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2023年 第59卷 第4期 刊出日期：2023-07-20

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2023年第4期目次

2023, 59(4):  0. 

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负载对自激振子动力学性质的影响

鞠筱林, 王宏利

2023, 59(4):  539-546.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.029

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以简单生化振子模型为对象, 运用数值计算和理论分析, 研究负载对自激振子的影响。对振子动力学性质的分析结果表明, 振子经由绝缘模块以间接耦合的方式驱动负载的方案有利于维持振子动力学性质的稳定。负载与其上游模块的结合亲和力以及绝缘模块物质总量是影响负载相对振幅的两个关键因素。绝缘模块的引入能够打破负载振荡与回溯性在直接耦合方式下的权衡。对自由能耗散的计算结果表明, 振荡自由能耗散增加不一定意味着回溯性减小或负载振荡的增强。

建筑规模数据的回归分析及拆除率估算

刘德斌, 金泽宇, 柯志发, 徐芳芳

2023, 59(4):  547-554.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.043

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针对不同统计年鉴中竣工面积统计数据差异较大的问题, 结合统计年鉴中关于城市用地需求和社会发展水平等相关数据, 运用加权回归分析模型, 分析不同数据源民用建筑的竣工面积统计值, 并对数据源进行分析与确认。针对全国及分省只有累积拆除面积数据以及缺失逐年拆除面积统计值的问题, 利用全国人口普查、城市用地需求和社会发展水平等相关数据, 建立约束回归分析模型, 提出分省逐年拆除面积计算方法, 估算拆除面积和拆除率。研究结果可为确定我国近20年建筑规模的实际情况和相关节能减排政策的制定提供科学参考。

一种高能效双发射处理器的设计与实现

张馨予, 刘亮, 王春萌, 江凇, 易江芳

2023, 59(4):  555-562.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.112

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为了提高高能效处理器的性能, 基于ECore嵌入式处理器平台, 在单反射按序流水线结构中引入两种轻量化的超标量结构——压缩指令双发射结构和选择性重命名结构。在Verilator生成的C++模型上进行的模拟实验结果表明, 通过增加压缩指令双发射结构, 流水线双发利用率平均值达到28%。通过增加选择性重命名结构, 因名称冒险导致的流水线停顿占比从7.2%降至0.6%。相对于优化前, 处理器的IPC提升4.8%, 而功耗仅增加2.5%。

基于深度学习的遥感样本库一致性评估

姚照原, 马磊, 万玮, 宋本钦, 王卫红, 邓继伟, 肖蕾, 冀锐, 魏之皓, 崔要奎

2023, 59(4):  563-568.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.116

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现有基于深度学习的遥感研究集中在算法开发方面, 缺乏对遥感样本库的研究。针对此问题，提出一种基于深度学习的样本库一致性评估方法, 对卫星遥感、三维建模和网络爬虫等不同来源的舰船样本库中各类样本之间的相似性进行评估。结果表明: 1) 在样本库一致性最高时, 该方法得到的一致性为1; 2) 当样本库一致性呈梯度变化时, 一致性评价结果随样本库一致性的变化而变化; 3) 数据来源相似的样本库能够进行合并, 制作方式差异较大的样本库不能合并。因此, 所提方法能够准确地评估样本库的一致性, 可为深度学习训练时样本库的选择提供参考。

夏季热带印度洋季节内振荡的北向传播特征

刘亚, 杨海军

2023, 59(4):  569-580.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.044

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利用高分辨率的卫星资料和再分析资料, 详细地探究1985—2017年夏季(5—10月)热带印度洋季节内振荡(TISO)的北向传播过程和特征。结果表明, 印度洋TISO的北向传播可以分为3类: 稳定型, 对流信号起源于赤道以南, 印度洋西部, 稳定地向北传播至印度半岛北部; 衰减型, 前期与稳定型相似, 但向北传播至孟加拉湾附近后迅速衰减; 增强型, 前期在赤道附近信号较弱, 大约10天后, 对流信号从印度半岛南部开始显著增强, 并发展至喜马拉雅山脉以南。TISO北向传播过程中伴随显著的东风切变异常、海表面温度异常和边界层水汽扰动, 三者在不同类型的北向传播中起不同的作用。对流事件北侧的海温正异常会促进对流的北向传播, 在稳定型和衰减型的赤道传播过程中都起到显著的作用, 增强型传播过程中海温正异常在对流南侧更显著, 会抑制对流的北向传播。东风垂直切变机制为稳定型和增强型的稳定北向传播提供持续的动力, 在事件后期的影响更加显著。边界层水汽扰动的经向不对称性在稳定型事件前后、衰减型事件前期以及增强型事件发生时加剧大气的不稳定性, 诱导对流系统向北移动。研究结果有助于提高东南亚夏季季节内降水预测的准确性。

