山洪灾害雨量预警指标分析方法评述与展望

山洪灾害预警指标是山洪灾害预报预警的核心,我国现阶段主要采用经验法和水位流量反推法确定雨量预警指标,并逐步推广应用复合预警指标法和动态临界雨量法。在系统阐述国内外常用雨量预警指标分析方法及其特点基础上,针对山洪灾害预警指标分析中需考虑的降雨时空分布变化、高含砂水流、泥石流及其他不确定因素影响问题,提出今后雨量预警指标研究方向。

基于贝叶斯正则化的多源/连续冲击载荷识别及试验研究

针对冲击载荷识别中存在病态矩阵求逆的不适定问题和噪声敏感问题,给出一种增广Tikhonov正则化技术的改进贝叶斯方法。通过引入小波阈值方法解决高噪声水平下多源/连续冲击载荷识别精度不佳的问题,在识别过程中自适应地确定最优正则化参数,并有效地剔除噪声对冲击载荷识别的影响。通过开展飞机壁板结构在不同冲击载荷和信噪比噪声下的数值仿真分析,以相关系数和相对误差作为评价指标,对比讨论了基于L曲线法和广义交叉检验法的Tikhonov正则化方法、贝叶斯正则化方法以及该文方法的识别效果,结果表明该文方法兼顾了曲线的光滑性与峰值识别的准确性,在20 dB高噪声水平连续冲击载荷识别时峰值平均误差不超过14%。开展了典型加筋壁板结构的冲击试验,验证了该文方法对实际工程中典型多源/连续冲击载荷的识别能力,峰值平均误差控制在18%以内,为解决工程应用中的载荷识别问题提供了有效途径。

星载微波部件微放电阈值的改进多粒子蒙特卡罗计算方法

星载微波部件的微放电效应是导致航天器谐振类设备失谐、噪声电平抬高、输出功率下降,甚至影响通信信道乃至整个微波传输系统彻底失效的瓶颈问题之一。在设计阶段对星载微波部件微放电效应进行精准的评估是减少地面反复试验,避免延误研制周期的重要手段。为了进一步改善现有蒙特卡洛方法的计算准确度问题,文中提出了一种精度更高的计算星载微波部件微放电阈值的蒙特卡罗方法,该方法对参与微放电过程的初始电子进行了动态调整,采用四阶龙格-库塔法推进微波部件中电子的运动轨迹,基于Furman模型描述电子与微波表面相互作用的二次电子发射过程,按照碰撞电子产生的实际二次电子个数及对应能量参与碰撞时刻后的微放电过程,该多粒子-多碰撞过程更加客观、准确地表征了微放电效应发生的物理过程。以平板传输线和同轴传输线为例,文中所提出的方法相对于已有的蒙特卡罗方法计算精度显著提升,同时计算效率优于商用CST的粒子模拟结果。

一种改进的行人航迹推算算法研究

针对行人在室内定位不准确的问题,提出一种改进的行人航迹推算算法。在步数检测阶段,提出一种基于运动分割的三阈值峰值检测法,实现了行人在不同运动状态下步数的精准检测。通过使用改进的Weinberg模型实现步长估算。并提出一种基于主方向假设的航向角修正算法,实现行人的航向角修正。最后综合步数、步长和航向角信息实现室内行人的航迹推算。实验结果表明,改进的行人航迹推算算法在室内有较好的稳定性,在室内的平均定位误差<5%,较传统PDR算法在平均定位误差上降低了9.53%,提高了行人在室内定位的精度。

融合自适应步长与地图匹配的智能手机PDR室内定位算法

针对经典的PDR算法中步长估算模型无法适应不同个体之间差异以及手机内部传感器航向角估算不准确的问题,提出了一种融合自适应步长与地图匹配的智能手机PDR室内定位算法。该算法在Weinberg模型的基础上,引入相邻波峰时间差函数以提高步长模型的适应性。采用双阈值法进行步频检测,并利用卡尔曼滤波优化地图匹配后的航向角,最终实现室内行人的精确定位。实验数据显示,所提算法总路程的闭环误差为0.58%,与仅使用自适应步长相比下降了73.29%,与仅使用地图匹配相比下降了59.21%,行程72 m的累积误差为4.484 m,相较于经典的PDR算法下降了28.21%。改进后的算法定位精度显著提高,且闭环误差和累积误差更小。实验结果表明,该算法具有良好的工程应用价值。

