中国科学院大学学报

董超, 张怀, 石耀霖

2019, 36 (2): 145-154. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.001

摘要 ( 434 ) HTML ( ) PDF (2902KB) ( 1082 )

简要综述地磁场发电机模型，包括控制方程组、无量纲方案、初始条件边界条件、数值方法和标度律等，并以MoSST模型为例，展示地磁场发电机的数值计算结果。虽然地磁场发电机的数值模拟还存在很多问题和挑战，但它仍是研究地磁场不可或缺的方法。随着计算能力的不断提升，地磁场发电机的数值模拟将会取得更大的进展，为理解地磁场提供有力的支持。

一个带协变量调整多响应比较的高效方法及其在基因组数据中的应用

张胜虎, 朱家砚, 张三国

2019, 36 (2): 155-161. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.002

摘要 ( 368 ) HTML ( ) PDF (2950KB) ( 587 )

目前在文献中有很多关于多响应比较的研究方法，但是对带协变量调整的非参数检验的研究较少。一种直观的想法是将数据先投影到协变量的正交空间中，然后再利用秩和检验、调整的秩和检验或最大值检验方法。但是，功效普遍不高。在调整的秩和检验和伪F检验两种方法基础上，构建MIN2检验。大量模拟和实际数据表明，MIN2检验的效果优于现有的非参数检验方法。

冷热端不同散热方式对热电制冷性能的影响

周武洋, 王勇

2019, 36 (2): 162-168. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.003

摘要 ( 490 ) HTML ( ) PDF (4925KB) ( 1385 )

对于给定的热电制冷器，影响其制冷效率的主要因素是冷热端强化散热方式。以实验的方式就散热端、散冷端分别在强制对流和自然对流状态下，散热器、散冷器及制冷空间的温度随时间变化的规律进行研究。结果表明，在本实验条件下，热端自然对流时，散热器的相对温度持续上升，散冷器的相对温度先下降到最低值然后上升。在实验进行到600 s时，散热器的相对温度为26.05℃，散冷器的相对温度为-3.97℃。热端强制对流使散热器和散冷器相对温度分别稳定在3.20℃和-20.00℃。热端散热风量为最佳值时，散热风扇和热电制冷器的输入功耗和为极小值，此时热电制冷器综合能效最佳。冷端强制对流时，散冷器与制冷空间最大温差由冷端自然对流状态时的7℃降低至2℃，实现制冷空间温度的均匀性。

济南市区大气中VOCs的浓度、来源及健康风险评价

桑博, 魏凤霞

2019, 36 (2): 169-177. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.004

摘要 ( 320 ) HTML ( ) PDF (4333KB) ( 1075 )

分析2010—2016年济南市区大气VOCs的浓度、组成特征、来源及健康风险。结果表明，2010、2011、2015和2016这4年总VOCs的平均浓度水平相当，2012—2014年总VOCs浓度较上述4年偏低。每年烷烃、烯烃和芳香烃的组分特征存在较大差异。利用主因子分析法对VOCs的来源进行探讨，结果表明所研究的7年间济南市大气VOCs的主要来源种类一致，都是机动车尾气、工业排放、涂料溶剂使用和油气挥发。健康风险评价结果表明，济南市区大气VOCs在所研究7年均不存在致癌风险，但部分年份接近致癌风险水平，应引起重视，加以管控。

基于MODIS数据的黄河源区土壤干湿状况时空格局变化

刘馨, 宋小宁, 冷佩, 夏龙

2019, 36 (2): 178-187. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.005

摘要 ( 311 ) HTML ( ) PDF (21862KB) ( 451 )

