DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 结果与分析 4.1. 评价结果 农村居民点用地集约评价分级标准和结果统计见表3，土地集约指数、经济集聚指数、空间集中指数和综合集约指数空间分布特征见图2~5。 Table 3 Grading standards and result statistics of intensive evaluation of rural residential lan 集约利用水平 土地集约 经济集聚 空间集中 综合集约 低 分值范围 [0.105， 0.482) [0.058， 0.243) [0.055， 0.393) [0.124， 0.432) 面积/hm² 8556.83 22，778.51 12，785.15 15，223.02 占比/% 22.22 59.16 33.21 39.54 中 分值范围 [0.482， 0.722) [0.243， 0.489) [0.393， 0.498) [0.432， 0.529) 面积/hm² 15，861.17 8907.23 17，572.75 15， 326.36 占比/% 41.20 23.14 45.64 39.81 高 分值范围 [0.722， 1.000] [0.489， 0.935] [0.498， 0.781] [0.529， 0.860] 面积/hm² 14083.19 6815.45 8143.29 7951.81 占比/% 36.58 17.70 21.15 20.65 表3. 农村居民点用地集约评价分级标准及结果统计 图2. 土地集约水平 图3. 经济集聚水平 图4. 空间集中水平 图5. 综合集约水平 4.2. 结果分析 土地集约指数范围是[0.105， 1.000]。低、中、高土地集约水平农村居民点用地面积分别为8556.83、15，861.17、14，083.19 hm²，分别占居民点总面积的22.22%、41.20%、36.58%，以中集约水平为主。高、中、低集约水平斑块零散分布。县域中心、西北部区域和各镇驻地周边农村居民点用地集约水平较高，它们大多经济发展水平较高，生活条件便利，适宜条件优越，建筑密度较大，人均建设用地面积和户均宅基地面积较小，分布较紧凑，集约化水平较高。县域南部最外围区域低集约水平居民点用地分布较集中。土地集约水平较高的农村居民点用地主要分布在县域中心的倪集街道、曹城街道、阎店楼镇、大集镇和县域西北部的庄寨镇、桃源集镇、韩集镇。 经济集聚指数范围是[0.058， 0.935]。低、中、高经济集聚水平农村居民点用地面积分别为22，778.51、8907.23、6815.45 hm²，分别占居民点总面积的59.16%、23.14%、17.70%，以低集聚水平为主。经济集聚水平在空间上的分布特征明显，集聚性较强，准确反映了经济发展水平，与综合集约评价结果相似性较高。高集聚水平居民点用地分布在县域中心和县域西北部；中集聚水平居民点用地分布在高集聚区域外侧，环绕高集聚区域分布，也有一部分零散分布在镇驻地周边地区。经济集聚水平较高的农村居民点用地主要分布在曹城街道、磐石街道、清荷街道、王集镇、庄寨镇，均有一定的支柱产业。 空间集中指数范围是[0.055， 0.781]。低、中、高空间集中水平农村居民点用地面积分别为12，785.15、17，572.75、8143.29 hm²，分别占农村居民点用地总面积的33.21%、45.64%、21.15%，以中集中水平为主。空间上看，中心城区附近农村居民点用地空间集中水平高，各镇驻地和县域西北部农村居民点用地分布密度也较大。中空间集中水平居民点用地分布在高等级和低等级之间，也形成了一定的集聚效应。空间集中水平较高的农村居民点用地主要分布在清荷街道、倪集街道、磐石街道、庄寨镇、桃源集镇。 综合集约指数范围是[0.124， 0.860]。低、中、高综合集约水平农村居民点用地面积分别为15，223.02、15，326.36、7951.81 hm²，分别占农村居民点用地总面积的39.54%、39.81%、20.65%，以中、低集约水平为主。集约水平最高的居民点用地集中分布在中心城区周边和县域西北部的庄寨镇。庄寨镇是曹县的经济发展强镇，较强的经济实力带动了乡镇企业发展，吸引了较多劳动力，集约利用水平高。中心城区周边区位条件优越、适宜性条件好、经济发展较好，农村居民点用地集中分布也形成了一定的集聚效应。受到区位条件、经济发展水平条件限制，县域南端边远地区的农村居民点用地综合集约水平较低，农村居民点用地之间相对分散，集聚程度低，村庄发展受限，空间结构稳定性不足。综合集约水平较高的农村居民点用地主要分布在曹城街道、倪集街道、王集镇、孙老家镇、侯集回族镇、庄寨镇。
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user: 5. 结论和建议 5.1. 结论 本文针对研究区经济欠发达、农村居民点用地布局分散、土地资源浪费严重的实际情况，从土地集约、经济集聚、空间集中3个维度构建指标体系评价农村居民点用地集约化水平，划分集约利用等级，为农村居民点用地布局优化和乡村振兴战略实施奠定基础。 本文结论如下：1) 曹县土地集约水平以中集约为主，不同等级农村居民点用地空间分布散乱，高、中、低集约水平交叉分布；2) 经济集聚水平空间分布特征显著，以低集聚水平为主，与综合集约评价结果相似度较高，证明经济发展情况对居民点用地集约利用的影响程度较大；3) 空间集中水平以中集中水平为主，高集中水平居民点用地集中分布，中集中水平农村居民点用地分布在高水平和低水平居民点用地之间；4) 综合集约水平以中、低集约为主，中心城区附近的曹城街道、磐石街道、倪集街道、清荷街道、王集镇和县域西北部的庄寨镇、桃源集镇等经济强镇的农村居民点用地集约等级高，县域周边地区的农村居民点用地集约水平较低。 5.2. 建议 中、低集约水平农村居民点用地分布区应注重盘活空闲地，活化闲置宅基地利用，可将其规划为公园绿地或公共设施用地以改善农民居住环境；推动村庄规划的编制和实行，严格控制用地规模，适当新建多层建筑楼；继续控制好宅基地利用规模，完善宅基地管理和使用制度，健全宅基地退出及有偿使用政策。
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user: 摘要 人类活动引起的氮素富集，极大地改变了土壤群落的组成和功能。线虫是数量和种类最丰富的土壤生物之一，在土壤食物网中起着重要作用。因此，线虫被认为是富集条件下土壤生态系统功能变化的有用指标。在全球气候变化研究中，氮沉降的生态效应越来越重要。我国目前氮排放严重，导致大气氮在陆地生态系统中沉积，影响温室气体平衡和生物多样性。未来几十年，中国的氮沉降预计将继续增加。特别是在森林生态系统中，人类活动引起的大气氮沉降的增加，对森林生态系统的结构和功能产生不同的影响，甚至导致森林退化。森林生态系统中的大气氮沉降会影响土壤氮素的淋滤或保持能力和有效性，降低土壤pH值，并通过影响土壤pH值、铵态氮含量和植物群落组成影响土壤线虫群落。本文综述了近年来土壤线虫的研究成果和土壤线虫对氮沉降的响应，讨论了土壤线虫的结构和功能以及对氮沉降的不同响应机制。
