基于空间非一致模糊核标定的红外图像超分辨率重建方法

近年来,红外成像系统在工业、安防、遥感等领域获得了广泛的应用,但由于制造工艺及成本制约,红外系统的分辨率仍然较低。基于深度神经网络的单帧图像超分辨率重建技术是提高红外图像分辨率的有效方法,获得了广泛研究,并在仿真图像上取得了显著进展,但应用于实际场景图像时容易出现伪影或图像模糊等现象。造成这种性能差异的主要原因是目前方法大多假定造成图像退化的模糊核是空间一致的,然而实际红外光学系统不可避免地存在像差、热离焦等,由此造成的图像模糊的模糊核并非空间一致的。针对这一问题,提出了一种非盲模糊核估计方法,通过采集特定的靶标图像,并设计模糊核估计网络,求解空间非一致模糊核;设计基于图像分块的超分辨率重建方法,将图像块和对应区域的模糊核一起输入非盲超分辨率重建网络进行子块图像重建,再通过子块合并和重叠区域图像融合,得到最终的高分辨率图像。实验结果表明,光学系统自身引起了模糊核随空间位置缓慢变化,在实验室条件下标定模糊核并基于图像分块进行超分辨率重建的方法可显著提高红外图像超分辨率重建的效果。

融合ARIMA模型和MCMC方法的非一致性设计洪水计算

常规非一致性频率分析方法在选择协变量、建立统计参数与协变量的函数关系方面均存在主观性,且仅获得设计洪水估计值,不能同时进行不确定性分析。为改进上述不足,建立了ARIMA-MCMC模型,在贝叶斯MCMC方法抽样过程中考虑统计参数拟合期内的时变性,进而对未来气候变化条件下的非一致性设计洪水频率分布模型参数进行抽样,基于参数后验分布进行设计洪水计算,并推求相应的置信区间。选取雅砻江流域小得石水文站作为分析对象,采用ARIMA-MCMC模型定量评估未来气候变化条件下小得石站设计洪水的变化情况。结果表明:基于ARIMA-MCMC方法的参数抽样收敛效果较好,3种情景下的模型统计量D均小于显著水平5%的临界值;除SSP2-4.5情景下P=0.1%和P=0.05%的设计值外,其他情况的设计最大日流量较历史期均明显增加,其中SSP1-2.6、SSP5-8.5情景下的增幅分别为7.1%~10.5%、13.9%~27.2%。本文建立的ARIMA-MCMC方法能够有效进行非一致性设计洪水频率分析。

白鹤滩水库运行期非一致性设计洪水估算

水库建设运行改变了下游河流的水文情势,导致水文资料系列无法满足洪水频率分析的一致性假定要求。本文基于GAMLSS模型构,建以水库系数作为协变量的时变P-III型分布模型,分别采用极大似然法和Q-Q图适线法,估计时变P-III型分布模型参数,推求白鹤滩水库运行期设计洪水。结果表明:Q-Q图适线法的拟合效果要优于极大似然法,与原设计值相比白鹤滩水库运行期1000年一遇设计洪峰,3 d、7 d、15 d和30 d洪量,分别削减了26.2%、25.1%、23.8%、22.7%和24.4%。

考虑历史洪水资料的三峡水库运行期非一致性设计洪水估算

水利水电工程规划设计采用单站的天然年最大洪水系列资料和P-Ⅲ型适线法推求设计洪水,确定水库特征水位。然而上游水库的建成运行,破坏了下游洪水资料系列的一致性假定。本文通过构建非一致性洪水频率分析时变矩模型,计算了长江上游重点水库群的水库系数;并根据连续型随机变量分布函数单调递增的特性,提出了基于Q-Q图的时变P-Ⅲ型适线法;推求出考虑历史洪水资料的三峡水库运行期非一致性设计洪水,并与极大似然法的估算成果进行比较。结果表明:①水库系数作为时变P-Ⅲ型分布的协变量,可以反映洪水系列的非一致性变化规律;②时变P-Ⅲ型适线法侧重考虑历史洪水点据的拟合,拟合效果优于极大似然法;③相较原设计成果,三峡水库运行期1000年一遇设计洪峰Q m、洪量W 3d和W 7d削减18%左右,洪量W 15d和W 30d削减14%左右,长江上游水库群的调蓄作用直接影响三峡水库运行期的防洪库容和特征水位。

