三维指数型迎风格式以及在环境数值模拟中的初步应用

为了适应大气,海洋的环境数值模拟需要,在前人工作基础上提出了三维随流格式和指数型迎风格式。随流格式能使方程对流项中的对流速度误差明显减小。三维指数型迎风格式能有效抑制对流占优问题的数值振荡,并用简单的七点差分格式获得O（h2）精度的三维模式数值结果。因此,所建的模式具有格式简单,计算稳定性良好和计算精度较高的优点。初步计算表明,这个模式能有效应用于强迫-耗散型大气、海洋运动和环境问题的数值模拟。

不同程度DR对三维脉络膜血管指数变化的影响及其意义

目的采用扫频源光学相干断层扫描血管成像(SS-OCTA)测量糖尿病患者三维脉络膜血管指数(3D CVI)并评估其与不同程度糖尿病视网膜病变(DR)的关系。方法采用横断面研究方法,纳入2022年3—12月在合肥市第二人民医院就诊的139名受试者139眼,包括糖尿病患眼115眼和无糖尿病对照眼24眼。根据早期治疗糖尿病视网膜病变研究标准七视野彩色眼底图像对DR进行分级,将糖尿病患眼分为无DR组34眼、非增生性糖尿病视网膜病变(NPDR)组42眼、NPDR合并糖尿病黄斑水肿(DME)组21眼和增生性糖尿病视网膜病变(PDR)组18眼。采用SS-OCTA扫描以黄斑中心凹为中心3 mm×3 mm区域,利用仪器内置软件分别测量黄斑中心凹1 mm(C1)及旁中心凹3 mm(C3)3D-CVI、脉络膜血管体积(CVV)、脉络膜间质体积和脉络膜厚度;旁中心凹进一步分为上方、下方、颞侧、鼻侧区域,测量其3D CVI。3D CVI定义为CVV与脉络膜总体积的比值。比较各组间不同区域脉络膜参数差异;采用多重线性回归分析评估3D CVI的影响因素。结果各组受检眼3D CVI-C1和3D CVI-C3总体比较差异均有统计学意义(F=3.103、3.036,均P<0.05),其中PDR组3D CVI-C1小于无DR组,3D CVI-C3小于对照组和无DR组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。各组受检眼旁中心凹下方和鼻侧3D CVI总体比较差异均有统计学意义(F=2.714、4.020,均P<0.05),其中PDR组下方3D CVI小于无DR组,PDR组鼻侧3D CVI均小于对照组、无DR组、NPDR组和NPDR合并DME组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。多重线性回归分析显示控制年龄、病程和糖化血红蛋白后,DR病变程度是中心凹及旁中心凹3D CVI的影响因素,PDR眼对中心凹及旁中心凹3D CVI影响最大,与无DR眼相比,PDR眼中心凹3D CVI降低0.019(95%CI:-0.031~-0.007,P=0.003),旁中心凹3D CVI降低0.019(95%CI:-0.030~-0.008,P=0.001);与无DR眼相比,NPDR合并DME眼中心凹3D CVI降低0.014(95%CI:-0.027~0.000,P=0.044)。结论黄斑中心凹3D CVI与DR严重程度有关,黄斑区脉络膜中大血管3D CVI的降低可能是DR加重的敏感指标。