对称约束的类间方差阈值方法

为了提高现有最大类间方差法(OTSU)的阈值化精度和适应性,提出了一种对称约束的类间方差阈值方法。该方法首先对输入图像使用Prewitt算子构建梯度幅值图像,并根据对称性原则提取对称采样区;然后,基于构建的对称约束类间方差目标函数最大化准则选取阈值,并判断在此阈值下对称采样区是否满足对称条件;当无法满足对称条件时,基于对称采样区对输入图像进行对称修正处理,并应用对称约束的类间方差目标函数对修正后的对称采样区选取阈值;最后,使用最终选取的阈值对输入图像阈值化。在28幅合成图像和70幅真实世界图像集上比较了提出的方法与OTSU法及4种OTSU的改进方法的阈值化性能。实验结果表明,提出方法的误分类率在合成图像和真实世界图像上分别为0.0106和0.016,相较于阈值化精度第2的方法在误分类方面分别降低了91.4%和86.1%。提出的方法虽然在计算效率方面不占有优势,但它对不同模态的测试图像具有更稳健的阈值化适应性和更高的阈值化精度。

基于华东区域模式云南短时强降水客观预报技术研究

为提高云南短时强降水的预报效率和预报准确率,使用华东区域模式基础物理量数据,计算云南短时强降水发生前1 h 700 hPa相对湿度、700 hPa比湿、K指数和6 km垂直风切变,对短时强降水的历史个例进行物理量阈值训练和单物理量的敏感性实验,确定物理量阈值。使用阈值判定法,对华东区域模式实时预报数据进行后处理,得到基于小时雨量和物理量的云南本地化短时强降水客观预报产品。研究结果表明:使用阈值判定法研发的基于华东区域模式云南短时强降水客观预报产品能较好地预报云南短时强降水的落区和走向,但是基于小时雨量的短时强降水客观预报产品漏报明显,基于物理量阈值的客观预报产品能有效降低云南短时强降水的漏报率。

数字经济、文化距离与中国文化产品出口——基于39个贸易伙伴国的实证研究

本文基于2010~2021年中国与39个主要文化贸易伙伴国的面板数据,构建扩展的贸易引力模型,利用动态系统广义矩估计以及门槛面板回归的方法,实证分析数字经济与文化距离对文化产品出口的影响。研究发现:(1)数字经济对中国文化产品出口具有显著的促进作用,而文化距离则具有反向抑制作用;(2)异质性分析显示数字经济对不同类别文化产品出口的促进作用有所差异,其中对音像和交互媒体类文化产品促进作用最大,对书籍和报刊类文化产品影响不显著;(3)门槛面板分析显示,当中国与贸易伙伴国之间的文化距离超过门槛值后,数字经济对文化产品出口的促进作用由显著促进变为不显著促进。基于此,本文提出利用数字技术赋能文化贸易发展、突破文化距离限制、优化文化产品出口结构、提高数字贸易规则制定的话语权等若干建议。

遥感影像水体识别研究进展及热点分析

洪涝灾害是严重危害人类社会发展的自然灾害之一,从遥感影像中准确识别水体信息对提升突发洪涝灾害事件的应急处理、灾害预警具有重要意义,一直受到专家学者的关注。针对国内外专家学者利用遥感影像进行水体识别的相关研究成果,文章从传统方法以及深度学习法两大方面,对前人提出的水体识别理论和方法进行分析研究;在此基础上,利用文献计量的方法对水体识别当前的研究热点进行梳理分析,针对现存问题和当前热点对基于遥感影像的水体识别未来发展趋势进行了展望。

数字经济发展、FDI与碳排放强度

促进经济低碳转型和构建双循环发展格局是我国当前面临的重大焦点问题.作为助推经济发展的重要引擎,数字经济能否促进低碳发展?基于2011—2020年中国30个省份面板数据从投入、产出角度测度数字经济发展水平,运用Tobit模型和门槛模型实证研究数字经济发展对碳排放强度的影响及FDI对上述关系的调节作用.研究表明:数字经济发展对碳排放强度有显著抑制作用,且FDI增强了数字经济发展的降碳效应;数字经济发展与FDI对碳排放强度均存在单一门槛效应.本文为理解数字经济的碳排放影响提供了新的分析视角,也为促进经济社会发展全面绿色转型、构建双循环新发展格局提供了政策启示.

