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2023年 第59卷 第2期 刊出日期：2023-03-20

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2023年第2期目次

2023, 59(2):  0. 

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一种保障实时系统时间约束的处理器指令扩展

赵秀嘉, 李雷, 刘先华

2023, 59(2):  179-188.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.013

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采用软硬件协同技术, 通过必要的硬件语义实现资源隔离, 基于高效的任务调度保障不同关键级别任务满足时间约束, 是当前混合关键系统设计的有效方法之一。本研究基于时序可预测的细粒度多线程处理器FlexPRET, 扩展设计实现时序指令, 并分别在硬件和编译器中添加对扩展指令的支持, 使得程序在代码中对最大执行时间进行时序约束语义描述。实验评测表明, 所实现的扩展指令可为用户提供更精细的时序控制。

广西岩溶碳汇对气候变化和石漠化治理措施的响应

汤颖颖, 吴秀芹

2023, 59(2):  189-196.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.110

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为探讨气候变化和石漠化治理工程背景下岩溶碳汇的变化趋势和响应机制, 基于广西岩性地质数据和气象数据, 利用模型估算2005—2020年间广西岩溶碳汇的时空格局, 并分析气候变化和石漠化治理对岩溶碳汇的影响。结果表明, 广西2005—2020年岩溶碳汇时空差异显著, 呈现波动上升的趋势, 年均增加8.1%; 降水对岩溶碳汇变化的影响最显著, 温度和蒸散发量的影响较小; 岩溶碳汇对不同石漠化治理措施的响应有所不同, 封山管护这种最普遍的石漠化治理措施对固碳增汇的促进作用最显著, 年均增长贡献率约为28%。

基于Transformer的滑坡短期位移预测模型

田原, 庞骁, 赵文祎, 常啸寅, 程楚云, 邹佩, 曹晓澄

2023, 59(2):  197-210.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.106

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通过将时序卷积网络(TCN)与Transformer解码器进行组合, 提出一种基于Transformer的滑坡短期位移预测模型。将预处理过的位移与降雨序列作为模型的输入, 以时序自回归方式输出未来3日的位移预测结果。实验结果表明, 与支持向量机(SVM)和长短期记忆(LSTM)等传统模型相比, 该模型精度较高, 在快速变形期的预测优势尤为突出。对模型注意力机制的分析结果表明, 模型关注的重点在位移峰值和大降雨附近, 具有较高的可信度。

基于全景图像的虚拟野外场景构建方法

张赖和, 陈斌

2023, 59(2):  211-220.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.109

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提出一种基于全景影像的野外虚拟环境快速构建方法, 通过对全景影像进行轮廓识别、深度估计和图像修复等处理, 得到基于图像的场景信息, 根据用户的位置渲染对应的全景图像, 获得支持有限范围内6自由度沉浸式漫游的虚拟野外环境, 并从图像质量的用户主观感受及客观指标两个方面对该方法的实用性进行验证, 证明该方法使用较方便, 具有较好的应用效果, 可用于虚拟化野外地质教学。

安徽新杭上泥盆统五通组孢子组合

高雪, 季兴开, 周易, 杨江南, 王德明

2023, 59(2):  221-230.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.119

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在安徽省广德市新杭镇箭穿剖面五通组的8个层位中识别出孢子36属56种及部分未定种, 并建立1个孢子组合, 即Apiculiretusispora hunanensis-Cymbosporites chinensis (HC)组合。与中国华南、西藏以及西欧地区孢子组合的对比结果表明, HC组合的形成时代属于晚泥盆世法门期晚期, 层位相当于五通组擂鼓台段除顶部之外的地层。HC组合的整体面貌与华南其他剖面的同期组合接近, 但与中国西藏及西欧地区有明显的差别。

