非线性sine-Gordon方程的连续时空混合有限元方法

该文将混合有限元方法和连续时空有限元方法相结合,构造了sine-Gordon方程的连续时空混合有限元离散格式,引入独立变量p=u_(t)来求解,并将时间变量和空间变量都用有限元方法处理.此格式可以将方程降阶,降低有限元空间的光滑性要求,同时在时间和空间两个方向都能发挥有限元方法的优势,获得时空高精度的数值解.理论分析中严格证明了数值解的稳定性,给出了u和p的误差估计.最后通过数值算例的结果展示了格式的有效性和可行性.

数字经济时代跨境电商课程多维时空混合式教学探索

数字经济时代,跨境电商已处在向商务智能化急速转型阶段,对数字经济应用型人才需求大大提升,跨境电商课程改革势在必行。以安徽省级跨境电商示范课为例,对照新文科建设及“金课”标准,创设“理论(双语)+实践(大数据运营)+课赛融合”的多维时空混合式教学模式,以期能使学生跨境电商语言能力、大数据分析能力、跨境电商运营能力等各方面得到提升,实现跨境电商高级复合型人才的培养。

移动P2P环境下基于时空混合多描述编码的H.264编码器优化算法

目前,很多改进多描述编码(multiple description coding,MDC)的算法大多把重点放在减少冗余以及码字在各个描述的合理分配上,而忽略了数据中包含的信息量以及对编/解码器恢复图像时的重要程度。针对上述问题以及时间插值的MDC方案和空间插值的MDC方案各自的优缺点,设计了一个基于信息度优化的时空混合多描述编码的方案,该方案充分利用了H.264编/解码器的特点,预先估计出各帧数据中对恢复图像的作用比,再利用不同级别的时空混合编码方案使多描述编码的码率分配更加合理。实验证明,在码率相差不大的前提下,其显著提高了丢失描述情况下视频的恢复质量。

基于时空混合图卷积网络的机器人定位误差预测及补偿方法

工业机器人作为智能制造的重要载体,在大范围复杂任务中具有巨大潜力。但是,定位精度低且难以控制的问题阻碍了机器人在高精度任务的进一步推广。为了提升机器人作业精度,该文提出一种基于时空混合图卷积网络的机器人定位误差预测及补偿方法。首先通过设计图关系编码模块、时空混合特征解码模块,构建基于图卷积网络的机器人位姿误差预测模型;然后,针对传统迭代补偿方法中机器人逆解次数多导致效率低的问题,该文将定位误差补偿问题转化为优化问题,并利用遗传算法同时对位置和姿态进行误差补偿;最后,通过拉丁超立方抽样方法获得训练集,实现机器人定位误差预测模型的训练,并通过实验验证了定位误差预测的准确性以及补偿的效果。

Sobolev方程的H^1-Galerkin时空混合有限元分裂格式

研究了一维Sobolev方程的H^1-Galerkin时空混合有限元分裂格式,格式中有限元空间可以利用不同次数的多项式空间,不需要满足LBB条件,避免求解耦合方程组,能同时得到时间和空间两个变量的形式高阶精度,且能同时高精度逼近渗透流体的浓度u,浓度梯度q和流体通量σ.通过格式分裂,时空统一处理,引入时空投影算子等方法,证明了H^1-Galerkin时空混合有限元解的存在唯一性,稳定性和误差估计,并给出数值算例验证格式的有效性和可行性以及理论分析结果的合理性.

粘弹性波动方程的H^(1)-Galerkin时空混合有限元分裂格式

构造一维粘弹性波动方程的H^(1)-Galerkin时空有限元分裂格式.这种新的分裂格式在时空两个方向同时利用有限元离散,具有H^(1)-Galerkin混合有限元方法和时空有限元方法的优点,如在不受LBB相容性条件限制的同时能够高精度逼近流体的压力和达西速度,有限元空间可以利用不同次数的多项式空间,能同时得到时间和空间两个变量的形式高阶精度等.通过构造时空投影算子并讨论其相关逼近性质,证明了解的存在唯一性和稳定性,给出混合时空有限元解的误差估计,给出数值算例验证了理论推导结果的合理性和算法的有效性,并和传统H^(1)-Galerkin方法做比较,得到了更小的误差和超收敛阶.

