DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 摘 要 根据我国现有压水堆核电厂设计基准事故放射性后果评价的现状，本文对设计基准事故放射性后果评价的决定性因素工况划分、验收准则和源项分析展开讨论，提出如何通过选择有代表性的设计基准事故开展放射性后果评价验证专设安全设施的功能和应急规程的有效性。 关键词 :核电厂，设计基准事故，工况划分，验收准则，源项分析
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user: 1. 引言 目前国内外核电厂普遍采用纵深防御来实现事故预防、限制事故潜在后果及阻止其演变成更严重的工况。纵深防御通常按五个层次构筑：第一层，通过保守地设计和高质量地建造与运行，预防异常运行和失效；第二层，通过控制、限制和保护系统及其它的监视设备，控制异常运行和探测失效；第三层，通过专设安全设施和应急规程，将事故控制在设计基准以内；第四层，通过补充措施和事故管理，控制严重的机组工况，阻止事故发展和减轻严重事故后果；第五层，通过厂外应急响应，减轻放射性物质大量释放的放射性后果[ 1 ] 。 纵深防御的第三层，即作为核电厂的设计基准，目的是保持堆芯结构的完整性和限制公众可能受到的辐射危害，并通过设计基准事故分析验证专设安全设施的功能和应急规程的有效性，评价纵深防御的实施情况。其中，“限制公众可能受到的辐射危害”，即要求设计基准事故造成的放射性后果满足辐射防护的要求，一般要求设计基准事故造成的公众受照剂量处于某一剂量限值以内，否则说明核电厂的设计、专设安全设施的设置、或应急规程的方案不能满足要求，需进行相应地修改。 一旦核电厂的厂址选定，设计基准事故造成的公众受照剂量能否处于某一剂量限值以内，就只与选取的设计基准事故、剂量限值和释放至环境的放射性源项最密切相关，因此本报告对设计基准事故的工况划分、验收准则和源项分析这三个方面展开讨论，提出如何选择有代表性的设计基准事故开展放射性后果评价的思路。
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user: 2. 工况划分 核电厂的设计基准工况一般根据预计事件/事故发生的概率及对核电厂周围公众的放射性后果来划分。我国AP1000型核电厂、欧洲压水堆型(EPR)核电厂及二代和二代改进型核电厂基本上都是根据预计事件/事故发生的概率和对公众造成的潜在放射性后果将设计基准工况划分为四类：工况I，正常运行和运行瞬态；工况II，中等频率事件；工况III，稀有事故；工况IV，极限事故。但进行放射性后果评价所选择的设计基准事故却各有不同，见表1 [ 2 ] -[ 6 ] 。 从表1可以看出，我国核电厂需进行放射性后果评价的设计基准事故的选择还没有一个统一的原则。 设计基准事故放射性后果评价以安全分析为基础，美国核管会(USNRC)颁布的《轻水堆核电厂安全分析报告标准格式和内容》规定了需分析的八大类共47种典型始发事件[ 7 ] ，但并非所有的始发事件都需进行分析。本文认为可以只分析那些能够代表一组事件“包络响应”的始发事件，这里的“包络响应”指对安全功能造成类似的威胁，且在抵御安全功能失效所造成的后果时，采取相同的防止或缓解措施。但我国新建的核电厂很少对始发事件的适用性进行论证，而是直接选择与其他核电厂相同的事故直接开 Table 1 The design basis conditions and the design basis accidents needed to evaluate radiological consequence 核电厂 工况II 工况III 工况IV AP1000 安全壳外载有反应堆冷却剂的小管道破损 蒸汽发生器传热管破裂事故 大破口失水事故 控制棒束组件弹出事故 主蒸汽管道大破口事故 反应堆冷却剂泵卡轴事故 燃料操作事故 EPR 冷凝器真空丧失事件 长期(>2 h)丧失厂外电源事故 一根蒸汽发生器传热管破裂事故 安全壳外载有一回路冷却剂的小管线破裂事故 核辅助厂房内废气处理系统泄漏事故 废物厂房内系统泄漏事故 地震对核辅助厂房的影响 地震对废物厂房的影响 大破口失水事故 (堆芯10%燃料棒包壳破损) 控制棒组件弹出事故 安全壳外余热排出系统破裂事故 两根蒸汽发生器传热管破裂事故 反应堆冷却剂泵转子卡住事故 燃料厂房内燃料装卸事故 二代和二代加 化学和容积控制箱破裂事故 废气储存箱破裂事故 蒸汽发生器传热管破裂事故 失水事故 弹棒事故 安全壳外主蒸汽管道破裂事故 燃料装卸事故 表1. 设计基准工况及进行放射性后果评价的设计基准事故 展放射性后果评价，但国外的核电厂一般会根据核电厂的设计特点，重新确定具有针对性的始发事件。 从事故造成的放射性物质向环境释放的角度考虑，选择哪一始发事件引发的事故序列进行放射性后果评价，应建立在对以下三个方面考量的基础上： · 始发事件的类别(二回路系统排热增加、二回路系统排热减少、反应堆冷却剂系统流量减少、反应性和功率分布异常、反应堆冷却剂装量增加、反应堆冷却剂装量减少、系统或设备的放射性释放、未能紧急停堆的预期瞬变)； · 专设安全设施(安注系统、安全壳系统、安全壳喷淋系统、安全壳隔离系统、可燃气体控制系统、辅助给水系统)和安全相关系统(紧急停堆系统、化学和容积控制系统、余热排出系统、主给水系统、通风和净化系统、稳压器安全阀、主蒸汽隔离阀、主蒸汽大气释放阀、主蒸汽安全阀)的状态和功效(能否控制堆芯反应性、能否确保堆芯冷却、能否包容放射性物质)； · 三道裂变产物屏障(燃料包壳、反应堆冷却剂系统压力边界、安全壳)的状态(泄漏、破损、熔毁)。 如果始发事件类别类似、专设安全设施和安全相关系统的状态和功效类似、三道裂变产物屏障的状态也类似，那么就可以通过“包络”的原则，以造成放射性后果最严重的事故序列作为放射性后果评价的基础。
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user: 3. 验收准则 根据核电厂的设计经验，设计基准事故一般采用确定论方法进行安全分析。为了判定确定论方法的分析结果是否满足安全法规的要求，引入了一套定量的判据，这些判据称作验收准则[ 7 ] 。 验收准则一般按两个层次制定：第一层次与公众受照剂量有关；第二层次与热工水力和中子学计算有关[ 1 ] 。放射性后果评价需满足验收准则第一层次的要求，即放射性验收准则。一般来说事件/事故发生的频率越高，放射性验收准则的限制性越大、剂量限值越低。 由于核电厂发生核与辐射事件/事故时，工作人员可以随时撤离，并通过远程来实现对核电厂地控制，因此保护核电厂周围公众和环境的辐射安全是核电厂辐射防护的最主要目标。目前我国核电厂设计基准事件/事故的放射性验收准则为GB 6249-2011中的相关规定： · 工况II，任何厂址的所有核动力堆向环境释放的放射性物质对公众中任何个人造成的有效剂量，每年必须小于0.25 mSv的剂量约束值。 · 工况III，在发生一次稀有事故时，非居住区边界上公众在事故后2 h内以及规划限制区外边界上公众在整个事故持续时间内可能受到的有效剂量应控制在5 mSv以下，甲状腺当量剂量应控制在50 mSv以下。 · 工况IV，在发生一次极限事故时，非居住区边界上公众在事故后2 h内以及规划限制区外边界上公众在整个事故持续时间内可能受到的有效剂量应控制在0.1 Sv以下，甲状腺当量剂量应控制在1 Sv以下。 本文第2节提出，可以通过“包络”的原则选择性地对设计基准事故的放射性后果进行评价。但由于各工况验收准则的不同，即使始发事件类别类似、专设安全设施和安全相关系统的状态和功效类似、三道裂变产物屏障的状态也类似，如果所属的工况不同，也要分别进行放射性后果评价。例如，稳压器安全阀误打开、小破口失水事故和大破口失水事故均属反应堆冷却剂装量减少始发事件类别，事故相关专设安全设施同为安注系统、安全壳系统、安全壳喷淋系统，事故均可能对三道裂变产物屏障的完整性造成威胁，但由于分别属于工况II、工况III和工况IV，其剂量限值不同，也应该分别进行放射性后果评价。如果仅依据“包络”的原则，只对大破口失水事故进行放射性后果评价，则不能充分评价核电厂周围公众的辐射安全和应急规程的有效性。
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user: 4. 源项分析 一旦核电厂的厂址选定，源项分析则成为估算设计基准事故后公众受照剂量的关键。目前我国核电厂设计基准事故源项分析，基本上根据事故序列逐个进行源项分析，并计算出释放至环境的放射性源项。但从事故源项估算机理的角度考虑，事故发生后放射性物质所历经的释放途径，特别是在包容体内的滞留、去除和输运才是估算事故源项的关键。因为放射性物质在包容体内行为的机理基本上是类似的，只是这些机理作用于放射性物质后，会造成放射性物质的组成、化学形态、释放类、浓度和释放时间等参数的不同。 设计基准事故源项估算中涉及的包容体主要包括：堆芯、一回路系统、二回路系统、安全壳、放射性废物处理和贮存系统、乏燃料水池。按照事故发生后放射性物质释放历经的包容体(见图1)，设计基准事故源项分析可以归纳为以下四种类型： · 类型I：可能造成燃料元件破损/熔毁率超过工况I (正常运行和运行瞬态)设计基准破损率的事故； · 类型II：不会造成燃料元件破损率超过工况I设计基准破损率，但可能造成其它裂变产物屏障(反应堆冷却剂压力边界、安全壳)失效的事故； · 类型III：可能造成放射性废物处理和贮存系统失效的事故； · 类型IV：可能造成放射性物质释放的燃料操作事故和乏燃料水池失效事故。 从图1可以看出，类型I事故仅比类型II多了一个堆芯向反应堆冷却剂/安全壳的释放途径。对于类型II事故，反应堆冷却剂中的放射性物质来自于事故发生前假设的工况I设计基准破损率下的破损燃料元件。对于类型I事故，反应堆冷却剂中的放射性物质还来自于事故造成的破损/熔毁燃料元件，由于从这些破损/熔毁燃料元件释放的放射性物质一般远大于工况I设计基准破损率的破损燃料元件，对于这类事故，一般不考虑事故发生后工况I设计基准破损率下破损燃料元件的“尖峰释放”现象，甚至直接忽略这部分的贡献，而类型I事故，则要考虑“尖峰释放”现象，这也是类型I事故与类型II事故源项分析最显著的区别。对于类型I和类型II事故，裂变产物是估算核电厂周围公众受照剂量的主要贡献。 对于类型III事故，放射性废物处理和贮存系统既要处理和贮存反应堆功率运行期间产生的放射性废物，也要处理和贮存反应堆停堆期间产生的放射性废物，这类事故源项分析的关键是应使计算假设包络 图1. (a) 类型I事故放射性物质释放历经的包容体；(b) 类型II事故放射性物质释放历经的包容体；(c) 类型III事故放射性物质释放历经的包容体；(d) 类型IV事故放射性物质释放历经的包容体 事故造成的最大放射性后果，即放射性废物处理和贮存系统中裂变产物、反应堆冷却剂活化产物、反应堆本体及反应堆冷却剂系统结构材料活化腐蚀产物释放造成的放射性后果最大。与类型I和类型II事故相比，活化腐蚀产物的贡献不可忽略。 对于类型IV事故，包括两种情况：一是乏燃料组件卸出堆芯时，在从堆芯到乏燃料水池装卸过程中的某一个环节跌落，可能跌落到换料水池，也可能跌落到乏燃料水池；二是乏燃料水池内的乏燃料组件破损或熔毁。
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user: 5. 结论和建议 由于我国核电厂既有自主研发的堆型、也有引进的堆型，且至今没有建立我国核电厂统一的标准审评大纲，这使得我国核电厂设计基准事故放射性后果评价主要采取“参考国外相关导则和标准、并适当修改”的方式，容易出现“认为必要的就补充、认为不必要的就删除、只要计算了就列入安全分析报告”的现象，还没有实施经过系统地、理论地的论证后再选择必须的设计基准事故进行放射性后果评价的过程。 例如，对于百兆瓦级的核电厂，由于反应堆冷却剂系统的设计，反应堆冷却剂系统主管道直径不可能达到千兆瓦级核电厂那么大，最多只能发生“中破口失水事故”，在安全分析中则直接参照千兆瓦级核电厂，将中破口失水定义为工况IV (极限事故)，而没有从发生概率和公众受照剂量的角度论证将其定义为工况IV是否合理。 再例如，对于主蒸汽管道破裂事故，从事故造成的放射性物质释放的角度分析，在考虑了事故规程后通常可以保证第一道屏障堆芯、第二道屏障反应堆冷却剂系统压力边界的完整性(最大为设计基准泄漏率)，无需计算也可以推断出其环境释放源项必然较低，只是第三道屏障安全壳失效，如果从应急状态分级的角度考虑，仅需进入“应急待命”或“厂房应急”，而主蒸汽管道破裂事故被定义为工况IV (极限事故)，其验收准则的剂量限值较高，基本不会出现公众受照剂量超标的情况，这样不仅会造成放射性后果与应急状态等级不符合，还会影响专设安全设施和应急规程的改进和提高，因为这些专设安全设施和应急规程效果已经很好了。 综合以上分析，设计基准事故放射性后果评价应建立在工况划分、验收准则和源项分析这三个方面协调一致的基础上。特别是对于没有参考电厂的新型核电厂，应尽可能多的从始发事件开始展开论证，选择有代表性的设计基准事故开展放射性后果评价，而不是一味的参考以前的设计经验，这样才能实现通过设计基准事故分析来验证专设安全设施和应急规程有效性的目的，才能促进技术革新，创建更先进更安全的核电厂。
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user: 摘 要 利用哈密地区3个代表性国家气象站1961~2014年的年平均气温、极端最高和极端最低气温资料，采用气候趋势系数、5a滑动平均和Mann­Kendall突变分析等气候统计分析方法，对哈密地区山南山北近54a年、季极端高温和极端低温特征进行分析研究。结果表明：哈密地区山南山北的年极端最高气温呈上升趋势，山北的上升幅度明显超过山南，是山南的3.3倍，山南的极高气温四季都呈波动性上升，山北在夏季、秋季明显上升，春季和冬季表现为微弱的下降趋势；山南的年极端最低气温呈微弱下降趋势，除冬季呈下降趋势外，春季、夏季、秋季呈上升趋势，山北的年极端最低气温呈明显的上升趋势，且变化趋势十分显著，即以20世纪80年代末为界，之前为较冷时期，之后为暖期，在春季升幅最大，冬季、秋季次之，夏季最慢。 关键词 :极端最高气温，极端最低气温，变化特征
