市主城区的西部,而碳源绿地主要分布在中部和东部。整体绿地空间的NEP大小与绿地斑块面积、乔木盖度和灌木盖度呈正相关,与灌木物种丰富度和气温呈负相关。NEP随城区、城郊结合部、郊区的城乡梯度逐步增强;城区NEP与乔木盖度呈正相关,与景观多样性和气温呈负相关;城郊结合部NEP与乔木物种丰富度和灌木盖度呈正相关,与绿地斑块密度和气温呈负相关;郊区NEP则与聚集度指数、乔木盖度和灌木盖度呈正相关。公园、农田、自然植被的NEP依次增大并受到不同因素的调控。公园NEP与聚集度指数、乔木盖度和灌木盖度呈正相关,与景观分割指数、灌木物种丰富度和气温呈负相关;农田NEP与聚集度指数和灌木盖度呈正相关,与气温呈负相关;而自然植被NEP则与乔木盖度呈正相关,与景观多样性指数和气温呈负相关。研究进一步揭示了城市化对绿地空间碳源/汇的影响,为城乡碳收支的差异化管理提供了一定的理论和数据支持。

“三生”空间视角下苏南水网乡村景观生态风险评价——以石头潭片区为例

苏南水网乡村是新型城镇化建设的先行区,然而快速经济建设对“三生”空间景观格局造成较大干扰,引发的景观生态风险变化值得关注。研究以苏州市石头潭片区为例,选取1990、2000、2010、2020年4期土地利用数据,基于景观格局指数构建景观生态风险评价模型,定量分析研究区“三生”空间景观生态风险时空分异特征。结果表明,1)1990-2020年石头潭片区“三生”空间面积变化显著。生态空间面积稳步增加;农业生产空间面积逐年缩减;工业生产空间、城镇生活空间与农村生活空间扩张显著。“三生”空间类型转移以农业生产空间转向城镇生活空间与工业生产空间为主。2)研究区“三生”空间与景观生态风险存在关联性,高风险区主要分布于澄湖等水域生态空间,中风险区主要为沿湖荡分布的农业生产空间与农村生活空间,低风险区多为成片聚集分布的城镇生活空间与工业生产空间。1990-2020年石头潭片区景观生态风险等级不断上升,较高、高风险区面积逐步扩张,面积占比分别上升14.43%、7.50%。3)石头潭片区景观生态风险存在显著空间正相关性;生态风险指数空间分布以高-高与低-低聚集为主,空间分异特征明显。

集雨种植模式下种植密度与行距配置对小麦茎秆糖积累及倒伏性能的影响

【目的】分析沟垄集雨种植模式下不同种植密度和行距配置对小麦茎秆碳水化合物积累和抗倒伏性能的影响,明确适应于小麦沟垄集雨种植合理的密度及行距,为进一步稳定和提升小麦产量提供理论依据。【方法】以北方旱区主栽小麦品种西农979为试验材料,于2019—2021年在集雨种植模式下设置两个密度(低密度:180万株/hm^(2);高密度:225万株/hm^(2))和两种行距处理(等行距:20 cm;非等行距:12.5 cm﹕35 cm﹕12.5 cm),分析不同密度和行距对小麦植株中下部叶片的净光合速率、茎秆非结构性碳水化合物和结构性碳水化合物含量、茎秆折断弯矩和倒伏指数以及籽粒产量的影响。【结果】集雨种植模式下提高种植密度,小麦植株中下部叶片(倒三叶、倒四叶、倒五叶)的净光合速率(Pn)、茎秆基部第二节间非结构性碳水化合物(葡萄糖、果糖、蔗糖)和结构性碳水化合物(半纤维素、纤维素)含量、茎秆折断弯矩均明显降低,茎秆倒伏指数显著增高;而高密度种植条件下非等行距处理可改变植株各指标,其中,相较于高种植密度+等行距处理,植株倒三叶、倒四叶、倒五叶Pn明显提高,增幅分别为7.7%—16.5%、5.3%—37.7%、11.9%—24.9%,茎秆葡萄糖、果糖、蔗糖含量分别提高了9.8%—15.0%、8.8%—27.4%、8.2%—41.1%,半纤维素、纤维素含量分别增加4.5%—19.8%、5.9%—31.2%,茎秆折断弯矩提高4.8%—17.3%,茎秆倒伏指数降低10.9%—25.9%,小麦产量亦显著提高了13.5%—15.2%。相关分析表明,小麦茎秆基部节间葡萄糖、果糖、蔗糖含量与半纤维素、纤维素含量呈极显著正相关;小麦茎秆非结构性碳水化合物、结构性碳水化合物与小麦植株中下部叶片Pn及茎秆折断弯矩呈显著正相关,而与倒伏指数呈极显著负相关。【结论】集雨种植模式下,通过非等行距种植调节群体空间分布,可有效提升小麦植株中下部叶片光合速率,促进茎秆糖类物质合成积累,增强小麦茎秆抗倒伏性能,进而降低小麦倒伏发生率,提高籽粒产量。

