建筑三维空间形态对地气能量动态、空气温度和相对湿度的影响

建筑对城市能量分配和微气候起着重要作用,探讨建筑三维空间形态与地气能量/微气候关系对气候适应性城市建设具有重大意义。基于ENVI-met的多情景模拟结果和增强回归树量化了建筑三维分形维数和三维形状指数对地气能量指标(净辐射、土壤热通量、建筑储热、感热通量和潜热通量)、空气温度和空气相对湿度的影响。研究结果表明,建筑三维分形维数、三维形状指数与地气能量动态、空气温度和空气相对湿度存在非线性关系。白天,当三维分形维数高于2.4,或三维形状指数低于2.0时,随着三维分形维数或三维形状指数的增加,三维分形维数和三维形状指数与净辐射、土壤热通量、建筑储热、感热通量、潜热通量和空气温度呈现统计负相关。夜间,当三维分形维数高于2.4,三维分形维数与感热通量和空气温度呈现负相关;与土壤热通量和潜热通量呈现正相关。夜间,当三维形状指数小于2.0时,三维形状指数与空气温度、空气相对湿度呈现负相关。当三维形状指数在2.0—2.5时,三维形状指数与感热通量、潜热通量呈现负相关;当三维形状指数高于2.5时,三维形状指数与感热通量、潜热通量不存在统计关系。白天,建筑三维分形维数的增加,净辐射、土壤热通量、建筑储热...     

MR 脑图像海马自动分割法在AD 早期诊断中的应用研究

目的:研究磁共振(Magnetic resonance,MR)脑图像中海马的自动分割方法及海马的形态学分析方法,为阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)的早期诊断提供依据。方法:对20例AD患者和60名正常对照者行MRI T1 WI 3D容积扫描,建立海马的三维主动表观模型,并以此模型对每个个体脑部磁共振图像上的海马进行自动识别和三维分割,分别建立正常对照组和AD组的海马统计形状模型,比较AD组与正常对照组间海马形状的差异性。结果:海马三维分割方法与手动分割方法在海马体积测量上无统计学差别(P>0.05);AD患者海马头部发生萎缩(P<0.05)。结论:基于主动表观模型的MR脑图像海马自动识别和三维分割法是准确可靠的;海马头部萎缩可作为AD诊断的依据之一。     

北京部分中心城区1990—2019年三维建筑形态变化特征

城市三维建筑形态影响城市近地表能量平衡、微气候及空气质量。基于多源空间数据(高分辨率Pléiades遥感影像、高分辨率谷歌影像和建筑轮廓数据),构建三维建筑形态指标体系,并基于网格法分析了各三维建筑形态指标的空间敏感性,应用该指标体系评价了1990—2019年北京部分中心城区的三维建筑形态特征及其变化。主要结果如下:(1)整合11个指数构建了一套三维建筑形态指标体系;(2)各指标的核密度分布存在差异;形状指数、三维分形维数、聚集度、邻近度对网格大小敏感,其他指标对网格大小不敏感;(3)1990—2019年建筑面积占比、加权面积建筑高度、三维形状指数、邻近度变化显著,且主要集中在四环两侧及国贸附近。     

决定RNA三维结构的规则

美国科学家发现决定RNA分子三维结构的规则——RNA分子三维结构不是由复杂的化学作用决定,而仅仅取决于几何学特性。 RNA分子非常松散,经常通过与其他分子结合改变其形状来发挥功能。RNA的形状改变后,会引发一连串反应,如打开或关闭特定基因的表达等。     

基于光学相干层析图像的离体牙三维重建

利用shear-warp算法对离体牙的光学相干层析图像进行三维重建,通过不透明度传递函数的合理设置及光照模型的引入实现牙齿内部组织结构的可视化,便于医生在早期龋齿诊断中定位病变.介绍了shear-warp算法的原理、用于龋齿检测的全光纤光学相干层析成像系统及其二维层析图,以及利用离体牙牙冠的二维层析图重建获得三维结构图.     

