诱发台风暴雨型滑坡的降雨阈值研究——以泰顺县为例

在我国东南沿海地区,台风暴雨诱发了大量山体滑坡。建立诱发台风暴雨型滑坡的降雨阈值模型,可为该地区的滑坡预警提供参考依据。基于浙江省泰顺县2007—2022年以来发生的滑坡信息和日降雨量数据,进行了诱发滑坡的台风暴雨事件编目,初步揭示了台风暴雨型滑坡的发育规律和触发降雨特征,通过降雨强度(I)、降雨历时(D)的幂律关系构建了滑坡临界降雨阈值模型,并开展了不同台风降雨雨型的阈值模型对比。结果表明:台风暴雨型滑坡大量发生在与台风登陆方向接近的迎风坡,坡表植被多为乔木和竹林;诱发滑坡的台风降雨一般持续2~3 d,且降雨过程集中,降雨雨型以单峰型为主,总降雨量一般在200 mm以上;台风暴雨诱发滑坡的降雨阈值显著高于一般性的降雨,这种差异与台风降雨模式及大尺度气候环境有关;雨型也会显著影响降雨阈值,随着降雨峰值的后移,阈值逐渐降低,表明台风暴雨型滑坡对长时间降雨后出现的强降雨事件更加敏感。通过降雨阈值模型对9次台风降雨事件是否诱发滑坡进行了预测,预测结果与实际情况比较吻合,证明该模型及研究思路对台汛期东南沿海的滑坡监测预警有较强的参考价值。

鱼类产卵敏感期河流生态流速的分区分类阈值研究

敏感生态流量目标的合理制定是生态流量管理的重难点问题。针对目前敏感生态流量目标制定中存在的计算方法繁杂、关键参数缺乏等问题,本文以鱼类产卵期为重点,提出了分区分类河流敏感期生态流速和生态流量核算方法,制定了不同区域(东北、黄淮海、西南、长江中下游和东南沿海)、不同类型(按集水面积、山区河段和平原河段等划分)河流敏感期生态流速阈值。结果显示,全部分区分类推荐流速平均值为0.66 m/s,其中山区大站平均值为0.94 m/s、山区小站平均值为0.62 m/s、平原大站平均值为0.63 m/s、平原小站平均值为0.46 m/s。基于阈值核算了全国217个鱼类产卵生境保护河段的敏感期生态流量目标,并结合部分断面湿周法结果对阈值合理性与适应性进行了验证,验证结果表明相关阈值和方法适应于不同类型、不同规模河流,可为我国现阶段河流敏感生态流量管控提供参考。

基于过程降雨的红层丘陵低山区滑坡灾害气象预警阈值研究

[目的]研究不同历时降雨强度与区域滑坡灾害的关系,并对滑坡灾害的气象预警阈值进行研究,为地方管理部门地质灾害预警提供科学依据。[方法]收集了2013—2021年研究区348个雨量站的逐小时降雨数据和231处近10 a已发生灾情、险情滑坡事件的时间及位置,基于平均降雨强度(I)—降雨历时(D)模型,分地貌单元,提出了不同降雨历时的临界降雨预警阈值和分级预警阈值。[结果]研究区丘陵地貌区不同前期降雨条件下1,3,6,12,24和48 h平均雨强的红色预警阈值依次为29.774,18.579,14.416,11.186,8.679和6.734 mm;低山地貌区不同前期降雨条件下1,3,6,12,24和48 h平均雨强的红色预警阈值依次为28.849,15.542,10.520,7.121,4.820和3.263 mm。[结论]在24 h前期降雨条件下,低山区对降雨的敏感性明显比丘陵区高,具体表现为低山区1,3,6,12和24 h的临界预警阈值明显比丘陵区更低,但随着降雨历时进一步延长,低山区和丘陵区域临界预警阈值趋于相近。

结合自适应阈值与动态ROI的地标线检测方法

基于机器视觉的地标线检测一直以来都是车间自主巡检机器人研究的重点和难点问题之一.针对检测过程中易受车间地面积水、光照不均以及油渍粉尘污染等环境因素的影响从而导致误检率、漏检率较高,难以满足工程实际需求的问题,本文提出了一种基于自适应阈值分割与动态感兴趣区域划分的车间地标线检测方法(AT-DROI),该方法以分块图像为基础,首先按照特定特征对子块进行搜索,并剔除其中的离群噪声点,然后将环境因子与采样点相结合计算出特征颜色的双门限阈值,最后利用粗细粒度掩膜抑制特征图像中的干扰信息,有效实现了室内复杂环境下对地标线的高精度检测.通过在自采集的实际车间场景视频序列上进行大量对比实验,实验结果表明,本文方法在自采集的多组实际车间场景视频序列上测试的平均准确率、假阳性率和假阴性率分别达到了95.15%、3.73%和4.85%,平均每秒检测帧数为26fps,能够满足实际生产中对地标线检测的准确性和实时性要求.