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user: 1. 引言 由于氮沉降和施肥等人为活动造成氮(N)的广泛富集，极大地改变了生态系统的过程、结构和功能 [ 1 ]。虽然低水平的氮添加通常会促进生态系统功能，但相关研究表明，氮饱和会诱导森林枯死、土壤酸化和抑制土壤生物 [ 2 ]。因此，深入了解氮素富集与土壤生态系统功能关系具有重要意义。全球范围内的人类活动将改变生态系统的特性，最终影响生态系统的功能和结构。自工业革命开始以来，由于农业化肥的过度使用，氮在不同生态系统中的沉降越来越严重。陆地生态系统主要由地上部分和地下部分组成，土壤食物网作为地下部分的核心之一，在维持物质分解方面起着关键作用 [ 3 ] [ 4 ]。相关的研究表明，这些全球变化因素，如氮沉降可以作为干扰影响地下食物网的功能土壤线虫是地下食物网中数量最多、分布最广的土壤动物群落 [ 5 ] [ 6 ]。土壤线虫群落对外界干扰敏感，常被用作评价地下土壤食物网结构的良好指标 [ 7 ]，土壤线虫通过取食活动促进氮矿化，调节细菌和真菌生物量比例 [ 8 ]。研究氮沉降和降水减少等全球变化驱动因素对土壤群落的影响，有助于进一步理解土壤食物网对全球变化的响应机制。然而，由于地下结构的复杂性，氮沉降或降水减少对土壤线虫的影响仍然有限。 先前的研究已经证实了添加N后对线虫的抑制作用 [ 9 ]。总的来说，氮添加降低了线虫的总丰度和多样性，但不同营养类群的响应不同。施氮后导致的土壤酸化被认为是抑制土壤线虫丰度的重要因素之一 [ 10 ]。在其他研究中，没有 NH 4 + -N浓度与根系食草动物和真菌动物呈负相关 [ 11 ]，说明N添加对土壤线虫有直接影响。重要的是，土壤线虫类群数不仅受到土壤理化性质变化的影响，并且还受到植物群落变化的间接影响 [ 12 ]。世界各地都观察到N添加后植物群落组成改变和广泛的物种损失 [ 13 ] [ 14 ]。线虫是异养生物，它们最终依赖于自养生物(如高等植物)来获取资源(如根系分泌物和凋落物输入) [ 15 ]。植物物种多样性和组成可能是通过组成植物物种资源质量的互补性来影响土壤线虫组成的 [ 16 ]。由于氮添加对土壤生物区系的直接影响与改变植物群落组成介导的间接影响之间存在复杂的相互作用，因此我们理解氮沉降如何影响土壤线虫的丰富度和组成具有一定挑战性 [ 17 ]。
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user: 2. 土壤线虫的基本概括 2.1. 土壤线虫的概述 线虫是最重要的土壤生物类群之一，土壤线虫分布广泛、数量丰富、种类繁多，无论是在分类上还是在功能上 [ 18 ]，在土壤食物网中占据着重要的营养地位，根据线虫食性来区分，可把线虫分为食细菌性线虫、食真菌线虫、植物寄生线虫、杂食性线虫及捕食性线虫这五种类型。线虫群落组成的变化被广泛认为是环境条件变化的标志 [ 19 ]。此外，土壤线虫的作用可达40%的营养矿化通过取食微生物种群。因此，了解土壤线虫对氮素富集的响应及其机制将有助于阐明土壤食物网中潜在的梯级效应。线虫日益成为土壤环境变化的指标 [ 20 ] [ 21 ]。土壤线虫通过加速微生物(细菌和真菌)中铵的释放，在陆地N循环中起着至关重要的作用。以细菌和真菌为食的寄生线虫在土壤中提供27%的氮 [ 22 ]。已有研究记录了线虫群落组成和多样性对氮素添加的反应 [ 23 ]。 2.2. 土壤线虫作用 1) 有机质分解与养分循环：土壤线虫在土壤有机质分解、养分转化和能量传递中起着关键作用，是土壤生态系统的重要组成部分。食细菌线虫通过多种途径影响有机物的分解，包括微生物和调节比例将有机物转化为无机物，土壤微生物、腐生细菌和植物病原菌的携带和传递，影响微生物群落的组成、植物共生生物的分布和功能。土壤线虫等土壤动物对土壤碳氮动态有重要影响。线虫排泄物对土壤可溶性氮的贡献率高达19% [ 24 ]。一是线虫的含氮量低于它们所消耗的细菌。其次，线虫的生长效率低于细菌，因此线虫所吃细菌中的大部分氮被线虫排泄到土壤中。综上所述，土壤线虫主要通过影响微生物活性来影响土壤有机质的分解。 2) 线虫作为指示生物：线虫作为指示生物的作用通常要比其他土壤动物作为指示生物的作用更大一些，主要是因为其具有以下的特征：土壤线虫广泛存在，数量较多。土壤线虫是土壤生物中的优势类群，每平方米的土壤中含有数百万条线虫，并且无论在良好的土壤中还是被污染的土壤中都存在线虫。线虫按照其食性和头部形态可分为四类，分别为细菌食性线虫、食真菌线虫、植物寄生线虫和杂食捕食性线虫。由于线虫的虫体无色透明，所以其内部结构观察起来方便清晰，在实验中易于识别和鉴定。线虫生活在土壤的毛细管水中，其自身移动速度比较缓慢，并且其可渗透的表皮使其对土壤中的污染物反应迅速。线虫的产生周期比较短暂，通常为几天或几个月完成生长，并能够在较短的时间内对周围土壤环境变化作出相对的响应。因此，线虫越来越多地被用作土壤指示生物。特别是用于评价土壤生物效应、土壤健康水平和生态系统演替及其干扰程度。
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user: 3. 施氮改变土壤群落对土壤线虫产生间接影响 3.1. 施氮改变土壤铵态氮含量对土壤线虫的间接影响 已证明铵对各种各样的生物体都有毒性。然而，铵态氮的毒性并不能很好地解释微生物食性线虫和杂食性食性线虫对氮添加的反应。这些截然不同的反应可能是由于它们不同的进食习惯。植物可以直接从土壤中吸收铵，并将其积累在根、茎和叶中 [ 25 ]。草食性线虫通过刺穿植物细胞寄生植物根部，摄入富含氨的液体可能引起铵中毒 [ 26 ]。相反，其他线虫营养类群以微生物或其他微型动物为食，在这种情况下，铵可能已经转化为无毒化合物。 3.2. 施氮改变土壤pH对土壤线虫的间接影响 长期较高浓度的氮沉降能造成土壤酸化 [ 27 ]，土壤pH值的变化对土壤线虫分布和生长有重要的影响。大部分的土壤线虫适合生活在弱酸性和中性条件的土壤环境下，因此土壤pH值的变化会影响土壤线虫的种群密度 [ 28 ]。另一方面，氮素的添加导致土壤中铵盐浓度的提升，并且所产生的铵毒性对线虫种群，特别是根食性线虫具有强烈的抑制作用 [ 29 ]。土壤线虫接触这些铵有毒物质会导致土壤线虫活性变弱，减慢其生长速度，减少其数量，降低其繁殖能力，甚至导致其死亡 [ 30 ]。氮沉降导致土壤中 NH 4 + 和 NO 3 − 的含量增加，促进土壤溶液的硝化作用，使土壤溶液释放出大量的H + ，导致土壤pH值降低。长期氮沉降会导致土壤出现酸化，氮的添加显著降低了土壤pH，而土壤线虫类群一般需要偏向碱性的生存环境，氮肥的增加直接导致了土壤的酸化，进而引发土壤中阳基离子的流失以及可交换酸性离子如Al 3+ 以及H + 含量的上升，最终导致土壤线虫类群可利用性的阳基离子的减少，进而导致土壤酸化逐渐增加，不适易土壤线虫生存 [ 31 ]。 3.3. 施氮改变植物群落组成对土壤线虫的间接影响 相比Bardgett等在短期盆栽试验表明，土壤生物的丰度和活动都受到限制的植物物种特征比N的直接影响，我们并没有发现证据，间接影响N添加对土壤线虫群落的植物群落组成的变化 [ 32 ]。自底向上影响植物群落的土壤动物一直记录，将植物固定碳，这通常是土壤生物群的有限资源 [ 33 ]。然而，高水平氮添加导致的氮饱和会严重恶化土壤性质(如酸化)，这可能会超过植物对土壤生物区系和土壤过程的影响。因此，考虑到我们实验中高水平的氮添加，土壤性质可能比植物群落组成的变化在调节土壤线虫群落方面更重要。同样，以往的微观研究表明，氮富集对凋落物分解和生态系统功能的直接影响强于通过植物群落变化产生的间接影响。但值得注意的是，氮诱导的植物群落组成变化可能比氮添加的直接作用需要更长的时间才能对土壤生态系统产生影响。因此，需要更长期的研究来进一步评估氮添加的直接和间接影响的相对重要性。 线虫学发展至今已有相当长的历史，第二次世界大战后线虫学发展迅速，取得令人瞩目的成就。土壤线虫是土壤小型动物中主要的功能类群，防治土壤线虫可以采用农业防治、物理防治、化学防治、生物防治、微生物源及植物源农药防治等方法，土壤线虫对农田有指示作用，土壤的污染也受到了人们的关注，怎样利用土壤线虫这个指示生物来评价农田受污染的程度以及土壤线虫在其他生态系统中的研究将会越来越受关注。
