DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 摘 要 利用2010~2018年廊坊市暴雨资料，应用数理统计、能量天气学等方法对廊坊市局地暴雨的时空分布、环流形势、温湿能量特征等进行了深入分析，结果表明：1) 局地暴雨具有明显的分散性分布、较大强度差异，年际分布不均匀以及多发时段长、强度偏强等天气气候特征；2) 局地暴雨的大气环流形势主要有四类，其中有两类不属于暴雨的典型天气学概念模型，约77.5%的局地暴雨产生在与暴雨环流形势不相似的条件下；3) 局地暴雨产生前，温湿能距平较常年明显偏高，无短时强降水的局地暴雨较短时强降水超过50 mm/h的局地暴雨其各种能量明显偏小；4) 60%以上的局地暴雨，温湿能量较暴雨日前一天有不同程度下降。上述这些信息可为局地暴雨预报提供参考思路。 关键词 :局地暴雨，温湿能量，特征 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 暴雨(降水量 ≥ 50 mm/d)是我国主要的灾害性天气之一，区域性暴雨常常带来大范围的洪涝灾害，如：京津冀地区2012年“7.21”、2016年“7.20”、2018年“7.24”大暴雨、特大暴雨等造成京津冀大范围的洪水灾害。局地暴雨虽不及区域性暴雨的影响范围大，但常常由于局地性强、突发特征等而给人们的生产、生活带来不利影响，甚至是严重的损失和生命的代价，如：2011年6月23日北京城区局地大暴雨，造成交通拥堵，两人因暴雨落水死亡；2010年8月8日甘肃省舟曲县局地强降雨引发特大泥石流，造成上千人死亡，经济损失达2亿元以上等等。此外，由于局地暴雨相对大范围暴雨更具有环流形势不典型、气象条件不清晰、机制机理模糊、定位预报困难等特点，一直是暴雨预报业务最难攻克的难题之一。目前，国内外有一些专家学者针对暴雨及其相关问题进行了研究。如李津等 [ 1 ] 、杨晓亮等 [ 2 ] 从暴雨产生的机理方面分别研究了2005年6月25日北京城区的大到暴雨、2007年7月18日河北省东北部和南部的局地暴雨，分别认为是低层弱冷空气触发了高不稳定能量引起了对流发展和地面强辐合抬升触发不稳定能量释放产生了强对流造成局部暴雨产生；张智等 [ 3 ] 从灾害性天气影响角度研究了河套地区暴雨特征，得到河套地区局地暴雨多、区域暴雨少，因灾经济损失十分巨大的结论；丁一汇、单机坤等 [ 4 ] [ 5 ] 从地气相互作用方面研究了地气间水汽热量交换的特点，为研究暴雨天气的产生提供了一些思路；毛冬艳等 [ 6 ] 从观测实验角度，分析研究了暴雨过程中边界层的气象要素变化对暴雨发生发展的作用；Ek等 [ 7 ] 从边界层相对湿度演变的角度指出了自由大气中水汽的含量与强对流天气落区的关系；郭立平等 [ 8 ] 从暴雨精细化落区预报的角度探讨了地气要素配合蕴含的暴雨精细化落区预报指标。 上述研究对深入认识局地暴雨的成因及其影响，具有积极意义。但对局地暴雨过程的温湿能量特征及变化没有深入研究，甚至没有提及到，对局地暴雨的落区预报参考意义有限。为了找到局地暴雨的近地面大气能量的分布与变化特征，进而提高其落区定位的预报水平，本文将对2010~2018年冀中廊坊市40次局地暴雨(辖区内气象观测站单站暴雨，下同)的温湿能量分布与变化进行深入分析，以期揭示及得到局地暴雨的近地面大气能量变化特征和预报指标，为局地暴雨的落区定位预报及提高预报时效提供有效参考依据。
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user: 2. 资料来源及方法 局地暴雨资料为2010~2018年间冀中廊坊市辖区内9个气象观测站任意一天的单站暴雨日；气温、水汽压、20 cm地温资料为暴雨站自动观测站气象资料。 地面大气能量 [ 9 ] 的定义和公式为： 感(显)热能距平： E T ′ = Cp ( T − T ¯ ) ，式中Cp为定压比热，T为气温(K)， T ¯ 为暴雨站1981~2010年气温平均值。 水汽相变潜热能(潜热能)距平： E e ′ = L ( q − q ¯ ) ，式中L为凝结潜热(J/kg)，q为空气比湿(g/kg)， q ¯ 为暴雨站1981~2010年比湿平均值。 温湿能： E t ′ = E T ′ + E e ′ 各能量距平的日值为02、08、14、20时四个时次的总和。
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user: 3. 局地暴雨的分布特点 廊坊市地处北京、天津两大城市之间，辖9县市。根据9个气象观测站的数据统计发现，2010~2018年间廊坊市共出现单站暴雨40天，平均每年4.4天，占该期间廊坊市暴雨总日数(68天)的58.8%，各单站暴雨日数分布不均匀(图1(a))，其中三河、固安、大城三县市单站暴雨日数为6至8天，固安最多有8天，最少为香河站和文安站均为2天。从年的分布看(图略)，局地暴雨日逐年分布不均匀，最多2017年有10个局地暴雨日，最少2个出现在2012年、2014年和2016年。从旬、月分布看(图1(b))，廊坊市局地暴雨主要出现在4~9月，7月最多有16天，8月次之13天；7月上旬至8月中旬是高发时段，每旬均有5~6天，其中7月上旬、8月中旬最多有6天；局地暴雨日最早日期为4月21日出现在2011年，最晚日期为9月2日出现在2012年。 局地暴雨雨量以100 mm/d以内为主，暴雨日的平均降水量为58 mm~92.9 mm，最大出现在文安，最小出现在廊坊市区；有3天3站次出现大暴雨，最大日暴雨量为133.4 mm，出现在2017年8月2日大城站。 局地暴雨的小时降雨量最大为16.6 mm/h~67.9 mm/h，最大出现在文安站2017年7月15日，最小出现在2017年5月22日廊坊市区站。有35次(占比87.5%)局地暴雨伴有短时强降水(20 mm/h)，其中有6次暴雨过程短时强降水时数达2~3 h，25%的局地暴雨过程小时降雨量达到≥50 mm/h的强度。 分析局地暴雨的降雨时间长度得到，局地暴雨过程降雨时长主要为2~18小时，其中降雨时长在5~10小时的个例最多，占比达55%；其次≥11小时，占比27.5%，5小时以内最少，占比为17.5%。 从上述分析可见，廊坊市局地暴雨具有局地性强、分散性分布、强度差异较大，年际分布不均匀、以及多发时段长、强度偏强等特征。
