基于GEOVIS Earth Studio的高中地理教学案例开发——以“河流地貌”为例

信息技术与教学的融合发展是教育改革发展的方向,地理信息技术在教育信息化2.0时代给地理教育提供了丰富的教学资源,可有效提高教学效果。本文通过挖掘GEOVIS Earth Studio平台在地理教学中的功能优势,构建其教学应用模式,以人教版必修《地理1》“河流地貌”为例阐明平台操作过程并进行案例教学设计,创新地理教学技术手段,促进中学地理教学的信息化进程。

基于Geo-Studio的露天采场边坡稳定性研究

以卓成矿业石港矿区为工程背景,通过现场勘察和开采现状图选取最典型的边坡剖面,采用模拟软件Geo-Studio中的HH-Slope/W专业模块对边坡剖面进行极限平衡分析,得出了2个典型剖面在正常采动、爆破振动和爆破振动+地震力耦合作用等3种不同工况下的最危险滑移面位置和边坡安全系数。研究结果表明:(1)当东、西分区采场边帮采用Morgensern-price法计算时,在爆破振动和地震力耦合作用下安全系数分别为1.217和1.078,符合规范要求,边坡稳定性较高,且前者计算的安全系数比后者稍大;(2)随着工况荷载的增大,危险滑移面表现出向深部扩展的行为,稳定性逐步向临界失稳状态扩展。

基于GEO芯片和网络药理学探讨康力欣胶囊治疗乳腺癌的作用机制

目的:利用GEO芯片和网络药理学探讨康力欣胶囊治疗乳腺癌的分子机制。方法:通过TCMSP、HERB、Batman-TCM数据库检索药物的化学成分,借助Swiss Target Prediction数据库获取药物成分对应的相关靶点;在GEO数据库中检索乳腺癌的相关靶点;利用Venny 2.1.0在线软件获取药物与疾病的共同靶点;由Cytoscape 3.8.2绘制药物-成分-靶点-疾病网络;STRING数据库构建PPI网络;借助DAVID数据库进行GO功能富集和KEGG通路富集分析;运用AutoDock软件对关键的活性成分和靶点进行分子对接验证。结果:康力欣胶囊中59个有效成分通过调控106个靶点和43条通路对乳腺癌产生作用,法尼斯淝醇A、多胶阿魏素、宽叶阿魏酮、山奈酚、法尼斯淝醇B、泽兰黄醇素、槲皮素、宽叶阿魏醇、啤酒甾醇、阿魏种素等成分可以通过EGFR、JUN、PPARG、PTGS2、CCNA2、CHEK1、CDK1、CDK2、MMP9、TOP2A等关键靶点介导癌症的中枢碳代谢、细胞周期、代谢途径、癌症途径、AMPK、松弛素、FoxO、IL-17、Ras、HIF-1、MAPK、钙、胰岛素等信号通路来治疗乳腺癌。分子对接分析发现10个靶点蛋白与10个活性成分具有较好的结合能力。结论:康力欣胶囊可以通过多成分、多靶点、多途径参与乳腺癌的治疗,为其临床应用及治疗乳腺癌的机制深入研究提供了理论依据。

基于KANZI Studio的汽车虚拟仪表三维场景重构技术研究与实现

随着智能座舱技术的快速发展,针对现有汽车仪表场景重构的显示信息不全和效果不达标的问题,二维场景重构技术已无法满足虚拟仪表发展需要。该文利用KANZI Studio汽车HMI专用开发工具,提出了一种实现虚拟仪表三维场景重构效果的方法,并提出效果优化方案。经测试表明,该方法可以解决目前二维场景重构技术的不足,将三维场景重构研究引入到仪表显示端;另将开发周期减少至传统开发工具的50%,有效地降低了三维场景重构的开发难度,能够在保证30帧流畅运行的条件下满足功能要求,最终通过实车验证并在某量产车型上得到应用。

