DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 3. 室外灰霾空气治理 室外空间大、气体体积量大、治理装置体积大、装置设备费用、运行费用增高，应使用简单、成本低的方法，需要考虑环保、安全、耐用等问题。 3.1. 车载移动式 车载装置结构紧凑，适合在道路上使用，处理方法简单。 1) 过滤。利用车辆行驶时，空气流通产生的风力为驱动力，过滤通过车载装置的空气中细微颗粒 [ 22 ] [ 23 ] 。 2) 水洗湿法。新型环保除尘风送式喷雾机 [ 24 ] 应用在港口、煤矿、电厂、消防、施工工地、堆场、拆迁现场等场所，向空气中喷射水雾，吸收空气中的细颗粒物、降低扬尘。车载式自然风空气净化器 [ 25 ] 有效过滤、喷水洗涤空气中的灰尘，净化城市道路空气。 3) 液体吸收。将水、食盐、甘油和改性丙烯酸聚合物装入车载式雾化除霾喷雾装置 [ 26 ] ，均匀喷洒于大气中，起到湿润、粘接、凝结的作用，捕捉、吸附、团聚大气中的粉尘、微粒、气溶胶等粒子。使用车载设备 [ 27 ] 收集污染气体，逐级通过清洗液，经过溶解、吸收、反应、分离等方法处理污染物，排放干净气体。 4) 固体吸附。在移动式交通工具外表面、进气通道中设置雾霾吸附材料涂层 [ 28 ] [ 29 ] ，吸附雾霾颗粒，涂层表面能清洗再生。 5) 催化。纳米级二氧化钛在紫外光照射下，发生光触媒效应 [ 30 ] ，产生氧化能力极强的氢氧自由基和活性氧分子，使有害物质转换成二氧化碳和水，大量吸附PM2.5，达到杀菌、除臭、净化空气、消除粉尘的作用。PM2.5除霾车 [ 31 ] [ 32 ] 过滤空气中灰尘、花粉、微生物等悬浮颗粒，将不易溶于水的氮氧化物催化分解成无害的氮气和水蒸气。净化后的洁净空气将天然抑尘剂水溶液雾化为水幕，破坏雾霾的气溶胶结构，捕获空气中的颗粒物，使悬浮粉尘迅速凝结下落到地面上，快速降低PM2.5和PM10数值。除霾车适用于大范围城市区域，如社区、学校、医院、街道等人口密集的半开放区域。 3.2. 利用城市道路设施 在道路上空喷水对空气净化 [ 33 ] ，路灯顶部设置超高压喷雾头 [ 34 ] 、超声波喷雾装置 [ 35 ] ，提高喷射水雾的高度，用水吸收悬浮在空气中的烟、灰尘等污染物质。 借助藤蔓植物和其他绿色植物净化被污染的空气 [ 36 ] ，解决汽车尾气和马路雾霾。城市机动车道路上 [ 37 ] 设置水喷淋除尘系统、气体加热系统、水雾发生系统、紫外消毒系统和植物净化系统。 3.3. 城市区域 在城市区域使用的治理方法，小型化可用于室内，大型化可用于大气治理。 1) 过滤。折反式空气污染物过滤吸附装置 [ 38 ] ，对污染空气进行过滤吸附净化。 2) 喷水湿法。水雾化后结合和粘附空气中不同粒径的粉尘，通过水的表面张力作用不断聚集下降 [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] ，达到降尘和洗涤空气的作用。利用高楼大厦的有效高度，从数 十米 、上百米高的楼顶向四面八方喷射水雾 [ 43 ] ，喷嘴自动旋转 [ 44 ] ，使超低空间的悬浮物降落地面。在工业区上空用飞机喷水雾 [ 39 ] ，去除大气中颗粒物和细颗粒物的前体物，如SO 2 、NOx、NH 3 等水溶性气态污染物，使颗粒物随着水滴沉降到地面，增加地面湿度防止扬尘。污染空气加压后与高压水混合由涡旋喷射管喷出 [ 45 ] ，产生龙卷风，消除特定区域雾霾。 循环水高压雾化形成水雾幕帘 [ 46 ] ，雾霾空气穿过时，颗粒物随水雾降落在沉降室内，清洁空气排出喷淋室外。喷嘴向上喷淋溶液 [ 47 ] ，液滴上升过程吸收空气雾霾粒子，然后落入集水装置内。 将雾霾空气引入地下水管道 [ 48 ] ，在吸气管、地下水管道内喷淋洗涤。洗涤污水直接进入下水道，但把下水道臭气带入空气中了。 3) 过滤、湿法。用太阳能驱动治理装置 [ 49 ] [ 50 ] ，使用过滤、湿法除尘。 4) 静电除尘。在城区绿地设置静电除尘装置 [ 51 ] 清除大气中的细微颗粒，使用城市电网低谷供电，绿地植被消化静电除尘副排的臭氧，排放的尘粒营养周边植被。把铜线圈埋置在城市公园草坪等场所的地下 [ 52 ] ，通电后形成弱静电场来吸附空气中的细微颗粒，实现局部除灰霾。 在空气中加入直流电场，负极释放的电子使固体颗粒带负电向阳极移动，电极间空气变得干净。静电除尘已用于室内除尘灭菌，但城市雾霾涉及的面积和高度远大于室内 [ 52 ] ，用静电来吸附悬浮于几十平方公里面积、几百米高度的雾霾颗粒，必然形成高压静电区域，对生物体危险。高压静电场工作时，空气被电离形成臭氧，对动物体有危害。维持高压静电场，需要能量支持。从安全性、经济性上看，大范围静电除霾即使成功，也不实用。 5) 喷水、水雾荷电。水雾荷上电荷后能更好地与大气中的污染物结合 [ 53 ] [ 54 ] ，提高水雾除尘效率 [ 39 ] ，对细微颗粒尤为显著，能有效捕集0.1~2 μm的颗粒。 6) 喷水、磁化。磁化水粘度、表面张力降低，吸附、溶解能力增强，雾化程度提高。高压喷雾雾滴粒径减小、分布均匀、荷质比增大，磁化水高压喷雾技术 [ 55 ] 显著提高对粉尘尤其是PM2.5的捕集效率。 7) 水溶液吸收。比空气轻的混合气体通过表面活性剂水溶液时 [ 56 ] 产生大量气泡，气泡上浮到空中，吸附空气中细微颗粒，重量增加直至破裂，细微颗粒团聚成较重颗粒落到地面。此想法中比空气轻的气体不容易获得，成本高。使用弱碱性盐类或醇类防冻溶液喷淋洗涤空气 [ 57 ] ，洗涤液过滤处理杀菌消毒后循环使用，另一种水溶液是壳聚糖雾霾沉降剂 [ 58 ] 。 8) 负离子。负离子雨发生器安装在城市楼顶上 [ 59 ] ，产生大量的负离子像雨一样与低空污染物，尤其是灰霾颗粒凝并，使其变大而沉降。水经过涡轮喷雾器、负离子发生器 [ 60 ] 喷洒到空气中降尘治霾。 9) 催化。铝制风机盘管翅片进行阳极氧化处理，形成具有纳米级孔隙的氧化铝层，表面沉积一层敏化剂桥联聚倍半硅氧烷层 [ 61 ] 。翅片表面吸附雾霾，在催化剂、可见光、氧气、电磁波的共同作用下，雾霾降解为水溶液和气体，分别流向地面和扩散到空中。建筑物特殊外墙 [ 62 ] 在日光照射下，通过化学反应分解接触墙体表面的有机颗粒。 10) 植物。园林植物 [ 63 ] 可有效吸附阻滞粉尘，吸收转化有害气体，降低周围环境温度，通过蒸腾作用增加湿度，有利于大气颗粒物的凝结。将地面绿化、建筑物墙体绿化、高架路垂直绿化、高层建筑物顶端绿化 [ 64 ] ，配置水喷雾系统，种植多层植物拦截PM2.5。建筑屋顶绿化 [ 65 ] 增加城市绿化面积，过滤与吸附雾霾中的二氧化硫、氮氧化物及可吸入颗粒。 将直流负高压通连到植物上 [ 66 ] ，植物向空气中大量释放负离子，提高植物的大气净化能力。此想法应考虑高电压对植物生长的影响。
system: [SYSTEM]

