DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 在电力的传输中，随着电压等级的提高，传统电网传输线的监测存在着一些列缺点，光学电流传感器(Optical Current Sensor: OCS)已经开始用于实时的监测传感 [ 1 ] [ 2 ] ，但由于其测量磁场强度值较低，不能在传感中高效测量磁场，进而测得电流，因此没有大规模使用。针对传统的单导线缠绕磁光介质形式传感器存在的测量磁场强度值较低的问题 [ 3 ] [ 4 ] ，本文通过COMSOL5.3仿真提出了一种通过磁性材料铁氧体和磁光介质结合的光学电流传感结构。其工作原理为电流线圈缠绕磁性材料铁氧体上产生磁场，磁场通过法拉第效应改变入射线偏振光的偏振方向，并在出射端测量法拉第转角，即依据从而通过法拉第效应，由磁场的变化，进而磁场的强弱变化，推导出电流变化关系。与传统的单导线环绕磁光介质型传感器相比较，在增加了磁性材料铁氧体磁环后其所测得的磁场强度提高了3.05倍，这将对法拉第旋转角的测量精度起到很大的提高作用，从而能够更加准确的进行对电流的测量 [ 5 ] 。
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user: 2. 基于磁光效应的光学电流传感器工作原理 光学电流传感器的基本原理是基于法拉第效应 [ 6 ] 。法拉第效应是指一束线偏振光沿外加磁场方向通过置于磁场中的介质时，由于左、右旋圆偏振光在铁磁体中的折射率不同振化方向转过一定角度θ (法拉第转角)的现，透射光的偏振化方向于入射光的偏象，偏转角的表达式由式(1)所示。 θ = H L V (1) 其中，V为Verdet常数，是物质固有的比例系数。假设磁场为均匀，在其他条件不变的情况下，根据测得的偏转角度计算出磁感应强度B表达式由式(2)表示。 B = θ V L (2)
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user: 3. 电绕光结构传感器的设计 3.1. 单导线环绕磁光玻璃型传感器 图1为传统的OCS理论图，线圈所环绕的长方体为磁光玻璃，线圈为单导线环绕而成。线圈的一端为电流的输入端，通入电流 I 入 ，线圈的另一端为电流的输出端，记为 I 出 。在磁光玻璃的两端接入一根光纤，左端作为光的输入端，记为 P 入 ，右端作为输出端，记为 P 出 。从而通过法拉第效应，由磁场的变化，进而对整个系统进行监测。如图1所示为这种电绕磁光玻璃的立体结构设计图，外部线圈缠在内部的磁光玻璃上。 图1. 传统电绕磁光玻璃OCS结构 3.2. 几何模型 如图2所示，围绕在线圈外部的球形区域是无限元域，把它设置为空气层，作为研究目标的边界，球形的中心区域是磁光玻璃，用ZF-3磁光玻璃型号，环绕在磁光玻璃外部的是线圈。完成基础几何模型的构建后，进行简化计算量，在不失真的情况下得到图2所示，为二维轴对称几何建模图形。 图2. 传统结构模型的二维轴对称结构 集中在了线圈区域的内部。在通电1000 A的初始情况下，这种模型的磁场强度非常之低，最大值在右图中可以估计大约为0.38 T。磁场强度值非常低，按式(1)计算得到的法拉第旋转角θ约为0.59 rad，因其值很小，不利于后续的计算电流等参量。 3.3. 材料模型 在本模型中，空气域的部分采用材料库内置的Air空气模型，螺线管导体线圈采用纯铜材料，嵌套的磁光玻璃部分采用重火石玻璃CDGM-ZF(ZF-3)材料 [ 7 ] ，铁氧体环的部分采用MnFe 2 O 4 固体材料 [ 8 ] 。 3.4. 仿真结果分析 如图3为表面的磁通密度模分布图，如图可见通电线圈附近的磁场强度最大，其幅值成凹字型向内部递减，在线圈的外部区域的磁场强度几乎为零，主要集中在了线圈区域的内部。在通电1000 A的初始情况下，这种模型的磁场强度非常之低，最大值在右图中可以估计大约为0.38 T。磁场强度值非常低，按式(1)计算得到的法拉第旋转角θ约为0.59 rad，因其值很小，不利于后续的计算电流等参量。 图3. 表面的磁通密度模分布图
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user: 4. 集磁环式型传感器设计 如图4为集磁环式型传感器设计的理论图，线圈的一端为电流的输入端，通入电流 I 入 ，线圈的另一端为电流的输出端，记为 I 出 。在磁光玻璃的两端接入一根光纤，左端作为光的输入端，记为 P 入 ，右端作为输出端，记为 P 出 。从而通过法拉第效应，测得不同的磁场强度。 图4. 集磁环式传感器理论图 所环绕的环形壁为铁氧体磁环，线圈环绕铁氧体壁。 4.1. 几何模型 对集磁环式型传感器建模分析，在传统光学电流传感器的基础上，对模型加以改动，得到了如上述图4结构的传感器。如图4所示，在该模型的结构图的基础上，在COMSOL5.3软件中进行建模分析，得到几何模型如图5所示 [ 9 ] 。 图5. 集磁环式型传感器 4.2. 材料模型 选用铁氧体磁环，将其做成长方体的形状，在其臂上缠绕单导线环绕而成的线圈，在电磁场模型的边界条件下，建立了该模型中的材料相较传统结构，多了铁氧体磁环，具体材料数值如下表1所示。 Table 1 Material detail of each part of Magnetic Ring Senso 部件 材料 相对磁导率 电导率 相对介电常数 空间 空气 1 1 1 载流导体 铜 1 59980000 12400000 磁光材料 锰锌铁氧体 5000 0.004 12400000 磁性材料 ZF-3玻璃 1 0 3.8 表1. 集磁环式传感器各部分材料明细 4.2.1. 物理场理论方程 在COMSOL5.3 Multiphysics中2D模型基础下，根据模型的边界条件和外界对线圈施加电流对该模型建模，求解磁失势，其电磁场控制方程如下所示： ∇ ⋅ J = 0 (3) ∇ × H = J (4) J = σ E + J e (5) B = ∇ × A (6) 其中J为电流密度，H为磁场强度， σ 为材料的电导率，E为电场强度， J e 为感应电流密度，V为电势，B为磁感应强度，A为磁矢量势。 4.2.2. 设定边界条件 模型的边界是空气，设定其边界条件为磁绝缘，方程如下所示： n × A = 0 (7) 4.2.3. 设定初始值 初始值用来描述物理场的初始状态，是有限元模型的重要物理参数。初始条件设置如下：矢量磁位A为0，有限长螺线管中通入电流为1000 A。 4.3. 