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user: 1. 引言 随着全球气候的变暖，气候变化问题成为全世界关注的焦点和话题，20世纪90年代以来，干旱、洪涝、剧烈降水等极端天气气候事件的频发及其导致的灾害出现了增大的趋势[ 1 ] ，因此，在研究气候变暖的过程中，研究极端温度[ 2 ] -[ 5 ] 的变化特征，了解它们在不同区域和不同季节的变化特点，将有助于深入了解气候变化的规律和探讨气候变化的原因[ 6 ] [ 7 ] 。 哈密地处新疆东部(图1)，辖两县一市，天山山脉从东至西横贯地区中部，属典型的温带大陆性干旱气候，地势南高北低，由于其特殊的自然地理环境，形成了哈密地区南热北凉的两个不同气候区域，既有南疆气候特点，也有北疆气候特点，山南哈密市，山北巴里坤、伊吾两县，哈密市东部与甘肃省酒泉市相邻，西部与昌吉回族自治州的木垒县和吐鲁番地区的鄯善县毗邻，南部与巴音郭楞蒙古自治州的若羌县接壤，北接天山与伊吾县、巴里坤县为邻，光照充足、热量丰富、干旱少雨，年极端最高气温为43.2℃，年极端最低气温为−28.9℃；山北巴里坤县位于天山山脉东段与东准噶尔断块山系之间的草原上，地势东南高、西北低，有高山、盆地、戈壁荒漠、湖泊，冬季严寒，夏季凉爽，光照充足，四季不分明，极端最高气温为35℃，极端最低气温为−43.4℃，伊吾县东北部与蒙古国交界，西部与巴里坤哈萨克自治县相邻，南部与哈密市隔山相望，地势西高东低，南北倾斜，最高气温为34.5℃、最低气温为−32℃。由于天山南北气候的差异和不同，将地区分为山南和山北两个气候区域。21世纪以来，哈密地区干旱、高温、强降水等极端天气发生的频率也有所增加，虽然有气象学者对气温和降水有过一定的研究，但对极端气温和降水研究的较少，因此，文章就哈密的极端气温变化特征进行了分析，揭示了极端最高、最低气温变化的事实，为今后的预报预测提供可靠的依据。
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user: 2. 研究资料和方法 文中资料来自哈密地区气象局，选用哈密地区3个代表性气象观测站：山南哈密市，山北巴里坤、 伊吾两县，运用其1961~2014年(54年)的平均气温、极端最高气温、极端最低气温资料，划分标准：春季为3~5月，夏季为6~8月，秋季为9~11月，冬季为12月~翌年2月；采用趋势系数法、滑动平均法对哈密地区山南、山北的极端气温变化特征作了分析，描述了其上升或下降的幅度；用Mann-Kendall检验法[ 8 ] -[ 10 ] 对极端气温变化进行了突变检验。
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user: 3. 极端气温的变化特征 3.1. 年极端高温的变化 由资料分析可知：近54年哈密地区山南(图2)哈密市极端最高气温年平均为40.5℃，现在整体呈缓慢上升趋势，上升倾向增长率为0.074℃/10 a。由年代际变化可以看出，上世纪60年代、80年代、90年代以负距平为主，最低值出现在1993年，为37.6℃；80年代和90年代明显表现为低谷期，而历年极高气温的最低值出现在70年代中期，为37.5℃(1976年)，70年代及本世纪00年代都以正距平为主，00年代较70年代极高气温上升更为迅速，10年平均极高气温上升了0.4℃，然而历年最高极值却出现在80年代，1986年为43.2℃，并非上升最快的00年代，主要是由于00年代以来，40℃以上高温日数明显增加，并且连续8年，而80年代、90年代极高值超过平均值的年份少，且不连续。 哈密地区山北(图3)的极高气温近54年的变化也呈上升趋势，上升倾向增长率为0.245℃/10 a，比山南的上升幅度大。20世纪60年代和70年代处于略下降的趋势，表现为弱的负距平，80年代极端最高气温为明显的下降阶段，距平为−1.04℃，1984年出现历年极端高温的最低值28.6℃，90年代开始上升，直到21世纪00年代以来一直处于上升阶段，00年代上升比较明显，极高气温最大值出现在2006年，为35℃。 3.2. 年极端低温的变化 1961~2014年山南哈密市极端最低气温历年平均值为−22.7℃，现正以−0.09℃/10 a的速度缓慢在下降(图4)，说明极端最低气温正在向变冷的方向发展，多项式曲线变化呈“︵”型，现正处于下降的过程中，由年代际变化知：20世纪60年代、80年代、90年代为正距平，距平分别为0.1℃、1.6℃和0.9℃，都处于上升阶段，而且80年代极低气温上升最明显，70年代及本世纪00年代以来处于下降年代，距平都为 图1. 新疆地形图 图2. 哈密山南年极端高温距平变化曲线 图3. 哈密山北年极端高温距平变化曲线 图4. 哈密山南年极低气温距平变化曲线 −0.9℃，下降幅度相同，2002年出现了历年极低气温−28.9℃，与1982年出现的极低气温的最高值(−17.4℃)相差11.5℃，其余年代都在−18℃至−27.7℃之间变化，处于多波动阶段，变化幅度较小。 山北的极端最低气温的倾向增长率为1.339℃/10 a，呈明显的上升趋势(图5)，与山南的极低气温的变化相反。从年代际变化可知，20世纪60、70和80年代均表现为负距平，距平值分别为−2.4℃、−3.0℃和−0.3℃，70年代处于明显的低值阶段，极低气温的最低值出现在1976年为−43.4℃，80年代极端低温明显上升，但仍处于历年平均值之下，90年代开始，气温明显上升，最高时达−26.4℃，出现在1997年，与最低值相差17℃，21世纪00年代以来，上升趋势有所减缓，变幅也较小，在27.0℃~36.5℃之间呈波动性变化。 由以上分析知：近54年哈密山南、山北的年极高气温的变化都呈增暖的趋势发展，山北的增幅是山南的3倍之多，上升较快；年极低气温变化相反，山南在缓慢下降，山北却明显上升，说明年极端高温和极端低温在不同的区域存在着明显的差异性。
