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2020年, 第37卷, 第1期 上一期    下一期
数学与物理学
高维乘积空间上分数次Hardy算子的最佳界
李翔, 魏明权, 燕敦验
2020, 37 (1): 1-5.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2020.01.001
摘要 ( 331 ) HTML ( ) PDF (955KB) ( 736 )
得到高维乘积空间上分数次Hardy算子从L1(Rn1×…×Rnm)到wLQ(Rn1×…×Rnm)的最佳界。更一般地,还得到高维乘积空间上分数次Hardy算子从LP(Rn1×…×Rnm)到LQI(Rn1×…×Rnm)的算子范数。
非零Gauss曲率Bonnet曲面的存在性及其相关性质
王珂, 吴英毅
2020, 37 (1): 6-12.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2020.01.002
摘要 ( 293 ) HTML ( ) PDF (938KB) ( 682 )
研究关于Bonnet曲面的两个问题。第一,通过研究Bonnet曲面的平均曲率所满足的常微分方程证明Gauss曲率不恒为零的Bonnet曲面一定存在。第二,证明若两张Bonnet曲面之间存在一个保主曲率且保定向的共形映射,则有以下两种情形:如果两曲面的Gauss曲率零点孤立,则该共形映射必为等距;如果两曲面的Gauss曲率恒为零,则该共形映射为相似变换。
强磁场下液态金属在竖直平板外的自由对流换热
周仲凯, 王增辉, 陈然
2020, 37 (1): 13-19.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2020.01.003
摘要 ( 339 ) HTML ( ) PDF (7530KB) ( 821 )
托克马克装置中面向等离子体部件在不同的位置存在很大的温差,导致面向等离子体部件表面液态金属产生自由对流。以此为背景,实验研究液态金属受横向磁场影响下竖直壁面上的自由对流换热规律。实验采用K型热电偶测量环境与壁面两侧的温度,利用多普勒超声波测速仪测量壁面上的液态金属速度,分析不同磁场强度和加热热流密度条件对竖直平板外表面的流动与换热影响规律。研究表明:竖直平板的局部换热系数与特征长度成反比,即距加热平板起始段越远换热越弱,同时增强加热功率使表面换热系数增加。在强磁场条件下,壁面边界层的流动与换热均普遍被抑制;但是在弱磁场下,增加磁场会强化平板表面的自由对流与换热,根据实验结果发现该转折点出现在磁相互作用数为1~4的范围。
环境科学与地理学
土壤铬污染对赤子爱胜蚓抗氧化酶活性的影响
李泽姣, 崔岩山, 蔡晓琳, 王鹏飞
2020, 37 (1): 20-26.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2020.01.004
摘要 ( 252 ) HTML ( ) PDF (3004KB) ( 514 )
考察土壤种类、暴露时间及铬[Cr(VI)]含量对蚯蚓体内SOD(superoxide dismutase)、CAT(catalase)和POD(peroxidase)3种抗氧化酶活性的影响。实验选取黑龙江、山西和江苏3个地区的土壤作为研究对象,并采用不同含量Cr(VI)对其进行40天老化。结果表明,不同土壤中SOD活性差异显著(P<0.05),Cr(VI)含量和暴露时间对SOD活性影响差异极显著(P<0.01)。与SOD活性差异性相似的是:不同土壤中CAT活性差异显著(P<0.05),Cr(VI)含量和暴露时间对CAT活性影响差异极显著(P<0.01)。而在不同土壤中,POD活性差异极显著(P<0.01),Cr(VI)含量对POD活性影响差异显著(P<0.05),暴露时间对POD活性影响差异极显著(P<0.01)。蚯蚓在黑龙江老化土中暴露初期,POD和SOD活性显著升高。在暴露28天的实验组中POD和SOD活性最高,相应的酶活性浓度可分别达对照组的2.03和1.25倍。同时随暴露时间延长,POD和SOD活性均受到显著抑制,而蚯蚓体内CAT活性在各处理中不发生显著变化。蚯蚓在江苏老化土中暴露初期,POD和SOD变化趋势与黑龙江老化土中各变化趋势相近。山西老化土中暴露初期,POD和CAT活性显著升高,随暴露时间延长,POD和CAT活性均受到显著抑制,但蚯蚓体内SOD活性在各处理中不发生显著变化。
基于SWMM的地表径流量与城市下垫面和降雨特征关系的空间分析——以中国科学院大学雁栖湖校区为例
罗英杰, 张娜, 李琪, 王昕, 景永才, 乐荣武
2020, 37 (1): 27-38.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2020.01.005