仿真结果讨论与分析 图6是z分量的磁场强度分布图，由图6可以看出磁场聚集在线圈内部及铁氧体磁环中，在磁光玻璃处发生磁光效应。 图6. z分量的磁场强度分布 对两模型中的三项数值进行计算得到如下表的结果： 如表2可见，对两种不同结构的光学电流传感器，在均通电流为10000 A下的对应的磁场强度(磁通密度模)。将其与传统模型进行对比发现传统模型在没有铁氧体磁环的情况下的各截点处的磁场强度值以及整个几何表面的平均值、最大值和最小值与添加了铁氧体磁环之后的集磁环式型结构相比，每个值均低于后者，在电流一定的情形之下，通过增加了铁氧体的磁环，改变了模型的结构之后，由式(1)计算而得的法拉第旋转角度值 θ 为1.80 rad，场强的分布以及各点的分布值均提高了3.05倍。因此，本模型在测量中能够更为精准。 Table 2 Numerical comparison of two model 表面场强平均值 表面场强最大值 表面场强最小值 传统模型传感器 0.033619 T 0.10113 T 3.2337 × 10 −5 T 集磁环式传感器 0.11962 T 2.7753 T 1.8488 × 10 −7 T 表2. 两种模型的数值对比
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user: 5. 集磁环式型传感器分析 对集磁环式型传感器进行进一步分析，选择三项主要参数进行研究，分别为变化的初始电流、变化的环绕线圈的轴向截距、变化的线圈半径。考虑到实际测量点和电流产生磁场点的位置关系，在仿真中选取两个截点进行分析如图7所示，图(a)为磁光玻璃中心处，图(b)为线圈所环绕的铁氧体磁环的中心位置。 图7. 集磁环式型传感器研究截点 5.1. 变化的初始电流 设定的初始电流是1000 A，对其进行参数化扫描后，以100 A为步长，最高取到10000 A。如图7所示，选取磁光玻璃中心点处进行研究。结果如图8所示，随着初始电流的增加，选取的二维截点处的磁场强度的变化均呈现一个规则的线性变化趋势，铁氧体环内的磁场强度的变化和其环绕的区域内侧的磁场强度变化趋势一致，磁光效应所导致磁光玻璃处的变化幅度较小。 图9为磁光玻璃中心处磁场强度与线圈环绕铁氧体环中心磁场强度之间的对应关系，由图9可见，通过测量磁光玻璃中心处磁场强度可以得到线圈环绕铁氧体环中心磁场强度的大小。 图8. 磁场强度随电流的变化 图9. 两个截点的对应关系图 5.2. 变化的线圈轴向截距 取上述截点1进行分析，得到磁场强度随环绕线圈的轴向截距的变化的走向趋势如图10所示。 图10. 磁场强度随环绕线圈轴向截距的变化 通过图10，可以看出磁场强度随环绕线圈轴向截距的变化大体呈现近似线性的走向趋势，当线圈的轴向截距大小处于0.006~0.009 m的范围内的时候，线性性质较为明显。 5.3. 变化的线圈的半径 对截点1分析，如图11所示。通过图11发现当线圈的半径处于0.0026~0.0038 m时，磁场的变化趋于稳定，呈线性关系。 图11. 磁场强度随变化的线圈半径的变化
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user: 6. 结束语 设计了精度高于传统结构3.05倍的磁性材料铁氧体和磁光介质结合的光学电流传感器，Comsol仿真表明，在线圈的半径处于4~4.5 mm之间、线圈的轴向截距在4~6 mm之间时，可以得到稳定性较好的磁场分布。基于现阶段已相对成熟的电流传感器技术，本仿真结构相比于已提出的电流传感器 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] ，拥有着更高的灵敏性能和更好的稳定性能，研究结论对光学电流传感器的实际设计亦具有借鉴意义。
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user: 摘 要 为研究大佳河保护区挠力河流域后生浮游动物的群落结构特征与环境因子间的关系，分别于2018年5月，7月，10月采集了大佳河保护区内挠力河流域的6个采样点的样品，共鉴定出后生浮游动物63种，其中轮虫42种，占总物种数的67%；枝角类10种，占总物种数的16%；桡足类11种，占总物种数的17%。后生浮游动物的丰度和生物量季节差异显著，均为夏季最高，春季最低。各季节优势种更替明显，春季枝角类和桡足类占主要优势地位，夏季和秋季以轮虫和桡足类占主要优势地位，运用冗余分析(RDA)探究不同季节后生浮游动物优势种与环境因子的关系，结果表明，不同季节影响后生浮游动物群落的环境因子有所不同，pH是影响后生浮游动物群落变化的主要环境因子。 关键词 :挠力河，后生浮游动物，群落结构，环境因子 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 后生浮游动物作为水生态系统中的次级生产者，在河流生态系统食物网中起着至关重要的作用，既能为鱼类提供食物来源，又能牧食浮游植物，影响其种类和数量 [ 1 ]。浮游动物具有世代周期短、被动漂流和对环境变化敏感等特点，常被作为环境监测的指示生物，许多研究利用浮游动物的群落变化反映环境变化 [ 2 ]。因此研究大佳河保护区挠力河流域后生浮游动物的群落结构与水环境因子间的关系，对了解挠力河水环境质量具有重要意义。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 研究地概况 大佳河省级自然保护区位于黑龙江省饶河县境内，总面积72，604公顷，地处挠力河与乌苏里江交汇处，北临挠力河，东靠乌苏里江。因其两条河流周边的生态环境和地理位置不同，将保护区分为两个部分，即北部湿地沼泽区和东部山地森林区 [ 3 ]。挠力河位于大佳河自然保护区的北部，是乌苏里江的一级支流，水系自西南流向东北 [ 4 ]。挠力河流域属于温带大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，年均温3.5℃，年均降水量约为506 mm，年内降水分布不均匀，主要集中在6~9月 [ 5 ]。 2.2. 采样点设定 根据大佳河保护区内挠力河流经的周边环境特点共设置6个采样点，具体名称和编号分别为：小佳河镇北大桥(S1)、桦林村北姜子家鱼池西(S2)、桦林村老等窝(S3)、菜嘴子村(S4)、西丰镇河北村西大桥(S5)和莲花村(S6)，见图1。分别于2018年春季(5月)、夏季(7月)、秋季(10月)进行三次水样及浮游动物样品的采集。 2.3. 样品采集 2.3.1. 