基于CEI测量的GEO目标快速轨道恢复

连线干涉测量(Connected Element Interferometry,CEI)是一种全天时全天候的被动测角技术,已用于空间目标的跟踪监视.地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星需要频繁机动以保持轨位或完成其他任务,其机动后的快速轨道恢复能力对于监视预警极为重要.针对基于CEI的GEO短弧定轨和预报,分析了定轨算法的形亏和数亏,在附加先验轨道约束的短弧定轨基础上,提出了轨道半长轴初值的自适应优化方法.利用亚太七号卫星的CEI仿真和实测数据进行了短弧定轨和预报,实验结果表明,采用优化后的半长轴初值,30min短弧定轨和10min预报的卫星位置分量精度均优于4km,能够满足非合作GEO目标机动后快速轨道恢复的需求.

基于碰撞概率的GEO业务卫星空间安全规避策略

针对GEO业务卫星空间规避问题,提出一种基于碰撞概率优化的GEO卫星空间规避策略.建立脉冲推力控制下的位保模型,解释碰撞概率的假设条件与计算原理,针对GEO卫星对原有碰撞概率计算方法进行改进,提出了一种考虑了速度误差的碰撞概率计算方法,以脉冲速度大小为变量,以消耗速度冲量最小和碰撞概率最小为优化目标,基于非支配排序多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标优化,对碰撞概率较大的问题求出其帕累托最优解.考虑GEO卫星定点保持的业务要求,得到满足其位保精度的空间规避策略,并进行仿真验证了空间规避策略的有效性.研究结果可为在轨业务卫星实现满足位保要求的空间安全规避提供思路.

DSI Studio软件结合DTI在脑功能区肿瘤术后运动功能评估中的应用

目的研究DSI Studio结合弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)应用于脑功能区肿瘤患者术后运动功能预后评估的价值。方法选择2018年1月~2022年8月于郑州大学第二附属医院行手术治疗且病理确诊的41例脑功能区肿瘤患者纳入研究。所有患者均完成3.0T磁共振成像常规序列及DTI检查,分别测量患侧及健侧内囊后肢皮质脊髓束(corticospinal tract,CST)投射区DTI参数,分析与患者MRC肌力评分及CST分级的相关性。结果患侧FA值明显低于健侧FA值(P<0.001),患侧ADC值明显高于健侧ADC值(P<0.001);患侧FA值、偏侧rFA值与CST分级呈负相关(P<0.01);ADC值、rADC值与CST分级呈正相关性(P<0.01);患侧FA值、偏侧rFA值与手术前后肌力评分程度呈正相关(P<0.01);ADC值、rADC值与CST分级呈负相关性(P<0.01);患者术前CST分级与对侧肌力呈负相关;患侧FA值,rFA值、ADC值、rADC值和CST分级受试者工作特征曲线下的面积分别是0.820(P<0.01)、0.796(P<0.01)、0.698(P<0.05)、0.638(P>0.05)、0.708(P<0.05)。结论DTI参数与肌力评分及CST分级对脑功能区肿瘤患者的术后运动功能预后的评估具有一定价值。

基于网络药理学与GEO数据库探讨心瘅方治疗病毒性心肌炎的机制

目的:基于网络药理学与GEO数据库探讨心瘅方治疗病毒性心肌炎的microRNA-mRNA调控机制。方法:使用中药系统药理学数据库与分析平台(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform,TCMSP)筛选心瘅方中药物活性成分及其靶基因;利用GEO数据库筛选病毒性心肌炎与健康人的差异microRNA;利用FunRich3.1.3对差异microRNA进行mRNA富集,并与药物靶基因取交集基因;通过蛋白-蛋白互作网络(protein-protein interactions,PPI)以及cytoNCA筛选出核心基因;运用R软件对核心基因进行基因本体(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析。结果:心瘅方中药物活性成分共199个,潜在作用靶点490个,GEO数据库Series GSE148153符合要求,通过筛选得到差异microRNA 438个,50个microRNA与核心基因有对应关系,上调基因45个,下调基因5个;筛选得到交集基因207个,其中33个为核心基因;GO功能注释主要富集在肌细胞增殖、MAP激酶活性等生物学过程,并且主要富集在PI3K/Akt、人巨细胞病毒感染、白细胞介素17等信号通路。结论:心瘅方调控microRNA-mRNA过程治疗病毒性心肌炎与中药成分干预肌细胞增殖、MAP激酶活性等生物学过程和PI3K/Akt、人巨细胞病毒感染、肿瘤坏死因子信号通路等有关,此过程可能涉及hsa-miR-15b-5p和hsa-miR-21-5p等外泌体的表达。

