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2022年,49卷,第1期 刊出日期:2022-01-14 上一期   
图形模拟与目标跟踪
基于纹理特征的小麦锈病动态模拟方法   收藏
杨猛,丁曙,马云涛,谢佳翊,段瑞枫
浙江大学学报(理学版). 2022,49 (1): 1-9.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.01.001
摘要( 18 )   HTML( 5 )     PDF(5131KB)( 5 )

病害仿真是农业信息化的重要研究内容之一,通过模拟病害发生过程,可方便直观有效地宣传作物病害有关知识。病害模拟在教学、影视及游戏等领域也有重大应用价值。为实现作物病害过程模拟,以小麦为研究对象,在温度与湿度变化环境下,对小麦条锈病、叶锈病、秆锈病3种锈病类型进行基于纹理特征的动态仿真模拟。用噪声模拟分布在小麦茎叶上的孢子堆,通过调整噪声属性模拟不同的锈病类型,从而达到逼真的模拟效果;通过改变遮罩贴图中红绿蓝(RGB)3种颜色分量的分布,指定模拟发病位置,区分小麦锈病的发病类型;通过着色器调整指定位置作物模型表面贴图,以径向为扩散路径,完成植株从完好到完全发病的可视化过程。该方法模拟效果较好,具有一定的研究意义与应用价值,可为其他作物的多病害模拟提供参考。

基于事件相机的无人机目标跟踪算法   收藏
朱强,王超毅,张吉庆,尹宝才,魏小鹏,杨鑫
浙江大学学报(理学版). 2022,49 (1): 10-18.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.01.002
摘要( 6 )   HTML( 2 )     PDF(3961KB)( 3 )

无人机目标跟踪可应用于消防、军事等重要领域,已成为计算机视觉领域热门研究课题之一。现有的无人机目标跟踪算法大多基于传统RGB相机结合深度学习算法, 但此类算法一方面无法避免无人机机体抖动造成的运动模糊, 另一方面因传统RGB相机在低光照或过曝光场景下成像质量较差,难以跟踪目标,为此提出采用无人机搭载DAVIS事件相机的方法进行目标跟踪。设计了基于事件与灰度图的双模态融合跟踪网络,用Vicon运动捕捉系统制作了无人机视角下的目标跟踪Event-APS 28数据集,实现了在复杂光照场景下对目标物的有效跟踪。

三维鱼体参数化建模   收藏
胡海涛,赵银君,石敏,赵国亮,朱登明
浙江大学学报(理学版). 2022,49 (1): 19-26.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.01.003
摘要( 8 )   HTML( 3 )     PDF(1843KB)( 4 )

因水下环境复杂,鱼类三维模型获取非常困难,基于三维鱼类数据驱动的很多自动化研究工作无法开展。为此,提出一种三维鱼体参数化建模方法。首先,用专业建模师构建的标准鱼体模板注册扫描仪采集三维鱼体数据,构建拓扑结构一致的三维鱼体网格数据集;其次,用主成分分析法对数据集中的三维鱼体网格模型进行建模分析,建立鱼体的参数化表示模型;最后,采集草鱼数据进行相关实验。实验结果表明,注册得到的三维鱼体模型与真实扫描鱼体模型顶点之间的平均均方根误差仅为0.691 3 mm,在可接受范围。通过改变三维鱼体参数化表示模型中的权参数,快速生成了大量三维鱼体数据,从而解决了三维鱼体数据获取困难的问题。

数学与计算机科学
具有时变系数和吸收项的非线性非局部反应扩散系统解的爆破   收藏
欧阳柏平
浙江大学学报(理学版). 2022,49 (1): 27-35.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.01.004
摘要( 11 )   HTML( 2 )     PDF(490KB)( 13 )

研究了非线性边界条件下具有时变系数和吸收项的非线性非局部反应扩散系统解的全局存在性和爆破问题。采用Sobolev不等式及其他微分不等式方法,构造能量表达式,在一定条件下得到了其所满足的微分不等式,进而推出了解的全局存在性和爆破发生时解的爆破时间下界估计。