浮游动物样品的采集、处理和鉴定 轮虫用采水器采集1 L水样，加入10 ml Lugol试剂进行固定，静置48 h后，虹吸至30 ml。计数时 图1. 挠力河流域采样点分布 吸取1 ml置于浮游动物计数框内全片计数。枝角类和桡足类用5 L采水器，采4次，共采取20 L水样，用25#浮游生物网过滤，加入5%的甲醛溶液进行固定。镜检时，将样品摇匀，吸取1 ml置于浮游动物计数框内全片计数。轮虫鉴定依据《中国淡水轮虫志》 [ 6 ] ；枝角类鉴定依据《中国动物志》(淡水枝角类) [ 7 ] ；桡足类鉴定依据《中国动物志》(淡水桡足类) [ 8 ]。 2.3.2. 水体理化指标的测定 水温(WT)、电导率(Cond)、pH值、氨氮( NH 4+ -N 3 − )、硝氮( NO 3 − )、氯离子( cl − )和浊度(Tur)使用YSI-6600便携式多功能水质分析仪现场测定，透明度(SD)用塞奇氏盘测得。另采集1 L水样带回实验室，依据《水和废水监测分析方法》 [ 9 ] 对总氮(TN)、总磷(TP)及五日生物需氧量(BOD 5 )等水化学指标进行测定。 2.4. 数据处理 2.4.1. 优势度分析 后生浮游动物优势度的计算公式 [ 10 ] Y = ( n i / N ) × f i 式中，n i 为第i种浮游动物的个体数，f i 为第i种出现的频率(%)，N为所有物种的总个数，取优势度Y > 0.02的种为优势种。 2.4.2. 数据处理方法 运用CANOCO for Windows 4.5软件分析后生浮游动物群落结构与环境因子的关系，分别将春季、夏季、秋季除PH外的所有数据进行lg(x + 1)的处理，使之趋于正态分布，首先进行去趋势对应分析(DCA)，DCA结果显示三个季节排序轴最长梯度长度值均小于4，因此选用冗余分析(RDA)对后生浮游动物群落结构具有影响的环境因子进行分析。
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user: 4. 讨论 4.1. 后生浮游动物群落动态特征 通过调查显示，大佳河保护区挠力河流域后生浮游动物群落季节差异显著，种类呈现出秋季最多，夏季次之，春季最少的特点，其中轮虫出现的种类最多，枝角类和桡足类的种类数量较少，且枝角类在秋季没有出现。由于轮虫具有个体小、适应性强、世代周期短的特点，因此常常能在淡水水体中占优势地位。夏秋季节，挠力河浮游植物以蓝藻和绿藻为主，蓝藻会对滤食性枝角类产生较大危害，抑制其摄食作用 [ 11 ]，因此枝角类在夏季和秋季的丰度和生物量极低，这与代培 [ 12 ] 对太湖五里湖浮游动物群落的研究结果相似。枝角类丰度和生物量的最高值出现在春季，春季浮游植物以硅藻占优，蓝藻较少，有利于枝角类生存。 挠力河不同季节后生浮游动物群落内优势种更替明显，春季枝角类和桡足类占主要优势地位，夏季和秋季以轮虫和桡足类占主要优势地位，无节幼体在春、夏、秋三季均为优势种，有研究显示 [ 13 ]，无节幼体主要以细菌为食，5~10月水温较高，细菌大量繁殖，为无节幼体提供充足的食物来源，利于其生长。夏季和秋季主要优势种有针簇多肢轮虫、长三肢轮虫、螺形龟甲轮虫和曲腿龟甲轮虫，这些轮虫种类均为富营养水体指示种 [ 14 ]，造成这种现象的原因可能是由于大佳河自然保护区内存在大面积的农业耕地，挠力河沿岸被农田所覆盖，农田中的农药、化肥以及居民的生活污水随地表径流进入到河流中，导致水体中的氮磷含量升高，水体呈富营养化状态。调查发现，夏季2#采样点轮虫的种数、丰度和生物量均远远高于其他采样点，可能是由于2#采样点受到上游居民排放的含有有机质的生活污水的影响，且夏季水温升高，给浮游植物创造了适宜的生存环境，导致蓝藻爆发，为轮虫提供了大量食物，利于其繁殖，因此数量增多。与高岩 [ 15 ]、杨亮杰 [ 16 ] 研究中提到的现象相似。 4.2. 后生浮游动物群落与环境因子的关系 本文通过对各季节后生浮游动物优势种与水环境因子进行RDA分析，结果显示，不同季节影响后生浮游动物群落结构的环境因子不同。水体的pH对后生浮游动物的丰度和生物量有重要影响，有研究表明，轮虫和大部分桡足类适于在碱性水体中中生存，枝角类对较高和较低的PH值非常敏感，一般生活于中性、酸性或微碱性的水体中 [ 17 ]。这也与本次调查结果相符合，春季PH平均值为7.53，呈中性，春季枝角类丰度和生物量最高，夏秋季节均为偏碱性水体，夏季和秋季枝角类的丰度和生物量较低。浊度是评价水质好坏的重要指标，一般与水中泥沙、水生植物、浮游植物和有机质含量呈正比，能够间接反映水体中浮游生物的水平，对浮游动物的生长发育有较大影响 [ 18 ]。总氮和硝态氮含量指示水体营养盐水平，是浮游植物生长不可或缺的营养物质，决定着浮游植物的多寡，间接影响着作为捕食者的浮游动物的丰度和生物量 [ 19 ]。电导率被广泛认为是驱动浮游生物群落演替的主要环境因子之一，电导率反映了水体中离子的含量，其浓度的变化反映了水体中营养盐的改变，也通过影响浮游植物群落间接对浮游动物产生影响 [ 20 ]。
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user: 5. 结论及建议 1) 大佳河保护区挠力河流域共鉴定后生浮游动物63种，其中轮虫42种，枝角类10种，桡足类11种，以轮虫为主，枝角类和桡足类种数较少。 2)大佳河保护区挠力河流域后生浮游生物的丰度和生物量呈现夏季 > 秋季 > 春季的趋势，季节性差异显著。 3) RDA分析结果表明，不同季节影响后生浮游动物群落结构的环境因子有所不同，pH是影响后生浮游动物群落变化的主要环境因子。 4) 采用后生浮游动物的优势种来评价水质，发现各季节优势种大部分为富营养水体指示种，表明水体呈富营养化状态。建议在对大佳河保护区的保护与防治中，加强对挠力河的生态监测力度及对周边污染源的控制。