摘要 ( 374 ) HTML ( ) PDF (5825KB) ( 743 )
以中国科学院大学雁栖湖校区为例,用城市雨洪管理模型(SWMM)模拟2016-2017年48场降雨事件中所有子汇水小区的径流过程;在验证可靠的基础上,探讨径流量空间分布与降雨和下垫面的关系,是开展防汛工作的重要基础。结果表明,径流量高值区多位于沥青小区,而低值区多位于绿地小区。沥青最易产流,绿地最不易产流。砌砖易产生中等量级的径流,混凝土较砌砖更易产流,但二者在不同降雨事件下的产流规律相似。沥青小区和砌砖小区的地表径流量均与坡度呈极显著或显著线性正相关关系。对沥青-砌砖和沥青-绿地小区,将非渗透面积比例(PIC)降至60%可明显控制其暴雨和大雨径流。要明显控制大暴雨径流,可将沥青-绿地小区的PIC降至30%以下;但降低PIC对沥青-砌砖小区大暴雨径流的控制作用不明显。研究结果可为海绵城市建设和城市内涝防洪提供理论依据和决策建议。
中国城市空气污染区域差异及社会经济影响因素分析——基于两种空气质量指数的比较研究
张晓平, 林美含
2020, 37 (1): 39-50.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2020.01.006
摘要 ( 622 ) HTML ( ) PDF (5591KB) ( 690 )
大都市圈的环境质量对城市居民的公共健康和日常生活有重大影响。因此,研究更为科学有效的大气污染物浓度的度量指标和方法受到政府和学界的广泛关注。基于对空气质量汇集指数(AAQI)与空气质量指数(AQI)的对比分析,阐述中国113个环保重点城市的空气质量状况及其空间分异特征,并基于面板数据模型,分析影响样本城市空气质量变化的主要社会经济因素。结果表明,在2014-2016年期间,中国的城市空气质量呈现出转好的趋势;城市空气质量的区域差异显著,华北地区在AAQI和AQI两种指数分析中均为中国空气质量较差的区域。回归模型的结果表明,城市空气质量受地理位置、城市化水平、产业结构和环境规制等因素的影响。建议加强开发和完善评估城市空气质量的综合指数,并从工业化和城市化角度探索改善城市空气质量的新途径。
气候变化和人类活动对新疆草地生态系统NPP影响的定量分析
赵鹏, 陈桃, 王茜, 于瑞德
2020, 37 (1): 51-62.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2020.01.007
摘要 ( 533 ) HTML ( ) PDF (10631KB) ( 796 )
草地是新疆分布最广泛的植被类型,在陆地碳循环中扮演着重要角色。气候变化和人类活动是影响陆地碳循环的两个重要因素,定量评估气候变化和人类活动对于草地的可持续利用和防止草地退化具有重要意义。以NPP作为指示器,利用实际净初级生产力和潜在净初级生产力定量分析气候变化和人类活动对新疆草地的影响。以2000年作为分界点,将研究时段1982-2015年分成1982-2000年与2000-2015年两部分来比较。研究结果表明:1982-2015年新疆草地以恢复为主。1982-2000年,气候因素是新疆NPP增加的主要因素,气候因素主导的区域占草地总面积的79.41%;2000-2015年,相比于上个时段,人类活动的影响明显加强,人类活动主导的区域占总面积的43.03%。同时,人类活动导致NPP增加的面积占比由18.71%上升到27.87%,主要位于塔里木盆地边缘以及准噶尔盆地西南地区,生态保护工程促进草地的生长。主要由放牧等人类活动导致NPP减少的面积占比由1.78%上升到15.22%,主要位于伊犁河谷、阿尔泰山区南部以及塔城地区。因此,政府应该坚持实施生态保护工程,并对其进行细化和具体化;另外,还需减少伊犁、塔城和阿勒泰等放牧强度过大地区的牲畜量,从而实现草畜动态平衡。
塔里木盆地近10年城乡发展水平及其协调度的时空演化规律
武圣钦, 杨德刚, 霍金炜, 武荣伟
2020, 37 (1): 63-73.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2020.01.008
摘要 ( 345 ) HTML ( ) PDF (9019KB) ( 750 )
利用探索性空间数据分析,通过构建城乡发展水平指数和耦合协调度函数等,对塔里木盆地42县市2004-2014年10年间城乡发展时空演化过程进行分析,得到以下结论:1)研究时段内塔里木盆地城乡发展水平有所上升,但仍处于低水平状态;格局为东高西低、北高南低,和田地区为发展"塌陷区"。2)耦合度总体呈波动状态,克州始终属于耦合度较低区域,巴州一直保持在高值状态,和田市及于田县耦合度下降最快;协调度10年间总体呈上升趋势,仅有少数地区呈波动或下降状态。3)耦合协调度存在空间正相关,高值集聚和热点区主要位于库尔勒市附近,低值集聚和冷点区主要位于喀什和和田两地区交界处;在2004-2009年和2009-2014年两个研究时段,格局基本维持不变。建议从基建投入、产业优化、教育投入等方面着手以改善区域城乡发展格局。