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user: 4. 局地暴雨的环流形势特征 上述已经提到，局地暴雨相对大范围典型的暴雨过程气象条件不清晰，预报难度大。进一步总结局地暴雨日500 hPa高空大气环流形势发现，主要有4种环流形势，分别为：高压脊前波动槽(涡)型，简称Ⅰ型(图2(a))，Ⅰ型出现最多占比达50%；高压脊控制型(图2(b))，简称II型，出现最少占比达5%；高空低涡(东蒙低涡、河套低涡、华北低涡等)型(图2(c))，简称Ⅲ型，出现次多占比27.5%；高空槽型(图2(d))，简称Ⅳ型，占比17.5%。经与河北省气象局 [ 10 ] 总结的河北省暴雨的主要环流形势相比，上述I型、II型均没有提到，而这两类形势在局地暴雨中占比达55%，对其余局地暴雨的环流形势进行对比分析发现， 图1. 廊坊市局地暴雨分布日数(a)及旬月分布(b) 图2. 廊坊市局地暴雨的环流形势类型((a) 脊前波动槽型；(b) 高压脊型；(c) 高空低涡型；(d) 高空槽型) 基本符合河北省暴雨环流形势的个例达9例，占比22.5%，另22.5%的局地暴雨，其大气环流形势相比河北省典型暴雨形势存在环流形分布相似，但影响系统的位置明显偏移或强度偏弱。由此可见，大部分(77.5%)局地暴雨产生在与典型暴雨环流形势明显不同的条件下，因而预报具备相当大的难度。 针对第III型、第IV型大气环流形势下的局地暴雨，其可预报的概率存在，但对第I型、第II型的大气环流形势条件，明显不符合暴雨的天气学典型概念模型，因而预报暴雨的概率非常低。但此两类环流形势却是局地暴雨的主要大气环流控制类型，因此需要深入分析。总结第I型、第II型局地暴雨的主要大气环流配置特征得到：高低空影响系统配置表现为浅薄系统，降雨产生前500 hPa高空表现为干冷空气控制，700 hPa、850 hPa高空存在切变线、地面均为辐合低压场控制。造成暴雨形成的原因是：近地面高温高湿条件，大气层结不稳定，地面辐合场造成气流上升运动，与高空冷空气相遇，形成降雨或对流性降雨天气，局地可产生暴雨，但怎样的近地面气象条件可能是暴雨落点，仍需要进一步分析。
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user: 5. 局地暴雨的温湿条件 暴雨天气的产生通常具备有利降水产生的大尺度环流背景，大范围、明显的暴雨过程常常产生在典型的暴雨环流形势背景下，局地暴雨的产生更多与中小尺度系统以及局地的下垫面温湿条件密切相关。 总结40次局地暴雨站前一天及当天日最高气温、日平均水汽压、20 cm日平均地温 [ 11 ] 特征发现(表1)：局地暴雨产生过程中，前一天各站日最高气温 ≥ 28℃的比例、日平均水汽压 ≥ 20 hPa的比例以及20 cm日平均地温 ≥ 20℃的比例均超过85%，日最高气温 ≥ 25℃的比例、20 cm日平均地温 ≥ 20℃的比例均达95%，表明局地暴雨产生前各站近地面及浅层地温具有高温、高湿及较强的储热条件；暴雨产生日，除日平均水汽压 ≥ 25 hPa、20 cm日平均地温 ≥ 20℃的条件与前一天持平外，其余各条件均有不同程度下降，其中以日最高气温 ≥ 28℃的比例下降幅度为最大，达37.5%，其次为20 cm日平均地温 ≥ 20℃下降的比例，达20%。由此可见浅层地面及近地面大气的高温、高湿、储热热量的释放参与了暴雨过程的产生，而暴雨的产生又使得高温、高湿、高热的环境得以缓解，而前一天日最高气温 ≥ 28℃、日平均水汽压 ≥ 20 hPa、20 cm日平均地温 ≥ 25℃也是廊坊市局地暴雨产生的有利温湿能量条件之一。 Table 1 The temperature， humidity and heat conditions of local rainstorm in Langfang cit 日平均水汽压(hPa) 日最高气温(℃) 20 cm日平均地温(℃) ≥20占比(%) ≥25占比(%) ≥28占比(%) ≥25占比(%) ≥25占比(%) ≥20占比(%) 前一天 87.5 55 87.5 95 87.5 95 当天 85 55 52.5 77.5 67.5 95 表1. 廊坊市局地暴雨的温湿热条件
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user: 6. 局地暴雨的温湿能量变化特征 各种天气的发生、发展和消亡过程都伴随着大气能量的转换过程。能量分析在对流性天气的预报中也有较好的效果 [ 9 ] [ 12 ] 。 利用上述第2节中的公式分析40次局地暴雨的温湿能量分布特征。通过计算得到(图3和图4)，局地暴雨产生前一天该站近地面感热能距平值平均为3.8 × 10 3 J/kg，距平值 ≥ 0的比例达70%，≥3 × 10 3 J/kg的比例达60%；而暴雨日当天感热能距平值平均为−6.4 × 10 3 J/kg，≥0的比例仅为27.5%。此外，在无短时强降水的局地暴雨过程中，其降水时间长度普遍超过10小时，暴雨站前一天感热能距平值平均为−0.48 × 10 3 J/kg，当天为−11.6 × 10 3 J/kg，除有一次暴雨日当天感热能距平上升外(暴雨后气温快速回升)，其余均表现为感热能距平较前一天明显下降；在短时强降水 ≥ 50 mm/h的局地暴雨过程中，降水时间长度均在8小时以下，暴雨站前一天的感热能距平值平均为6.8 × 10 3 J/kg，当天为−3.6 × 10 3 J/kg，其中80%的暴雨日感热能距平较前一天明显下降，另20%的局地暴雨由于降水时间出现在暴雨日当天的傍晚，其余02、08、14时次感热能距平依然较大，也可造成日距平值较暴雨前一天略大。 分析局地暴雨的潜热能距平发现(图3和图4)，局地暴雨前一天该站近地面潜热能距平值平均为17.3 × 10 3 J/kg，为正距平的比例达80%，≥5 × 10 3 J/kg的比例达72.5%；暴雨日当天潜热能距平值平均为11.9 × 10 3 J/kg，≥0的比例下降为70%，≥5 × 10 3 J/kg的比例达67.5%，表明在强降水过程后地面潜热能也有明显的消耗过程。同样看到，在无短时强降水的局地暴雨中，其前一天潜热能距平值平均为12 × 10 3 J/kg，暴雨当天平均为1.5 × 10 3 J/kg，除一个局地暴雨外，其余暴雨日潜热能距平值均为下降；有短时强降水 ≥ 50 mm/h的局地暴雨过程中，其前一天潜热能距平值平均为21 × 10 3 J/kg，局地暴雨日当天平均值为15 × 10 3 J/kg，其中60%的暴雨日潜热能距平值较前一天均为下降；另40%潜热能距平值上升的个例，分析02、08、14、20时的潜热能距平值发现，在局地暴雨产生的临近时次，依然存在暴雨后潜热能距平值下降的现象。 分析局地暴雨的温湿能距平值发现(图3和图4)，暴雨产生前一天暴雨站温湿能距平值平均为21.1 × 10 3 J/kg，距平值 ≥ 0的比例达77.5%，≥5 × 10 3 J/kg的比例达75%；暴雨日温湿能距平值平均为5.6 × 10 3 J/kg，距平值 ≥ 0的比例下降为55%，≥5 × 10 3 J/kg的比例达47.5%，85%的暴雨个例温湿能距平值较暴雨前一天下降，另15%的暴雨个例由于雨后气温或水汽压的明显快速回升，其中水汽压上升一般 ≥ 2.5 hPa，使得暴雨日温湿能距平值高于暴雨日前一天。在无短时强降水的局地暴雨过程中，其前一天温湿能距平值平均为11 × 10 3 J/kg，当天为−10 × 10 3 J/kg，除一个暴雨过程外，其余暴雨日温湿能距平值均为下降；在短时强降水 ≥ 50 mm/h的局地暴雨过程中，其前一天温湿能距平值平均为27.9 × 10 3 J/kg，当天平均值为11.9 × 10 3 J/kg，80%的暴雨过程温湿能距平值较前一天下降，其余20%的暴雨个例也由于雨后气温或水汽压的明显快速回升，导致温湿能距平值上升，但同样存在局地暴雨发生的临近时次暴雨后温湿能距平值较发生前下降的现象。 