塔克拉玛干沙漠夏季近地面层湍流特征与热量和动量输送差异及成因研究

张璐, 彭艳, 李倩惠, 张宏升, 何清, 买买提艾力·买买提依明

2023, 59(4):  581-592.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.045

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利用2016年7月新疆塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测研究站近地面层大气湍流实验观测资料, 采用涡动相关、象限分析和频谱分析等方法, 研究塔克拉玛干沙漠腹地强热力作用下近地面层湍流特征, 对比分析热量输送与动量输送的差异, 探讨输送差异的成因和物理机制。研究结果表明, 近中性层结条件下, 塔克拉玛干沙漠腹地近地面层湍流运动对热量和动量的输送作用类似; 随着大气不稳定度增加, 热量与动量的输送差异增大。在强热力条件下, 湍流运动对热量的输送效率较高, 但对动量的输送存在较大的随机性。输送差异形成的原因与湍流相干结构密切相关, 在不稳定层结条件下, 湍流相干结构以热羽为主, 能够引起位温和垂直速度的同相位变化, 但较难引起水平速度的相应变化。湍流运动的动力和热力响应物理机制不同, 是热量与动量的输送差异及其随大气不稳定度增强而增大的主要原因。

基于单极子交叉环收发共用天线设计的高频地波雷达海上比测

徐新军, 鹿天逸, 杨凡, 石新智, 韦骏

2023, 59(4):  593-601.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.021

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为了验证一种使得OSMAR-S高频地波雷达的发射天线和接收天线一体化的天线系统的可行性, 于2021年11月25日至12月1日在珠江口内进行雷达观测与声学多普勒流速剖面仪(ADCP)现场观测海流时间序列比测实验。结果表明, 雷达与ADCP的观测结果具有高度一致性, 相关系数达到0.916。通过调和分析等方法得到的主要分潮(M2和K1)振幅大小与随时间变化趋势高度吻合。实验结果证明, 在具有占地面积小、成本低以及方便海边架设等优点的基础上, 该收发共用天线系统对海流的观测结果有很高的精度。

基于WebGIS的红树林生态管理在线系统

张志, 李瑞利

2023, 59(4):  602-608.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.042

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针对红树林生态数据日常管理及应用的需要, 基于NodeJS的Express框架、Leaflet地图库、MySQL数据库和GeoServer平台, 开发一套高效便捷的轻量级红树林生态管理在线系统。该系统集成了GIS技术、网络技术与数据库技术, 可以实现对红树林地面调查大数据的收集、统一、共享及可视化展示。将该系统应用于福田红树林, 分析主要虫害的爆发情况和相对健康状况的空间分布, 结果表明, 实验区和核心区虫害较轻, 缓冲区虫害较严重; 核心区红树林健康状况相对优于缓冲区和实验区。因此, 该系统可为红树林的生态保护提供全面准确的基础数据和科学决策支持, 有助于提高红树林保护部门的管理水平和管理效率。

用于空间科学研究的基于磁阻传感器的矢量磁强计

于向前, 李嘉巍, 肖池阶, 黄聪, 刘斯, 王劲东, 李云鹏, 曲亚楠, 王永福, 陈鸿飞, 邹鸿, 施伟红, 宗秋刚, 陈晓飞, 张效信, 宗位国, 王劲松

2023, 59(4):  609-616.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.111

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提出一种用于空间科学研究的基于低资源消耗各项异性磁阻传感器的矢量磁强计。该矢量磁强计的探测范围为±65000 nT, –3 dB 带宽为DC~10 Hz的磁场波, 噪声功率谱密度≤0.2 nT/Hz^1/2@1 Hz, 非线性误差≤3.6%oo, 非正交性误差≤1.2%oo。该磁强计搭载运行于太阳同步轨道的风云三号气象卫星(FY-3E), 在轨初步探测结果表明, 该磁强计具备探测空间磁场扰动(例如极光椭圆区的场向电流(20~60 nT))的能力。

采伐限额对林业投资和森林保护的影响研究——基于结构方程模型的分析

刘士磊, 夏军

2023, 59(4):  617-628.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.040

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使用森林资源清查、林业投资和限额指标等数据, 通过双向固定效应模型和结构方程模型, 探讨采伐限额对林业投资和森林保护的影响。研究结果表明, 采伐限额对林业投资存在抑制效应, 并突出作用在社会投资和外资利用两个方面。同时, 投资抑制又在采伐限额与森林保护之间起到遮掩效果, 抵消了限额管理的政策效果, 对森林保护造成显著的负面影响。研究结果可为森林采伐限额政策的优化提供新的思路。