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user: 摘要 自20世纪80年代全球各机构组织提出可持续发展概念以来的40年间，可持续发展理念已在经济社会多领域广泛应用实践，随着城市化进程快速推进，基于可持续发展理念的城市建设于20世纪90年代始进行了研究应用。本文遵循可持续发展理论背景，综合阐述了基于可持续理念的视角的城市发展类型，综述了主要代表性的可持续城市发展实践案例与启示，探讨分析了城市可持续发展的经济增长、社会进步、环境保护均衡协调问题。
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user: 1. 可持续发展背景 1980年世界自然保护联盟(IUCN)，联合国环境规划署(UNEP)，野生动物基金会(WWF)共同发表《世界自然保护大纲》提出可持续发展(Sustainable development)理念：“必须研究自然的、社会的、生态的、经济的以及利用自然资源过程中的基本关系，以确保全球的可持续发展”，1987年世界环境与发展委员会(WCED)发表《我们共同的未来》报告，正式使用了可持续发展理念，报告对可持续发展做出了比较系统阐述且产生了广泛的影响，1992年联合国在里约热内卢召开“环境与发展大会”，通过了以可持续发展为核心的《里约环境与发展宣言》以及《21世纪议程》等文件。随后，中国政府编制了《中国21世纪人口、环境与发展白皮书》，首次以可持续发展观纳入我国经济社会发展规划。随着人类城市化进程的快速推进可持续理念与城市发展关系愈加重要密切，实事上可持续理念极大启发和推动了城市综合发展进步，近年，针对城市可持续发展概念许多组织及学者研究较多 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]，推进了城市可持续发展理论研究讨论，整体来看针对可持续发展理论的中心思想基本围绕注重经济增长、社会进步、环境保护的均衡发展。即社会与经济发展必须与环境保护相结合，在考虑环境资源的承载力、维持生态系统涵容能力的前提下，追求经济的协调、持续的发展、改善人类生活质量，尊重每一个人的需求、促进社会进步，建立在社会、经济、人口、资源、环境相互协调和共同发展基础上的一种发展。
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user: 2. 城市视角的可持续发展理论 从城市视角可持续发展来看，不同组织和学者对城市规划与发展发表了不同的观点，并先后提出了花园城市、生态城市、绿色城市、宜居城市等不同类型城市，并在城市可持续发展过程中有着不同程度的理论与实践。 从理论来看，世界卫生组织(WHO， 1992)提出，城市可持续发展应在资源最小利用前提下，城市经济朝富有成效、稳定和创新方向发展。Yiftachel (1993)提出，城市可持续发展在社会方面应追求一个人类相互交流、信息传播和文化得到极大发展的城市，以富有生机稳定公平为标志，而没有犯罪等。Nijkamp (1994)认为，城市应充分发挥自己潜力，追求一定数量和高质量经济社会人口和技术产出，长久地维持自身稳定巩固其在城市体系中的地位作用。Huang et al (l995)指出，城市发展和增长必须与提供生命支持的当地、区域以至于全球生态系统生产潜力相协调，并且能提高生产潜力。Newman (1999)认为，城市可持续发展在促进居住适宜性的同时，减少城市对自然资源消耗以及废物的产出，使得城市发展不要超越当地、区域以及全球生态承载力。 基于上述，以城市视角可持续发展，主要目标是构建城市生态承载力、城市建设和增长之间相互协调发展，主要意愿结构是追求城市各层次领域公平、公正，主要效益是以最小资源利用为前提，生产潜力与经济增长协调、培育富有生机稳定区域环境。
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user: 3. 可持续发展城市实践类型 3.1. 绿色城市 绿色城市体现城市集中主义的理念，是一种“绿色城市主义”，最早由Le Cor-busier在1930年提出，在意识和观念上引导城市相关利益主体尊重自然、与自然和谐相处。目前世界上尚未有一个公认的真正意义上的绿色城市，也并无一个公认的定义。从目前对绿色城市的条件分析中得出，绿色城市概念已超越了城市建设与环境保护、生态平衡相协调的层面，基于人类与自然协调发展的角度，不仅强调生态平衡、保护自然，还一定程度地注重人类健康和文化发展。 3.2. 生态城市 生态城市是紧凑、充满活力、节能并与自然和谐共存的聚居地，生态城市的标准是生命、美和公平，强调公众利益与平衡发展、居民融合、公众参与、城市集约化发展等理念。最早是由联合国教科文组织发起的“人与生物圈计划”研究提出的。最具代表性是理查德·瑞杰斯特(Richard Register)相关思想：生态城市即生态健康城市，是紧凑、充满活力、节能并与自然和谐共存聚居地，标准是生命、美和公平。他分别于1993年和1996年提出了建立生态城市原则，强调公众利益与平衡发展、公共设施建设的优先权、居民融合、公众参与、自然环境的修复、人文景观的保护、循环经济的普及、城市集约化发展等理念。 3.3. 宜居城市 宜居城市将人居环境的营造、人文关怀、生态环境保护和经济可持续发展等置于重要的地位，旨在建立一个充满和平、和谐、希望、尊严、健康和幸福的家园，过程中必须坚持社会公平、个人尊严保障、公共设施的无差别共享、和谐的城市氛围、公众参与和管理授权等相关原则。 3.4. 低碳城市 世界自然基金会(The World Wide Fund for Nature，简称WWF)定义，低碳城市为城市在经济高速发展前提下，保持能源消耗和二氧化碳排放处于较低水平。国际气候组织(The Climate Group)定义：以城市空间为载体发展低碳经济，实施绿色交通和建筑，转变居民消费观念，创新低碳技术，从而达到最大限度地减少温室气体排放。有学者认为 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]，低碳城市是以低碳经济为发展方向、市民以低碳生活为理念和行为特征、政府以低碳社会为建设标本和蓝图的城市。 3.5. 生态文明城市 生态文明城市核心内涵是人、城市、自然的包容共生于一体。自20世纪80年代以来，我国一些城市就开始了生态文明的实践，天津、杭州、厦门、成都、重庆、贵阳、昆明等20多个城市先后提出了“生态城市”、“低碳城市”、“健康城市”的施政理念，从未来发展看，生态文明城市作为生态文明建设的重要载体，必须走低碳发展、绿色发展、生态文明的特色之路。 综上可以看出，绿色城市注重人类与自然协调及人类健康和文化的发展。生态城市是紧凑、充满活力、节能并与自然和谐共存的聚居地 [ 11 ]，标准目标是生命公平，强调公众利益与平衡发展、居民融合、公众参与、自然环境修复、人文景观保护、城市集约化发展。宜居城市将人居环境营造、人文关怀、生态环境保护和经济可持续发展等置于重要地位，建立和谐、希望、尊严、健康幸福家园。低碳城市生活方式和消费模式，最终实现城市清洁高效低碳和可持续发展。