综合上述分析可以看出，廊坊局地暴雨产生前暴雨站近地面大气感热、潜热、温湿能均以较多年平均状态偏高为主要特征，其中感热能距平平均值达3.8 × 10 3 J/kg，潜热能距平平均值达17.3 × 10 3 J/kg，温湿能距平值平均达21.1 × 10 3 J/kg；无短时强降水的暴雨过程其感热、潜热、温湿能距平值普遍较平均值偏小，而短时强降水超过50 mm/h 的局地暴雨其各种能量则较平均值明显偏大；60%以上的局地暴雨产生后，各种能量均较暴雨产生前一天有不同程度下降，其中温湿能下降幅度最大，感热能其次，潜热能最小；另≤40%的局地暴雨过程，各种能量较暴雨产生前偏大，其中温湿能增加的比例达15%，感热能增加的比例为17.5%，潜热能增加的比例达40%。暴雨后能量增加的原因，一是暴雨产生的时间在夜间至早晨或者傍晚时段，暴雨日当天最高气温较暴雨前一日高；二是暴雨日水汽压上升，水汽压上升的局地暴雨中，有94%伴短时强降水。上述这些变化信息可为局地暴雨的预报和防御提供参考依据。 图3. 廊坊市局地暴雨的温湿能距平分布 图4. 廊坊市有无短时强降水的两类局地暴雨温湿能距平分布
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user: 7. 结论与讨论 1) 廊坊市局地暴雨具有局地性强、分布分散、强度差异较大，年际分布不均匀、多发时段长、强度偏强等天气气候特征。7月上旬至8月中旬是局地暴雨的高发时段，87.5%的局地暴雨过程伴有短时强降水，55%的局地暴雨降雨时长在5~10小时。 2) 廊坊市局地暴雨产生的有利温湿气象条件是：日最高气温 ≥ 28℃、日平均水汽压 ≥ 20 hPa、20 cm日平均地温 ≥ 25℃。 3) 局地暴雨产生前一天暴雨站近地面大气感热、潜热、温湿能距平均以明显偏高为主要特征；无短时强降水的局地暴雨其感热、潜热、温湿能距平值普遍较平均值小，短时强降水超过50 mm/h的局地暴雨其各种能量较平均值明显偏大。 4) 60%以上的局地暴雨日，上述各种能量均较暴雨产生前一天有不同程度下降，其中温湿能下降幅度最大，感热能其次，潜热能下降最小；暴雨日各种能量增加的原因：一是暴雨产生的时间在夜间至早晨或者傍晚时段，暴雨日当天最高气温较暴雨前一天高；二是暴雨日水汽压上升，潜热能增加。
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user: 摘 要 李雅普诺夫第二方法在自然科学研究中有着广泛的应用。大多数的本科生常微分方程教材只是简单地叙述了这种方法，但是对于李雅普诺夫函数的构造方法和具体形式并没有给出详细的介绍。鉴于此，作者归纳总结几种常用的构造方法和形式，为教学提供参考。 关键词 :李雅普诺夫第二方法，稳定性，李雅普诺夫函数 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着人类认识、改造和利用自然能力的不断提高，以及实际应用的需要，人类面临大量非线性问题的处理。在研究过程中，专家学者们发现微分方程理论是处理非线性问题行之有效的工具之一。为了培养研究非线性科学问题方面的接班人，《常微分方程》基础课的教学就起着至关重要的作用。由于在实际系统中不可避免地会出现各种偶然的外干扰，这些干扰往往会影响系统的稳定性，而且只有稳定的状态或过程才有现实意义，所以研究描述实际系统的微分方程解的稳定性对自然科学有着重要的意义和价值。因此，解的稳定性是《常微分方程》教材中非常重要的内容之一。在过去的几十年里，国内外已经出版了许多经典的《常微分方程》教材，例如文献 [ 1 ] - [ 9 ] 。 李雅普诺夫在他的“运动稳定性的一般问题”中创立了处理微分系统稳定性问题的两种方法：第一方法是运用微分方程的级数解，在此之后没有得到很好的发展；第二方法是在不求微分方程解的情况下，借助一个所谓的李雅普诺夫函数 V ( t ) ，并通过微分方程所计算出来的导数 d V ( t ) / d t 的符号性质，就能直接推断出解的稳定性，因此又称为直接法。由于国内大多数本科生的《常微分方程》教材中对如何构造李雅普诺夫函数未给出详细的方法，为了弥补这一不足，作者将归纳总结几种李雅普诺夫第二方法中V函数的构造方法和形式，为教学提供了参考。
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user: 2. 李雅普诺夫第二方法 本节我们简单地叙述李雅普诺夫第二方法。考虑如下自治微分系统 d x / d t = f ( x ) ，     x ∈ R N ， (1) 其中 f ( x ) = ( f 1 ( x ) ， f 2 ( x ) ， ⋯ ， f N ( x ) ) 在区域 | x | ≤ M 上连续且满足初值问题解的存在唯一性条件， f ( 0 ) = 0 。假设存在一个标量函数 V ( x ) 在区域 | x | ≤ M 上有定义且具有连续的偏导数。下面给出两个定义： 1) 若 V ( 0 ) = 0 ， V ( x ) > 0 ( < 0 ) ，当 x ≠ 0 ，则称V为定正(负)函数； 2) 若 V ( 0 ) = 0 ， V ( x ) ≥ 0 ( ≤ 0 ) ，当 x ≠ 0 ，则称V为常正(负)函数。 下面简单地介绍李雅普诺夫的稳定性准则。 定理2.1 李雅普诺夫的稳定性判别法： (C 1 ) 若V是定正(负)函数且 d V / d t | ( 1 ) 为定负(正)函数，则系统(1)的零解是渐近稳定的； (C 2 ) 若V是定正(负)函数且 d V / d t | ( 1 ) 为常负(正)函数，则系统(1)的零解是稳定的； (C . ) 若V和 d V / d t | ( 1 ) 均为定正(负)函数，则系统(1)的零解是不稳定的。
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user: 3. V函数的构造 在应用李雅普诺夫第二方法判断微分系统解的稳定性和渐近稳定性时最大的困难就是如何构造合适的V函数和具体形式。本节将简单地归纳并研究出几种常用的构造方法和形式。 3.1. V函数的构造方法1 对于自治系统，判断其零解的稳定性和渐进稳定性可以构造如下形式的V函数： 其中 a 1 ， a 2 ， ⋯ ， a n 同号， m 1 ， m 2 ， ⋯ ， m n 和n都是正整数。这样构造的V函数都是定号函数且不含t。 例1：考虑下列微分系统零解的稳定性 x ˙ = − x 5 − y 3 ，     y ˙ = x 3 − y 5 解：令 V ( x ， y ) = x 4 + y 4 ，显然V是定正函数。计算其沿着系统的全导数，可得 d V / d t = − 4 x 8 − 4 y 8 为定负函数。则由定理2.1可知上述系统的零解渐近稳定。 例2：考虑二阶微分方程 x ¨ + x ˙ + x = 0 零解的稳定性。 