基于倾斜摄影测量的三维景观指数构建——以山东田横岛为例

景观指数是用以反映景观生态结构的组成和空间配置特征的定量指标。当前的景观指数体系普遍建立在对二维空间特性的表征上,评价结果难以准确反映真实三维景观系统的格局与构成,亟需一套描述海岛三维景观特征的指标体系及全过程评价方法。以山东省田横岛为例,基于无人机倾斜摄影测量点云,采用深度学习方法进行点云分类处理,构建了一套涵盖类型及景观尺度的6个三维景观基础指标用以定量化描述海岛三维景观特征,并建立了评价人类建设活动对海岛生态系统影响程度的建筑物景观指数。结果表明:基于三维景观基础指标分析,田横岛建筑物三维体量较低且空间分布较为密集,高大植被类型具有较高的隔离度、规律性和空间聚集性,低矮的植被类型则多样性、紧凑性和连通性更大;由于存在维度差异,三维景观指数比二维景观指数包含了更多的空间信息且受地面起伏影响程度较大;同一景观类型下,形状指数TLSI对于高度变化更为灵敏(灵敏度指数为7.480);同一景观指数下,建筑物类型较空间特征不规律的植被变化更大(灵敏度指数为5.861),且受建筑物设计特征的影响;田横岛三维建筑物指数TBI为0.523,其大小随着建筑物的愈加密集、复杂而增加,较建筑物密度指数和空间拥堵指数可更好表达人工构筑物对海岛三维景观格局特征的影响程度。研究旨在为基于现代测绘技术支持下的三维景观指数构建、发展三维空间景观规划与管理评价体系提供方法学支撑和案例研究。

基于三维光谱指数的春小麦SPAD高光谱估算

为探讨三维光谱指数(TBI)对春小麦(Triticum aestivum L.)SPAD(Soil and plant analyzer development)估算的可行性,在田间尺度上以春小麦为目标,采集抽穗期冠层高光谱数据并计算任意波段组合的三维光谱指数,构建基于最优三维光谱指数的春小麦SPAD估算模型。结果表明,在400~1300 nm波段处三维光谱指数TBI-1_((849、850、850 nm))、TBI-2_((849、850、997 nm))、TBI-3_((850、849、850 nm))、TBI-4_((849、849、850 nm))分别与SPAD呈极显著相关(P<0.01);采用人工神经网络(ANN)、K近邻(KNN)、支持向量机(SVM)3种机器学习算法,建立春小麦SPAD估算模型,通过模型的估算对比发现,KNN算法构建的模型估算效果(R^(2)=0.79,RMSE=2.68,RPD=2.25)优于ANN、SVR算法。

基于三维景观指数的城市景观美学特征定量表达——以深圳市为例

城市景观由自然元素与人工元素构成,以建筑为主体,辅以外部空间环境。对城市景观美学价值的研究有利于探讨如何提升城市形象及居民生活环境,为城市规划设计纳入了感性与理性结合的合理途径。景观美学特征以不同方式影响整体景观质量,合理运用景观指数对城市景观美学特征进行量化表达,是评估景观质量的重要前提。在整理借鉴景观美学相关研究的基础上,结合景观生态学理论基础,以城市空间内部审美者的角度将城市景观五大美学特征,包括自然性、开阔性、多样性、奇特性和协调性,转化为可定量表达的二维及三维景观指数。量化指标易使用数据进行快速评估,对于城市规划设计有着积极意义。

北京山区森林生态系统三维褶皱指数

在北京山区9个自然保护区(林场)设置了10块公顷级标准地,通过对乔木基本因子的调查,运用Delaunay三角网技术,建立了森林生态系统三维褶皱指数。结果表明:在所选取的10块样地中,5号样地三维褶皱指数最大,森林生态系统结构最为稳定;9号样地三维褶皱指数最小,森林生态系统结构相对最不稳定。通过对比分析,森林生态系统三维褶皱指数的大小不仅能够反映森林生态系统稳定性的强弱,而且计算过程突破了树种的限制,为评价森林生态系统的稳定性提供了参考。

基于土地利用的三维景观格局指数变化分析

由于传统二维景观格局指数未考虑地形特征对景观格局指数的影响,为进一步研究地形结构对景观格局指数的影响,以重庆主城区为研究对象,利用ENVI5.2、ArcGIS10.5、Fragstats4.2平台,对重庆主城区不同城市化阶段的Landsat影像数据进行土地利用变化和三维景观格局分析。结果表明,2008-2018年研究区土地利用面积发生了较大变化,表现为林地和建设用地增加,耕地减少,湖泊与河流面积变化不大;景观格局变化主要表现为景观受人类干扰较强,随着城镇规划越来越合理,景观破碎度减少,景观异质性降低。通过对比二维景观格局指数发现,三维景观格局指数更能反映研究区的景观格局。