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user: 4. 极端气温的季节变化 4.1. 极端高温 由表1可知：山南哈密市极端高温的季节变化和年变化一致，都呈上升趋势，冬季增幅最大，倾向增长率为0.318℃/10 a，秋季、春季次之，夏季最慢，增长率为0.074℃/10 a；从季节的年代际变化来看(图略)，20世纪60年代只有春季为正距平，处于上升阶段，其他季节均为负距平，处于偏低阶段，70和80年代都表现为负距平，处于极高气温的最低阶段，最低气温为31.1℃，与极高气温最大值37.5℃(1976年和2007年)相差6.4℃，90年代春季和夏季仍为负距平，秋冬季为正距平，21世纪00年代以来，都呈明显的正距平(1.11)，最大值为冬季，春、秋季次之，最小值为夏季(0.35)。近54年，山北极高气温的变化和山南不同，春季和冬季都呈缓慢下降的趋势，气温增长率分别为−0.038℃/10 a和−0.049℃/10 a，而夏季和秋季表现为明显的上升趋势，秋季增长最快，增长率为0.28℃/10 a，分别为春季和冬季的7.4倍 图5. 哈密山北年极低气温距平变化曲线 Table 1 Climate tendency rate of extreme temperatures at each season in Hami area (˚C/10 a 研究区 春季 夏季 秋季 冬季 山南极高 0.094 0.074 0.299 ** 0.318 # 山南极低 0.068 0.462 *** 0.092 −0.088 山北极高 −0.038 0.252 ** 0.28 ** −0.049 山北极低 1.387 *** 0.909 *** 1.118 * 1.338 *** 表1. 哈密地区各季极端气温的气候倾向率(˚C/10 a) 注：“***、**、*、#”分别表示显著性水平0.001、0.05、0.01、0.1。 和5.7倍，由于增高的幅度明显大于降低幅度，因此，整体变化还是呈上升的趋势。 4.2. 极端低温 表1指出：近54年山南的极低气温在春、夏、秋三季都呈上升趋势，上升最快的为夏季，增长率为0.462℃/10 a，冬季呈下降趋势，增长率为−0.088℃/10 a，增长的幅度为下降的5.3倍；从年代际变化知，20世纪60~70年代春、夏两季都呈负距平，秋、冬季呈相反的负距平和正距平，80年代在春、夏、秋、冬四季呈“−、+、−、+”的波动变化，上升幅度最大的为冬季，距平为1.57℃，春季下降幅度最小，距平为−0.88℃，90年代除在夏季表现为略微的下降趋势外，春、秋、冬三季均呈上升趋势，冬季上升最明显，距平为0.84，秋季次之，春季较慢，21世纪00年代至2014年，冬季的极低气温都呈下降趋势，距平为−1.65℃，春、夏、秋三季为略增长的趋势，增长幅度较小，下降的幅度为增长最快的夏季的1.4倍。54年以来，山北极低气温的季变化都呈明显的上升趋势，都通过了显著性检验，春季增长率1.387℃/10 a，增幅最大，冬季和秋季次之，夏季增幅最小，增长率为0.909℃/10 a，从年代际变化来看，除80年代夏季为略增长趋势外，其它三季及60年代和70年代为较冷时期，都为负距平，80年代为最冷时期，距平值为−3.57℃，此阶段极低气温的最低值比平均值低13.8℃，90年代开始，极低气温在各季都呈明显的上升趋势，尤其是21世纪00年代以来的春秋季增幅最大，距平分别为3.36和3.55，比季平均值分别增加了7.5℃和9.4℃。 由以上分析可知，极高气温和极低气温在不同季节、不同年代、不同地域有着不同的表现形式，存在着差异性。
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user: 5. 极端气温的突变检验 根据Mann­Kendall检验法分析极端气温的突变点，由检验曲线(图6)知：哈密山南的极高气温正序列UF与反序列UB在1965、2004、2012和2013年出现突变交点，但UF曲线均未突破显著性检验0.05 (Ua = ±1.96)的临界线，因此，突变不显著，突变点出现的年份只能为转折年份；山南的极低气温在1965、1970、1972、1979、2001、2003、2010年多次出现突变点，但都没出现明显上升或下降的趋势，突变检验不显著，更没出现显著的突变时间区域，交点的形成可能为年际间的变化波动造成的。 从山北极端气温的突变检验曲线来看(图7)：山北的极高气温在1994年以来UF出现波动性上升过程，1999年出现突变点，虽然在2011、2012年突破临界线，但大部未通过临界检验，突变不显著，1999年只能为上升的转折年份；山北极低气温的UF曲线从20世纪80年代后期开始，呈明显的增高趋势，1994年以来，这种增高趋势大大超过了0.05显著性检验的临界值，说明上升趋势十分显著，交点1989年为极低气温上升的突变年，1989~1994年为突变的时间区域。
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user: 6. 结论 1) 哈密地区由于山南和山北气候差异较大，因此，极端气温的变化呈现出明显的差异性。近54年来，山南和山北的年极高气温呈上升趋势，山北的增幅明显高于山南，上升趋势是山南的3.3倍。从季节变化来看，春、夏、秋、冬四季山南的极高气温都呈上升趋势，冬季增幅最大，秋季、春季次之，夏季最慢；山北的极高气温在夏、秋季呈上升趋势，春季和冬季呈下降趋势，但上升趋势明显高于下降趋势。 2) 哈密山南的年极低气温近54年呈缓慢下降趋势，倾向率为−0.09℃/10 a，而山北年极低气温变化呈快速上升趋势，增长率为1.339℃/10 a，变率为山南的14倍之多。从季节变化知，山南除冬季呈缓慢下降外，其它三季都呈上升趋势，夏季增幅最大，倾向增长率为0.462℃/10 a，秋、春季次之；山北的极 图6. 哈密山南极端气温的Mann-Kendall突变检验 图7. 哈密山北极端气温的Mann-Kendall突变检验 低气温四季则呈明显上升趋势，春季增幅最大，为1.387℃/10 a，冬季和秋季次之，夏季最慢。 3) 由突变检验知：哈密山南的极高气温、极低气温和山北的极高气温均未出现明显的变化趋势，都未通过显著性检验，虽有突变点出现，但只能作为突变发生的转折年份；山北的极低气温通过了0.05的显著性检验，突变十分显著，呈明显的上升趋势，即以上世纪80年代末为界，80年代末以前极低气温处于相对较冷时期，之后为暖期。 综上所述：哈密地区除山北的极低气温变化趋势和我国的极低气温变化趋势一致外，山南的极高、极低气温和山北的极高气温变化均与我国极端气温的变化趋势不太一致，说明极端气温的年、季变化在不同的区域存在着差异性，具体原因，还有待进一步研究和探讨。
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user: 摘 要 传统地，客户端矢量绘图技术采取插件机制的形式实现，但需要承担浏览器禁用插件的风险，针对这种弊端，文中提出现代浏览器中的绘图技术即HTML5 Canvas绘图技术，利用HTML5 Canvas实现WebGIS中地理要素的展示与交互，给出绘制矢量要素以及复杂岛洞要素的实现过程，并进一步对Canvas绘图性能的影响因素进行分析，主要是从不同要素数量、要素结点数、要素绘制样式、不同浏览器四个方面对比绘图性能，并利用性能分析工具找出绘制性能的瓶颈，对绘图性能进行优化。最后，将此绘图技术成功运用在两个案例中，具有良好的绘图效果。 关键词 :HTML5 Canvas，WebGIS，岛洞要素，绘图性能，性能优化
