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期刊信息/Journal information
中国科学院大学学报
中国科学院研究生院
中国科学院大学学报

中国科学院研究生院

石耀霖

双月刊

2095-6134

journal@ucas.ac.cn

010-88256013

100049

北京玉泉路19号（甲）

中国科学院大学学报/Journal Jounal of University of Chinese Academy of SciencesCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《中国科学院大学学报》是由中国科学院主管、中国科学院大学主办的自然科学类综合性学术期刊，主要刊登中国科学院各研究所、中国科学院大学、其他高等学校和研究机构的科研人员、教师和研究生在基础科学和技术科学领域的优秀论文。
正式出版
收录年代

    带消极动量的自适应步长随机方差缩减方法

    刘海郭田德韩丛英
    577-588页
    查看更多>>摘要：近年来，随机方差缩减类方法在解决大规模机器学习问题中取得很大成功，自适应步长技术的引入减轻了该类方法的调参负担。针对自适应步长的方差缩减算法SVRG-BB，指出其算法设计带来了"进展-自适应步长有效性"的权衡问题。因此引入Katyusha动量以更好地处理该权衡问题，并且在强凸假设下证明由此得到的SVRG-BB-Katyusha算法的线性收敛性质。之后基于"贪婪"思想，提出稀疏地使用Katyusha动量的SVRG-BB-Katyusha-SPARSE算法。在公开数据集上的数值实验结果表明，提出的2个改进算法较SVRG-BB有较稳定的优势，即在达到一定外循环数时优化间隙有若干个数量级的减小。

    自适应步长机制随机方差缩减类方法Barzilai-Borwein方法Katyusha动量

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    孔隙介质方腔内自然对流的动力学演化

    张连平王世民
    589-603页
    查看更多>>摘要：流体饱和孔隙介质腔体内的自然对流是非线性流体动力学研究的经典问题。受早期计算条件限制，前人研究主要侧重于中心对称对流模态的时空演化动力学机制，不能完整刻画实际孔隙自然对流系统中包含全部对流模态的动力学行为，因而无法直接应用于实际工程。基于伽辽金法和配点伪谱法数值模拟底部加热的孔隙介质方腔内模态完备的二维自然对流，首次得到自然对流从发生到走向混沌的完整动力学演化路径。模拟结果揭示，随着Ra从4π2单调增加到1 200，自然对流演化历经21个不同阶段(包括1个稳态对流阶段、6个单频振荡阶段、9个准周期振荡阶段、2个锁频共振阶段和3个非周期混沌振荡阶段)。对流模态的空间变化与时间振荡是对流形态反复发生交替的根本原因。采用时间序列、功率谱、相图和洛伦兹映射4种作图方法，系统对比Nu表征的计算热流作单频、准周期、锁频和混沌振荡的不同特征。计算平均热流和振荡主频随Ra的变化可由简单的解析公式拟合(在很宽的Ra区间内近似服从经典边界层标度律)，为相应条件下实际工程设计和应用提供了便捷的计算工具。

    自然对流动力学演化孔隙介质对流模态数值模拟

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    单晶金刚石的动态摩擦抛光

    张浩晨徐锴燕增宇宋志朋...
    604-611页
    查看更多>>摘要：在众多单晶金刚石抛光方法中，动态摩擦抛光(DFP)因其具有极高的去除速率而受到广泛关注。研究DFP过程中3种抛光参数(抛光载荷、抛光时间和抛光盘线速率)以及3种夹持方式(粘接式、镶嵌式和卡钳式)对单晶金刚石抛光效果的影响。结果表明:增大抛光载荷、抛光时间和抛光盘线速率，都会导致样品的质量损耗增加和表面粗糙度降低，并提升金刚石(400)面的衍射峰强度。在3种夹持方法中，粘接式夹持的去除速率最快，最高可达25。2nm/h，镶嵌式夹持最慢，卡钳式夹持介于前二者之间。定义一个抛光评价参量K:K=△Ra/△m，即单位材料损耗量下获得的表面粗糙度改善。根据K值的变化，可将DFP过程划分为以"粗糙度改善"为主和以"质量损耗"为主的2个阶段，前者K值高于后者。抛光参数中，增加抛光盘线速率可以单调提高K值，而抛光载荷和抛光时间对K值存在复杂影响。

