“雪龙2”号科考作业协同管理平台设计与实现

"科考作业协同管理平台"以国家极地战略需求为导向,以"雪龙2"号极地科考破冰船为对象,按照科考破冰船的航行与科考作业要求,针对"科考协同作业"问题进行协同创新与应用研究,切实提高我国极地科考能力水平。通过分析科考航次计划执行与管理活动,提炼核心管理要素和业务流程,在充分调查与梳理中国极地研究中心"业务化调查"历史文件的基础上,采用统一建模语言UML(Unified Modeling Language)[1],总结和分析极地科考业务,提出解决科考业务核心需求"协同作业"的业务架构设计,并在此基础上提出管理平台的技术架构,最终为实现极地科考破冰船科考任务的全过程管理奠定良好的基础。     

"雪龙2"号交付执行极地考察任务

<正>"雪龙2"号极地科考破冰船(以下简称"雪龙2"号)是由国家发改委专项经费支持、有望实质性提升我国极地海洋科考能力与水平的极地重大能力建设工程,由自然资源部所属中国极地研究中心组织实施,按"国内外联合设计,国内建造"模式,由芬兰阿克北极有限公司承担基本设计,中国船舶工业集团公司第七〇八研究所开展详细设计,江南造船(集团)有限责任公司负责建造。"雪龙2"号完成建     

雪龙在线网络信息平台的研发与展望

雪龙在线是一个连接"雪龙"号与国内的网络信息平台,借助于海事卫星通讯链路(BGAN)将船上航行动态信息与科考仪器数据与国内服务器进行交换,并在互联网实时发布获取的动态数据,为极地考察主管部门、考察队员及其家属以及社会公众提供一个了解"雪龙"号航行状态、关注极地考察的窗口,并可通过国内专家团队和专业数据产品为"雪龙"号航...     

极地考察破冰船吊舱推进系统分析及其控制性能仿真研究

吊舱式电力推进器可提高船舶总体性能和推进效率,操纵灵活,节省舱室空间,增加有效载荷,在破冰船上得到广泛运用。本文以"雪龙2"号极地科考破冰船为例,分析了ABB(Asea Brown BoveriLtd.)公司Azipod~?吊舱式推进器的组成特点和优势,介绍了吊舱推进系统中电力系统的构成。通过突变负载的仿真实验,验证了"雪龙2"号吊舱推进器控制系统对转速控制的可靠性。     

我的南极科考之行

2021年11月5日上午9点,伴随着"雪龙"号极地科考船的汽笛声响起,中国第38次南极考察队正式启航。考察队将围绕应对全球气候变化,在南极地区开展大气成分、水文气象、生态环境等科学调查工作,迎接考察队员的将是狂风巨浪和冰天雪地的严峻考验。而我,非常有幸作为其中的一员,参与此次南极科学考察。     

极地科学考察船载ADCP资料处理

自1995年“雪龙”号安装了可在走航时测定海水流速、流向的船载ADCP起,我国极地科学考察已经积累了丰富的走航ADCP资料。从极地科考走航ADCP资料中准确地提取海流信息,对南大洋以及南极毗邻海域的海流研究具有十分重要的现实意义。通过对影响海流信息提取的干扰因素分析,本文给出了针对极地科学考察船载ADCP资料处理的解决思路。只有在数据质量检查的基础上,时间一致性调整和船首向罗盘角度调整后,通过剔除船速信息才能准确地提取出海流信息。     

世界各国打造破冰船争夺极地资源

<正>1月7日,中国极地破冰船和科考船"雪龙"号成功冲出厚重的密集浮冰区,胜利突围。与此同时,在这场被许多外媒称为"救援大戏"的极地营救活动中,各式各样的破冰船随之成为焦点。每当严寒来临,港湾和海面常会冰封,使航道阻塞。这时,作为开路先锋的破冰船就派上用场。目前,很多国家都装备有破冰船。近年来,极地资源争夺持续升温,各国对破冰船的重视程度也不断加码。1月7日,中国极地破冰船     

探索白令海生态系统变化

正在执行中国第三次北极科考任务的极地破冰船“雪龙”号28日13时36分（北京时间）在距美国阿拉斯加州诺姆港6海里的海域锚泊,这标志着北极科考队圆满完成第一航段——白令海的定点考察作业任务。     

