mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
间伐和凋落物处理对华北落叶松人工林土壤磷形态的影响

土壤磷在维持生态系统功能稳定性中发挥重要作用,研究间伐和凋落物处理下的土壤磷组分特征及转化机理,对森林生态系统磷素管理和可持续发展具有重要意义。采用Tiessen改良的Hedley分级方法,探究了不同间伐强度(未间伐、轻度间伐、中度间伐、重度间伐)和凋落物处理(对照、加倍、去凋、切根去凋)下土壤磷形态的变化特征及其驱动因子。结果显示:随着间伐强度的增大,土壤活性磷(ReSin-Pi、NaHCO_3-Pi和NaHCO_3-Po)、土壤微生物量磷和酸性磷酸酶活性呈先增加后降低的趋势,且在中度间伐最高。凋落物加倍(DL)显著增加了土壤活性磷(Resin-Pi、NaHCO_3-Pi和NaHCO_3-Po)、土壤微生物量磷和酸性磷酸酶活性。稳定态磷(HC1-Pi、浓HC1-Pi和浓HCl-Po)、残留态磷(Residual-P)不受间伐和凋落物处理的影响。冗余分析(RDA)显示,土壤微生物量磷、酸性磷酸酶活性和土壤有机碳是引起
黄土高原水土流失治理现状、问题及对策

黄土高原位于黄河中游地区,是世界上水土流失最为严重的区域之一;黄土高原水土流失治理问题历来受到国家高度关注,涌现了种类多样的水土流失治理模式,目前还缺乏对黄土高原区域尺度水土流失治理模式的总结和整理。本文总结和整理了建国以来黄土高原主要的四类水土流失治理模式,生物措施模式主要由退耕还林、荒山造林和封山育林工程组成,工程措施模式包括修建梯田和淤地坝,以及近期涌现的治沟造地工程;小流域综合治理模式主要体现在坡面、沟道系统整治,生物和工程措施相结合的特点,区域综合整理模式则强调对生态系统进行整体保护、系统修复和综合治理,达到生态、社会、经济可持续发展。基于黄土高原水土流失治理模式存在的问题,提出了黄土高原水土流失治理模式调整和优化建议,以期对黄土高原生态恢复建设和水土流失科学治理提供科学依据。
城市化与生态系统服务的空间交互关系研究--以长株潭城市群为例

探索生态系统服务与城市化的空间交互关系为城市发展和保护提供新的视角。以长株潭城市群为例,以其2015年的土地利用、经济社会等数据为基础,利用格网分析和空间自相关模型解析城市化与生态系统服务的空间交互规律。结果表明:(1)长株潭城市群城市化水平空间分布区域差异性显著,城市化水平由高到低依次为城市化地区、正在城市化地区和生态绿心保护区,表现出从城市化地区向周边地区依次递减的态势。(2)受城市化水平和土地利用变化等影响,生态系统服务空间分布具有明显的差异性,并呈现出“中心-外围”逐步升高的趋势。(3)长株潭城市群城市化与各项生态系统服务之间呈显著负相关,由于驱动机制的不同,城市化地区、正在城市化地区和生态绿心保护区的城市化对生态系统服务的影响存在显著差异。(4)长株潭城市群的各项生态系统服务与城市化之间存在四种空间相关类型。高高集聚区和低低集聚区零散分布在整个研究区域,面积较小;高低集聚区分布在湘潭县西南部、株洲县东南部,面积较大;低高集聚区分布集中在城市化地区,呈现块状分布,面积较大。
基于空间距离指数的中国西北干旱内陆河流域生态敏感性时空演变特征--以石羊河流域为例

生态敏感性是生态系统对自然环境变化和人类活动干扰的反映程度及生态环境问题发生难易程度和可能性大小的重要因素之一。以中国西北地区典型的干旱内陆河流域-石羊河流域为例,通过借鉴前人研究成果及实地调查研究,将石羊河流域生态敏感性分为生态风险敏感性、水土流失敏感性和生物多样性敏感性三个方面,并系统构建生态风险敏感性指数、水土流失敏感性指数和生物多样性敏感性指数三个定量评价指标,对石羊河流域综合生态敏感性进行研究。并通过格网编码、圈层分析,探讨近30年石羊河流域生态敏感性的时空变化。研究结果表明:(1)1987-2016年间石羊河流域生态敏感性总体上逐年降低,综合生态敏感性指数(Comprehensive ecological sensitivity index,CESI)值从1987年的1.143上升到2016年的1.287,反映出流域生态环境当前还是向着可持续发展的方向发展;(2)流域生态敏感性整体偏高,常年极度敏感区和常年重度敏感区占流域总面积的42.26%。此外,敏感性空间分异明显,流域上游及下游荒漠区敏感性相对稳定,中下游绿洲区敏感性波动变化较为频繁,且波动变化区占总面积的51.24%,这表明流域生态敏感性与人类活动及工农业生产有较为密切的关系;(3)目前流域生态敏感性整体趋于好转,但局部地区有恶化的趋势,敏感性波动降低的区域面积为11693.57km~2,占流域总面积的28.82%,敏感性波动升高的区域面积为9099.66km~2,占流域总面积的22.43%,这表明一方面在国家宏观政策的引导下,当地在生态环境保护方面做了大量工作,另一方面也表现出在全球生态环境逐渐恶化的大背景下,当地的生态环境治理工作仍然任重道远。
基于地理探测器的岷江中下游地区植被NPP时空格局演变及其驱动力研究

植被净初级生产力作为反映植被生态系统对气候变化响应的重要指标,是长期以来备受世界各国关注的焦点问题。论文以岷江中下游地区为研究区域,基于2000-2015年MODIS NPP数据,结合同年期海拔、气温、降水、土地利用类型等,运用地理探测器等模型方法,诊断植被NPP分布的主要驱动力,并揭示了不同时段的驱动力决定力的变化。结果表明:(1)2000-2015年岷江中下游植被NPP平均值为513.93gC/m~2;植被年均NPP最大值出现在2000年石棉县北部硗碛藏族乡的林地分布区,为1876gC/m~2,最小值出现在2005年五通桥区中部竹根镇的平原旱地分布区,最小值为26.98gC/m~2;植被NPP具有较强的时空分异性,NPP总量变化除了受NPP强度影响外,植被覆盖总面积是其另外主要的影响因素。(2)影响植被NPP分布的主导因素包括气温、海拔、土地利用等,各因素对NPP分布的决定力存在明显差异。(3)不同时间植被NPP空间分布的驱动力存在明显差异,主要表现在其变化受人类扰动的影响越来越强烈。刻画岷江中下游植被NPP时空演变,并揭示其主要驱动力,可为研究区生态安全预警和生态补偿提供数据支撑和辅助决策。
基于生态供需视角的生态安全格局构建与优化--以长三角地区为例

生态安全格局构建是保障区域生态安全与提升人类福祉的基本途径之一。以长三角地区为案例区,通过生境质量评估、生态系统服务重要性评价和景观连通性分析识别区域生态源地,在利用生态系统服务价值化方法辨别高生态需求区的基础上,运用最小累积阻力模型提取源地与高需求地之间的生态廊道,以构建并优化区域生态安全格局。研究结果表明:长三角地区生态源地总面积64911km~2,占全区的32.51%,主要分布于皖南和浙中;区域中高与较高生态需求斑块总面积占全区46.60%,主要位于上海市和江苏省;区域生态廊道总长度11188.85km,源间廊道主要分布于长江沿岸和区域南部,需求廊道主要位于区域东中北部。研究首次将生态需求评价纳入生态廊道建设框架,为生态安全格局构建提供新思路,结果可为生态空间保护规划提供参考。
青藏高寒区退化草地生态恢复:退化现状、恢复措施、效应与展望

