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无人机探地雷达对水体和空洞的探测应用研究
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作者 王莹 孙晨晨 +3 位作者 张路 陈奕飞 卢松 周峰 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第5期207-216,共10页
【目的和方法】无人机载探地雷达系统具备高分辨率、非接触式探测的优势,适用于煤层积水和矿井采空区的探测场景。因此,提出一种基于无人机搭载空气耦合探地雷达系统的快速探测方法,以提升矿区的勘探效率,同时减少人工勘探的时间与危险... 【目的和方法】无人机载探地雷达系统具备高分辨率、非接触式探测的优势,适用于煤层积水和矿井采空区的探测场景。因此,提出一种基于无人机搭载空气耦合探地雷达系统的快速探测方法,以提升矿区的勘探效率,同时减少人工勘探的时间与危险性。鉴于实际煤矿测试场景的限制,以鄂州市畈雄水库水体及其周边排水涵洞作为等效验证场景,评估该系统在水体深度和空洞探测中的应用潜力。此外,为提高无人机载探地雷达系统的采集信号质量,采用奇异值分解和恒定比例增益技术增强水底和涵洞反射波信号。【结果和结论】实验结果表明,无人机载探地雷达能够有效探测畈雄水库的水深变化趋势(畈雄水库最大水深6 m)并识别直径为1 m的排水涵洞反射信号(涵洞顶部距路面1 m),证明了其在水体和空洞探测中的可靠性和有效性。与传统方法相比,提出的机载探地雷达数据处理方法能够显著增强水底和涵洞的反射信号。经过该方法处理后的B-scan信号熵值提升12.7%(从3.70增至4.17),均方根(root mean square,RMS)对比度提高55%(从0.11增至0.17),改善了波形特征的可辨识度,提升了数据解释与分析的准确性和直观性。无人机飞行高度从2 m增至4 m时,水底目标信号强度明显衰减(RMS对比度从0.27降至0.22),同时涵洞反射曲线的曲率半径减小。研究成果为无人机载GPR系统在煤矿积水区和采空区探测提供理论依据。 展开更多
关键词 无人机 探地雷达 奇异值分解 煤层积水 采空区探测
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北京东北部山区不同生活型木本植物叶功能性状特征及其权衡关系
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作者 郭文俊 李鑫豪 +8 位作者 田赟 孙艳丽 房新民 代远萌 陈文婧 李廷山 刘鹏 贾昕 查天山 《林业科学》 北大核心 2025年第9期70-80,共11页
【目的】探究北京东北部山区不同生活型木本植物的叶功能性状及其性状组合,以系统分析该区域内优势木本植物的生态策略差异,为阐明不同生活型木本植物的环境适应机制提供参考。【方法】选取北京东北部山区19个典型木本植物群落中的20种... 【目的】探究北京东北部山区不同生活型木本植物的叶功能性状及其性状组合,以系统分析该区域内优势木本植物的生态策略差异,为阐明不同生活型木本植物的环境适应机制提供参考。【方法】选取北京东北部山区19个典型木本植物群落中的20种优势木本植物,通过野外调查和理化分析相结合的方法,基于植物生活型分类,系统分析灌木、落叶阔叶乔木和针叶乔木3种生活型木本植物的12个典型叶功能性状特征及其关系,分析各生活型间木本植物的权衡策略。【结果】1)针叶乔木的叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、叶氮含量(LNC)和叶磷含量(LPC)显著小于落叶阔叶乔木和灌木,叶厚(LT)、叶碳含量(LCC)、碳氮比(C∶N)和碳磷比(C∶P)显著大于落叶阔叶乔木和灌木,表明针叶乔木叶片的构建成本和氮、磷利用效率较高。2)20种优势木本植物的SLA与叶干物质含量(LDMC)呈负相关关系,LNC与LPC呈正相关关系,表明叶片在生长繁殖和增强防御能力间呈权衡关系,且氮、磷元素协同促进植物生长,植物在相似生境中对氮、磷元素的需求不随生活型产生特异性变化。3)LT与LDMC在落叶阔叶乔木间呈极显著正相关关系,在针叶乔木间呈显著负相关关系,而在灌木间不相关。这主要是因为落叶阔叶乔木较厚的叶片通常需要较大的LDMC提供物理结构支撑;而针叶乔木的针形叶虽然较厚,但其叶片中营养物质含量较少且气孔开放程度和水分散发量偏低,导致其LDMC较低。4)通过主成分分析和置换多元方差分析发现,不同生活型木本植物在化学性状轴和结构性状轴间均呈极显著差异(P<0.01),前两轴解释率为63.84%。这表明灌木倾向于高LNC、LPC,低LCC的性状组合,针叶乔木倾向于低LNC、LPC与高LCC的性状组合,而落叶阔叶乔木则沿着更大LA、LDMC以及更小LT的方向变化。【结论】不同生活型木本植物的部分叶功能性状存在显著差异,灌木和落叶阔叶乔木叶片倾向于“快速投资-收益型”策略,针叶乔木叶片倾向于“缓慢投资-收益型”策略。研究结果可为该区域植物资源获取-适应策略及生物多样性保护提供基础数据。 展开更多