禄丰古猿前部牙齿的釉面横纹与牙冠形成时间

釉面横纹的数目可用于推断个体牙齿的牙冠形成时间,在生长发育研究中具有重要的意义。本研究运用数码体视显微镜和扫描电镜观察了云南石灰坝禄丰禄丰古猿(简称禄丰古猿)30枚齿冠完整的前部牙齿,包括上下颌中门齿6枚、侧门齿10枚和犬齿14枚。根据唇侧面釉面横纹计数的观察结果,分别以7天和9天芮氏线生长周期,估算各齿型的牙冠形成时间,结果显示:以生长周期7天计算,中门齿牙冠形成时间约为3.6-4.1年,侧门齿牙冠形成时间约为2.7-3.7年,犬齿牙冠形成时间约为4.2-7.0;以生长周期9天计算,中门齿牙冠形成时间约为4.4-5.2年,侧门齿牙冠形成时间约为3.4-4.7年,犬齿牙冠形成时间约为5.2-8.8年。为更深入地了解禄丰古猿牙冠形成时间在不同齿型及性别间足否存在明显差异,本文用SPSS软件对其进行显著性差异检验。采用小样本平均值的t值假设检验(置信区间为95%),结果如下:禄丰古猿前部牙齿的牙冠形成时间在各类牙齿的上下颌中不存在显著性差异;犬齿牙冠形成时间存在非常显著的性别差异,雄性牙冠形成时间明显长于雌性,侧门齿也存在显著的性别差异,而中门齿性别间则无显著性差异。此外对禄丰古猿中门齿,侧门齿和犬齿的牙冠形成时间进行单因素方差分析并两两对比,结果显示中门齿与侧门齿的牙冠形成时间不存在显著性差异,而犬齿与中门齿和侧门齿均存在显著性差异,犬齿牙冠形成时间明显长于门齿。同时也对禄丰古猿前部牙齿的牙冠形成时间与齿冠高进行相关性分析,其结果表明两者有显著的正相关性。将禄丰古猿与其他古猿和现生大猿、南方古猿以及人属成员进行对比,结果显示其前部牙齿牙冠形成时间长于原修康尔猿、南方古猿、傍人、人属成员,接近于蝴蝶禄丰古猿和大猩猩,而明显小于黑猩猩、华南化石猩猩及现生猩猩。     

二维与三维景观格局指数在山区县域景观格局分析中的应用

景观格局指数是景观格局分析中常用的定量分析工具,而传统二维景观格局指数却忽略了地形对景观的影响,在定量描述山区景观格局时可能存在一定局限.本文以典型山地丘陵区山东栖霞市为研究区,在地形结构分析的基础上,选择面积/密度(类型面积、平均斑块大小)、边缘/形状(边缘密度、景观形状指数、平均斑块分维数)、多样性(香农多样性指数、香农均匀度指数)、聚散性(聚集度)4个方面的8个景观格局指数,比较分析传统二维景观格局指数与三维景观格局指数对山区景观格局及其动态变化定量描述的差异.结果表明:三维类型面积、平均斑块大小和边缘密度与其相应二维指数差异显著,三维景观形状指数、平均斑块分维数、香农多样性指数和香农均匀度指数与其相应二维指数差异不显著,三维聚集度与二维聚集度无差别.由于采用斑块表面面积和表面周长计算三维景观格局指数,采用各斑块的投影面积和投影周长计算二维景观格局指数,所以在描述山区景观面积、密度、边界等指标时三维景观格局指数相对精确,但在测定景观形状、多样性和聚散性等指数时,则与传统的二维景观格局指数差异不显著.三维景观格局指数引入了地形特征,对景观格局及其动态变化的反映相对精确.     

塔里木河下游21种荒漠植物繁殖体形态特征及对环境的适应

以塔里木河下游分属于9科16属的21种荒漠植物为对象,调查了它们的植冠种子库情况以及繁殖体的附属物、形状(三维方差)、大小(三维之和)及质量(百粒重)等形态特征,并探讨了各种繁殖体的生态适应对策.结果表明:(1)13种荒漠植物可利用植冠种子库来躲避环境干扰:7种繁殖体具绢毛,2种繁殖体具翅,1种繁殖体具芒,3种繁殖体具冠毛,可利用风力实现传播与定居,而且它们可利用有水时期的速萌特性来适应当地生态输水这一辅助措施;5种繁殖体形状远离球形(三维方差≥0.126),6种繁殖体形状接近圆球形(三维方差＜0.06).(2)5种具速萌特性的繁殖体(形状圆筒形、圆锥形和蝌蚪形)与8种具有持久土壤种子库的繁殖体(三维方差较小≤0.1且三维之和≤2.75 mm)利用它们互补的生态适应对策使其在研究区成功定居与繁衍; 13种以r-型生活史对策为主且粒小质轻的繁殖体(三维之和≤2.75 mm,单粒重<1 mg)与4种粒大质重的繁殖体(三维之和≥4.8 mm,单粒重＞3.3 mg)利用其互补式繁殖对策将研究区生物多样性维持于一定水平.(3)7～9月份为一年生草本、多年生草本、(半)灌木植物及乔木同时落种的时期,可将人工输水集中于这一时期以实现研究区种子最大数量地萌发.     