智能化测绘的混合计算范式与方法研究

传统数字化测绘产品在数字经济、数字治理与数字生活等方面发挥着越来越重要的时空基底和关键生产要素作用,但其精细程度、更新周期、服务方式难以满足数智新时代下的高质量发展需求。因此,迫切需要实现数字化测绘到智能化测绘的转型升级,通过构建新型时空新型基础设施以全方位提升高品质的时空信息供给能力、高层次的时空数据分析能力,以及高水平的时空知识服务能力。本文从测绘自然智能与人工智能结合的必要性分析出发,首先讨论了测绘智能计算的基本概论及内涵,然后提出了智能化测绘知识为引导、数据为驱动、算法为基础、服务为支撑(KDAS)的混合智能计算范式并梳理了其构建基本任务,最后从感知、认知、表达与服务4个维度研究并系统阐述了智能化测绘的混合计算关键技术和相应途径,试图为混合计算赋能智能化测绘知识体系构建以及产业发展升级搭建基础研究框架。

基于全卷积时空网络的数据预测案例分析

阐述基于案例数据,利用图示表学习来捕捉潜在的动态特征。提出时空混合效应卷积模型来预测数据的趋势,将潜在传播模式编码到学习模型中,从数据的时间序列中提取出效应传播的等效网络,并建立混合消息传递机制。在多个公开数据集上对该方法进行评估。实验结果显示了模型的优越性,体现图神经网络在案例预测中的实用价值。

基于低对比度红外图像时空信息的气体泄漏检测

气体泄漏事故造成的危害是多方面的,如环境污染、人员财产损失、火灾爆炸。红外热成像作为可实现大范围快速成像的定性探测技术被广泛使用,相比一般红外图像,气体红外图像的对比度更低,边缘更加模糊,不易识别。针对上述问题,本文提出一种基于混合高斯背景建模的低对比度气体红外图像泄漏检测方法。首先,在预处理阶段,提出时域自适应帧间滤波算法实现红外图像的降噪和细节保持;然后,基于空域信息和梯度信息约束,提出时空混合高斯背景模型实现泄漏气体目标的前景的初步提取;最后,为更好地去除前景检测中干扰的运动目标,利用改进的快速鲁棒的模糊C均值聚类方法实现气体区域的自适应分割。实验结果表明,在5 m的泄漏距离下,该检测算法可有效提高准确率,弥补气体区域空洞问题,降低其他运动物体的干扰,气体泄漏检测准确率在92.3%~96.3%,与其他算法相比具有显著的抗干扰和区域分割能力。

时空混合调制型偏振干涉成像光谱仪数据处理研究

研究了基于Savart偏光镜的偏振干涉成像光谱仪在时空混合调制模式下图像形成、数据分布的特点,论证了视场补偿型偏振干涉成像光谱仪更适用于单色光条件下的时空混合调制工作模式,并提出了时空混合调制模式下数据采集与处理的基本原理及其需要注意的问题与解决方法.最后,应用这种方法对实验获取的干涉图进行了数据处理,并成功复原出了光谱.

时空混合调制型偏振干涉成像光谱仪干涉图获取模式研究

基于自行研制的时空混合调制型偏振干涉成像光谱仪(TSMPIIS),提出了一种新的干涉图和光谱的获取模式,分析了干涉数据的排列方式,详细阐述了不同时刻获得的一系列干涉图组合的方法,并由TSMPIIS获得了单色光和复色光的干涉图.理想的干涉图和复原光谱充分显示了这种探测模式的优越性,如宽场、高探测灵敏度和高通量等.