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user: 摘 要 下料问题，是指将给定产品合理地摆放在布局空间中，在满足必要的约束条件下，使利用率达到最高的方式。本文在分析木板利用率的基础上建立二维平面装箱模型，考虑到利润最大化建立二维平面多目标装箱模型解决以下问题：1) 结合“4块法”规划解决单产品切割问题；2) 利用贪心算法解决双产品切割问题；3) 利用最优占角策略解决满足任务数要求的双产品切割问题；4) 利用混合遗传算法(GA)和模拟退火算法(SA)的HGASA算法，解决多产品切个问题。 关键词 :二维平面装箱模型，遗传算法，贪心算法 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 下料问题，又称为布局问题(Packing Problem)，是指给定一个布局空间和若干待下物体，将待下物体合理地摆放在布局空间中，满足必要的约束条件，并使布局利用率达到最高。下料问题可以指导制造企业的采购计划和生产计划。排样布局的优劣直接与材料成本及经济效益有关 [ 1 ] 。二维矩形条带装箱问题(2DR-SPP)是线性的组合优化问题，也是NP-Hard问题，求解难度较大，有重要的研究意义。该问题在计算机辅助设计、图像处理、大规模集成电路逻辑布线设计等领域有广泛应用，有较高的实际使用价值。构建2DR-SPP的简单数学模型，即可实现对中小规模问题的有效求解，又可为研究求解大规模问题的快速高精度的数学规划启发式算法奠定基础有重要的研究价值 [ 2 ] 。 P. Yongyingprasert和S. Vasupongayya在处理集群作业调度问题时将其转化为一组二维框打包到大局形容其中的问题，旨在应用二维盒打包算法批处理集群作业调度问题 [ 3 ] 。Lam T. Bui、Stephen Baker和Axel Bender为了解决二维(2D)矩形包装问题，引入了一种基于容器的离散化为具有预定义分辨率的单元网格，在添加项目之前，将检查网格单元格是否可以容纳该项目，如果找到合适的空单元群，则添加该项并将其移向容器的左下角。通过将启发式算法与遗传算法(GA)杂交，可以改善项目的顺序和轮换 [ 4 ] 。Omar， Mohamed K和Ramakrishnan， Kumaran在考虑无取向的二维料仓包装问题涉及一组需要装入相同矩形料箱的矩形件提出了进化粒子群优化算法(EPSO)来解决非定向二维装箱问题来进行广泛的数值研究以确定最有解决方案 [ 5 ] 。在本文中总结已有研究工作的基础上，通过分析切割问题的数学模型和基本属性，说明切割问题属于NP完全问题，结合实际应用中的智能算法来逼近最优解。
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user: 2. 模型假设 1) 假设木板厚度和割缝宽度忽略不计。 2) 假设木板厚度与产品厚度一致，即可将其转换成二维装箱问题。 3) 假设生产任务完成后对多余的模板不再进行处理，即恰好完成生产任务。 4) 假设在同一方案下每块木板的切割方式相同，且不会产生误差或可忽略。
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user: 3. 符号说明 对于本文所用的符号，这里只列出通用符号，具体符号在引用时会进行具体说明。
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user: 5. 模型的评价与推广 5.1. 模型的评价 5.1.1. 模型的优点 1) 本文所运用的混合GA算法和SA算法的结合了GA算法和SA算法的优点，在SA算法的基础上那个找到局部最优解，通过GA算法得到全局最优解，能够快速高效的得到方案在整体上的全局最优解。 2) 在选择组合方案时，通过MATLAB对与单一产品的利润进行对比，在利润最大化的基础上对组合方案进行判定，对模型进行简化，大大减少了运行双目标二维平面装箱模型的时间。 3) 在“4块法”摆放的对角矛盾中，通过增加限制条件，解决对角矛盾。 5.1.2. 模型的缺点 在“4块法”摆放中为解决对角矛盾增加的限制条件，缩小了求解范围，影响力全局优化程度。 5.2. 模型的推广 在三维集装箱装载问题中，设集装箱的尺寸分别为L (长)、W (宽)、H (高)，同时其最大装载容积和最大装载质量分别用V和G表达。待装载的货物数量设为n，其对应的尺寸参数与质量分别用 l i ， w i ， h i ， g i 表示。 在关于装箱问题的描述中，装载利用率受各种复杂因素的影响与约束，根据现在关于装箱问题的研究，本文对复杂的影响因素总结如下： · 货物放置方向约束：即货物在装载过程中受到装载方向的约束。 · 货物装载容积约束：即货物总体积不能超过集装箱的最大装载容积。 · 货物装载质量约束：即货物在装载过程中其总质量不能超过集装箱的最大允许装载质量。 · 货物的装载顺序约束：即须根据一定的优先性来装载货物，例如先进后出。 · 稳定性约束：即货物的重心必须保持在一定的范围内，保证货物的稳定性。
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user: 摘 要 江西省中小河流洪水成因主要有气象因素、暴雨因素和地形地貌因素。结合江西省地区19个中小河流水文站600多场洪水资料数据，分析江西省中小河流洪水特征规律，其结果表明：江西省中小河流洪水存在季节性强、发生频率较高、突发性强等特点和规律，以局部性洪水为主；5~6月份暴雨洪水往往持续时间比较长，洪峰呈现双峰、多峰或者持续时间很长的单峰特征，7~9月份一般是单峰洪水，持续时间相对较短。 关键词 :江西省，中小河流，洪水特征，成因分析 Copyright © 2019 by authors and Wuhan University. 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 在我国，一般将流域面积在200~3000 km 2 之间的河流称为中小河流。在过去几十年中，我国在大江大河防洪工程建设方面取得了巨大的进展，大江大河洪水灾害防治能力得到明显加强，其洪水灾害损失也得到有效控制。由于中小河流多处于流域源头，分布范围广，防洪工程措施建设难度大，近年来已成为我国洪水灾害的重灾区。为了防治中小河流洪水灾害，我国于2010年启动了全国中小河流水文监测系统等项目建设，中小河流已成为各地防洪规划和洪水灾害防御的重要组成部分，中小流域洪水预报预警技术及其洪水规律分析已成为当前热点研究问题之一 [ 1 ] 。江西省中小河流数量较多，分布较广，大部分中小河流河堤都修建于20世纪50、60年代，很多中小河流堤岸现已“千疮百孔”，虽然，近些年，江西省加大中小河流治理力度，然而由于资金有限，较难在短期内完成全部中小河流的治理工作 [ 2 ] 。本文结合区域内19个水文站600多场洪水数据，统计分析了江西省中小河流洪水特点与规律，其研究成果对开展江西省中小河流洪水预报预警技术研究、防治中小河流洪水灾害等具有重要的参考价值。