智能塑料

由美国和德国科学家开发出的一种能够自动成形的塑料可用作手术缝合线和医疗植入物。这种“智能”塑料由热塑性塑料聚合物制成,可被人体吸收,经设计后能够记忆一种特定的形状,当加热到体温时,它就会自动转化成所需的形状。     

冷冻电镜单颗粒三维重构密度掩模的自动生成方法研究

冷冻电镜单颗粒三维重构技术是用来解析生物大分子三维结构的常用方法.然而目前在单颗粒三维重构过程中,溶剂平滑操作还存在一定缺陷:没有一款主流的单颗粒三维重构程序能够自动寻找掩模(mask)三维密度图,使得三维重构过程难免受到噪音统计学模型计算偏差的干扰.为解决这一问题,本研究借鉴X射线晶体学中解析优化相位所广泛采用的溶剂平滑方法,采用高斯滤波、坎尼边缘检测、最小误差阈值处理等方法处理重构所得三维密度图,优化溶剂平滑操作,发展在单颗粒三维重构过程中自动寻找mask三维密度图的方法.运用三维密度图傅里叶壳层相关系数(fourier shell correlation,FSC)曲线图、模拟颗粒数据重构角度误差散点图等指标评估此方法的效果.结果表明,自动寻找mask密度图的方法能够较好地找到涵盖分子结构信号区域的mask密度图,较为明显提高三维重构所得密度图分辨率.     

几何形态计量学在昆虫自动鉴定中的应用与展望

几何形态计量学着重研究的是生物形态的拓扑结构信息,不受标本大小和形状变化的影响,是进行昆虫自动鉴定的一个新的手段。本文首先介绍了传统形态计量学和几何形态计量学两种昆虫自动鉴定的方法,并着重介绍了轮廓分析法和标志点分析法等几何形态计量学的分析方法,以及目前开发的几何形态计量学昆虫自动鉴定软件,简述了该方法应用于昆虫自动鉴定的工作流程,最后对几何形态计量学在昆虫自动鉴定方面的未来发展进行了展望。     

光固化复合树脂在牙冠缺损修复中的应用可行性

多种原因会导致牙冠缺损的出现,临床需要予以修复治疗,治疗过程可以选择不同的填充材料。为探讨光固化复合树脂在牙冠缺损修复中的应用可行性,本研究回顾性分析本院2011年2月至2012年2月收治的300例牙冠缺损患者的临床资料,均实施光固化复合树脂牙冠缺损修复。修复结束后随访36个月,了解患者的修复大体外观效果和临床效果、随访结果以及不良反应发生情况,并进行分析。300例入组患者中,男性占大多数,达53.33%,牙冠缺损情可包括切角缺损、邻面龋,以及牙冠切1/3缺损和残冠牙,牙冠缺损原因主要为疾病,经修复,大体外观观察咬颌关系正常,光固树脂冠十分稳固,且外观与邻牙对侧同名牙对称。无叩痛,经X线片检查,根尖不存在阴影。随访36个月,300例患者均获得随访。经随访,300例患者患者中,修复成功268例,其余32例出现脱落,修复成功率为89.33%。经随访,未出现任何修复相关不良反应。表明,对牙冠缺损患者实施光固化复合树脂牙冠缺损修复可以获得良好的效果,且无不良反应发生,具有一定的临床应用可行性。     