一类群体平衡方程的尺度变换群分析及显式精确解   收藏
林府标,张千宏
浙江大学学报(理学版). 2022,49 (1): 36-40.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.01.005
摘要( 5 )   HTML( 2 )     PDF(437KB)( 5 )

研究了一类既存在增长过程又存在破损过程的群体平衡方程的精确解法。用尺度变换群分析法得到群体平衡方程的部分对称、群不变解和约化积分-常微分方程。用试探函数法探求约化积分-常微分方程,得到群体平衡方程的显式精确解,并分析了该显式精确解的动力学特性。所得群不变解能解释实体模型,显式精确解可检验数值解的正确性和精确度。

具正负系数和多变时滞的高阶非线性中立型差分方程非振动解的存在性   收藏
张萍,覃桂茳,杨甲山
浙江大学学报(理学版). 2022,49 (1): 41-48.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.01.006
摘要( 5 )   HTML( 2 )     PDF(498KB)( 3 )

利用Banach空间的不动点原理和不等式技巧,研究具正负系数和多变时滞的高阶非线性中立型差分方程正解的存在性,在一定条件下,建立了该方程的新的非振动准则,所得结论推广并改进了一系列已有结果。

涉及拟反向强单调算子零点的一个弱收敛结果及其应用   收藏
杨延涛,陈晶晶,周海云
浙江大学学报(理学版). 2022,49 (1): 49-52.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.01.007
摘要( 11 )   HTML( 2 )     PDF(386KB)( 2 )

采用经典的最速下降法构造一类Lipschitz连续的拟反向强单调算子的零点,在相当宽松柔和的条件下,建立了一个弱收敛结果。将弱收敛定理应用于分裂公共不动点问题,所得结果改进了近期文献的相应结果。

随机环境中受传染性疾病影响的分枝过程的极限性质   收藏
任敏
浙江大学学报(理学版). 2022,49 (1): 53-59.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.01.008
摘要( 9 )   HTML( 4 )     PDF(462KB)( 2 )

给出了独立随机环境中受传染性疾病影响的分枝过程{Zn,nN}的模型,讨论了该模型的极限性质,并给出了分枝过程经{Sn,nN}{Un,nN}规范化后{W?n,nN}{Wˉn,nN}几乎处处收敛和L1收敛的充分条件,得到{W?n,nN}L2收敛的充分条件和{W?n,nN}极限非退化到0的充分条件和必要条件。

高阶对流Cahn-Hilliard型方程的二阶线性化差分方法   收藏
李娟
浙江大学学报(理学版). 2022,49 (1): 60-65.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.01.009
摘要( 8 )   HTML( 3 )     PDF(449KB)( 3 )

高阶对流Cahn-Hilliard型方程是一类空间六阶且具有四阶非线性项的发展方程。首先,给出了线性化差分格式,其第一时间层为2层隐式差分格式,其余时间层为3层隐式差分格式。其次,在差分格式建立过程中,利用中心差商对四阶非线性项进行离散,证明了差分格式解的唯一性和收敛性,并得到其在时间和空间上的收敛阶均为二阶。最后,通过数值算例,验证了差分格式的有效性。

沪深300指数波动率和VaR预测研究——基于投资者情绪的HAR-RV GAS模型   收藏
沈银芳,严鑫
浙江大学学报(理学版). 2022,49 (1): 66-75.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.01.010
摘要( 5 )   HTML( 2 )     PDF(1004KB)( 3 )

基于广义自回归得分 (generalized autoregressive score,GAS)和已实现波动率异质自回归 (heterogeneous autoregressive of realized volatility,HAR-RV)模型,引入投资者情绪因素,构建了HAR-RV GAS和HAR -RV-SENT GAS波动率模型,旨在预测沪深300指数波动率和风险价值(value at risk,VaR)度量。用自相关函数曲线和高级预测能力(superior predictive ability,SPA)检验方法,分别解析了模型样本内拟合和样本外波动率的预测能力。运用VaR预测序列图和平均分位数损失函数,实证分析了VaR预测效果。结果表明,HAR-RV-SENT GAS模型在波动率和VaR预测能力上效果较佳,HAR-RV GAS模型次之。研究可为金融投资者和风险管理者提供理论参考。