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user: 1. 引言 随着互联网技术的快速发展，在客户端进行数据的图形化展示与交互也受到越来越多的关注。其中，WebGIS [ 1 ] 中的地理要素的可视化显示，也需要在客户端对点、线、面、以及复杂地理要素进行绘制与编辑等交互操作。现有WebGIS系统中在客户端实现矢量绘图技术根据其底层实现机制，主要分为两类[ 2 ] ：一种是外部代码载入方式如Flash、Applet、SilverLight等，一种是浏览器原生支持的方式如Canvas、SVG、VML等。第一种方式因为要导入外部执行环境，通常要安装插件，而在浏览器禁用插件后，相关的功能也会受到影响，有一定风险。相比较而言，后一种方式则直接由浏览器原生支持，但在浏览器支持性以及绘图效率等方面也有较大差异。 VML (Vector Markup Language，矢量可标记语言)是一种基于XML描述的矢量图形，支持高质量的图形显示。在WebGIS客户端引入VML，可以弥补WebGIS中绘图的诸多不足，它作为IE浏览器内置的绘制工具，无需任何额外的组件，不仅提高了开发进度，而且增强了系统的适用性[ 3 ] 。但它仅被IE支持，存在很大的兼容性问题，并且在高版本的IE浏览器(IE10)中也逐渐淡化VML，开始使用SVG替代VML进行矢量绘图。 SVG指可缩放矢量图形(Scalable Vector Graphics)，也是基于XML的，支持DOM事件模型，具有良好的交互性。但在绘制对象数量较多时，DOM操作会严重影响性能。并且它不支持绘制png、jpg等格式的图片，绘制的图形也无法导出成图片。 HTML5 Canvas [ 4 ] 是W3C推出的新一代浏览器端绘图API，它是基于像素级的绘图技术，支持图像像素操作，能够绘制路径和栅格图像，绘制后的对象可以转成base64编码，在前端保存为png、jpg图片。目前，主流浏览器都支持Canvas，IE8之前的版本也可通过ecxcanvas.js插件实现。许多客户端图表也是基于Canvas实现的[ 5 ] [ 6 ] ，如一些插件echarts、CanvasXPress、AwesomeChartJS、RGraph等都是基于Canvas实现的。而且随着HTML5标准的规范化，HTML5技术日趋成熟，使用Canvas进行前端矢量绘图也成为一种趋势。 Canvas除了用于基本的图形展示外，还可用于WebGIS中空间要素的显示与表达 [ 7 ] ，实现地图数据的显示和交互，尤其是在要素量较大的情况，绘制效率远高于SVG。对基本的点、线、面的表达，Canvas API中提供了相关的接口，但对复杂地理要素诸如多线、多面、岛洞多边形等并没有提供绘图接口。而实际的地理对象中并不只是单一的几何对象，有时会出现一些复杂的地理对形的嵌套，形成岛、洞等复杂对象。文中针对这类复杂地理要素的绘制给出解决方案，并对其性能进行分析。
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user: 2. HTML5 Canvas API简介 Canvas是HTML5中新增加的标签元素，用于客户端绘图，其绘图能力依赖于JavaScript脚本。它定义了一个矩形画布，通过画布元素的context对象，调用一系列的绘图方法，主要包括：moveTo、lineTo、stroke、fill、arc、quadraticCurveTo等绘制路径的方法，以及drawImage绘制图像的方法，该方法可接受img、canvas，video对象等作为参数。除了绘制方法外，还包括一些坐标变换、样式设置、像素级别的操作方法。 Canvas不仅支持绘制简单图形如线、矩形、圆、扇形等，还支持绘制复杂的曲线如二次贝塞尔曲线、三次贝塞尔曲线。除了支持矢量要素的绘制，还可用于栅格图像的绘制。目前，现代浏览器如Internet Explorer 9、Firefox、Opera、Chrome 以及Safari都已支持 <canvas> 及其属性和方法。
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user: 3. 要素绘制的基本方法 3.1. 点要素的绘制 点要素的绘制实际上就是圆的绘制，调用Canvas API [ 8 ] 中的arc方法，以鼠标点击位置为圆心，设定半径以及填充样式，绘制圆即可，代码如下： ctx=document.getElementById(“myCan”).getContext(“2d”); ctx.arc(pt.x， pt.y， 4， 0， Math.PI * 2， true); ctx.fill(); //绘制半径为4的圆 3.2. 线要素的绘制 绘制线要素就是不断地调用lineTo方法，首先，在鼠标单击下第一点时，通过moveTo绘制线段起点，之后每次单击的位置点作为线段的下一拐点，通过lineTo绘制两点间的线段，直至双击结束，完成该线要素的绘制。 ctx.moveTo(sxy0.x， sxy0.y); for (var i = 1; i < ptArr.length; i++) { ctx.lineTo(ptArr[i].x， ptArr[i].y); } ctx.stroke(); //ctx.closePath(); //ctx.fill(); } 3.3. 面要素的绘制 Canvas API中没有提供绘制多边形的方法，只有绘制矩形的drawRect方法，而多边形的绘制和绘制线要素基本一致，不同的是，线要素绘制结束后使用stroke描边，而面要素需使用closePath闭合和fill方法进行填充。 3.4. 岛洞要素的绘制 要素绘制过程中，采用的是双层画布，在临时画布上绘制的都是简单多边形，双击结束后，将临时画布上的要素绘制到要素层画布featureCanvas上，在该画布上的绘制会涉及到复杂的岛洞多边形。因此，在将临时画布上的要素向要素层上绘制时，还需要进一步判断当前绘制的多边形与要素层上已存在的多边形的位置关系。如果当前多边形与已有的多边形不存在包含关系，则作为简单多边形处理；否则的话，则会形成岛或者洞多边形如图1，具体地，需要根据两个多边形的方向进行判断。如果两者的方向一致， 图1. 洞多边形 即同为逆时针或顺时针，则形成岛；否则形成洞多边形。 具体过程：在完成一个简单多边形的绘制后，将当前多边形与要素层上的已有多边形要素逐一进行多边形在多边形内的判断(代码见下)。如果存在包含关系，即为岛洞多边形，需要将两个多边形合并成一个新的要素，主要是将其中的坐标信息_lineRings合并，重组成一个新的多边形要素，并从内存数组和要素层中移除原来要素，流程如图2。 //判断多边形在多边形内 function isPolyInPoly(poly，outerPoly){ for(var i=0;i var pt1 = poly[i]; var pt2 = poly[i+1]; var line = [pt1，pt2]; var isInpoly1 = pointInPoly(pt1，outerPoly); var isInpoly2 = pointInPoly(pt2，outerPoly); //两端点不都在多边形内 if(!isInpoly1 || !isInpoly2)return false; //判断每条边是否在多边形内 var flag = isLineInPoly(line，outerPoly); if(!flag) return false;} return true; } 要素的空间信息都存储在lineRings二维数组中，具体的组织方式如下： 1) 简单多边形的空间信息lineRings：[ptArr]，其中ptArr是多边形顶点坐标组成的数组。 2) 复杂多边形的空间信息lineRings：[ptArr1，ptArr2，....ptArr i....]，ptArr1是外部多边形的顶点坐标数组，ptArr2...ptArri是内部的岛或洞的顶点坐标数组。 在将临时画布上的简单要素或合并后的复杂要素向要素层上绘制要素时，由于存在岛洞的情况，需要根据每类要素的特点采取不同的绘制策略，具体如表1。 绘制岛洞多边形时，首先，需要判断这个多边形要素的各部分的包含关系，即多边形在多边形内的判断，确定其包含层级关系，然后通过isClockWise方法判断多边形的方向，是顺时针还是逆时针方向；比较存在包含关系的两多边形的方向是否一致，如果方向不一致，则形成一个洞，绘制时将这个内部多边形的填充色设为白色，形成一个空白区域。否则的话，这个内部多边形就是一个岛，绘制时只绘制边框。具体绘制过程如下： // 岛洞多边形的绘制 var dir_outer = isClockWise(lineRings[ 0 ].points); for(var i=1;i var pointArr=lineRings[i].points; var dir_inner=isClockWise(pointArr); if((dir_outer&&!dir_inner)||(!dir_outer&&dir_inner)){ holeOrIsland = 'hole'; //方向不一致 }else{ holeOrIsland = 'island';} drawPoly_inner(ctx，pointArr，holeOrIsland ); }
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user: 4. 要素交互式绘制与内存模型 4.1. 交互式绘制技术 Canvas绘图是基于位图的，按照像素单位在画布上进行绘制，绘制的内容保存在Canvas对象中。Canvas整体作为一个对象，支持DOM事件模型，但是Canvas中每个图形则无法直接通过DOM事件进行交互。因此，在对画布上的图形进行交互时，需要通过鼠标相关事件模拟交互过程。图3是以绘制多边形为例，作以说明绘制过程中的鼠标事件。 首先，声明两个相同宽高的画布图层，使用绝对定位叠放在一起，一个用于显示绘制好的图形(featureCanvas)，一个用于显示绘制过程中的图形的变化(overlayCanvas)。使用两个画布的目的在于提高绘制效率，在绘制过程中，鼠标每移动一次就需要重绘一次，如果在同一个画布上，则需要反复清空画 图2. 绘制复杂要素的流程 Table 1 Strategies of drawing diverse feature 类型 特点 绘制策略 简单多边形 单一 绘制各顶点之间的连线 岛多边形 在多边形内部嵌套多边形， 特殊的多面 绘制外部的多边形(设置边框、填充样式等)， 再绘制内部嵌套的多边形的边框 洞多边形 在多边形内部存在一块 不属于该多边形对象的区域 先绘制外部的多边形(设置边框、填充样式等)， 再绘制内部嵌套的多边形，填充样式设为白色，形成一个空白区域 表1. 各种类型的要素绘制策略 布再重绘，图形数量较多时，重绘会降低性能。使用双层画布，将当前绘制的图形放在临时画布上，已经绘制好的放在另一画布上，在绘制过程中，只需要重绘临时画布上的内容即可，能够大大提升性能。 4.2. 要素内存模型 在前后台的通讯过程中，主要通过实验室自主研发的Geoserver2013提供的要素服务接口进行要素的增删改查操作，除了要素服务外，同时它还提供了切片地图服务、动态图服务、文件服务、数据库服务等接口。在前端绘制的要素，使用gFeature对象存储，通过Geoserver提供的要素服务接口，将其提交至服务器进行保存；前端也可以通过属性查询和几何查询向服务器端请求要素集，以Geojson格式返回，在前端处理成gFeature格式，并绘制显示。 WebGIS中的矢量要素通常包含空间和属性两大部分，空间数据主要描述地理对象的位置，属性描述该地理对象的特征信息。在前端存储要素数据时，将要素的两部分信息分别存储在gFeature对象中，空间信息主要存储在shape中，属性信息存储在fields中，具体如图4。
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user: 5. 要素绘制性能分析 在要素绘制过程中不可避免地会涉及到绘制性能问题，影响其性能的因素众多，如要素的数量、要 图3. 鼠标交互事件 图4. 要素内存模型 素类型、绘制样式、浏览器类型以及硬件配置等。本文主从以下三个方面：不同数量、不同绘制样式、以及不同浏览器来对比Canvas绘制性能。 5.1. 基本性能分析 以绘制最简单的多边形为例，测试在同一浏览器中，以相同的绘制样式绘制不同数量的多边形耗费的时间。先声明一个1000 × 600的画布，利用随机函数在画布内生成含有三个结点的多边形，对比绘制不同数量的相同结点数的多边形的耗时。在测试过程中，多边形的绘制样式统一设置了填充色、边框色、线宽、边角样式等，测试使用的浏览器是FireFox33。由于单次测试存在一定偶然性，因此，绘制耗时的计算采用的是取100次测试结果的平均值，最后，得出不同绘制规模下的平均绘制时间(如表2)，绘制时间和绘制数量成线性关系。 要素绘制性能不仅与要素的数目有关，还与每个要素的复杂程度有关，相同数目的要素，要素结构越复杂，即构成每个要素的结点数目越多，绘制时就越耗时。在测试实验中，分别对比同等数量下，三结点和五结点构成的多边形的绘制耗时。结果发现，两者的绘制时间存在一个倍数关系，同等数量下，绘制五边形的时间是三角形的2.26倍左右。 5.2. 绘制样式对性能的影响 进行要素绘制时，不仅可以使用颜色填充，也可以使用图像填充。但是二者的填充效率如何，需要进一步测试。分别比较使用纯色填充和图片填充的绘制效率，其中，图片大小为3 KB，图片填充样式的设置如下： var fillImg = new Image(); fillImg .src = 'apple.png'; var pstyle=ctx.createPattern(fillImg ，'repeat'); ctx.fillStyle=pstyle; 图5是对比绘制不同规模数量的三角形，分别使用两种填充方式所需要的时间，从表中可看出，图像填充比较耗时，约是纯色填充耗时的4倍左右。 