解：上述二阶微分方程等价于 x ˙ = y ，     y ˙ = − x − y 取函数 V ( x ， y ) = x 2 + y 2 ，显然V是定正函数。计算其沿着系统的全导数，可得 d V / d t = − 2 y 2 为常负函数。则由定理2.1可知零解是稳定的。 3.2. V函数的构造方法2 对于非自治系统，判断其零解的稳定性和渐近稳定性往往找不含t的函数 V ( x ) ，用这类函数的优点在于其具有无限小上界，然而这类函数只适用于简单的运动方程。如果用含有t的李雅普诺夫函数 V ( t ， x ) 时，其中 t 0 可以取任意大，此时条件满足就可以了。 例3：讨论如下微分系统 x ˙ = − a ( t ) ( x 2 + y 2 ) x + b ( t ) y ，     y ˙ = − b ( t ) y − a ( t ) ( x 2 + y 2 ) y 零解的稳定性，其中 a ( t ) ， b ( t ) 为连续函数，对于 t ≥ t 0 。 解：取函数 V ( x ， y ) = x 2 + y 2 ，显然V是定正函数且具有无限小上界。计算其沿着系统的全导数，可得 d V / d t = − 2 a ( t ) ( x 2 + y 2 ) 2 . 1) 当从某一时刻 t = T ≥ t 0 之后都有 a ( t ) ≥ 0 ，则 d V / d t 是常负函数。根据定理2.1可知零解是稳定的。 2) 当从某一时刻 t = T ≥ t 0 之后都有 a ( t ) ≥ A > 0 ，则 d V / d t 是定负函数。根据定理2.1可知零解是渐近稳定的。 例4：考虑如下微分方程零解的稳定性 x ˙ = − sin ( t x ) . 解：取函数 V ( t ， x ) = 0.5 x 2 + 1 − cos ( t x ) ，显然V是定正函数。计算其沿着系统的全导数，可得 d V / d t = − t sin ( t x ) 2 ≤ 0 ，当 t ≥ 0 。 根据定理2.1可知零解是稳定的。 3.3. V函数的构造方法3 对于线性常系数微分系统 d V / d t = A X ，有如下结论： 1) 若其特征根 λ j 均有 λ i + λ j ≠ 0 ，   i ， j = 1 ， 2 ， ⋯ ， N ，则对任何负(正)定对称型矩阵C均有唯一的二次型 V ( X ) = X ′ B X 使得 d V / d t = X ′ C X ，其中矩阵B满足 B = B ′ 和 A ′ B + B A = C 。 2) 若其特征根均具有负的实部，则 是正(负)定的。如果系统特征值有正的实部，则V不是常正(负)的。 例5：考虑下列线性常系数微分系统 x ˙ 1 = x 2 ，     x ˙ 2 = − 2 x 1 − 3 x 2 . 解：系数矩阵 A = [ 0 1 − 2 − 3 ] 的特征值 λ 1 = − 1 ， λ 2 = − 2 ，满足 λ 1 + λ 2 ≠ 0 。对于对称矩阵 C = [ − 4 0 0 − 1 ] 。由 A ′ B + B A = C 可计算得 B = [ 4 1 1 1 2 ] 。根据上述方法，可以得到二次型 V ( x 1 ， x 2 ) = 4 x 1 2 + 2 x 1 x 2 + 1 2 x 2 2 . 显然可知V是定正函数。根据定理2.1可知上述系统的零解是渐近稳定的。 注1．判定微分系统非零特解的稳定性，一定要作变量替换，把非零特解转化成新系统的零解，然后用李雅普诺夫第二方法来判定其稳定性。
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user: 4. 总结 由于国内大多数本科生的《常微分方程》教材中对如何构造李雅普诺夫函数未给出详细的方法，为了弥补这一不足，作者归纳总结了三种李雅普诺夫第二方法中V函数的构造方法和形式，为教学提供了参考。此外，作者发现应用这三种方法和形式能够解决大部分的课后习题以及相关考研试题，所以它们完全适用于本科生学习，对高校教师进行《常微分方程》教学有着一定的帮助，这也进一步补充和完善了这方面的教学内容。如有不妥之处，请予指正。
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user: 摘 要 高校课堂教学质量不仅反映出一所大学的综合实力，而且直接影响着人才培养质量。教学中合理地应用师生角色互换教学法，能够充分发挥学生的主体作用，培养学生的自学能力和思维能力，提高学生的综合素质。因此，高校课堂中实施师生角色互换教学法有利于培养适应社会需求的人才。 关键词 :高校，师生角色互换，教学质量 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着现代社会知识更新周期的日益缩短，提高高校课堂教学质量已经成为高等教育发展的核心任务。传统的教学模式过多地关注教师的教而忽视了学生作为主体的学。当今社会致力于知识创新，这就要求教学模式也应随之做出改变才能培养出适应时代需求的大学生。大学课堂教学中适时地实施师生角色互换教学法，可为学生提供了一个自由开放平台，有利于充分发挥学生主体作用，培养学生自主学习能力、创造能力和团队协作能力。
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user: 2. 师生角色互换教学法的内涵 师生角色互换既是一种教学方法，又是一种教学理念。简而言之就是课堂教学中让学生扮演教师角色来讲授知识，而教师充当学生在讲台下聆听。这种教师和学生交换角色的方式，改变了传统教学模式中以教师为中心的单向灌输、学生被动接受知识的局面。师生角色互换是一种素质教育要求的全新的教育理念 [ 1 ] 。传统教学中适时地进行师生角色互换有利于提高学生的自主学习能力、发散性思维和创新精神。
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user: 3. 师生角色互换教学模式的实施步骤 1) 课前沟通，合理选题和分组 实施师生角色互换教学法前首先和学生沟通，获得学生的认可。接着选取难度适中的内容，太难会让学生产生畏惧、不愿尝试；太易不适合学生进行小组探究。最后结合自愿原则合理搭配分组，比如，同一个寝室的同学间相互了解、又熟悉每个同学的擅长之处，能更快地融入一团，因此同寝室的同学参与同一个小组就能够在课余时间便利地进行交流讨论。每个小组还需一个组长负责组织、对每个组员进行明确分工，进行协调工作。 2) 充分备课，开展教学 小组先按照分工搜集资料，再集体备课讨论，教师参与教学方法的指导，最后推选出一个代表上台讲授，教师在台下认真聆听并记录教学中的优缺点以便课后指导。“老师”可以向同学们提问，台下其他同学也可以向“老师”提问。这种新型教学法有利促进形成共同思考和竞赛的课堂学习氛围。当“教师”对台下的提问无法解说或解说不全时，“教师”所在小组其他成员可以帮忙解答，教师可以帮忙引导学生走出思维的困境。最后教师要对教学过程予以点评，要善于发现学生的优点并给予鼓励和表扬，同时也应找出不足予以指导，并对教学中出现的错误观点进行纠正，并对遗漏的重要知识予以补充。