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user: 2. 研究区自然概况 江西省位于长江中下游南岸，地跨东经113˚34'~118˚29'、北纬24˚29'~30˚05'之间，东邻浙江和福建省，南接广东省，西连湖南省，北毗湖北和安徽省，边缘山岭构成省际天然界线和分水岭。全省总面积16.69 × 10 4 km 2 ，以山地、丘陵为主，其面积占全省77.18%，地形地质条件复杂。 境内水系发达，河流众多，流域面积10 km 2 以上河流有3771条；赣江、抚河、信江、饶河和修河五大河流为省内主要河流，纵贯全省，五河来水汇入鄱阳湖后经湖口注入长江，鄱阳湖流域面积占全省97.7%。赣江是鄱阳湖流域5河之首，由南至北纵贯江西全境，其水系支流众多，河长大于30 km的干、支流共125条，集水面积大于1000 km 2 的有19条；抚河位于江西省东南部，发源于赣、闽边界武夷山西麓广昌县，集水面积大于500 km 2 的支流有4条；信江位于江西省东部，发源于浙赣边境的怀玉山，集水面积大于500 km 2 的主要支流有9条；饶河位于江西省东北部，由乐安河和昌江两支组成，主流乐安河发源于赣皖边界的五龙山，集水面积在500 km 2 以上的主要支流有12条；修河位于江西省西北部，发源于湘赣边境大围山北麓，集水面积在500 km 2 以上的支流有5条；除五河以外，直接汇入鄱阳湖的中小河流主要有清丰山溪、潼津河、漳田河和博阳河等，流域总面积约7000 km 2 。 江西省是全国多雨的省区之一，各地多年平均年降水量一般为1400~1900 mm，由于受季风影响及地形的差异和距海远近的不同，全省形成四个高值区和两个低值区，4个高值区为怀玉山山区、武夷山山区、九岭山山区和罗霄山山区，年降水量在1700~2000 mm，2个低值区为赣中南盆地区和赣北滨湖区，年降水量在1400 mm左右 [ 3 ] [ 4 ] 。降水量在年际间的变化很大，且年内分配也极不均匀，如1954年降水量为1429~2736 mm，出现了罕见的洪涝灾害；1978年降水量868~1418 mm，出现了少见的干旱灾害。降水量在年内的分配为：1~3月平均降水量占全年降水量的16%~21%，4~6月占42%~53%，7~9月占18%~27%，10~12月占10~15%；多年平均降水日数(日降水量 ≥ 0.1 mm)在150~170天之间，日降水量 ≥ 10 mm的天数全省大部分地区都在45~55天。
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user: 3. 洪水成因分析 江西省中小河流洪水灾害频繁，基本上每年都有不同程度洪水灾害发生，发生特大洪水频率较高。据统计，1991~2015年间，江西省洪涝灾害受灾面积平均每年为64.40万hm 2 ，平均每年直接经济损失89.87亿元、死亡人数76人，洪涝灾害导致的人员伤亡和财产损失严重。江西省中小河流洪水灾害已经成为当前防洪减灾中的突出问题之一，其洪水成因主要因素如下： 3.1. 气象因素 江西省地处亚热带季风气候区，日照充足，雨量丰沛，气候温和，属于温暖带多雨气候。降雨主要受季风影响，其水汽主要来自太平洋西部的南海，其次是东海和印度洋的孟加拉湾。江西省的暴雨多由低槽、低涡、切变线、冷锋、静止峰造成，台风也常造成大暴雨。一般每年从4月前后起，暖湿的夏季风开始盛行，雨量逐渐增加；5~6月冷暖气流交绥于江南地带，且经常出现于江西境内，降水量猛增，这一时期由于气候条件导致的降雨以锋面气旋雨为主，降雨持续时间往往较长；7~9月受副热带高压控制，除有地方性热雷雨及偶有台风雨外，全省雨水稀少，但是这一时期受台风影响也会给全省局部地区产生强降雨或暴雨 [ 5 ] ，持续时间往往短于5~6月的锋面气旋雨。 3.2. 暴雨因素 全省省内有四个暴雨中心，江西省地区又为长江全流域地区五大暴雨中心之首。据统计：江西省实测1 h最大暴雨为126.1 mm，3 h为287.5 mm，6 h为358 mm，24 h为624 mm。 4~6月是全年降水最集中的时期，全省大部分地区占全年降水量的百分比在45%~50%之间。根据江西省的暴雨特性以及流域、地理特性，4~9月为江西省的汛期；对暴雨在时间上的变化，一般而言可大致分为四个阶段：渐盛阶段，4月初~6月上旬前后，全省相应的进入了春雨季节；相对集中阶段，6月中旬~7月初前后，进入长江流域的梅雨季节；急剧减少阶段，7月初~8月中旬前后，进入伏、秋旱；少暴雨阶段，8月下旬~9月底。 暴雨可以分为局部暴雨和地区性暴雨、区域性和大范围的暴雨，从全省特性来讲暴雨几乎影响全境。强降水天气往往可引发洪水暴发、洪涝等一些重大灾害，像1954年、1973年、1998年全流域性连续性暴雨曾造成重大洪涝灾害。江西省暴雨分布总体呈北多南少，北部又呈东部多于西部，赣东北和庐山最多，吉泰盆地最少；大暴雨分布与暴雨类似，其中上饶市中部地区最多，时间上以6月份最为集中，夏半年多，冬半年少，12月份无大暴雨日 [ 5 ] 。 3.3. 地形地貌因素 江西省的地形地势和岩土类型决定了洪水灾害分布的基本格局和大致范围，江西省是江南丘陵的重要组成部分，地貌以山地丘陵为主，山地丘陵面积占全省总面积的77.18%，低海拔平原占11.07%，台地占10.19%，湖泊占1.56%；地面坡度小于10˚的面积为10.26 × 10 4 km 2 ，占全省面积的61.55%，10˚~25˚的面积为6.09 × 10 4 km 2 ，占36.52%，大于25˚的面积为0.32 × 10 4 km 2 ，占1.93%。江西省境边缘群山环绕，峰岭交错；中南部丘陵起伏，红岩遍布；北部为鄱阳湖及其滨湖平原，整个地势，由外及里自南而北，渐次向鄱阳湖倾斜，构成个向北开口的巨大盆地。由于全省山地丘陵分布广、地貌活跃复杂、高差起伏大，不利的地形地质条件是形成洪水灾害的基础，当降雨因素一致时，山洪灾害和中小河流洪水灾害的特性和规模将会受到地形地质因素的影响，因此江西省洪水灾害的分布面积也较广。
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user: 5. 总结 1) 江西省中小河流洪水灾害频繁，基本上每年都有不同程度洪水灾害发生，其主要成因包括气象因素、暴雨因素和地形地貌因素。 2) 江西省中小河流洪水呈现季节性强、突发性强和分布范围广等特点和规律。历年最大洪峰场次洪水主要发生在4~6月份，以6月份居多，占39%；大洪水绝大部分集中在汛期一、二场暴雨，洪水上涨速度较快，突发性强；由于全省山地丘陵分布广、地形地貌复杂等原因，江西省中小河流洪水灾害呈现分布范围较广的特征。 3) 江西省中小河流洪水发生频率较高，局部地区基本每年都有超警戒水位洪水发生，全流域型大洪水相对较少。大洪水主要以单峰洪水为主，双峰及多峰洪水主要发生在5~6月份，从单峰大洪水的持续时间来看，5~6月份的洪水时长要比其它月份的长。进入7月份之后，洪水类型主要为单峰，一般为一次涨落过程。汛期，赣南地区暴雨雨势较猛，往往一开始就形成主峰，发生洪水时间较早于全省其它地区；赣北地区，次暴雨的降水量大，一场暴雨一般有大、小二个雨峰，次峰在前，主峰在后。