青藏高寒区属于独特而典型的高原生态系统,草地生态系统作为其重要组成部分,在对高寒区生态安全以及农牧民生计的维系中,占有举足轻重的地位。目前,青藏高寒区的草地生态系统退化严重,因此该区退化草地的生态恢复工作是国家生态工作的重中之重。近年来,已有大量研究提出了各种有效的恢复手段,但缺乏因地制宜的系统性总结和论述。基于此,在已有研究的基础上,阐述了青藏高寒区退化草地现状,总结了高寒区各生态类型分区的主要生态问题,明确了不同集成技术与模式的适用区域和范围,同时对这些技术、措施和模式的恢复效果和恢复机制进行分析和讨论。并对未来高寒草地生态系统的研究进行了展望,以期为青藏高寒区退化草地的恢复治理、高寒草地生态系统结构和功能稳定性维系提供系统的理论基础与技术支撑。
喀斯特石漠化综合治理及其区域恢复效应

国家加大生态保护与建设力度背景下,我国西南喀斯特石漠化面积实现“持续净减少”,面临由传统高强度人为干扰向大规模自然恢复与人工造林的转变,石漠化治理也面临转型。现有喀斯特生态研究已阐明了喀斯特脆弱生态系统人为干扰退化机制,初步揭示了生态治理改善生态系统结构与功能的恢复机理,突破了保土集水与植被恢复的适应性石漠化治理技术与模式,评估了石漠化治理显著加速区域植被生长与恢复的固碳效应。但目前石漠化治理面临着治理成效巩固困难、治理技术与模式缺乏区域针对性、大规模低效人工林亟待改造、社会人文驱动机制不清等问题。未来喀斯特生态恢复应聚焦石漠化治理提质增效,从侧重单一生态要素、单一生态过程的研究向多要素综合、多过程综合以及喀斯特地表-地下过程耦合、景观格局与生态过程耦合、生态过程与生态系统服务耦合、自然与人文过程耦合等陆地表层系统集成的方向发展,为我国西南喀斯特地区石漠化治理与扶贫开发成效巩固、乡村振兴与美丽中国战略的实施提供科技支撑。
基于地缘影响力模型的大国地缘政治博弈——以钓鱼岛问题背景下的中美博弈为例

大国地缘政治博弈事关国家安全,影响世界格局。通过对地理要素的综合考量构建了地缘影响力模型,并基于博弈论建立了钓鱼岛问题大国地缘政治博弈树,对中美博弈过程进行了分析。最后针对钓鱼岛问题4种博弈走势提出了战略应对参考建议。研究结果表明:①在中国大陆主导时,各国保持合作将共赢,一旦动武,若美俄地缘战略决策指数不高,形势对中国大陆不利。②当美国地缘战略决策指数较小,俄罗斯较大时,是解决钓鱼岛问题的战略良机。③中国台湾是中国解决钓鱼岛问题的重要影响因素,要灵活把握与处理。④在4种战略博弈形势下,均存在中美战略博弈的纳什均衡,但美国、日本和中国台湾有一定概率铤而走险,要保持警惕并做好战略应对。⑤博弈分析结果较为客观的反映了钓鱼岛问题的多种战略走向,并与当前相关大国关于钓鱼岛问题的战略基本吻合,印证了地缘影响力模型对地理要素量化的可行性以及大国地缘政治博弈分析方法的合理性。
重点脆弱生态区生态系统服务权衡与协同关系时空特征

目前,有关生态系统服务权衡与协同关系的研究多集中在局地尺度,在宏观尺度上的研究较少。重点脆弱生态区是我国改善生态环境的主要目标区域,在定量评估我国重点脆弱生态区1990-2015年土壤保持、植被净初级生产力(NPP)和产水服务的基础上,利用相关系数法并结合植被分布场数据对生态系统服务权衡与协同关系进行研究。结果表明:(1)26年间,重点脆弱生态区的土壤保持服务、NPP、产水服务呈现出南多北少的分布格局,且3种服务的年际变化较小,但均有上升的趋势;(2)重点脆弱生态区的3种生态系统服务之间是整体上协同,局部权衡的关系,并且协同关系呈减弱的趋势;(3)生态恢复区的生态系统服务的协同程度大于非生态恢复区,权衡关系减弱的动态变化趋势高于非生态恢复区。定量评估生态系统服务权衡与协同关系的时空特征,有利于研究生态系统服务之间相互关系在时间上的非线性和空间上的异质性,对重点脆弱生态区生态系统的可持续发展具有重要意义。
重点脆弱生态区生态恢复综合效益评估指标体系

生态恢复是扭转由人类活动引起的生态环境退化和生物多样性损失,并保证生态系统服务可持续供给的一项主要战略措施。20世纪90年代以来我国针对重点脆弱生态区(北方风沙区、黄土高原区、西北干旱区、青藏高原区和西南喀斯特地区)实施了一系列的生态恢复工程。科学合理地评估重点脆弱生态区生态恢复综合效益,对生态恢复措施的进一步优化调整具有重要的理论与实践意义。然而,在重点脆弱生态区生态恢复综合效益评估的集成研究方面,由于缺乏统一的指标体系,阻碍了区域内综合性和长期性的生态恢复综合效益评估和监测,因此亟需构建一套面向我国重点脆弱生态区的生态恢复综合效益评估指标体系。以我国5个重点脆弱生态区为研究区,根据“生态恢复-生态系统结构-质量-服务-效益”级联式概念框架,在指标筛选原则和方法的指导下,参考现有的生态恢复评估成果,构建科学化、系统化和规范化的生态恢复综合效益评估指标体系。研究结果以期为重点脆弱生态区生态恢复评估研究和管理应用提供理论与技术支撑。
技术转移视角下中国三大城市群区域一体化发展研究

基于城际间的专利转让数据,从技术转移体系一体化的视角阐释中国三大城市群的区域一体化进程,得出以下结论:①在总体层面和技术供给链层面,长三角、珠三角和京津冀这三大城市群的区域一体化皆未实现,其中长三角城市群正朝着一体化方向发展,大部分城市的技术获取依赖于区内技术转移网络,珠三角城市群一体化程度次之,但朝着一体化相反方向发展,京津冀城市群一体化程度最低,大部分城市的技术获取愈发依赖于外部技术转移网络;②在技术销售链层面,仅长三角城市群实现了区域一体化,以上海为核心的一体化技术转移体系正加速形成,珠三角城市群大部分城市的技术销售愈发依赖于城市群外部,而京津冀城市群则愈发依赖于城市群内部;③三大城市群的技术流动越来越多地跨越边界,区域内技术转移网络越来越无法满足城市群的技术发展需求。
洛阳城区旅游流空间网络结构特征

对网络大数据和社会调研数据的融合、挖掘,构建洛阳市区各景点间游客流动的关系矩阵,基于社会网络和空间统计分析方法,探究洛阳市区旅游流空间网络结构特征。结论如下:①洛阳市区旅游流网络呈现出东南龙门石窟和东北白马寺旅游区极为密集,中心老城区网络联系较为紧密,北部邙山旅游区相对稀疏,西部旅游区几乎孤立的空间分布格局,表现出明显的四大旅游集群的态势。②洛阳市区旅游流网络是典型的核心-边缘网络,且核心景区对边缘景区的“涓滴效用”有限。③洛阳市区旅游节点分为4个系统,分别为一级旅游核心、次级旅游核心、一般旅游节点和边缘旅游节点。④一级核心景点涉及面较广,对整体流动具有较强的支配作用,而边缘节点主要受到一级和次核心节点的约束。
饲料脂肪水平对大口黑鲈CPT1表达的影响