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user: 4. 可持续城市发展实践案例与启示 4.1. 宜居城市——新加坡 新加坡国土面积仅718.3平方公里540多万人口，是典型人口稠密城市国家。1967年前的新加坡状况住房短缺、人口拥挤及不合卫生的生活条件、疾病等城市困境，之后实行城市经济恢复工程，逐步提高了居民生活质量，通过城市经济恢复工程新加坡开始高度重视建筑产品设计质量。90年代新加坡实行人口控制，实现经济发展和环境保护平衡持续保持财富增长。用40年时间完成了发展中国家到发达国家转变，新加坡在城市均衡发展、廉政文化、长期规划等方面提供了可借鉴的重要经验。在发展宜居城市的过程中，新加坡长期持续关注宜居城市的发展，采取动态城市治理方式，帮助维持宜居城市蓬勃发展所需的条件。高度重视城市综合规划发展系统性治理：制定新加坡50年以上土地利用规划，并随着经济社会环境改变定期修改；不同部门间有效的辩论批判，使政府内部通过高效辩论处理分歧，统领全局、协调各方；设立不同执行部门协调机制，城市建设管理广泛做好事前事中事后调查研究；利用创新缓解资源上的瓶颈并体现在政策形式上，1998年新加坡成为第一个引进电子道路收费系统治理交通堵塞国家，2000年实行水资源边际成本定价系统。 宜居城市新加坡动态治理启示，一是需要树立具有远见和政治意愿的政府管理；二是推崇清廉文化，强调问责制、透明度，诚信文化，政府保证对城市项目建设负责，确保成熟的融资体系落实到位，维持财政的偿付能力可持续性；三是建立健全制度，运用一系列规划框架，重视非正式治理准则，善用理性决策、尊重专业和任人唯贤；四是社区利益相关方参与，推动民众参与城市建设，政府为公共、民众和私人部门通力合作提供机遇提升决策合法性；五是政府与市场有机结合，政府财政利用市场力量提升效能，政府需要统筹兼顾合理配置社会经济资源，考虑哪些服务不能外包或私有化的。 4.2. 生态城市——哈马碧湖城 哈马碧城位于瑞典首都斯德哥尔摩市中心东南部地区，曾经是工业区和港口棕地。1990年被规划建立一座生态自循环式的环保社区，成为斯德哥尔摩最大的一项市政工程。在2016年启动规划总面积200公顷(其中50公顷为水面面积)，在工业和港口基础上改建形成的现代综合生态“新城”。哈马碧湖城提出城市扩容的边界、公交引导开发、混合利用、小街区、公共绿地、非机动化出行、公共交通、小汽车控制、绿色建筑、可再生能源和区域能源、废弃物管理、水效率等十二条绿色导则，建筑尽量不采用会释放有害物质的材料，所有剩余建筑垃圾都会在场地附近分类收集，然后进行再利用处理；景观设计与雨水收集、净化、处理等合理地结合在一起；城市街区规划设计、交通系统、水管理系统、地表水处理系统和能源生产系统综合协调设计以人为本，以居民的需求为出发点；尊重自然与当地环境，节约资源，时刻考虑对环境的影响；核心通过社区参与，建设智慧社区，维护和加强社区的生态环保特点，提升建筑节能、新技术应用，改善绿色生活方式。 4.3. 绿色城市——德国弗莱堡 弗莱堡市为实现可持续发展开展了众多项目活动，2012年权威的“德国可持续发展奖”首次向城镇颁发奖项，弗莱堡荣获首届“德国可持续发展大城市奖”。弗莱堡使用可再生能源的比例很高，太阳能的使用处于全球先进水平；采用新型建筑材料，城市内大部分采用公共轨道交通或者自行车，几乎没有汽车，极大的节约资源；垃圾处理方式采用循环经济的理念。充分展现以人为本的观念，建设充满人情温暖的设区，社区改造能够让居民积极协作与参与。 4.5. 中新天津生态城 中新天津生态城是中国、新加坡两国政府战略性合作项目。借鉴新加坡的先进经验，在城市规划、环境保护、资源节约、循环经济、生态建设、可再生能源利用、中水回用、可持续发展以及促进社会和谐等方面进行广泛合作。生态城的建设显示了中新两国政府应对全球气候变化、加强环境保护、节约资源和能源的决心，为资源节约型、环境友好型社会的建设提供积极的探讨和典型示范。中新天津生态城自2009年以来建立生态城市指标体系，用来引领城市的发展，指标体系共包含26个指标，分为控制性和引导性两种。2009年，经过分解实施，形成了包括51项核心要素、129项关键环节、275项控制目标、723项具体控制措施以及100项统计方法。中新天津生态城以生态修复和保护为目标，建设自然环境与人工环境共生的生态系统，以绿色交通为支撑的紧凑型城市布局，建立中水回用、雨水收集、水体修复为重点的生态循环水系统。 中新天津生态城的良性运行实践表明，可持续发展理念是生态城建设的核心思想，对于生态城市建设管理诸多问题有所指导：1) 生态城市建设与自然、社会、经济相和谐平衡，重视生态城市规划设计、城市交通、水资源综合利用、物种多样性、城市低碳相关路径等综合统筹；2) 以生态产业为支撑，产业是城市发展的核心动力，绿色生态城发展应以生态产业为支撑，统一协调三、二、一产业比例，实现城市可持续发展；3) 构建生态城市政策管理体制机制，从国家层面提供相关土地政策、招商政策、资金政策等支持，城市建管主体部门建立健全生态城市管理体制机制推进生态城市健康发展。
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user: 5. 讨论 城市可持续发展实践过程中，形成了生态城市、绿色城市、宜居城市等多类型城市形态，目前对于不同可持续发展城市内涵理论还不完善尚无统一的认知，大多国内外城市尚处于实践探索阶段，包括新加坡、瑞典斯德哥尔摩、巴西库里提巴等，鉴于城市可持续发展目标下的城市发展实践，提出主要相关问题进行分析讨论：1) 城市可持续发展建设需要全方位、长远规划，从城市角度注重中长期规划并随着社会发展变化进行科学调整，城市规划着重生态平衡和环境保护基础设施建设，从民众宜居环境角度统筹布局城市公共交通系统、道路系统和土地利用管理；2) 建立健全完善城市可持续建设政府管理运行机制，尤其注重城市综合规划顶层框架设计的科学合理布局，政府部门分工明确，理性决策，严格落实问责奖惩制，有效促进政府部门与各行业之间高效协同运行；3) 城市可持续发展必须强调环境资源能源有效利用，大力发展清洁能源和绿色建筑提高能源的使用效率，加大垃圾分类回收促进资源循环高效利用；4) 城市可持续发展建设应强化生态环境保护修复，科学布局因地制宜种植树木修建河湖，形成保护生态环境适宜观赏的城市景观；5) 政府依托城市发挥市场作用发展绿色相关产业，政府做好绿色产业发展市场监管；6) 政府鼓励民众参与城市管理，促进社会各层级协调发展构建公平和谐健康人文关怀城市经济社会。
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user: 摘要 我国十三五规划明确提出，绿色发展是制造业发展的五大基本方针之一，尤其是在相关行业粗放的发展模式已经对环境造成了破坏的情况下，毛纺业亟需在已有基础上识别可持续发展模式的关键问题，并进行更深层次的绿色转型升级。因此，在综合考虑代表性和可操作性之后，选定以江苏地区的毛纺业为研究对象，在“绿色经济”背景下，分析其绿色转型模式的关键问题与优化方向，以期为实现毛纺业经济与环境和谐的目的提供更多的可行性实践建议，推动行业恢复并保持绿色、健康的增长态势。