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user: 摘 要 无人机覆盖航路规划要求无人机的航路探测区域能够覆盖整个任务区域，该技术在现实中的应用越来越广泛，需求也越来越多样。传统的人工势场方法在生成覆盖航路的时候，有一些现实中好用的模式无法生成，为此我们引入了种子的概念，利用种子的多样性达到势场生成多样性的目的。计算实验表明，我们提出的改进人工势场法生成模式更多、效果更优、样式更加丰富，更能满足现实应用对覆盖航路多元化的需求。 关键词 :覆盖航路规划，人工势场法，无人机 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 无人机覆盖航路规划(Coverage Path Planning， CPP)定义为无人机在满足某种或某些性能指标的前提下避开障碍物和威胁源，规划出一条能够遍历待覆盖区域的最优飞行路线。CPP要求无人机的航路探测区域能够覆盖整个任务区域，是一个遍历的过程。随着无人机技术的发展及应用，覆盖航路规划的应用需求也越来越多，如农业无人机喷洒农药、无人机遥感测绘、无人机侦察监视等。 从查询到的参考文献来看，无人机覆盖航路规划研究比较少，多数是基于模式的覆盖航路规划方法。而关于地面移动机器人的覆盖路径规划问题研究相对较多。无人机覆盖航路规划问题涉及诸多约束条件，如飞行高度、视野面积、转弯半径等。两者虽然在工作环境及一些性能条件有所不同，但在规划原理上基本相似。因此我们尝试对移动机器人的覆盖路径规划方法加以改进，使之能够应用到无人机覆盖航路规划当中去。 Zelinsky等人 [ 1 ] 提出的基于网格的覆盖路径规划方法，是将目标区域用网格表示，并对网格应用完整的覆盖路径规划算法。通过设定开始网格和目标网格，从开始网格按波阵面依次进行标号，而障碍区域不进行标号。当计算开始时，通过从开始网格上开始选择相邻网格中未访问的最高标签找到覆盖路径。Gabriely等人 [ 2 ] 提出了三种版本的基于栅格地图的STC (span ning tree covering)覆盖算法，实现了离线和在线规划，但该方法只能覆盖大于机器人四倍尺寸的自由空间。 Oussama Khatib等人 [ 3 ] 提出了基于人工势场法的覆盖路径规划方法，并引入广义势场(Generalized field)的概念，其基本原理是构造一个虚拟的人工势场，移动机器人作为在二维空间下运动的一个质点，在人工势场的作用下进行运动。规划终点具有负势能，具有吸引力，环境中所分布的障碍物具有正势能，具有排斥力。移动机器人在合力作用下从规划起点开始运动，利用势场势能差滑动至终点。 文献 [ 1 ] 中的wavefront覆盖算法属于一种人工势场法，其原理是将待覆盖区域划分为移动机器人同样大小的网格，在地面机器人的路径规划问题中有较好的应用效果。但在无人机覆盖航路规划中无法同样取得较好的效果，一是由于环境特点发生了变化，地面障碍物考虑的要少，任务区域形状更加复杂；二是由于无人机的性能限制，如最小转弯半径、拍摄视野面积等 [ 4 ] 。此外还要求在保证较高的覆盖率的同时，还要尽可能降低飞行距离。 综上所述，已有研究中的人工势场法生成覆盖路径已经取得了不错的效果，但是在生成无人机覆盖航路规划中，尤其是在对抗环境下的无人机应用中，覆盖航路的模式需要丰富多样，传统的人工势场法还不能满足需求，目前实际中的解决办法是人工势场法和固定模式法相结合来解决问题 [ 5 ] 。在本研究中，我们提出了一种基于wavefront算法和人工势场法的无人机覆盖航路规划算法，可以生成更多更丰富的覆盖航路模式。
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user: 2. 改进Wavefront法 2.1. 将任务区域划分为网格 覆盖航路规划中的覆盖实际上是指无人机传感器视场沿着规划的航路对任务区域的动态覆盖。为此我们将任务区域划分成大小合适的网格以规划航路，网格的大小取决于无人机视场在地面的投影，即要保证无人机在特定高度范围可静态地一次覆盖一个网格。 假设无人机的传感器的视场在地面上投影呈梯形，如图1所示。I点为无人机的传感器位置，E为等腰梯形ABCD中AB边的中点，G、F同样如此。同时，IG平分∠EIF。无人机在I点采集的视场为等腰梯形ABCD，如图1所示。 图1. 任务区域覆盖图 在进行网格划分时，为了使网格代表的实际面积达到最大，取满足精度要求的最远的边作为网格边长。在此我们假设拍摄到的画面中，ABNM范围内满足要求，MNCD范围内不满足要求，即MN为满足要求的最长边，因此将MN长度作为正方形网格的边长。该边长及近边与远边的长度都可根据无人机高度和视场角得出。 俯视角ε为IG与无人机水平高度的夹角，垂直视场角度α (图2中∠EIF)为7˚，水平视场角为β (图2中∠AIB或者∠DIC)。 根据几何角度我们可以得出 HG = h / tan ε IG = h / sin ε 进而可以求出势场边界长度 MN = 2 IG tan β / 2 由以上简单的几何公式即可求出视场的面积以及MN即正方形网格的边长。在此次计算中，我们所取的MN作为满足拍摄精度范围的分界线是特殊情况，在实际操作中，只要测出分界线与水平高度的夹角，即可根据以上公式得出网格的边长。 图2. 视场角度图 2.2. 改进人工势场法 在人工势场法中，无人机被看作在虚拟势场中运动，被网格的势所吸引，障碍则对无人机表现为斥力 [ 6 ] 。无人机在吸引力与斥力的合力作用下，向目标点靠近，经过多次迭代后到达目标点，实现路径规划。我们在此基础上改进人工势场法，将划分为网格的任务区域进行势场值设定，可人工设定无人机沿势场增大或减小的方式进行识别，从而完成对无人机的覆盖航路规划。 已有的人工势场生成方法是选择一个起点和一个终点，从起点开始，采用逐步增加的方法生成人工势场，确定网格所对应的势值 [ 7 ] 。这种方法存在的缺点就是生成的势场样式比较单调单一，导致无人机覆盖航路样式的单一，不满足无人机覆盖航路规划对样式多样性的需求，尤其是在军事领域 [ 8 ] 。 