为研究脂肪水平对大口黑鲈鱼体组织中肉碱棕榈酰转移酶I (CPT1)基因表达的影响及不同生长阶段的表达规律。实验设计6%(低脂)、12%(中脂)和18%(高脂)3种脂肪水平的等氮不等脂饲料,饲养初始体质量为(23.60±1.26)g的大口黑鲈,分别在饲养第30、60和90天取肝脏、肠道、肾脏和肌肉等组织样品,以18S为内参基因,用CPT1特异性引物进行实时荧光定量实验,使用2~(–△△C_T)法得到CPT1基因的相对表达数据。结果显示,CPT1基因在肝脏中表达量最高,在肠道和肾脏中次之,在鳃丝、心脏、肌肉、胃、脑以及脾脏中表达量较低;在不同脂肪水平处理下,CPT1表达量随脂肪水平的增加而增加;在不同生长阶段中,CPT1表达量随饲养时间的延长而增加。研究表明,饲料脂肪水平及饲养时间会诱导大口黑鲈组织CPT1基因的表达,表明CPT1可能参与机体脂肪的分解代谢。
肌醇对嗜水气单胞菌致生长期草鱼头肾和脾脏氧化损伤的保护作用

本实验探索了肌醇对嗜水气单胞菌致生长期草鱼头肾和脾脏氧化损伤的保护作用。实验选取平均体质量(221.83±0.84) g的草鱼540尾,随机分为6组,每组3个重复,分别饲喂含不同水平肌醇[27.0(基础饲料组,未添加肌醇)、137.9、286.8、438.6、587.7和737.3 mg/kg]的饲料10周。随后经腹腔注射嗜水气单胞菌进行14 d攻毒实验。结果显示,嗜水气单胞菌注射后,与基础饲料(未添加肌醇)组相比,饲料中适宜水平肌醇组生长期草鱼头肾和脾脏活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)和蛋白质羰基(PC)含量显著降低,而超氧化物歧化酶(SOD/CuZn-SOD和MnSOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx/GPx1a、GPx1b、GPx4a和GPx4b)、谷胱甘肽S-转移酶(GST/GSTP1、GSTP2、GSTO1和GSTO2)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性及mRNA水平,谷胱甘肽(GSH)含量显著提高。此外,饲料中适宜水平肌醇上调了嗜水气单胞菌注射后生长期草鱼头肾和脾脏核因子E2相关因子2(Nrf2)mRNA和蛋白水平,下调了Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1(Keap1)a和b mRNA水平。研究表明,饲料中适宜水平肌醇可激活鱼类头肾和脾脏Nrf2信号途径,提高其抗氧化能力,增强抵抗嗜水气单胞菌致头肾和脾脏氧化损伤的能力。此外,以嗜水气单胞菌注射后生长期草鱼头肾和脾脏ROS含量为标识,生长期草鱼肌醇需要量分别为452.1和449.0 mg/kg。
脂源性外泌体的功能及其在水生动物中的研究进展

外泌体是一种由多种细胞分泌的30~150 nm的小囊泡,其通过转运蛋白质、脂质、mRNAs和microRNAs等方式影响或改变受体细胞的行为,已被证明是一种细胞间通讯的新模式。研究发现外泌体参与了脂肪合成及肥胖、肝脏脂肪变性、胰岛素抵抗、免疫调节、炎症反应、肿瘤发生、血管以及神经生成和成骨等过程。本文阐述了外泌体的形成与生物学特性、分离及鉴定的方法,重点阐述了脂肪来源的外泌体在机体生理及病理过程中的潜在作用,并概述了水生动物外泌体的研究进展,以期为脂肪代谢及有关疾病的病理机制与潜在干预靶标的研究提供新的思路和途径,也为更多地了解外泌体可能在鱼类糖脂代谢紊乱中的作用提供理论基础。
深度卷积网络的多品种多厂商药品近红外光谱分类

近红外光谱(NIR)分析具有分析高效、样品无损、环境无污染以及可现场检测等优点,特别适合药品的快速建模分析。但NIR存在吸收强度弱以及谱带重叠等缺点,需要建立稳健可靠的化学计量学模型对其进行分析。深度卷积神经网络是深度学习方法中一个重要分支,它通过逐层抽取数据特征并进行组合、转换,形成更高层的语义特征,具有极强的建模能力,广泛应用于计算机视觉、语音识别等领域,而在药品NIR分析方面尚未见报道。基于深度卷积网络模型,对药品NIR多分类建模进行研究。针对药品NIR数据的特点,设计若干个面向多品种、多厂商药品NIR分类的一维深度卷积网络模型。模型中卷积层和池化层交叠排列用于逐层抽取NIR数据特征,输出层连接softmax分类器,对药品NIR数据进行分类概率预测。在输出层之前采用全局最大池化层,将特征图进行整体池化,形成一个特征点,用于解决全连接层存在的限制输入维度大小,参数过多的问题。同时,在网络模型中引入批处理操作和dropout机制,以防止梯度消失和减小网络过拟合的风险。在网络模型的设计过程中,通过设计不同的卷积网络层数以及不同的卷积核尺寸大小,分析其对建模效果的影响,同时分析五种经典数据预处理方法对NIR分析的影响。以我国7个厂商生产的头孢克肟片和11个厂商生产的苯妥英钠片样本NIR为实验对象,建立药品的多品种、多厂商分类模型,该模型在二分类、多分类实验中取得了良好的分类效果。在十八分类实验中,当训练集与测试集比例为7∶3时,分类准确率为99.37±0.45,比SVM,BP,AE和ELM算法取得更优的分类性能。同时,深度卷积神经网络模型推理速度较快,优于SVM和ELM算法,但训练速度慢于二者。大量实验结果表明,深度卷积神经网络可对多品种、多厂商药品NIR数据准确、可靠地判别分类,且模型具有良好的鲁棒性和可扩展性。该方法也可推广到烟草、石化等其他领域的NIR数据分类应用中。
饲料脂肪水平对克氏原螯虾亲虾生长性能、肌肉成分、繁殖性能以及血淋巴生化指标的影响

为研究克氏原螯虾亲虾对脂肪的需要量,本实验采用初始体质量为(15.46±0.20) g的克氏原螯虾亲虾324尾,分为6组(每组设置3个重复,每个重复18尾,雌雄比例为2:1),投喂粗蛋白质水平为30%,脂肪水平分别为1.98%(对照组)、4.12%、5.84%、7.89%、10.48%和11.89%的6组半精制饲料,饲养8周后,测定并分析亲虾的生长性能、肌肉成分、繁殖性能、肝胰腺消化酶活性以及血淋巴部分生化指标。结果发现:①随着饲料脂肪水平的升高,增重率和特定生长率先上升,在饲料脂肪水平达到7.89%后呈下降趋势;饲料系数和肝体比呈上升趋势,11.89%组最高。②饲料脂肪水平对亲虾肌肉水分和灰分含量无显著影响;随着饲料脂肪水平的升高,肌肉粗脂肪含量呈现先升高后降低最后趋于稳定的趋势,在饲料脂肪水平为5.84%时最高。③随着饲料脂肪水平的升高,性腺指数、抱卵率、抱卵量均呈现先上升后降低的变化规律,均在饲料脂肪水平为7.89%时达到最大。④血淋巴中总蛋白含量随饲料脂肪水平呈现先下降后上升趋势;谷草转氨酶、谷丙转氨酶活性均随饲料脂肪水平升高而升高,均在11.89 %组最高;血淋巴中葡萄糖含量各组间无显著性差异。⑤饲料脂肪水平对实验虾肝胰腺蛋白酶和脂肪酶活性有显著影响,对淀粉酶活性无显著性影响。利用增重率与饲料脂肪水平进行折线回归分析,克氏原螯虾亲虾获得最佳增重率时对饲料的脂肪需要量为7.60%。对实验虾生长性能、肌肉成分、繁殖性能、肝胰腺消化酶活性、血淋巴生化指标进行综合分析,显示本实验条件下克氏原螯虾亲虾对脂肪需要量为7.60%~7.89%。
甘肃河西地区荒漠化土地光谱特征研究

