基于转向架航向角的既有铁路平面线形识别方法研究

轨道平面线形识别是解算轨道不平顺的基础。针对外挂式动态轨道检查仪的实际需要,提出一种基于转向架航向角的铁路平面线形识别方法。首先,通过分段试拟合判定准则自动识别各测点所属线元类型和特征点数量;然后,建立基于转向架航向角的平面线形特征点优化模型;最后,结合云模型改进传统遗传算法的搜索策略提出云遗传算法,实现铁路平面线形精确识别。研究表明,平面线路曲线特征点识别偏差在4 m以内,线形识别准确度均达到97%以上,满足外挂式动态轨道检查仪对轨道不平顺解算的精度要求。

CMA-BJ系统总云量预报性能检验评估

云是天气气候中最重要、最活跃的因子之一,对大气系统的辐射能量平衡和水分循环起到重要调制作用。对总云量进行有技巧的预报也为更好把握天气现象、预测光伏发电等新能源出力提供客观依据。中国气象局北京快速更新循环数值预报系统(CMA-BJ)可提供我国逐小时高分辨率总云量预报产品,本文采用时间尺度分离的方法对其预报性能开展系统性评估,并对误差来源进行分析,从而为产品释用和模式改进提供参考。结果表明,CMA-BJ总体能够抓住总云量的空间分布以及日变化强度特征,在1~24 h时效预报和观测的总云量空间相关系数在各月均超过0.6,但在冬季(1月)对总云量和日变化强度存在较为明显的低估,全国平均云量负偏差达-0.133。随着预报时效的延长,模式对云量逐时变率的预报能力有所下降,预报第1至第4天的平均TCC分别为0.470、0.409、0.355、0.315,有技巧的预报可维持至48~72 h。诊断分析表明,模式中相对湿度偏小可能是造成总云量预报负偏差的主要来源之一,垂直速度预报偏差也是影响云量预报误差的重要原因。

基于点云切片算法的铁路钢桁拱桥线形分析

铁路桥梁线形测量对于桥梁健康检测与确保铁路安全运营具有重要作用。为提高运营铁路钢桁拱桥线形测量效率,以某3跨钢桁拱桥为例,运用地面激光扫描(TLS)技术对桥梁杆件进行整体化扫描,从桥梁线形测量精度、扫描完整性、点云个数等3方面,分析出最佳的桥梁扫描测站数为10个。运用3DNDT点云配准算法将各测站一一配准,桥梁点云配准精度为2 mm,将桥梁点云投影至xoy平面,用半径滤波器进行噪声点的去除,得到完整“纯净”的桥梁点云模型。提出点云等距切片与点云平面切片算法提取桥梁线形,并将线形点云数据导出在AutoCAD中拾取坐标。将点云切片法提取的TLS测量值、全站仪法测量结果与原始成桥线形做比较分析,结果表明:在桥面线形分析中,两方法均在跨中处A5点测量出最大变形,分别为12.69 mm、10.29 mm,两方法的最大相互较差R为2.4 mm,相关系数优于99.93%;在拱轴线线形分析中,点云切片法与全站仪法在主桁上弦跨中B4点位测量的最大变形为6.2 mm、3.9 mm,在主桁下弦跨中B10点位测量的最大变形为5.9 mm、3.5 mm,两方法的最大互相较差R为3.2 mm,相关系数优于99.87%,验证了点云切片算法的有效性与TLS测量的高精度性。拱轴线横向线形未出现明显侧移,点云等距切片得到的19个吊杆垂直度保持良好,未发生扭转与偏移。该成果对于运营铁路钢桁拱桥的线形分析与点云处理方法可提供相应的思路和参考,具有重要的实用价值。

低温来流对深水水库过饱和总溶解气体输移的影响

梯级深水水库产生的水温分层现象可降低下游水库来流水温,导致泄洪水体总溶解气体(TDG)的过饱和程度随库区密度分层流的输移过程产生变化。以溪洛渡—向家坝区间为研究区域,基于原位观测和数值模拟相结合的研究手段,研究低温来流对深水水库过饱和TDG纵向和垂向输移过程的影响规律。研究表明:①来流水温降低2℃,TDG云团潜入位置提前36.4 km,峰值垂向位置下移55 m、垂向影响范围减少23%;②来流水温降低2℃,TDG饱和度110%以上云团输移至向家坝坝前阶段和后续阶段,包络面积衰减速率降幅分别为16%和44%;③从射流区到交换区过饱和TDG平均纵向迁移速度显著降低,降幅达92%;④来流水温降低2℃,向家坝表孔出流TDG饱和度峰值和均值的降低程度分别为机组出流的3.2倍和4倍;⑤水温降低对鱼类安全水深阈值的补偿效应可量化为0.20 m/℃。研究成果可为梯级深水水库汛期生态调度提供科学支撑。

