基于多传感融合的巷道三维空间映射

针对我国煤矿掘进工作面智能感知能力不足的问题,提出了一种基于多传感融合的煤矿巷道三维空间映射方法。该方法利用激光雷达等3D传感器预览煤矿巷道环境信息,并构建实时自主映射模型,为大型煤机装备提供空间感知信息。基于姿态感知理论的多传感融合技术,对扩展卡尔曼滤波器算法进行优化,通过局部误差状态滤波估计和全局状态迭代估计,提出了一种基于距离残差的空间映射方法,实现了在几何退化的巷道环境下全局地图的快速更新和映射的高精度。其主要贡献在于将多传感器数据进行融合,构建出高精度的地下三维地图,并提高了巷道环境的智能感知能力和自主操作水平。首先,采用先进的激光雷达(LiDAR)传感器获取巷道内部的点云数据,提取点云特征,并建立帧间特征映射模型,从而构建出厘米级别的地下三维地图。同时,通过迭代误差状态的卡尔曼滤波器实现激光雷达与惯性导航的数据融合,提高了系统的鲁棒性,确保了地下三维地图的准确性和稳定性。此外,还考虑了井下粉尘和水雾等因素对巷道三维空间映射精度的影响,优化卡尔曼滤波增益调节激光雷达里程计权重,增强了低质量浓度粉尘条件下三维空间映射的环境适应性。实验结果表明,相较于LeGO-LOAM和LINS,笔者提出的三维空间映射方法在轨迹估计准确度、映射地图的点云数量以及点云密度等方面均表现更优。笔者所提出的方法可用于高精度、快速更新三维地图的自主掘进装备,提高煤矿掘进工作面的智能化水平,为巷道环境的智能化感知和自主作业提供了数据支持。

齐大山铁矿东帮边坡空间形态优化

针对齐大山铁矿东帮边坡空间形态优化问题,在分析边坡工程地质条件的基础上,将极限平衡法与数值模拟法相结合,评价原设计到界边坡稳定性,优化设计到界边坡的形态参数,探讨追踪距离对边坡三维稳定性的影响规律。研究结果表明:采用逐水平优化方法设计的到界边坡角为46°,每阶段的边坡二维稳定性系数均满足安全储备系数要求;边坡的三维稳定性系数与追踪距离呈负相关指数函数关系,当追踪距离为50 m时,齐大山铁矿东帮到界边坡角可设计为48°,整体边坡角提高了2°,经济效益显著。

低客流公交运营模式优化方法

为解决低客流传统公交线路运营效率低的问题,考虑低客流公交线路客流时空特性,提出了采用传统公交与需求响应公交(demand response transit,DRT)相结合的组合运营模式:全时段传统公交模式(M1)、分时段传统公交+DRT模式(M2)全时段DRT模式(M3)的优化思路。分析了不同运营模式的要素,考虑乘客空间、时间特征,构建基于三维时空聚类的站点规划模型;考虑车辆行驶成本、乘客时间成本,以总班次运营成本最小为目标,构建了带有时间窗的灵活型DRT线路与调度规划模型,运用遗传算法进行求解。以北京市某公交线路进行仿真实证,仿真结果表明:M2相比M1、M3分别降低了9.0%、23.0%的运营成本。研究可针对低客流公共交通服务的运营方案制定与优化提供技术参考。

新型无线电能传输三维耦合机构的设计与优化

为了进一步提高无线电能传输系统(WPT)的空间自由度,提出了一种新型类半球体状发射机构,从理论角度出发,利用互感叠加原理与等效电路模型分析了三维无线电能传输系统的特性;建立阵列式三维电能传输系统仿真模型,分析不同控制方式下的磁场分布规律,分别从距离特性与磁场分布研究系统传输性能,并搭建了无线电能三维传输实验系统,对该发射机构的传输性能进行验证。结果表明:新型结构最远可在400 mm处实现效率为19.2%的能量传输;在相同距离下,处于同一水平面的负载线圈在各方向接收功率最大效率偏差仅为8%,具有高均匀度磁场;该新型三维耦合机构具有空间高自由度、无方向性等良好的传输性能。