21世纪海上丝绸之路沿线港口及港城关系变化分析
毕森, 张丽, 谷雨, 王恒, 温礼, 李通, 毕京鹏
2020, 37 (1): 74-82.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2020.01.009
摘要 ( 1055 ) HTML ( ) PDF (11324KB) ( 813 )
港口及港口城市作为21世纪海上丝绸之路的重要节点,在推动沿线国家发展中起着关键作用。基于Google Earth和Landsat遥感数据及集装箱吞吐量统计数据,采用GIS空间统计分析方法,分析21世纪海上丝绸之路沿线38个重要港口(不包括中国港口)面积的时空变化特征,并对相对集中指数(RCI)进行改进(引入城市建设用地面积作为城市发展的表征参量),评估沿线港口及港口城市的港城关系状况。研究发现:1)21世纪海上丝绸之路沿线重要港口面积区域化特征明显,港口面积整体呈"西部大东部小"的区域分布格局;2)港口面积变化(0.01~4.93 km2)及面积变化比例(0.01~5.07倍)分布情况均存在区域分异特征,各区域(东南亚、南亚、西亚、欧洲、非洲)港口面积变化差异较小,港口面积变化比例差异较大;3)港城关系状况存在明显的区域化特征,欧洲地区港口对城市的作用关系相对较强(2017年平均RCI约为2.98),亚洲地区港口对城市的作用关系相对较弱(2017年平均RCI约为1.51)。研究结果可为海外港口及港口城市腹地建设提供科学的参考依据。
大面积建成区建筑密度遥感制图产品的精度验证
王帅, 覃驭楚, 杨富坤
2020, 37 (1): 83-92.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2020.01.010
摘要 ( 330 ) HTML ( ) PDF (44773KB) ( 413 )
大面积建成区建筑密度遥感制图产品能够提供土地开发强度与人类居住环境的基础信息,是支撑人居环境研究和土地利用规划的重要数据。全球人类居住区层(global human settlement layer,GHSL)是由欧盟联合研究中心负责的大面积人居环境制图项目,建成区建筑密度遥感制图产品是GHSL重要的组成部分。目前该产品在欧美地区已经完成了GHSL建成区建筑密度遥感制图产品的验证。然而以中国为代表的东亚区域的建筑物形态和城市布局与欧美等区域有较大的差别,有必要在亚洲地区对其进一步验证。以中国的5个典型城市(上海、西安、长春、昆明和乌鲁木齐)大面积单体建筑物分布图为基础,通过聚合分析和邻域关键点搜寻匹配等算法,生成中国建成区建筑密度栅格图像产品作为验证数据,然后通过回归分析等方法,在像元尺度上对GHSL建成区遥感制图产品进行评价验证。结果显示,GHSL建成区建筑密度产品在较低分辨率下可以反映中国地区建筑密度情况,但在较高分辨率下在高值区过高估计密度。本研究可以为中国地区研发建成区建筑面积密度产品提供依据。
地球科学
地震滑坡信息提取方法研究——以2017年九寨沟地震为例
李麒崙, 张万昌, 易亚宁
2020, 37 (1): 93-102.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2020.01.011
摘要 ( 337 ) HTML ( ) PDF (13510KB) ( 931 )
地震滑坡是最为常见且破坏力最强的地震地质次生灾害之一,快速准确地获取地震滑坡的分布和范围信息对震后应急救援和灾后重建工作具有重要意义。采用Sentinel-2A遥感影像,以"8·8九寨沟地震"核心震区——漳扎镇为研究区,通过结合变化检测技术和面向对象方法提取地震滑坡信息,利用改进的区域生长算法对提取的滑坡边界进行优化得到最终提取结果。通过与传统CVA提取结果对比,评价分析本文算法的精度。实验验证结果表明,本文算法的地震滑坡体提取总精度在90%以上,Kappa系数优于0.7,提取结果与目视解译结果较为一致。且自动化程度较高,速度较快,满足地震应急救援的时间和精度需求。
基于卷积神经网络(CNN)的泥质烃源岩TOC预测模型——以鄂尔多斯盆地杭锦旗地区为例
王惠君, 赵桂萍, 李良, 张威, 齐荣, 刘珺
2020, 37 (1): 103-112.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2020.01.012
摘要 ( 396 ) HTML ( ) PDF (5377KB) ( 968 )