甘肃河西走廊土地荒漠化严重影响了当地居民的生产生活环境,高光谱遥感技术是荒漠化土地退化程度、土地类型识别、遥感反演等的重要研究手段,以河西地区荒漠化土地为研究对象,分析其光谱特征与植被退化程度、植物类型、季节变化等的关系,探讨河西地区荒漠化土地的光谱特征。主要结果有:(1)当植被覆盖度小于20%,同一类型不同退化阶段的植被光谱对沙地光谱的影响很小,沙地光谱反射率与裸地接近,尤其当植被盖度小于10%时,沙地与裸地的光谱曲线几乎重合,仅从植被景观很难反映出土地的沙化程度。(2)不同的植被类型对沙地光谱的反射率有一定的影响,以白刺为建群种的沙地光谱反射率较高,其次为梭梭沙地,多枝柽柳沙地相对较低,植被不同演替阶段下指示性植物的沙地光谱可以反映土地的沙化过程。(3)在植物生长季,沙地光谱反射率受土壤、植物含水量及植物物候期的影响,8月-10月高于其他月份,7月最低,沙地光谱波形曲线的季节变化规律可以反映出沙地土壤含水量的变化。研究结果对荒漠化土地遥感监测中土地沙化程度判定、季节信息提取、植被覆盖度估算等提供研究基础。
城市河网尺度的水体光谱指数适宜性分析研究

城市地表水是城市生态环境的重要组成部分,地表水环境高光谱遥感是高光谱遥感的重要应用方向,水体提取是地表水环境高光谱遥感的第一步,其主要任务是从高光谱遥感数据中提取地表水水体轮廓。基于光谱指数的水体提取方法充分利用光谱信息,计算简单,实现容易,提取效果优异。归一化植被指数(NDVI)、归一化水体指数(NDWI)、高光谱差异化水体指数(HDWI)和基于指数的水体指数(IWI)等光谱指数已经广泛应用于湖泊、大江大河等开阔水体提取。近些年来,随着成像光谱技术的发展,高光谱遥感数据的获取能力也突飞猛进,空间分辨率和光谱分辨率不断提高。与江河湖基本在流域内沿地形分布不同,城市地表水一般细小,纵横交错,形成河网。在高光谱遥感数据用于城市体表水提取时,其面临的图像空间分辨率、地物类型和地物复杂等,与江河湖水体提取有很大不同。因此,需要对这些常用的光谱指数在城市地表水提取中的适宜性进行评价。以此做为出发点和目标,以河网密布的江南水乡中国浙江省嘉兴市为研究对象,以应用型航空成像光谱仪(Airborne imaging spectrometer for applications,AISA)获取的高空间分辨率机载高光谱遥感数据为数据源,通过Youden指数确定最佳阈值,将总体分类精度、错分误差、漏分误差、 Kappa系数作为衡量指标,分析评价了NDVI,NDWI,HDWI和IWI 4种光谱指数在城市河网提取中的适宜性。结果表明,阴影与水体光谱变化趋势类似,是造成水体提取过程中高错分误差的主要因素。四种指数都可以准确抑制落在植被中的阴影,但无法有效抑制落在建筑物中的阴影。HDWI虽然可以在一定程度上抑制建筑物中的阴影,但是无法有效地抑制亮建筑物背景。通过对不同类型水体和阴影(笼罩下地物)光谱的进一步分析,虽然水体和阴影光谱曲线变化趋势相似,均在560~600nm附近存在波峰,但是水体和阴影波峰高度存在差异,水体波峰值较大而阴影波峰值较低。因此,通过充分挖掘水体和阴影在560~600nm处光谱反射信息,有望进一步抑制建筑物阴影,提高城市河网水体提取精度。
残差网络分层融合的高光谱地物分类

高光谱图像具有较高的空间分辨率,蕴含着丰富的空间光谱信息,近年来被广泛用于城市地物分类中。在高光谱图像分类过程中,空间光谱特征的提取直接影响着分类精度;传统的高光谱图像特征提取方法只利用了4或8邻域的像素进行简单卷积处理,因而丢失了大量的复杂、有效信息;卷积神经网络(CNN)虽然可以自动提取空间光谱特征,在保留图像空间信息的同时,简化网络模型,但是,随着网络深度增加,网络分类产生退化现象,而且网络间缺乏相关信息的互补性,从而影响分类精度。该工作引入CNN自动提取空间光谱特征,并且针对CNN深度增加所导致的退化问题,设计了面向地物分类的高光谱特征融合残差网络。首先,为了降低高光谱图像的光谱冗余度,利用PCA提取主要光谱波段;然后,为了逐级提取光谱图像的空间光谱特征,定义了卷积核为16,32,64的低、中、高3层残差网络模块,并利用64个1×1的卷积核对3层特征输出进行卷积,完成维度匹配与特征图融合;接着,对融合后的特征图进行全局平均池化(GAP)生成用于分类的特征向量;最后,引入具有可调节机制的Large-Margin Softmax损失函数,监督模型完成训练过程,实现高光谱图像分类。实验采用Indian Pines,University of Pavia和Salinas地区的高光谱图像来验证方法有效性,设置批次训练的样本集为100,网络训练的初始学习率为0.1,当损失函数稳定后学习率降低为0.001,动量为0.9,权重延迟为0.000 1,最大训练迭代次数为2×10~4,当3个数据集的样本块像素分别设置为25×25,23×23,27×27,网络深度分别为28,32和28时,3个数据集的分类准确率最高,其平均总体准确率(OA)为98.75%、平均准确率(AA)的评价值为98.1%,平均Kappa系数为0.98。实验结果表明,基于残差网络的分类方法能够自动学习更丰富的空间光谱特征,残差网络层数的增加和不同网络层融合可以提高高光谱分类精度;Large-Margin Softmax实现了类内紧凑和类间分离,可以进一步提高高光谱图像分类精度。
基于WRF/Chem模式天津地区重污染天气成因分析

基于WRF/Chem数值模式,以CO为示踪物分解水平输送、湍流混合和垂直运动对近地面大气污染的影响,研究2014-2017年天津地区重污染天气成因。研究表明:基于上述方法可实现重污染天气水平输送、湍流混合和垂直运动影响的定量描述,完成重污染天气成因数值归因分析。如2017年1月26日的重污染天气湍流混合能力下降是其重要的影响因素,2017年2月12日重污染天气混合层厚度下降对其影响显著,2017年2月16日重污染天气水平输送对其有重要影响,2015年12月21日重污染天气是下沉气流、湍流混合能力下降和混合层降低共同导致。在分析中,可通过湍流混合导致地面CO质量浓度每小时下降速率小于40%,垂直运动使得CO质量浓度每小时上升速率大于等于1.4%,混层层厚度小于250 m,水平扩散导致地面CO质量浓度上升等指标表征气象条件易于重污染天气形成。2014-2017年99次重污染天气符合上述条件之一或者多个条件,覆盖所有重污染过程的85%,即使未满足上述条件,99%的过程也可以通过重污染天气成因分析标准予以解析。分析显示2014-2017年天津116次重污染过程,58%的过程由两个或者三个气象因素共同影响所致,且影响因素与天气类型密切相关,如高压后部型与水平输送、北部弱高压型与下沉运动影响等。相比水平输送和湍流混合能力下降,下沉运动带来的近地面大气污染物质量浓度上升往往会被忽略,但在部分过程中,下沉运动也会导致近地面质量浓度快速增加,成为重污染天气形成的重要影响因素,如2014年1月10 - 11日。湍流扩散系数K2和湍流混合导致地面CO质量浓度每小时下降速率β与近地面PM_(2.5)质量浓度呈现较好的幂指数关系,其相关系数分别为0.57和0.73,可以在重污染成因分析和预报中发挥积极作用。
两次长寿命孤立超级单体风暴结构差异性分析