一种基于CEI的GEO目标滑窗式机动探测方法

为了进一步提升地面跟踪站的监视预警能力,提出一种基于连线相位干涉测量(CEI)的地球静止轨道(GEO)目标滑窗式机动探测方法:立足于CEI的GEO短弧段定轨和预报,基于GEO卫星位保机动的持续小推力和轨道缓慢渐变特性,提出一种针对GEO目标尤其是非合作GEO目标的滑窗式准实时机动探测方法;并利用亚太七号和中星十号卫星的CEI仿真和实测数据进行机动探测。结果表明,东西机动和南北机动捕获与卫星发动机的点火时刻基本保持一致,机动探测延迟量均小于10 min;能够实现GEO目标的准实时机动告警。

基于GEO数据库和生物信息学方法分析水蛭治疗心肌梗死的差异靶基因和信号通路

目的:探讨水蛭治疗心肌梗死(myocardial infarction,MI)的差异靶基因和信号通路。方法:从基因表达综合数据库(gene expression omnibus,GEO)中检索与MI有关的数据芯片,利用GEO2R工具对数据芯片进行在线分析,筛选出MI差异表达的靶基因;利用中医药综合数据库(traditional Chinese medicine integrated database,TCMID)、比较毒理基因组学数据库(comparative toxicogenomics database,CTD)、BATMAN、SwissTargetPrediction数据库筛选与水蛭相关的靶点;利用STRING数据库和核心靶基因导入基因功能注释数据库(the database for annotation visualization and integrated discovery,DAVID),对水蛭治疗MI的差异靶基因进行基因本体论(gene ontology,GO)富集分析和京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集分析。结果:利用GEO2R工具筛选出794个与MI有关的差异靶基因,包括386个下调基因,408个上调基因;利用TCMID数据库得到518个与水蛭相关的靶点;最终筛选出28个水蛭治疗MI的差异靶基因,10个关键基因;经GO和KEGG富集分析得到P<0.05的生物过程(biological process,BP)25个、细胞组分(cell component,CC)5个、分子功能(molecular function,MF)27个,信号通路22条。结论:水蛭治疗MI的差异靶基因包括VEGFA、AREG、EGFR等基因,其作用机制可能与水蛭调控Rap1、PI3K-Akt、Ras、MAPK、HIF-1等信号通路有关。

基于GEO数据库奶牛乳房炎致病菌差异表达基因的生物信息学分析

试验旨在筛选与奶牛乳房炎致病菌相关的差异表达基因(DEGs),分析其作用机理。在基因表达数据库(GEO)中筛选得到与奶牛乳房炎致病菌密切相关的基因芯片数据集GSE25413进行基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)分析。联合String数据库在Cytoscape软件中构建出蛋白质互作网络(PPI)并筛选出主要的关键基因。结果显示,在GSE25413数据集中共筛选得到127个差异表达基因,其中上调表达基因49个,下调表达基因78个。GO分析共得到450条功能注释,主要涉及炎症反应、缺氧反应等;KEGG通路富集共得到446条信号通路,主要涉及癌症途径、肿瘤坏死因子等信号通路。PPI互作网络共筛选得到IL-6、IL-1B、VEGFA、CXCL8等10个关键基因。经筛选获得的关键基因可作为潜在的分子标志物用于奶牛乳房炎的早期诊断和临床治疗靶点的选择,为奶牛乳房炎的防治提供参考。

