精准高效地从高分辨率遥感影像中提取建筑物信息对国土规划和地图制图意义重大，近年来基于卷积神经网络进行建筑物信息提取已经取得了很大的进展，然而在处理高分辨率遥感影像时仍存在影像的高级语义特征利用不够充分，难以获得细节丰富高精度分割影像的问题。文章针对以上问题提出了一种用于建筑物自动提取的深度学习网络结构空洞空间与通道感知网络(Atrous Space and Channel Perception Network，ASCP-Net）。该模型将空洞空间金子塔池化（Atrous Spatial Pyramid Pooling, ASPP）和空间与通道注意力 （Spatial and Channel Attention, SCA）模块融入到编码器-解码器结构中，通过ASPP模块来捕获和聚合多尺度上下文信息，采用SCA模块选择性增强特定位置和通道中更有用的信息，并将高低层特征信息输入解码网络完成建筑物信息的高效提取。在WHU建筑数据集（WHU Building Dataset）上进行实验，结果表明：文章提出的方法总体精度和F1评分分别达到了97.4%和94.6%，相比其他模型能够获得更清晰的建筑物边界，尤其对图像边缘不完整建筑的提取效果较好，有效提升了建筑物提取的精度和完整性。
高分辨率遥感影像 双注意力机制 空洞卷积 建筑物提取 high-resolution remote sensing images dual attention mechanism atrous convolution building extraction
1 东北大学 深部金属矿山安全开采教育部重点实验室，沈阳 110819
2 酒泉钢铁集团有限责任公司 镜铁山矿业有限公司，嘉峪关 735100
3 山东恒邦冶炼股份有限公司，烟台 264109
黑沟矿区露天台阶爆破采用连续装药结构，爆破后大块率高，二次破碎工作量大，严重影响矿山后续铲装作业效率。基于爆破模拟软件JKSimBlast中露天开采2DBench模块，开展露天爆破装药结构优化研究。选择常用空气间隔器作为间隔材料，保持炮孔深度17.5 m和装药长度10 m不变，以空气间隔器长度、中间间隔位置为研究对象，以大块率为评价指标，设计两因素五水平共计25组全因素组合实验。模拟结果表明空气间隔长度相同时随着间隔位置下移，爆破大块率先减小后又增大，存在一个最佳间隔位置。间隔位置相同时随间隔长度增大大块率先减小后增大，进而确定最佳间隔长度2 m与最佳间隔位置距离孔口11.5 m。最后，基于优化结构在5个不同爆破区域开展现场工业试验，选取区域3优化前后爆堆照片作为参考组，利用SplitDesktop 爆破分析软件进行数据处理，得到5个区域优化前后大块率并进行比对，结果显示优化后的装药结构爆破后大块率平均降低9.24%，优化后的间隔装药结构有效改善爆破效果，为露天矿装药结构选择和优化提供有益借鉴。
台阶爆破 装药结构优化 大块率 open blasting JKSimBlast JKSimBlast optimization of charging parameters boulder yield
为了解决食品生产加工场所的卫生检查地点不固定、检测效果受环境因素影响大等问题，根据不同种类食品残留物在紫外光照射下产生不同波长荧光的特性，采用荧光成像技术和分块大津算法，开发了一种能够协助现场检测员进行视觉卫生检查的手持式荧光成像设备。利用3种常见材料表面(木制案板、不锈钢板、聚乙烯塑料板)对奶粉(体积分数为50%、33%、20%、10%、2%)和菠菜残渣(体积分数为50%、33%、25%、20%、10%)进行了实验验证。结果表明，该系统可以协助检测员进行卫生安全检查，不同体积分数菠菜残渣在3种材料表面检出率为100%，不同体积分数奶粉残留物在木制案板和不锈钢板表面检出率为100%，在聚乙烯塑料板表面，除体积分数为2%的奶粉残留物部分检出外，其余体积分数奶粉残留物均能有效检出。该研究为食品加工场所手持式卫生检测设备开发提供了参考。
成像系统 残留物检测 荧光成像技术 食品安全 现场可编程门阵列 分块大津算法 image systems detection of residues fluorescence imaging technique food safety field-programmable gate array block Otsu algorithm
1 东北大学.深部金属矿山安全开采教育部重点实验室,烟台 261442