关键词 叶功能性状 生活型 叶经济谱 权衡策略 木本植物
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北京百花山华北落叶松天然次生林的资源利用效率生长季动态变化及影响因素
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作者 李钦渊 周泽园 +6 位作者 李廷山 于海群 赵洪贤 刘新月 高瑶 刘鹏 查天山 《林业科学》 北大核心 2025年第4期69-80,共12页
【目的】探究华北落叶松天然次生林生态系统碳、光能、水分利用效率的生长季内季节变异特征、受生物物理因子的影响以及不同资源利用效率间的权衡关系,为预测未来森林生态系统的气候变化响应提供科学支撑。【方法】在北京百花山国家级... 【目的】探究华北落叶松天然次生林生态系统碳、光能、水分利用效率的生长季内季节变异特征、受生物物理因子的影响以及不同资源利用效率间的权衡关系,为预测未来森林生态系统的气候变化响应提供科学支撑。【方法】在北京百花山国家级自然保护区,利用涡度相关系统和微气象观测系统对华北落叶松天然次生林生态系统生长季内的碳、水通量和空气温度、土壤温度、土壤含水量等物理因子进行连续原位监测,分析生态系统碳、光能和水分利用效率的季节变异及影响因素,并探究不同资源利用效率间的权衡关系。【结果】1)生长季内碳利用效率6月较低、10月较高,波动在0.14~0.97;光能利用效率8月份高、10月较低,波动在0.15~2.19 g·MJ^(−1);水分利用效率6月较低、10月较高,波动在0.74~8.00 g·kg^(−1)。2)碳利用效率与土壤温度显著负相关(P<0.05),光能利用效率与土壤含水量显著正相关(P<0.05),水分利用效率与土壤含水量显著负相关(P<0.05)。结构方程模型表明,土壤温度通过影响生态系统呼吸间接影响碳利用效率,表现为负效应(P<0.05);散射辐射通过影响总初级生产力间接影响光能利用效率,表现为正效应(P<0.05);饱和水汽压差通过影响蒸散发间接影响水分利用效率,表现为负效应(P<0.05)。3)碳利用效率与水分利用效率显著正相关(P<0.01),较高的光能利用效率主要发生在碳利用效率和水分利用效率均较低时。【结论】华北落叶松天然次生林生态系统碳利用效率与水分利用效率变化趋势一致,均在生长季中期下降,光能利用效率在生长季中期达到最大值。土壤温度升高会降低生态系统碳利用效率,土壤含水量和散射辐射增加均会提高生态系统光能利用效率,土壤含水量和饱和水汽压差增加会限制水分利用效率。生态系统资源利用效率间存在权衡关系,较高的光能利用效率伴随着较低的碳和水分利用效率,本研究结果强调水分条件对华北落叶松天然次生林生态系统资源利用效率间权衡关系的重要性。 展开更多
关键词 碳利用效率 光能利用效率 水分利用效率 季节变异 权衡关系
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基于点云数据的盾构隧道横断面连续提取及变形分析方法
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作者 奉建军 林元铖 +2 位作者 万晓燕 周斌 王新宇 《铁道建筑》 北大核心 2025年第4期106-110,共5页
三维激光扫描技术近年来被逐渐应用到地铁隧道变形监测领域,但由于缺少专业软件来连续提取隧道横断面及进行横断面轮廓的变形分析,所以应用效果不佳。本文提出了基于三维激光扫描点云数据的盾构隧道横断面连续提取及变形分析方法,采用... 三维激光扫描技术近年来被逐渐应用到地铁隧道变形监测领域,但由于缺少专业软件来连续提取隧道横断面及进行横断面轮廓的变形分析,所以应用效果不佳。本文提出了基于三维激光扫描点云数据的盾构隧道横断面连续提取及变形分析方法,采用优化的随机采样一致性算法来确定隧道中轴线和拟合隧道横断面轮廓曲线。优化了隧道中轴线向绝对坐标系XOY面、YOZ面投影过程,并处理了边界噪点对分析精度的影响。研发了相应的软件,实现了断面变形分析结果的实时输出和展示。以某地铁盾构隧道为例,将全站仪实测数据与本文方法得到的拟合数据进行了对比,实测长半轴与拟合长半轴差值小于2.0 mm的断面数占总数的93.3%,实测短半轴与拟合短半轴差值小于2.0 mm的断面数占总数的90.0%。可见,本文提出的方法应用效果良好。 展开更多