随机环境上临界分枝过程的非一致Berry-Esseen不等式

设{Z_(n),n≥0}为独立同分布随机环境ξ=(ξ_(n))下的分枝过程。在Cramér条件及与其等价的Bernstein条件下,利用Wn的非退化性,对于一致的n_(0)∈N,证明了log(Z_(n+n_(0))/Z_(n_(0)))带有指数衰减速率的非一致BerryEsseen不等式,其中W_(n)=Z_(n)/(E_(ξ)Z_(n))为非负鞅。该结果把log(Z_(n+n_(0))/Z_(n_(0)))已有的Berry-Esseen不等式推广到了非一致情形。

非一致激励下大跨径斜拉桥动力特性分析

为研究大跨径斜拉桥在非一致激励下的动力特性,文章以白石天河大桥为例,利用Midas-Civil(2022)三维空间有限元分析软件对白石天河大桥进行建模,分析大跨径斜拉桥在非一致激励下主梁跨中、南塔顶、北塔顶的动力特性,进而得出规律。研究表明,斜拉桥在一致激励下地震响应有减小趋势,如果考虑非一致激励影响,斜拉桥地震响应将明显增加,除了关键部位横桥向位移在非一致激励下有减小趋势外,其他关键部位内力和位移响应在非一致激励下有明显提高,这些响应值将随着地震波波速的提高而减小,并逐步接近一致激励下地震响应数值。

非一致性地震作用下穿越破碎带长大隧道衬砌结构动力变形分析

为探讨非一致性地震作用下穿越破碎带长大隧道衬砌结构的变形机制,基于随机地震动理论,生成能体现长大隧道行波效应和衰减效应等局部地场效应的地震加速度时程曲线;通过建立不同的不利地质结构形式的多方案隧道有限元计算模型,采用仰拱分区域垂直入射地震波的方式,分析不同倾角、厚度以及岩体等级的破碎带对隧道衬砌轴向和横向变形的影响,揭示非一致性地震作用下长大隧道衬砌结构变形特征。结果表明:非一致性地震作用下长大隧道衬砌结构变形具有明显的空间非一致性;沿隧道轴向方向,破碎带的存在限制了衬砌轴向拉压变形,但加剧了衬砌的轴向剪切变形,当破碎带与隧道夹角为45°时衬砌的轴向拉压和剪切变形最大,而衬砌整体轴向变形受破碎带厚度和岩体等级的影响较小;沿隧道横断面方向,衬砌纵向剪切变形主要集中于拱腰位置,而径向剪切变形集中于拱顶和仰拱位置,衬砌的最大纵向和径向剪切变形均出现在破碎带倾角为45°时,且当破碎带厚度过大时,衬砌横断面的剪切变形也较大,但不同岩体等级对衬砌横断面的剪切变形影响不大。

阶梯型综合管廊非一致地震激励下的动力响应

基于有限元分析的方法,建立了管廊-土体结构相互作用的三维有限元模型,深入探究阶梯型双层多仓地下综合管廊在非一致地震激励下动力响应特性。通过模态分析,得到了现浇式、平口式和企口式三种接头形式阶梯型双层多仓综合管廊的自振频率和变形特征,计算了地下综合管廊在小震(0.05g)、中震(0.1g)、大震(0.2g)非一致激励条件下管廊整体、廊身和接头的动力响应。结果表明:三种接头形式的管廊均表现为破坏率先发生在接头处的扭剪破坏,且管廊接头处的应力水平要明显高于廊身应力,其中企口式接头尤为显著;在非一致地震激励下,管廊接头两侧点响应时程曲线体现了非常明显的响应非一致性,三种形式接头处的动力响应均以横向(X向)和竖向(Y向)振动为主,以轴向(Z向)振动为辅;随着地震力的提高,管廊顶板轴线上的位移在逐步增大,且平口式和现浇式管廊接头处均出现了明显的位移的突变,突变主要以横向为主,而企口式接头由于其良好的整体性,位移分布曲线较为连续,几乎没有发生突变;管廊的接头处出现明显的应力集中,现浇式和平口式接头的应力集中现象主要出现在角部,企口式接头主要出现在榫卯接头处和角部;现浇和平口式接头会出现“反喇叭口”式的变形和上下错动,而企口式接头的整体性好,几乎未发生上下错动,但应力水平相比其他两种接头形式较高。