空间飞网系统动力学建模与仿真

空间飞网系统捕获带有自旋的空间碎片后,碎片会对捕获网与卫星间的连接绳施加扭矩,而目前绳索相关动力学模型无法完整描述其扭转行为。基于集中质量法,对绳索进行二次离散,建立了可以描述绳索扭转行为的动力学模型。通过与传统绳索动力学模型的对比及扭转实验,验证了该模型能够描述绳索在拉伸、弯曲及扭转载荷下的行为,发现绳索的扭转会产生额外的牵引力。针对飞网展开过程进行了仿真分析与实验,验证该动力学模型适用于飞网系统,并对飞网与空间碎片的组合体进行了仿真分析,发现因为绳索扭转产生的牵引力,会对主体卫星的稳定性产生一定的影响,忽略绳索的扭转行为会降低动力学仿真模型的准确性。

融合GF-2与开放地图数据的城市绿地精细化分类研究

城市绿地是城市生态效益的重要载体,高精度的绿地目标检测与属性分类为优化城市生态空间结构、维护城市生态平衡以及建设“碳中和”城市提供基础数据支撑。通过改进经典U-Net算法,进行GF-2多光谱遥感影像图像分类;同时,基于景观生态学理论,采用POI和OSM为代表的开放地图数据,对绿地斑块进行多维度精细化分类;进一步选择深圳市福田区与罗湖区交界处的矩形区域为样本进行验证。结果表明:所提出的ASPP+SFAM融合U-Net网络模型与U-Net和U-Net3+模型相比,所识别的城市绿地边界和真实城市绿地边界更吻合。所提出的模型的总体分类精度为90.87%,比U-Net和U-Net3+模型分别提高了11.13%和7.39%。同时,针对遥感影像纹理特征无法直接进行小区域城市绿地社会属性分类的问题,利用POI数据包含的属性信息、城市绿地与OSM道路网的拓扑关系以及景观形态指数,最终实现功能分类、类型特征、服务范围和形态特征4个维度的城市绿地的精细化分类。

强降雨影响下小净距隧道洞口段失稳机理及控制技术研究

强降雨易诱发小净距隧道洞口段出现严重施工灾害。以某高速公路隧道为工程依托,基于现场调查与数值模拟手段,对小净距隧道洞口段围岩失稳特征与影响因素进行分析,提出小净距隧道洞口变形控制技术,并经现场测试验证了其可靠性。研究结果表明:洞口段围岩浅埋松散以及隧道左、右洞开挖错距过短和强降雨是该工程小净距隧道围岩变形过大与塌方的主要诱因;先行洞围岩变形随先行洞与后行洞开挖错距的减小而急剧增大;相较于上下台阶法,七步开挖留核心土法通过减跨作用并及时施作支护措施,在控制围岩变形方面具有显著优势,围岩在浸水劣化后变形大幅度增加,即使增大开挖错距与改变施工工法也无法有效控制其变形;通过回填封闭地表塌陷、增大左、右两洞的开挖错距、采用七步开挖留核心土法施工、缩短开挖进尺、增大支护强度等一系列变形控制技术措施,隧道围岩变形得到了有效控制。

空间绳网捕获碰撞动力学分析与优化

逐年增加的太空碎片以及失效卫星对空间轨道资源的可使用性和可持续性构成了极大威胁。空间绳网捕获作为一种新型高效的太空碎片清除方式,其核心部件——绳网系统的设计与优化是在轨捕获任务圆满完成的重要前提。本文重点关注空间绳网系统与目标物的碰撞过程,基于有限元法和赫兹理论建立空间绳网系统动力学和绳网-目标碰撞动力学模型,利用Abaqus对空间绳网不同构型及参数的捕获碰撞过程进行了仿真分析,借助Design-Expert在网目形状确定的基础上设计了三因素的响应曲面实验,经过多组实验数据的交互响应分析与优化,得到了最优的绳网构型以及参数。经过仿真验证,该绳网系统的最大接触法向力为83.9 N,最大滑移量为14.379 mm,最大弹性应变能为836.4 J,与优化目标量之间的差值均在7%以内。该优化策略减小了绳网捕获碰撞过程的接触法向力与滑移量,能够降低捕获过程中绳网缠绕、撕裂等意外发生的概率,同时保障了足够的弹性应变能以满足能量缓冲的要求,对空间绳网构型及参数设计具有一定的参考价值,可为空间在轨捕获任务提供安全可靠的保障。

基于ADO.NET的数据访问技术

作为微软公司新世纪战略平台.NET的重要组成部分之一,ADO.NET展示了最新的数据访问技术,它是“专门为Web设计的,并且考虑了伸缩性、无状态性和XML的问题”.其显著特点就是结合了XML技术、实现了在断开的概念下、基于多层架构实现数据库的访问.从数据访问技术发展的历史背景出发,较为深入地探讨了针对Web应用的、相关数据访问的最新技术.