我们提出了一种改进的方法，引入种子的概念，解决势场生成样式单一的问题。所谓种子就是任务区域网格的一个子集，表示为初始势场值设定为1的网格集合，其他不在种子上的网格的势场值设为0。种子的多样性会直接促成势场的多样性，从而解决航路样式多样性的问题。其基本步骤如下表1所示： Table 1 Artificial potential field generation step 改进人工势场生成算法 Step1：设定势场种子 Step2：迭代生成人工势场。对于任一势场值为0的网格x，如果其周围的网格中有势场值为非0得网格，假定其中的最小值为c，则更新网格x的势场值为c + 1。 Step3：如果任务区域内所有的势场值均不为0，生成人工势场结束，否则，转Step2。 表1. 人工势场生成步骤 不同的种子形状代表了人工势场生成时不同类型的起始点，从而生成不同类型的覆盖航路。在我们采用网格与人工势场相结合的方法中，我们根据不同类型的任务区域将种子大致分为以下几种：点、直线型、折线型、环形。 我们以矩形无障碍区域为例，选取直线型种子，迭代生成人工势场如图3。 在实际应用中，我们可以根据任务区域的不同(如区域形状、有无障碍等)，采用不同的种子，从而形成多样的人工势场来解决覆盖航路规划问题。 在生成人工势场的基础上，可以按照以下步骤生成覆盖航路，如下表2所示： 图3. 人工势场图 Table 2 Override route generation step 基于人工势场的覆盖航路生成 Step1：确定起点网格，并将其标记为当前。 Step2：在当前网格x的未覆盖邻居网格中，选择势值最小的y，将x标记为已覆盖，将y标记为当前网格。如果同时存在两个以上的最小值，按照一定的规则选择，这些规则可能是顺时针第一个、逆时针第一个、上、下、左、右、随机等。 Step3：重复Step2，直到所有的网格都被覆盖。 表2. 覆盖航路生成步骤
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user: 3. 计算实验 在此次计算实验中，我们对算法作以下设定： ① 从开始网格开始选择相邻网格中未访问的最低势值。 ② 邻居网格均已被覆盖时，选择相邻的最小势值。 我们分别以矩形无障碍区域、五边形无障碍区域、矩形有障碍区域为例，按以上方法步骤进行实验。生成覆盖航路如下： 矩形无障碍区域采用点型种子，生成“回”型与“弓”型相结合的覆盖航路，如图4所示。 图4. 覆盖航路图 五边形无障碍区域采用点型种子，生成“回”型与“弓”型相结合的覆盖航路，如图5所示。 图5. 覆盖航路图 矩形有障碍区域采用环形种子，生成“环”型覆盖航路，如图6所示。 图6. 覆盖航路图
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user: 4. 结束语 影响生成的覆盖航路主要有两大因素，一是任务区域的形状以及其中是否存在障碍；二是种子的设定。当我们采用不同的种子时，会生成不同的势场类型。如无障碍矩形区域中通常采用直线型种子，从而生成平行的势场；采用点型种子时，则生成“回”型势场或“回”型与平行相结合的势场。 在实验中，我们分别对不同形状、有无障碍的任务区域采用网格与人工势场相结合的方法按步骤进行实验，得到了想要的覆盖航路。但在实际应用中，任务区域类型是多种多样的，而在这种方法中，不同的种子类型和路径识别机制也使其能够对应生成种类丰富的覆盖航路。
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user: 摘 要 选取宁夏六盘山贫困区的五个贫困区县作为研究区域，以统计资料为基础数据，运用因子分析法和主成分分析方法，建立干旱度与贫困度的综合指标体系，分析该区近十年干旱度和贫困度的变化规律，及干旱度与贫困度的耦合关系。结果显示：宁夏六盘山区十年间的干旱度总体上比较高，各县区贫困度随着时间的演进呈下降趋势；贫困度与干旱度呈现较强的耦合关系。由于研究区处于生态脆弱区域，且易造成干旱灾害与贫困的恶性循环，需考虑灾害风险管理、预防及灾后恢复的综合防灾机制。 关键词 :干旱，贫困，耦合模型，宁夏，六盘山 Copyright © 2019 by author(s) and Wuhan University. 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 近几年随着经济快速发展以及国家扶贫战略的实施，我国贫困面貌得到较大改善。截至2018年末，全国农村贫困人口从2012年末的9899万人减少至1660万人，累计减少8239万人；贫困发生率从2012年的10.2%下降至1.7%，累计下降8.5%。但同时存在扶贫成果不稳定，脱贫后易返贫的问题 [ 1 ]。与此同时，在全球气候变化日趋严重的大背景下 [ 2 ] ，各种气象灾害的发生频率也在不断增多。据统计，干旱灾害发生频次占总灾害频次的1/2以上，为各项灾害之首 [ 3 ]。干旱灾害持续时间长，影响范围广，发生频率高 [ 4 ] ，对地区贫困程度产生较大影响。有关灾害与贫困的关系研究，王玉静 [ 5 ] 以典型连片特困武陵山区为研究区域，利用博弈论模型赋权得到最优组合，对研究区的灾情与贫困程度进行测算，探究自然灾害与贫困之间的耦合关系。丁文广 [ 6 ] 运用主成分分析的方法，探讨甘肃省不同地理区域灾害频发与贫困之间的耦合关系，为定量分析干旱灾害对贫困影响的研究提供了思路和方法借鉴。 从我国各省份的贫困发生率来看，我国贫困人口主要分布在中西部地区 [ 7 ]。而西北地区是我国主要的干旱分布区 [ 8 ] ，尤其进入20世纪后期，干旱化趋势较为明显。宁夏在1995年以后全区进入了干旱期，南部山区的干旱发生频率最高 [ 9 ] ，宁夏六盘山区是我国国家级贫困区，位于我国西北地区宁夏南部，涵盖了高寒阴湿区、干旱荒漠区、黄土沟壑区、峡谷大山区等不同的典型脆弱生境类型 [ 10 ]。该区域是全国最干旱缺水的地区之一，也是生态环境最脆弱、水土流失最严重、贫困程度最深的地区之一。根据宁夏统计年鉴资料显示，2017年固原市人均可收入支配为12，485元，其中，原州区为15，194元、西吉县为10，803元、隆德县为11，002元、泾源县为10，883元和彭阳县为11，294元，而宁夏全区为20，562元，该区可支配收入远低于全自治区的整体水平。 随着精准扶贫进入攻坚阶段 [ 11 ] ，以干旱灾害频发的贫困区为研究对象，探究该区干旱灾害与贫困的内在联系，凸显出重要意义。因此，选择该区主要的自然灾害类型——干旱灾害，定量化描述干旱与贫困的耦合关系，为宁夏脱贫富民战略的实施，提供科学的决策依据。