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。

基于Spearman相关性阈值寻优和VMD-LSTM的用户级综合能源系统超短期负荷预测

由于用户级综合能源系统(integrated energy system,IES)的多元负荷序列之间复杂的耦合关系及易受外部因素影响等原因,综合能源系统多元负荷的精准预测面临很大困难。为此,提出一种基于Spearman相关性分析阈值寻优(threshold optimization,TO)和变分模态分解结合长短期记忆网络(variational mode decomposition based long short-term memory network,VMD-LSTM)的多元负荷预测方法。首先,使用斯皮尔曼等级(Spearman rank,SR)相关系数定量计算多元负荷间以及负荷与其他气候因素间的相关关系并通过循环寻优确定最优相关阈值,然后采用VMD算法将以最优阈值筛选出的负荷特征序列分解成更简单、平稳、有规律性的本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)后与最优气象特征一起输入LSTM模型进行负荷预测。通过某用户级IES的实际数据对所提方法的有效性进行了验证,结果表明,所提方法能有效提高IES的多元负荷预测精度。

橡胶树CRISPR/Cas9编辑植株出现预期表型的突变阈值

本课题组前期在橡胶树原生质体中分别实现了基于CRISPR/Cas9-RNP及质粒介导的瞬时转化基因编辑,并以HbPDS基因为靶标,在橡胶树愈伤组织中实现了农杆菌介导的稳定转化基因编辑,并获得了出现白化表型的愈伤组织,但由于橡胶树愈伤诱导体胚的技术还不稳定,导致未能获得基因编辑植株。为了获得橡胶树基因编辑幼苗,本研究继续以HbPDS基因为靶标,改用橡胶树体胚为侵染受体,开展农杆菌介导的遗传转化,经潮霉素抗性筛选获得增殖的T_0代抗性体胚,通过Cas9基因分子检测共挑选出116个阳性转化体胚,通过对靶点处的测序检测发现有5个胚块发生了基因编辑,编辑效率为4.3%。通过植株再生程序,获得了2株再生植株,表型观测均是嵌合体,表现为同一编辑植株上同时存在绿色及白化叶片。同时取白化叶片和绿色叶片进行高通量测序,发现二者均已发生了基因编辑,除了1个白化叶片发生了纯合双等位突变之外,其余叶片均为嵌合突变。其中,白化叶片编辑细胞的占比介于86%~100%之间,而绿色部位编辑细胞所占比例介于66%~69%之间,说明橡胶树CRISPR/Cas9编辑植株出现预期表型的突变阈值高于69%,介于70%~85%之间,为今后创制有表型的橡胶树基因编辑幼苗提供理论指导。同时,本研究证明了T_0代转化体胚及其获得的再生植株嵌合比例太高,不宜作为植株再生的材料,为今后通过对T_0代阳性体胚进行继代获得T_1代纯合体胚,并以T_1代体胚为转化受体获得纯合基因编辑植株提供思路。本研究首次公开报道获得了橡胶树基因编辑植株,尽管是嵌合植株,但也增进了对CRISPR/Cas9在橡胶树中作用的理解,为下一步在橡胶树中改进并应用基因编辑技术奠定基础。

车联网中基于阈值的边缘辅助身份认证方案

车联网中的身份认证方案是解决车联网许多安全和隐私问题的有效途径之一。然而,现有认证方案多数没有关注单点故障问题或者存在信息泄露。针对上述问题,提出了一种车联网中基于阈值的边缘辅助身份认证方案。该方案在保护车辆真实身份信息的前提下,由多个边缘节点协同认证车辆,避免了单点故障问题。同时,在初始合作认证阶段生成令牌用于快速切换认证阶段的身份认证,在不与多个边缘节点交互下实现基于身份认证的快速切换,有效减少了认证延迟。若认证过程中出现异常,云计算中心也可以对恶意车辆进行追踪,还原其真实身份并进行撤销。安全性分析和仿真实验表明,所提方案是安全有效的。最后对提出方案进行了总结,并对未来工作作出展望。