5.3. 不同浏览器中绘制效率对比 不同浏览器中绘制效率对比Canvas是由浏览器解析并处理的，因此，其绘图的性能与浏览器平台有 Table 2 Time consuming of drawing different numbers of feature 数量(个) 平均耗时(毫秒) 100 5.87 500 28.74 1000 58.64 2000 117.82 5000 286.4 8000 461.8 10，000 574.8 15，000 887.9 20，000 1158.6 表2. 绘制不同数量要素的耗时对比 直接关系，与客户端的硬件设备性能也有间接关系。不同浏览器对JavaScript的解析与执行速度会有所差异，这也会影响Canvas的绘制性能。部分浏览器开发商实现了Canvas GPU硬件加速，会大大加快了绘制速度。 下面的测试实验是在启用了浏览器的GPU加速功能后，对比三类浏览器中的绘制效率。分别在Chrome43、FireFox33、IE11三个浏览器中，绘制同等数量的三角形，都采用纯色填充的方式，对比要素的绘制效率，测试结果如下所示，从图6中可看出，Chrome中JavaScript的执行效率是最高的，其次是FireFox，IE最慢。各浏览器JS的执行速度还存在一定的数量关系，Chrome中JS的执行速度是Firefox的4~5倍，是IE的6~8倍。
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user: 6. 要素绘制性能分析 6.1. 性能分析 在绘制过程中，要素数量、结点数、填充样式等都会影响绘制性能，而具体地这些因素是如何影响性能的，还需要进一步探讨。要找出绘制过程中时间消耗在哪些操作中，可以借助Chrome提供的Timeline工具，它会将web应用过程中各部分的耗时概况显示出来，主要包括DOM事件的处理、页面布局渲染、向屏幕绘制元素三个层面上的耗时数据，帮助找出耗时操作。 分别对比绘制5000个要素时，启动Chrome的Timeline模块，记录下绘制过程中的具体耗时概况，结果如图7。其中，黄色部分代表分析和执行JavaScript所用的时间，紫色表示计算元素样式和布局所用 图5. 不同绘制样式的耗时对比 图6. 不同浏览器中Canvas绘制耗时对比 时间，绿色是绘制屏幕所用时间，在三者的耗时中，脚本运算耗时最多，占比最大，而且随着要素数量的增加，脚本运算耗时几乎成倍增加。由此可见，绘制过程中，脚本运算对性能影响最大。 Profile模块提供了对脚本中各函数执行时间的统计，可以帮助网站找出哪些函数导致的脚本阻塞。利用该模块下的JavaScript CPU Profile来记录测试页面中的JavaScript各函数的执行时间，从中找出最耗时的操作。在性能优化时，考虑最大程度的减少这些耗时操作。表3是分别绘制1000个和5000个要素时，脚本各函数运行时间的记录。其中，当绘制5000个要素时，描边操作耗费了10.9 ms，填充、画线、移动节点分别消耗4 ms左右。在绘制过程中，绘制时间主要消耗在画线、描边、填充等操作上。 通过上述分析可以看出，stroke、fill、lineTo、moveTo等函数的执行耗时占比较大，这也说明了要素数量、结点数以及填充样式会对要素的绘制时间产生影响。在随着要素数量增多时，这几个耗时函数的调用次数都会增多，导致最终的耗时增加；同等数量的要素，要素结点数越多，会使 moveTo、lineTo函数的调用次数增加，从而增加绘制时间；填充样式的复杂程度会影响fill函数的执行时间，最终影响绘制时间。因此，绘制性能的提升主要体现在对这些操作的优化，如何最大程度地较少耗时操作。 6.2. 优化方法 6.2.1. 使用双层画布 在绘制过程中，每进行一次鼠标操作，就需要执行一次重绘，以保证最新的绘图状态。当画布比较大，且画布上的要素比较多时，重绘操作会阻塞线程，出现卡的现象，影响用户体验。采取的解决办法是使用双层画布，将已绘制好的要素放置在一个目标画布上，而正在绘制或修改的要素放在一个覆盖层画布上，当绘制完成或修改完成后，一般是在鼠标触发MouseUp时，再将覆盖层画布上的要素绘制到目标画布上，更新目标画布的视图状态。 6.2.2. 预渲染 使用离屏Canvas，声明一个不可见的Canvas画布，同目标画布同等大小，预先将要素绘制到离屏画 图7. 绘制5000个要素的耗时 Table 3 Executing time of drawing function 函数 1000个要素 5000个要素 beginPath - 0.2 ms moveTo - 4.4 ms lineTo 1.1 ms 3.8 ms stroke 2.1 ms 10.9 ms fill 1.1 ms 4.0 ms 表3. 绘制函数的执行时间 布上，在需要的时候，通过drawImage方法把离屏画布中的内容绘制到目标画布中。 function preRender(){ //将离屏mCanvas中的内容绘制到目标画布 ctx.drawImage(mCavans，0，0，mWid，mHei); } 6.2.3. 请求视窗范围内的地理要素 在绘制地理要素时，地理范围可能会很大，可以先根据地理坐标与屏幕坐标的换算公式，确定当前画布视窗范围内能够显示的地理要素。在执行修改要素、绘制要素时，只涉及到当前视窗范围内的要素状态变化，减少重绘操作的性能损耗。 6.2.4. 函数节流 当画布尺寸发生变化时，视图范围随之变化，视窗范围内的要素需要重新计算，并执行要素的重绘操作。但如果画布尺寸变化事件不断触发，如在改变浏览器窗口大小时，则会频繁执行重绘操作，带来严重的性能损耗。为了避免这种情况的发生，可以采用函数节流的方式，让重绘操作只在超过指定的时间间隔后才执行[ 9 ] ，如指定在500毫秒后再调用画布尺寸变化的处理函数，避免画布尺寸频繁变化时，连续触发响应函数。 function throttle(method，context){ clearTimeout(method.timerId); method.timerId=setTimeout(function(){ method.call(context);}，500); }
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user: 7. 要素绘制性能分析 在《上海市农业布局规划动态管理系统》中(图8)，依托上海市高清遥感影像，对上海全市农用地数据进行在线采集[ 10 ] 。其中，农用地地块数据主要采用了Canvas进行绘制，并通过fillText方法绘制地块类型的文字。在性能方面，采用了双层画布绘制、控制视窗范围内的要素显示以及函数节流等进行优化，缩放平移操作中，要素响应基本在1秒内；在并发访问上，可以满足不少于20个用户的同时在线数据编辑。 图8. 上海市农业布局规划系统 图9. ECNUGIS平台 实验室自主研发的ECNUGIS [ 11 ] 平台(图9)是一个开放的数据管理与分享平台，提供了在线创建要素集，进行要素的绘制与编辑以及数据分享的功能。其中，要素的绘制与编辑使用的也是Canvas，用户可以自主创建要素集，进行在线矢量化，并通过实验室研发的Geoserver服务器将要素集保存在后台，通过要素服务和动态图服务供用户后续调用。
