基于统计学模型的沟道侵蚀敏感性评估的研究进展与展望

侵蚀沟的发生通常会造成区域严重的环境破坏和经济损失。开展沟道侵蚀敏感性评估有助于相关部门采取合理有效的措施抑制并降低沟蚀的发生,对改善区域环境、维持粮食生产能力,保障经济健康发展具有重要意义。该文从沟道侵蚀敏感性评估流程、数据基础以及统计学模型的应用3个方面,系统地介绍了该方向的研究进程,列举了各分类下统计学模型的优缺点,分析了该方向的相关研究进展,对比了不同研究之间的应用条件,并指出,未来研究还需实现迁移学习和时间序列模型在沟道侵蚀敏感性评估中的应用,以及深度学习模型与侵蚀沟发育物理机制相互融合,从而为改进和加强统计学模型与沟道侵蚀敏感性评估之间交叉应用,推动土壤侵蚀学科发展,为区域发展规划奠定理论与技术基础。     

形率对白桦单木材积和生物量预测精度的影响

【目的】以大兴安岭地区白桦为研究对象,构建含有形率的材积模型,并与部颁东北地区白桦二元材积模型和传统基础材积模型进行比较,同时结合生物量转换因子,研究形率对单木生物量的影响,为单木材积和生物量的精准预测提供科学依据。【方法】将树干上15个形率引入传统基础材积模型分别构建二元和三元单木材积模型,应用R软件GNLS模块拟合各模型,引入方差函数消除各材积模型拟合过程中产生的异方差现象。以相对误差绝对值(MPB)、平均误差绝对值(MAB)、均方根误差(RMSE)和确定系数(R²)为评价指标对各模型进行对比分析,采用交叉检验法对模型进行检验。【结果】1)形率引入可显著提高材积模型拟合效果,当取相对树高为40%时,带有形率q_0.4的二元和三元材积模型拟合效果均表现最好;2)交叉检验结果表明,形率引入材积模型使得材积预测精度显著提高,相较传统一元模型(1)和二元模型(2),引入形率的二元模型(14)和三元模型(15)的均方根误差分别降低38.9%和45.8%; 3)与东北地区当前使用的二元材积模型(5)相比,引入形率的二元模型(14)的RMSE、MAB和M...     

应用STAR模型研究海州湾小黄鱼春季资源量的时空分布

根据2011年、2013—2016年春季在海州湾进行的渔业资源调查数据,应用结构化加性回归(structured additive regression, STAR)模型框架,结合delta方法,根据对空间数据的不同处理方式构建了5种物种分布模型,并比较各模型对出现概率和资源量2种数据类型的拟合效果、残差空间独立性和预测性能。结果显示,加入空间项后模型拟合效果提升,残差空间自相关性显著降低,且正态模型和delta模型的提升较二项模型明显。空间加性模型(geoadditive models)的AIC值在二项模型和正态模型中均为最低,较无空间项广义可加模型(generalized additive model, GAM)分别下降7.60和144.90。模型拟合上,变系数模型(varying coefficient models, VCM)的决定系数和AUC均最高,分别为0.68和0.94。预测性能上,空间加性模型交叉验证的AUC值为(0.793±0.100)最高,均方根误差(RMSE)值为(21.65±4.83)最低,表明对小黄鱼出现概率和资源密度的估计均最准确。在最优模型的基础上,根据无...     