人类股骨断面面积与形状的不对称性——基于三维激光扫描的形态测量分析

人类股骨横断面面积、形状及其左右侧差异记载的人类演化、人群差异及生存活动的重要信息一直为古人类学研究所关注。多年来, 对股骨断面的研究通常采用破坏性地切割或者制作模型的方法。本文利用三维激光表面扫描技术, 无损、快捷、方便地获取了20对现代中国人左右侧股骨外轮廓的三维数据, 采用CAD软件及几何形态测量方法对两侧股骨断面轮廓的大小及形状进行了对比和分析。初步研究结果发现: 两侧股骨的横断面相对面积差异极其显著, 绝对面积差异不显著, 不对称方式表现为波动不对称性, 而不是偏向不对称性; 个体之间两侧股骨横断面外轮廓形状的波动不对称性极其显著, 偏向不对称性虽有差异但不显著; 平均形状和面积分析结果似乎表明股骨稍有偏左侧优势。虽然本文所采用的标本量有限, 所得出的结论需要更多标本的进一步验证, 但是, 本文的研究结果提示利用三维激光扫描技术获取股骨横断面外轮廓数据, 并采用形态测量方法分析确实能够揭示出一些以往研究方法不能发现的重要信息, 这种研究骨骼不对称性的新方法值得进一步的应用。     

拉制各种异型玻璃毛细管的半自动装置

本文介绍了一种拉制生物学和医学研究所需要的各种异型玻璃毛细管的方法以及为此目的而自制的半自动拉制装置。拉制的具体步骤是预先制备一个具有所需形状的粗大异型玻璃管,即异型原料管,然后,经加热软化,将它拉细使之成为具有与先前的异型原料管相同形状的异型玻璃毛细管。后一过程是在自制的半自动拉制装置上完成的。成功地拉制出了单腔、双腔、三腔和四腔的圆形玻璃毛细管、单腔和双腔的外方内圆的玻璃毛细管,单腔和双腔的正四角形和三角形的玻璃毛细管、单腔的菱形、六角形和八角形以及其它所需形状的玻璃毛细管。     

塔里木河下游主要荒漠植物繁殖体的形状、大小与质量比较

研究了塔里木河下游主要荒漠植物(21种)繁殖体的形状、大小、质量(17种为种子,4种为果实)。用三维方差衡量繁殖体形状,用三维之和衡量繁殖体大小,繁殖体百粒质量衡量繁殖体质量。结果表明：1)21种植物繁殖体的形状差异很大,且豆科(Fabaceae)植物的繁殖体形状接近圆球形,菊科(Compositae)植物的繁殖体形状较大地偏离圆球形(方差>0.05)。21种植物繁殖体大小、质量差异也很大;2)繁殖体大小的表现趋势与其相应的质量的表现趋势具有一定的一致性;3)研究区主要荒漠植物中,多年生草本植物的种类虽然不及灌木(半灌木)的种类丰富,但其繁殖体平均质量却比灌木(半灌木)多18%;4)在21种植物的繁殖体中,9种具有持久土壤种子库。100%的柽柳科(Tamaricaceae)植物、100%的菊科植物都具冠毛,这些附属物对植物繁殖体的传播和定居具有重要的意义。     

青藏高原东缘高寒草甸常见植物种子形状对萌发的影响

以青藏高原东缘高寒草甸383种常见植物种子为材料,分析种子萌发特性与种子形状(长、宽、高的三维方差)、体积及相对表面积之间的相关性,研究高寒草甸地区植物种子性状对其萌发特性的影响。结果显示:(1)种子萌发率和萌发速率与种子三维方差、相对表面积呈极显著正相关,与体积呈显著负相关;(2)种子平均萌发时间与种子体积呈显著正相关、与种子相对表面积呈显著负相关、与种子三维方差无显著相关性。表明体积较小而形状细长的种子具有较高的萌发率及萌发速率,体积大而圆的种子需要更长的萌发时间;小种子具有较大的相对表面积可能是其具有较高萌发率和萌发速率的原因之一。研究结果为土壤种子库形成机制的研究提供了一定的理论依据。     