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user: 1. 引言 “绿色经济”是以经济和环境的和谐为目的的新经济形式，而我国十三五规划也已明确提出，绿色发展也是制造业优化发展的五大基本方针其中的一个，尤其是在相关行业粗放的发展模式已经对环境造成了破坏的情况下，工业经济绿色化 [ 1 ] 发展成为了一种顺应时代的趋势。 我国目前关于绿色转型发展的研究主要集中在重工业等领域，毛纺业生产管理中可研究的绿色化发展模式的研究案例并不多且较早期，最为典型的是，王俊豪等(2009)以浙江纺织行业为例，分析了毛纺企业在应对环境问题的战略导向与绿色技术创新行为。然而毛纺业作为我国重要的支柱型传统产业，综合考虑研究的代表性和可操作性后，其中江苏地区轻工业聚集，毛纺业较为发达，其绿色转型模式是值得被仔细研究的。基于此，本文从可持续发展的角度出发，分析江苏地区毛纺业绿色发展的现状，并识别绿色转型中存在的关键问题，寻求未来转型升级的优化方向，助推江苏地区毛纺业实现绿色转型，预期为其他地区行业的绿色转型提供参考和借鉴。
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user: 2. 江苏地区毛纺业绿色发展现状 近年来，江苏毛纺业在利用地区优势形成集群效应以提高行业竞争力、不断创新升级向高价值产业链延伸等方面不断取得进步，而本文研究就通过对江苏地区毛纺企业的实地调研和交流采访来更好地了解江苏地区毛纺业绿色化的现阶段发展情况。 企业相关的受访管理层人员认为毛纺业绿色化的发展关键影响因素是产业的技术含量，同时他们也表示，毛纺业绿色发展的前景明朗，加快高技能人才集聚，推进自主创新和核心技术研发会是行业绿色化发展的主流方向。然而，不同于企业管理层人员的乐观态度，基于互联网大数据下企业绿色发展的模式走向分析，在对江苏地区两所典型毛纺企业员工与周边居民的问卷调查中发现，大多数受访人员持中立意见，其对毛纺企业现行的生产制造模式做出评价的数据显示，有57%的人认为“尚有很大改进空间”。同时，在“毛纺企业是否需要绿色化生产管理体系”这一问题上，大多数人表示，没有完全对接可持续发展的国家战略，绿色化生产管理体系能否统一落实尚不明确，可见大众对于毛纺企业绿色发展的情况存在担忧，从问卷调查的结果来看，大众最为担心的两点主要问题是绿色化生产水平和绿色化管理效益，占比分别为76.92%和74.36%。其中，绿色化生产水平问题，是企业机械自动化绿色化转型的同时讲求将绿色化落实到企业员工综合工作素养之中，企业未来的优化方向将在提高员工的工作水平和操作水平上取得进展。而绿色化管理效益的问题体现在管理层方面，目前绿色化管理水平尚未达到预期标准，企业未将其作为发展的战略目标，整体管理模式和思想转变相较于企业机械的更新换代缓慢，加以专业性培训和创新性突破或将是解决这类问题的一个突破口。 在大数据信息时代中，江苏地区毛纺业的绿色转型模式和优化方向仍尚处于探索阶段，绿色化生产管理体系、资源利用效率和智慧工厂等一系列突出问题也亟待解决。虽然近年来江苏地区的领头毛纺企业逐步淘汰落后工艺，改进生产工艺，不断创新研发，引入智能设备，试图推动行业往自动化、智能化、绿色化的可持续方向发展。不过，由于产业整体绿色化统一发展规划的覆盖面不足且未与国家绿色发展的战略接轨，未能将绿色转型落实为企业发展核心战略，特别是中小企业难以有资本与精力进行技术和设备的更新换代，同时大多毛纺企业对于核心环节目前尚未突破高新技术的壁垒，所以江苏地区毛纺业总体绿色转型比较缓慢。故针对江苏地区毛纺业绿色发展的现状，将在下文逐步分析其绿色转型模式的关键问题和优化方向。
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user: 3. 毛纺业绿色转型模式存在的关键问题 3.1. 对于绿色化生产制造的统一发展规划重视程度不足 面对全面提升发展质量、重视环境效益的新阶段、新形势，毛纺业产业集群效应不明显，产业链缺乏高效的沟通协作和利益协调机制 [ 2 ]，多数产业集群组织结构不合理，存在重复建设严重的问题，造成产能过剩、产品和产业结构失调，明显对区域没有统一合理地进行绿色发展规划。而在推动产学研相互协作、构建共性技术开发优化平台等方面，毛纺业领头企业没有充分且有效地发挥带动作用，对于绿色化生产制造统一发展规划的重视程度也不足，占绝大多数的中小微企业也没有相当的影响力。 3.2. 已有初步绿色转型的意识的企业尚未将其落实为战略 毛纺企业虽然在可持续化生产管理体系上有所发展，具备绿色转型的初步意识，但是并未落实为企业战略，尤其是在生产工艺的绿色监管上未探索出把控可持续发展指标的更优解，科技投入较少而能耗过大，难以适应市场竞争需要。并且，企业对纺织技术的改革和管理的科学化改进等方面的软件投入不够重视，绿色转型的安全管理水平和效益受到员工素质和设备更新换代不同步的限制，无法完全调动所有部门的绿色化生产制造或管理的积极性，使得结构调整缓慢。 3.3. 部分核心生产环节难以实现对互联网等高新技术的充分应用 由于中国尚未完全贯彻工业共生理念，在全球范围内趋于成熟的工业互联网体系难以实践，使互联网等高新技术在绿色化生产制造上的应用仍然处于探索阶段。同时，全球对环境保护的进一步定义促使毛纺业绿色贸易壁垒增强，也面临着传统生产环节带来的高能源、高运输和高环境治理成本。而毛纺业企业现存管理体制的信息化、系统化程度普遍偏低，在人力资源管理、订单生产管理、生产环节监控等方面的管理理念陈旧，导致互联网等高新技术无法被充分有效地利用。
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user: 4. 毛纺业绿色转型模式的优化方向 4.1. 与现阶段国家战略对接，强化统一的绿色发展意识 深刻贯彻落实《中国制造2025》的绿色制造总行动纲领，使产业集群的领军企业与中小微企业积极开展沟通协作，加强统筹协调资源整合，调整产业集群结构，完善毛纺业区域产业链 [ 3 ]，提升产业发展环境；加强毛纺业综合信用区域性体系建设，促进利益协调机制，组织产学研合作、共性技术研发等地区战略，助推区域性协同发展，实践现阶段国家战略。 4.2. 落实绿色经营管理的企业战略，推进行业可持续化 将绿色化生产制造和经营管理作为企业战略，积极吸收新型人才，展开毛纺业产品的智能化绿色化生产体系建设方案的专项调研与研究，有针对性地不断优化企业生产管理制度体系，提升和强化行政管理效力。此外，加强技术创新与研发建设，以便企业能及时进行符合绿色发展战略的可持续性调整，适应不断变化的外界环境和技术发展趋势的需求，加速整体行业的智能化和绿色化。 4.3. 完善互联网等高新技术在核心生产环节上的应用，加强绿色监管 以现代化、自动化的装备提升传统产业，推动技术红利替代人口红利，成就中国制造产业优化升级和经济持续增长 [ 4 ]。大力引进互联网、物联网、人工智能等高新技术，提高智能制造、物联网应用、网络营销、电子商务等方面的信息化程度，使高新技术加速融入生产制造、研发设计、运输销售等环节，形成企业数字化绿色管控集成，通过节能环保技术设备和绿色纺织原料工艺，以更好地推动生产制造与管理的绿色转型，在增强国内市场竞争力的同时，攻克毛纺企业进军国际市场时的绿色贸易壁垒难题。
