基于多元随机效应Wiener过程的某弹用弹簧可靠性评估

目的 解决某弹用弹簧可靠性评估中存在的不确定性问题。方法 对某弹用弹簧进行加速退化试验,试验过程中发现其具有多个性能退化参数,并且其退化过程具有非线性、随机性及样本差异性的特征。为了对其退化过程进行数学表征,提出一种基于多元随机效应Wiener过程的退化模型。采用基于时间尺度变换的非线性Wiener过程,描述弹簧退化过程中的非线性与随机性。基于随机效应模型,对样本的差异性进行表征,利用Copula函数描述多元性能参数之间的相互作用关系。最后推导弹簧失效寿命的概率密度函数、可靠度函数。结果 在贮存条件为25 ℃、可靠度为0.9时,基于构建的多元随机效应Wiener过程模型,当考虑性能间的相关性时,得到某弹用弹簧的贮存寿命为12 a;不考虑性能间的相关性时,得到其贮存寿命为11.5 a。结论 构建的多元随机退化模型为该弹药健康状态管理提供了相应的理论依据。     

极端梯度提升与随机森林融合的天然气露点预测方法

目的 解决目前水露点数据多为人工采用测量仪器测得,时效性低且成本高昂的问题。方法 建立一种基于极端梯度提升(XGBoost)和随机森林(RF)的天然气水露点预测方法。采用XGBoost方法对所有监测工艺参数进行分析,筛选出主要影响水露点的关键工艺特征参数,以排除无关特征参数对预测的干扰。建立RF预测模型,输入关键特征集参数,实现对水露点的实时预测。以重庆气矿某脱水监测系统监测数据与生产数据为例,对所提预测方法进行对比分析验证。结果 相较于XGBoost、SVM等预测方法,RF模型具有最佳的预测性能,且经过XGBoost特征选择后,RF预测结果的MAE值降低了0.016 9 ℃,RMSE值降低了0.014 6 ℃。结论 基于极端梯度提升与随机森林融合的水露点预测方法具有更优的预测精度与鲁棒性,对指导脱水现场生产具有积极作用。     

多尺度分割与特征优选下的盐碱地提取

土地盐渍化作为一种土壤灾害,严重制约着社会经济与农业的发展。对盐碱地进行实时监测,可为盐碱地的评价改良提供科学依据。由于盐碱地的信息复杂、提取精度不高,因此本文以高分六号（GF-6）卫星遥感影像为数据源,采用分形网络演化算法（fractal net evolution approach,FNEA）进行影像对象的多尺度分割,从面向对象的角度减少高分影像分类结果中的椒盐噪声问题,通过计算图像对象的局部方差和变化率来确定适宜的盐碱地分割尺度。利用基于特征选择的相关性算法（correlations-based feature selection,CFS）与Relief F算法分别对由光谱、纹理、形状、遥感指数构成的初始特征空间进行特征优选,精简特征子集,解决特征数量冗余问题,以此来优化随机森林对盐碱地提取精度。结果表明：CFS约简后的特征子集更小,精度更高,说明在盐碱地提取过程中,筛选特征数目能够减小冗余数据对提取精度的影响。CFS优化后的随机森林对盐碱地的提取效果较好,该方法总体分类精度达到83.7%。     

基于随机森林的南京市PM2.5和O3对减排的响应

自2013年《大气污染防治行动计划》实施后,南京市大气污染有所改善,但仍面临着细颗粒物(PM_2.5)和臭氧(O₃)污染问题.为探究污染物浓度对其前体物减排的响应,获得有效的减排策略,常利用大气化学模式进行多组基于排放扰动的敏感性试验,而这需要消耗大量计算时间和计算资源.应用随机森林算法对2015年大气化学传输模式(GEOS-Chem)模拟结果进行机器学习,高效地预测了南京2019年PM_2.5浓度日均值和日最大8 h臭氧(MDA8 O₃)浓度对不同人为源排放控制情景的响应.随机森林结果表明2019年中国人为排放每减少10%,南京ρ(PM_2.5)季节平均值下降2～4μg·m^-3.当2019年中国人为源减排比例高于20%时,南京ρ(PM_2.5)年均值将低于国家二级限值(35μg·m^-3).若仅对中国地区O₃前体物氮氧化物(NO_x)和挥发性有机污染物(VOCs)同比例减排,反而...     