带有阈值电压的非线性忆容器混合建模与特性分析

忆容器是在电感、电容和电阻基本电路元件之后出现的新型电路元件,因其具有非易失性和非线性特点,在众多领域中具有广泛的应用前景。为了使忆容器模型更接近实际忆容器和方便与其他二端口电路元件连接,通过引入阈值电压的方法改进了忆容器荷控数学模型,并利用Simscape和Simulink相结合的混合建模方法建立了带有阈值电压的忆容器二端口仿真模型。通过仿真实验分析了触发电压的幅值和频率对该仿真模型磁滞回线的影响。结果表明,建立的仿真模型符合忆容器的基本特性,即磁滞回线随电压幅值的增大逐渐变宽,随电压频率的增加逐渐变窄。该模型可为以后忆容器的应用研究和仿真研究奠定基础。

秦巴山区生态系统服务对植被覆盖变化的响应阈值

秦巴山区地处我国南北气候、生物区系的交汇地带,具有十分重要的地理与生态价值,蕴藏着巨大的发展潜力。确定生态系统服务对植被覆盖变化的响应阈值是实现秦巴山区环境资源有效配置、管理政策科学制定以及生态效益最大化的重要前提。在分析秦巴山区产水、固碳、土壤保持和生境质量4项生态系统服务时空特征的基础上,综合运用聚类分析、方差分析和弹性分析对比不同植被类型和地形梯度下生态系统服务的异同进而分区计算植被覆盖变化的影响阈值。结果表明:(1)2000—2020年,产水、固碳、土壤保持和生境质量服务整体提升且均表现为东南高西北低的空间分布。(2)不同类型植被下,生态系统服务整体供应能力从大到小依次为林地、草地和农田。不同地形变化下,除生境质量呈持续增长态势外,其他3项服务均出现了先提高后衰减的非线性趋势。(3)植被覆盖度对生态系统服务有促进作用,但超过一定阈值后这种作用会逐渐减弱。植被覆盖影响阈值在林地、草地和农田区分别为0.85、0.80和0.78;且该阈值随地形因子增加先增大后减小。本研究结果可以转变秦巴山区单纯依靠扩大森林面积提升生态系统服务供给的简单化生态保护模式,为构建分区管理、全面系统和动态平衡的生态可持续发展体系提供依据。

长江中游河岸形态特征及稳定性判别阈值

三峡工程运用后,长江中游河床持续冲刷,局部段崩岸现象频发,威胁中游河道防洪安全。本文基于实测数据,揭示了中游河岸形态特征参数的统计规律,并提出了河岸稳定性的判别阈值。结果表明:中游各河段内水下坡比的概率密度总体上符合对数正态分布,当外界因素(来水来沙条件变化或护岸工程实施)导致河岸稳定性降低或增强时,其实际的分布规律会偏离对数正态分布,且其偏离程度可作为判定河段整体稳定性的依据;河型变化对河岸坡比的概率密度分布规律没有明显影响,但对于相对深泓位置的影响相对较为明显;上荆江、下荆江、城汉与汉湖河段的水下坡比阈值分别为>0.22、>0.18、>0.20和>0.28,大于下层河岸土体的休止角对应的坡比(约0.16),表明只有河岸下层土体冲刷到一定程度后,崩岸现象才会发生,符合其动力学过程;各河段内深泓位置的阈值均为离河岸小于平滩河宽的距离的10%。此外,采用提出的稳定性判别阈值确定了2020年长江中游易发生崩岸的区域分布,与实际巡查结果符合较好。

基于S变换双阈值法的汽车零部件载荷谱加速编辑

针对S变换编辑法加速编辑效果不佳的问题,提出了一种基于S变换双阈值编辑方法。该方法先对载荷谱进行S变换以获取最大幅值谱,在以双阈值识别并保留的幅值谱片段为依据保留对应的载荷谱片段后,再将其拼接成加速后的载荷谱,最后对比分析S变换双阈值编辑法与S变换编辑法编辑的加速谱的统计参数、功率谱密度、穿级计数和疲劳仿真结果。研究结果表明,S变换双阈值编辑法可明显压缩原始载荷时间,且其压缩效率高于S变换编辑法,转向节的疲劳损伤和寿命分析误差更小,适用于汽车零部件载荷谱加速编辑研究。