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user: 5. 结语 本文从绿色经济的视角展开分析，基于调研数据探讨企业绿色生产制造的可持续发展模式走向，探索企业的应负社会责任以及未来发展的理想效果，不仅为相关企业的绿色转型提供具体的意见、建议和创新方案，同时也指出了将互联网等信息化技术理念应用于毛纺业绿色转型的战略，以期完善并发展企业绿色化管理体系和运行机制，推动行业恢复并保持绿色、健康的增长态势，进而较好地聚焦了前沿研究热点。
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user: 摘要 目的：探讨分析糖尿病合并新冠肺炎患者白细胞介素-6、白细胞介素-8、白细胞介素-10、TNF-α水平情况。方法：选取青岛大学附属医院援鄂医疗队在华中科技大学附属同济医院光谷院区2020年2月9日至2020年3月31日收治新冠病毒肺炎(COVID-2019)患者中75例，依据是否合并糖尿病分为COVID-2019组(n = 56)、合并组(n = 19)，对比两组患者IL-6、IL-8、IL-10以及TNF-α指标水平。结果：两组患者IL-8、TNF-α指标对比无明显差异(P > 0.05)；合并组患者IL-6、IL-10指标相比COVID-2019组明显更高(P < 0.05)。结论：COVID-2019合并糖尿病患者IL-8以及TNF-α指标与未合并糖尿病患者对比无显著差异，但合并组患者的IL-6、IL-10指标水平更高。
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user: 1. 引言 自2019年12月以来，新冠病毒肺炎(COVID-2019)在我国湖北省武汉市爆发并迅速先后蔓延至全国各地。随后，COVID-2019被中国疾病控制中心(CDC)纳入国家乙类传染病，并采取对COVID-2019甲类传染病的防控措施。对于COVID-2019患者，普遍研究认为患者机体内细胞因子风暴是患者病情加重的一个重要原因 [ 1 ]。青岛大学附属医院援鄂医疗队在华中科技大学附属同济医院光谷院区2020年2月9日至2020年3月31日收治新冠病毒肺炎患者中，有部分患者合并存在糖尿病，研究主要探讨糖尿病合并COVID-2019患者炎症因子水平情况，分析糖尿病对COVID-2019患者各炎症因子的影响作用。
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user: 2. 对象与方法 2.1. 对象 选取青岛大学附属医院援鄂医疗队在华中科技大学附属同济医院光谷院区2020年2月9日至2020年3月31日收治新冠病毒肺炎(COVID-2019)重症患者中75例，依据是否合并糖尿病分为COVID-2019组(n = 56)、合并组(n = 19)，纳入患者均经新冠病毒核酸式子检测阳性确诊患者，患者符合新冠肺炎诊疗方案(试行第七版)诊断标准，合并组患者符合糖尿病诊断标准。COVID-2019组患者男女比29:27，患者年龄范围16~91 (58.41 ± 18.04)岁；合并组患者男女比8:11，患者年龄范围48~79 (63.1 ± 9.05)岁。纳入两组患者基础资料对比无明显差异。 2.2. 方法 患者入院后于晨间采集空腹静脉血3 ml送检验科进行检查，采用酶联免疫吸附试验法检验样本白细胞介素-6 (IL-6)、白细胞介素-8 (IL-8)、白细胞介素-10 (IL-10)、TNF-α水平情况，严格按操作说明书操作，检测试剂盒均购自eBioscience公司(美国)。 2.3. 统计学方法 应用SPSS20.0统计学软件对研究涉及数据进行统计分析，两组患者IL-6、IL-8、IL-10以及TNF-α指标水平对比采用t值检验。并以P < 0.05表示数据对比存在统计差异。
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user: 3. 结果 两组患者IL-8、TNF-α指标对比无明显差异(P > 0.05)；合并组患者IL-6、IL-10指标相比COVID-2019组明显更高(P < 0.05)。见下表1。 Table 1 The levels of inflammatory cytokines in 2 groups were compare 分组 n IL-6 (ng/L) IL-8 (ng/L) IL-10 (ng/L) TNF-α (ng/L) COVID-2019组 56 12.12 ± 15.19 20.34 ± 44.12 5.27 ± 0.22 8.13 ± 2.31 合并组 19 24.58 ± 26.86 25.05 ± 16.56 6.32 ± 2.16 8.96 ± 3.43 t 2.502 0.453 3.630 1.188 P <0.05 >0.05 <0.05 >0.05 表1. 两组患者炎症因子指标水平对比
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user: 4. 讨论 IL是由多种细胞类型所产生一类细胞因子，是作为一类能起到双向调节免疫系统细胞因子，IL家族主要参与到免疫细胞分化与激活过程 [ 2 ]。IL可分为IL-1细胞因子、共γ链细胞因子、IL-10细胞因子以及IL-12细胞因子等家族。而TNF是一类促炎性细胞因子，其具体可分TNF-α、TNF-β两类。TNF由单核巨噬细胞、包括B细胞、NK细胞以及T细胞等其他免疫细胞所产生。但患者机体受病毒感染以后，其外周血中的TNF-α高表达能通过激活T细胞促进IL-1、IL-8和IL-12等细胞因子的产生及分泌，从而促使机体发生巨噬细胞募集、发热等炎性反应 [ 3 ]。对于COVID-2019患者，普遍研究认为，患者机体内细胞因子风暴是患者病情加重的一个重要原因，白细胞介素类、TNF在患者机体内发挥重要作用。研究发现，糖尿病患者本身是新冠肺炎的高危因素 [ 4 ]，而新冠肺炎的危重症组的IL-6、IL-10与明显高于重症组 [ 5 ]，而目前的回顾性分析发现IL-6在新冠肺炎的患者中有明显的升高 [ 6 ]，并且在炎性因子风暴中起到重要的作用 [ 7 ]，COVID-2019合并糖尿病患者的预后更差，提示在COVID-2019合并糖尿病患者机体中的炎症反应可能相对更严重 [ 8 ]，根据武汉的回顾性研究发现，伴有糖尿病的新冠肺炎的死亡率明显高于不伴有糖尿病的新冠肺炎的患者 [ 9 ]，而在控制好糖尿病后，死亡率明显下降 [ 10 ]，这与伴有糖尿病的新冠肺炎患者可能更容易出现细胞因子风暴有关，而在引起细胞因子增多的种类中，可能不同的细胞因子起到的作用不同。 研究对比分析COVID-2019与COVID-2019合并糖尿病患者的炎症因子发现，两组患者IL-8、TNF-α指标水平对比均未见明显的统计差异，提示IL-8以及TNF-α指标在患者机体内发挥作用但不对糖尿病患者预后起到决定性作用。而合并组患者IL-6、IL-10数值相比COVID-2019组患者明显更高，IL-6是一类重要免疫调节因子，IL-6能参与体液免疫调节以及肺部炎症反应过程，IL-6水平升高一般出现在炎症反应急性期，IL-6水平在一定程度上能反映患者肺部感染程度 [ 11 ] [ 12 ]，合并组患者的IL-6水平相比COVID-2019组更高，提示合并组的肺部炎症感染程度更重；IL-10是一类重要的抑制性细胞因子，IL-10由Th2细胞所分泌生产，可抑制由Th1分泌的IL-6、IL-1β、TNF-α、IFN-γ等细胞因子合成作用。