利用山东济南和河北石家庄的多普勒天气雷达资料,并结合天气实况和探空观测资料,对2013年9月15日和2018年5月12日分别发生在鲁中山区南部及河北邢台地区的两次严重致灾超级单体风暴(分别简称0915风暴和0512风暴)演变特征、环境参数及气流结构进行了分析。结果表明:0915和0512风暴均产生于较强西北气流环境背景下,具有强的不稳定和中等强度以上垂直风切变。旺盛阶段风暴参数存在明显差异,0915风暴的风暴参数基于单体的垂直累积液态水含量(Cells-Vertical Integrated Liquid,C-VIL)、最大反射率因子(Maximum Reflectivity,用DBZM表示)和强中心高度(Height Top,HT)平均值明显大于0512风暴。旺盛阶段0915风暴中气旋旋转强度明显大于0512风暴。对流有效位能(Convective Available Potential Energy,CAPE)和垂直风切变的差异性是导致风暴参数和气流旋转强度差异性的关键因素,0915风暴过程CAPE大于0512风暴,决定了其风暴内部最大上升气流速度大于0512风暴,0915风暴过程具有的更强的垂直风切变,使其上升气流旋转强度明显大于0512风暴,强的旋转上升气流利于风暴核的悬垂与维持,从而产生较强的冰雹天气。
GPM卫星降水产品在台风极端降水过程的误差评估

以雨量站观测数据为基准,利用相关系数(CC)、相对偏差(RB)、均方根误差(RMSE)以及分级评分指标(探测率POD、误报率FAR、临界成功指数CSI),对全球降水计划GPM多卫星融合产品4.4版本准实时产品IMERG_ER(简称IMERG)在2017年接连登陆广东的3个台风“天鸽”、“帕卡”和“玛娃”极端降水过程性能进行评估。广东省内“天鸽”、“帕卡”和“玛娃”的CC分别为0.80,0.68和0.47,RB为-12.00%,-47.06%和-29.10%,RMSE达33.00,40.03和26.40 mm。雨区的CC分别为0.59,0.48和0.33,RB为2.21%,-43.58%和-25.94%,RMSE为44.34,51.04和40.64 mm。IMERG低估了“天鸽”、“帕卡”、“玛娃”的总体降水强度,主要源自于对雨区的低估。从散点分布来看,IMERG高估了强降水,低估了弱降水的强度,对极端强降水的估测能力存在较大的不稳定性。降水量时序变化特征表明,IMERG较好体现了降水峰值和谷值的数量及变化趋势,但时间和强度有偏差。误差来源于复杂地形、PMW观测时间分辨率不足和IR反演降水准确度不足对卫星估测降水的影响。分级检验结果显示,相同量级内,雨区的POD更大,FAR更小,CSI评分更高,IMERG对雨区的反演能力更强。IMERG对“天鸽”估测效果最好,POD较高,FAR较小,CSI较高;“帕卡”POD较低,暴雨及以上的FAR较高,CSI下降显著;“玛娃”POD比“帕卡”高,但FAR也髙,CSI中等。可见IMERG对小量级降水具有较好的估测能力,强降水估测显著偏高,暴雨及以上的降水误差起了主要贡献。
土层深度对三种麦田禾本科杂草出苗及生长的影响

为明确小麦田禾本科杂草在不同土层深度的出苗及生长情况,选取雀麦Bromus japonicas、节节麦Aegilops tauschii和野燕麦Avena fatua三种小麦田常见禾本科杂草,采用盆栽法系统研究不同土层深度对杂草出苗及生长的影响。结果表明,小麦田禾本科杂草雀麦、节节麦和野燕麦出苗和生长与不同土层深度密切相关,在浅土层中均有较好的出苗率,且后期生长也正常。从出苗时间来看,雀麦和野燕麦集中出苗时间在播种后5~11 d,节节麦略晚于这2种杂草;从最适出苗土层深度来看,雀麦最适出苗土层深度为0.5~3.5 cm,出苗率在76.0%~87.0%之间,节节麦的最适出苗深度为0.5~8.0 cm,出苗率在66.7%~79.3%之间,而野燕麦的最适土层深度为0.5~18.0 cm,出苗率达84.2%~94.4%;从出苗后生长影响来看,0~20 cm土层对野燕麦后期生长没有显著影响,土层深度大于10.0 cm对节节麦生长有显著抑制作用,大于6.0 cm即对雀麦有显著影响。研究表明通过深翻土地可以对雀麦和节节麦达到一定的控制作用,但对野燕麦控制效果相对略差。
茶园间作功能植物对茶小绿叶蝉的调控作用

为研究间作功能植物对茶园主要害虫茶小绿叶蝉的影响,于2017-2018年在福建省泉州市安溪县茶园间作白三叶Trifolium repens L.、金花菜Medicago hispida Gaertn.、金盏菊Calendula officinalis L.,以自然留养杂草茶园为对照,用网捕法采集茶小绿叶蝉并于室内计数,镜检剥查法调查其茶梢着卵量。结果表明,在4种不同生境管理茶园网捕茶小绿叶蝉总个体数及每月个体数均无显著差异;茶小绿叶蝉个体数分别在2017年8月与2018年6月达到高峰。茶梢各节间着卵量不同,主要产卵在顶芽之下第2~5节间,以第4节着卵量最多。间作金盏菊茶园茶小绿叶蝉在茶梢第1节着卵量显著高于间作白三叶和金花菜茶园。不同生境管理茶园茶小绿叶蝉在茶梢第4节着卵量从大到小依次为间作金盏菊(8.13)、间作金花菜(7.50)、自然留养杂草(7.17)和间作白三叶茶园(6.57)。不同时间段4种不同生境管理茶园茶小绿叶蝉在茶梢各节之间的着卵量存在差异,且均在9月上中旬着卵量达到高峰。在茶园间作功能植物,短期内未见其显著降低茶小绿叶蝉网捕量和茶梢着卵量的效应。
竖向压力作用下重塑黄土土柱压缩湿陷及渗水试验研究

为了探讨竖向压力对兰州非饱和重塑黄土土柱压缩湿陷特性、入渗过程及土-水特征的影响,利用一维土柱渗透仪开展了不同竖向压力作用下非饱和重塑黄土土柱的常水头渗水试验,得到其压缩湿陷曲线,浸润峰、入渗量、体积含水量时程曲线与监测截面土-水特征曲线。研究结果表明:(1)土柱压缩性与湿陷性在试验压力下与常规试验皆有差异;尺寸效应不影响试验黄土结构强度,对其湿陷起始压力影响不大;(2)土柱增湿时浸润峰的前行速率随竖向压力的增大而逐渐减小;增湿过程中土柱在力与水作用下入渗能力变化导致入渗速率曲线有交叉现象,且竖向压力越大入渗速率变化范围越小;(3)竖向压力作用改变了渗水路径,从而影响了监测点体积含水率的变化;(4)竖向压力作用对土-水特征曲线的三个阶段均有影响,压力作用时土柱饱和度皆大于无压力作用,且随着压力增大饱和度逐步增大,当吸力趋于0时,土样未完全饱和。最后利用经典Van Genuchten模型对不同竖向压力下土-水特征曲线进行拟合,模型拟合效果较好。通过试验及分析,为兰州新区建设提供相关参考依据。
黄河流域干旱时空演变的空间格局研究

干旱因子是突变性和连续性并存的复杂地理要素(即空间异质性和相似性并存),理清其空间分布格局,对于深入认识流域水资源演变规律具有重要意义。本文以黄河流域为例,采用标准化降水指数(SPI)分析流域干旱时空演变规律,基于此,运用游程理论方法从标准化降水指数中识别出干旱发生次数、历时和烈度三种属性变量,并分析季尺度干旱因子的空间分布规律;最后,利用全局和局部Moran’s I指数探究了不同特征变量的全局和局部空间自相关性,确立了流域季尺度干旱因子的空间聚集(离散)位置及其空间分布格局。结果表明:(1)黄河流域四季干旱化程度加剧,下游干旱化程度高于上游,随着季节的变化,同一响应单元存在由湿转干再转湿的变化规律;(2)不同季节,流域旱情空间分布格局差异明显,春季西安及周边区域存在区域性干旱现象(干旱次数少、历时长、烈度大);夏季黄河源区旱情严重(历时长、烈度大);秋季黄河下游三门峡、孟津和运城区域存在区域性干旱现象(干旱次数少、历时长、烈度大);冬季宁蒙河段旱情严重,而兰州断面干旱历时和干旱烈度呈现 “低高异常”的空间分布格局,旱情可能会加剧。掌握旱情空间分布类型,重点布控“高高聚集”格局区域,可以有效提高旱灾决策的准确度。
耦合溃口演变的二维洪水演进数值模型研究