基于Geo-Studio的尾矿坝稳定性分析

为了分析莲花山尾矿库的稳定性,结合地勘报告总结了影响坝体稳定性的各项指标,运用安全检查表法进行评价,根据稳定性计算理论选取简化Bishop法进行计算,采用Geo-Studio软件建立了二维模型,并计算3种不同工况下的稳定性,发现其安全系数都符合安全规范。根据计算结果拟定了改进措施,以期为该尾矿库的安全评估提供技术支撑。

基于GEO数据库和转录因子调控网络的结核病药物作用靶点筛选及其作用机制

目的基于GEO数据库和转录因子调控网络筛选抗结核病药物及药物作用靶点。方法通过NCBI的GEO数据库,筛选结核病患者和健康者之间差异表达的基因;通过AnimalTFDB 3.0数据库预测差异表达基因中的转录因子,并构建转录因子调控网络;通过调控网络中的关键基因筛选相关miRNA,并筛选关键节点,初步阐明结核病致病的分子机制。结果通过GEO数据库检索,筛选出的差异表达基因为784个;通过AnimalTFDB 3.0数据库筛选出23个转录因子和对应的790个靶基因,构建了转录因子-靶基因的调控网络;通过TargetScanHuman 7.2查询到关键节点对应的miRNA,构建“转录因子-靶基因-miRNA”调控网络,筛选出4个结核病药物靶点(EP300,CREBBP,ELAVL1,HSP90AA1),阐明了其与转录因子和miRNA之间的调控机制。结论通过构建结核“转录因子-靶基因-miRNA”网络,筛选出结核病新的潜在药物作用靶点——EP300、CREBBP、ELAVL1、HSP90AA1;同时发现,EP300、CREBBP、HSP90AA1通过激活转录因子STAT2,导致机体内炎症因子TNF-α水平增高,进而抑制了miR-9-5p的表达;而基因ELAVL1直接抑制miR-9-5p的表达,并且与NOD-like receptor signaling pathay通路密切相关,导致结核病的发生发展。

基于GEO-Studio的某尾矿坝动力稳定性分析

针对某尾矿坝动力稳定性问题,基于尾矿库实测地形图与岩土地层勘察资料,依据地形概化的方法,建立反映尾矿库地形、地质结构特征的数值计算模型。运用GEO-Studio的QUAKE分析模块进行现状及最终尾矿坝动力稳定性分析,研究了该尾矿坝在地震波作用下的液化情况、加速度响应、位移变化、安全系数的规律,研究结果表明,该尾矿坝可在洪水工况下稳定运行,可以作为工程设计的参考依据。

集成PHAST-Visual Studio的岩溶区燃气管道灾害后果定量分析及应用

为科学评估岩溶区燃气管道灾害的后果影响程度,基于管道失效特征确定喷射火和蒸气云爆炸两种典型后果模式,研判适用于岩溶区燃气管道灾害的热辐射和冲击波超压危害准则,从危害面积、伤亡人数、经济损失、环境破坏4个维度提出岩溶区燃气管道灾害后果严重程度的评估模型体系,并结合Visual Studio平台开发“岩溶区燃气管道灾害后果分析软件”。立足岩溶区实际工程案例,结合区域经济社会发展、岩溶自然地质以及燃气管道工程特征,基于PHAST软件仿真分析灾害后果的影响范围,结合危害准则对区内人员、物体提出针对性灾害风险管控措施,并通过引入政府、行业、企业等颁布的标准条例,量化得出灾害后果的影响程度。结果表明:提出的PHAST-Visual Studio集成方法能够弥补以往研究的评估主观性问题,将社会科学思想带入工程风险评价研究,并通过计算机软件编程提高灾害后果分析效率,从而有助于显著控制岩溶区燃气管道灾害后果水平。