地球科学
基于动态模态分解的长江口海表温度时空分布特征重构研究   收藏
陈嘉星,江迪,张霄宇
浙江大学学报(理学版). 2022,49 (1): 76-84.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.01.011
摘要( 5 )   HTML( 3 )     PDF(1868KB)( 8 )

河口近海海域的海表温度分布特征对于深入理解海洋热力、动力过程及海气相互作用等自然过程及综合效应具有重要意义。卫星数据重构是精确获取动态大面积海表温度数据的重要手段,采用非线性系统的动态模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)数据分析方法,利用2003年1月至2016年7月的MODIS\SST数据,经剔除异常数据、填补空白数据后,重构了2016年8月至2019年12月长江口海洋表面温度数据,并评估了重构效果。研究结果表明,在时序数据充足的情况下,DMD算法能很好地解决动态系统的采样问题。DMD结合正交三角(orthogonal right triangular,QR)分解算法能有效重构长江口的海表温度数据,平均均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.007 6。进一步分析发现,无论是DMD算法还是DMD结合QR分解算法,还原结果精度都较高。

明代长江流域人口大量死亡事件时空特征及原因分析   收藏
毋子玉,殷淑燕,刘静,赵宇莲
浙江大学学报(理学版). 2022,49 (1): 85-95.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.01.012
摘要( 8 )   HTML( 3 )     PDF(2432KB)( 7 )

通过检索古籍文献,整理了明代(公元1368—1644年)长江流域人口大量死亡事件(mass death events,MDE)10 a尺度的频次与县次序列,利用自然断点分级法、空间分析法等分析了MDE的时空特征及发生原因。结果表明:276 a间,长江流域有158 a发生MDE,明代后期发生频次和影响规模最大;季节上,表现为夏季多发(44.3%),春、秋季次之;空间上,集中分布于长江中下游、尤其是长江三角洲地区,且呈从各省交界处向各省中心扩散的趋势。“未记录原因的饥荒”和“旱灾+其他灾害-饥荒”是造成明代长江流域MDE的主要原因。气候冷干期发生频次多,影响范围广,暖湿期相反,与温度和湿度呈显著负相关;人口规模和社会脆弱程度是主要的社会影响因素。在人口规模大和社会脆弱的明代后期,MDE发生频次高,波及范围广,是气候变化与社会因素共同作用的结果。

杭州城市建设用地扩张的时空演变分析   收藏
卢奂,王睿飏,范今朝
浙江大学学报(理学版). 2022,49 (1): 96-104.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.01.013
摘要( 12 )   HTML( 3 )     PDF(1835KB)( 4 )

基于杭州市1914—2018年间6期近代地图与遥感影像数据,通过目视解译数字化的近代地图,使用面向对象的分类方式对CORONA、Landsat TM和OLI影像进行分类并提取建设用地数据,计算扩张速度、重心变化、景观格局指数和增长类型,分析建设用地的扩张过程与扩张模式。结果表明:(1)近百年来杭州城市建设用地扩张明显,扩张过程主要集中在改革开放后。(2)杭州城市重心经历了“北—西北—北—东南—南”的变化过程,由向单一方向扩张转变为多方向均衡发展的态势。(3)建设用地扩张过程基本符合“扩散—融合”假说;城市核心区呈现蛙跳增长、填充增长、边缘增长依次主导的螺旋式发展过程,研究区域整体表现为边缘增长始终占相对重要地位的特征。(4)通过近代地图与遥感影像的集成分析,为长时间尺度的城市研究提供了一种路径。