关键词 盾构隧道 三维激光扫描 隧道变形监测 随机采样一致性算法 隧道横断面拟合 隧道中轴线
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基于GAR⁃Net 的隧道衬砌厚度及钢拱架识别定位
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作者 林元铖 奉建军 +1 位作者 周斌 厉成阳 《铁道建筑》 北大核心 2025年第4期85-91,共7页
针对传统地质雷达法在隧道衬砌厚度和钢拱架识别定位中存在的人工解译效率低和技术依赖性强的问题,提出了一种新型的群体行为识别神经网络模型(Group Activity Recognition Net,GAR‑Net)。通过集成语义分割、目标检测和模板匹配三个子网... 针对传统地质雷达法在隧道衬砌厚度和钢拱架识别定位中存在的人工解译效率低和技术依赖性强的问题,提出了一种新型的群体行为识别神经网络模型(Group Activity Recognition Net,GAR‑Net)。通过集成语义分割、目标检测和模板匹配三个子网络,实现了对隧道衬砌厚度和钢拱架间距的自动化识别与精准定位。其中,语义分割子网络用于从地质雷达图像中提取出衬砌厚度区域;目标检测子网络用于提取钢拱架对象;模板匹配子网络则通过与预先定义的模板进行匹配,来确定钢拱架的具体位置和衬砌的厚度。经过对特定数据集的模型训练和评价指标的严格测试,GAR‑Net模型对衬砌厚度识别的平均交并比(Mean Intersection over Union,mIoU)达到了97.1%,对钢拱架识别的平均精度(Average Precision,AP)达到了96.09%。可见,GAR‑Net模型在地质雷达检测隧道衬砌厚度及钢拱架识别定位方面具有良好的测试效果和较高的应用潜力。 展开更多
关键词 GAR‑Net 隧道检测 地质雷达法 钢拱架间距 衬砌厚度 自动识别
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高速铁路桥梁地段双块式无砟轨道破损病害成因分析及治理工艺 被引量:1
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作者 邓非凡 王波 +4 位作者 杨燕 王君瑞 刘上春 郝浩业 杨诚浩 《中国铁路》 北大核心 2024年第11期61-68,共8页
梳理某高速铁路桥梁地段CRTSⅠ型双块式无砟轨道破损病害情况,对病害特征、分布规律和损伤尺寸进行统计分析,基于该病害所处地区历年气象数据资料,建立轮轨力和温度荷载耦合作用下桥梁地段直线段和曲线段双块式无砟轨道未满铺土工布隔... 梳理某高速铁路桥梁地段CRTSⅠ型双块式无砟轨道破损病害情况,对病害特征、分布规律和损伤尺寸进行统计分析,基于该病害所处地区历年气象数据资料,建立轮轨力和温度荷载耦合作用下桥梁地段直线段和曲线段双块式无砟轨道未满铺土工布隔离层的有限元分析模型。研究结果表明:桥梁地段无砟轨道损伤特征以道床板和底座板边角楔形破损为主,大量分布于直线段和曲线段,破损位置为道床板与底座板层间无土工布隔离层处;未满铺土工布隔离层使道床板和底座板直接接触产生应力集中是导致无砟轨道剪压破坏的主要原因;以“恢复土工布隔离层+破损修复”为治理原则制定的不同类型病害治理措施取得良好现场修复效果;针对单元结构双块式无砟轨道施工环节,应严格控制土工布隔离层铺设尺寸和范围,杜绝类似病害。 展开更多
关键词 高速铁路 桥梁 双块式无砟轨道 数值计算 成因分析 治理措施
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基于夹层理论的地铁隧道防水型单层衬砌叠合结构受力分析 被引量:2
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作者 温书亿 邓一三 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第8期192-199,共8页