基于生成对抗网络的砂岩薄片图像视野外重建

周嵘, 吴朝东, 张亚楠

2023, 59(2):  231-241.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.108

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利用生成对抗网络(GAN)模型, 对砂岩薄片图像的微观颗粒和孔隙结构进行视野外重建, 并对预测图像的语义进行评价。结果表明, 模型能够预测2.25倍于原始视野的砂岩微观结构, 并且针对不同类型的岩石图像语义均具有良好的性能。模型对不同颗粒的表面纹理、颗粒形态以及多颗粒间复杂接触关系等语义的图像视野外预测结果与真实图像较为吻合。但是, 在微观特殊现象图像的视野外重建任务中, 模型缺乏对特殊现象的敏感性。在孔隙结构重建时, 模型对微孔面孔率的预测误差大于粒间孔、裂隙和溶蚀孔等孔隙空间。不同孔隙空间重建图像的预测效果可能与孔隙特征(如孔径大小和连通性)有关。

气候变化情景下流域水环境承载力评估方法研究

张扬, 付正辉, 张雅然, 郭怀成, 姜霞, 王书航

2023, 59(2):  242-250.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.012

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以青海省湟水流域为研究案例, 考虑气候变化与流域水文循环的密切联系以及气候变化对水环境系统的剧烈影响, 构建气候变化影响下的流域水环境承载力评估方法体系。该体系从系统性和整体性的角度进行时间与空间尺度上的匹配, 从而精确地评估气候变化对流域尺度水文循环的影响, 开展水环境承载力计算, 最终建立气候变化影响下的流域水环境承载力动态变化评估。研究结果表明, 气候变暖将导致湟水流域水环境承载力下降, 但随着时间推移, 未来气候变化情景下的水环境承载力总体上呈现改善的趋势。

基于频域降采样和CNN的轴承故障诊断方法

周翔宇, 毛善君, 李梅

2023, 59(2):  251-260.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.098

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在工业领域, 设备运行过程中采集的原始故障信号具有强噪声以及多工况的特点, 现有的基于数据的轴承故障诊断模型的抗噪能力与泛 化能力相对较弱 。针对以上问题, 提出一种基于频域降采样(down-sampling)和卷积神经网络(CNN)的轴承故障诊断方法Ds-CNN。频域降采样包含最大偏移降采样和噪声横截断两个部分, 可以实现样本增强, 降低样本在频域的差异性, 同时减弱噪声对频域信号的影响。基于频域信号建立的CNN模型能够自动提取降采样后频域信号的故障特征, 并完成对轴承故障的识别分类。实验结果表明, 在强噪声环境和多工况条件下, 与目前常用模型相比, Ds-CNN具有更高的识别准确率。

区块链与数据库混合架构下的空间查询优化方法

桂智明, 孙忠祥, 黄舟

2023, 59(2):  261-270.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.120

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空间数据与区块链相结合, 能够为空间数据管理提供去中心化、安全、可信的技术支撑, 但存在查询速率低下、查询方式种类单一以及脱离区块链体系等问题。针对此问题, 结合空间数据库的高性能、函数种类丰富等特点, 提出一种区块链与空间数据库混合架构下的空间查询优化方法。该方法把Hyperledger Fabric与空间数据库进行集成, 并区别于传统的链下查询方式, 提出一种区块链集成空间数据库的方法, 在智能合约中嵌入高效的空间操作函数, 并且分布式部署数据库, 从而保留区块链原有的分布式查询特点。在防篡改方面, 采取哈希加盐的安全存储机制和双重验证机制来加强安全性。实验结果表明, 该方法在性能和安全性方面都有优良的表现。

江南丘陵区农村居民点多功能空间特征与分区优化

蒲金芳, 刘沙沙, 温良友, 高阳, 王数

2023, 59(2):  271-280.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.011

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以江西省万年县为研究区, 通过构建农村居民点多功能评价指标体系, 运用全排列多边形综合图示法、Spearman相关分析、空间自相关分析和显示性比较优势权重指数等方法, 分析农村居民点多功能空间特征, 并开展综合功能分区, 得到如下结论: 1) 万年县呈现“生活功能和生产功能为主, 生态功能次之”的特征, 在空间上具有异质性; 2) 农村居民点多功能之间存在复杂的相互作用关系, 生活功能与生产功能之间的协同作用关系尤为显著; 3) 基于“分区+修正”的方法, 在协同发展、功能主导和绿色振兴的不同目标导向下将万年县划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ类区域。在农村居民点主导功能的基础上, 根据功能之间的相互作用关系, 划定综合功能区是优化乡村的有效路径, 对乡村可持续发展具有重要意义。