基于空间注意力增强ResNeSt-101网络和迁移元学习的小样本害虫分类

害虫识别是害虫防治的关键基础,由于较难获得足够的害虫种类图像,如何使用少量标记图像构造害虫分类器是一个富有挑战性的问题。现有研究多采用匹配网络框架来解决这个问题,该框架使用元学习避免重新训练深度网络,然而主干网络的特征提取能力有限,元学习算法没有提供较好的权重初始化策略,可能导致网络出现梯度消失或者梯度爆炸的情况。为了解决这一问题,该研究提出一种基于空间注意力增强ResNeSt-101和迁移元学习算法的小样本害虫分类器。首先,通过一个空间注意力模块增强ResNeSt-101以更好地提取害虫图像特征,即在ResNeSt-101的第1阶段的最大池化层之前以及在第2～4阶段的末尾分别附加集成空间注意力模块,并通过数值仿真确定空间注意力增强模块的最佳放置位置为第1阶段的最大池化层之前。随后,通过迁移学习策略初始化网络权重,进而通过元学习进行优化。为了避免网络出现梯度消失或者梯度爆炸的情况,在元学习算法中选择归一化的温度缩放交叉熵损失函数代替三元组损失函数。最后,通过计算查询图像和支持图像深度特征之间的相似度实现害虫分类。所提出方法在自建的害虫图像数据集AD0和MIP50上使用N-类K-例准确率和每张图像处理时间（the time of per image processing,TPIP）进行评估。害虫图像数据集的构建方式如下：首先对公共害虫图像数据集IP102和D0进行清洗,以消除由于英文害虫名称导致的歧义类别;然后移除卵、幼虫和蛹阶段的害虫图像,仅保留成虫阶段的图像。考虑到人工和时间成本,从清理后的IP102害虫数据集中选择50个类别构建MIP50害虫图像数据集。随后,通过害虫的拉丁名称从互联网搜索更多的害虫图像,生成AD0害虫图像数据集。自建的MIP50数据集包括来自IP102的50个类别的16424张成虫图像,AD0包含来自D0的所有40个类别的17112张成虫图像。试验结果表明,当测试集中只有少数未知类别的害虫图像时,本文方法在AD0数据集上的5-类10-例评估准确率达到了96.37％,在MIP50数据集上达到了76.91％。当测试集中同时存在几个未知和已知类别的害虫图像时,所提方法在AD0数据集上的5-类10-例设置下的识别准确率达到了93.73％,在MIP50数据集上达到90.60％。同时,本文方法的TPIP大约为0.44 ms,满足大多数场景下的实时害虫识别要求。此外,消融试验结果表明,基于空间注意力增强ResNeSt-101网络和迁移元学习的小样本害虫分类方法在AD0、MIP50数据集上对未知类别害虫图像的5-类10-例的识别准确率分别比提升了5和3个百分点以上,具有良好应用前景。但未来研究中还需进一步研究本方法中存在的问题,如通过采用更好地表征支持集样本与查询集样本之间复杂关系的度量优化本工作中用到的度量以解决增加类别数可能导致分类准确率降低的问题,以及将所提方法应用于现实农业场景进行优化改进以更好提升本文方法的实用性。     

软弱局部透水地层注浆止水盾尾刷更换技术

在城市轨道交通建设中,由于长距离、小半径盾构掘进情况越来越多,导致盾尾刷因长时间受力或受力不均而磨损,降低或失去密封性,需对其及时进行更换。本研究以苏州轨道交通8号线虎殿路站—虎丘湿地公园站出入场线区间更换盾尾刷为背景,基于盾尾刷更换各种止水方式比选分析,结合该工程位于软弱局部透水地层特点,提出并实施了一种多方式注浆止水的盾尾刷更换方法。即在软弱局部透水地层中,通过在盾尾注入聚氨酯、惰性浆液、双浆液,以及通过盾体径向注入惰性浆液,对盾尾前后地下水进行有效封堵,再通过拆卸一环管片进行第一道盾尾刷的拆卸与更换,更换期间实测表明地表累积沉降与日沉降均满足控制要求,注浆加固后打开观测孔止水效果良好,仅耗时14 d便恢复掘进。本研究提出的软弱局部透水地层注浆止水的盾尾刷更换成套工艺与方法取得很好的实施效果,可为今后类似工程提供参考。     