    单晶金刚石动态摩擦抛光粗糙度质量损耗夹持方式

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    行政区划调整对城市空间扩展的影响与驱动力——以长春市九台撤市设区为例

    董瑶嘉王甫园王开泳
    612-624页
    查看更多>>摘要：借助长春市多期遥感影像、行政区划矢量图和社会经济统计数据，对九台撤市设区前后长春市的建设用地演变和经济发展情况进行分析，利用ENVI软件、GIS技术等多个手段，从长春市、九台区两级空间尺度揭示九台撤市设区对长春市空间扩展的影响。研究发现:1)撤市设区加快了九台区扩展进程，进一步影响长春市的城镇空间扩展方向与蔓延程度;2)撤市设区使得九台区和长春主城区产生朝向彼此的聚拢态势，两者空间距离逐渐拉近;3)撤市设区后九台区"极化效应"愈发明显，长春主城区与其均出现高密度聚集区;4)撤县(市)设区是城镇空间扩展的重要驱动力，主要体现在政策、经济和土地利用3个方面。

    撤县(市)设区城市空间扩展驱动力长春市九台区

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    长江正源当曲流域夏季高寒湿地信息遥感分类提取

    谢婉蓉刘少创吴运佳张烁...
    625-635页
    查看更多>>摘要：当曲作为长江正源，其流域内覆盖着成片的高寒湿地。由于早年在江源定位上存在的争议及自然环境恶劣科考困难，当曲流域未能受到广泛关注，湿地研究工作薄弱，在高分辨率湿地分类研究上仍处于空白。基于2020年8月19日的Sentinel-2B影像(10 m分辨率多光谱数据)，采用面向对象特征的分层分类法，对当曲流域各类别高寒湿地的信息进行提取，结合研究区地表形态、质地等对湿地的水平及垂直分布规律进行总结。结果表明:1)当曲流域高寒湿地共分为3个一级类和9个二级类，总面积为3 364。74 km2。其中主体部分为沼泽湿地，分布面积达2908。94 km2，占湿地总面积的86。45％，河流湿地和湖泊湿地面积相近，分别为269。28 km2和186。52 km2。除高寒湿地外，流域内覆盖有永久冰川积雪，分布面积为107。17 km2。2)当曲流域内湿地在水平分布上总体呈现东南多西北少的特点，主要集中于丘陵环绕的平滩或地势低缓、排水不畅的汇流地带，以及阴坡山脚地区。3)高寒湿地在垂直方向上的分布以海拔4 650～5 100 m为主，随着地势升高湿地资源逐渐减少，海拔5 400 m以上为冰川积雪集中覆盖区，几乎无高寒湿地分布。

    长江正源当曲流域高寒湿地面向对象特征分层分类

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    基于滤光片转轮式多光谱相机的辐射校正

    刘扬方俊永刘学王潇...
    636-643页
    查看更多>>摘要：针对近地面多光谱影像获取方式单一、波段配准及数据定量化等问题，介绍一款可野外连续工作、操作简单、波段易配准的自研滤光片转轮式多光谱相机，并通过实验室内高精度积分球完成相对辐射校正和绝对辐射定标。采用多级亮度定标法和经验线性法建立校正模型，对多光谱相机多波段响应不均问题进行校正，并标定计算得到入瞳处的波谱辐射亮度。设计了不同亮度、不同积分时间的数据采集和处理实验，给出这款新相机各波段的最优积分时间范围。辐射校正和定标结果显示，所选校正系数对不同成像条件的多光谱影像具有高度的稳定性和可靠性，适合滤光片转轮式多光谱相机的辐射校正，定标结果可用于定量反演地表的目标参量，在农作物监测、环境监测与保护等领域具有广阔的应用前景。

    滤光片转轮式多光谱影像辐射校正定标法

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    基于分数阶傅里叶变换和图像加权熵的chirp scaling算法