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user: 4. 师生角色互换在提高大学教学质量的意义 1) 唤醒大学生学习的内驱力，调动学习积极主动性 合理选取教材中部分内容进行师生角色互换教学法，这使得大学生心里有了明确的短期学习目标，从而能激发他们的学习动力。从紧张高考步入到大学，很多学生都一时失去了学习目标和方向，而且处于科技产品膨胀的信息时代，手机上网远远比教师授课更吸引学生。老师上面讲、学生被动听的传统教学模式往往导致大学生感觉上课枯燥无味、课堂气氛沉闷、难以调动学生学习的积极性和主动性。所以提高课堂教学质量就是利用有效的教学方法尽可能地控制学生贪玩的本性、最大限度地激发学生学习的动力。师生角色互换这种教学法充分体现了学生的主体作用，激发了学生的学习兴趣，调动了学习积极主动性。 2) 培养自主学习能力，提升专业知识水平 师生角色互换教学过程中只有学生熟练掌握了知识要点，才能更好地讲授出内容，这必然促使学生课前主动分析钻研教材、查阅相关资料。因此不仅激发了大学生的潜能，而且培养了学生的自主学习能力。美国著名教育家曾明确指出：“学习任何东西，最好的途径是自己去发现”。师生角色互换教学模式为学生搭建了一个展现自己的平台，使学生能自己去探寻知识和方法，让学生在讲授的过程中真正掌握知识。师生角色互换中把课堂的主动权还给了大学生，作为学习主体的学生，自然而然地主动去熟悉和刻苦钻研课本和全面而详细地备课及解决疑惑。师生角色互换让大学生在实践活动中培养了自主学习和解决问题的能力，促进了专业知识水平和学习效率的提高 [ 2 ] 。 3) 增进师生情谊，促进教学相长 教学过程需要教师和同学共同参与，才能达到良好的教学效果。传统教学模式中教师高高在上扮演着权威者的角色，学生对教师产生敬畏和戒备心理，造成师生地位不平等。而新颖的教学理念师生角色互换实现了课堂平等自由，消除了学生心理上对老师的隔阂，拉近师生之间的距离 [ 3 ] 。在师生角色互换过程中，学生在花费大量时间和精力的备课过程中能切身体验到教师工作的艰辛，从而懂得尊重教师的劳动，进而在课堂上能自觉遵守纪律、积极主动配合老师课堂工作的开展；教师通过聆听也能清楚了解学生对知识的掌握程度及学习兴趣，真实感受学生的所思和所需，汲取学生好的讲课思路和方法，对自己的教学经验和教学方式进行反思，从而及时调整教学方法和改进教学手段。师生角色互换使教师和学生真正做到了换位思考，促进了师生间对于彼此的了解，增进了师生情谊，从而有利营造良好的课堂学习氛围、提高课堂教学效率，最终实现共赢 [ 4 ] 。 4) 激发学生创新思维能力，培养团结协作能力及沟通和表达能力 传统的教学妨碍了学生的主动思维，束缚了学生的创新能力，而师生角色互换在给定一个课题后，其内容允许学生自由发挥和拓展，这样可以激发大学生的创新思维，发挥他们的潜能 [ 5 ] 。师生角色互换教学模式为学生创建了一个实践平台，学生们在备课、搜集资料、小组分析讨论及内容整理中，能自由探索、大胆创新、积极沟通、自由表达和团结协作，从而能促进大学生的全面发展和综合素质的提高。
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user: 5. 师生角色互换在高校课堂实施中应注意的问题 师生角色互换作为新的教学方法，的确能提高大学生的学习兴趣，营造良好的学习氛围，提高课堂教学质量，但这种教学方法并不适用于所有的教学内容，因此不能取代传统的教学方法。师生角色互换教学法虽然凸显出了学生的主体作用，但教师仍然是教学的指导和引领者，这要求教师首先要对教学内容的难易程度做出准确判断和选择，使教学内容既能激励学生勇于尝试，又能确保学生达到锻炼的目的。此外教学过程中可能出现各种疑难问题，这要求教师要有更强的课堂组织和协调能力，并不断提高自身的专业技能和综合素质。
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user: 摘 要 有机合成对环境污染尤为凸出，其基础有机合成实验教学的改革就显得非常重要；根据实践教学中所出现的环境污染问题，采用绿色催化剂、溶剂、氧化剂、减少原料用量、回收溶剂、催化剂回收活化再利用、产生的酸碱溶液处理重复利用、废气吸收再利用等方法来实现绿色有机合成。实践教学过程中利用这些措施，减少了原料的用量，降低了成本，同时减少了对环境的污染。实践证明，教学效果与传统实验教学一样，能达到锻炼学生实验能力的效果，增强了学生的环境保护意识，提高了教学质量。 关键词 :有机合成，绿色化学，实验教学，探索 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 绿色化学对环境友好、无害、清洁 [ 1 ] ，用科学基本原理、技术和方法去减少或消除那些对环境有害的原料、产物、副产物、溶剂、试剂、气体为基本方法，构思或设计出对环境没有损害的化学合成途径。也是为适应人类可持续发展的要求而提出的全新观念 [ 2 ] ，其主要目的是解决源头污染，同时为我们生活提供一个清洁的环境，使人与自然和谐相处。有机合成是高校化学化工、材料、环境、医学、药学、生命科学 [ 3 ] 等专业重要的基础课，研究与生产过程中需要大量的药品和试剂，特别是化学原料药与医药中间体的合成对化工原料与试剂的需求巨大，然而多数自身有毒、可燃、有腐蚀性及爆炸性，在研究和生产过程中会产生大量三废(废水、废气、废渣)物，对环境污染严重。因此我们从源头进行教学改革探索，引导学生践行绿色合成理念，培养学生的绿色创新能力 [ 4 ] 。同时对我们教师也有较高要求，不仅有渊博的理论基础，还要有深厚的实践经验。当今只要与有机合成有关的相关教育工作者 [ 5 ] - [ 10 ] 都应该意识到绿色合成的重要性，并进行相应的教学改革与探索。本论文以乙醇和乙酸为起始原料合成乙酸乙酯为例在实验教学过程中对学生进行绿色有机合成理论与实践的教学改革探索。
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user: 2. 实验教学案例解析 合成路线图 [ 11 ] 如图1： 图1. 目标化合物合成路线图 合成乙酸乙酯的实验方法：在100 mL的三口瓶中加入5 mL乙醇，搅拌条件下滴加6 mL浓硫酸，加完后中间口安装好滴液漏斗(漏斗末端浸入混合叶面之下)，一端安装好温度计，一端连接好常压蒸馏装置；安装完成后在滴液漏斗中加入6.5 mL乙醇与7.2 mL的冰醋酸混合溶液，先滴加1.5~2 mL，搅拌条件下升温110℃~120℃并控温110℃~120℃边滴加边蒸馏搅拌反应，加完后控温110℃~120℃搅拌反应15 min不再有液体流出，馏分为乙酸乙酯粗产物。粗产物转入分液漏斗中加入饱和碳酸氢钠溶液5 mL，振摇后静置分层，分出水层(下层)，酯层(上层)加入饱和氯化钠5 mL洗涤，后用饱和氯化钙2*5 mL洗，无水硫酸镁干燥，得无色透明乙酸乙酯粗品。乙酸乙酯粗品加入搭建好的常压蒸馏装置中，升温蒸馏并收集73℃~78℃馏分，得无色透明乙酸乙酯产品5.5 g。