为分析黄河源区土壤干湿状况时空格局变化，基于2007—2016年日序数第193~257天的MODIS 1 km分辨率地表温度（LST）和植被指数（NDVI）产品反演10年的温度-植被干旱指数（TVDI）。分析结果表明：2008—2010年实测土壤水分与TVDI的线性关系的相关系数达到0.7，说明TVDI可作为干旱指标有效地指示黄河源区的土壤干湿状况。在年际变化趋势上，10年间日序数第193~257天的TVDI均在0.4~0.6之间，属干旱分级中的正常状况，但东南部地区整体处于干旱-重旱。中、低植被覆盖区域的干旱趋势较为相似，10年来旱情均较为严重，TVDI数值均在0.6~1.0间浮动，其中低植被覆盖区所有时相的TVDI在10年内数值均在0.6及以上，表明旱情持续。高植被覆盖区域严重干旱的情况较中低覆盖区域缓解，但是干旱依然在10年间持续发生。旱情的空间变化特征显著，严重旱情多集中于东北部和东南部区域，分布趋势基本与中西部整体土壤水分较充足的客观事实吻合。

基于时间序列DMSP/OLS夜间灯光数据的GDP预测模型

顾鹏程, 王世新, 周艺, 刘文亮, 尚明

2019, 36 (2): 188-195. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.006

摘要 ( 546 ) HTML ( ) PDF (3717KB) ( 837 )

采用基于不变目标区域法对1992—2013年DMSP夜间灯光数据进行相互校正、饱和校正和影像间的连续性校正，提取出同期中国大陆31个省级行政区夜间灯光强度信息，并与统计GDP数据建立线性、指数、二次项和乘幂回归模型。通过比较预测GDP与统计GDP误差，选出各自的最优拟合模型。结果表明：1）校正解决了DMSP夜间灯光长时间序列影像之间不稳定、不连续的问题；2）校正后的DMSP夜间灯光数据集与GDP强相关；3）中国大陆GDP预测的指数模型最佳，R²达到0.97，平均相对误差仅为11.32%；4）31个省级行政区按时间序列构建GDP预测模型优于每年各省级行政区模型。4个直辖市和经济总量前6的行政区指数模型最优，其余省份二次项模型最优，R²均达到0.95以上，GDP预测相对误差10%左右。

河西走廊系列盆地构造演化的三维数值模拟

李蔚琳, 程惠红, 张怀, 石耀霖

2019, 36 (2): 196-207. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.007

摘要 ( 318 ) HTML ( ) PDF (27151KB) ( 574 )

河西走廊是青藏高原向东北方向扩展生长的前缘地区。在青藏高原向东北方向推挤过程中，走廊内形成盆山相间的地貌，自东向西为武威—张掖—酒泉—玉门盆地，呈一字形排列，是研究新生盆地构造演化的理想地区。基于河西走廊及其邻区晚新生代构造环境、现今盆地与断裂带的几何构造布展、GPS和历史地震资料，建立区域三维黏弹塑性有限元地质模型，以期动态刻画近5 Ma河西走廊系列盆地的构造演化过程，探讨地壳的横向不均匀性对该区域构造变形的影响。数值分析结果如下。1）在近5 Ma的区域压扭构造作用下，河西走廊多个力学性质较强的次级块体依次形成左行排列的系列盆地且被NNW-NW向的断裂带和隆起分割。2）与研究区域内的其他地区相比，河西走廊与祁连山和阿拉善地块的交界处及祁连山地区整体抬升速度较快，且北祁连山抬升速度大于南祁连山。3）祁连山北缘榆木山断裂段呈现微弱东西引张，抬升速度比两端慢，地表垂直抬升速率呈现“缺口”形态。4）与河西走廊相邻的塔里木和阿拉善地块的上地壳相对于不断隆升的青藏高原下沉，且挤压盆地中地壳，使得盆地之间出现隆起。数值分析的结果反映了河西走廊系列盆地的演化过程，解释了现今祁连山地区河流网络分布现象，也揭示了青藏高原东北缘向北东方向扩展生长过程中潜在的动力来源。

北京张坊地区中上元古界中岩溶发育与构造作用

刘建明, 张玉修, 曾璐, 琚宜文, 芮小平, 乔小娟

2019, 36 (2): 208-217. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.008

摘要 ( 264 ) HTML ( ) PDF (26330KB) ( 556 )