IL-10作为重要的抑制性细胞因子，在糖尿病患者血清中的水平也低于正常人 [ 13 ]，并且在糖尿病患者尿液中IL-6、IL-10水平和血清中水平基本一致 [ 14 ]，但与糖尿病的一系列并发症关系不大 [ 15 ]，在合适治疗措施下，IL-6、IL-10也会下降 [ 16 ]，在有感染的糖尿病的术后患者和非感染的术后病人中，IL-10的变化趋势也明显不同 [ 17 ]，在感染的患者中，IL-10可能起到比较重要的作用，本来在糖尿病的患者中IL-10是下降的，但在本次统计中在合并糖尿病的COVID-2019患者中IL-10却明显升高，提示在COVID-2019合并糖尿病患者中IL-10需要大量的分泌，来抑制IL-6、IL-8、TNF作用，从而达到抑制细胞因子风暴的作用，使机体能够减少细胞因子风暴带来的病情恶化的机率，而单纯COVID-2019患者由于机体炎性反应较伴有糖尿病组的COVID-2019患者轻，所以不需要分泌过多IL-10就可以通过其机体内其他的自身调节能力降低白细胞介素水平，而随COVID-2019患者病情的不断加重，合并糖尿病患者所分泌的抑制性IL-10潜力降低，从而导致COVID-2019合并糖尿病患者的预后较差。 综上所述，COVID-2019合并糖尿病患者IL-8以及TNF-α指标与未合并糖尿病患者对比无显著差异，但合并组患者的IL-6、IL-10指标水平更高。目前认为，糖尿病已经作为COVID-2019肺炎进展及预后的危险因素 [ 18 ]，IL-6、IL-10、IL-2、干扰素-y和年龄与疾病的严重程度显著相关 [ 19 ]。IL-10随着病情的变化会出现明显变化 [ 20 ]，在新型冠状病毒肺炎患者中，早期可能会出现IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α升高，甚至很多重症患者会出现细胞离子风暴，进一步加重病情，而在伴有糖尿病的新型冠状病毒肺炎患者中，IL-6、IL-10升高的更加明显，提示在伴有糖尿病的新型冠状病毒肺炎患者，IL-6升高的明显，在病情中起到较大作用，而IL-10作为抑制性的细胞因子，需要加强分泌来保持病情稳定，因此，在治疗新冠肺炎的患者过程中，积极控制糖尿病，对抑制炎性因子风暴及预后可能都有积极的意义，但这都需要进一步增加统计数据以临床实验来证实。
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user: 摘要 目的：近年来，电厂以及电网的新型化与网络化逐步展开，远程监测系统在电力行业中广泛应用，数字图像处理在其中扮演着重要的角色，边缘信息的提取对于图像后期处理的效果尤其关键。因此，提高图像检测的精准程度，对于全面推行和深化电力设备的维护与检修意义重大：一方面可以提升企业生产运输的效率；另一方面维护了厂区与工作人员的安全。方法：本文通过分析电力设备图像的特点，充分发挥数学形态学的优势，提出了一种自适应权重的多尺度多方向新型算子。并且引入权重的概念，使边缘检测模式与对应图像之间达到最佳配准，进而提取到更全面更精细的图像边缘。结果：大量数值实验表明，该算法可以更好地提取到边缘细节，其边缘检测评价指标(品质因数F)提升到了0.9以上的超高数值，表明提取到的图像边缘非常完整，而且对噪声的抑制与消除也有明显的改善。结论：本文所提出的多尺度多方向的数学形态学边缘检测新思想，在图像的边缘检测方面具有明显的优势，为电力公司的图像监测提供了有益思路和算法支撑，具有很好的应用价值。
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user: 1. 引言 电气设备由导电、绝缘和导磁材料等组成，运行过程中会受到电力、热力、机械力和环境等诸多因素的影响，很容易发生劣化，使其出现设备故障。不仅带来巨大的经济损失，而且还要承担生命健康的风险 [ 1 ]。因此需要保障设备的安全，定期对设备进行必要的检测和维修。通过研究电力设备的检测新方法，对于保障设备安全、提高运行效率和减小事故发生等方面都具有重要意义 [ 2 ]。数字图像处理作为电力行业中设备检测的重要手段，更是决定了检测效果的优劣。图像的边缘信息是图像分割、识别和压缩等高层次图像处理问题的基石，因此边缘检测效果的好坏非常关键 [ 3 ]。 传统的图像边缘检测算法优点为形式简单，计算量小，但均有不同方面的缺点。例如像Robert、Prewitt算子等一阶微分算子和Canny、Laplacian、Log算子这样的二阶微分算子，边缘检测效果比较差，对图像噪声非常敏感，所以在实际应用中受到非常多的限制 [ 4 ]。另外还有不少工作者从不同角度对边缘检测进行了探讨，这里只提几个研究成果：Caselles (1994)等人提出了测地线活动轮廓模型 [ 5 ]；Chan (2006)将水平集方法应用到图像分割 [ 6 ]；Shi等人(2020)在边缘检测中加入了先验信息 [ 7 ]。 近年来，数学形态学因其简单性和高效性受到了大家的极大关注，进而涌现出了各式各样的改进方案，但是依旧存在不同程度的缺陷。例如Peter (2016)结合模糊变换及图像的数学结构，通过形态学方法填补图像，可以准确定位图像区域，取得了比较好的效果，但是降噪能力低，计算过程复杂 [ 8 ]；徐剑锋等人(2017)运用单一尺度的菱形结构元素，虽然算法实现容易，但提取的边缘会出现中断现象 [ 9 ]；闫俊红等人(2018)采用两种尺度不同的结构元素来对图像进行交替滤波运算，虽然提高了边缘检测的准确性，但是此算法只对部分噪声类型有效 [ 10 ]。 因此，如何精准地检测到边缘细节和消除不同噪声带来的干扰是边缘检测的重要课题。本文首先简单介绍数学形态学方法中涉及的基本理论概念。其次，综合考虑图像边缘的多尺度和多方向特性，基于数学形态学方法提出一种合理高效的边缘检测算法。最后，数值试验考虑了变压器、电力塔和绝缘子三类不同的电力设备图像，三种不同噪音，并将本文算法和三种传统边缘检测算法进行了比较。边缘检测结果图明显可以看出本文所提算法得到的边缘完整且精确，并且噪音的去除效果最好。同时通过品质因数和信噪比两个定量指标比较了不同算法的优劣。
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user: 2. 数学形态学理论 结构元素(也称模板)是数学形态学的基本算子，主要作用为与特定的图像区域进行逻辑运算后可以输出期望结果。常见结构元素有方形、线形、扁平形、圆形等形状，结合不同的图像，选取合适的结构元素是提高边缘检测性能的重要方法。一般情况下，结构元素的选择应遵循以下两个原则：1) 确保结构元素的简洁性和有界性；2) 结构元素尽量选择几何上具有凸性的子集。如果选择非凸子集，不仅不能提取有效信息，而且会增加大量无用信息 [ 11 ]。 当结构元素选取之后，就是如何与图像进行数学形态学运算。最基本运算包括膨胀和腐蚀。腐蚀可以去除一些毛刺和小的凸起，消除物体边缘点，用 Θ 表示。膨胀与腐蚀互为对偶运算，但并不互为逆运算。膨胀可以填充图像中的孔洞和狭窄缝隙，用 ⊕ 表示。另外，开运算 ∘ 是对图像先腐蚀再膨胀，可以平滑图像边缘，去掉长的突起、边缘、毛刺和孤点。闭运算•是对图像先膨胀再腐蚀，可以消除细长的鸿沟和狭窄的间断，并能填补边缘轮廓线中的裂痕，从而使图像边缘更加光滑。