云随访干预对不同收入层次全子宫切除术后患者的影响

目的探讨云随访对不同收入层次患者全子宫切除术后生活质量、盆底功能及患者满意度的影响。方法选取2022年1月1日—2022年8月1日山东省滨州市滨州医学院附属医院收治的144例全子宫切除术患者为研究对象,按照随机数表法分为观察组和对照组,每组72例,按不同收入层次将观察组患者分为观察高收入组和观察低收入组,对照组患者分为对照高收入组和对照低收入组。对照组出院时给予常规出院指导和出院后电话随访,观察组在对照组的基础上,采用云随访干预实施延续性护理。比较观察组与对照组、高收入组与低收入组患者术后3个月的生活质量、盆底功能及患者满意度的情况。结果观察组生活质量及患者满意度评分均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察组盆底功能评分低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察高收入组和观察低收入组、对照高收入组与对照低收入组生活质量、盆底功能评分比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论云随访干预对提高全子宫切除术后患者的生活质量、盆底功能及满意度具有重要作用,收入层次对患者术后恢复无明显影响。

近43年江西省太阳辐射变化特征及其影响因素研究

基于江西省20个国家站1980—2022年逐日气象数据,利用Mann-Kendall趋势检验法、Pearson相关分析法分析了太阳辐射的长期变化趋势及其与气溶胶光学厚度、整层大气水汽含量、低云量和总云量之间的关系。研究发现:1)近43年来,受气溶胶光学厚度和整层大气水汽含量显著增长的影响,江西省太阳辐射以-5.7×10^(-3) MJ m^(-2) decade^(-1)的速度下降,总云量、低云量的微弱变化对太阳辐射的影响有限;2)夏季、秋季和冬季太阳辐射分别以-24×10^(-3) MJ m^(-2) decade^(-1)、-2.4×10^(-3) MJ m^(-2) decade^(-1)、-2.8×10^(-3) MJ m^(-2) decade^(-1)的速度下降,而春季太阳辐射以11.5×10^(-3) MJ m^(-2) decade^(-1)的速度上升,其中,夏季太阳辐射的下降受气溶胶光学厚度和低云量显著增加的影响,秋、冬季太阳辐射的下降受气溶胶光学厚度显著增加的影响,春季太阳辐射的增长主要取决于总云量的显著下降;3)气溶胶光学厚度和整层大气水汽含量增加导致80%的台站太阳辐射呈下降趋势,总云量和低云量下降导致20%的台站太阳辐射呈上升趋势,而修水、赣州站太阳辐射与4个影响因素的变化趋势相同的原因还需进一步研究。

基于点云和全景影像的道路全要素模型构建技术研究

为了提高城市道路全要素三维实景模型构建的效率、精度与真实度,本文提出了一种融合激光点云数据、全要素地形图数据、全景影像数据的道路全要素三维实景模型自动化、半自动化构建方案,实现了道路各要素的单体化。以某示范区为例验证了本文提出的道路全要素实景模型构建的可行性与有效性。本文的研究对于城市精细化管理具有积极的帮助作用,其成果的应用与推广对于新型测绘技术的发展具有重要意义。