国土空间规划背景下“多维融合”教学模式探索——以国土空间总体规划系列课程为例

国土空间规划背景下,城乡规划专业教学需要不断更新与完善。以内蒙古工业大学城乡规划专业国土空间总体规划系列课程为例,从人才培养目标、教学团队平台、教学模式方法、教学评价体系四个方面,构建了“产学研”相融合、交叉学科理论与规划实践相融合、线上线下与多种教学方法相融合、多元化教学评价主体相融合的“多维融合”教学改革模式。为适应城乡规划发展的新要求、新形势和新使命,探索集理论、实践、方法、研究于一体的教育教学新模式。

电磁点源辐射线法用于复杂二维干涉仪测向研究

战斗机综合电子战系统采用二维干涉仪实现方位和俯仰同时测向,用于实现高精度无源定位或引导火控雷达等快速截获目标等。方位干涉仪天线通常安装在机翼前缘等位置,由于受重力或在飞行中颤动等影响,天线出现下倾而不在飞机机体水平面内,现有基于电磁辐射源远场近似平行投射原理进行测向建模过程方法非常复杂且困难。针对非正交二维干涉仪测向难题,提出了一种简洁高效的测向模型,将投射电磁波假设为空间中的辐射点源,由辐射点源到二维干涉仪天线距离差与相位差的关系,再利用辐射点源对应的空间方向线上超过一定距离时的任意点到干涉仪天线相位差近似相等的前提,得到辐射点源空间三维位置的三个方程,求解得到空间三维位置进一步得到电磁波方位俯仰的二维测向公式。对算法模型及其误差进行理论、仿真分析和实际工程验证,结果证明了该方法的有效性。

空间叙事在文化体验馆展示设计中的应用--以磨山荆楚文化馆为例

展示体验类空间是传播艺术文化的重要载体,在文化传承和弘扬方面起着重要作用。该文探讨了如何通过叙事性设计手段来提升文化体验馆展示空间的多层级体验,进而更有效地传递和彰显地域文化内涵。该文以“空间叙事”为切入点,首先分析了叙事性融入文化体验馆展示设计的作用及意义;其次阐述其叙事特征;最后以磨山荆楚文化馆为例,将设计策略运用到具体实践之中。该实践提供了叙事性设计的应用思路,为文化馆展示设计提供参考。

浅海孤立子内波作用下的三维声场空间特性

针对浅海环境下孤立子内波对声场空间特性的影响,以三维抛物方程理论及高精度根式算子近似方法为基础,建立了适应孤立子内波环境的三维声场计算方法。充分考虑孤立子内波传播特点与浅海中点源柱扩散形式的声场结构特征,形成以直角坐标系−柱坐标系的联合环境处理的声场计算形式,通过改变环境参数输入形式,提升了计算效率,并研究了孤立子内波影响下的三维声场分布特性。结果表明,平坦海底情况下,内波影响下的三维声场垂直和水平分布结构均发生变化,且随频率增加而增大,尤其是声源深度在跃层附近时变化更为明显;非平坦海底环境下,三维声场受到非水平海底和内波的双重调制作用,导致孤立子内波影响下的声场水平分布变化进一步加剧,从而在一定程度上反映出海底地形这一大尺度非均匀性对声场产生的水平折射效应以及对声传播特性的影响。

机载一维相扫雷达空域稳定算法研究

传统上机载雷达是采用硬件稳定平台保持天线扫描空域稳定的,如今采用数据处理方法保持扫描空域电子稳定的研究正在引领发展趋势。文中针对机载平台运动引起天线波束指向角的改变以及由此带来的探测精度下降甚至目标丢失的问题,系统地探讨了一维相扫机载雷达保持扫描空域稳定的波束控制方法,建立了机载运动平台下指向角变换的数学模型,推导出由于平台运动引起的波束指向角变换公式,设计了一维相扫移相码的计算方法,通过仿真验证了计算精度、计算时间、波束指向精度和移相器位数选取等关键技术指标。结果表明空域稳定算法有效可靠,为机载相控阵雷达波束控制设计提供了通用化的设计思路,具有较大的工程意义和实用价值。