    尚敏徐向辉
    644-653页
    查看更多>>摘要：针对传统的基于傅里叶变换和匹配滤波实现的chirp scaling(CS)成像算法中多普勒参数随斜距变化以及成像分辨率低的问题，提出利用分数阶傅里叶变换(FRFT)对CS成像算法进行优化。首先建立斜视合成孔径雷达(SAR)回波信号模型，理论推导利用FRFT代替匹配滤波进行信号压缩。针对方位向最优旋转角的搜索问题，对得到的图像基于加权最小熵建立代价函数，利用动量法的梯度下降优化算法进行迭代计算，最终得到分辨率更高的SAR图像。为验证算法的有效性，分别在点目标仿真数据和实测SAR数据集上进行实验。结果表明，与传统CS成像算法相比，该算法的成像结果成像主瓣宽度更窄、旁瓣更低、成像更加清晰。

    分数阶傅里叶变换chirpscaling成像算法加权最小熵斜视SAR匹配滤波

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    基于MFF-Deeplabv3+网络的高分辨率遥感影像建筑物提取方法

    陈经纬李宇陈俊张洪群...
    654-664页
    查看更多>>摘要：为提升高分辨率遥感影像中建筑物提取的精度，提出一种基于MFF-Deeplabv3+(multiscale feature fusion-Deeplabv3+)网络的高分辨率遥感影像建筑物提取方法。首先，设计多尺度特征增强模块，使网络能够捕获更多尺度的上下文信息;然后，设计特征融合模块，有效融合深层特征与浅层特征，减少细节信息的丢失;最后，引入注意力机制模块，自适应地选择准确特征。在Inria建筑物数据集的对比实验中，MFF-Deeplabv3+在PA、MPA、FWIoU、MIoU指标中取得最高精度，分别为95。75％、91。22％、92。12％和85。01％，同时在WHU建筑物数据集的泛化实验中取得不错的结果。结果表明，本方法在高分辨率遥感影像中提取建筑物信息精度较高，且具有较好的泛化性。

    建筑物提取深度学习注意力机制多尺度特征增强高分辨率遥感影像

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    基于特征参数拟合的多地面目标双星星下点轨迹规划

    黄雄威王蜀泉张扬何胜茂...
    665-676页
    查看更多>>摘要：为解决具有多次轨道机动能力、多探测目标、多探测器协同的对地观测任务的星下点轨迹规划优化问题，提出一种基于特征参数拟合的星下点轨迹快速计算方法，并采用基于数据库的星下点轨迹拼接方法建立优化模型。首先，对描述星下点轨迹的特征参数进行分析和提炼，采用多项式对特征参数进行拟合实现快速计算;然后，根据探测目标建立观测码数据库，再进一步整理成轨迹数据库;最后，建立基于轨迹数据库的优化模型，解决整个星下点轨迹规划问题。对第11届全国空间轨道设计竞赛的固定目标快速全覆盖任务进行仿真，能够在19。19 d内完成该任务，表明所提设计方法和方案，可用于各类近圆轨道的星下点轨迹设计。

    对地观测星下点轨迹特征参数拟合数据库轨迹规划全国空间轨道设计竞赛

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    一种基于点云配准的空间非合作目标相对位姿估计算法

    郭素婕郭崇滨
    677-686页
    查看更多>>摘要：针对空间机器人在轨维修等任务中的非合作目标位姿估计问题，提出一种基于点云配准的空间非合作目标位姿估计算法。在粗配准阶段，利用复合滤波算法保留点云外形并降低点云密度，通过主成分分析法求出特征向量，建立特征向量变换关系，利用RANSAC算法检验匹配效果。在精配准阶段，使用基于改进ICP算法的精配准算法，求出旋转矩阵和平移矩阵，得到位姿估计值。采用经旋转平移变换和高斯噪声处理的6组数字卫星点云模型进行点云配准性能验证，并利用TOF相机采集的卫星缩比模型点云进行位姿估计算法验证。经验证，算法的姿态角测量误差小于0。4°，位移测量误差小于3 mm，是一种针对空间相对位姿测量问题的抗噪性能更好、鲁棒性更高的有效解决手段。

    空间非合作目标点云配准相对位姿估计TOF相机

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