Time–space fractional governing equations of transient groundwater flow in confined aquifers: Numerical investigation

In order to model non‐Fickian transport behaviour in groundwater aquifers, various forms of the time–space fractional advection–dispersion equation have been developed and used by several researchers in the last decade. The solute transport in groundwater aquifers in fractional time–space takes place by means of an underlying groundwater flow field. However, the governing equations for such groundwater flow in fractional time–space are yet to be developed in a comprehensive framework. In this study, a finite difference numerical scheme based on Caputo fractional derivative is proposed to investigate the properties of a newly developed time–space fractional governing equations of transient groundwater flow in confined aquifers in terms of the time–space fractional mass conservation equation and the time–space fractional water flux equation. Here, we apply these time–space fractional governing equations numerically to transient groundwater flow in a confined aquifer for different boundary conditions to explore their behaviour in modelling groundwater flow in fractional time–space. The numerical results demonstrate that the proposed time–space fractional governing equation for groundwater flow in confined aquifers may provide a new perspective on modelling groundwater flow and on interpreting the dynamics of groundwater level fluctuations. Additionally, the numerical results may imply that the newly derived fractional groundwater governing equation may help explain the observed heavy‐tailed solute transport behaviour in groundwater flow by incorporating nonlocal or long‐range dependence of the underlying groundwater flow field.     

PLS-ANN分析血浆自体荧光光谱的二阶导数光谱识别胃癌

探讨偏最小二乘法结合神经网络法(简称PLS-ANN)分析血浆自体荧光光谱的二阶导数光谱识别胃癌的优势,对20例胃癌病人和23例健康人血浆进行以405nm为激发光的自体荧光光谱检测,采用PLS-ANN法分别对血浆自体荧光光谱和二阶导数光谱进行判别分析。PLS-ANN分析血浆的自体荧光光谱法诊断胃癌的灵敏度为75%,特异度为83%,准确率为79%,PLS-ANN分析血浆的二阶导数光谱法诊断胃癌的灵敏度为90%,特异度为96%,准确率为93%。结果表明PLS-ANN分析血浆的二阶导数光谱法识别胃癌,优于PLS-ANN分析血浆的自体荧光光谱法,有望成为快速识别胃癌的较理想方法。     

重力异常垂向一阶导数的一种简便算法

利用拉格朗日插值导出了重力异常垂向一阶导数的计算公式，给出了地面以及地面之上不同高度的求导系数。该公式可以计算地面上的重力垂向一阶导数，还可以直接计算地面之上任意高度上的垂向一阶导数。鉴于该公式除系数不同外，与上延公式完全相同，因此，程序设计尤为简单。使用本公式对模型数据和实际资料进行了处理，证明了本算法的实用性。     

重力斜导数方法在时间域中的理论模型与研究

Miller和Singh在1994年首次提出了斜导数(Tilt梯度)的定义,J.Derek Fairhead和Chris M.Green又于2004年在斜导数的基础上提出了Tilt梯度水平导数的概念。国内学者已对斜导数及斜导数水平导数展开研究,设定了多体模型、无限延伸倾斜脉模型、有限延伸倾斜台阶模型及埋深相同无限延伸垂直厚板及薄板模型,得出一些结论。针对一些地质体产状的判断,提出非绝对值斜导数水平导数的新概念,并应用于理论模型中验证,得出正确的结论。在上述理论模型基础上补充了断层模型和无限延伸倾斜台阶模型,应用非绝对值水平导数的理论解释地质体的产状,并对上述模型提出新的观点和看法。     

Structural damage detection using the optimal weights of the approximating artificial neural networks

This work presents a novel neural network‐based approach to detect structural damage. The proposed approach comprises two steps. The first step, system identification, involves using neural system identification networks (NSINs) to identify the undamaged and damaged states of a structural system. The partial derivatives of the outputs with respect to the inputs of the NSIN, which identifies the system in a certain undamaged or damaged state, have a negligible variation with different system errors. This loosely defined unique property enables these partial derivatives to quantitatively indicate system damage from the model parameters. The second step, structural damage detection, involves using the neural damage detection network (NDDN) to detect the location and extent of the structural damage. The input to the NDDN is taken as the aforementioned partial derivatives of NSIN, and the output of the NDDN identifies the damage level for each member in the structure. Moreover, SDOF and MDOF examples are presented to demonstrate the feasibility of using the proposed method for damage detection of linear structures. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