[目的]喷涂防水膜可使地铁隧道衬砌中混凝土与防水膜发生复合作用,然而目前还没有关于防水型单层衬砌叠合结构分析的设计指导和参考文献。提出了基于夹层理论确定隧道单层衬砌叠合结构厚度及按照刚度进行弯矩分配的设计方案。[方法]首... [目的]喷涂防水膜可使地铁隧道衬砌中混凝土与防水膜发生复合作用,然而目前还没有关于防水型单层衬砌叠合结构分析的设计指导和参考文献。提出了基于夹层理论确定隧道单层衬砌叠合结构厚度及按照刚度进行弯矩分配的设计方案。[方法]首先进行了等效厚度及弯矩分配理论推导,并选择青岛地铁1号线西镇站进行等效厚度及各层弯矩分配计算,得出理论解析解。为了验证理论的正确性,使用有限元软件Ansys进行了数值仿真分析,对第二层喷射混凝土在不同厚度情况下的等效厚度、弯矩分配情况进行了比较和讨论。最后采用室内试验方法,针对夹喷涂防水叠合结构与不夹防水层的结构进行四点梁对比测试,通过夹层抗弯强度折减比例反算夹层结构的等效厚度。[结果及结论]采用所设计方法可以确定等效厚度及弯矩分配,该方法合理可行。 展开更多
关键词 地铁隧道 防水型单层衬砌 夹层理论 喷涂防水
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基于文献计量分析的工程建造低碳技术现状与发展趋势 被引量:1
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作者 刘婕 李敏 +2 位作者 王引生 孙家振 于贵 《绿色科技》 2024年第22期267-273,共7页
对2008-2023年Web of Science数据库和知网总库收录的关于工程建造低碳技术相关的2543篇文献进行梳理,运用VOSviewer软件进行文献计量统计与可视化分析,从多个角度分析了该领域的研究发展态势,并对未来前沿热点作出预测。结果表明:2008-... 对2008-2023年Web of Science数据库和知网总库收录的关于工程建造低碳技术相关的2543篇文献进行梳理,运用VOSviewer软件进行文献计量统计与可视化分析,从多个角度分析了该领域的研究发展态势,并对未来前沿热点作出预测。结果表明:2008-2023年文献发表总量呈大幅度增加趋势,仅我国科研机构在发文量前10的机构中占60%,并且形成了以Journal of Cleaner Production和Sustainability为主的核心期刊群;装配式建筑、BIM技术、资源再生利用技术和开发新型绿色建材成为当前低碳建造技术研究领域国内外关注的前沿方向,是未来该领域发展的趋势。 展开更多
关键词 工程建造 低碳技术 文献计量学 可视化分析
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基于分段式滑面应力测试系统的滑面应力计算方法
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作者 陈怀林 杨涛 +4 位作者 饶云康 张哲 吴红刚 谢江伟 滕汉卿 《岩土力学》 2025年第11期3562-3573,共12页
滑面应力分析是评估滑坡稳定性、预测滑坡风险的关键环节。现有的滑面应力求解方法众多,但尚未有合理的方法可对这些求解方法进行评价。为解决这一难题,提出了一种在滑坡模型试验中使用的滑面应力测试装置,详细介绍了装置的结构特点、... 滑面应力分析是评估滑坡稳定性、预测滑坡风险的关键环节。现有的滑面应力求解方法众多,但尚未有合理的方法可对这些求解方法进行评价。为解决这一难题,提出了一种在滑坡模型试验中使用的滑面应力测试装置,详细介绍了装置的结构特点、设计原理,设计了3个案例,开展了模型试验测试滑面应力,并基于成对样本t检测统计分析结果中的相关性和概率P值,对Morgenstern-Price(M-P)法、基于坡面卸荷的滑面应力弹性理论解、数值分析法在求解滑面应力方面的适用性进行了评价。主要得到了以下结论:(1)斜面测试结果显示,9个滑面测试单元的测试结果与理论值的误差绝对值均在2.5%内,统计学分析结果表明,滑面应力测试装置具有较高的准确性且测试稳定性较好。(2)基于模型试验对3种滑面应力理论计算方法的评价结果显示,弹性理论解和数值分析法可以较准确地计算滑面的应力状态,但M-P法的计算结果与实际偏差较大,不适用于非极限状态下滑面应力的计算。(3)拓展了基于坡面卸荷的滑面应力弹性理论解在路堤边坡中的应用,但该方法仍然存在较大的局限性。提出的滑面应力测试装置拓展了滑面应力测试的新方法,为滑面应力计算和稳定性分析理论准确性验证提供了试验基础。 展开更多