user: 4. 大气灰霾治理 治理范围超出城市区域，针对天空大气，相比室外灰霾治理，问题更加严重，在达到除霾效果的前提下必须使用简单方法降低费用。 1) 过滤。雾霾空气经空气净化装置 [ 67 ] 过滤后，返回原高度气层中。利用太阳能发电或风力发电 [ 68 ] ，驱动空气通过过滤系统去除雾霾颗粒。在雾霾天没有太阳光与大气流动，治理装置动力来源还需要考虑。 2) 过滤、催化。太阳能驱动风机抽吸空气 [ 69 ] ，结合物理过滤和光催化去除环境大气颗粒物及形成雾霾的关键前体物。 3) 水洗湿法。飞行器在500米以上的空中喷淋细水雾或带电细水雾 [ 70 ] ，对空中的固体颗粒进行捕获、使颗粒沉降。用太阳能驱动净化塔的风机和水循环装置 [ 71 ] ，空气从下端进入塔内，对空气喷水降尘处理，净化后的空气排出塔外。多台净化塔组合使用，实现对大范围的大气治理。 吸入式强制流动灰霾治理方法 [ 72 ] ，从灰霾最严重的位置高度吸入空气，在气囱内经过沉积作用除去部分颗粒物，灰霾空气经过气体喷头成为气泡进入水池与水充分混合，气泡内细微颗粒进入水中。净化后的洁净湿润空气从地面高度进入大气，增加灰霾治理效果的直观感受，对稳定大气造成扰动，引起局部区域的大气强制流动。湿润空气使大气湿度增大，细微颗粒湿润聚集形成大颗粒，在大气中自然沉积到地面。 4) 水溶液吸收。在高度200~500 m处喷洒含有伏霾剂与臭氧的溶液 [ 73 ] ，捕集细微颗粒，分解有害物质。此想法中需要使用环境友好的伏霾剂，防止臭氧对空气二次污染。 5) 正负离子。利用太阳能人为制造大量空气负离子去综合大气中的正离子 [ 74 ] ，让空气离子平衡而使污染物得到有效沉降。从高塔或高压输电线路上向雾霾空气释放正电荷 [ 75 ] ，破坏形成雾霾气溶胶的稳定结构，使形成雾霾的细微颗粒加速沉降到地面，便于大范围使用。 6) 大气置换。将海拔1000米以上区域的干净大气通过输气管道直接引于地表 [ 76 ] ，置换污染空气，稀释和吹散地表污染物。此想法装置大、成本高，停用期间应及时清理管道内沉积的颗粒物。
system: [SYSTEM]

user: 5. 人工干预天气 1) 喷水。人工干预天气系统 [ 77 ] 以人工高空喷水机组群体构成区域之间联防、联控、联治的长久水循环机制，在大气环流运动状态下机组群体向空中输送水分，构成区域之间“水分”相互作用成云致雨的天气系统。只是在有大气环流运动时，不会形成灰霾天气，此想法有待考察。 2) 人工降水。人工降雨 [ 78 ] 是给天上的云加入干冰、碘化银、盐粉等催化剂，提供一个形成雨滴结晶的核，使云层降水或增加降水量，将大气中的细微颗粒以及可溶性酸性气体一起清洗下来。人工降雨需要特定天气条件 [ 79 ] ，对湿度、温度有要求，降雨后短时期有效果。人工降雨一次400多万元费用过高，另外要考虑降雨量控制、对空中飞行器影响、化学药剂污染空气对环境影响，只能偶尔为之，作为主要方法不可行。 人工影响消减雾霾 [ 80 ] 就是减少环境中雾霾颗粒浓度，抑制雾霾产生源并加强物理化学清除过程。降水后空气变清新，主要是雨(雪)水加强了空气中雾霾颗粒的湿沉降并抑制地面扬尘进入大气。雨后雾霾消散主要靠伴随在降雨过程中的风，仅仅靠雨水冲洗，没有风吹，人工降雨的消霾效率可能不会太高。人工消减干霾，针对空气中灰霾遍布却没有雾的天气，由于大气干燥、水汽少，目前还没有有效手段，已经引起公众关注，提出了一些想法。 3) 刮风。通过强化城市空间管制和绿地布局，利用城市主导风向及山体河谷等自然条件，形成有利于大气污染物扩散的城市区域空间格局，把郊外的清爽空气吹进来，把主城区的热空气置换出去，缓解热岛效应、驱散雾霾。北京构建新风道 [ 81 ] ，引清新空气进城区，但可行性不高，受已有建筑物的影响城区原有风道已经不存在了，要建新的风道不太可能。城市风道引导风向运动 [ 82 ] ，在小范围局地雾霾时对城市内部的通风状况起到改善作用，对大范围区域的雾霾没有效果。虽然城市风道为新鲜空气进入城区提供了通道，但是在静稳无风的气象条件下如何推动空气的流动没有解决。 治理灰霾和污染 [ 3 ] ，获得蓝天白云，还要依靠风雨作用来实现。但人工打破逆温层法和人造大风吹走雾霾法耗费巨大 [ 80 ] ，不适合大规模应用和实践。大范围消除空气中的细微颗粒，人工仍然无法实现。大风把灰霾从一个地区转移到另一个地区，没有把细微颗粒从大气中分离出来。华北地区的灰霾颗粒被西风吹到东海、太平洋的现象已经有过报道。
system: [SYSTEM]

user: 6. 结语 灰霾治理治本是核心，实现根治灰霾之前的这一时期需要标本兼治。有多种治标方法适合去除灰霾空气中的细微颗粒，包括过滤、吸附、湿法除尘、水溶液吸收、静电除尘、负离子、催化等基本方法及其组合。随着治理范围增大，由室内、车载式、街道、小区、城区到区域大气，装置体积增大、费用增加、难度增加。室内空间小，要求治理精度高、速度快，可以使用费用高的方法，技术成熟。室外空间大，应使用简单、成本低的方法。对大范围的灰霾治理，使用方便、起效快、持续时间长、费用低的实用治理方法仍然是一个难题，受到公众重视，近年专利申请数量多于室内 [ 83 ] [ 84 ] ，成为研发重点。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 在通辽市区及其周边保护地进行多次野生植物实地调查的基础上，考察了该地区范围内的植物物种多样性及其生长势资料整理、描述编目等。并且从野生种与栽培种、乡土种与外来种两个角度分析植物物种的构成。最后根据调查数据结合实际情况，提出了对整个通辽市地区的植物多样性保护与建议。 关键词 :通辽，物种多样性，保护 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 通辽市位于内蒙古自治区东部，地处东经119˚15'~123˚43'，北纬42˚15'~45˚41'之间。地处松辽平原西端，属于蒙古高原递降到低山丘陵和倾斜冲击平原地带。北部山区属大兴安岭余脉，海拔高度1000~1400米。中部属辽河、新开河、教来河冲击平原，平原区由西向东逐渐倾斜，海拔由320米降至90米，西南部为丘坨与浅山区，海拔为400~600米。南部和西部属于辽西山区的边缘地带，由浅山、丘陵、沟壑、沙沼构成，面积27，684平方公里，占46.5%，海拔400~600米 [ 1 ] 。通辽市地处森林和草原的过渡地带，原始景观为榆树疏林草原，以草原植被为主，森林植被居其次。植被类型主要由干旱草原类型及旱生草本植物构成。天然的乔灌木树种有榆、蒙古栎、黑桦、叶底珠、胡枝子、锦鸡儿、山杏、沙柳等；天然草地植物有112科、446属、1169种。在1169种植物中，有饲用价值的578种，主要饲用植物185种，包括羊草、针茅、隐子草、野谷草、碱草、花苜蓿、差巴嘎篙等；山地和沙地适宜杨、柳、榆、樟子松、山杏、锦鸡儿和黄柳等乔灌木生长 [ 2 ] 。通辽市由于远离海洋，气候受海洋影响较小，而受西伯利亚和蒙古冷高压及东南季风影响较大，属于温带大陆季风气候类型四季分明，四季降水量分配不匀。春季升温快，气温差较大，干燥多大风，这些都对通辽的生态环境都造成了一定的影响。