虚实无界:空间计算技术及其教育应用前瞻——兼论空间重塑下的未来教育新模式

作为教育技术革新的前沿,空间计算技术正以其独特的三维交互特性,推动教育领域向沉浸式场景化体验转型。该技术通过整合三维重构、空间感知、用户感知、空间数据管理以及5G/云网等关键要素,为教育提供了一种全新的交互模式,极大地丰富了学习者的空间体验。空间计算技术在教育应用中的潜力与挑战,聚焦于如何通过提供直观的显示方式、实现虚拟与现实的融合,达到虚实无界以及创建深层次的连接,来增强学习效率和认知发展。其在教育中的优势包括促进知识的深度理解、加强学习者的空间思维能力,以及通过沉浸化学习提升学习动机等。基于空间计算技术构建的未来教育生态圈,体现以“人”为中心、“技”术加成和“场”域构建,通过“人”“技”“场”虚实交融,构建空间重塑下的未来教育新模式。

规划管控约束下耕地细碎化评价与整治分区

科学评估耕地细碎化治理的适宜性与必要性,并进行合理的整治分区有利于耕地资源的高效利用与空间布局,促进三生空间协调发展。该研究以典型山区县及资源型城市江西省德兴市为例,基于村域尺度,从生产适宜性、空间集聚性、管控约束性3个视角构建评价体系,采用多因素综合叠加评价法对耕地细碎化进行评价,借助三维魔方空间分类法开展整治分区研究。结果表明:1)各村耕地资源生产适宜性良好,均值为0.558;空间集聚性一般,均值为0.350;管控约束性标准差大于均值,各村差异较大;耕地细碎化治理适宜性较高,均值为0.711。2)统筹评价结果将德兴市划分为高质保障区、综合整治区、设施优化区、集约整合区以及现状维持区5区,基于各区生产适宜性、空间集聚性与管控约束性差异制定差别化整治措施与治理策略。研究结果可为耕地细碎化整治提供有益的参考借鉴。

城市三维空间结构对碳排放影响的尺度效应

城市是碳排放最集中的区域,全面厘清城市空间结构对碳排放的影响对碳减排规划具有重要意义。以往研究主要关注城市二维结构与碳排放的关系,表明城市扩张是碳排放剧增的主要原因。虽然城市三维空间结构也会显著影响碳排放,然而其影响的尺度效应依然缺少深入分析。为此以广州市为例,结合相关性分析、随机森林探究三维空间结构与碳排放的关系,并揭示三维空间结构影响的尺度效应。研究结果表明:(1)(高层)建筑物密度、建筑覆盖率、容积率与人口密度是碳排放的关键影响因素,主要通过直接增加人类活动或加剧热岛效应使得能源消耗和碳排放增多;(2)三维空间结构对碳排放的影响具有明显的尺度效应。随着分析尺度的变化,碳排放受三维空间结构的不同方面主导;(3)广州作为紧凑型城市的代表,如果片面追求城市三维空间的紧凑布局将不利于低碳城市的发展。因此,相关部门应重视宏观尺度下的三维空间结构的合理布局,合理开发城市边缘地区,降低城市中心建筑物的紧凑布局,构建多中心的城市格局,以有效降低碳排放水平,促进低碳城市的构建与可持续发展。研究所得成果可为城市建筑三维空间布局的合理优化提供参考依据,助力“双碳”目标的实现。