阈值增长对肝细胞癌的诊断效能

目的:探讨肝脏影像报告和数据系统2018版(LI-RADS v2018)中的主要征象阈值增长(TG)对肝细胞癌(HCC)的诊断效能。方法:回顾性分析首诊、随访均行MRI检查,且首诊病灶为LI-RADS 2~4类的肝硬化患者215例。记录TG出现率及LI-RADS分类调整情况。对TG不作为及作为主要征象的病灶分别进行LI-RADS分类。通过计算诊断优势比(DOR)确定TG与HCC诊断的相关性。以术后病理或临床诊断为金标准,以LI-RADS 5类为诊断HCC的标准,分别计算TG不作为及作为主要征象的诊断效能。结果:215例患者共253个病灶,其中HCC 157个、非HCC恶性肿瘤21个、良性病变75个。HCC中TG的出现率为32.5%(51/157),TG与HCC显著相关,DOR值为5.29(95%CI 2.39~11.75)(P<0.001)。当TG不作为主要征象时,51个HCC分类为LI-RADS 3类15个、LI-RADS 4类6个、LI-RADS 5类28个、LI-RADS M类2个。当TG作为主要征象时,21个HCC分类发生调整,其中15个LI-RADS 3类上调至LI-RADS 5类[最大径10~19 mm+非环状动脉期高强化(APHE)],6个LI-RADS 4类上调至LI-RADS 5类(最大径10~19 mm+非环状APHE+强化包膜1个,最大径≥20 mm+非环状APHE 5个)。以LI-RADS 5类为标准诊断HCC,TG作为主要征象与不作为主要征象相比,敏感度(75.2%vs.61.8%,P<0.001)、准确率(83.0%vs.75.5%,P<0.001)更高,特异度(95.8%vs.97.9%,P=0.683)相似。结论:TG与HCC显著相关,TG作为LI-RADS v2018中的主要征象之一可提高HCC(尤其表现为非环状APHE+TG)的诊断敏感度和准确率。

多向加权Tsallis熵最大化导向的自动阈值分割方法

受噪声或随机细节、目标和背景的大小比例、成像时的点扩散等不同因素的影响,许多图像的灰度直方图呈现为无模态、单模态、双模态或者多模态样式.为了在统一框架内处理这4种不同模态情形下的自动阈值选择问题,本文提出了一种多向加权Tsallis熵最大化导向的自动阈值分割方法(Multi-directional Weighted Tsallis Entropy,MWTE).基于新设计的反正切方向性卷积核的多尺度乘积效应,该方法将不同模态的灰度直方图转化为统一的单模态右偏灰度直方图.在4个不同方向上提取出这种特殊的单模态右偏灰度直方图后,通过多向加权策略构建出与原始图像灰度值紧密相关的加权Tsallis熵目标函数,并以该目标函数取最大值时对应的灰度值作为最终分割阈值.本文将提出的方法和3个阈值分割方法、1个软分割方法、1个活动轮廓分割方法以及1个自动聚类分割方法进行了比较.在4种不同模态情形下的4幅合成图像和50幅真实世界图像上的实验结果表明,本文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分割适应性,且在量化分割精度所用的马修斯相关系数方面优于其他6个分割方法.

新小波阈值法与VMD相结合的滚动轴承特征提取

针对滚动轴承故障信号弱以及难提取等问题,提出了一种新小波阈值方法与VMD相结合的轴承故障信号特征提取方法。首先,利用一种改进的指数小波阈值函数来优化传统小波降噪方法,克服其存在间断点和恒定偏差等问题;然后,结合VMD提取滚动轴承的有效故障特征;最后,以6205-RS号轴承内圈故障数据作为原始信号进行实验验证。实验结果表明,该方法能够有效提高降噪信号的信噪比,降低均方根误差,保证滚动轴承微弱故障信号特征提取的完整性和有效性。