基于GEO数据库鉴定ADIPOQ为脂肪肉瘤预后良好的生物标志物

目的探寻脂肪肉瘤的预后生物标志物,以作为其潜在的治疗靶点。方法从基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)中下载GSE21122、GSE159659及GSE30929数据集,采用R语言limma包鉴定脂肪肉瘤与正常脂肪组织间的显著差异基因,利用ggvenn包获得共同差异基因。利用survival和survminer包进行Cox回归分析和Kaplan-Meier生存分析。采用corr.text函数分析ADIPOQ与多种免疫检查点分子的相关性。利用clusterProfiler包对高低表达ADIPOQ脂肪肉瘤之间的差异表达基因进行功能富集分析。结果在GSE21122和GSE159659数据集中,分别鉴定出155个和39个显著差异基因。Venn图显示存在25个共同差异基因。多因素Cox回归分析结果显示,ADIPOQ可作为脂肪肉瘤预后良好的独立因素[HR=0.68,95%CI(0.49,0.94),P=0.022]。与正常脂肪组织相比,ADIPOQ在脂肪肉瘤组织中显著低表达(P<0.001)。Kaplan-Meier生存分析结果显示,高表达ADIPOQ脂肪肉瘤患者的无远处复发生存期(distant recurrence free survival,DRFS)显著高于低表达组(P<0.001)。Spearman相关性分析结果显示,ADIPOQ与ICOS、TNFSF9、LAG3、CTLA4、CD47、CD200、CD86、PDCD1LG2等免疫检查点分子量呈负相关关系(P<0.05)。基因本体(GeneOntology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genesand Genomes,KEGG)分析结果显示,高低表达ADIPOQ脂肪肉瘤之间的上调基因在营养物质代谢及相关通路中富集,下调基因在细胞分裂、细胞周期等生物学功能中富集。结论ADIPOQ可作为脂肪肉瘤患者预后良好的生物标志物,其可能具有抑制多种免疫检查点表达的作用,从而改善脂肪肉瘤患者的预后。

BDS GEO卫星的电离层VTEC反演性能评估

北斗卫星导航系统(BDS)的地球同步轨道(GEO)卫星可以对固定穿刺点总电子含量(TEC)进行连续观测,可为电离层模型精化提供约束,但BDS GEO卫星探测范围包含了20000 km以上的稀薄等离子体,为了进一步研究其对TEC反演造成的影响,提出一种性能评估方法:利用BDS GEO卫星双频观测数据提取电离层穿刺点处的垂向电子总含量(VTEC);然后分析穿刺点处VTEC变化特性,并与全球电离层图、相邻中圆轨道(MEO)卫星反演VTEC比较;最后以经验电子模型为参考,评估2种卫星探测的等离子体层总电子含量。结果表明:研究区域内GEO-VTEC与全球电离层图有较好的一致性;在不同的地磁条件下,GEO-VTEC与MEO-VTEC偏差的均方根值接近,最大不超过2.46个总电子含量单位;GEO与MEO卫星探测的等离子体层TEC值接近,20000 km以上的等离子体对于TEC的影响可以忽略。说明GEO-VTEC与常用电离层产品以及MEO-VTEC的性能一致。

基于Geo-Studio软件龙坑口水库土坝渗流稳定性分析

水库会因施工处理不当、填筑标准低、大坝及堤防工程建设失控等不利因素而引发系列安全问题,造成大坝及堤防渗漏、坝体裂缝、坝体渗流等。因此,探讨综合考虑渗流、变形等稳定性分析方法具有重要的理论意义和工程实用价值。以龙坑口水库为例,采用Geo-Studio软件中SEEP/W进行大坝渗流分析,同时采用SLOPE/W程序中4种不同的极限平衡边坡稳定性方法,对大坝上下游边坡进行稳定性分析。结果表明,在稳态条件下,浸润线穿过下游斜坡处的坝体不与下游面相交,因此不会导致下游边坡软化或坍塌而导致后续破坏。此外,Janbu法在上游和下游边坡中产生的安全系数最低,而Bishop方法在上游和下游边坡中产生的安全系数最高,但所有获得的安全系数值均高于1,预计不会出现边坡破坏。