基于多源数据的城市形态与功能业态耦合分析——以乌鲁木齐市中心区为例

城市中心区的各功能业态聚集与分散是城市空间形态演变的重要结果,其合理布局对城市中心区的发展至关重要.基于高精度的中心区三维空间数据及城市兴趣点(POI)功能业态数据,以乌鲁木齐市中心区为研究对象,选取空间强度、密度、高度作为空间形态的测度指标,结合双变量空间自相关解析城市中心区空间形态与不同功能业态分布的空间耦合性特征,并通过空间计量模型对比进行实证分析.结果表明:中心区在空间形态呈现由中心至外围逐渐递减的分布趋势;四个功能业态分布集中在大小西门商圈;通过GMI方法分析得出居住型功能区与空间强度、空间密度和空间高度的耦合相关性最大,其次是生产型功能区;通过遴选得出高显著相关性地块和低显著相关性的“问题”地块中存在问题,为未来城市更新提供一定参考意义.

基于空间句法的城市立体道路网研究——以南京市鼓楼地区为例

南京鼓楼地区经历了近百年的演变,形成了独特的网络特征。文章旨在通过整理2021年的鼓楼地区道路网数据,并运用空间句法分析方法,选取全局整合度、局部整合度和可理解度作为主要指标,来量化分析鼓楼地区道路网的拓扑结构。同时,对2021年的平面道路网和立体道路网进行空间句法对比分析,以更准确地揭示城市道路网的特征。此外,还分析了鼓楼地区公共事业单位与道路网之间的空间关系和作用机制,采用集成核方法进行耦合分析。文章构建了鼓楼地区道路网分析模型,为历史古城片区道路网的发展提供了参考依据。

多维要素流视角下成渝城市群空间结构特征研究

随着交通、通讯设施的日益完善与经济的快速发展,城市间各类要素流动更为频繁并形成城市网络,促进城市动态“流”数据的分析成为区域空间结构研究新范式。相比单一要素流,多维要素流可以从更加综合的视角刻画城市群内部网络联系,识别城市群空间结构特征。本文通过集成百度迁徙、快递物流线路、百度指数、企业总部—分支、科技论文合作等多元地理流数据建立成渝城市群人流、物流、信息流、资金流、技术流及综合流网络,借助社会网络分析方法识别网络节点特征并结合位序—规模法则评估城市体系规模结构,利用核密度分析法识别多维要素流动主要廊道,结合优势流和DBSCAN聚类分析成渝城市群空间组团特征。结果表明:第一,在多维要素流网络中,各节点层级分化明显,成都市、重庆市是成渝城市群的两大核心,对多维要素流的集聚扩散能力突出,而其他城市普遍发育不足。第二,重庆市—成都市关联区间联系强度最高,成都市、重庆市与14个地级市组成的关联区间次之,14个地级市之间组成的关联区间最低,成渝发展主轴、成德绵乐城市带是要素流动的主要廊道。第三,在优势流约束下,成渝城市群内部形成成都—德阳—眉山、重庆—广安、南充—遂宁、内江—自贡—宜宾—泸州、乐山—雅安共5个空间聚类,其中南充—遂宁、内江—自贡—宜宾—泸州具备培育都市圈的潜力。结合本文分析结果和现有规划,建议将多维要素流网络中心度相对较高的绵阳、南充、宜宾作为次级中心城市培育,在重点发展成都都市圈、重庆都市圈的同时着力培育南充—遂宁、内自宜泸两大都市圈,促进绵阳市、雅安市、乐山市、达州市等圈群空隙城市差异化、特色化发展,强化宜宾—泸州—重庆沿江发展轴,逐步优化成渝城市群空间结构,形成区域协调发展新格局。

基于多尺度混合注意力卷积神经网络的关系抽取模型

针对基于卷积神经网络(CNN)的关系抽取获取句子语义信息时缺少不同尺度语义特征信息的获取以及对关键信息的关注的问题,提出基于多尺度混合注意力CNN的关系抽取模型。首先,将关系抽取建模为二维化表示的标签预测;其次,通过多尺度的特征信息提取与融合,获得更细粒度的多尺度空间信息;然后,通过注意力与卷积的结合自适应地细化特征图,使模型关注重要的上下文信息;最后,使用两个预测器共同预测实体对之间的关系标签。实验结果表明,多尺度混合卷积注意力模型能够获取多尺度语义特征信息,而通道注意力和空间注意力通过权重捕捉通道和空间的关键信息,以此来提升关系抽取的性能。所提模型在数据集SemEval(SemEval-2010 task 8)、TACRED(TAC Relation Extraction Dataset)、Re-TACRED(Revised-TACRED)和SciERC(Entities,Relations,and Coreference for Scientific knowledge graph construction)上的F1值分别达到90.32%、70.74%、85.71%和89.66%。