非线性非一致介质二维Maxwell方程leap-frogCrank-Nicolson多区域Legendre-tau配置谱方法

该文研究了具有非线性电导率的非一致介质二维Maxwell方程的数值求解方法,提出了多区域Legendre-tau配置谱方法.该数值方法空间上达到谱精度,时间上是二阶精度.时间方向采用leap-frog Crank-Nicolson三层格式进行离散.非线性项放在中间已知层采用谱配置法显式处理,线性项采用Legendre谱方法隐式处理.利用显隐数值格式,既有较好的稳定性又方便算法实施.基于合理的弱形式,不需要使用额外附加的连接条件,以自然边界条件的方式处理交界面条件.定义不同次数多项式逼近空间,构建一致的数值格式.详细证明了半离散和全离散数值格式的稳定性和收敛性,并得到L^(2)-范数的最优误差估计.算例中,利用快速Legendre变换在Chebyshev点上计算非线性项,提高算法效率.数值结果证实了该数值方法求解此类非线性问题的有效性,并且没有因为解的间断而损失谱精度.

非一致激励下埋地管道地震响应数值模拟及其试验验证

为了研究埋地管道在非一致激励下的地震响应,本文利用已开展的埋地管道非一致激励振动台试验,建立了能考虑埋地管道非一致地震激励和管-土非线性动力相互作用的三维有限元数值模型。该模型采用静-动力耦合分析方法,土体选用Davidenkov非线性本构模型,管-土相互作用采用摩擦接触以考虑管-土的滑移、分离现象,模型边界采用滚轴边界,模型底部地震动输入为振动台试验中主动箱底部加速度传感器测得的加速度时程。分析结果表明:数值模拟计算与振动台试验实测结果在加速度时程、加速度放大系数及沿管道轴向的应变峰值曲线等方面吻合较好,体现出了相似的规律,相互印证了数值模型和振动台试验结果的正确性。

变化环境下基于回归分析的非一致性水文频率计算方法

基于非一致性水文频率计算原理的频率计算方法,存在确定性成分参数选取主观性强,无法反映多影响要素的问题。提出了变化环境下基于回归分析的非一致性水文频率计算方法,将该方法应用在鄱阳湖水位非一致性频率计算中。结果表明:鄱阳湖年均水位序列呈现出下降的趋势,枯水期出现的频率有所提升,重现期缩短,导致鄱阳湖干旱情况频发。分析结果与鄱阳湖实际的水位状况较为一致,该方法具有较好的可行性和可靠性。

阶梯型管廊非一致地震激励下的减震措施研究

基于有限元分析方法,建立管廊-土体结构相互作用的三维有限元模型;通过模态分析,得到了3种不同接头形式阶梯型地下综合管廊的自振频率和变形特征,验证了模型的合理性;研究了阶梯型地下综合管廊在小震非一致激励条件下,平口、企口和现浇3种不同的管廊接头在设置加腋及加腋和减震层共同作用下的动力响应。结果表明:加腋使管廊廊身和接头的应力水平降低幅度在10%左右,使3种接头形式管廊顶板轴线应力均降低了50%~70%;加腋高度由300 mm增加到600 mm时,平口式管廊接头处应力降低幅度增加了1倍左右,而对于企口式和现浇式接头的影响较小;设置加腋和减震层共同作用的阶梯型多仓管廊应力水平降低幅度约为20%,而对顶板轴线的位移和接头处相对位移几乎无任何影响;设置加腋和减震层共同作用对不同接头形式的管廊第一、第三主应力降低幅度的影响不同,现浇接头的降低幅度约为30%,平口接头降低幅度约为20%,企口式接头降低幅度不足10%。