关键词 滑坡 滑面应力 模型试验 弹性理论解 数值分析 统计分析
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基于多种机器学习算法和D-S证据理论的滑坡风险等级预测
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作者 王引生 陆皓磊 +2 位作者 李永强 吴红刚 邱道宏 《人民黄河》 2025年第11期139-143,共5页
针对单一机器学习算法预测滑坡风险等级时很难保证预测结果的可靠性问题,构建一种基于多种机器学习算法和D-S证据理论的滑坡风险等级预测模型。在某地区1644个滑坡点位数据的基础上,选取与河流的距离、与道路的距离、土地利用类型、水... 针对单一机器学习算法预测滑坡风险等级时很难保证预测结果的可靠性问题,构建一种基于多种机器学习算法和D-S证据理论的滑坡风险等级预测模型。在某地区1644个滑坡点位数据的基础上,选取与河流的距离、与道路的距离、土地利用类型、水流强度指数等16个影响因子进行统计分析,采用主成分分析法对数据进行降维处理。基于D-S证据理论对支持向量机(SVM)、反向传播(BP)神经网络、径向基函数(RBF)神经网络、随机森林(RF)和极限学习机(ELM)机器学习算法进行融合,将该融合模型应用于实际滑坡风险等级评价,结果表明;融合模型的预测准确率为81.66%,5种算法均至少对2个点位的风险等级预测错误,而融合模型能够实现更精准的预测,只出现1个点位预测错误,提高了滑坡风险等级预测的准确性和可靠性。 展开更多
关键词 机器学习算法 滑坡风险等级 预测 D-S证据理论 融合模型
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北京长沟湿地公园甲烷通量变化特征及其影响因子
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作者 李品静 陈文婧 +9 位作者 齐攀琪 刘新月 徐铭泽 洪凯帆 张敏 张恒 李廷山 刘鹏 齐建东 查天山 《生态学报》 2025年第21期10457-10466,共10页
湿地是全球甲烷(CH4)排放的主要自然来源之一,其在全球气候变化和碳循环中的重要性备受关注。湿地公园是城市生境公园建设的重要组成部分,其在提供生态系统服务方面(如碳储存)发挥了关键作用,有效提升了城市生态系统的稳定性和可持续性... 湿地是全球甲烷(CH4)排放的主要自然来源之一,其在全球气候变化和碳循环中的重要性备受关注。湿地公园是城市生境公园建设的重要组成部分,其在提供生态系统服务方面(如碳储存)发挥了关键作用,有效提升了城市生态系统的稳定性和可持续性,然而目前对其甲烷排放变化特征及其环境影响机制仍不清楚。以北京市长沟湿地为研究对象,采用涡度相关(EC)技术对2022年湿地甲烷通量进行连续观测,结合同步观测微气象因子,利用回归分析和随机森林模型,探讨了甲烷通量的日变化、季节变化特征及其影响因子。长沟湿地甲烷通量日变化特征明显,甲烷通量变化范围在0—0.06μmol m^(-2)s^(-1)之间,生长季(定义为NDVI>0.31,4月13—10月22日)的日变化趋势表现为白天通量大于夜间通量,峰值出现在正午12:00—4:00之间,非生长季日变化整体排放量没有太大波动。甲烷通量季节差异明显,呈现出生长季高,非生长季低的排放特征,生长季甲烷累积排放量为591.35 mmol/m^(2)(7.10 g C m^(-2)a^(-1)),而非生长季的甲烷累积排放量仅为50.90 mmol/m^(2)(0.61 g C m^(-2)a^(-1))。甲烷通量全年累积量为7.71 g C m^(-2)a^(-1)。温度(Ta)和净初级生产力(NPP)是甲烷通量季节变化的主要影响因子,温度升高和NPP增加显著增加甲烷排放,生长季中,Ta、NPP的决定系数(R2)分别为0.95和0.96。非生长季,甲烷通量与各因子关系不显著。本研究认为未来气候变化下,温度和生产力的提高会导致湿地甲烷排放的增加。本研究结果为北京湿地生态系统碳汇核算提供科学支撑,也为气候变化背景下的温室气体减排策略提供科学参考。 展开更多
关键词 湿地 涡度相关 甲烷通量 环境因子
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