一种改进Canny算子的图像边缘检测算法

在移动机器人自主作业时,环境中往往存在障碍物,路径规划避障时要进行动态目标检测.Canny边缘检测算法可以与众多动态目标检测算法相结合,提高目标检测的效果.但是传统Canny边缘检测存在着自适应性不强,边缘检测可能不连续,或者检测虚假边缘的现象.本文提出了一种优化Canny边缘检测算法,通过改进的自适应中值滤波来预处理图像,对算法效率及对噪声点的处理做出了优化,紧接着增加梯度计算方向,最后结合改进的大津阈值分割法,提出了三阈值分割法代替原始的阈值分割法使图像边缘信息更加完整准确.仿真结果表明,该算法在边缘检测准确率上对比传统Canny边缘检测,Sobel算子与较新改进算法均有20%左右的提升,该算法优化了传统算法检测的连续性和准确率.

基于去除土壤效应的烤烟叶面积指数及烟碱含量的无人机高光谱监测研究

[目的]土壤背景在无人机遥感监测中存在干扰作用,本文旨在对烟草长势和品质无人机高光谱监测进行去土壤效应的研究。[方法]通过实施2个品种、4个施氮水平互作处理的烤烟田间试验,利用无人机平台搭载的高光谱相机获取大田关键生育期的烤烟冠层反射光谱数据,并分别使用土壤植被组分光谱分解(3SV)算法与植被指数阈值法去除土壤效应后的各小区平均光谱,利用植被指数优化算法进行全生育期烤烟叶面积指数和烟碱含量的高光谱监测模型构建。[结果]在使用3SV算法后,波段组合与烟叶烟碱相关关系较高的区域分布在λ1:450~500 nm和λ2:580~660 nm组合以及λ1:630~670 nm和λ2:680~700 nm;波段组合与叶面积指数相关关系较高的区域分布于λ1:730~770 nm和λ2:750~800 nm组合以及λ1:510~600 nm和λ2:680~700 nm。基于3SV算法的烟叶烟碱含量与叶面积指数监测模型验证精度均较植被指数阈值算法处理后有不同程度提高,‘云烟87’烟碱的模型验证决定系数R 2从0.64提高到0.88,RMSE从0.71%降低至0.29%,效果最为明显。利用3SV算法与波段优化算法,筛选出与‘云烟87’和‘K326’叶面积指数关系最佳的指数分别为NDLI_(515,691)和NDLI_(764,799);与‘云烟87’和‘K326’烟碱含量关系最佳的指数分别为NDNI_(450,658)和NDNI_(456,654),并建立了适用于监测大田生育期的叶面积指数与叶片烟碱含量的模型。[结论]通过比较不同去除土壤背景算法,发现3SV算法提高了烟草叶面积指数与烟碱监测模型的精度,为无人机高光谱大面积监测烟草长势与品质提供了技术支持。

基于动态阈值分割法的接触轨图像关键特征点提取方法研究

在地铁系统中,接触轨的状态对于牵引供电系统的安全性至关重要,一旦接触轨几何参数超出正常范围,不仅会导致集电靴无法正常取流,进而影响运营车辆的顺畅运行,而且在极端情况下,还可能引发严重的安全事故。传统的接触轨几何参数测量方法在采集图像时通常面临背景复杂、干扰图像多等问题,以致检测数据量少、检测密度低,从而难以精确提取接触轨的关键特征信息。针对这一问题,文章提出一种新的方法,即结合动态阈值分割法、直线拟合以及投影计算的方式,有效解决接触轨特征点提取的难点,实现几何参数的精确测量。该方法不仅能够准确捕捉到接触轨的细微变化,还能够确保测量结果的可靠性和准确性。为进一步提高测量的便捷性和实用性,研究过程中同步研制出一套接触轨几何参数的便携式测量装置,并在地铁线路上进行现场应用示范,为实际运营中的接触轨状态监测提供有力的技术支持。