两等级网不使用导数的联合非线性最小二乘估计

针对不同等级测量控制网的联合平差，介绍一种不使用导数的解析方法，该方法一方面克服了传统平差中由于起算数据误差对低级网的精度影响，而使加密的精度逐次降低的缺点；另一方面，完全避免了导数的计算，大大减少了计算工作量。     

应用高光谱遥感数据估算土壤表层水分的研究

土壤水分是土壤的重要组成部分，它在陆地表层和大气之间的物质和能量交换方面扮演着重要角色，寻求快速而准确的方法估算土壤水分具有重要意义。通常，从可见光一近红外对土壤表层水分的估计多是建立在土壤水分与反射率的关系之上的。而在土壤水分含量不高时，土壤水分的增加使土壤光谱反射率在整个波长范围内降低，尤其在760nm，970nm，1190nm，1450nm，1940nm和2950nm等水分吸收波段，而在土壤水分含量较高时，土壤水分的增加会使土壤光谱反射率在某些光谱波段升高。而土壤水分的估计往往是基于土壤水分与土壤水分吸收波段的吸收强度之间的线性关系上，虽然这些经验的方法对于估算某些土壤的表层水分含量是有效的，但这些关系应用于其它条件(如不同种类土壤、土壤湿度变化范围很大的情况)时却面临很多困难，这与土壤的光谱反射率是由土壤的组成成分(土壤水分、有机质、氧化铁和粘土矿物等)的含量和它们在土壤中的分布密切相关。微分技术处理“连续”的光谱是遥感中常用的数学方法，微分技术能部分消除低频光谱成分的影响。现在微分光谱已广泛地应用于研究植被的生物物理参数、矿物和有机质等。然而利用微分光谱对土壤水分反演的研究却鲜见报道。本文通过对实验室中多种不同类型的土壤进行光谱与土壤表层水分含量进行观测，探讨了通过土壤反射率与微分光谱对土壤表层水分的反演方法。4种类型的土壤光谱数据(反射率(R)，反射率倒数的对数(log(1／R))，反射率的一阶微分光谱(dR／dλ)，反射率倒数的对数的一阶微分光谱(d(log(1／R))／dλ))与土壤表层水分之间的关系在本文中得到分析，R与log(1／R)对于不同土壤类型与土壤表层水分都很敏感，说明通过R与log(1／R)反演土壤表层水分受土壤类型的影响很大，而dR／dλ，d(log(1／R))／dλ)对土壤类型却不敏感，对土壤表层水分较为敏感，说明dR／dλ和d(log(1／R))／dλ)对于反演不同类型土壤具有很大的潜力，微分光谱与土壤水分在某些波段具有显著的相关性。通过随机对9种土壤(各具有4个土壤水分)的数据建立反演土壤水分的模型，并其他9种土壤(各具有4个土壤水分)的数据进行验证模型，结果表明，dR／dλ和d(log(1／R))／dλ)能够显著提高R与log(1／R)对于不同土壤类型土壤表层水分的反演精度，由于吸收过程是非线性的，在四种类型的土壤光谱数据中，总体来说，d(log(1／R))／dλ)具有最好的能力预测不同类型土壤的表层水分含量。     

基于分段副产物瞬时选择性的反应器网络综合

针对第三类反应体系的反应器网络综合问题,提出将串联反应以反应物到目的产物的反应步数为依据的新分段策略。通过比较不分段目的产物、不分段目的产物和中间产品、分段副产物和分段目的产物这四种不同的瞬时选择性,提出以分段副产物瞬时选择性为参数,以其对关键组分浓度或转化率的导数为依据选择各阶段最合适的反应器,以目的产物总选择性最大为目标采用遗传算法优化反应器网络。通过三个实例验证了本文所建立方法在解决复杂反应反应器网络综合问题的有效性,且本方法同样适用于简单反应体系。