UFMC系统中基于阈值的改进DFT信道估计算法

针对通用滤波多载波(Universal Filtered Multi-Carrier,UFMC)系统中传统的基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)的信道估计算法存在噪声区间不连续、信道长度内噪声消除不彻底、信号经DFT运算后频谱泄露高等问题,提出一种基于阈值的改进DFT信道估计算法。算法在频域通过加窗以降低信道冲激响应(Channel Impulse Response,CIR)能量泄露,在时域通过设置阈值和指数平滑可最大限度滤除样本内噪声。理论分析与仿真结果表明,与传统的DFT估计算法相比,所提算法误比特率(Bit Error Ratio,BER)更低,在高信噪比下有1.5 dB左右的性能提升,能够进一步减少噪声对系统性能的影响,可有效提高信道估计的准确度。

基于差异阈值循环分组的密钥生成算法

针对无线通信中通信双方提取的信道特征存在明显差异,导致双方的密钥生成速率和一致率较低的问题,提出差异阈值循环分组的密钥生成算法(TGKG)。首先,对信道状态信息(CSI)进行差异阈值分组,使任意组内元素间的间隔均大于该值,提高组内数据的差异,减小量化误差以降低密钥不一致率;循环分组只需一方进行,防止因数据误差导致的分组不一致。同时,提取信道系数的实部和虚部量化,增加量化比特数目,提高了密钥生成速率。通过概率论及信息论公式证明了所提算法在密钥不一致率、密钥可达速率和安全性3方面的优势。实验结果表明,所提算法在5 dB信噪比(SNR)条件下,通信双方的密钥不一致率约为2%,密钥生成速率约为142%。

基于物种敏感度分布及相平衡理论的汾河流域磺胺类抗生素生态风险阈值研究

磺胺素类抗生素(SAs)广泛应用于医疗、畜禽养殖等领域。但过量的SAs通过多种方式最终进入流域水体和沉积物中,对流域生态系统带来潜在的风险。预测无效应浓度(PNEC)可以作为评估污染物潜在生态风险的阈值,因此确定水体和沉积物中SAs的PNEC是风险评估的关键。本研究以黄河支流——汾河流域为研究区,通过采集水体和沉积物的样品,发现水体中SAs的磺胺甲恶唑(SMX)含量最高,均值为73.6 ng·L^(-1),而磺胺醋酰(SAAM)检出率最高,高达100%。沉积物中仅检出了2种SAs类抗生素,为磺胺醋酰(SAAM)和磺胺喹恶啉(SQX),但检出频率却高达100%。基于物种敏感度分布(SSD)得到水体中SAs的生态风险阈值为3.40~440μg·L^(-1)。在此基础上,基于水-沉积物密度、体积比等参数,采用相平衡理论(EqP)进一步得到了沉积物中SAs的生态风险阈值为0.065~75.5 mg·kg^(-1)。基于确定的生态风险阈值,对汾河流域SAs现状进行风险评估,结果表明仅水体中的甲氧苄啶(TMP)的风险商(RQ)均值为0.014,存在一定的低风险,但超标概率仅为8%,而其他类别在水体和沉积物中RQ均低于0.01,均无显著风险。

用于射频能量收集的低阈值CMOS整流电路设计

基于TSMC 180 nm工艺,设计了一款高效率低阈值整流电路。在传统差分输入交叉耦合整流电路的基础上,提出源极与衬底之间增加双PMOS对称辅助晶体管配合缓冲电容的改进结构,对整流晶体管进行阈值补偿。有效缓解了MOS管的衬底偏置效应,降低了整流电路的开启阈值电压,针对较低输入信号功率,提高了整流电路的功率转换效率(PCE)。同时将低阈值整流电路三级级联以提高输出电压。测试结果显示,在输入信号功率为-14 dBm@915 MHz时,三级级联低阈值整流电路实现了升压功能,能稳定输出1.2 V电压,峰值PCE约为71.32%。相较于传统结构,该低阈值整流电路更适合用于射频能量收集。

基于迭代p阈值算法压缩感知磁共振成像重构

从优化网络结构出发,在基于迭代软阈值网络的压缩感知磁共振成像深度网络基础上,加入由p阈值函数组成的优化模块,进一步优化软阈值函数,以抑制噪声,减少重建误差,从而提高重建质量。上述算法结合了压缩感知磁共振重建和深度学习的优势,所有参数都是端到端学习得到的,既具有很好的理论可解释性,又具有良好的网络泛化能力。对上述算法与其它算法进行对比,仿真结果表明,所提算法提高了磁共振成像的重建精度,特别对于结构复杂的磁共振图像重建效果更好。