2 山东黄金集团有限公司 深井开采实验室,沈阳 110819
3 甘肃酒钢集团 宏兴钢铁股份有限公司，嘉峪关 735100
4 东北大学,烟台 261442
5 东北大学,资源与土木工程学院，烟台 261442
爆破过程研究对于降低矿山成本，提高矿山效益具有重要作用。针对当前基于现场工业试验开展爆破效果研究周期长、工作量大、成本高，LS-DYNA等爆破模拟软件要求使用者具有较强的专业知识和力学功底等问题，论文介绍了爆破分析软件JKSimBlast功能组成，分析了露天爆破模拟模块2DBench应用流程，研究了露天矿爆破模拟分析中的块度分析模型选择、岩体损伤分析参数来源及效果评价两项关键技术及解决办法，依托某露天矿3730 m台阶开展爆破工业应用。根据爆区实际，采用5.5 m×8 m孔网参数；采用填塞7 m、装药3 m、间隔3 m、装药4.8 m的分段装药结构和填塞7 m、装药10.8 m的连续装药结构；采用425 ms孔内延时时间、17/25/42 ms地表延时时间进行爆破模拟，模拟结果表明：矿山现行爆破参数大块率高，坡顶面破碎均匀度较差，且大块趋于爆堆前端，分析原因是炮孔上部填塞长度过长。软件分析结果与现场块度分析一致，与现场观测现象吻合，表明JKSimBlast软件模拟结果可靠，用于露天矿日常爆破设计与分析可行。
露天爆破 数值模拟 爆破损伤 块度分析 open-pit blasting numerical simulation JKSimBlast JKSimBlast blasting damage fragmentation analysis
1 浙江同济科技职业学院, 杭州 311231
2 浙江华云电力工程设计咨询有限公司, 杭州 310012
3 浙江大学 建筑工程学院, 杭州 310058
4 中国能源建设集团 浙江省电力设计院有限公司, 杭州 310000
爆破是目前岩质边坡的主要开挖方式, 为评估爆破损伤对工程边坡稳定性的影响, 基于Hoek-Brown强度准则中的扰动因子D探讨爆破损伤的弱化规律。以岩体纵波波速变化表征D的空间变化规律, 获得指数型分布的D值变化形式来反映爆破损伤程度的空间分布特征。探讨了D值的分布规律及爆破影响范围对边坡安全系数的影响。算例表明：D值按指数型分布规律渐变, 稳定性系数为1.14; 按线性和二次函数分布规律渐变时, 稳定性系数增加至1.39和1.47; 考虑扰动区范围内D值指数型分布渐变, 采用系统锚杆加固能有效补偿爆破损伤造成的岩体力学性质下降及边坡稳定性不足。研究结果表明：采用D渐变弱化的方式, 能较好的反映爆破损伤对边坡稳定的实际影响; 采用系统锚杆可对爆破损伤进行有效控制; D的分布形式及范围会对边坡稳定性评价结果造成较大影响。
Hoek-Brown强度准则 爆破损伤 扰动因子 边坡稳定 系统锚杆 Hoek-Brown criterion blasting induced damage disturbance factor slope stability systematic rock-bolt
与其他动物油脂相比, 饲用鱼油的营养价值高、 产量低、 提炼工艺复杂, 其真实性的鉴定有利于市场的正常运行和消费者权益的保障。 本研究提出一种基于红外光谱的连续分类策略, 并将其应用于饲用鱼油中违法掺假陆生动物油脂的鉴别分析。 实验收集动物油脂样品共50个(鱼油12个、 猪脂10个、 鸡油9个、 牛脂10个、 羊脂9个), 采用均匀混合法制备饲用鱼油中掺加陆生动物油脂的样品160个。 采用主成分分析(PCA)方法进行用饲用鱼油中掺假陆生动物油脂红外光谱鉴别分析的可行性分析。 结果表明: 纯鱼油和掺假陆生动物油脂鱼油之间得到了较好的区分; 其他掺假陆生动物油脂鱼油之间有一定的鉴别分析潜力。 基于偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和单类别偏最小二乘法(OC-PLS), 第一步, 建立检测鱼油真实性的单类别筛查模型; 第二步, 建立多类别陆生动物油脂掺假的鉴别模型, 探讨了两种陆生动物油脂类别划分方式对鉴别模型的影响。 研究表明: 单类别筛查模型成功区分了纯鱼油和掺假鱼油, 识别率和拒绝率均为100%, 误判率为0%; 按照纯鱼油、 猪脂掺假鱼油、 鸡油掺假鱼油、 牛脂掺假鱼油和羊脂掺假鱼油进行分类, 多类别鉴别模型的识别率和拒绝率均大于80%, 误判率均在15%以下; 按照纯鱼油、 非反刍动物油脂掺假和反刍动物油脂掺假进行分类, 多类别鉴别模型的识别率和拒绝率均提升至90%以上, 误判率减小至7%以下。 在提出的连续分类策略中, 中红外光谱技术结合化学计量学可以用于高效筛查鱼油中是否掺假陆生动物油脂, 并且可以进一步确证掺假陆生动物油脂种属源。 该方法作为一种快速筛查与确证分析工具可满足大样本量鱼油中陆生动物油脂掺假的检测需求。