system: [SYSTEM]

user: 2. 调查样地的基本概况 经2009年5月至2009年8月4次在通辽市区以及周边地区进行了野生植物各个指标的测量及植物标本采集和民族植物学访谈调查。根据通辽当地生态环境以及野生植物分布的分布情况选择了4个样地进行实地调查，各样地的自然概况如下(见表1)。
system: [SYSTEM]

user: 3. 调查方法 3.1. 文献研究 搜集通辽地区人与自然相关的文献资料，用于了解当地自然环境条件、社会经济概况、民族历史与文化特征。同时分析查阅了野生植物的相关文献即《内蒙古植物志》、《内蒙古植物药志》和相关书籍《中国外来入侵种》、《中国种子植物科属词典》、《中国植物志》、《中国种子植物科属词典》，并查阅了与通辽野生植物相关的网上资料。 Table 1 Basic natural profiles of each sampl 区域名 调查样地的自然概况 大清沟自然保护区 大清沟自然保护区位于通辽市科左后旗西南部沙丘地带，保护区内大小青沟纵贯南北， 呈“y”字型分布，长达24公里，深约100米，宽200~300米。这里地貌怪异，沟深林密， 景观奇特。沟外气温干燥，植被稀少，沟内则绿树繁茂，冬暖夏凉。考察发现大青沟内生长着 内蒙古、东北、华北三大植物区系，是同一纬度上唯一保存下来的原始森林植物群落。 西辽河公园 西辽河位于通辽市区西边边缘地带，堤岸附近以沙地为主， 生长着大量的禾本科植物和一些灌木，水中湿地植物比较茂盛，物种比较多。 通辽市森林公园 通辽市森林公园位于通辽市区永安路南端城乡结合部，东西长3220米，南北最宽处1430米， 占地面积约3700多亩，森林覆盖率达到了80%以上，是通辽市城区最大的人工绿地，植物种类繁多。 西拉木伦公园 西拉木伦公园位于通辽市内蒙古民族大学东侧，园内植物多为人工栽植， 有花卉面积5000平方米，园林观赏树木63个品种，有3万余株 表1. 各调查样地的基本自然概况 3.2. 民族植物学方法 民族植物学方法包括访谈调查、证据标本采集及其鉴定和分类 [ 3 ] 。民族植物学在植物资源研究中一般分为三个阶段，即描述阶段(Description Stage)、解释阶段(Explanation Stage)和应用阶段(Applied Stage) [ 4 ] 。本次调查处于民族植物学的描述阶段和解释阶段，主要采用民间访谈调查、采集证据标本和鉴定分类、资料整理、描述编目等。 3.2.1. 访谈调查 ● 信息报告人的选择 选择调查样地附近的绿化工作人员和随行的老师为主要信息报告人(Informant)，共访谈了14人，他们提供的关键信息为此次调查提供了很大的帮助，详细数据见(附表1)。 ● 访谈方法(Methods of interviewing) 漫谈式访谈(open-ended interviews) [ 5 ] 利用各种机会与调查样地的绿化工人接触，了解和记录他们对样地植物的命名和利用情况。 半结构访谈(semi-structured interviews) [ 6 ] 事先准备问题的提纲，但在访谈过程中没有被提纲所限制，根据访谈实际情况而提出或引向新的问题并获得答案。 3.2.2. 证据标本采集与鉴定 运用植物标本采集和腊叶标本的制作常规方法，采集和制作证据标本。运用植物分类学的常规方法鉴定证据标本 [ 7 ] 。其中，证据标本的采集采取了两种方式，第一种是到调查点后先自行采集周围的野生植物，整理好之后用于访谈，让随行老师或者当地的绿化工作人员辨认植物的同时采集证据标本，并进一步进行分类和数据的统计。第二种是到调查样地之后跟随老师或者附近的绿化工作人员一起到样地附近人类活动稀少的地方，让老师和绿化工作人员辨认所见到的野生植物，同时采集证据标本进行分类并记录下详细的数据。
system: [SYSTEM]

user: 4. 调查内容及调查路线 4.1. 调查内容 1) 运用民族植物学研究方法，调查辨认和分析通辽保护区野生植物名称。 2) 分析测定和分析评价通辽保护区植物的构成特征和分布特征。 3) 根据生物多样性评价指标对通辽保护区植物进行调查编目和评价指标数据收集。 4) 综合所有的调查数据，提出通辽保护区野生植物多样性现阶段所存在的问题，以及提出多样性保护的建议。 4.2. 调查路线 如图1。 4.3. 生物多样性指标及其含义 4.3.1. 评价指标 本次调查根据指定调查路线确定5个评价指标，即野生植物物种的多样性、生态系统类型多样性、植被垂直层谱完整性、保护区植物构成和外来物种入侵度。 4.3.2. 指标含义 1) 野生植物的多样性，指被评价区域内已记录的野生植物的物种数(若存在亚种、变种和变型 [ 8 ] 等种下单位，则以这些种下单位为分类单位，野生高等植物的特有性和受威胁程度同此)，用于表征野生植物的多样性 [ 9 ] 。 2) 生态系统类型多样性 [ 10 ] 。按不同生态系统类型的价值，给予5~1分不同分值的赋值(生态价值) [ 11 ] ，赋值标准(见表2)，各评价单元按生态系统类型生态价值之和作为生态系统类型多样性指标来进行生态系统类型的评价。 图1. 调查路线图 Table 2 Ecological value of Tongliao protected area 重要值 生态系统类型 备注 5 ①未受人为干扰的地带性顶极群落； ②未受人为干扰的偏途顶极群落，如处于顶极群落的石山植被 可适当考虑植被的珍稀性 4 ①乔木层物种组成为地带性顶极群落且林龄较长， 但林下有轻微人、畜、禽的干扰的群落，多位于村庄附近或丘陵区； ②演替过程中接近地带性顶极群落的类型。 3 ①处于演替中期的群落，群落中有先锋树种存在。 ②湿地植被中种类组成较为稳定的群落。 2 ①经封禁后自然演替、处于演替早期的山地植物群落，有较多的先锋树种； ②湿地植被中易受人为干扰或种类组成不稳定的群落。 1 ①外来入侵植物形成的群落。 ②人工植被，包括人工林、农作物、果蔬等植被。 人工植被类型未列入评价体系中 表2. 通辽保护区生态类型生态价值赋值标准 3) 植被垂直层谱 [ 12 ] 的完整性。指被评价区域内植被群落垂直分层结构的完整程度，如乔木2~3层、灌木层、草本层，用于比较生态系统的稳定性与完整性分级系数 [ 13 ] [ 14 ] (见表3)。 4) 保护区植物构成，乡土种是指通过自然选择证明适宜生长于本地生长的物种 [ 15 ] 。外来种(Ex-otic species)是指以任何方式侵入其原产地以外的国家或地区并在那里定居，建立自然种群的生物 [ 16 ] 。外来种中，有可能对当地的生态环境经济及人类健康产生危害的生物被称为入侵种(Invasive species) [ 17 ] 。 5) 外来物种入侵度，是指被调查区域内外来入侵物种数与本地野生植物种数的和之比，用于表征生态系统受到外来物种干扰的程度 [ 18 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 5. 调查结果 5.1. 