为更好地模拟溃坝洪水过程,本文采用源项法耦合了溃口演变模型DB-IWHR与基于GPU加速技术的二维水动力模型,建立了一个包含上游库区二维水动力过程、溃口演变和下游淹没区二维洪水演进的高性能耦合模型。模型中所用源项法为在同一时间步长内,通过二维浅水方程的源项将溃口演变模型计算的流量转换为二维水动力模型溃口上下游各标记网格水深的变化值,以此来实现溃口上下游之间的水量交互。该模型的优势在于所用源项法简单易实现,充分考虑溃口的冲刷过程及上下游水动力过程,同时引入GPU技术加速计算。最后,将耦合模型应用于一个土石坝和两个堰塞坝溃决算例,所得结果与实测吻合较好,模型运行快速高效,这表明基于源项法的耦合模型可实现对土石坝、堰塞坝溃坝等灾害事故的合理高效预测,为应急抢险工作提供有力支撑。
水文水资源学家陈守煜先生学术研究的知识图谱分析

为探索水文水资源学家陈守煜先生学术研究历程及其演变规律,以其335篇文献作为数据基础,采用共现分析等文献计量可视化分析方法,通过文献发表的时间分布、学科和期刊分布、高被引文献分布和研究主题等方面的知识图谱分析,系统分析了陈先生的学术研究历程。结果显示:陈守煜先生学术研究生命周期历时达62年,在其60岁后出现了2个学术创新高峰期;其学术研究特色荟萃于其河渠非恒定流计算、模糊集理论的水文水资源应用、模糊水文水资源学基本理论、模糊聚类-识别-优选统一理论、可变模糊集理论和可变模糊集理论的水文水资源应用6个研究主题,其中主题1为后续的5个模糊水文水资源学创新主题奠定了数值计算的研究方法论,主题2为模糊集现有理论的应用探索,主题3至主题5为面向工程应用的模糊集理论不断深入创新,主题6为可变模糊集理论的应用探索,形成了“紧密结合应用-持续理论创新-创新理论再应用”这种理论与实践互馈的研究特色。他每一阶段的研究目标比较集中、明确,与其研究主题密切对应,显著提高了研究效率;他的学术研究影响广泛,合计被引8554次,缘于他的源头理论创新。陈先生的研究,理论与应用不断互馈,贵在厚积薄发、深入钻研、持续创新,其研究理念和方法论,对水利科学的学术创新研究具有重要的启示作用和深远影响。
Q开关Nd: YAG激光治疗女性黄褐斑的疗效及影响因素分析

目的观察Q开关Nd:YAG激光治疗黄褐斑的疗效及影响因素。方法2017年8-10月在杭州市第三人民医院皮肤科门诊应用Q开关Nd:YAG激光治疗44例女性黄褐斑患者,治疗间隔2~ 3周,共治疗10次。采用反射式共聚焦显微镜、VISIA皮肤图像检测仪将皮损分为表皮型或混合型、有或无亚临床黄褐斑。根据改良黄褐斑面积及严重程度指数(mMASI),由医生评价治疗前后皮损严重程度和疗效。采用配对t检验、χ~2检验及多因素非条件Logistic回归分析。结果44例患者中,痊愈5例,显效15例,好转12例,无效12例,总有效率45.4%。治疗后mMASI评分[(3.2± 2.1)分]显著低于治疗前[(6.7± 2.9)分,t= 8.955,P< 0.001]。mMASI随治疗次数变化,治疗第3次mMASI值较前次开始显著降低(t= 3.780,P< 0.01),随着治疗次数增加mMASI值逐渐降低,治疗第8次mMASI值与前次相比差异无统计学意义(t=1.735,P>0.01)。稳定期患者、无树突状黑素细胞患者或无亚临床黄褐斑患者治疗后有效率分别显著高于进展期患者、有树突状黑素细胞患者或有亚临床黄褐斑患者(χ~2= 16.454、9.582、6.188,均P< 0.05),而表皮型与混合型患者有效率差异无统计学意义(χ~2= 2.463,P= 0.120)。Logistic回归分析显示,临床分期[OR(95% CI):0.180(0.046~ 0.746),P= 0.018]、树突状黑素细胞[OR(95% CI): 0.231(0.059~ 0.769),P= 0.018]、亚临床黄褐斑[OR(95% CI):0.158(0.063~ 0.854),P= 0.011]与疗效有关。结论Q开关Nd:YAG激光治疗黄褐斑安全有效,且稳定期、皮损处无树突状黑素细胞、无亚临床黄褐斑患者激光治疗效果更好。
直流接地极入地电流对附近埋地管道电位的影响

随着我国对能源需求的快速增长,直流输电工程和输送油气管道的建设也在迅速增加。在直流接地极与管道均十分密集的地区,为了减少土地的占用,直流输电工程和输油气管道甚至共用走廊,使得直流输电工程对附近埋地金属管道的影响日益突出。目前,已有研究成果关于直流接地极入地电流对长距离油气管道的影响研究不深入,土壤电阻率横向分区和管道极化效应的研究工作未有效开展,尚不能系统、全面地分析直流接地极入地电流对长距离油气管道的影响机理。提出考虑土壤电阻率的横向分区的计算方法,基于矩量法建立复杂地质条件下考虑管道措施的长距离管道受地中电流影响的仿真模型,并利用实际管道测量数据和小模型管道长期测量数据优化模型参数,从而利用仿真计算模型准确评估入地电流对油气管道的影响程度,提出有效的缓解措施,为管道防护措施的设计和实施提供理论依据。
聚丙烯/Al_2O_3纳米复合介质直流击穿特性与电荷输运仿真研究

聚丙烯以其优异的电气性能被广泛用于电力电容器,并且是一种潜在的环保型高压直流电缆绝缘材料。直流电压作用下的空间电荷注入和积聚特性是绝缘介质电击穿的重要因素。为研究击穿特性与电荷输运的关联,分别制备掺杂质量分数为1%、7%和15%的聚丙烯/氧化铝纳米复合介质,测试极化、热刺激去极化电流、高场电导、正电子湮灭和直流击穿特性。实验结果表明:1%质量分数的纳米复合介质的直流击穿场强相较于纯聚丙烯增加,这对应于在1%质量分数的复合介质中较深的陷阱;而7%和15%复合介质的击穿场强和陷阱能级均减小。复合介质的自由体积尺寸未发生明显改变。基于双极性电荷输运模型,仿真计算空间电荷和电场畸变特性随陷阱能级和升压时间的动态演变过程。仿真结果表明,在较大的陷阱能级时的注入电荷密度和电场畸变率均减小;电荷向介质体内的迁移深度在较大的陷阱能级时变浅;随着加压时间的增加,在电场达到一定阈值后的电荷注入和电场畸变才较为明显。深陷阱捕获载流子后形成的同极性电荷积聚和抑制的载流子迁移率均有利于直流击穿性能的提升。
考虑多影响因素的关键输电线路辨识

针对关键输电线路辨识方法中普遍未计及相邻线路间传输的信息以及线路最大传输容量值考虑不足的问题,在输电网拓扑结构完整的条件下,提出一种综合多指标的关键输电线路辨识方法。通过考虑发电机输出容量、负荷大小、线路电抗、线路最大传输容量值以及电网的功率传输特性等多重因素,建立从不同角度衡量线路重要性的线路电抗介数指标、线路入度重要性指标、线路出度重要性指标和线路容量限制指标。采用博弈论综合赋权法综合建立的4个指标,形成辨识关键输电线路的线路影响力综合指标。以IEEE 4节点系统为测试算例分析辨识方法的计算过程,并在IEEE 39节点系统中进行仿真分析,验证所提方法的可行性与正确性。
一类新型的混合H桥级联逆变器构成方案