吞噬作用在尼罗罗非鱼抵抗嗜水气单胞菌感染过程中的重要作用

罗非鱼是重要的经济鱼类,而嗜水气单胞菌(Aeromonashydrophila)是其主要病原菌之一,只有充分的掌握该病原菌的感染机制才能提供更好的预防和治疗手段。本研究首先通过转录组筛查尼罗罗非鱼(Oreochromisniloticus)脾脏中与细菌感染相关的基因,然后通过荧光定量PCR证实上述基因的表达变化,最后使用秋水仙素试验和交叉免疫试验进行验证。研究结果显示,尼罗罗非鱼在感染嗜水气单胞菌之后,吞噬作用发生显著增强。秋水仙素试验发现,微管蛋白的功能受到抑制可以显著降低罗非鱼对嗜水气单胞菌的防御能力。交叉免疫试验证实,通过迟缓爱德华菌(Edwardsiella tarda)激活吞噬作用也可以提高罗非鱼对嗜水气单胞菌的防御能力。本研究旨在了解吞噬作用在罗非鱼抵御嗜水气单胞菌感染过程中发挥重要作用,并试图通过交叉免疫试验为细菌疫苗的制备提供新思路。     

干形数据采样方法对树干削度方程构建的影响

【目的】基于落叶松15个点的直径-树高干形数据,比较树干不同采样方法对曾伟生（1997）、Bi(2000)和Max&Burkhart(1976)削度模型预测精度的影响。【方法】以大兴安岭343株落叶松干形数据为研究对象,设计了30种数据采样方法,使用留一交叉验证法对基于原始数据和不同采样数据的模型进行检验,选用确定系数（R2）、平均绝对误差（MAB）、均方根误差（RMSE）和相对误差（MPB）作为检验的评价指标,并求出以上4个指标的平均相对排序值。使用Tukey多重比较法对基于不同采样数据的模型进行成对比较,分析当拟合数据改变的情况下各削度模型在预测落叶松直径时是否有显著差异。最后为了直观地表示不同采样数据对削度模型的影响,从落叶松数据中分别随机抽取一株大树和一株小树进行树干模拟。【结果】1）相对于使用原始数据时的模型,基于一部分采样方法的模型检验精度有略微提高,其中使用第27种方法时,曾伟生模型的精度最高;使用第26种方法时,Bi的模型精度最高;使用第9种方法时,Max&Burkhart的模型精度最高;2)Tukey多重比较结果表明,基于原始数据和基于3种最优采样方法...     

新工科背景下交叉学科实验教学体系的探索与实践

新工科背景下的复合型人才培养需要学科的交叉融合.实验教学体系在基于交叉学科的人才培养体系中具有举足轻重的作用,也是有效地帮助学生将理论知识转化为科研能力的重要环节.本研究以纺织工程专业的核心实验课程《纺织材料学》和《纺织生物技术》为例,从实验内容与教学方式2个方面探索建立交叉学科人才培养的模块化实验教学体系和立体化教学...     

新农科背景下农工融合创新人才培养模式探究——以仲恺农业工程学院农业工程专业建设为例

响应新农科人才培养导向指南及国家科教兴农战略,仲恺农业工程学院积极探索农工交叉融合培养应用型创新人才培养模式。本文从专业建设背景入手,以机械工程专业为基础建设农业工程专业,构建了地方农林院校农工交叉融合专业人才培养模式,包括课程体系建设、师资团队构建等,并通过实践证明新农科新工科融合背景下这种模式有利于提高学生的创新能力和对知识的应用能力,为新农科教育和地域三农建设提供一定参考价值。     

土壤空间变异研究中的半方差问题

简要回顾了土壤空间变异的研究。根据地质统计学理论和多年从事土壤空间变异研究的经验,对土壤空间变异研究的关键问题——半方差函数的基本假设、取样、模型选取及模型的检验进行了讨论,并对确定半方差函数模型应注意的问题提出建议。在保证取样样本容量的前提下,检查测定数据是否服从内蕴假设;注意提高每一个估算值的置信水平;尽量选择安全型模型作为半方差函数模型;对确定的半方差模型进行统计检验。由此可以求得较为客观合理的半方差模型。