通辽保护地植物的多样性 经2015年6月至7月根据进一步实地考察和样本采集确定通辽保护区主要植物调查名录，由此可见通辽保护地栽培及野生植物的物种丰富程度(见附表)。 5.2. 保护区植物构成特征 5.2.1. 乡土种与外来种构成 根据相关植物分布研究资料 [ 19 ] [ 20 ] ，统计出保护区现有涉及的外来种共41种，隶属于24科、34属，占草本植物种的23.3%；乡土种135种，隶属于54科、114属，占草本植物种的76.7%；外来种与乡土种种数比例为1:3.29，保护区内野生植物以乡土种占绝对优势。外来种中，除少花蒺藜草、反枝苋、藜草、飞机草和光梗蒺藜草等为野生种外，其他种均为人工栽培种 [ 21 ] ，可见保护区外来种主要是作为观赏植物引入栽种的。野生种少花蒺藜草原产热带美洲 [ 22 ] ，20世纪40年代在我国被发现，现在通辽地区分布较广，对整个内蒙的生态环境都造成了严重的危害。少花蒺藜草是一种禾本科杂草，有须根的圆柱形茎高30到70厘米半匍匐状，叶片呈剑状互生，花有刺苞，每个刺苞含两粒种子，呈球状。刺苞具多数微小的倒刺，可附着在衣服、动物皮毛和货物上传播。少花蒺藜草适应力极强，各种恶劣的环境下都可以生长。少花蒺藜草种子量大、传播迅速，它能与牧草争夺空间、养分，抑制牧草生长，影响草场品质，致使优良牧草产量降低，间接降低了畜牧业的生产水平 [ 23 ] 。每年7月，少花蒺藜草的果实逐渐成熟，硬刺能伤害牲畜，使牲畜发生病症。羊取食少花蒺藜草后容易刺伤口腔，形成溃疡，能刺破肠胃黏膜 Table 3 Spectral integrity coefficient of vegetation vertical laye 植被垂直层谱完整性 系数 有五个以上(含五个)植被分布层 100 有四个植被分布层 80 有三个植被分布层 60 有二个植被分布层 40 只有一个植被分布层 20 无植被分布 0 表3. 植被垂直层谱完整性系数 形成草结，影响正常的消化吸收功能，严重时造成肠胃穿孔引起死亡。同时少花蒺藜草对牧人也会造成伤害，其刺苞的硬刺甚至可以扎透摩托车轮胎。这种植物密集处，人畜难以通过。因此探讨切实有效防治措施，使少花蒺藜草得到遏制或根除具有重要的意义。 5.2.2. 野生种与栽培种构成 通辽保护地生态环境为野生种的恢复与人工栽培种的繁衍提供了优越的自然条件，野生草本植物极大地丰富了景区植物多样性，总体上呈现出与人工栽培种和谐共处的良好生长态势。经调查统计 [ 24 ] [ 25 ] ，在景区所有草本植物中，现有野生种72种，隶属于34科、64属，占草本植物种的40.9%；栽培种104种，隶属于35科、75属，占草本植物种的59.1%；野生种与栽培种种数比例为1:1.45。可见，景区内草本植物以人工栽培种占优势，野生种亦占有较大的比例，在一定程度上了打破了人工景观的纯粹与整齐。 5.3. 各评价指标调查数据 5.3.1. 生态系统类型 按群系划分，通辽地区植物群系分别属于常绿阔叶林、落叶阔叶混交林、落叶阔叶林、山顶矮林、针叶林、针阔混交林、灌丛、灌草丛、草甸植被、水生植被、沙生植被等11个植被型 [ 26 ] ，此结果也与我们调查结果一致。其中大青沟的生态系统类型最多；西拉木伦公园的生态系统类型最少，其余各调查样地具体数据(见附表)。 5.3.2. 植被垂直层谱 按国家给定的植被垂直层谱完整性划分，通辽地区的植被垂直层谱最少为3个层次，即草本层、灌木层与乔木层；最多为4个层次，即草本层、灌木层、乔木亚层与乔木主层 [ 27 ] 。其中在调查样地中，国家自然保护区大青沟的植被垂直层谱为4个层次，其余的为3个层次，其余各调查样地具体数据(见表4)。 5.3.3. 外来物种的入侵度 通辽地区外来入侵的植物物种不是很多，其中以少花蒺藜草生长最为恶劣，已遍布于西辽河沿岸两边，其余各调查样地的外来物种入侵度(见表4)。 5.3.4. 濒危物种 通辽地区植物种类丰富，其中以大青沟最为突出，沟上到沟底跨越3个植物群落，所以存在着许多稀有的濒危物种，如蒙古栎、水曲柳等。各调查样地的濒危物种数据(见表4)。 Table 4 Evaluation index value of plant diversity in Tongliao protected are 编号 调查样地 生态系统类型 植被垂直层谱 特有植物种数 入侵植物 濒危植物 1 大青沟 28 4 129 3 6 2 西辽河 31 3 47 5 0 3 森林公园 30 3 44 14 0 4 西拉木伦公园 22 3 37 12 0 表4. 通辽保护区各调查样地植物多样性评价指标值
system: [SYSTEM]

user: 6. 分析讨论 6.1. 通辽保护区生生物多样性改变的原因 6.1.1. 护区内部分区域的土地被沙漠化 导致沙漠化是自然因素，主要是由于通辽气候干旱、地表为松散砂质沉积物和大风的吹扬等 [ 28 ] ；但是更多的是人为因素，主要是过度放牧、过度垦殖、过度樵柴和不合理地利用水资源等。沙漠化是环境退化的现象，是一种逐步导致生物性生产力下降的过程。沙漠化的危害是破坏土地资源，使可供农牧的土地面积减少，土地滋生能力退化，植物量减少，土地载畜力下降，作物的单位面积产量降低。沙漠化已给许多国家和地区的农业、牧业和人民生活财产造成严重损失。 6.1.2. 景观格局的变化 景观格局变化是影响植物多样性分布的一个重要因素。研究发现，森林斑块大小、景观多样性、异质性与植物多样性呈正相关，与隔离度呈现负相关。张金屯和Picket [ 29 ] 对纽约市的研究表明，从城区、郊区到远郊农区，森林景观的斑块数量减少，斑块面积增大，斑块皱褶度降低，这些变化与植物多样性有显著的相关性。城区的建立，形成了很多新的人造景观，对本土植物物种不利。植物种类丰富度与景观多样性指数呈正相关，而景观破碎化指数可能仅影响珍稀濒危植物的分布。景观异质性也影响植物多样性，Cornelis和Hermy [ 30 ] 比较城区公园与郊区公园发现，公园生态异质性增加有利于提高生物多样性，较大面积的公园比较小面积的公园对于保护生物多样性更为有效。所以城市景观格局的变化对植物的多样性造成了很大的影响。 6.1.3. 保护区环境的污染 导致保护区环境的污染的主要因素：一方面是人类经济活动对保护区生态环境的影响和破坏。在经济发展的过程中，人类在工业以及日常生活中所排放出的污染物随着自然的转移和扩散污染了保护区的生态环境，扰乱了保护区的宁静。再加上人们不合理的资源开发利用，使得经济结构类型、生产力布局方式和城市发展方向都和生态环境的要求不相适应，从而严重影响了保护区的生态平衡；而另一方面是旅游活动对保护区的影响，随着人们经济水平的提高，一些保护区开放了一些景点供人们参观游玩，然而构成自然景观的生态系统对旅游活动本身存在一定的承载能力 [ 31 ] ，这种承载能力由生态系统的结构所确定，超过其承载能力的旅游活动将使旅游区生态系统结构发生变化 [ 32 ] ，这些年来随着旅游的人口日益增多，严重超过了景点生态系统的承载能力，导致景区的土地板结，部分树木死亡，部分山地由于游人过多的攀爬蹬踏，破坏了长期自然条件下形成的稳定落叶层和腐殖层破坏，造成水土流失，树木根系裸露，山草倒伏，对保护区的生态系统带来了严重的危害。 