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user: 4. 实验结果及分析 数值仿真实验选取电力设备图像三大类别中的典型代表：变压器、电力塔和绝缘子，并与常用的Robert、Log及Canny方法进行对比，来验证本文所提算法的可行性和有效性。数值模拟仿真环境为Matlab7.0。数值试验考虑了图像无噪声(图3~6)和有噪声(图7~10)两种情况。从电力设备原图中可以看出，电网图像中有很多电线或者电力塔类似的线型边缘，精确定位难度大，其中变压器还有阴影的干扰。 4.1. 视觉直观分析 对比不同算法的检测效果，可以通过直接的视觉观察去判别。不仅仅是检测原图像的边缘，还给不同图像加不同噪声，以便达到横向与纵向双重对比，使实验更加有说服力。 1) 首先是对原图像进行数值实验，各个不同类型的边缘对比情况如下(图3~6)： 图3. 变压器、电力塔和绝缘子的原图像 图4. 变压器边缘检测效果对比图 图5. 电力塔边缘检测效果对比图 图6. 绝缘子边缘检测效果对比图 2) 对变压器、电力塔和绝缘子分别加入泊松、高斯和椒盐噪声的边缘检测效果(图7~10)： 图7. 变压器、电力塔和绝缘子的噪声图像 图8. 变压器(泊松噪声)边缘检测效果对比 图9. 电力塔(高斯噪声)边缘检测效果对比 图10. 绝缘子(椒盐噪声)边缘检测效果对比 从实验结果能够看出，不论是无噪声图像还是带噪声图像，当目标图像稍加复杂时，通过Robert算子检测的结果都会遗漏大量的边缘信息，边缘检测效果最差。虽然Log算子的检测结果相对来说要比Robert算子好一点，但是检测出来的边缘连续性不好，也会出现边缘遗漏的现象，而且难以分辨出来真正的边缘细节，且受噪声的影响较大。Canny算子对于边缘信息的提取以及抗噪性能虽优于前两种，但是因为实际的电网图像蕴含的细节繁多复杂，所以检测结果依旧会出现断裂和漏检的情况，并且会存在伪边缘，去噪效果也不是很好 [ 18 ]。除此之外，对不同的图像和不同噪音进行边缘检测时，容易得到边缘过多或丢失的情况，还需对canny算法中调用的函数edge (图像，“Canny”，阈值)不断调整阈值参数(图7~10选取了视觉效果最好的阈值)，缺乏灵活性和准确性。 对于本文提出的多尺度多方向数学形态学算法来说，优势比较明显：1) 抑制噪音能力强，能够检测出更多的边缘细节；2) 检测出的边缘非常清晰完整，连续性好；3) 边缘定位更准确；4) 普适性强，对不同图像和不同噪音无需设置参数；5) 算法简单，易实现。 4.2. 客观数据分析 除了直接人眼观察评判不同方法的效果优劣，还可以通过边缘检测评价指标来进行定量分析。本文采用的是品质因数(F)和信噪比(SNR)。 1) 品质因数 评价边缘检测性能品质因数(F)的测度公式是由Abdou和Patt等人给出的，其表达式为： F = 1 max ( E A ， E R ) ∑ 1 1 + ε l 2 (8) 式中E A 是指理想状态下的图像边缘像素的总数，E R 表示实际检测出的图像边缘像素的总数， ε 是对于惩罚错位边缘的设计常数(一般取为1/9) [ 19 ]，l表示实际边缘与理想边缘间的距离。F的值在0到1之间，F值越接近1，表明最后得到的结果与理想边缘越贴近 [ 20 ]。表1和表2表示应用不同算法和不同图像计算出的品质因数F的值。 Table 1 The value of F for clean image Robert Log Canny 本文算法 变压器 0.0402 0.1120 0.2004 0.9345 电力塔 0.0452 0.1135 0.1939 0.9269 绝缘子 0.0498 0.0878 0.1232 0.9094 表1. 无噪声图像F的数值 Table 2 The value of F for noisy image Robert Log Canny 本文算法 变压器(泊松噪声) 0.0369 0.1170 0.1953 0.9445 电力塔(高斯噪声) 0.0322 0.1093 0.1770 0.9566 绝缘子(椒盐噪声) 0.0280 0.0983 0.1121 0.9528 表2. 噪声图像F的数值 通过表1和表2的数据可以看出本文算法的品质因数F明显接近于1，且远远超过其它几种算法。说明边缘提取非常全面精确，进一步表明了本文算法在边缘检测方面强大的优势性。 2) 信噪比 为了更好地评判本文算法的去噪效果，引入信噪比(SNR)作为客观数据，下式为SNR的计算公式： S N R = 10 × lg ∑ x = 1 M ∑ y = 1 N | E o ( x ， y ) | 2 ∑ x = 1 M ∑ y = 1 N | E o ( x ， y ) − E n ( x ， y ) | 2 (9) 其中M和N分别对应图像的行数和列数， E o ( x ， y ) 是在无噪声情况下的边缘图像， E n ( x ， y ) 为有噪声情况下的边缘图像。从计算公式中可以看出，SNR值越大，表明除噪效率越高 [ 21 ]。通过上述公式，分别计算出不同算法的SNR值，如下表3所示： Table 3 SNR of edge detection effec Robert Log Canny 本文算法 变压器(泊松噪声) 1.7815 7.7380 9.4320 13.2440 电力塔(高斯噪声) 1.0089 3.6377 8.8709 11.8032 绝缘子(椒盐噪声) 0.3935 5.646 5.8001 9.5175 表3. 边缘检测效果的SNR 通过几种算法的对比可以看出，本文提出的多尺度多方向数学形态学边缘检测算法，信噪比SNR的数值要明显高于其它三种算法，验证了本文算法具有高效的除噪性能，也与视觉观察所得出的结论相符。 不论从直观的视觉角度去观察图像的边缘检测结果，还是客观地运用评判指标去分析，本文的数学形态学算法效果都要显而易见。提取到的图像边缘不仅完整，而且去噪性能也有很好的提升，对于电力图像的实用性更强。 4.3. 边缘检测在电力行业的应用 如何能实现直观、实时的监测电力设备运行状况一直是研究的热点，同时对电网运行具有重要意义。其中，运用图像边缘检测法监测电力设备正是其种要的应用领域之一。 目前主要是利用安装在监测终端的摄像机采集数字图像，通过网络传输到监控主机，然后对采集图像进行灰度变换、滤波处理、阈值变换、边缘检测等过程，以获得电力设备的边缘轮廓，由此判断电力设备的运行状况。 例如1) 通过与标定的设备边缘图像比较计算，即可识别出电力设备在运行过程中的变化情况，目前该方法多运用在分割绝缘子红外图像和计算输电线路覆冰厚度等方面；也可识别出导线断股、绝缘子片破损和杆塔塔材损坏变形等故障，可及时促使电力工作人员及时排除故障隐患，保证电力系统安全运行；2) 通过边缘检测方法对其提取出设备的边缘图像，实现设备红外图像的倾斜校正；3) 将火焰的边缘检测出来，而且直观反映出火焰的锋面位置以及温度场的分布情况；4) 图像边缘检测是输变电设备故障检测或获取关键信息的重要方法；5) 在故障条件下，采用复合成像技术对电力设备进行图像采集，对采集的电力设备复合成像进行角点匹配和边缘轮廓特征提取，采用三维区域轮廓扫描方法进行电力设备故障部位的信息增强和分段融合检测处理，实现电力设备故障复合成像检测。