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user: 3. 绿色合成思路引导 基于以上合成路线图及合成方法首先进行理论教学，首先该化学反应为可逆反应，生成的产物在酸性条件下也可以水解成原料乙醇或乙酸，因此采用边反应边蒸馏移除生成的乙酸乙酯，使反应向正方向进行；同时反应过程中也有副产物的产生，乙醇在硫酸作用下会发生分子内与分子间脱水生成乙烯与乙醚；反应完全后，没有蒸馏出来的硫酸溶液需要处理，同时乙酸乙酯粗产物需要经过饱和碳酸氢钠溶液，饱和氯化钠溶液，饱和氯化钙溶液处理，这些处理都将产生对环境会带来严重的污染；因此本教学探索将不改变合成路线的前提下从两个方面来引导学生对绿色合成路线进行改革与优化： 第一：变废为宝，硫酸重复再利用。 反应过程中最后剩余的是硫酸与醋酸水溶液，从实验所加试剂与产生的副产物及产物分析，没有一个试剂、副产物及产物的沸点高于硫酸沸点，因此当学生做完反应后所剩余的残液降至室温后收集在一起，通过升温蒸馏出比硫酸沸点低的试剂与产物，得到硫酸溶液，该溶液保存好后下一次学生实验可以再次使用，减少了原材料的使用，降低了实验的运行成本，残液收集蒸馏后存放再利用，减少了对环境污染。 第二：去除饱和碳酸氢钠溶液，饱和氯化钠溶液，饱和氯化钙溶液使用 将得到的乙酸乙酯粗产物后处理实验进行路线改革与优化，改进的后处理方法为：将乙酸乙酯粗产物加入到已安装好的常压蒸馏装置中，升温并控制温度收集73℃~78℃馏分，馏分中加入5 mL水洗，分出酯层，无水硫酸镁干燥，过滤，得无色透明乙酸乙酯产物6 g。 基于对所需原料、试剂、副产物、产物及残液的理化性质分析，馏分可能含有乙酸，乙醇，乙酸乙酯等混合溶液，通过再次蒸馏收集73℃~78℃馏分，该瘤分可能含有乙醇，利用乙醇可以与水形成氢键理化性质，水洗后除掉乙醇，而乙酸乙酯为酯溶性溶剂，与水不互溶；因此改革后没有使用饱和碳酸氢钠溶液，饱和氯化钠溶液，饱和氯化钙溶液，减少了废渣、废液的产生，减少了对环境污染。
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user: 4. 绿色合成总结 上述实验改革后减少了三废(废渣、废水、废气)的产生；解决了以前学生将实验产生的废渣、废液直接倒掉的坏习惯而引起的污染环境问题，节省了原料消耗，减少了环境污染，同时，增强回收再利用的理念，因而对学生提出了更高的要求；迫使学生必须认真对待实验的每一个环节。
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user: 5. 结语 有机化学实验教学不仅培养学生的基本化学实验技能，同时要把绿色化学思想融入实验教学之中，让学生了解绿色化学，树立起绿色意识，在学生以后的工作中，具有从事绿色化学研究与开发的能力。也要求教师具有渊博的有机理论基础和深厚的实践经验。在有机化学实验教学中，选定好教学案例后一定要求学生先分析该合成路线产生三废(废气、废水、废渣)的原理，让学生通过已学的有机化学理论知识和做过的实验经验，提出一些可能的解决办法。贯彻绿色化学教学思想，有很多工作要做，比如实验内容的更新，新实验技术的引进，催化剂的选择，对环境友好的化学试剂的选用，溶剂试剂的回收再利用，废水处理再利用。只有在实验教学中，从点滴入手，自始至终做到统筹兼顾、安排适当、合理，不断研究、发现及探索，才能减少或消除实验对环境污染。引导学生建立环境保护意识，树立可持续发展的责任心，是我们教师为国家培养具有绿色化学意识和绿色化学技术高级人才的光荣使命。
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user: 摘 要 自20世纪80年代以来，在经济快速增长的背景下，山东省建设用地和耕地的总面积与空间格局均有较大变化，山东省是我国的农业大省，耕地的减少对粮食安全造成很大影响。本文以山东省1980s至2015年每隔5年共7期土地利用数据为空间数据源，对不同时期山东省建设用地和耕地的变化趋势进行了定量分析。主要结论如下：1) 山东省1985~2015年间建设用地面积呈持续增长趋势，由1985年的16，925 km 2 增长到2015年的22，765km 2 ，而耕地面积总体呈减少趋势，由1985年的104，738 km 2 增长到2015年的101，280 km 2 。2) 1985~2015年间，减少的耕地向林地、草地、水体、建设用地、未利用地转移的面积分别为53 km 2 、15 km 2 、527 km 2 、4453 km 2 、16 km 2 ，即87.9%的耕地缩减面积转变建设用地，因此耕地的减少主要是由建设用地扩张所导致。3) 在空间分布上，建设用地对耕地的占用主要集中发生在与原有建设用地相邻的耕地区域。 关键词 :土地利用变化，耕地，建设用地扩张 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 耕地资源是农业生产的关键物质条件，耕地的缩减直接导致粮食产量的下降，影响粮食安全 [ 1 ]。联合国粮食及农业组织(FAO)报告揭示，全球人口增长对粮食需求增加，至2050年在现有的耕地资源条件下需增加70%的耕地生产力以满足人类对粮食的需求 [ 2 ]。中国是世界上人均占有耕地面积最小的国家之一。第二次国土资源调查表明我国人均占有耕地面积为913 m 2 ，低于世界平均水平 [ 3 ]。而近几十年来城市化、经济增长和工业转型促使土地利用发生变化，导致建设用地占用耕地的现象严重 [ 4 ]，进而危及粮食安全，受到当前相关研究领域的高度关注。 耕地保护是中国可持续发展的基本保障。目前已有多例对建设用地扩张与耕地占用关系方面的相关研究。Bren等研究了全球城市扩张及其对耕地的影响 [ 5 ]，结果表明2030年城市扩张将会导致1.8%~2.4%的耕地流失，其中80%的耕地流失发生在亚洲和非洲地区。且流失的耕地生产力较高，为全球平均耕地生产力的1.77倍。Liu等分析了20世纪70年代以来中国城市扩张导致的耕地减少，其研究表明耕地减少的数量和速度与城市的行政级别和人口数呈正相关 [ 6 ]。Yu等基于Globe Land 30数据分析了中国耕地面积和斑块数量的动态变化，结果表明2000至2010年间中国耕地面积变化不大，但细碎化程度增加 [ 7 ]。Lin 等基于遥感数据对温州市耕地数量和质量变化趋势进行了分析，结果表明温州市耕地占补达到了数量平衡，但城市扩张所占用的为高产田，而补充的耕地生产力较低 [ 8 ]。谈明洪等分析了20世纪90年代145个城市的建设用地扩张对耕地的占用及其影响因素，发现东部地区城市建设用地扩张最快，建设用地对耕地占用的比例最大，且主要为高质量耕地，建设用地和耕地邻近度较高是其占用耕地比例较大的主要原因 [ 9 ]。陈昌玲等分析了江苏省1987至2010年耕地面积的变化及驱动因素，表明江苏省50.83%耕地占用为农村居民点占用，而59.63%的补充耕地来源于农村居民点整理 [ 10 ]。以上研究分别从全球、国家、区域和城市等尺度进行，形成了大量的研究成果。已有研究对耕地流失、城市扩张的时空差异性进行了系统分析 [ 11 ]，估算了耕地占用对粮食安全、生态环境质量的影响 [ 12 ] [ 13 ]，耕地并对耕地保护政策的有效性进行了评估 [ 14 ] [ 15 ]，但对山东省近几十年来(1985~2015)耕地和建设用地的变化还需进一步的分析讨论。 山东省是中国的农业大省，是全国重要的粮油生产区，在中国粮食安全中具有重要地位。另外也是中国经济强省，其主要经济指标居全国前列，城镇化进程速度快，带来对建设用地的大量需求，使土地资源稀缺的现象更为严重。经济发展对建设用地扩张的需求和高质量耕地保护之间的矛盾尤为突出。因此本研究以山东省为研究对象，分析了1985至2015年耕地和建设用地在数量上的变化趋势，并进一步在空间上揭示了耕地缩减、建设用地扩张的变化特征。对提高山东省土地资源的可持续利用具有重要的意义。