基于Delaunay三角网的森林生态系统三维褶皱指数计算

为解决森林生态系统三维褶皱指数计算的灵活性差、效率低和准确率不高的问题,根据三维褶皱指数的数据计算模型和Delaunay三角网面积的相关性,详细阐述了利用三角网生长法构造Delaunay三角网的算法,采用主流前端框架实现了三维褶皱指数计算系统。通过在页面上导入的制式Excel表格数据,系统可以自动绘制出Delaunay三角网,并结合输入的长宽信息,自动计算出相应的三维褶皱指数,从而对该森林生态系统结构的稳定性进行评价。

湛江高桥不同潮带红树林三维褶皱综合指数比较分析

本文对森林生态系统的三维褶皱指数进行改进,提出三维褶皱综合指数FS,I,C。利用该指数对广东湛江高桥红树林保护区不同潮带群落进行实证调查计算,得出外带样方1的Delaunay三角网结构最为复杂,综合指数为19.936。最后得出潮带群落稳定性是外带>内带>中带。该结果给红树林的保护提供一定的参考。总的来说,该综合指数方便进行系统结构稳定性的分析,可作为森林健康评价和稳定性评价的指标。

血清PLGF/sFlt-1联合胎盘3D-PDI对子痫前期的预测价值

目的探讨血清胎盘生长因子(PLGF)/可溶性血管内皮生长因子受体-1(sFlt-1)联合胎盘三维能量多普勒指数(3D-PDI)对子痫前期(PE)的预测价值。方法选取2021年1月至2022年12月于我院就诊且有PE高危因素的孕妇120例,随访至分娩后1周。于孕14~20周常规产检时检测血清PLGF和sFlt-1水平,并计算PLGF/sFlt-1比值,同时超声检测胎盘3D-PDI,包括血管化指数(VI)、血流指数(FI)、血管化-血流指数(VFI)。根据孕20周后是否发生PE,分为PE组(55例)和对照组(65例),根据病情轻重将PE组进一步分为非重度PE组(35例)和重度PE组(20例)。比较各组PLGF/sFlt-1及3D-PDI,并分析PLGF、sFlt-1与3D-PDI的相关性,绘制受试者操作特征(ROC)曲线,分析各指标单独或联合预测PE的价值。结果2组孕妇年龄、检测孕周、妊娠高血压史及生育史等均无差异(P>0.05)。PE组收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、24 h尿蛋白水平、早产率、新生儿重症监护室入住率及孕前体质量指数均高于对照组(P<0.05),新生儿体质量低于对照组(P<0.05)。PE组血清PLGF/sFlt-1、3D-PDI均低于对照组,重度PE组血清PLGF/sFlt-1、3D-PDI均低于非重度PE组(均P<0.05)。PLGF与VFI呈显著正相关(P<0.01),sFlt-1与VFI呈显著负相关(P<0.01)。ROC曲线分析显示,PLGF/sFlt-1、VI、FI、VFI对PE均有预测价值,VI、FI、VFI联合预测PE的价值高于各参数指标[曲线下面积(AUC)=0.951],血清PLGF/sFlt-1、VI、FI、VFI四者联合预测价值最高(AUC=0.987)。结论PE患者孕早期血清PLGF、sFlt-1与胎盘VFI均具有显著相关性,且孕早期血清PLGF/sFlt-1及胎盘VI、FI、VFI均减低,4种指标联合应用预测PE的效能最高,可为临床早期筛查或预测PE提供参考。