传统的混合H桥级联逆变器构成方案中,直流电压一般均是按照指数或倍数规律分配。随着级联单元数增加,消除电流倒灌、改善输出电压质量这2个指标与降低高压单元开关频率、简化调制策略这2个目标之间的矛盾骤增。为此,该文从提高逆变器的电压和功率等级出发,为在增加级联单元数时平衡上述矛盾,提出一类新型的混合H桥级联逆变器构成方案。该新方案融合了混合级联和混合调制的思想,优化了直流电压分配规律,改进了混合调制策略。在输出电平数相等情况下,虽然新方案与传统方案相比所用的级联单元多,但是在较低的调制难度下,新方案增强了高压单元的扩展性、实现了高压单元工作在基波频率、消除了电流倒灌和保证了输出电压波形质量。通过仿真和实验结果验证所提新方案的正确性和可行性。
一种基于离散空间矢量调制的Vienna整流器模型预测控制方法

应用于三相整流器的有限控制集—模型预测控制(finite control set model predictive control,FCS-MPC)方法以指标函数最小为目标,遍历计算输出单一最优电压矢量,开关频率不固定,输入电流品质依赖较高的采样频率。该文提出一种基于离散空间矢量调制(discrete space vector modulation,DSVM)的Vienna整流器模型预测控制方法。该方法采用由实矢量线性组合而成的虚拟矢量,在一个采样周期内可输出多个实矢量,能固定开关频率;通过引入虚拟矢量,增加预测控制中的可控矢量集,能有效减少参考电压和预测电压之间的误差,从而降低输入电流总谐波畸变率(total harmonics distortion,THD)。该文分析虚拟矢量及其调制方式,给出DSVM-MPC的实现方法。为验证所提DSVMMPC方法的正确性,与常规FCS-MPC方法进行仿真和实验对比分析,结果表明所提方法可提高输入电流品质。
永磁同步电机无位置传感器控制谐波抑制策略研究

为了提高内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)无位置传感器控制系统性能,提出一种直接基于反电动势谐波闭环控制的综合谐波抑制策略。通过高阶滑模观测器设计,有效抑制滑模抖振问题,从而能够避免低通滤波器环节,提升电机反电动势的观测准确性;同时,通过终端滑模面设计,实现观测器的有限时间收敛,提升动态响应速度。针对逆变器非线性和磁场空间谐波造成的定子电流和反电动势中6k±1次谐波,进而引发转矩脉动、损耗、噪声等问题,设计了反电动势谐波闭环控制综合谐波抑制策略,能同时实现定子电流谐波抑制和转子位置的准确观测。最后,通过18kW PMSM的实验验证所提控制策略的有效性。
基于深度神经网络模型的无铁心永磁同步直线电机结构优化研究

针对无铁心永磁同步直线电机(permanent magnet synchronous linear motor,PMSLM)存在推力波动问题,该文从电机结构优化着手,引入深度学习算法建立PMSLM快速计算模型,并进行全局优化以实现推力波动抑制。首先,通过有限元模型获取PMSLM结构参数与推力及推力波动的样本数据,采用深度神经网络(deep neural network,DNN)建立其非参数快速计算模型,并与K近邻域算法和支持向量机建模方法对比,验证DNN优越性;其次,以“推力密度不削弱,推力波动最小”为目标,采用免疫克隆算法对电机结构参数进行多工况优化;最后,仿真分析和样机测试验证该方法的正确性和有效性。
交直流微电网集群柔性控制及稳定性分析

该文重点关注柔性互联交直流微电网集群分层多尺度协调控制框架中的就地控制(即稳定控制)问题。现有的确定性控制策略一方面难以有效应对紧急情况下交直流微电网集群运行控制模式的平滑切换,另一方面为实现功率协调控制须依赖通信。为解决上述问题,提出一种全新的控制策略以区别于现有的确定性控制方法,称之为交直流微电网集群柔性控制方法。应用该柔性控制方法,交直流微电网集群中各装置就地控制不再依赖于某个特定的运行模式,易于实现运行模式平滑切换。更重要的是,仅依靠就地量测的电气量信息,即可实现多微电网集群功率协调控制。从稳态和小信号建模及稳定性分析两方面,论述了所提柔性控制方法的有效性。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了包含2个直流微电网、1个交流微电网,以及隔离DC-DC和DC-AC互联装置的多微电网柔性互联集群仿真算例,对所提方法进行了有效验证。
并网逆变器虚拟惯性与阻尼的等效及辨识

针对并网逆变器的下垂控制策略与虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略,建立统一的线性化传递函数模型,并提出一种虚拟惯性和阻尼的等效及辨识方法,论证使用等效惯性常数与等效阻尼系数量化并网逆变器参与电网调节能力的合理性。使用等效惯性常数和等效阻尼系数代替中间变量,建立能够统一下垂控制策略与VSG控制策略的线性化传递函数模型。根据所建立的模型,将模型辨识问题简化为参数辨识问题。通过给予并网逆变器输出功率阶跃扰动激励出的功率振荡模态信息,建立系统实际输出与模型输出的时域关系,将参数辨识问题转化为参数优化问题。利用智能优化算法辨识出并网逆变器的等效惯性常数与等效阻尼系数。该辨识方法能够避免模型差分化所带来的误差,精度高,物理意义明确。最后进行实验验证,实验结果证明了理论分析的正确性与辨识方法的有效性。
含热电联供型光热电站与建筑相变储能的离网型综合能源系统

对于难以与大电网连接的偏远地区,如仅采用光伏发电,电网安全运行压力大,大规模弃光难以避免。含储热的光热电站具备良好的调度特性,是一种适用于离网型综合能源系统的电力供应形式。然而,相比于光伏,高昂的建设成本使得光热发电普及度有限。因此,该文提出含热电联供型光热电站与相变储能的离网型综合能源供给系统及其协调调度策略,背压式热电联供机组可以有效提升光热电站的综合能量产出效率,建筑相变储能的储热/冷能力则能够松弛机组自身的热电比约束,在满足系统综合能源需求的前提下,提高各机组的运行经济性,以降低综合能源系统的运行成本。算例仿真验证该文所提能源供给模式及协调调度策略的可行性与有效性。
斜温层单罐储热同时蓄放热过程动态特性模拟

面向储热技术在热电联产机组供热期调峰中的应用,设计单罐斜温层水储热实验系统。结合实验结果,建立可模拟同时蓄、放热过程的单罐斜温层储热物理数学模型。在单次蓄热的条件下,对数值分析结果的可靠性进行实验验证。分别针对放热、散热及连续同时蓄、放热工况,对单罐斜温层的储热性能开展数值模拟研究。结果表明,当放热温度截止因子相同时,高蓄放热温度的放热效率稍高于低蓄放热温度的放热效率;以斜温层不同位置作为初状态散热,斜温层的相对增长率和增长速率受斜温层初始厚度和位置影响;结合用于热电联产机组调峰的蓄热系统实际应用,获得同时蓄、放热时罐内温度分布,发现连续蓄放热中,随着循环次数的增加,蓄放热结束后斜温层的厚度不断增长,蓄热罐的有效利用率不断降低。研究结果对斜温层单罐储热在实际热电联产中的应用具有指导意义。
光伏系统直流微弱电弧信号检测研究

光伏系统中电弧时有发生,一旦发生并引起火灾,会带来严重的危害。电弧强烈燃烧时,其时频域特征较为明显,通过常用的方差或小波分析等方法就可以实现检测。但是,当电弧燃烧比较微弱时,电弧电流波动很小,其特征频段与正常信号区分不大,这时无法实现电弧区分,将其称作为微弱电弧信号,其检测具有一定难度。针对这种微弱电弧信号,提出小波–奇异值分解新型信号消噪方法。该方法首先对光伏系统直流母线处采集到的电流信号进行小波变换,对分解后的各层小波系数再进行奇异值分解(singular value decomposition,SVD),通过与正常信号各奇异值的分析比较,去除随机噪声与开关频率,提取出微弱电弧信号特征,再对SVD后的小波系数重构得到降噪后的电弧电流,利用阈值法实现弱电弧检测。最后进行实验验证,实验结果表明该方法有良好的抗扰性。
基于随机分层分布式模型预测控制的风电集群频率控制规划方法