基于PIE-Engine Studio的西藏典型湖泊总悬浮物反演

总悬浮物浓度是水环境评价的重要参数之一,并且能在各个方面影响水体其他参数。青藏高原湖泊环境正处于大幅变化的时期,而其分布与动态变化与湖泊的环境息息相关。基于西藏典型湖泊29个采样点水质实测数据和LandSat 8 Collection 2遥感数据,使用PIE-Engine Studio平台,对比分析了基于单波段和多波段组合的多种总悬浮物浓度反演模型,选出了最优的总悬浮物浓度反演模型,并运用该模型分析了色林错、扎日南木错以及塔若错总悬浮物2013~2023年月度时空变化特征。分析结果表明:①总悬浮物对绿光、红光波段最为敏感,以波段反射率组合(B3+B4)、(B2/B3)(B2为蓝光波段,B3为绿光波段,B4为红光波段)为自变量,总悬浮物浓度为因变量的三波段模型为西藏典型湖泊总悬浮物浓度遥感反演最佳模型;②总悬浮物浓度年内变化总体存在季节规律,夏季浓度高,而春秋季低。在色林错,浓度在北部较高,高值夏季主要分布在西北岸,而秋冬季则在东北岸,受风向影响较大;在扎日南木错的西部较高;在塔若错,夏季在南部较高。3个湖泊均在11月时出现东部浓度重新升高的现象。③年降水量与各湖泊的悬浮物浓度相关性较高。年际变化中,2013~2023年,悬浮物浓度的年均值先是逐年升高,在2018年后随着年降水量的减少而逐渐下降或稳定。另外,色林错、扎日南木错、塔若错湖面面积分别增长了2.87%(约68.14 km^(2))、3.01%(约30.31 km^(2))、1.01%(约4.87 km^(2)),色林错持续扩张,扎日南木错和塔若错先快速扩张,而后萎缩,湖面面积与悬浮物浓度均值表现较同步,均是受降水量和径流的影响。研究结果可为高原湖泊水质评价提供理论依据,为水土流失、水资源保护提供科学参考。

西北中东部ECMWF-HR云量预报产品与FY-2G云量产品的对比

为了了解ECMWF-HR模式云量预报产品在西北中东部地区的精度,利用2019年10月至2020年9月共计12个月的FY-2G卫星总云量反演产品,对西北地区中东部同时段的ECMWF-HR总云量预报产品进行对比分析,并选取3个典型区分析ECMWF-HR总云量预报偏差的日变化特征。结果表明,ECMWF-HR模式对西北地区中东部总云量的预报偏差白天较小,夜间偏差增大约10%~20%。总云量预报偏差具有明显的季节特征,夏半年ECMWF-HR模式云量预报整体偏多且偏差空间分布均匀;冬半年总云量预报有区域性特征,祁连山区西段明显偏低,甘肃和陕西南部明显偏多,其他大部地区的预报偏差低于夏半年。总体来说,ECMWF-HR模式总云量预报稳定可信,但在祁连山西段和甘肃与陕西南部2个明显异常区域需进行偏差订正。前者需要在模式预报基础上调高10%~30%,后者需要降低20%~30%;订正后的总云量预报与卫星反演结果较为接近,平均绝对偏差约4.5%,且与卫星反演结果具有相似的日变化特征。

基于多源卫星资料的中国地区云宏微观特征研究

利用2007—2016年国际卫星云气候计划(International Satellite Cloud Climatology Project,ISCCP)、云和地球辐射能量系统(Clouds and the Earth s Radiant Energy System,CERES)和中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)卫星反演云产品,对比分析了不同数据反演的中国地区云系结构的宏微观特征,并采用复合评价指标定量评估了不同数据之间时间和空间上的一致性。结果表明:三套卫星数据都能较好地反演出中国地区总云量呈南高北低、东高西低、夏高冬低的分布特征,但通过比较时间技巧(Temporal Skill,S_(T))及空间技巧(Spatial Skill,S_(S))复合评价指标及其各项分量发现,与MODIS相比,CERES与ISCCP数据反演的总云量时间序列演变特征明显更为一致,且其评分均有南方优于北方,夏季优于冬季的特征;进一步分析不同高度云量的S_(T)评分发现,CERES和ISCCP两套数据在南方地区的总云量差异主要来自于低云量的绝对偏差,而北方地区的偏差则同时存在于低云和中云;对比分析MODIS和CERES反演的云滴有效半径发现,高云对应的冰相云一致性较高,而中低云相对应的液相云的偏差则有夏季高于冬季的规律。针对夏季液相和冰相云滴粒径及概率密度分析则表明,相比CERES数据,MODIS对夏季液水和冰水粒子的有效半径在不同地区均有不同程度的高估,液(冰)水谱宽则更宽(窄)。