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user: 2. 数据来源与研究方法 2.1. 研究区概况 山东省位于中国东部、北临渤海、东临黄海，位于北纬34˚22.9'~38˚24.0'，东经114˚47.5'~122˚42.3'，总面积约15.72万km 2 。占全国总面积的1.6%。地势较低，中部山地凸起，东部丘陵，北部及西部为平原地区。50.6%的面积海拔高度为0~50米。海拔100 m以上的区域占总面积的32.0%。气候类型属温带季风气候，年均温在11℃~14℃之间，年均降水在550~950 mm之间，光照资源充足，年均日照时数为2300~2890小时。山东省共有17个地级市和31个县级市，总人口数为9213万人，人均土地资源2.55亩，不足全国均值的1/5，为土地稀缺、人口稠密地区。山东省经济位于全国前列，省内西部内陆地区经济发展水平低于东部沿海地区。 2.2. 数据来源 1985~2015年山东省土地利用数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)。该数据主要以Landsat TM/ETM和GF-2等遥感卫星数据为基础，通过人机交互解译，完成1985至2015年每隔5年的7期中国土地利用数据库。该数据集已经过统一的质量控制和核对检查，采用混淆矩阵方法对数据精度进行评价的结果表明，土地利用一级分类综合评价精度93%以上 [ 16 ]。本研究中利用山东省矢量边界将山东省7期的土地利用数据分别进行提取，基于土地利用类型的一级分类进行分析，即将土地利用类型分为耕地、林地、草地、水体、建设用地和未利用地。 2.3. 研究方法 使用ArcGIS的Reclassify工具对土地利用数据进行重分类，将土地利用二级分类合并为一级分类。对山东省每个时期的耕地和建设用地的面积进行统计，分析两种土地利用类型总面积随时间的变化。将2000年至2005年、2005年至2010年、2010年至2015年每隔5年的土地利用数据进行两两叠加运算，生成各时期相应的土地利用转移矩阵，基于土地利用转移矩阵分析不同时期各土地利用类型在数量上相互转换的情况，重点关注耕地和建设用地之间的转移。 生成山东省各时期土地利用空间分布图，对比分析耕地和建设用地在空间上的变化。利用ArcGIS栅格计算器对前后两个时期的土地利用数据进行叠加运算，进而从空间上获得耕地向其它用地转出的分布状况，以及山东省其他用地向耕地转化的空间分布状况。
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user: 3. 结果分析 3.1. 土地利用总量变化特征 基于山东省土地利用数据，分析耕地和建设用地总面积的变化(图1)。可见山东省建设用地呈逐年增长趋势，1985~2015年均增长率为195平方公里/年。耕地总趋势为下降趋势，但是在1995年至2000年间呈增加趋势，这可能跟1994年国家提出的耕地占补平衡政策有关。耕地占补平衡指的是建设用地占用耕地与土地整理复垦补充耕地两者之间的平衡，即“占多少，垦多少” [ 17 ]。但由于经济的快速发展增加了建设用地面积需求，使得2000至2015年耕地总面积继续减少。1985~2015年耕地年均减少率为115平方公里/年。 图1. 山东省1985~2015年耕地和建设用地总量变化 每隔5年计算了不同土地利用类型之间的转移矩阵。根据2000至2005年土地利用转移矩阵可知，这期间转出的1571 km 2 耕地中，78.36%转为建设用地，19.86%转出为水体，0.95%转为林地，0.83%转为未利用地，没有发生向草地的转换。而补充的耕地面积为749 km 2 ，增加的耕地中有65.15%来自于草地，25.5%来自于未利用地，6.68%转自水体，2.14%来自建设用地，0.53%来自林地(表1)。 Table 1 Land use transfer matrix of Shandong province from 2000 to 2005 (unit: km2 耕地 林地 草地 水体 建设用地 未利用地 耕地 102，220 15 312 1231 13 林地 4 9734 0 11 22 0 草地 488 1 13，020 95 73 26 水体 50 1 45 5243 55 12 建设用地 16 0 2 4 19，598 2 未利用地 191 0 2 16 86 1619 表1. 2000~2005年山东省土地利用转移矩阵(单位：km 2 ) 2005~2010年山东省土地利用比较稳定。根据2005~2010年土地利用转移矩阵可知，该时段转出耕地的面积为1010 km 2 ，其中87.52%转为建设用地，10.79%转出为水体，0.99%转为林地，0.69%转为未利用地，没有发生向草地的转换。该时段其他类型用地向耕地转化为39 km 2 ，其中5 km 2 来自于草地，16 km 2 来自于水体，5 km 2 来自于建设用地，513 km 2 来自于草地(表2)。 Table 2 Land use transfer matrix of Shandong province from 2005 to 2010 (unit: km2 耕地 林地 草地 水体 建设用地 未利用地 耕地 101，959 10 0 109 884 7 林地 0 9732 1 2 16 0 草地 5 0 13，001 13 44 6 水体 16 0 0 5617 32 11 建设用地 5 0 0 31 21，025 8 未利用地 13 0 0 19 60 1579 表2. 2005~2010年山东省土地利用转移矩阵(单位：km 2 ) 2010~2015年山东省各土地利用类型转移情况如表3所示。该时段转出耕地的面积为857 km 2 ，其中86.11%转为建设用地，8.87%转出为水体，1.75%转为林地，1.17%转为未利用地，没有发生向草地的转换。该时段其他类型用地向耕地转化为139 km 2 ，其中69.78%来自于建设用地，22.30%来自于水体，4.32%来自于建设用地，2.16%来自于草地，1.44%来自于林地。 