连续分类策略 饲用鱼油 红外光谱 定性判别 Sequential classification strategy Feeding fish oil Infrared spectroscopy Discriminant analysis 光谱学与光谱分析
2021, 41(8): 2427
1 中国科学院力学研究所国家微重力实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学工程科学学院, 北京 100049
3 北京大学化学与分子工程学院整合谱学中心, 北京 100871
相位测量和频振动光谱(SFG)可以获得物质表面分子取向等信息, 但在实验重复性、 实验设计和界面分析等方面仍有一些关键问题没有解决。 相位误差会引起光谱变化并误导界面结构分析, 因此分析并准确控制误差是相位测量SFG的关键技术。 使用z-切石英作为相位标准, 测量了修饰在熔融石英基底上的十八烷基三氯硅烷(OTS)在C—H振动波段的和频振动光谱, 对OTS的相位光谱进行了解析, 结果表明OTS虚部光谱中, 2 878和2 936 cm-1处的两个正峰分别是末端CH3的对称振动(CH3ss)和费米共振(CH3FR), 2 960 cm-1处的负峰为CH3的反对称伸缩振动(CH3as), 这三个峰的光谱特征和指认与文献一致。 2 910 cm-1附近的负峰为CH2反对称伸缩(CH2as), 与文献比较, 约有20 cm-1的偏移, 且在2 850 cm-1附近还观察到一个负峰, 归属为CH2对称伸缩(CH2ss), 分析认为与文献的差异可能是因为样品制备时间影响了OTS的分子排列结构。 通过建立OTS虚部谱与CH3取向角的关系, 发现CH3的三种振动模式的c轴与表面法线的夹角均小于90°, 其H更多为向上取向且排列有序, 表明相位测量相较于强度测量可以获得更丰富的表面信息。 同时, 讨论了待测样品和参考样品位置的非一致性对相位测量精度的影响。 通过测量OTS在三个不同位置(12.1, 12.3和12.73 mm)的虚部谱, 并与模拟相位误差的引入对虚部谱的影响对比, 发现待测样品与参考样品测量位置间2.5 μm的位移对应于1°的相位误差, 20°相位的偏移会导致零点位置移动约6 cm-1, 从而引起振动峰位置和符号等的改变, 导致对光谱的错误解析。 为了获得界面分子稳定可靠的相位信息, 需要严格控制两次样品测量位置一致。 实验研究结果为提高和频振动光谱相位测量的精度与准确性提供了指导, 为界面分子表面态的检测与分析、 及微小信号的探测提供了有效手段。
二阶非线性光学技术 和频振动光谱 界面分子检测 相位测量 Second-order nonlinear optical technology Sum frequency vibration spectrum Interfacial molecular detection Phase measurement
1 南昌大学 国家硅基LED工程技术研究中心, 江西 南昌 330096
2 南昌黄绿照明有限公司, 江西 南昌 330096
采用“牺牲Ni处理”的方法研究了Ni对Ag/p-GaN界面接触性能的影响机理。利用传输线法(TLM)、紫外分光光度计、X射线光电子能谱(XPS)以及二次离子质谱仪(SIMS)等表征方式对Ag/p-GaN界面层光电性能进行了研究。结果表明, 牺牲Ni处理后p-GaN表面仍会残留少量的Ni并以Ni2O3的形式存在; p-GaN表面Ga 2p3结合能峰位朝低能方向移动了0.3 eV, 提高了Ag/p-GaN间的欧姆接触性能。我们认为,界面处的Ni会优先和p-GaN表面Ga2O3氧化物中的O结合形成Ni2O3, 进而降低了p-GaN表面费米能级, 提高了Ag/p-GaN之间的欧姆接触性能。
Ag/p-GaN接触 牺牲Ni处理 Ni插入层 表面费米能级 Ag/p-GaN contact Ni-assisted treatment Ni interlayer surface Fermi energy