考虑非一致性的黄土高原区旱涝复合事件的演变特征及其动态变化

受气候变化和人类活动的双重影响,传统水文序列的一致性假设受到破坏,在考虑非一致性的条件下探究相邻季节间旱涝复合事件的动态变化及主导因子,对区域的粮食安全与旱涝灾害防御意义重大。为探究非一致性条件下旱涝复合事件的动态演变特征及其主导因子,该研究以黄土高原为研究对象,基于广义可加模型拟合单季节标准化降水指数的边缘分布,构建二维Copula模型分析旱涝复合事件(中、重和极端情景下)的发生概率,并利用变量投影重要性准则探究复合事件动态变化的主导因子。结果表明:(1)1982—2015年间正常转旱、旱转正常、正常转涝和涝转正常事件分布广泛且发生频次较高(高于22次);(2)春-夏内蒙古持续干旱、夏-秋青海持续干旱、秋-冬宁夏持续干旱、冬-春山西持续干旱、夏-秋陕西持续洪涝、夏-秋甘肃持续洪涝事件的发生概率较大;(3)春-夏由旱转涝、夏-秋持续洪涝、秋冬由涝转旱、秋-冬持续干旱和冬-春季持续干旱事件的发生概率显著上升,对该区域社会经济与生态将产生不利影响;(4)复合事件发生概率动态变化的主导因素为北极涛动指数和太阳黑子指数。研究成果将为黄土高原地区旱涝复合事件的精准防御提供科技支撑。

非一致地震波动输入下大型钢筋混凝土框架结构-地基体系地震响应规律

为探索非一致地震波动输入对大型钢筋混凝土框架结构地震响应的影响,基于OpenSees软件平台建立二维钢筋混凝土框架结构-地基动力相互作用有限元模型。将El-Centro地震波按P波波形分别以0°、15°、30°和35°角入射该有限元模型进行计算,对比分析框架柱内力和楼层层间位移的地震响应。研究发现非一致地震波输入方法对于大型钢筋混凝土框架结构建筑动力响应影响明显,随着地震波入射角的增大,钢筋混凝土框架结构底层柱的轴力幅值减小,剪力幅值增大,而弯矩幅值变化较小,楼层层间位移幅值也随之增大。研究结果对于大型钢筋混凝土框架结构抗震设计具有参考意义。

年最大日降水量序列非一致性分析——以长江中下游干流8站为例

全球气候变化环境下,极端降水序列一致性受到挑战,因此对其非一致性进行研究分析具有重要意义。本研究综合多种分析方法,对长江中下游干流8个站点1960—2020年间年最大日降水量序列的非一致性进行分析。采取滑动平均法、Mann-Kendall趋势检验法和Pettitt突变点检验法对所选站点年最大日降水量序列进行趋势和突变分析,应用GAMLSS模型对所选站点的年最大日降水量序列分别以时间t和多气象因子作为协变量进行非一致性分析,挑选出最优的拟合函数,探究年最大日降水序列的规律。结果显示,宝山站、南通站未来年最大日降水量可能增大,荆州站未来年最大日降水量可能会减少并趋于平缓;相较于以时间t为单一协变量,以气象因子作为多重协变量的分布函数拟合结果,对年最大日降水序列的非一致性具有更好的描述效果。

考虑非一致不平整激励的机场跑道平整度评价方法研究

机场跑道平整度对飞机滑跑的动力响应有较大影响,考虑非一致不平整激励的机场跑道平整度评价方法,使跑道平整度评价结果更符合飞机实际动力响应,避免飞机在平整度评价良好的跑道起降时产生强烈的动力响应,降低不安全事故的发生概率,对机场的安全高效运行有深刻意义。通过三维谐波叠加法建立非一致不平整激励跑道模型,以A320飞机为原型建立Adams飞机地面运动模型,并与实测数据对比验证模型准确性,分析道面非一致不平整激励对飞机滑行时动力响应的影响,算例表明,考虑非一致激励后飞机竖向加速度增加12.39%~24.16%,使人体舒适度下降1~2个等级。综合考虑飞机的竖向振动和侧倾转动,提出了驾驶舱综合振动总值作为平整度评价指标,算例表明,av比相同情况下的驾驶舱竖向加速度加权均方根增大可达41.46%,且较于国际平整度指数(international roughness index, IRI)评价方法更符合实际情况,故驾驶舱综合振动总值能更准确地评价机场跑道平整度。