2D与3D景观指数测定山区植被景观格局变化对比分析

植被和土地覆盖变化是环境变化的一个重要因素,同时也是引起景观和生态系统变化的重要原因。景观指数是定量分析植被和土地覆盖变化的重要研究方法之一。以滇西北高山峡谷区为案例区,比较分析传统2D景观指数和3D景观指数进行植被变化定量测定的差异。研究主要选取了基于斑块面积和周长几个常用指数来进行比较分析。研究结果表明在斑块层次上,除了分维数指数,其他指数的三维方法计算值显著地高于二维方法计算值;在类型层次上,三维的类型面积指数、平均斑块面积指数、平均最小邻近距离指数测定的变化值显著大于二维的相应指数测定变化值,但是二维和三维平均形状指数和分维指数测定的植被斑块的平均形状变化结果没有显著差异;在景观层次,只有三维的平均斑块面积和最小邻近距离指数测定的变化结果显著高于二维的平均面积和最小邻近距离指数测定的变化结果,其它指数如形状指数、分维指数、多样性指数和均一度指数等测定出两个不同时期的植被图格局变化结果均无显著差异,主要由于这些指数是采用面积和周长的对数或者比值计算得出,从而缩小了斑块表面面积与平面面积,表面周长与平面周长之间的差异。总体而言,利用二维景观指数在进行定量分析山区植被格局变化时,往往低估了其类型面积、平均斑块面积、斑块邻近距离等指数变化量,而三维景观指数得到相对较精确的变化值。

三维彩色能量成像评价正常妊娠胎盘血流灌注

目的探讨三维彩色能量成像(3DCPA)测量胎儿胎盘的三维能量多普勒指数与孕龄的相关关系及其临床意义。方法采用Voluson730expert三维超声成像系统的3DCPA测量130例20～40周的胎儿胎盘的血管化指数(VI),血流指数(FI),血管化血流指数(VFI),并与孕龄比较分析。结果胎儿胎盘的三维能量多普勒指数与孕龄呈直线相关,以孕龄为自变量,胎儿胎盘的三维能量多普勒指数为因变量的直线回归公式为VI=0.297×GA-3.428(r=0.59,n=130,P<0.0001)FI=0.23×GA+27.516(r=0.32,n=130,P<0.0001),VFI=0.115×GA-1.509(r=0.59,n=130,P<0.0001)。结论3DCPA可以作为妊娠中观察胎盘血管树发育的工具,胎儿胎盘的三维能量多普勒指数与孕龄的增长以及胎儿各生长参数积极相关。

三维能量多普勒超声定量监测子痫前期胎盘血流灌注的临床价值

目的利用三维彩色能量多普勒超声成像(3D-CPA)结合其定量参数测定VOCAL功能,探讨3D-CPA对妊娠高血压综合征子痫前期患者胎盘内血流灌注显示情况、三维能量多普勒指数与二维彩色多普勒指数的相关性并评价其临床意义。方法采用GE公司Voluson 730三维超声成像系统的3D-CPA测量39例妊高征子痫前期及19例正常孕妇的胎儿胎盘的血管化指数(VI),血流指数(FI),血管化-血流指数(VFI),并与胎儿脐动脉S/D值、子宫动脉PI值以及胎儿大脑中动脉PI值比较分析。结果子痫前期患者胎儿胎盘的三维能量多普勒指数低于正常组且与脐动脉、子宫动脉、大脑中动脉血流指数相关。结论三维彩色能量多普勒超声成像(3D-CPA)技术是一项观察胎盘血流灌注的非常实用的方法。血管化指数(VI),血流指数(FI),血管化-血流指数(VFI)可直接反映子痫前期胎盘血流灌注情况,对了解胎盘功能及估计胎儿预后具有实际应用价值。