"雪龙2"号极地科考破冰船实验室的特殊设计

为尽可能满足极地科考破冰船多学科多专业的实验需求,"雪龙2"号通过采用大格局和柔性化两大设计理念,在有限的实验室空间内实现"科考为主,运输为辅"的功能定位。采用大格局的实验室,克服船舶实验室面积有限的劣势,尽可能满足各学科专业通用的要求,提高实验室使用效率;采用柔性化的设计,均衡各学科专业实验之间的特殊需求;结合移动式集装箱实验室的调配,采取分航段作业模式,拓展实验支撑能力。工程技术上,通过模块化实验台拼装技术、灵活的水电气衔接技术和标准化固定技术等来实现大格局和柔性化的设计理念。有效解决了多重矛盾:现代极地科考破冰船科考与运输需求并存,航程长但调查窗口期较短,实验室种类少、空间小但综合调查涉及学科专业多、对实验室种类空间要求高,等。     

OSM在极地GIS中的应用

随着开源网络地图服务Open Street Map(OSM)数据精度的提高和数据覆盖范围的扩大,其应用已逐渐渗透到各个领域,国内外专家学者对OSM的研究也不断地深入。为探究OSM在极地科考领域的应用实现,同时促进我国极地信息化事业的快速发展,从应用角度出发,论证了OSM在补充谷歌地图实现"雪龙在线"网络信息平台功能的可行性。实现了本地OSM全球地图数据库的建设,并在实现极地网络地图服务(WMS)功能基础之上提出多源空间数据的融合与可视化表达的技术路线,为极地海冰检测与动态变化研究提供了有利的支持,为极地主管部门决策的制定与实施提供了可靠的保障。     

基于空间聚类方法的京津冀城市群多层级空间结构研究

在京津冀协同发展战略背景下,以建设京津冀世界级城市群为引领,遵循城市发展规律,优化城市空间布局,明确京津冀城市群等级结构及其空间特征具有重要意义。本文以京津冀城市群156个区县为研究对象,从经济中心性、交通中心性、信息中心性、人口中心性4个角度,利用4种空间聚类方法进行5个等级的聚类分析,并基于克氏中心地理论对京津冀城市群等级划分结果进行空间结构分析。结果显示,自组织特征映射神经网络算法(SOM)较适合京津冀城市群的等级划分;京津冀城市群正从以北京城区为单核心的圈层空间结构向3条带型空间结构转变,其中京津都市发展走廊发育成熟,沿海都市发展带也初具规模,而包括雄安新区在内的京石都市发展带正在孕育。     

采用双注意力机制Deeplabv3+算法的遥感影像语义分割

针对DeepLabv3+网络在遥感影像上呈现出拟合速度慢,边缘目标分割不精确,大尺度目标分割类内不一致、存在孔洞等缺陷,提出在该网络中引入双注意力机制模块（Dual Attention Mechanism Module, DAMM）,设计并实现了将DAMM结构与ASPP（Atous Spatial Pyramid Pooling）层串联或并联的2种不同连接方式网络模型 ,串联连接方式中先将特征图送入DAMM后,再经过ASPP结构;并联连接方式中将双注意力机制层与ASPP层并行连接,网络并行处理主干网提取特征图,再融合两层处理特征信息。将改进的2种方法通过INRIA Aerial Image高分辨率遥感影像数据集验 证,结果表明,串联或并联方式2种网络都能有效改善Deeplabv3+的不足,并联方式网络性能更好,其对原网络缺陷改善效果更明显,并在测试数据集上mIoU达到85.44%,比Deeplabv3+提高了1.8%,而串联方式网络提高了1.12%。并联结构网络更符合本文需求,其形成了一种对DeepLabv3+网络上述问题进行统一改善的方案。     

An IO-efficient parallel implementation of an R2 viewshed algorithm for large terrain maps on a CUDA GPU

A rapid and flexible parallel approach for viewshed computation on large digital elevation models is presented. Our work is focused on the implementation of a derivate of the R2 viewshed algorithm. Emphasis has been placed on input/output (IO) efficiency that can be achieved by memory segmentation and coalesced memory access. An implementation of the parallel viewshed algorithm on the Compute Unified Device Architecture (CUDA), which exploits the high parallelism of the graphics processing unit, is presented. This version is referred to as r.cuda.visibility. The accuracy of our algorithm is compared to the r.los R3 algorithm (integrated into the open-source Geographic Resources Analysis Support System geographic information system environment) and other IO-efficient algorithms. Our results demonstrate that the proposed implementation of the R2 algorithm is faster and more IO efficient than previously presented IO-efficient algorithms, and that it achieves moderate calculation precision compared to the R3 algorithm. Thus, to the best of our knowledge, the algorithm presented here is the most efficient viewshed approach, in terms of computational speed, for large data sets.     