张坊岩溶地貌是中国北方岩溶类型的典型代表。分析张坊地区的地层展布与构造变形，探讨地层-构造演化与岩溶发育的关系。研究区主要出露近水平的中上元古界碳酸盐岩夹细碎屑岩和硅质岩，主要经历印支期（或更早期）伸展状态下的固态流变变形、燕山期的逆冲-褶皱变形和房山岩体期后的伸展变形等多期次构造演化，造就了研究区复杂的褶皱、断裂、构造裂隙和岩溶地貌特征。大型溶洞的发育主要与中上元古界的岩性-地层展布、中生代的逆冲断裂和新生代的伸展断裂等地质作用有关。在多阶段沉积-变形等地质作用控制下，发育了中元古代、古生代、中生代和新生代4期古岩溶，形成构造抬升侵蚀溶蚀、构造反转溶蚀冲蚀和多次抬升溶蚀侵蚀等3种主要溶洞发育类型。

基于多状态跳转模型的场景独立音频事件检测方法

王健飞, 张卫强, 刘加

2019, 36 (2): 218-225. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.009

摘要 ( 333 ) HTML ( ) PDF (3156KB) ( 545 )

针对不同类型事件设计多状态跳转模型，结合两种深度神经网络实现对传统音频事件检测框架的改进。实验表明，在DCASE2017任务2的开发集数据上，改进后的DNN-HMM系统相比于基线系统取得F值8.9%的相对提升和错误率19%的绝对下降；基于多状态跳转模型聚类的卷积神经网络模型（SC-CNN），相比于基线系统取得F值18%的相对提升和错误率30%的绝对下降。

基于多角度合成SAR图像的目标识别性能分析

邹浩, 林赟, 洪文

2019, 36 (2): 226-234. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.010

摘要 ( 491 ) HTML ( ) PDF (7060KB) ( 713 )

合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）在合成孔径累积时间内仅在小范围方位角获取目标的后向散射特性，导致SAR图像对观测方位向的变化极其敏感。通过图像非相干合成方法将不同方位向上的多幅同目标SAR图像合成单幅特征更明显的SAR图像，通过二维主成分分析方法提取特征和k-近邻分类方法实现目标识别。在两组不同数据集上对识别性能进行分析。实验结果表明，多角度SAR的识别率比单一角度更高。多角度SAR对观测平台俯视角的变化具有较强的鲁棒性。

多旋翼无人机微多普勒特性分析与特征提取

马娇, 董勇伟, 李原, 李凌霄, 杨杰芳

2019, 36 (2): 235-243. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.011

摘要 ( 745 ) HTML ( ) PDF (9346KB) ( 1329 )

针对多旋翼无人机目标的识别问题，提出一种基于伽柏（Gabor）变换的瞬时频率估计与快速傅里叶变换（FFT）相结合的微多普勒特征提取算法。首先建立多旋翼无人机旋翼回波模型，并通过仿真分析叶片数目、旋翼转速和初始相位等参数对微多普勒特征的影响，利用Gabor变换得到时频特征。在此基础上通过瞬时频率极大值法提取微多普勒频率，并对瞬时频率采用FFT提取旋翼数和转动频率，从而获得叶片长度估计值。实测数据验证了该算法较为准确地提取无人机的微多普勒参数。

基于广义最小最大凹惩罚项的ISAR稀疏成像方法

杨力, 魏中浩, 张冰尘, 卢晓军

2019, 36 (2): 244-250. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.012

摘要 ( 533 ) HTML ( ) PDF (4841KB) ( 667 )

介绍一种基于广义最小最大凹（generalized minimax concave，GMC）惩罚项的ISAR稀疏成像方法。该方法的惩罚项形式与L₁范数最小化方法不同，不仅使最小二乘损失函数凸性最小，而且避免了L₁范数最小化方法系统性幅值低估问题。通过仿真实验说明GMC算法在ISAR成像中的幅度保持特性。利用Yak-42飞机的实际数据进行ISAR成像，结果表明GMC算法在成像精度方面优势明显，具有更好的成像效果。