三维定量荧光录井解释评价方法研究

二维定量荧光录井检测精度相对较低,荧光谱图所反映的信息量欠丰富,虽然在一定程度上可以满足录井解释评价的要求,但解释评价符合率低;三维定量荧光录井虽然检测精度高、谱图信息丰富,但目前国内各油田尚无定型的解释评价标准和方法。针对这一现状,以吉林探区为例,在深入分析荧光谱图中反映最大荧光强度特征峰位最佳激发波长和发射波长的基础上,得出了利用特征峰位识别含油样品原油性质的标准;在详细分析如何确定二维、三维油性指数的条件下,建立了运用二维、三维油性指数判断油质的标准;通过对10口井54层岩屑样品的二维、三维定量荧光油性指数的统计分析,结合试油结果,分别建立了二维油性指数与单点标定相当油含量油水层解释评价图板和三维油性指数与体积标定相当油含量油水层解释评价图板。实际应用和统计分析表明,含油样品原油性质的识别标准行之有效,储集层解释评价方法具有一定的可行性。

深圳市福田区三维城市景观格局变化特征

城市景观是景观变化最快的类型之一,建成景观与绿地景观格局和功能的相互影响及空间配置是城市景观优化的核心。在紧凑型城市快速发展过程中,城市垂直方向增长成为主要扩展方式。如何定量分析三维城市景观格局变化,为城市景观优化提供科学依据还有待深入。选取深圳市福田区,以高分辨率遥感数据和建筑普查数据为基础,运用景观格局指数和景观连通性等方法定量分析建筑景观和绿地景观变化及空间影响。研究结果表明:(1)2003—2016年,福田区建筑景观主要表现为垂直向的立体扩展模式,新增建筑主要为高层和超高层建筑,建筑平均高度增加6.53m,立体空间体积增加135.58×10^6m^3,建筑密度仅增加2.42%,建筑景观高度差异逐渐增大,呈现出明显的三维空间异质性。(2)2003—2016年,建筑景观格局由“阶梯式”转变为“金字塔”形,受益于建筑景观的垂向增长,建成景观与绿地景观比例由1.20∶1调整为0.99∶1,建成景观减少4.03km^2,绿地景观增加2.80km^2。(3)建成景观的三维立体化释放了绿地景观用地空间,同时也限制了绿地景观的外部连通性,绿地景观连通性较低,大型绿地斑块间缺乏廊道连通,呈现孤岛化。研究可为城市景观空间优化和国土规划等实践提供科学依据。

基于高空间分辨率遥感影像的三维绿度度量

绿地的科学度量是城市绿地合理规划的基础,绿化指标是城市规划者在绿地建设中的重要依据。目前城市绿地建设中广泛应用的绿化评价指标均为二维指标,其对于绿地的评价过于宽泛,难以反映绿地立体景观及其生态效益。为此,基于高分二号遥感影像构建三维绿度指数(three-dimensional green index,TGI),以期更加准确地度量城市绿地建设质量。首先,采用面向对象的分类方法提取植被及其阴影信息;然后,根据植被高度和阴影长度的几何关系模型反演植被高度;最后,构建TGI,并以深圳市福田区沙头街道为研究区进行实验,与传统的绿化覆盖率指标进行比较分析。结果表明,与绿化覆盖率相比,TGI能够更客观细致地评价绿地立体景观,反映绿地实际生态效益,能够在城市绿地建设中为规划、决策、管理提供更加科学合理的绿度度量依据。