Innovative restoration method for concrete track settlement

An active application of a concrete track is expected for the future construction of railroads. For successful concrete track construction and operation in earthwork areas, the residual settlement should be reasonably controlled by using an appropriate method. The maintenance for excessive settlement is very difficult on the operating line because the maintenance method is very restrictive. The objective of this study is to introduce pressurized rapid-hardening cement grouting (PRCG) method to restore a subsided concrete track without any adverse effects on train operation. This method involves the use of special types of materials (very quick hardening and middle-hardening mortar), compact grouting equipment, and a special construction process. In spite of the extremely restrictive environment, this method has been demonstrated to be very effective and reasonable through laboratory and field tests.     

基于形态重建的高分辨率遥感影像城市道路提取

高分辨率遥感影像中,城市道路表现为局部灰度近似、宽度变化缓慢的狭长区域。根据城市道路这些形态特性,提出基于形态重建的道路提取方法。先对原始遥感影像作增强处理,突出影像边缘信息,用Otsu自动阈值分割法对增强处理后的图像进行初步分割;再根据图像中各要素的形态特征构建不同的标记图像,分别对原图像进行形态重构,将道路和建筑物等分别生成新的图像模块;对形态重构生成的道路模块进行轮廓提取和细化,提取出道路轮廓和中心线。实验结果表明,该方法能有效地从高分辨率遥感影像中提取出城市道路网。     

Expansion of a high-frequency time-harmonic wavefield given on an initial surface into Gaussian beams

Summary. Realistic anelastic attenuation laws are usually formulated as convolution operators, but this representation is intractable for time-domain synthetic seismogram methods such as the finite difference method. An approach based on Padé approximants provides a convenient, accurate reformulation of general anelastic laws in differential form. The resulting differential operators form a uniformly convergent sequence of increasing order in the time derivative, and all are shown to be causal, stable and dissi- pative. In the special case of frequency-independent Q , all required coefficients for the operators are obtained in closed form in terms of Legendre polynomials.
Low-order approximants are surprisingly accurate. Finite-difference impulse responses for a plane wave in a constant- Q medium, calculated with the fifth-order convergent, are virtually indistinguishable from the exact solution. The formulation is easily generalized to non-scalar waves. Moreover, this method provides a framework for incorporating amplitude-dependent attenuation into numerical simulations.     

POI数据在中国城市研究中的应用

兴趣点（Point of Interest,POI）数据的兴起带动了城市研究的革新。为梳理中国POI数据在城市研究的应用进展,阶段性总结其应用方向、数据分析方法及尚存不足,并为未来POI数据在中国城市发展中的应用提供思路和借鉴。应用CiteSpace工具对中国知网2010—2019年625篇相关文献进行知识图谱分析,结合分析结果对POI数据应用方向和数据分析方法进行梳理总结。结果表明:时间上,国内应用POI数据进行城市研究的文献在2013年后大量涌现,2017年呈现爆发式增长;应用上,主要用于城市功能区划分、城市中心区和边界识别、查明业态集聚分布以及兴趣点推荐4个方面;方法上,常用的有核密度分析、DBSCAN聚类分析和空间自相关分析3类。研究表明,POI地理大数据是一种研究城市发展的有效数据,有助于研究者深入了解城市的空间结构、分布格局和发展规律,未来可进一步与机器学习等算法结合,为城市外部扩张和内部功能结构调整在更长期的发展上提供一个决策分析手段,但POI数据尚无法代替面数据,研究时也要充分考虑到公众认知度高低对研究的影响。     

航拍胶片注释信息阈值分割算法研究

航拍胶片注释信息对后续的图像处理非常重要,但是曝光不均、相机抖动或者胶片数字化产生的畸变都会导致注释信息产生背景模糊、泛白、灰度不均等现象,这给注释信息标识符的分割和识别带来很大困难。该文提出了一种基于CASDA与Niblack相结合的阈值分割算法,能够有效解决传统分割方法存在的字符分割断裂问题。实验证明,该算法能够在保证注释信息准确分割的同时兼顾处理速度。