基于云GIS的自然地理野外实习全流程管理系统开发与应用

针对GIS专业自然地理野外实习中地理时空特征认识受限及实习过程闭环管理的要求,引入了云GIS、三维GIS、LBS服务等新技术,设计与开发了一个集成网页端、移动端APP和微信小程序等多端应用的综合自然地理野外实习全流程管理系统,并实现了3个终端信息和数据的共享互通。系统再现了实习区域的自然地理环境,实现了实习全过程的智能信息化管理,满足了师生实习前的理论知识储备和虚拟实习,实习过程中的定位导航、路线查看、数据采集、任务考核、照片视频和笔记记录、知识检索和安全保障等,实习后的成果评价、数据分析等任务需求,有效地提高了实习效果。

三维激光点云支持下的变电站立柱倾斜变形监测

水利工程中常用立柱支撑上部结构,为保证上部结构稳定,需监测立柱变形,确保立柱倾斜角度在允许范围内。通过全站扫描仪的波形数字化测距技术进行非接触式测量,采集高精度点云数据,采集过程中通过后方交会法计算各观测站的三维坐标,将观测数据统一到一个坐标系统中,无需数据配准,避免了观测误差的传递。提出利用点云的立柱倾斜形变算法,采集两期点云数据后基于真配对点计算形变量,并通过点面优化算法减少误差,计算得到立柱的倾斜角度。为验证形变算法的精度,设计了仿真试验模拟立柱倾斜变形。试验结果发现,实际倾斜角为0°16′49″,计算倾斜角为0°16′57″,算法误差小于20″,满足高耸结构的变形监测要求。所提形变算法可应用于立柱倾斜变形监测领域。

基于金豺优化算法的云计算资源调度研究

基于云计算环境下资源利用率低的问题,将一种新提出的金豺优化算法应用于云计算资源调度策略。研究采用Cloudsim作为仿真实验平台,以减少任务总完成时间为优化目标。实验中以猎物位置模拟任务对虚拟机序号的选择,在一定的迭代次数后根据猎物位置得出每个任务对虚拟机序号的最终选择和最终任务总完成时间。改变金豺优化算法的迭代次数并进行实验,结果表明,在迭代次数达100次时,金豺优化算法在云计算资源调度模型上的效果达到最优。将调用金豺优化算法与应用贪心算法和遗传算法下的实验结果进行对比,结果表明,在任务数量大于1000时,金豺优化算法在云计算资源调度模型上的效果优于贪心算法和遗传算法,效率相较于遗传算法提升了约20%。

三维激光扫描技术在武汉天河机场幕墙改造中的应用研究

依据武汉天河机场T2航站楼屋面及幕墙改造工程,研究三维激光扫描技术在既有建筑改造工程中的应用。利用全站仪与三维激光扫描仪分别进行测量,并对比测量数据误差。研究结果表明,利用三维激光扫描技术获取点云数据,可帮助工程测量人员快速获取被测目标的三维位置信息及其他信息;全站仪打点测量数据和三维激光扫描仪点云数据误差较小,验证了点云数据质量、精度均满足工程要求;三维激光扫描技术获取的点云数据为工程改造提供了可靠的信息保障,且测量时间短、数据更全面、效率更高。

基于光学工程应用的全国陆地主要地区云量概况初步分析

从光学工程应用的角度对全国云量情况进行了研究,重点分析了全国陆地主要地区云量总体平均情况、冷暖半年、昼夜变化等三个方面云量历史数据,研究结果表明:全国陆地主要地区总云量和低云量分布区域基本呈北少南多的情况;冷暖半年云量分布有较明显的差别,暖半年云量高于冷半年的站点区域占全国较大面积;昼夜云量分布区别主要体现在西部地区白天低云低值区会有中高云存在。在云量总体平均情况、冷暖半年、昼夜变化的分析基础上进而讨论了全国云量区域的分级情况,结果表明适合光学工程应用的1级区主要分在北方。结果有助于了解全国适于开展光学工程应用的区域,并可为进一步研究云量对光学工程应用产生的定量影响提供参考。

基于倾斜摄影测量的露天土石挖填方计算研究

传统的全站仪或RTK技术进行土石方的填挖计算,需要耗费大量的人力和物力,而且效率较低,成本相对较高。该研究利用消费级无人机快速进行土石方计算,通过低空无人机获取影像,利用少量像控点,依据计算机视觉原理生成了地形稠密三维点云,实现了露天地形三维数字模型制作。该研究区域选择了某块有起伏的地形进行试验,利用RTK采集地形高程点进行精度对比。试验的结果表明:利用无人机构建的露天地形三维数字模型计算的挖填石土方量误差在3%以内,完全满足工程中土石方量计算标准,该技术方法具有很高的实用价值。