高速公路影响下的空间知识溢出与地区产业升级

交通基础设施建设是重塑经济关系网络和优化经济空间格局的重要力量。基于高速公路网络数据,探讨了交通发展对空间知识溢出及地区产业升级的影响机制。研究发现:高速公路建设不仅有助于缓解空间距离对地区间空间知识溢出的阻碍作用,还有利于弱化地区间经济或文化距离等其他分割因素对空间知识溢出的限制,增强异质性发展水平或不同文化地区间的知识扩散,使得地区产业升级更加受益于空间知识溢出效应。地方政府应重视并充分利用交通发展对空间知识溢出的积极影响,强化区际互联互通的同时,消除阻碍空间知识溢出和技术扩散的隐性壁垒,从而有效推动地区产业升级。

数字经济对居民消费潜力的影响效应研究——基于空间杜宾数学模型的实证分析

在全球经济增长放缓的形势下,为尽快恢复经济复苏增长并推动国内大循环,加快实现国内国际双循环发展就离不开对居民有效消费需求的引导及其消费潜力的释放。近年来,以大数据、5G、人工智能为依托的经济数字化转型已深刻影响社会的各个层面,作为拉动国民经济增长重要引擎的消费领域自然也受到其深刻影响。文章基于2017—2021年全国主要99个地级市的面板数据,通过实证分析探讨数字经济发展对居民消费潜力及其各维度的作用效果和溢出效应。结果表明:(1)数字经济发展对居民消费潜力及其消费支出维度、消费收入维度和消费环境维度均有积极作用;(2)数字经济对促进居民消费潜力释放具有正向的空间溢出效应;(3)相对居民消费潜力中的收入和支出维度,数字经济对居民消费环境维度的正向空间溢出效应更加明显。

邵氏黄梅调电影的空间向度与认同美学

以列斐伏尔的空间生产理论为视角,对邵氏黄梅调电影进行分析,可以发现邵氏黄梅调电影蕴含的不同类型空间的表征显现。在空间视域下,邵氏黄梅调电影的发展还体现出了共同的文化美学特征,其内在的心理机制就来源于电影创作者和接受者对文化传统的体认和认同。分析了邵氏黄梅调电影不同空间下的共同的文化美学特征,为中国香港邵氏黄梅调电影研究提供了新的视角,也为从空间理论和文化理论角度研究黄梅调电影提供了新的方法论启示。

“流空间”视角下西北地区城市群内部网络空间结构及其驱动机制

运用社会网络分析和ArcGIS空间分析方法,从交通、经济、人口等多要素流视角分析西北地区城市群网络的层级结构、联系格局与子群特征,借助二次指派程序回归分析方法剖析多元网络结构的影响机制.结果表明,网络中心性地区差异显著,且重心位于东翼.交通网络差异相对较小,呈单中心结构,经济网络规模分布最为集中,呈双中心结构,人口网络规模分布相对分散,呈多中心结构;城市联系表现出“东密西疏”的空间网络格局,且等级性显著.交通网络呈带状组团结构,经济网络呈中心辐射状结构,人口网络呈以省会为主的蜂房状多中心结构;网络内部均存在小团体.交通网络子群构成与联系凸显干线的串联带动作用,经济网络择优链接效应明显,人口网络受行政区划约束;地理邻近、交通可达性和经济发展是产生网络共性的主要因素,企业成长、产业结构和社会服务是网络差异性的主要贡献者.