石化工业区中等挥发性有机物排放特征

张峰, 陆思华, 李丛益, 邵敏, 李悦, 吕大器, 李歆, 刘莹

2023, 59(2):  281-289.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.123

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选择典型石化工业区为研究对象, 采集夏季(2021年7—8月)厂区空气IVOCs颗粒相及气相样品, 探讨石化工业源排放IVOCs的污染特征, 并估算其SOA生成潜势, 得到如下结果。1) 典型石化工业区的 IVOCs颗粒相的平均浓度为4.22±1.54 μg/m³, 气相的平均浓度为 108.87±78.93 μg/m³。不论是在气相中还是在颗粒相中, IVOCs白天的平均浓度均高于夜间。2) 气相的正构烷烃集中在C₁₂~C₂₂ 区间, 而颗粒相的正构烷烃集中在C₂₂~C₃₅区间。多环芳烃气相集中在萘和菲, 颗粒相集中在芴。3) 对石化工业区的IVOCs进行定量拆解, 其浓度集中在B₁₈~B₂₁区间, 4个分区的质量浓度加和占总体IVOCs质量的60.41%。

潮白河流域水库浮游动物群落季节变化特征及其驱动因素

张群, 许旭明, 陈倩

2023, 59(2):  290-300.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.006

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为了解不同季节潮白河流域水库中浮游动物群落的结构特征及其影响因素, 分别于2020年9月(秋)和12月(冬), 2021年3月(春)和6月(夏)对12个水库监测断面的浮游动物群落开展调研。4个季度共采集并鉴定浮游动物67属90种, 其中夏季种类最丰富, 春季最少。水库浮游动物密度和生物量在夏季达到峰值, 均值分别为231.5 ind./L和0.199 mg/L; 春季浮游动物的平均密度(60.8 ind./L)和生物量(0.075 mg/L)均最低。不同季节浮游动物群落组成存在显著差异。夏秋两季浮游动物种类组成与密度组成均以轮虫为主, 冬春两季则以原生动物为主。侠盗虫在水库四季均为优势类群。相关性分析结果表明, 浮游动物Shannon-Wiener多样性指数与亚硝酸盐氮和总有机碳均显著正相关, 浮游动物丰富度则与硝酸盐氮、总氮和总磷显著正相关。典范对应分析结果表明, 溶解氧、水温、亚硝酸盐氮、总有机碳和电导率是影响浮游动物群落季节分布的主要环境因子。研究结果较全面地揭示了不同季节潮白河流域水库的浮游动物群落变化规律, 可为流域内水生态健康评估提供基础资料。

汉江潜在致病菌群落物种组成及其分布特征

李治龙, 孙立宇, 尚韵依, 赵妮, 薛泽环, 刘唐

2023, 59(2):  301-308.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.003

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为探究水体和沉积物潜在致病性细菌群落的物种组成及其分布特征, 为汉江致病菌防控提供基础数据, 于2014年春、秋两季, 在汉江6个监测断面进行样品采集。基于16S rRNA Illumina Miseq高通量测序技术, 利用FAPROTAX软件, 对细菌群落进行致病性功能预测, 共识别出6类致病菌, 隶属6门9纲22目45科105属。研究结果显示, 变形菌门是汉江致病菌群落的主要组成物种, 占比高达96.56%, Methylopumilus和Roseomonas是属水平的优势物种。多样性分析结果表明沉积物中致病菌比水体中更丰富, 浮游群落随季节的变化更显著。环境因子相关性分析结果指示底栖群落对环境因子变化更敏感。零模型分析结果揭示随机过程主导水体和沉积物致病菌群落的构建。