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user: 8. 结论 文中对前端使用Canvas进行地理要素的绘制进行了探讨，针对Canvas交互做了鼠标事件模型，实现了复杂岛洞多边形要素的绘制，为WebGIS中复杂地理要素的可视化显示以及要素编辑提供了基础。在性能方面，主要从要素数量、要素结点数、绘制样式、浏览器类型四个方面进行了要素绘制耗时的对比试验，并进一步提供了在WebGIS中绘图时的几种优化方法。 HTML5 Canvas客户端绘图技术越来越成为一种趋势，尤其是针对这种数据量大、比较零碎的地理对象的绘制与展示，而且随着HTML5规范的标准化，Canvas的浏览器支持性会更好。此外，Canvas元素除了支持2D [ 12 ] 绘图，还支持3D绘制，这主要赖于浏览器的支持，随着浏览器的不断迭代更新，未来直接通过Canvas在浏览器中实现3D绘图也变得十分有可能。
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user: 摘 要 随着人们生活水平不断的提高，葡萄酒越来越受到人们的喜爱。葡萄酒的产量越来越大。然而葡萄酒质量鉴定手段还是仅靠品酒师的人工品尝打分来判定葡萄酒质量的好坏，显然这种鉴定方式难以满足当今市场的需求。现在有不少学者运用数据挖掘中的一些算法(比如Logistic多项模型，人工神经网络，支持向量机，决策树，Bagging，AdaBoost，最近邻方法等算法)来对葡萄酒质量进行预测研究，其结果并不是很好(误判率均在15％以上)，但相对于仅靠品酒师的人工品尝打分来判定，其结果还是较为可靠的，通过前人的研究可以知道仅仅简单使用支持向量机中的常见核函数，并不能很好的预测葡萄酒质量，因此本文基于支持向量机方法的核函数进行修改，主要将支持向量机方法中常见核函数进行线性组合而得到新的核函数。本文通过使用UCI数据库中的“Wine Quality Data Set”的数据来验证本文所提出的方法与数据挖掘常用的算法进行对比，通过十折交叉验证的方法来判断方法的好坏。 关键词 :葡萄酒质量，预测，数据挖掘，支持向量机
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user: 1. 研究背景 葡萄酒是用葡萄果实或葡萄汁，经过发酵酿制而成的酒精饮料。在水果中，由于葡萄的葡萄糖含量较高，贮存一段时间就会发出酒味，因此常常以葡萄酿酒。葡萄酒是目前世界上产量最大、普及最广的单糖酿造酒。早在六千年以前，在盛产葡萄的地中海区域，两河流域的苏美尔人和尼罗河流域的古埃及人就会酿造葡萄酒。有趣的是，在舞蹈文化中，有一种葡萄酒舞是在酿酒用葡萄丰收时，庆祝的团体舞蹈。葡萄酒在基督教被视为耶稣基督宝血的象征物。随着科学研究，科学家们发现葡萄酒中含有许多的糖、氨基酸、维生素以及矿物质，都是人体必不可少的营养素，使得葡萄酒有滋补、消化、杀菌、利尿、延缓衰老、防治脑血栓、预防癌症、预防乳腺癌、促进新陈代谢、保护心肌、预防心脏病、软化血管、预防糖尿病、养肺保肺、适量喝红葡萄酒能减少患老年痴呆症危险、防治肾结石等功效与作用，而且葡萄酒有增进食欲、供给热量、缓解疲劳，减肥、美容养颜、防治视网膜变性、有助于提高记忆力以及防治感冒等好处。葡萄酒有这么多对人体有益的作用，葡萄酒在欧美等地区十分受人们的喜爱。近年来，随着我国的经济不断的发展，人们的生活水平不断地提高，我国消费者越来越喜欢葡萄酒，而且对葡萄酒品色和质量的要求不断提高。因此葡萄酒的质量越来越受到广大消费者的关注，而且我国的葡萄酒已经从初级阶段进入到一个发展阶段[ 1 ] 。如何能够准确地鉴定葡萄酒的质量成为消费者和生产者最关心的问题?传统上，我们都是通过人工品尝打分来进行鉴定葡萄酒的质量，我们要求专业的品酒师通过自己的专业素质根据自己的感官体验(葡萄酒的香气，口感以及外观等指标)来评定葡萄酒的质量。然而这种人工品尝鉴定往往易受到品酒师个人的嗜好、经验以及习惯等因素的影响。这导致葡萄酒的质量会受到品酒师的主观性影响，使得葡萄酒的质量鉴定结果并不是十分可靠。然而不管是国外的葡萄酒市场还是国内的葡萄酒市场都没有一个十分完善的葡萄酒质量标准。葡萄酒的一些理化指标还是能够较为客观的反映葡萄酒质量的好坏。为了使葡萄酒质量鉴定更为科学可靠，不少的学者提出了许多关于葡萄酒质量评定的统计模型和数据挖掘方法[ 2 ] [ 3 ] 。 国外有许多的学者基于葡萄酒的理化指标(例如：酒精的浓度、pH值、糖的含量、非挥发性酸含量、挥发性酸含量、柠檬酸含量等)以及结合现代的科学技术手段研究葡萄酒的质量。在1997年，L.Sun等人基于数据挖掘中的人工神经网络方法来预测葡萄酒的质量。在1999年，Ebeler等人基于葡萄酒的理化指标评估以及感官测试来鉴定葡萄酒的质量[ 4 ] 。而在2001年，S.Vlassides等人使用NNs最近邻分类器来预测葡萄酒的质量。随着科技的不断发展，葡萄酒样本的数目不断增加，在2009年，Cortez等人通过使用支持向量机方法来预测葡萄酒的质量，当时的样本数达到了1000多，使用的理化指标多达10个[ 5 ] 。 而在国内，对于葡萄酒质量的研究相对于国外较晚，在2009年，李运，李记明等人通过了解葡萄酒中的成分与感官之间的相关性来研究葡萄酒质量问题，他们提出通径分析、相关性分析、变异系数分析、主成分分析来研究葡萄酒质量的预测，他们使用了将近20多个理化指标[ 6 ] 。2012年，张浩彬提出使用数据挖掘方法来预测葡萄酒质量，他主要使用Logistic多项式模型，Tan神经网咯，带偏差项的BP神经网咯，决策树，Bagging，Adaboost，最近邻方法等数据挖掘方法。2013年，裴慧宇提出基于理化指标的Logit模型来预测葡萄酒质量，她运用主成分分析，聚类分析对葡萄酒中的主要理化指标进行归类以及筛选，使用Logistic模型预测葡萄酒质量。2013年，陈欣提出建立多元线性回归模型，从而通过回归方程得到葡萄酒质量预测质量得分，将其与实际评分进行误差分析。 国内外的学者提出的方法均能很好通过葡萄酒的理化指标以及葡萄酒的口感等因素预测葡萄酒的质量，但是美中不足的是，他们的预测精确度均在85%以下，本文主要是基于支持向量机方法[ 7 ] -[ 9 ] 的改进，使得预测精度提高。由于支持向量机核函数的线性组合还核函数，本文主要基于支持向量机常用核函数的线性组合，得到新的核函数，使得误判率最小。也就是预测精度最高。