非一致地震作用下高坝-复杂地基体系动力响应分析

地震波场的构建与输入是高坝抗震分析的关键。本文提出了一种适用于三维成层场地的自由波场时域化求解方法,并在此基础上建立了远置层界面模型以分离上行和下行波场,以解决不规则场地和断层分布等复杂地质条件;进而结合不同波型的连续性特征与振动特性,利用几何推导将单列节点位移推广至整个空间场地,以提高计算效率;并采用改进的波动输入方法将复杂波场转换为地基边界上的等效节点力。本文重点研究了精细化的三维高坝-地基体系在垂直和倾斜入射SV波作用下的动力响应,并与均质地基条件下的结果进行对比。结果表明:非一致地震波作用下坝体结构动力响应的空间差异性显著,坝顶不同位置的位移极值响应可相差至80%;SV波倾斜入射时坝体振动响应远大于垂直入射的情况,位移极值可相差2~3倍,高应力区时段相差较大,且整个体系的拉裂破坏范围更广;复杂地质条件会加剧坝体的损伤情况,且对较大应力区的产生时间与分布情况有显著影响。研究结果证实了综合考虑地震波的非一致特性与场地地质条件的必要性,可为其他大型工程结构抗震响应分析提供参考。

降雨-径流关系非一致性演化的驱动因素诊断——以渭河流域为例

降雨-径流关系是流域产水能力的关键表征。受气候变化、下垫面改变和人类活动的耦合影响,降雨与径流之间的相关性呈现出一定的非一致性变化,不同因素的影响仍有待量化。耦合去趋势互相关分析与去趋势偏互相关分析方法,提出了一种降雨-径流非一致性关系驱动要素识别与影响估算方法,量化了气象条件、下垫面条件和人类活动的贡献。结果表明:构建的量化方法对非一致性序列具有良好的适用性;人类活动对渭河流域降雨-径流关系的影响最大,平均贡献率为58.86%,气象条件次之,下垫面条件影响最小;人类活动对渭河流域降雨-径流关系的影响在时域上总体处于持续增长态势,空间上呈现渭河干流上中游>泾河流域>北洛河流域。

非一致性噪声条件下的特征空间波束形成

由于水声环境的复杂性,阵列的噪声分布可能是非一致性的。当阵元噪声功率各不相同时,阵列协方差矩阵特征分解得到的特征子空间与真实目标的特征子空间之间存在误差,导致特征子空间波束形成算法的性能衰减。文章提出了一种新的非一致性噪声条件下特征子空间的估计方法,将阵列协方差矩阵对角线置0,进行特征分解估计的特征子空间将不受阵元噪声非一致性的影响。将该方法应用到特征空间波束形成算法,提高了非一致性噪声条件下特征空间波束形成算法的方位分辨能力。仿真和实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。

基于GAMLSS模型的古黄河宿迁段流域降雨序列非一致性特征研究

【目的】水文时间序列的非一致性分析可有效提高水文频率分析计算结果的合理性与准确性。非一致性序列的研究对象主要集中于洪水和径流,而对降雨的研究相对较少。【方法】运用Mann-Kendall(MK)趋势检验法以及广义可加模型(Generalized Additive Models for Location Scale and Shape,GAMLSS),以古黄河宿迁段流域的10个雨量站1980—2018年逐月降雨数据为例,研究年、汛期以及非汛期降雨序列的非一致性特征并分析非一致性特征对降雨频率设计值的影响。【结果】结果如下:(1)在5%的显著性水平下,MK法检验的结果表明研究区各降雨序列虽存在趋势但不显著;(2)GAMLSS模型可以揭示MK检验无法反映的显著趋势,从而发现研究区年、汛期、非汛期降雨序列的非一致性特征较为明显,且主要表现为方差非一致性;(3)由于降雨序列的非一致性特征,一致性模型存在高估或低估的风险,且不同时期的频率设计值呈现较大的差异,新袁站非汛期降雨、金锁站年降雨某一时期的2 a一遇降雨量级甚至可能超过其他时期的50 a一遇降雨量级。【结论】应综合考虑时间趋势和频率要素来推求降雨频率设计值,可为GAMLSS模型在流域降雨非一致性定量分析的应用中提供参考。