6.2. 生物多样性保护措施建议 6.2.1. 加强保护区建设和管理 保护区的建立对通辽地区生物多样性保护起着关键作用。目前应加强自然保护区建设和管理，制订生物多样性保护战略与总体规划。以科学技术作为基础，科学管理自然保护区，继续开展保护区内生态系统调查和分析，包括其结构、功能稳定性、多样性等方面的研究。研究如何保护生境及生境恢复的方法，深入开展生物多样性研究。对物种进行编目和监测，确定保护生物多样性中心，关键性生境和需要重点保护的物种。针对珍惜植物的濒危现状，在注重就地保护的同时作迁地保护。 6.2.2. 控制外来物种的入侵 生态系统的复杂性和生物物种的庞大，以及外来入侵物种的传播途径和衍生方式复杂，使得人们无法确切的认识和推断出外来入侵物种对生态环境可能造成的影响。所以我们应该加强外来入侵物种入侵机理、扩散途径、应对措施和开发利用途径研究 [ 17 ] ，建立外来入侵物种监测预警及风险管理机制，积极防治外来物种入侵。加强转基因生物环境释放、风险评估和环境影响研究，完善相关技术标准和技术规范，确保转基因生物环境释放的安全性。加强应对气候变化生物多样性保护技术研究，探索相关管理措施。 6.2.3. 促进植物多样性的可持续发展 植被更替、栖息地的破坏以及破碎化和片段化，都能对植物产生大的影响。森林过伐、以及过度放牧和人为活动半径不断扩大，使得生态环境严重破坏。因此，注重生境类型多样性的保护对植物多样性的持续发展具有重要意义。促进野生植物资源可持续开发利用。把发展生物技术与促进生物资源可持续利用相结合，加强对生物资源的发掘、整理、检测、筛选和性状评价，筛选优良生物遗传基因，推进相关生物技术在农业、林业、生物医药和环保等领域的应用，同时促进经济的发展。 6.2.4. 开展科普教育、增强保护意识 提高公众参与意识，开展多种形式的生物多样性科普教育和保护宣传教育活动，引导公众积极参与生物多样性保护，加强学校的生物多样性科普教育。建立和完善生物多样性保护公众监督、举报制度，完善公众参与机制。建立生物多样性保护伙伴关系，广泛调动国内外利益相关方参与生物多样性保护的积极性，充分发挥民间公益性组织和慈善机构的作用，共同推进生物多样性保护和可持续利用。 据调查研究发现影响通辽市市区及周边地区保护地的植物多样性的主要原因为自然概况以及人为因素。 生物多样性评价是生物多样性保护与管理的基础和重要手段。植被的动态变化，是引起物种多样性变化的关键因素。开展生物多样性的调查和评价工作，以评价各地生物多样性的丰富程度，生物多样性的动态变化，是必要的，也是非常及时的。该项工作的开展，对植物多样性的保护、生态环境的改善，建立人与自然和谐的关系，贯彻落实全面、协调、可持续的科学发展观，具有十分重要的意义。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文分别选取了ARIMA、BP神经网络方法对三七价格进行分析预测。首先，采用传统时间序列分析模型——自回归移动平均模型对三七价格进行预测，发现其仅能提取价格变化曲线中的线性特征，对于离群点拟合效果不佳。BP神经网络适用于非线性可分问题求解，结合三七价格数据的波动性和非线性的特征，使用BP神经网络对三七价格进行分析预测，并利用相空间重构方法确定网络输入维数，加快网络结构确定。本文以云南文山地区2010年1月至2015年12月每天的价格数据为实例进行分析，并通过训练得到的模型对2016年1月至3月三七价格进行预测，结果表明利用相空间重构方法优化的BP神经网络预测的结果优于传统的ARIMA模型。 关键词 :三七价格预测，ARIMA模型，BP神经网络 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 近年来，中药材价格呈现普遍上涨的态势，三七作为中药材中的大宗品种，其价格波动更显剧烈。2010年三七120头的年平均单价在310元左右，最高价为510元，2011年相较2010年价格有小幅的上涨但波动不大。而到了2012与2013年120头三七最高价猛长至800元左右，2015年则跌至155元，三七价格波动的剧烈程度可见一斑。 药材价格波动严重干扰了市场的稳定，也给种植三七的药农和以三七为元材料的药企带来巨大的不确定性。因此，运用相关数学模型对药材价格的周期性和波动性进行分析，对未来三七价格走势进行预测，为药农种植和药企采买提供决策支持是很有意义的。
system: [SYSTEM]

user: 2. 三七价格特性分析 2.1. 三七价格上涨及波动的定性分析 影响三七价格上涨和波动的原因众多，主要因素包括需求、成本以及投机行为三个方面。 2.1.1. 需求拉动三七价格上涨 三七是治疗心血管疾病药物的主要成分，其指向性明显，具有其他药物无法替代的功效 [ 1 ] 。随着我国心脑血管疾病的发病群体的不断加大，对以三七为原料的治疗心脑血管疾病药物的需求也呈递增态势，特别是三七总皂苷、三七血栓通、复方丹参片和复方丹参滴丸等药品在市场中日渐走俏。因此，在需求拉动下，三七价格不断地上涨。 2.1.2. 成本推动三七价格上涨 中药材种植成本包括种子种苗价格、劳动力成本、土地成本、交通成本等。自2009年10月以来，三七种苗从过去的0.1元/株，涨到2013年的1元/株；三七种子的价格也从2009年10月之前的几十元/kg，涨到2009~2014年最高时，达到1000元/kg。另外，三七对地理位置、光、热、水、土、气候等条件要求较高，我国适合种植三七的地区有限，随着三七价格上涨，药农跟风种植三七，对土地需求增加，而适宜种植三七的土地有限，导致地租上涨，三七种植成本进一步增加。 2.1.3. 投机因素加剧三七价格的上涨及波动 中药材具有投机品特性，各大药企囤货助推了三七价格的上涨。三七作为治疗心脑血管疾病药物的主要原材料，其市场需求比较稳定，因此，投机资本是导致三七价格波动极大的偏离价值曲线的重要因素。 2.2. 三七价格波动定量分析 2.2.1. 自然因素对价格的影响 1) 种植面积对价格影响分析 从2010年到2013年，三七的价格经历了历史上最大的涨幅，从100元一直涨到800元。图1为2006~2013年云南省三七种植面积变化折线图，图2为2006~2014年云南地区三七产量变化折线图。综合从网上搜集的大量资料可知，此次涨价的诱因主要是云南省2009年到2011年间较低的采挖面积和连年大旱，另外药企和经销商囤积药材也加剧了此番价格增长。 2) 降水量对价格的影响 三七生长发育期要求比较湿润的环境 [ 2 ] ，查看有关三七的新闻和快讯可知每年有关“干旱”的内容集中在每年的第一季度，新栽种三七同时也在三月份左右出苗，因此我们观察一下1到4月的降雨量。图3是文山州附近月值降水量统计。 直观上看旱情较严重的三年的共同特点是2月和3月的降水量偏低，4月份降水量比较充足，一般是旱情解除的月份；而同时尽管2011年2月的降水量极低，但是3月极高的降水量在一定程度上缓解了旱情，所以2011年的三七报道并未关注旱情。