Table 3 Land use transfer matrix of Shandong province from 2010 to 2015 (unit: km2 耕地 林地 草地 水体 建设用地 未利用地 耕地 101，141 12 15 76 744 10 林地 2 9719 0 18 3 0 草地 3 0 12，953 13 31 2 水体 31 1 3 5752 15 1 建设用地 97 2 4 7 21，949 2 未利用地 6 1 1 8 6 1589 表3. 2010~2015年山东省土地利用转移矩阵(单位：km 2 ) 3.2. 时空变化特征 山东省各时期土地利用空间分布如图2所示。各时期耕地是山东省主要的土地类型。30年间建设用地扩张现象明显，主要分布在山东省东南部，以及中西部地区，新增建设用地一般是在原有建设用地的基础上向外扩张。耕地在中部和北部地区可见减少。 将不同时期(1985年和2015年、2000年和2005年、2005年和2010年、2010年和2015年)的土地利用数据进行空间叠加分析，得到对应各时段耕地向其它类型用地转移的空间分布(图3)，同时基于空间叠加分析得到对应各时段其它类型用地向耕地转移的空间分布(图4)。可见在各时段耕地向建设用地的转移占比例最大，在全省范围内建设用地向耕地的转移发生较为广泛，在各时段耕地向其它用地的转移较少，呈零星分布(图3)。 1985至2015年间，其它用地类型向耕地的转移中，草地和水体向耕地转移的面积最大，草地向耕地的转移主要分布在山东省背部，水体向耕地的转移主要分布在山东省北部和其他地区(图4(a))。2000至2005年，在草地向耕地转移面积所占比例最高，主要分布在山东省北部地区东营市(图4(b))。2005至2010年，其它类型用地向耕地转移面积均较少，其中水体向耕地转移面积相对较大，且分布不集中，呈离散分布(图4(c))。2010至2015年，其它类型用地向耕地转移面积均较少，其中建设用地向耕地转移面积相对较大，在全省范围内呈零星分布(图4(d))。 图2. 山东省1985~2015年土地利用空间分布 图3. 山东省不同时期耕地向其它类型用地转移的空间分布；(a) 1985~2015；(b) 2000~2005；(c) 2005~2010；(d) 2010~2015 图4. 山东省不同时期其它类型用地向耕地向转移的空间分布；(a) 1985~2015；(b) 2000~2005；(c) 2005~2010；(d) 2010~2015
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user: 4. 结论与讨论 4.1. 结论 基于山东省土地利用遥感监测数据，本文归纳了1985~2015年山东省建设用地扩张及耕地减少的时空格局特征，研究结果表明1985~2015年山东省建设用地呈持续增长趋势，耕地面积除了在1995至2000年增加以外，其余时间均呈下降趋势。进一步对不同土地利用类型之间的相互转化进行了分析，表明2000至2005年、2005至2010年、2010至2015年间，减少的耕地均主要转为建设用地，其比例分别为78.36%、87.52%、86.11%。可见建设用地扩张是导致耕地减少的主要原因。其他用地类型向耕地的转移情况在每个时段不一致，主要发生在未利用地、草地或水体向耕地的转移。遥感数据不同的分辨率会对研究结果产生一定的影响，由于混合像元现象的存在，使用高分辨率的土地利用数据可以提高结果精度。 4.2. 讨论 由于目前耕地面积仍处于下降趋势，因此山东省应进一步加强耕地保护，并加强对耕地后备资源的开发利用，通过对耕地后备资源进行宜耕性评价 [ 18 ]，因地制宜采用不同的开发利用方式，一方面应注重耕地的占补平衡，另一方面应提高对现有耕地的利用效率，加强对生态安全的重视。 本研究采用土地利用分类方式采用的是一级分类，其中耕地包含水田和旱地；建设用地包含城镇用地、农村居民点用地、其他建设用地如交通道路、机场、厂矿、大型工业区、采石场等；未利用地包含沙地、戈壁、盐碱地、沼泽地、裸土地、裸岩石质地等。为了更详细的了解耕地向建设用地的转移和具体转为耕地的用地类型，今后的研究中可采用二级分类进行分析，或者根据研究需求将二级分类进行选择性的重分类。 本研究只仅对山东省耕地和建设用地的数量变化进行了分析，由于占补平衡不仅关注耕地数量的变化，2017年，中共中央国务院印发了《关于加强耕地保护和改进占补平衡的意见》，要求同时加强耕地数量、质量、生态三方面的保护兼顾，以保障我国粮食安全和生态安全 [ 19 ]。因此，今后将基于系统论思维对土地利用变化尤其是耕地和城乡建设用地的转化对粮食产量、生态环境质量的影响进行研究。
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user: 摘 要 智障是由于多种原因所致的永久性缺陷，因智力水平和社会适应性所限，其身体活动能力与认知水平都明显低于常人，如何改善其身体活动的参与能力、健康状况与社会适应能力是亟待解决的社会问题。通过查阅国内外大量文献发现，科学、合理的运动干预可以有效弥补智障人群的智力缺陷，提高他们的健康状况。目前，针对智障人群的运动干预手段多种多样，其中在身体发展的运动干预手段中最常用的是“三性”(协调性、灵敏性、柔韧性)运动干预、球类运动干预，而针对该群体认知发展的运动干预手段常用的主要是感觉统合干预，但不同学者对于不同的运动干预方式所取得的效果还有很大分歧。文章通过综述不同干预手段对智障人群的干预效果，为今后选择适合该群体的运动干预方法提供有效借鉴。 关键词 :智障人群，体育干预，健康促进 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 智力障碍(以下简称智障)，是指智力水平明显低于一般人，并伴有适应性行为障碍的人，主要由于各种有害因素导致的智力迟滞或精神发育不全，或在智力发育成熟后，由于各种有害因素导致智力明显衰退或智力损害 [ 1 ]。此类残疾是由于神经系统结构、功能障碍，使个体活动和参与受到限制 [ 2 ]，美国智力与发展性障碍协会(AAIDD) 2010年将智力障碍定义为：智力障碍是一种以智力功能和适应性行为都存在显著限制为特征的障碍，适应行为表现为概念的(conceptual)，社会的(social)以及应用性的(practical)的适应性技能，障碍发生在18岁之前 [ 3 ] [ 4 ]。用“智力障碍”取代了智力残疾、智力落后，彰显了以人为本的理念，强调残障只是一种伴随状态，通过提供支持或改善环境，能减少残障影响，提升个人的功能 [ 5 ]。 智障人群作为残障人士群体中一个数量众多、情况更为特殊的群体，对家庭生活带来了持久压力，如何改善健康状况，提高生活质量，融入社会生活等，成为急需解决的社会问题 [ 6 ]。近年来，随着国内外运动康复事业的发展，学者们发现通过科学、合理的运动干预可以有效补偿智障人群的缺陷，现阶段已针对智障人群设计了多种运动干预方案。本研究通过对国内外研究成果的梳理，对不同运动干预方式的效果进行分析，为今后的智障人群的康复训练提供借鉴，以期弥补缺陷，促进适应行为的发展，提升生活质量，降低家庭及社会负担。