基于时空混合效应模型的京津冀PM_(2.5)浓度变化模拟

为揭示京津冀地区高精度PM_(2.5)的时空分布特征,以空间分辨率为1 km的MAIAC AOD数据为主要预测因子,以气象数据、植被指数、夜间灯光数、人口密度和海拔数据作为辅助因子,构建了一种新的时空混合效应模型(STLME),在拟合最优次区域划分方案基础上对京津冀地区PM_(2.5)浓度进行预测分析.结果表明,基于STLME模型的ρ(PM_(2.5))预测精度高于传统的线性混合效应模型(LME),其十折交叉验证(CV)R^(2)为0.91,明显高于LME模型的0.87,说明STLME模型在同时校正PM_(2.5)-AOD关系的时空异质性方面具有优势.最优次区域划分方案识别出PM_(2.5)-AOD关系的空间差异,并结合缓冲区平滑方法,提高了STLME模型预测精度.京津冀PM_(2.5)浓度时空变化差异显著,高值区主要分布在以石家庄、邢台和邯郸为中心的河北南部,低值区则位于燕山-太行山区;冬季PM_(2.5)污染最严重,其次是秋季和春季,夏季污染最轻.STLME模型提供的高精度PM_(2.5)浓度时空分布预测结果,为京津冀地区与PM_(2.5)污染相关的健康风险评估提供了科学依据,也为大气污染源识别提供了科学参考.

针对快速序列视觉呈现脑电信号的时空混合特征提取方法

快速序列视觉呈现脑机接口(RSVP-BCI)是目前基于人脑对目标进行早期发现任务中最为常用的技术,该技术能够获取人脑对环境的快速感知。脑电信号(EEG)具有非平稳和信噪比较低的特点,因此在单次试验中准确解码大脑活动较为困难。为解决RSVP-BCI技术中单次试验分类准确率不高的问题,本文提出一种基于时空域混合特征提取的新方法。该方法充分考虑大脑活动的时空模式,分别在时域和空域采用主成分分析(PCA)和共空间模式(CSP)对EEG信号进行特征提取,构成时空混合CSP-PCA(STHCP)方法,通过时域、空域两次特征提取最大化目标类与非目标类之间的判别距离,有效地降低特征维数。STHCP的单试次解码曲线下面积(AUC)较三种基准算法[空间加权费希尔(Fisher)线性判决-PCA(SWFP)、CSP及PCA算法]分别提高了17.9%、22.2%及29.2%,为利用RSVP-BCI技术进行快速高效的目标检测提供了新方法。

中小流域时空变源混合产流模型及参数区域化方法研究

针对山丘区中小流域洪水预报面临的产流机制混合多变和模型参数难以获取的问题,提出了适用于缺资料地区的中小流域时空变源混合产流模型和基于机器学习CART的参数区域化方法。在小流域地貌水文响应单元划分基础上,利用GARTO非饱和下渗计算模型,从超渗/蓄满机制的平面混合、垂向混合和时段混合三个方面构建时空变源混合产流模型,并采用机器学习CART方法进行模型参数区域化研究。选取不同地貌类型区的15个流域和河南省19个小流域实测降雨径流资料分别对模型适用性和参数区域化方法进行了验证。结果表明,通过与国内外8个水文模型的对比验证,时空变源混合产流模型模拟平均纳什系数为0.78,比其他模型提高约20%;利用本模型和CART参数区域化方法在河南省19个流域计算的平均纳什系数为0.70,比参数随机移植结果提高了35%,本模型和参数区域化方法在山丘区中小流域洪水模拟中应用效果较好。

混合时空地理加权回归及参数的两步估计

针对全局平稳特征和时空非平稳特征同时存在的现象,提出了混合时空地理加权回归方法(Mixed Geographically and Temporally Weighted Regression,MGTWR),给出了MGTWR的数学定义和回归参数的两步估计。同时,介绍了调整型带宽选择机制下的权重计算方法和基于Akaike信息准则(Akaike Information Criterion,AIC)的参数优化方法。采用复杂程度不同的模拟数据来测试方法的性能。结果表明,MGTWR和GTWR的R2大于0.8,能模拟全局平稳特征和时空非平稳特征的现象,但MGTWR显著优于GTWR。MGWR因无法探测时间平稳特征,模拟效果最差。此外,数据复杂程度影响MGTWR,GTWR和MGWR的性能,数据越简单模拟效果越好。

时空变源混合产流模型及其在小流域洪水模拟中的应用——以四川省、甘肃省的4个小流域为例

近年来山洪灾害造成的人员伤亡和财产损失不断增加,基于GIS和遥感数据的水文模型为山洪预报提供了新的思路。利用DEM和遥感数据提取小流域基础属性并划分地貌水文响应单元,利用垂向混合产流计算产流量,采用包气带非饱和土壤计算下渗,建立垂向上的时空变源混合产流模型。利用时空变源混合产流模型,模拟四川省和甘肃省4个流域多场次洪水过程,通过SCE算法进行参数率定和产流分析。结果表明:模型模拟与实测数据基本吻合,纳什效率系数均超过0.8;四川和甘肃两省小流域受到下垫面信息影响,主导产流成分不同。模型能够提供较为精确的山丘区流域洪水预报。