综合来看图中红色着重的年份为旱情较为严重的3年，同时也是三七价格飙升的三年，因此降雨量对三七价格具有显著影响。 3) 寒潮对价格的影响 三七产区的地貌复杂，地势起伏大，造成气温的垂直差异显著，冬春季及夏末秋初，受大气环流冷空气侵袭的影响，造成短时性及局部的霜冻和低温灾害，特别是低温冷害，气温骤然降低至作物生长的临界值以下造成的危害较大，这类情况几乎隔数年就可能出现 [ 2 ] [ 3 ] 。图4在日值价格曲线上用红圈标出了2010~2016年间云南地区5次较大的暴雪和寒潮的发生日期。 观察可知，只有前两次寒潮之后价格曲线上升，而后三次寒潮之后价格并没有改变甚至在第3次寒潮后还下降。另外第一次寒潮过后价格的上升并没有超过其附近的价格波动区间，可以认为寒潮对这次上升的贡献几乎可以忽略不计。进一步观察可知在第一次寒潮过后11天左右价格发生上升，在第二次寒潮过后17天左右价格发生的上升，中间间隔了很长的时间，综上我们认为寒潮并不会抬升三七的价格。 在气候因素中，目前只发现干旱这种长时间大面积气候现象会对三七的价格整体走势产生影响。另外，降雨量和采挖面积是影响价格整体走势的两个重要因素。在整体走势的预测中，降雨量可通过天气预报提前估计，而今年的采挖面积也大概可以通过去年的二年生三七在地面积普查估计。 2.2.2. 三七价格波动规律分析 影响三七价格波动的外界因素众多，并且各自之间存在较强的相关性。然而，各因素之间的相关关系、对波动的影响程度最终都体现在价格上，因此本文从历史价格走势来对未来价格进行预测。 图1. 2006~2013年云南省三七种植面积变化折线图 图2. 2006~2014年云南地区三七产量变化折线图 图3. 2007~2012年云南每年前4个月降水量柱状图 图4. 2010~2016年间云南地区寒潮记录 1) 三七价格周期性变化规律 图5为2010年至2016年每年12个月份120头三七的月平均价格。我们将2010年与2014年、2011年与2015年、2012年与2016年的价格曲线图进行对比发现：虽然整体价格高低有差距，但每组中两条曲线的走势大致相同。 为了更直观的观察，本文给出了将每组的价格曲线对比图，分别如图6、图7和图8所示。 2010年与2014年的对比图中可以看出，2010年与2014年的120头三七价格都是在第12周左右开始上涨，在第21周左右出现下跌，又在43周左右小幅回升。 2011年与2015年进行对比发现，这两年三七价格都相对平稳，并且都在年末时出现上扬趋势。 2012年与2016年价格曲线进行对比，这两年的价格走势也是大致相同。 由以上三组价格曲线图的对比情况，我们可以初步确定，三七价格波动周期大概为四年，而这与三七的生长周期正好吻合。三七的生长周期长达3年，当市场上价格出现下跌时，再减少三七的种植面积已经来不及了，当年产的三七3年前就已经种植在地里，三七价格表现在市场上会有一定的滞后，因此确定三七的价格波动周期为四年左右。 2) 三七价格季节性变化规律 图9为2010年至2016年每年四个季度三七平均价格折线图。从图中我们可以清晰的看出：每年第一季度末第二季度初和第三季度末第四季度初，三七的价格会出现大幅度上涨，波动较为剧烈。 在统计学中，方差反映了数据的波动情况。为了说明以上价格波动情况的猜想的正确性，通过绘制价格方差折线图来进行验证。如图10所示，三七价格方差在每年的2、3月份和9、10月份较大，说明三七价格在这四个月波动明显。 三七价格的季节性波动情况也正好符合三七的采收情况。在交易市场中，三七分为冬三七和春三七。冬三七在每年春节过后进行采挖，3、4月份上市；春三七为每年8、9月采挖。春节过后，随着药企购货计划的开启和新三七的上市，三七的购销热度上升，价格也随之上涨。 图5. 2010年至2016年120头三七价格(月均价)走势 图6. 2010与2014年价格曲线对比 图7. 2011与2015年价格曲线对比 图8. 2012与2016年价格曲线对比 图9. 120头三七季度平均价格走势图 图10. 价格方差折线图
system: [SYSTEM]

user: 3. 基于ARIMA的三七价格预测 3.1. ARIMA模型 通过三七价格数据分析，三七价格曲线具有时序性、周期性和季节性的特点，因此三七价格预测属于典型的时间序列分析问题。 自回归移动平均(ARMA)模型是传统的时间序列分析模型，其广泛应用于股票、期货等时间序列分析 [ 4 ] 。ARIMA模型以AR模型和MA模型为基础“混合”构成，包含了自回归和移动平均2种成分 [ 5 ] 。 模型记作ARMA(p，d，q)，其中d代表对原序列进行差分的阶数，p代表自回归成分的阶数，q代表移动平均成分的阶数； 是自回归系数，描述了 对 的影响程度； 为移动平均系数， 是随机干扰误差项 [ 6 ] 。 3.2. 数据预处理 1) 时间维度确定 实验分析所用数据为2010年1月至2016年3月每天的三七价格，为了提高计算精度和效率，需要首先确定价格频域(时间维度)。 2010至2016年间，2010年的价格小幅波动最为频繁，因此选取2010年的价格数据作为分析对象，来确定最大的有效时间维度。 图11为2010年三七日价格曲线，从中可以看出，一周7天内的价格无明显差异；而一个月中各周间的波动则较为明显，因此选取前1个月的数据来预测下月里每周的平均价格。 2) 数据归一化 不同年代经济水平不同使得价格基数不同，为了消除这种影响需要对数据进行归一化处理。另外，进行归一化处理后的数据可以消除不同量纲之间的影响，同时加快程序运行时的收敛速度。 3.3. 数据集介绍 实验所用数据集为2010年1月至2016年10月每周的平均价格，其中2010年至2015年的数据作为训练集，2016年1月至3月的数据作为测试集。每一样本包括每月五周的周均价，即： 。2010年至2015年共5年，60条样本，因此测试集为 的矩阵。如表1所示为2010年的样本资料阵。 3.4. 模型建立 通过使用EVIEWS软件对云南文山地区2010年1月至2015年12月每周的价格进行分析和预测。 1) 序列平稳性检验 时间序列分析过程中，为防止回归分析中存在伪回归，不能够真实的反映因变量和解释变量之间存在的均衡关系，因此需要对序列进行单位根检验，以确定序列的平稳性。通过对2010年1月至2015年12月每周的三七价格进行ADF检验，图12为ADF检验图。从图中可以看出ADF值为−0.88426均大于显著性水平分别为1%，5%，10%时的临界值，因此该序列不稳定。 2) 差分平稳化 对原始序列进行差分变换可以将不平稳序列转换成平稳序列。实验中对原序列进行一阶差分，再次对差分后的序列进行单位根检验，得到一阶差分序列单位根检验结果如图13所示，其ADF值为−21.12798，均小于显著性水平为1%，5%，10%的临界值，因此可确定差分后的序列为平稳序列，且d = 1。 