基于国产云原生技术的医疗数据安全体系建设

医疗数据涉及患者隐私,是关乎着我国人民医疗健康的重要因素。然而,近年来随着医疗数据的移动办公、数据上云等一系列发展趋势,导致着医疗数据的泄露风险也随之进一步加大。为有效应对这一现象,最大程度保证患者的医疗数据安全,汕头市中心医院旨在通过国产云原生(CloudNative)技术,在管理和技术两个维度进行医疗数据安全体系搭建,以实现数据全生命周期的安全管控,为系统化的数据安全体系的搭建提供了实际应用层面的解决方案。

基于TPM思想的设备全生命周期管理平台的开发与实现

为解决传统手段已无法满足大制造背景下企业的设备管理维护重任,全员生产维护思想难以推广及落地应用的问题,借助计算机技术、融合大数据与物联网技术等数字化手段,基于TPM思想,以全流程、全系统、全员参与管理的观点和共享理念,开发设备全生命周期管理平台,实现设备监控、运维管理、故障处理辅助决策、知识管理的一台份全流程管理。创新性提出和构筑备件云仓库架构,实现公司内各部门、供应商、合作企业等多维度连通一体的备件管理云平台。构建该设备管理平台的真正意义是把TPM思想落实应用到设备的全生命周期管理,实现全面、高效的数字化设备管理。

Preliminary Investigation of Total Ozone Column and Its Relationship with Atmospheric Variables

This study attempts to investigate the interaction between lower and upper atmosphere, employing daily data of Total Ozone Column (TOC) and atmospheric parameter (cloud cover) over Nigeria from 1998-2012;in order to study the dynamic effect of ozone on climate and vice versa. This is due to the fact that ozone and climate influence each other and the understanding of the dynamic effect of the interconnectivity is still an open research area. Monthly mean daily TOC and cloud cover data were obtained from the Earth Probe Total Ozone Mass Spectroscopy (EPTOMS) and the International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP)-D2 datasets respectively. Bivariate analysis and Mann Kendall trend tests were used in data analysis. MATLAB and ArcGIS software were employed in analyzing the data. Results reveal that TOC increased spatially from the coastal region to the north eastern region of the country. Seasonally, the highest value of TOC was observed at the peak of rainy season when cloud activity is very high, while the lowest value was recorded in dry season. These variations were attributed to rain producing mechanisms and atmospheric phenomena which influence the transport and distribution of ozone. Furthermore, the statistical analysis reveals significant relationship between TOC and low and middle cloud covers in contrast to high cloud cover. This relationship is consistent with previous studies using other atmospheric variables. This study has given scientific insight which is useful in understanding the coupling of the lower and upper atmosphere.

南极春季臭氧损耗和恢复期的主要特征及其与平流层环流异常的关系

21世纪以来,南极臭氧总量经历了逐渐恢复的过程。本文基于近41年(1979—2019年)BS填充臭氧总量(Bodeker Scientific Filled Total Column Ozone)数据集和同期的ERA5再分析数据,分析了20世纪末(1979—1999年,损耗期)和21世纪初(2000—2019年,恢复期)南极春季(9—11月)臭氧总量和平流层环流的主要变化特征,研究了不同时期平流层环流异常与臭氧总量的关系,并通过行星波诊断了影响臭氧总量变化的可能途径。结果表明,(1)南极臭氧总量在损耗期以51.5 Du·(10 a)^(-1)的速率显著减小,在恢复期以14.2 Du·(10 a)^(-1)的速率持续增加;与臭氧总量存在显著相关的平流层云(PSC)面积、平流层下部极区温度、中部极区位势高度以及60°S平均纬向风在损耗(恢复)期也经历了快速(缓慢)变化;(2)在整个分析时段,臭氧总量与PSC面积、平流层温度、位势高度以及纬向风保持着显著且稳定的关系;其中恢复期臭氧总量与上述平流层各要素的关系更加显著;(3)与损耗期相比,恢复期由于平流层存在较强的Eliassen-Palm(EP)通量,伴随平流层中上部极区EP通量辐合和更大的负涡旋热通量,使得平流层温度升高,极涡减弱,不仅导致PSC面积减小,而且有利于南极臭氧总量恢复。