环境科学
同步脱氮除硫燃料电池的电化学特性研究   收藏
蔡靖,刘思懿,吴媛媛,郑紫凌,王如意,李强标
浙江大学学报(理学版). 2022,49 (1): 105-111.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.01.014
摘要( 5 )   HTML( 141 )     PDF(1313KB)( 3 )

同步脱氮除硫工艺以硝态氮作为电子受体,硫化物作为电子供体,通过以废治废,去除氮硫污染物。本文构建了双室型微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC),将同步脱氮除硫工艺与MFC相结合,在处理废水的同时生产电能。与化学对照组相比,该同步脱氮除硫MFC具有高基质去除性能和产电性能。当进水硝态氮和硫化物的浓度分别为95.54和540 mg·L-1,反应时间为20 h时,硝态氮和硫化物的去除率分别高达96.50%和99.64%;最大电流密度达457.20 mA·m-2,稳定电流密度为30.33 mA·m-2。通过循环伏安法、极化曲线法和电化学阻抗分析,探究了同步脱氮除硫MFC的电化学特性。结果表明,在同步脱氮除硫MFC电极上,同步发生了脱氮除硫反应,该MFC最大功率密度为75.70 mW·m-3,内阻约为2 474 Ω,其对同步脱氮除硫MFC电化学性能具有制约作用。

半圆形粗糙元壁面颗粒沉积数值模拟研究   收藏
黄秋焰,罗坤,樊建人
浙江大学学报(理学版). 2022,49 (1): 112-120.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.01.015
摘要( 7 )   HTML( 121 )     PDF(5117KB)( 3 )

为研究半圆形粗糙元壁面对颗粒沉积的影响,分别采用雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM)求解流场与颗粒运动轨迹,并结合临界速度判别颗粒沉积的方法。通过构建不同半圆形粗糙元参数(e/Dp/e)的通风管道计算域,研究了1~10 μm颗粒沉积速度变化及沿气流方向颗粒的沉积趋势,分析了流场所引起的湍流变化对颗粒沉积的影响,与相同参数下的方形粗糙元壁面颗粒沉积特性进行了对比。同时,分析了粗糙元参数对颗粒沉积速度的影响。结果发现,半圆形壁面颗粒沉积速度小于同参数下的方形壁面颗粒沉积速度,这是由于半圆形壁面的回流区相对方形粗糙元更小,捕捉颗粒能力差,半圆形粗糙元流体附壁效应导致半圆形粗糙元拦截效率较低。当e/D=0.02,p/e=3时,颗粒沉积速度变化较大,但在其余参数下变化并不大。半圆形粗糙元壁面的迎风面是颗粒沉积的主要区域。

旅游学
传统村落旅游真实性对旅游者环境责任行为的影响研究——怀旧和道家生态价值观的作用   收藏
金红燕,孙根年,张兴泰,冯庆
浙江大学学报(理学版). 2022,49 (1): 121-130.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.01.016
摘要( 10 )   HTML( 137 )     PDF(674KB)( 6 )

引导旅游者实施环境责任行为是应对传统村落环境困境、实现文化遗产保护的有效途径。以刺激-机体-反应理论为基础,引入中介变量怀旧和调节变量道家生态价值观,用以探讨传统村落情境下旅游真实性对旅游者环境责任行为的影响机制和作用边界。采用层级回归分析方法,对宏村349名游客的问卷调查进行了分析,结果表明:(1)客体真实性和存在真实性对旅游者环境责任行为均具有显著的促进作用;(2)怀旧分别在客体真实性、存在真实性与旅游者环境责任行为的关系中扮演中介角色;(3)道家生态价值观显著正向调节怀旧情绪对旅游者环境责任行为的影响;(4)道家生态价值观分别调节怀旧在客体真实性、存在真实性与旅游者环境责任行为之间的中介作用。据此,应加强对传统村落资源的保护,注重打造原生态体验等,不断增强旅游者的真实性感知和怀旧情绪,进而在传统村落可持续发展中提升旅游者环境保护的参与水平。

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