3) 模型定阶与数据预测 模型定阶过程主要是为了确定p、q两个参数，通过逐步试探方法最终确定模型ARIMA(2，1，2)为最佳模型。利用ARIMA(2，1，2)模型对2010年1月至2015年12月的价格进行拟合预测，从图14可以看出模型拟合偏差为0，方差为0.000024，所以ARIMA对训练数据的拟合效果较好。 使用所得模型对2016年1月至3月的价格进行预测，预测值与实际值对比如图15所示。 从图15中可以看出ARIMA模型对2016年前两个月的三七价格预测比较准确，但3月份数据偏差较大。综上所述，ARIMA模型能较好的预测短期数据的趋势，但对于非线性变化规律预测效果较差。 图11. 2010年三七日价格波动曲线 图12. 初始序列单位根检测结果图 图13. 一阶差分单位根检验 图14. 模型预测结果图 图15. 2016年1月至3月周均值实际值与预测值对比图 Table 1 Weekly price of pseudo-ginseng sample data matrix in 201 第一周 第二周 第三周 第四周 第五周 2010~1 200 202.8571429 205 205 205 2010~2 215 220 220 220 220 2010~3 320 360 364.2857143 420 500 2010~4 506.6666667 504.2857143 500 431.4285714 420 2010~5 420 420 420 420 335.7142857 2010~6 302 300 282.8571429 280 267.5 2010~7 230 230 230 240 254.2857143 2010~8 260 265.7142857 270 285.7142857 300 2010~9 300 317.1428571 320 305.7142857 292 2010~10 280 280 288.5714286 307.1428571 300 2010~11 325 339.2857143 345 345 345 2010~12 333.75 330 330 324.2857143 326.6666667 表1. 2010年120头三七周价格样本资料阵
system: [SYSTEM]

user: 4. 基于BP神经网络的三七价格预测 ARIMA模型虽然对短期数据变化趋势具有较好的预测效果，但其对非线性变化因素的感知能力较差 [ 7 ] ，对价格波动曲线中的离群点预测效果不佳。而BP神经网络属于多层感知器，适用于求解非线性可分问题。为解决这个问题，引入BP神经网络算法。 4.1. BP网络预测模型 要解决非线性可分问题，需要使用具有多层功能神经元的神经网络模型。本实验选用“多层前馈神经网络”作为预测模型，使用误差反向传播算法进行参数调整。 如图16所示为“M-P神经元模型”，神经元接收来自n个其他神经元传递过来的输入信号，并通过带权重的连接进行传递，通过“激活函数”处理以产生神经元的输出。多隐层前馈神经网络模型，输入层神经元接收外界输入，隐层与输入层神经元对信号进行加工，最终结果由输出层神经元输出。 图16. M-P神经元模型 实验所用数据集为2010年1月至2016年10月每周的平均价格，训练集、测试集、检验集按70%、15%、15%进行随机划分。由于周数据的数据量较少(360组)，根据Haykin提出的经验性公式 [ 8 ] 决定使用10周的数据来预测下一周的数据。因此，BP网络输入层包含10个节点，输出层为一个节点。 网络层次结构确定之后，需要设置层与层之间信息传递所用传递函数。根据实际交易经验，将初始学习率设为0.1，期望达到的最小错误率为4 × 10 −5 ；另外，具体实验表明当迭代次数达到10，000次之后，模型错误率趋于稳定，因此迭代次数设为10，000次。网络结构参数设定如表2所示。 在其他条件不变的情况下，分别用logsig和tansig作为激活函数对整理后的数据进行测试，选取预测结果误差较小的tansig函数为输入层与隐含层的传递函数；通过控制变量法在保证其他条件不变只改变隐层神经元个数的情况下发现隐含层节点为9个时预测误差较小。输出层传递函数一般选用purelin函数，以保持输出的范围 [ 9 ] 。 实验结果如图17所示，神经网络的预测结果相较于ARIMA有了较大提升，价格在跌势时下降的更快，对跌势预测地更精确，嗅觉更灵敏。 4.2. BP网络结构优化 神经网络的关键问题为确定网络结构，包括输入节点个数，隐层数，隐层节点个数和输出层节点个数 [ 10 ] [ 11 ] 。实际问题中，根据经验直观判断网络输入输出节点个数往往无法取得好的预测结果，既费时又费力。因此，不能仅根据经验值来确定网络的结构，为了解决此问题，引入相空间重构 [ 12 ] [ 13 ] 对BP神经网络结构进行优化。 1999年，H.S. Kim等人基于嵌入窗法的思想提出了C-C方法，该方法使用关联积分同时估计出时延与嵌入窗，是估计相空间重构参数延迟时间 和延迟时间窗 的有效方法 [ 16 ] 。 估计延迟时间 和延迟时间窗 的C-C方法通过计算以下3个量： (1) (2) (3) 其中， ，σ为给定时间序列的标准差， 。由 的第一个极小值所对应的时滞t计算 ，由 的最小值所对应的时滞 计算时间窗 ， 为 采样间隔。 Table 2 BP network structure related parameters tabl 参数 值(单位) 迭代次数(Epochs) 10000 (次) 学习率(lr) 0.1 目标(goal) 4 × 10 − 5 表2. BP网络结构相关参数表 图17. 初步神经网络预测值与真实值对比图 C-C方法中关键的量 定义为 (4) 其中，m = 2，3，…，关联积分为 (5) 价格曲线具有一定的混沌性 [ 14 ] ，借助相空间重构确定BP网络的输入维数。首先使用C-C方法计算相空间的嵌入维和时间延迟 [ 15 ] 。结果图18所示。 从图18观察得到时延和嵌入窗口的变化趋势，时延在7 s时取得最小值。根据Haykin et al.提出的经验性公式确定BP网络的输入维数为7，即使用7周的数据来预测下一周的数据。另外，为了让网络学习到周期性额外增加一维ID，用来标志目标周在一年内的位置，如一年52周中的第3周，其ID为3。网络只设置一层隐含层，隐含层有8个节点，包括上一时刻的输出结果和本时刻的输入。最终所得优化后的BP神经网络结构如图19所示。 2) 网络训练与预测 优化后的BP神经网络的三七价格预测模型所用数据集仍为2010年1月1日~2015年12月31日的三七周价格，训练集、测试集、检验集按70%、15%、15%进行随机划分。优化后BP神经网络对2016年的预测效果如图20所示。从图20中可以相较于输入节点为10个的神经网络，优化后的BP神经网络在涨势预测地更精准一些，在跌势时预测价格下降缓慢，预测值曲线更贴近于真实值曲线。 图18. 相空间嵌入维与时间延迟分析结果图 图19. 优化后BP神经网络结构图 图20. BP神经网络2016年三七价格预测