排放和气象对疫情前后武汉不同类型点位大气污染物的影响

采用随机森林算法剥离了排放和气象对6种大气污染物(SO₂、 NO₂、 CO、 PM₁₀、 PM_2.5和O₃)浓度的贡献,识别了疫情前后武汉市中心城区、郊区、工业区、三环线交通点和城市背景点这5种类型点位的大气污染物浓度变化.结果表明,与管控前相比,管控期间PM_2.5/CO、 PM₁₀/CO和NO₂/CO分别减小了10.8～21.7、 9.34～24.7和14.4～22.1倍,表明排放对PM_2.5、 PM₁₀和NO₂贡献减小;O₃/CO增加了50.1～61.5倍,表明二次生成增加明显.解除管控后排放对各类污染物的贡献均增加.管控期间,受一些不可间断工序的运行影响,工业区PM_2.5降幅最小(20.5%).与管控期间相比,解除管控后居民生活、交通出行和工业生产等基本恢复,使5种类型站点PM_2.5     

Uncertainty Models for Estimates of Physical Characteristics of River Segments Over Large Areas

Spatially comprehensive estimates of the physical characteristics of river segments over large areas are required in many large‐scale analyses of river systems and for the management of multiple basins. Remote sensing and modeling are often used to estimate river characteristics over large areas, but the uncertainties associated with these estimates and their dependence on the physical characteristics of the segments and their catchments are seldom quantified. Using test data with varying degrees of independence, we derived analytical models of the uncertainty associated with estimates of upstream catchment area (CA), segment slope, and mean annual discharge for all river segments of a digital representation of the hydrographic network of France. Although there were strong relationships between our test data and estimates at the scale of France, there were also large relative local uncertainties, which varied with the physical characteristics of the segments and their catchments. Discharge and CA were relatively uncertain where discharge was low and catchments were small. Discharge uncertainty also increased in catchments with large rainfall events and low minimum temperature. The uncertainty of segment slope was strongly related to segment length. Our uncertainty models were consistent across large regions of France, suggesting some degree of generality. Their analytical formulation should facilitate their use in large‐scale ecological studies and simulation models.     

基于分解模型与VEC模型的沈阳经济区经济与环境时空关系研究

选择GDP、工业废水排放量、工业废气排放量、工业废物产生量4个指标,从横向的空间作用关系及纵向的时间作用关系对沈阳经济区经济增长与环境演化关系进行了动态综合分析.对于空间作用关系,采用完全分解模型,利用沈阳经济区内8个城市的面板数据,将经济与环境关系分解为经济规模效应、空间结构效应和技术效应,判定了由于经济增长造成的工业废物排放的增减变化而带来的区域环境压力扰动程度.对于时间作用关系,选择协整与向量误差修正模型(VEC),依次对指标序列进行了单位根检验、VAR估计、Johansen协整检验及向量自回归的VEC修正,进而对沈阳经济区经济与环境指标前期与当期作用关系进行了长期修正与短期校正.结果表明:对于工业废物排放,技术效应发挥了最突出的减量作用,经济效应的增量效应凸显,而空间结构效应的作用不明显;GDP与工业废水排放量、工业废气排放量、工业废物产生量之间的作用关系均经历了由波动到平稳的过程,但在研究期内GDP与工业废水排放之间的稳定性相对较弱,保持GDP与工业废气排放、工业废物产生各自的均衡关系,对各变量的优化有促进作用,而保持GDP与工业废水排放的均衡关系,则对各变量的优化有抑制作用.     

基于最优分割理论的酸雨监控点位的分类研究

Fisher最优分割法是用离差平方和来表示同类样本之间的差异程度,通过简便的计算步骤和作图,确定最优分类数,使同类样本间的差异最小,各类别样本间的差异最大,并用F检验法检验最优分类数的合理性。文章根据Fisher最优分割法的理论内涵,研究其应用于酸雨环境监测优化布点的可行性。以漳州市沿海区域监测点为研究实例,用Fisher最优分割法确定最优的分类情况和最优的优化布点方案。结果表明,原布设的9个监测点用Fisher最优分割法优化为3个典型点位,可客观地反映漳州市酸雨控制区的整体污染状况和污染趋势,该方法理论内涵直观、计算简便、重复性好,对环境质量监测有重要的意义。     

河流水环境容量安全边际研究

水环境容量安全边际是污染物总量控制的关键。运用河流二维稳态水质模型,计算大宁河回水区内COD环境容量,并采用一阶误差分析法分析模型关键参数对大宁河COD环境容量影响程度,科学计算大宁河水环境容量安全边际值。结果表明,三峡库区坝前水位175 m时,大宁河回水区内COD环境容量为729.06 t/a;模型参数对环境容量影响顺序为:背景浓度(C0)>混合区长度(x)=水深(h)>流速(u)=扩散系数(E)y>降解系数(K);大宁河回水区内安全边际值为84.06 t/a,占环境容量的11.53%。文章科学地计算大宁河回水区内COD环境容量安全边际,而非人为定性提出,为三峡库区河流水环境容量安全边际确定提供理论依据。