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user: 2. 数据和方法 2.1. 干旱灾害指标 宁夏六盘山贫困区属于六盘山集中连片特困区，选取西吉县、原州区、泾源县、隆德县、彭阳县5个区县作为研究区域，探讨该区干旱和贫困的变化规律，以及干旱与贫困程度的相互作用关系。选取2007~2017年，宁夏六盘山贫困区各个区县发生旱灾的持续时间、受灾面积、成灾面积、成灾面积占受灾面积的比重、成灾面积占农作物播种面积比重，受灾人数、受灾人数占全区县总人口的比重以及由旱灾造成的直接经济损失额8个指标表征干旱的发生强度、持续时间、影响范围，详见表1。 2.2. 贫困指标 《中国农村扶贫开发纲要(2011~2020年)》提出，到2020年我国扶贫开发针对扶贫对象的总体目标是：“稳定实现扶贫对象不愁吃、不愁穿，保障其义务教育、基本医疗和住房”，简称“两不愁、三保障”。根据宁夏六盘山区的实际，结合“两不愁、三保障”的内涵以及相关的研究成果 [ 5 ] [ 6 ] ，将贫困指标分为经济发展类指标和社会保障类指标。社会保障类指标包括地区城镇化发展水平，从事农业的人口数量和比重，居民受教育水平，义务教育的普及程度和医疗保障体系的完善程度。经济发展类指标用来反映一个地区经济发展水平、发展效率的指标，包括国民经济发展水平，人均纯收入，农业、制造业、服务业的发展水平(表1)。 Table 1 Drought degree and poverty index syste 指标类 指标群 具体指标 干旱度指标 干旱持续时间、受灾面积、成灾面积、成灾面积占受灾面积比重、成灾面积占农作物播种面积比重、受灾人数、受灾人数占全区县总人口的比重、经济损失额 贫困度指标 经济发展类指标 GDP、人均GDP、人均粮食占有量、耕地面积、人均耕地面积、农林牧副渔总产值、粮食单产量、粮食播种面积占农作物播种面积比重、社会消费品零售总额、农民人均纯收入 社会保障类指标 城镇化水平、总人口、农业人口、乡村人口、学龄儿童入学率、小学在校学生数、初中在校学生数、医院及卫生院数、医院及卫生院床位数、医院及卫生院技术人员数、每千人医生数、农业人口比重、乡村人口比重 表1. 干旱度与贫困度指标体系 2.3. 数据来源 基于《中国气象灾害年鉴》、《中国气象大典》、《宁夏统计年鉴》、《宁夏水资源公报》、《宁夏政府工作报告》以及各区县统计年鉴和政府工作报告中的统计资料，以及固原、西吉、隆德、泾源、彭阳5个气象站的气象资料，结合干旱度与贫困度指标体系，经汇总、整理、筛选、计算，得到该区近十年(2007~2017年)干旱与贫困指标数据库。 2.4. 研究方法 2.4.1. 标准化处理 使数据之间具有可比性，应用Spss22.0将研究区5个县区的各个指标的统计数据进行标准化处理，把数据转化为无量纲标准化数据，其公式为： Z i = ( X i − μ ) / σ (1) 式中： Z i 为无量纲标准化数据； X i 为第i个指标的原始数据； μ 为原始数据的均值； σ 为原始数据的均方差。 2.4.2. 计算干旱度与贫困度 1) KMO和巴特利特检验 对数据进行KMO和巴特利特检验，当KMO统计量值大于0.5，可确定变量间的相关程度无太大差异，可以进行因子分析；若巴特利特球形检验结果小于0.05，球形假设被拒绝，可确定原始变量之间存在相关性，适合做因子分析。 2) 逆向处理 使用差值法将标准化无量纲数据进行逆向处理，使数据指标的分析结果更加直观简明，公式为： A = 1 − A ′ ，式中A为逆指标，A’为原指标。 3) 主成分分析 使用主成分分析方法，在公因子特征值大于1的基础上选择主成分的数目，确定主成分的个数。当对应方差贡献率达到90%以上时，即可确定其为各研究区贫困与干旱的主要影响因子。 4) 干旱度与贫困度 利用最大方差法求出旋转后的因子载荷矩阵，并依据各成分的方差贡献率求出综合得分，将此作为各区县2007~2017年各年的贫困度、干旱度的最终综合指标值，公式为： D = ∑ k i c i j x i j (2) P = ∑ k i c i j x i j (3) 式中：D代表干旱度，P代表贫困度。k i 为第i个主成分的权重，c ij 为第i个主成分中的第k个因子的权重，x ij 为第i个主成分的第k个因子的值k i 。 2.4.3. 构建干旱度与贫困度的耦合关系模型 耦合关系是指某两个事物或两个事物以上存在相互作用、相互影响，在良性交互过程中产生相互促进的动态关联关系 [ 12 ]。在贫困与干旱之间相互联系的基础上应用耦合关系的概念，即为地区贫困程度与干旱灾害发生程度大小之间的相互作用过程，并结合贫困度与干旱度的具体概念构建的耦合关系模型计算公式如下： C D P = ( D + P ) / D 2 + P 2 (4) 式中：C DP 为干旱度与贫困度的耦合关系值；D为干旱度；P为贫困度。 根据D、P的正负值及大小的变化，可决定干旱度和贫困度耦合关系的5种类型。具体分类和判别标准见表2。 Table 2 Classification standard of coupling relationship between drought degree and poverty degre 耦合关系类型 耦合关系类型特征 模型特征 弱相关型 低贫困，两者之间几乎不存在相关关系 D < 0， P < 0， D > P， −1.414 < C DP < −1 低干旱，两者之间几乎不存在相关关系 D < 0， P < 0， D < P， −1.414 < C DP < −1 较弱相关型 干旱较小，贫困问题突出，两者的相关性较弱 D < 0， P > 0， −1 < C DP < 0 贫困较低，干旱比较严重，两者的相关性较弱 D > 0， P < 0， −1 < C DP < 0 较强相关型 干旱较小，贫困问题突出，两者的相关性较强 D < 0， P > 0， 0 < C DP < 1 贫困较低，干旱比较严重，两者的相关性较强 D > 0， P < 0， 0 < C DP < 1 强相关型 干旱与贫困的相关性强，两者之间恶性循环 D > 1， 0 < P < 1或0 < D < 1， P > 1或0 < D < 1，0 < P < 1， 1 < C DP < 1.414 极强相关型 D > 1， P > 1， 1 < C DP < 1.414 表2. 干旱度与贫困度耦合关系类型划分标准