直埋热水供热管道泄漏定位检测实验研究

选用傅里叶滤波法和小波阈值法进行了管道泄漏信号降噪和泄漏定位的对比研究。在DN300管路的实验直埋热水供热系统上进行了泄漏检测实验,采用小管径支管和调节阀模拟泄漏点、加速度传感器测量声波振动信号,依次选用2种滤波方法对直埋热水供热管道泄漏的声波振动信号进行数据降噪处理,讨论了泄漏信号降噪前后的信号频域特征和定位精度。在北京市某小区直埋供热管道进行了声波降噪泄漏检测工程验证,定位偏差不超过1.0 m。研究表明,傅里叶滤波法和小波阈值法对直埋热水供热管道泄漏定位的声波振动信号降噪处理效果显著,小波阈值法保持了全频段的信号特征,可获得更高的定位精度。

基于分形理论的蚀变异常遥感解译——以广东阳山县为例

围岩蚀变异常是热液型矿床的重要找矿标志,运用遥感技术解译提取围岩蚀变信息是辅助地质找矿的重要手段。本文采用主成分分析法提取广东阳山地区Landsat-5的TM遥感影像中铁染和泥化蚀变信息,对影像中所提取的异常主成分进行“像元-面积”划分并统计像元个数,再将异常阈值进行分形非线性划分,得到更为精准的分级方法。门限法是基于突变点选择阈值进行等级划分,在提取蚀变异常的结果中往往会包含大量的背景信息,利用分形理论确定临界值进行分级减少了这些信息的影响。本次研究通过门限法和分形方法两种划分方法对研究区的蚀变异常进行对比,最后根据研究区蚀变异常信息的分形特征,利用求和方法对研究区的铁染和泥化蚀变异常信息进行分级。结果表明,相对于门限法,在遥感蚀变信息提取中分形方法加强了阈值选取的准确度,并发现研究区泥化蚀变与铁染蚀变主要分布于北东部及北部区域,其它区域小面积离散分布,这可为矿产勘查工作提供更好的技术支撑。

不同分级方法对区域滑坡易发性区划的影响

易发性分区是开展区域地质灾害风险评价的基础步骤,选取合理的分级方法对有效绘制区域滑坡易发性图意义显著,但鲜有研究对比了各易发性分级方法的优缺点,尤其是未能将历史滑坡与预测出的易发性指数相联接。针对该问题,以陕西省延长县为例采用3种机器学习模型计算滑坡易发性指数,即分类和回归树、随机森林和径向基函数;设计了5种易发性分级方法,划分不同的滑坡易发性等级,包括4种常规的基于地理信息系统的分级方法(自然断点、等间隔、分位数和几何间隔),同时考虑了滑坡与易发性指数间的非线性关联性的频率比阈值法。结果表明:3种模型的受试者工作特征(ROC)曲线下面积均大于0.75,但划分的易发性分级图分布模式却存在较大差异,使用几何间隔和分位数法的易发性图能在极高易发区中识别出更多滑坡,但这两种方法划分的极高和高易发区的总面积过大;使用等间隔法和频率比阈值法在极高和高易发区中的滑坡比率更大,说明识别出的滑坡更为集中。本文提出的频率比阈值法用于滑坡易发性分级,能为易发性的准确分区提供思路,为边坡稳定性较差区域的工程选址以及土地利用规划提供科学参考,提高地质安全评估及应急管理能力。