基于GEO基因芯片联合网络药理学及分子对接技术探讨参苓脾喜汤治疗慢性胃炎、胃黏膜上皮内瘤变、胃早期癌作用机制

目的 基于GEO基因芯片、网络药理学及分子对接技术探讨参苓脾喜汤防治慢性胃炎(CG)、胃黏膜上皮内瘤变(GIN)、胃早期癌(EGC)的作用机制。方法 从GEO数据库下载含CG、GIN、EGC基因芯片GSE130823,使用R4.1.1筛选共同差异表达基因。利用TCMSP数据库筛选参苓脾喜汤活性成分及对应靶点,使用R4.1.1对共同表达基因与药物靶点取交集,通过Cytoscape3.9.1软件构建中药-活性成分-靶点网络,并通过STRING数据库构建蛋白相互作用(PPI)网络并进行拓扑分析,以筛选核心靶点,使用R4.1.1对交集基因进行GO功能和KEGG通路富集分析。最后将排名靠前的药物活性成分与核心靶点蛋白进行分子对接验证。结果 共筛选出1 115个差异表达基因,参苓脾喜汤活性成分119种,靶点247个,主要活性成分包括槲皮素、豆甾醇、木犀草素等。预测得到参苓脾喜汤治疗CG、GIN、EGC潜在作用靶点22个,包括CHRM3、AR、ADRB2、DPP4等。GO功能和KEGG富集分析结果显示,参苓脾喜汤治疗CG、GIN、EGC主要涉及对cAMP、IL-17、TNF、离子跨膜转运蛋白活性的调节、钙信号通路等方面。分子对接结果显示,木犀草素与ALB、AR、DPP4有较强结合能力,槲皮素与ALB、DPP4有较强结合能力,豆甾醇与AR有较强结合能力。结论 参苓脾喜汤中多种活性成分可能通过cAMP、IL-17、TNF等信号通路,调控ALB、AR、DPP4、CYP3A4等靶点治疗CG、GIN、EGC。

GEO芯片结合网络药理学及分子对接研究升降龙莲汤治疗子宫内膜癌的作用机制

目的 研究基于网络药理学、基因芯片和分子对接探讨验方升降龙莲汤治疗子宫内膜癌的作用机制。方法 通过口服生物利用度和类药性在TCMSP数据库中挖掘升降龙莲汤的有效成分,利用GEO中GSE115810数据集、OMIM和GeneCards数据库获取子宫内膜癌的靶基因。对活性成分和Endometrial cancer的共同靶点进行GO功能和KEGG通路富集分析。使用STRING建立蛋白相互作用PPI网络,导入Cytoscape后根据度值筛选核心靶点,然后整合差异基因的上调和下调,通过Kaplan Meier-Plotter生存曲线分析,进一步筛出与子宫内膜癌预后关系更紧密的靶基因。最后,利用AutoDock对关键成分与核心靶基因进行分子对接验证。结果 从升降龙莲汤中获取成分66种和289个潜在治疗靶点。通过3个数据平台共获取1048个子宫内膜癌相关靶点,其中交集靶点97个。从PPI网络中获得靶基因12个,经K-M生存曲线进一步筛选得到靶基因7个。GO和KEGG富集结果显示,生物进程方面,尤以细胞迁移的正调控最显著,癌症信号通路富集最多。分子对接验证发现槲皮素、木犀草素、汉黄芩素、山柰酚、黄芩素与靶基因结合较紧密。结论 升降龙莲汤干预子宫内膜癌主要机制是通过多靶点、多信号通路,抑制或提高关键基因的表达,阻滞癌细胞增殖与侵袭,促进肿瘤细胞凋亡。