总有机碳含量(TOC)是烃源岩评价的重要指标。传统的TOC预测模型有ΔlogR和BP神经网络,但是ΔlogR的拟合精度较低,BP神经网络容易陷入局部最优。针对这些问题,提出一种基于卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)预测烃源岩TOC的方法。以鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界泥质烃源岩为研究对象,通过对比实验验证该方法的有效性。实验结果表明,CNN可用于TOC预测,且预测精度高于ΔlogR和BP神经网络。利用CNN对108口钻井的山1段和太原组泥岩的TOC值进行预测,并结合沉积微相做出TOC平面图,发现研究区的东南部和中部的沼泽沉积微相的TOC值较高,分流河道沉积微相的TOC值较低。TOC值的平面分布与沉积微相分布在整体上具有良好的匹配关系,显示了CNN方法计算TOC的可行性。
电子科学
基于曲线匹配的星载激光测高仪无场在轨几何定标方法
陈林生, 周梅, 腾格尔, 陈玖英, 李传荣, 唐伶俐
2020, 37 (1): 113-119.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2020.01.013
摘要 ( 319 ) HTML ( ) PDF (2355KB) ( 458 )
星载激光测高技术的快速发展急需有效的在轨几何定标方法来校正测高数据中的系统误差。探索一种基于曲线匹配的测高仪无场在轨几何定标方法。该方法利用激光足印高程曲线与DEM进行匹配获得激光足印控制点进而实现定标参数求解,无需到野外布设探测器定标场地。采用资源三号02星激光测高数据进行定标方法验证,并对定标结果进行精度评估。实验表明,经本文的定标方法校正后的测高数据的精度得到显著提升,验证了本方法的有效性。
TMRC-Filter:一种基于Filtered OFDM系统的子带滤波器设计方法
李颖锐, 徐景, 刘响, 易辉跃
2020, 37 (1): 120-127.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2020.01.014
摘要 ( 334 ) HTML ( ) PDF (1755KB) ( 691 )
为满足滤波正交频分复用系统中子带滤波器的要求,基于升余弦函数,设计满足目标频率响应的通带边缘滚降到截止幅度且可自由调节滚降带宽的线性相位滤波器,并采用窗函数法软截断其时域冲激响应,得到缩短型-修正软截断升余弦子带滤波器。所设计的子带滤波器的性能可仅通过滚降带宽和滚降系数进行调节,实现较为简单。仿真结果表明,所设计的子带滤波器相比于软截断SinC型子带滤波器有较小的通带波纹系数、较大的阻带衰减和较高的时域集中度,相比于软截断升余弦子带滤波器RC-Filter有较窄的过渡带。
计算机科学
基于深度学习的智能移动边缘网络缓存
宋旭鸣, 沈逸飞, 石远明
2020, 37 (1): 128-135.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2020.01.015
摘要 ( 494 ) HTML ( ) PDF (1663KB) ( 812 )
针对移动边缘网络缓存问题,提出把计算资源推送到网络边缘,使边缘接入热点能有数据分析能力,构建基于深度学习的深度缓存策略,进一步提升缓存效率。在边缘接入热点处构建基于长短期记忆神经网络模型的缓存内容文件流行度预测系统,通过分析本地数据给出内容文件流行度预测。把内容文件流行度预测系统整合到移动边缘网络缓存系统中最大化缓存命中率,提出深度缓存策略,大大提升移动边缘网络缓存性能。在真实视频数据集上进行测试,实验结果表明:提出的内容流行度预测系统的准确度高于现有最优方法;提出的深度缓存策略与传统的缓存算法相比,在相同的缓存命中率指标下大约仅需一半的缓存存储空间。
简报
和积网络的性质分析及其有效性验证算法
刘洋, 罗晨希, 罗铁坚
2020, 37 (1): 136-143.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2020.01.016
摘要 ( 450 ) HTML ( ) PDF (1086KB) ( 556 )
和积网络(sum-product networks,SPN)是一种在多层网络中进行快速推理的深度概率图模型,在人工智能领域有广泛应用前景。SPN的有效性即它可用来正确表示概率分布,使得SPN可以表示一些图模型的配分函数和所有的边缘分布。由于只有部分SPN是有效的,快速判断SPN的有效性很有必要。针对SPN理论体系中的有效性验证问题,讨论并揭示SPN内部结构性质,提出验证SPN有效性的两个算法,并给出算法的正确性证明及其复杂度。还通过给出一种新的SPN中生成树个数的计算方法来验证SPN有效性算法的可靠性。