一种新的桥梁区域时序InSAR相位解缠方法

段伟, 吕孝雷

2019, 36 (2): 251-258. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.013

摘要 ( 378 ) HTML ( ) PDF (8726KB) ( 838 )

时间序列InSAR技术是一种空间遥感技术，可用于获取基础设施的高精度微小形变信息，相比传统测量手段，该技术有较多优点，在桥梁形变检测方面有广阔的应用前景。但现有的时间序列InSAR技术中的相位解缠算法在大型斜拉桥形变检测上存在较大解缠误差，导致目前该技术还难以获取正确的斜拉桥形变结果。提出一种新的时间序列InSAR相位解缠算法。通过构建约束三角网络，对残差点进行分块，利用二分图最优权匹配方法获取最优的正负残差点匹配结果，从而获取正确的解缠相位。在洞庭湖大桥数据上进行实验验证。该算法在解缠精度上明显优于稀疏网络最小费用流（MCF）算法，有效减少了解缠误差。

一种适用于SAR图像配准的改进SIFT算法

迟英朋, 刘畅

2019, 36 (2): 259-266. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.014

摘要 ( 468 ) HTML ( ) PDF (11703KB) ( 564 )

针对SAR图像特点，在传统SIFT算法的基础上，结合ROEWA和OTSU算法，提出一种改进的SIFT算法。该方法首先通过ROEWA和OTSU算法分别检测图像的边缘区域和阴影区域，再与SIFT算法相融合检测特征点、寻找匹配点并计算变换矩阵实现图像配准。与原算法相比，该方法消除了DoG算子的边缘响应和阴影的影响，使提取到的特征点更加精确，可提高正确匹配率，增强算法的稳定性，并提升图像配准的精度。

一种基于谱聚类算法的高光谱遥感图像分类方法

杨随心, 耿修瑞, 杨炜暾, 赵永超, 卢晓军

2019, 36 (2): 267-274. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.015

摘要 ( 609 ) HTML ( ) PDF (12286KB) ( 773 )

结合K-means算法和谱聚类方法的优点，提出一种新的高光谱图像聚类方法。该方法在对高光谱图像数据进行特征降维的基础上，采用K-means算法对图像进行粗聚类处理，然后采用谱聚类方法对粗聚类结果进行较高精度的聚类。与K-means聚类算法相比，该方法有效提高了高光谱图像聚类的分类精度。对模拟数据和真实的高光谱数据的对比实验表明，相对于K-means和谱聚类方法，该方法具有良好的聚类性能。

DNA对纳米CeO₂线类氧化酶活性的影响

杨丁丁, 姚鑫

2019, 36 (2): 275-279. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.016

摘要 ( 311 ) HTML ( ) PDF (3692KB) ( 668 )

采用水热法合成纳米CeO₂线，使用透射电子显微镜、X射线衍射仪和拉曼光谱仪对其进行表征。使用傅里叶变换红外光谱仪和紫外可见分光光度计对DNA与纳米CeO₂线的相互作用进行分析，然后采用紫外可见分光光度法研究DNA对纳米CeO₂线类氧化酶活性的影响，并对体系进行pH影响以及特异性实验研究。结果表明，DNA抑制纳米CeO₂线的类氧化酶活性，这种抑制作用具有特异性。此工作将使纳米CeO₂得到进一步的实际应用。

一种基于普通分布目标的极化SAR幅相不平衡快速评价方法

蒋莎, 仇晓兰, 韩冰, 胡文龙, 卢晓军

2019, 36 (2): 280-288. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.02.017

摘要 ( 396 ) HTML ( ) PDF (30539KB) ( 423 )

目前，有多种算法利用定标场和布设的定标器估算幅相不平衡，但基于定标场和定标器的方法存在时间和空间上的局限性，不能满足常态化极化质量监测的需求。基于地物的散射统计特性，提出一种基于普通分布目标的极化SAR幅相不平衡快速评价方法。给出该方法对地物散射特性的要求，并采用统计计算的策略，降低方法对地物的要求。该方法能够实现幅相不平衡的便捷常态化评估。半物理仿真实验和GF-3实测数据实验验证了该方法的有效性。

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