汉江浮游细菌稀有群落的分布与构建机制

方尧, 王冰雪, 薛泽环, 李治龙, 刘唐

2023, 59(2):  309-316.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.004

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基于Illumina高通量测序, 调查汉江浮游细菌整体及稀有、丰富物种的组成、分布与构建机制, 得到细菌22门55纲93目132科164属, Proteobacteria, Actinobacteria和Bacteroidetes等为优势菌门。将4035个ASV (80.2%)定义为稀有物种。汉江浮游细菌群落α多样性季节差异显著, 而稀有物种受季节的影响更显著。非度量多维尺度分析结果显示, 汉江浮游细菌群落季节分布与沿程分布差异不显著。Mantel分析结果表明, 溶解氧和氨氮为秋季群落的主要影响因素。方差分解分析结果表明, 环境因子对群落的影响大于空间因子。确定性过程为群落总体的主导构建机制, 而稀有及丰富物种主要受随机过程影响。与丰富物种相比, 稀有物种受环境选择过程的影响更大。

不确定性不耐受对情绪问题的影响——应对的中介作用与正念的调节作用

姚泥沙, 杨寅, 舒淑, 殷小川

2023, 59(2):  317-325.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.005

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为了澄清不确定性不耐受通过影响应对反应, 进而影响情绪问题的作用路径, 探索正念所起到的保护性作用, 采用网络问卷调查法回收数据, 并对有效数据进行中介和调节分析。研究1考察不同的应对反应在不确定性不耐受与情绪问题之间的中介作用。研究2重复研究1 的中介分析, 并在此基础上考察正念对不确定性不耐受与应对/情绪问题之间关系的调节作用。研究结果表明, 不确定性不耐受会增加非适应性的应对反应, 减少一部分适应性应对反应, 增加寻求支持的应对反应; 前两者会进一步加剧情绪问题, 而寻求支持会缓解情绪问题。研究中未发现正念在不确定性不耐受与应对之间的调节作用。正念会调节不确定性不耐受对情绪问题的直接作用, 正念水平越高, 不确定性不耐受引发的情绪问题越少。研究结果澄清了不确定性不耐受影响情绪问题的机制, 并验证了正念的保护性作用, 为针对不确定性不耐受的临床干预提供思路。

交通网络β指数增长曲线的Boltzmann模型

陈彦光

2023, 59(2):  326-330.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.118

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从已被验证的城市化水平和交通网络的经验模型出发, 提出交通网络β指数的数学模型。基于城市化水平的一次logistic函数, 借助数学演绎法, 推导出交通网络β指数增长曲线的Boltzmann方程; 基于城市化水平的二次logistic函数, 推导出交通网络β指数增长曲线的二次 Boltzmann方程。前者适用于欧美国家和中国东南沿海地区, 后者则适用于中国大陆地区, 特别是中国北方地区。该模型具有两个主要功能: 1) 解释和预测交通网络的发展; 2) 有助于交通网络增长过程的分段研究。

中国环境大气甲醛观测研究综述

刘跃辉, 王红丽, 陆克定

2023, 59(2):  331-343.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.007

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综述中国环境大气甲醛观测研究的现状, 就大气甲醛浓度水平、甲醛一次来源和二次来源的相对贡献以及人为源甲醛排放清单等方面进行讨论。在此基础上，指出现有研究的一些局限，并对今后的甲醛观测研究提出针对性的建议。

公共服务设施可达性度量方法研究综述

高巍, 欧阳玉歆, 赵玫, 高勇, 孟浩瀚

2023, 59(2):  344-354.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.125

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对既有研究中采用的公共服务设施可达性度量方法进行梳理和总结, 从数理统计、拓扑网络和几何网络3个方面对比不同方法的基本原理、度量指标、优缺点和适用范围, 指出当前的方法学任务是在理论和经验方面合理的指标与简单指标之间寻找适度的平衡, 而新数据技术的涌现为可达性度量方法提供新的发展方向。 

叶企孙——培育大师的大师

2023, 59(2):  355-358. 

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