大规模风电集群功率输出不确定性对接入电网频率造成不利影响,为了使风电集群与传统电源协调配合共同参与系统调频,提出一种基于随机分层分布式模型预测控制(stochastic-hierarchical-distributed model predictive control,S-H-DMPC)的风电集群频率控制机会约束目标滚动规划方法(chance constrained goal rolling programming,CCGRP)。首先,建立考虑功率波动相关性的风电集群功率预测误差模型;其次,提出考虑风电集群功率预测误差随机向量的双层机会约束目标滚动规划方法,上层规划侧重电网拓扑结构及全区系统经济性,下层规划侧重平均系统频率增广模型(average system frequency augmented model,ASFAM)及分区运行安全性;最后,提出基于蒙特卡罗随机模拟的模型求解方法,该方法采用仿射变换算法,通过对风电集群功率预测误差随机向量进行抽样实现机会约束条件的处理。仿真算例表明,所提控制方法能有效提高风电集群参与系统调频的准确性,证明了方法的可行性与鲁棒性。
电–气联合储能的海上微能系统模糊随机规划

海上油气工程是能源密集型系统,主要由供能系统与生产工艺系统2部分组成。为提高海上油气工程能量供应的稳定性,该文提出建立海上微能系统,通过协调海上伴生气存储与电能存储,并耦合海上油气平台余热梯级利用单元,以改善海上油气平台能源利用形式单一、能效低的问题。该文建立海上电–气联合储能模型,并考虑生产工艺系统不确定性对海上微能系统的影响,基于双重不确定性理论构建海上微能系统模糊随机规划模型,利用模糊随机–NSGAⅡ算法对其求解。最后,通过渤海某海上油气平台为实例,验证该文所提模型与方法的可行性与有效性。
珠江三角洲崖门镇地区水稻田土壤-植物系统中硒元素分布特征及迁移规律研究

硒在自然环境中的分布及迁移规律一直是研究热点。多目标区域地球化学调查成果表明,珠三角地区土壤硒含量较为丰富,适宜富硒特色农产品种植,但土壤-植物系统中硒的迁移转化规律尚不清楚。本文以典型富硒区-江门市崖门镇为例,系统采集了岩石、风化土、稻田土壤、浅层地下水、灌溉水及水稻样品,应用原子荧光光谱法进行硒含量测试,探讨土壤-植物系统中硒元素分布特征及迁移规律。结果表明:崖门镇花岗岩、花岗岩风化土、稻田表层土壤、剖面土壤、浅层地下水、灌溉水、大米硒含量平均值分别为0.0208 mg/kg、0.2325mg/kg、0.5060mg/kg、0.83mg/kg、0.0003mg/L、0.0004mg/L、0.058mg/kg,表层土壤硒含量与珠江三角洲土壤地球化学背素值(0.51mg/kg)相当,大米硒含量达到富硒稻谷标准。土壤-植物系统中硒元素迁移规律为:土壤剖面硒元素向下部迁移,沿径流方向硒向下游迁移。土壤硒较易向水稻根部迁移,较难从根部向水稻地上部分迁移。本研究获得的土壤-植物系统硒元素分布与迁移规律可为该地区富硒资源开发利用提供科学依据。
浙江省江山市猕猴桃果园土壤环境质量与生态风险评价

果园土壤环境与果品产量和质量及食用安全性关系密切。已有研究表明目前我国猕猴桃果园土壤中普遍存在养分含量不足、分布不均的问题,个别地区发现有重金属含量超标的现象。浙江省近年来猕猴桃种植面积连年扩大,已是我国重要的猕猴桃产区之一。为查明该省江山市猕猴桃果园土壤环境质量现状,本文选择了两处典型猕猴桃果园采集土壤、岩石、果实样品,采用原子荧光光谱、电感耦合等离子体发射光谱等技术测定土壤和岩石样品中的重金属、养分元素、土壤理化指标和果实样品中的重金属含量。以果园土壤中养分元素丰缺与影响因素、重金属元素含量与果实食用安全性为主要研究内容,开展了猕猴桃果园土壤环境质量与生态风险评价。结果表明:①两处果园土壤中Ag、Bi、Co、Cr、Ni、Sb、Se、V、SiO_2等含量低于衢州市和浙江省土壤背景值,Pb、Al_2O_3等高于衢州市和浙江省土壤背景值,土壤中元素含量受自然地质背景控制的特征明显;②土壤pH值范围为4.61 ~6.30,按DZ/T 0295 -2016《土地质量地球化学评价规范》中土壤酸碱度分级标准,属于强酸性和酸性土壤;③养分元素K、Ge、Mo、Zn较丰富,但N、P、Mn、S较缺乏;④土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn含量最大值分别为21.84、0.22、23.53、20.47、0.06、8.82、53.84、133mg/kg,远低于农用地土壤污染风险筛选值(pH≤5.5时标准限值分别为40、0.3、150、150、1.3、60、70、200mg/kg),土壤污染风险低;⑤猕猴桃果实中的重金属含量低于绿色食品限值和食品卫生标准限值,如As含量最高为0.009 mg/kg,其限值分别为0.2mg/kg和0.5mg/kg。整体上,研究区土壤具有养分分布不均匀、重金属含量低、酸性强的特点,建议采取科学措施补充和平衡土壤养分,防范土壤酸化导致的重金属活化风险。
白云鄂博矿区土壤和植物中稀土元素的分布特征

白云鄂博矿区是稀土的主要产出地,在矿山开采和选炼等过程中,稀土元素通过迁移、富集等作用进入植物体,研究稀土元素的分布特征和迁移规律,可为白云鄂博矿体闭坑后的生物修复提供数据支持。本文设置了7个土壤采样点,采集铁花、沙蒿、沙打旺、沙朋、青蒿、小叶杨、猪毛菜七种植物,用电感耦合等离子体质谱法测定土壤和植物的根、茎、叶及整株的稀土含量,研究稀土元素在土壤和植物中的分布特征和迁移规律。统计分析结果表明:随着采样区与主矿区的距离增加,土壤样品中的稀土含量逐渐减少;在七种植物中,铁花的稀土含量最高,青蒿最低;对不同植物的整株稀土含量和各部位(根、茎、叶)稀土含量进行多元线性回归分析,叶(或花)的稀土含量在整珠植物中的占比最大。此外在不同季节,植物中的稀土含量基本保持不变,含量较高的稀土元素为Ce(0.0035% ~ 0.020%)、La(0.0012% ~ 0.011% )、Nd( 0.0010% ~ 0.0094% )和Pr(0.00036% ~0.0046% ),其中Ce最高。本研究提出:根据土壤样品中的稀土含量逐渐减少的特征,矿区周围土壤的稀土来源可能是矿石在采、选过程中的扩散造成的;根据植物富集稀土的能力,在矿山闭坑后,可种植富集稀土能力强的植物--铁花,进行矿山生物修复。
指端可穿戴式力触觉交互装置设计与评估

可穿戴式力触觉交互技术作为力触觉交互技术的一个分支,可以为操作者提供更为真实、自然的人机交互体验。设计了一种指端可穿戴式力触觉交互装置,装置由穿戴于腕部的控制盒以及穿戴于指尖的部分组成,穿戴于指尖的部分重约30 g,尺寸为38 mm×31 mm×50 mm。装置采用连杆机构,可实现三自由度的力触觉反馈。装置使用蓝牙通信,具有小型轻便、穿戴方便的特点。通过方向感知与识别实验证明,装置可在指腹面产生8个有效的方向性信息,而且每个方向都可以为人所正确感知。此外,虚拟环境交互实验证明,装置可帮助人在虚拟环境中控制交互力的大小,并提高人机交互的效率。