高效展开飞网构型动力学仿真

在空间飞网防护的展开阶段,网面中部质量大导致飞网出现快速回弹现象,严重影响着飞网展开性能。为提升质量非均匀分布的飞网展开率,基于四边形平面飞网,采用弹簧质点法建立飞网展开动力学模型,在不改变飞网总体质量的前提下,通过优化网目结构使飞网质量趋向于均匀化,既不影响展开位移和展开时间,又能够提升飞网展开率。数值仿真对比两种常见不同结构飞网在优化前后的展开性能,结果表明,对于质量非均匀分布的飞网,通过优化拓扑结构和网目结构对其展开率有明显的提升。

空间长方形绳网展开动力学及多参数特性分析

空间绳网系统是一种针对空间碎片的柔性捕获系统,针对带有太阳翼的空间目标,提出一种用于捕获目标主体的长方形绳网。为分析其展开效果,建立有限元模型,通过对比地面试验结果来验证有限元模型的可靠性。建立长方形绳网的评价指标,并通过各项评价指标对比不同牵拉模式、牵引绳分布圆直径及牵引体发射角度下的绳网展开特性。结果表明:仿真结果与试验结果吻合,有限元模型可靠;在八点牵拉、十点牵拉和十二点牵拉3种模式下,十点牵拉所能达到的展开效果最好;牵引绳分布圆直径增大,所能达到的最大展开面积和保形距离减小,展开距离增大;牵引体的发射角度增大,长方形绳网的最大展开面积和保形距离增大,展开距离减小。

应用.NET框架命名空间技术实现Web测试自动化

目前支持Web的自动化测试工具普遍存在价格偏高、测试脚本可重用性差、代码维护工作量过大等缺点。为解决这一问题提出了应用.NET框架命名空间(NameSpace)技术实现Web应用程序测试的自动化方法。该方法不使用任何第三方测试工具,通过编写简单、易维护的C#.NET代码,对Web程序接口进行信息抽取与调用,以实现测试的自动化运行。

基于卫星遥感的济南市植被净初级生产力的时空变化特征

基于改进的光能利用率模型(CASA模型),综合利用多源卫星数据,估算了2021年济南市年度和月度的高空间分辨率(30 m)的植被净初级生产力(NPP),分析了植被NPP的时空分布特征。结果表明:济南市植被NPP均值为239.04 g•m^(-2)•a^(-1),空间上呈现南部山区高北部平原低的分布特征;年内植被NPP呈现出先升后降的“单峰型”特点,8月份达到峰值,季节差异明显,夏季植被NPP占全年贡献率达到58.06%。相关性分析显示,气温较降水对植被NPP影响更大;混交林是植被NPP最大的植被类型,耕地和阔叶林是济南市植被NPP总量贡献的主要植被类型,占比达到了66.22%。

天地异构网络资源融合管理与智能调度技术

针对天地网络资源跨域分散、快速配置调度难、综合利用率低等问题,开展天地异构网络资源特性及融合模式分析,以网络性能优化为目标设计天地异构网络资源融合管理架构。针对资源的异质异构性进行网络资源的分类与虚拟化,针对不同的网络服务需求进行资源多维描述和子网构建,针对业务的动态变化进行虚拟化资源的智能分配与动态调整。采用上述技术实现了网络资源的协同运用与自主调优,通过全网资源的统一调度和智能分配提高了网络资源利用率,提升了网络服务质量。

金塘港区30万吨级原油码头建设通航关键问题

宁波舟山港核心港区进港航道已出现阶段性饱和。在核心港区进行超大型船舶码头建设,须细致分析航道通过能力承载力和泊位本质安全水平。以在金塘港区新建3个30万吨级原油码头为例,运用潮汐窗口理论分析了宁波舟山港核心港区超大型船舶的航道通过能力,运用船舶模拟操纵技术分析了超大型码头的船舶净间距要求。研究结果表明:1)宁波舟山港核心港区航道通过能力可以承载新增3个30万吨级原油码头带来的通航压力。2)建议相邻大型码头船舶净间距不小于1倍船长。

基于.NET平台开发多功能离散数据等间距化程序

本文阐述了基于Microsoft.NET平台开发的离散数据等间距化程序的基本功能,以及该程序所采用的曲线滤波和三种插值算法的数学原理。最后,利用该程序处理了大港油田某井的岩心分析资料,并对三种插值算法的处理结果进行了比较分析。