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 此次实验中共使用了ARIMA、BP神经网络对2010年1月至2015年12月的周价格进行学习，利用2016年1月至3月的周价格对模型进行预测，实验结构表明BP神经网络对非线性价格波动曲线具有更好的预测效果。另外，为了更客观的确定神经网络结构，提出了相空间重构的方法来确定神经网络输入节点的个数，进一步提高了神经网络的预测精度。 未来的研究方向可以考虑使用集成算法将ARIMA算法和BP神经网络进行结合，使用组合模型同时提取价格曲线的线性和非线性规律，达到更好的预测效果。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 基于GIS的空间分析方法，采用2000、2017年遥感影像和DEM为数据源，运用景观格局指数、核密度估计、统计分析方法，探讨典型草原牧区正蓝旗在2000~2017年聚落的时空分布特征，进一步分析聚落形成与发展的主要影响因素。结果表明：① 2000~2017年的17年间，正蓝旗聚落分布及规模的时空特征呈现急速增长的态势，聚落分布整体较为聚集，呈“南密北疏”的空间差异，整体分布格局与该研究区的地形地貌类型密切相关。② 区域上，聚落分布格局呈现出明显的区域差异性。随着海拔和河流的变化，聚落斑块数和规模趋于正态分布态势，随着道路和坡度的变化，聚落斑块数和规模布局均逐级递减。③ 水文、交通及地形地貌等地理要素对正蓝旗聚落区位的选择起到很大的限制作用，这三个因素也是决定聚落空间分布的主导因素。总体上，分析本牧区聚落的发展变化及驱动力，可对整个牧区聚落空间布局调整、优化提供重要的借鉴价值。 关键词 :聚落，时空特征，形成机制，牧区 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 牧区聚落是牧民生活与所处环境相互作用形成的，是聚落地理学研究的重点内容之一 [ 1 ] 。近年来，由于受重城轻乡思维观念的潜移默化影响，中国城乡差距逐步拉大，乡村牧区落后主要表现在旗县发展无序、聚落布局散乱、公共基础设施落后等方面，国务院在2011年曾指出要加大牧区的基础设施建设、畜牧业结构调整、产业转型升级等，从而改善牧民的生活状况。在国家战略大背景下，改善牧民生活环境，加强基础设施建设成为当前亟待解决的问题之一，而聚落空间格局及其空间演变过程分析是基础工作，因而关于牧区聚落分布特征及现状驱动因子的研究已成为中国地理学界以及相关学科领域研究的热点。 纵观国内外关于聚落研究的相关文献，国外对于聚落的研究大致起步于19世纪初，德国地理学家科尔首次研究了聚落地理，随后逐步发展为独立的学科。从研究进展来看，大致可分为四个阶段：在20世纪20年代前的时期，主要集中于自然环境因素对聚落的影响 [ 2 ] 。20世纪20年代至60年代，主要从聚落的形成、分布、区位条件进行分析 [ 2 ] - [ 7 ] 。直到80年代，研究方法采用定性与定量分析相结合，研究领域也大为拓展 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] 。20世纪80年代以后，研究内容多侧重于聚落演变、规划、可持续发展等方面 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] 。总体上看，研究方法经历了由简单到复杂的过程，研究内容上从空间向人文方面倾斜。在20世纪30年代，这些想法引起了国内学者的关注，随后关于聚落的相关研究开始逐渐兴盛起来。近些年关于聚落分布特征及形成机制方面的文献资料丰富，从研究进展来看，大致可分为五个阶段：在20世纪50年代前的时期，主要偏向于区域地理理论分析影响因素 [ 14 ] 。20世纪50年代至20世纪60年代中期，开始从定性描述转向用定量方法研究聚落；提出居民点布局规划的原则 [ 15 ] 。到20世纪90年代，主要从聚落的形成与发展、聚落与自然环境之间的关系等方面来研究。直到21世纪初期，采用定性与定量相结合的分析方法，分析聚落的发展问题 [ 16 ] [ 17 ] 。21世纪以来，聚落分析转向为数据化、空间化，研究内容趋于多样化 [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] 。这些研究大部分以城郊区和中国农村为对象，但牧区是中国农村中的一个特殊区域，对牧区聚落的研究成果还不多见，仅有少量文献简单涉及。如：李飞借助不同影响因子上的聚落分布特征来分析农牧交错带内土地利用格局 [ 22 ] ；李康兴运用ARCGIS软件对碌曲县聚落分布特征以及布局优化进行分析 [ 23 ] 等。21世纪以来，随着遥感和GIS空间分析技术逐步发展，可以使用该技术对聚落的空间布局进行研究，如毕硕本利用空间分析方法论证了史前郑洛地区的聚落与河流距离远近的关系 [ 24 ] ，就是很好的例证。当今中国正处于产业结构转型升级时期，现代化和城镇化的快速推进必然导致周边聚落位置分布、结构等发生一定的变化，当下研究聚落布局的时空演变特征及其形成机制，将会对牧区聚落结构调整与优化建设具有一定的现实意义。 正蓝旗位于锡林郭勒盟南部，该地区地形西南高，东北低，南端为低山丘陵、北部为沙地草原，北部的沙地草原和南部的草甸草原构成了研究区典型的地貌类型，主要植被类型为疏林、草甸和荒漠，与其他草原相比，具有自身独特的牧区风光。正蓝旗是距离北京、天津等地区最近的草原牧区，也是京津冀地区生态环境的有利屏障，且北部的沙地草原和南部的沙丘维持着研究区的生态系统，生态环境较为脆弱，随着产业结构调整和工业化进程的加快使得研究区人与地理环境的关系较为紧张。鉴于此，分析聚落的空间分布演变以及规模结构特征，深入分析总结聚落分布特征的形成机制，旨在揭示该地区聚落区位空间结构特征和人与地理环境间的关系。本研究希望为正蓝旗地域空间的重构、科学规划及“十个全覆盖”建设提供一定的科学依据。
system: [SYSTEM]

user: 2. 研究区概况 正蓝旗位于东经114˚55'~116˚38'，北纬41˚46'~43˚07'的锡林郭勒盟的南端(图1)，是我国的重点牧区之一，土地总面积为1.02万km 2 。研究区地势西南高东北低，南端为低山丘陵、北部为浑善达克沙地，地形总体平坦，但较大面积为沙地草原。该区是以寒冷、少雨为特征的温带半干旱大陆性季风气候，气温变化剧烈，年平均气温为−0.5℃~1.5℃，降水季节分布不均，年平均降水量在365 mm。地表水由闪电河和查干诺尔两大水系组成，交通干道以G207及S105、S27、S308为主相互交织。正蓝旗现辖4个镇，3个苏木，2个农牧场，127个行政嘎查村，随着城镇化与工业化的推进，剩余劳动力进城打工使得人口流动不断增强，有些定居市区、有些返乡后根据自己的能力改善住房条件，使得牧民生活居住方式发生了较大变化，截至目前，正蓝旗共有616个典型聚落点，较17年前，研究区聚落空间布局特征表现出明显的差异性。