中国近代人群上颌前臼齿釉质-齿质连接面形状的三维几何形态测量

牙齿的釉质-齿质连接面(EDJ或Enamel-dentine junction)是釉质表面(OES或Outer enamel surface)形态的发生基础,其形态特征在牙齿发育早期形成,与遗传因素密切相关。为探讨EDJ形状在近代人群中的变异特点,本文使用显微断层扫描技术(micro-CT或micro-computed tomography)扫描了100例采自华中地区近代农业人群的上颌前臼齿(P~3和P~4各50例),并复原了EDJ表面三维结构。采用基于30个标志点(landmark)和半标志点(semi-landmark)的三维几何形态测量量化了上颌前臼齿EDJ表面形状。结果显示,牙齿内部舌侧尖区域变异程度较颊侧尖大。在人群内部,上颌前臼齿的变异方式主要表现在1)颊舌尖相互靠近或远离造成的咬合面深浅的差别;2)颊舌尖齿质最高点(dentine horn)相对高度的差异;3)舌侧尖近远中方向尺寸的变化;4)P~3颊侧尖近中脊的内收与外扩造成的整个轮廓形状的对称性变化;5)P~4整个咬合面轮廓MD/BL比值的大小差别。基于以上发现,本文进一步探讨了上颌前臼齿EDJ形状在两性或不同时代标本之间是否存在差异。平均形状的比较发现男性上颌前臼齿的舌尖相对较宽,颊侧尖近中脊相对较低。但主成分分析(Principal component analysis)和置换检验(Permutation test)显示两性差异未达到显著水平。同样,从新石器时代以来的各样本组之间在EDJ形状上的差别也没有达到统计上的显著水平。这一结果提示中国近代人群上颌前臼齿EDJ表面形状的变异特点至少可以追溯到全新世早期(本文使用标本最早来自距今6000-7000年前的新石器时代阶段)。未来EDJ的三维几何形态测量可通过扩大标本数量进一步探讨不同性别、不同地区人群、不同演化阶段之间的差异。     

2D与3D景观指数测定山区植被景观格局变化对比分析

植被和土地覆盖变化是环境变化的一个重要因素,同时也是引起景观和生态系统变化的重要原因。景观指数是定量分析植被和土地覆盖变化的重要研究方法之一。以滇西北高山峡谷区为案例区,比较分析传统2D景观指数和3D景观指数进行植被变化定量测定的差异。研究主要选取了基于斑块面积和周长几个常用指数来进行比较分析。研究结果表明在斑块层次上,除了分维数指数,其他指数的三维方法计算值显著地高于二维方法计算值;在类型层次上,三维的类型面积指数、平均斑块面积指数、平均最小邻近距离指数测定的变化值显著大于二维的相应指数测定变化值,但是二维和三维平均形状指数和分维指数测定的植被斑块的平均形状变化结果没有显著差异;在景观层次,只有三维的平均斑块面积和最小邻近距离指数测定的变化结果显著高于二维的平均面积和最小邻近距离指数测定的变化结果,其它指数如形状指数、分维指数、多样性指数和均一度指数等测定出两个不同时期的植被图格局变化结果均无显著差异,主要由于这些指数是采用面积和周长的对数或者比值计算得出,从而缩小了斑块表面面积与平面面积,表面周长与平面周长之间的差异。总体而言,利用二维景观指数在进行定量分析山区植被格局变化时,往往低估了其类型面积、平均斑块面积、斑块邻近距离等指数变化量,而三维景观指数得到相对较精确的变化值。     

树鼩脑三维结构重建的研究 Ⅲ.脑外形立体结构的计算机辅助绘图

作者曾经详细介绍过树鼩脑切片二维结构重建的数据采集、计算机处理数据的算法及图形生成技术。在此基础上,本文介绍树鼩脑三维结构重建的数学模型及其自动生成三维图形的基本技术与计算机绘图的部分结果。     

东亚中更新世古人类下颔第二臼齿釉质-齿质连接面三维形状和釉质厚度分布

东亚中更新世古人类在头骨、下颌骨、牙齿等解剖部位表现出不同程度的形态多样性,中期成员代表为直立人,而晚期成员的演化地位具有较大争议。为进一步了解东亚中更新世古人类内部的形态变异特点和为东亚中更新世晚期古人类分类提供依据,本文使用微分同胚的表面匹配（Diffeomorphic Surface Matching, DSM）和形态测量图（Morphometric map）对下颌第二臼齿（M₂）釉质-齿质连接面的形状和齿冠侧面釉质厚度分布模式进行了量化分析。结果显示：1）东亚中更新世古人类与晚期人属成员（尼安德特人和现代人）存在较明显的形态差别;2）该时段晚期的东亚古人类相对中期直立人在侧面釉质厚度分布规律上具有独特性,并在釉质-齿质连接面的三维形状上与晚期人属成员更加接近。本文在以往对东亚中更新世古人类牙齿内外结构单个性状研究的基础上,使用三维形态测量方法进一步量化了M₂釉质-齿质连接面三维形状和侧面釉质厚度分布模式两项重要特征的变异特点,这对未来该时段同类型牙齿的形态鉴定以及解决东亚中更新世晚期古人类的分类地位具有一定意义。