改进的指数函数方法求时空分数阶混合(1+1)维KdV方程的新精确解

借助修正的Riemann-Liouvielle分数阶导数,采用了改进的指数函数展开法,得到了时空分数阶混合(1+1)维KdV方程的新精确解。先将时空分数阶混合(1+1)维KdV方程转化为整数阶方程;其次引入新的辅助常微分方程,得到方程在不同约束条件下的新精确解,最后对具有代表性的第一种情形下的新解进行了计算机仿真。

昆虫种群动态时空回归预测方法及应用研究

根据昆虫种群内个体空间相互作用的特点，提出分析昆虫种群时空相关的三维相关图方法及种群动态预测的时空混合回归模型。对马尾松毛虫幼虫密度分布的预测采用了时空自回归加时空趋势面的形式，预测的马尾松毛虫幼虫的平均密度和实测的平均密度在时空变化的趋势上是完全一致的，而且预测结果给出了马尾松毛虫幼虫密度分布的图象形式，给防治决策提供了方便。

设计暴雨雨型对高植被覆盖流域径流形成影响的数值模拟

为分析设计暴雨雨型对山区小流域山洪灾害的影响,应用时空变源混合产流模型,以四川省关口、汉王场为研究区域,分析高植被覆盖流域对不同重现期以及不同设计暴雨雨型条件下降水的响应规律,并对不同雨型及重现期条件下流域的洪峰流量、峰现时间、洪峰滞后时间等量值进行对比分析。结果表明:时空变源混合产流模型在高植被覆盖流域洪水模拟应用过程中能够取得较好的模拟精度,具有一定的适用性;关口、汉王场流域同一重现期条件下偏后型雨型相对于偏前和居中型条件下形成的洪峰流量更多,但偏前型雨型相对于居中型和偏后型雨型而言形成的洪水总量更大;在不同雨型条件下,随着重现期的增加,关口、汉王场流域的洪峰流量均是呈现增加的趋势;林草植被覆盖率为汉王场>关口流域,关口流域在不同重现期设计暴雨雨型条件下的峰现时间均是提前于汉王场流域,林草植被覆盖对于洪水的径流过程具有一定的调节作用;关口流域和汉王场流域洪峰出现时间相较于暴雨雨峰出现时间的滞后时间均为偏前型>居中型>偏后型;揭示西南山区高植被覆盖流域对于不同重现期设计暴雨雨型条件下的量化规律,在分析西南山区高植被覆盖流域暴雨洪水的形成过程、提高流域洪水预报精度与防洪减灾能力方面具有指导意义。

基于多级微镜的傅里叶变换成像光谱仪干涉成像系统分析与设计

为了实现傅里叶变换成像光谱仪的静态化与高通量,提出一种基于多级微镜的时空混合调制成像光谱仪,其干涉系统是利用一个多级微镜代替迈克尔逊干涉仪中的平面镜,其显著特点是无运动部件和限制系统光通量的狭缝,可同时获得目标的干涉图与二维空间图像。该成像光谱仪利用前置成像系统将目标成像到干涉系统的平面镜与多级微镜上,利用多级微镜的结构特点对两成像光束的光程差进行调制,然后通过后置成像系统获得不同干涉级次的目标图像。首先通过对该成像光谱仪干涉系统光谱信噪比的分析,明确了光谱信噪比与图像信噪比之间的关系,确定了多级微镜的特征参数。为了确保每个阶梯面所对应光程差的恒定性,通过对前置成像系统成像过程的分析,确定了前置成像系统像方远心的光路结构;通过对系统视场角与光程差之间关系的分析和计算,确定了前置成像系统的设计指标并完成了光学设计。为了保证后置成像系统不引入额外的光程差,通过对后置成像系统成像特点的分析,确定了后置成像系统双远心的光路结构;通过对系统入射孔径角与阶梯级数之间关系的分析和计算,最终设计出满足系统性能需求的后置成像系统。通过对各单元系统的理论分析与光学设计,为静态化与高通量成像光谱仪的发展提供了一种新的思路。