农业农村数字化对农户增收的影响机制研究

【目的】农业农村数字化是推动乡村振兴、建设农业强国的必由之路,对农户增收具有显著的赋能效应。构建农业农村数字化的综合评价体系,实证探究农业农村数字化的增收效应及作用机制,为缓解“数字鸿沟”难题、保障农业农村数字经济高质量发展提供政策启示。【方法】选取2011—2020年我国31个省(区)面板数据,运用熵权TOPSIS法对农业农村数字化水平进行测算,然后使用固定效应、中介效应考察数字化对农户增收的影响及作用机制,采用门槛模型探究数字化与农户增收之间的门槛效应。【结果】(1)农业农村数字化对农户增收有显著的促进作用,数字化水平每增加1%单位,农户收入平均增长57.4元;正向效应在东部地区较为显著,但在中部地区表现为抑制、西部地区促进效应并不明显,表明存在“数字鸿沟”;(2)农业农村数字化通过促进农户兼业发展、加速土地流转、提高农户融资概率、促进农产品销售等途径作用于农户收入增长;(3)数字普惠金融在农业农村数字化与农户增收之间存在显著的双重门槛效应,第一门槛值为33.401,第二门槛值为148.370。随着阈值区间的提高,农业农村数字化对农户收入增长呈现出先抑制后促进的“正U型”关系。【结论】农业农村数字化能够有效促进农户增收,但“数字鸿沟”困境仍然存在;提出加强数字化基础设施建设、提供农业数字化培训和教育、促进农村数字普惠金融发展、制定区域差异化的数字化发展策略等政策启示,以促进农户增收。

高精度管道漏风量测试仪的设计及实验研究

现有的国产漏风量测试仪普遍存在测量精度低、自动化水平低的问题,为此,基于漏风量测试仪的原理,开展了漏风量测试仪的结构设计、系统设计及整机实验研究。首先,对漏风量的测量过程、喷嘴流量测量原理进行了研究,推导了喷嘴流量测量公式,并根据相关标准设计了角接取压方式的喷嘴结构,基于仪器操作便捷性要求,对整机结构进行了设计;其次,采用空气密度补偿公式完成了高精度流量自适应测量,设计了基于自锁式电磁阀的换向调零电路,采用换向调零法对压差传感器零点漂移进行了补偿,使用小波阈值去噪算法消除了信号噪声,提高了流量的测量精度;采用抗积分饱和比例积分微分(PID)算法对流量进行了闭环控制;最后,研制了管道漏风量测试仪样机,开展了压差与流量测量精度与重复性实验。实验及研究结果表明:该高精度漏风量测试仪工作状态稳定,压差测量精度为±0.4%,流量测量精度为±2%;该漏风量测试仪的测量精度优于国内同类仪器,符合国家标准要求,具有良好的市场前景。

两类阈值法识别的东江流域水文干旱形成与演化过程差异

基于东江流域上、下游控制断面龙川站和博罗站1956—2010年逐月流量及流域内枫树坝、新丰江和白盆珠水库逐月入库和出库流量数据,采用水库调控流量还原法,结合动态阈值法和固定阈值法识别水文干旱,系统分析了两类阈值法识别的水文干旱形成与演化过程的差异及其对大型水库调控的响应规律。结果表明:两类阈值法针对的干旱本底概念不同,识别的水文干旱年内分布和干旱开始、峰值和终止月份差异显著;动态阈值法识别的水文干旱在年内各月均匀分布,固定阈值法识别的水文干旱集中分布在枯水季(10月至次年3月),干旱峰值多出现在11月至次年2月,干旱终止月份以汛前期3、4月为主,干旱开始、峰值和终止月份与研究区水文丰枯转换月份较吻合;两类阈值法均能较好地表征水文干旱的发展和恢复过程及其对大型水库调控的响应特征,即水库调控在缩短干旱历时、降低干旱烈度、延后水文干旱开始和峰值月份以及提前干旱终止月份等方面发挥重要作用。

脱轨系数数字特征求解的同分布概率演化法

为探究高速铁路列车的脱轨系数统计特性,提出同分布概率演化法研究其数字特征(均值与标准差)、阈值、概率分布和服从该分布的前提条件。采用该方法求得脱轨系数均值和标准差与横、竖向轮轨力数字特征的关系;本文方法证明脱轨系数满足高斯分布的数学条件;采用Monte Carlo法对脱轨系数的数字特征进行验证,并比较不同方法的计算效率;提出采用阈值估计法求脱轨系数的阈值。基于该方法,以动车组通过3跨桥梁为例,研究不同轨道谱、列车速度和桥梁动挠度等工况下的列车脱轨系数。计算结果表明:对常用高速铁路桥梁而言,脱轨系数具有高斯特性;本文计算方法能准确地求得不同工况下列车脱轨系数的数字特征,计算效率较高;脱轨系数的尾部分布不是高斯分布,不同工况需要采用相应的阈值估计法才能达到高斯分布3σ法则的置信水平。