建筑三维空间形态对地气能量动态、空气温度和相对湿度的影响

建筑对城市能量分配和微气候起着重要作用,探讨建筑三维空间形态与地气能量/微气候关系对气候适应性城市建设具有重大意义。基于ENVI-met的多情景模拟结果和增强回归树量化了建筑三维分形维数和三维形状指数对地气能量指标(净辐射、土壤热通量、建筑储热、感热通量和潜热通量)、空气温度和空气相对湿度的影响。研究结果表明,建筑三维分形维数、三维形状指数与地气能量动态、空气温度和空气相对湿度存在非线性关系。白天,当三维分形维数高于2.4,或三维形状指数低于2.0时,随着三维分形维数或三维形状指数的增加,三维分形维数和三维形状指数与净辐射、土壤热通量、建筑储热、感热通量、潜热通量和空气温度呈现统计负相关。夜间,当三维分形维数高于2.4,三维分形维数与感热通量和空气温度呈现负相关;与土壤热通量和潜热通量呈现正相关。夜间,当三维形状指数小于2.0时,三维形状指数与空气温度、空气相对湿度呈现负相关。当三维形状指数在2.0—2.5时,三维形状指数与感热通量、潜热通量呈现负相关;当三维形状指数高于2.5时,三维形状指数与感热通量、潜热通量不存在统计关系。白天,建筑三维分形维数的增加,净辐射、土壤热通量、建筑储热、感热通量、潜热通量和空气温度分别下降1.0、7.0、15.0、20.0、10.0 W/m^(2),0.2℃。三维形状指数的增加,净辐射、土壤热通量、建筑储热、感热通量、潜热通量和空气温度分别下降0.5、3.0、10.0、10.0、10.0 W/m^(2),0.05℃。

印度能源可持续发展面临的问题

构成能源系统的能源安全、能源公平和环境可持续三个维度的表现,是衡量一个国家能源可持续发展状况的重要标准。从世界能源理事会发布的能源三维指数报告来看,印度能源系统的三个维度都存在不同程度的问题,其能源安全形势较为严峻、能源公平程度极低、环境可持续状况极差,这些问题严重制约着印度能源可持续发展。

基于实测光谱和国产高分五号高光谱卫星的铁尾矿表层含水率遥感反演方法研究

尾矿库作为高势能的人造泥石流危险源,在尾砂含水量过高时有溃坝风险,低含水量状态下产生扬尘则会危害周围环境。尾砂含水量实时、动态监测对于尾矿库安全状况及矿区环境保护具有重要意义。相比传统采样化验手段,高光谱遥感拥有观测面积大、数据实时易获取、光谱信息丰富的特点,为快速、高精度尾矿水分监测提供了手段。以鞍山-本溪铁矿群中的高硅型铁尾矿为研究区,实地采集尾砂样品77个,利用可见光-近红外(350~2500 nm)光谱仪获取其光谱数据,分析不同含水率尾砂光谱特征及机理;引入竞争性自适应加权重采样法(CARS)筛选水分敏感波段,并基于敏感波段建立三维波段光谱指数(TBI),结合随机森林(RF)、粒子群优化的极限学习机(PSO-ELM)及卷积神经网络(CNN)算法建立尾砂水分反演模型,以国产高分五号高光谱卫星为数据源进行模型应用,获取尾矿库表层含水时空分布特征。结果表明:(1)尾砂光谱反射率随含水率升高明显下降,在1455和1930 nm处出现O—H吸收特征,吸收深度随含水率减小而逐渐减小;(2)基于CARS方法能够对高光谱数据(305波段)有效降维,筛选出18个水分敏感波段,进一步利用敏感波段构建不同形式的尾砂含水率TBI指数集,其中三维差值指数TBI5=(R1097.47-R1990.67)-(R1990.67-R437.39),与水分含量相关性最高,达到0.84;(3)对比RF,PSO-ELM及CNN方法以及不同形式的输入数据,基于尾砂含水率TBI指数联合反射率数据集作为输入数据进行CNN建模,室内光谱模型达到验证精度R2=0.92,相对分析误差RPD=3.43,基于该模型利用高分五号卫星数据反演可获取研究区尾砂含水率空间分布结果,实地验证R2达到0.79,相对分析误差RPD=2.20,获得较好的预测效果。可为基于高光谱技术的铁尾矿水分含量大面积实时快速监测提供参考。

我国商业银行资产结构优化研究

首先用银行多个收益和风险指标构建了综合收益率和综合风险系数,然后将其作为被解释变量,利用商业银行分类资产建立了资产效率模型。又在此基础上构建了一个资产规模、资产结构和资产效率的三维效应指数,利用该指数建立了商业银行资产结构优化模型。最后利用该模型对我国16家上市商业银行的资产结构进行了优化,并根据优化结果对我国商业银行的资产结构进行了评价。