中国西南鸟类物种丰富度及其维持因素研究

陈文华, 徐娟

2023, 59(4):  629-638.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.028

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以中国西南地区为例, 利用优化参数地理探测器模型(OPGD)研究气候、地形、植被以及人类活动对区域鸟类物种丰富度的单因素和综合影响, 确定维持鸟类丰富度的单因素的最适范围。研究结果表明, 中国西南地区鸟类物种丰富度的空间分异主要受植被和气候因素影响。在各因素的独立影响中, 植被因素的贡献率最大, 增强植被指数(EVI)与森林覆盖高度(FCH)的合计贡献率达到 33.8%~34.7%。双因子对的耦合作用增强了任何单一因素的影响, 并且对鸟类物种丰富度具有显著的非线性效应。研究结果还表明, 植被因子的代理指标, 特别是生产力的代理指标, 能够较好地反映区域环境的综合状况, 更适用于鸟类物种多样性的估计。

闽江感潮河段2018—2020年枯水期DOM图谱及特征参数影响

林来昌, 谢蓉蓉, 吴如林, 李家兵

2023, 59(4):  639-648.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.107

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选取闽江感潮河段, 进行2018—2020年连续3年枯水期溶解性有机物(DOM)监测实验, 获取不同河段涨落潮DOM的三维荧光图谱, 并对DOM荧光特征参数进行相关性和主成分分析(PCA), 得到如下结果。1) 研究区域三年枯水期的DOM由人为源腐植酸C1 (Ex/Em = 220~240 nm/330~370 nm)、陆地源腐殖质C2 (Ex/Em =220~240 nm/405~445 nm)及游离氨基酸与蛋白质结合类物质C3 (Ex/Em = 255~285 nm/310~360 nm)组成。上游河流段DOM受水库调度和人为输入影响, 中游河流段DOM与组分性质和内外源输入有关, 下游河口段DOM则表现为外海稀释和污染阻滞两种作用特点。C1为研究区域的特征污染物。2) 荧光特征参数FI, BIX和Fn(355)呈现逐年下降的趋势, HIX指数先降低后升高; 沿水流方向, FI和HIX呈上升趋势, BIX和Fn (355)呈下降趋势, 越接近河口水体, 外源性和自生源特征越明显。3) 相关性分析发现, 研究区域DOM荧光特征参数可能受到盐度和溶解氧(DO)的影响, 当下泄流量较大时, 溶解性总氮(DTN)和溶解性总磷(DTP)也有较大的影响; PCA结果显示, 2020 年研究区域DOM荧光特征参数组成与2018和2019年有较大的差异, 可能与2020年下泄流量较高有关。

北京植物园主要观赏植物春花期和秋叶期的过程模拟

唐菱珮, 陈效逑, 钱思蔚, 莫志鸿

2023, 59(4):  649-658.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.034

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为了准确地模拟观赏植物春花期和秋叶期的发生时间, 揭示城市植物物候对气候变化的响应特征并预测赏花和观叶的最佳时机, 利用统一促进模型、统一冷激模型与日最低温–光周期耦合模型, 分别模拟北京植物园1979—2019年20种春花植物开花期和10种秋叶植物叶变色期的年际变化, 并评价最优模型模拟与预测的误差。结果表明, 园林观赏植物春季开花期的发生主要受生态休眠期和生长期促进温度驱动, 内休眠期冷激温度需求没有对春季开花期的发生起到限制作用; 观赏植物秋季叶始变色期的发生主要受温度降低诱发叶片衰老的过程驱动, 叶全变色期的发生主要受光周期缩短诱发叶片衰老的过程驱动。开花始期和开花盛期模拟的平均均方根误差(RMSE)分别为3.7和3.2 d, 且这两个物候期的模拟误差具有较好的种间同步性; 叶始变色期和叶全变色期模拟的平均RMSE 分别为9.4和5.6 d, 而这两个物候期之间的模拟误差不具有种间同步性; 物候模型对各种植物开花日期和叶变色日期模拟的RMSE与其年际波动标准差呈显著的正相关关系。最优春季和秋季物候过程模型的外推检验与模拟检验的RMSE数值相近, 表明模型具有较高的稳健性。

美国雪上运动经济联系的空间特征及对中国的启示

方琰, 刘文婷, 张佑印, 布和

2023, 59(4):  659-670.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.035

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综合运用引力模型、社会网络分析法和核密度分析法, 测度美国雪上运动经济联系的强度、方向、范围和格局等, 明晰美国雪上运动经济联系的空间特征, 总结其对中国的借鉴意义。研究结果表明, 美国雪上运动的经济联系具有如下特征: 1) 经济联系的强度空间上呈现东–西–中递减格局; 2) 经济联系的方向具有地域邻近性以及经济发展水平、积雪资源丰度和人口规模的指向性; 3) 经济联系呈四大范围分布格局, 辐射能力呈现东北–中部–南部–西部逐级递减格局; 4) 经济联系格局层次鲜明, 呈现从东到西竖条状的四大子群。基于美国雪上运动的发展经验, 立足中国现状, 提出如下建议: 以资源优势为基础, 充分焕发滑雪产业的活力; 以经济发展为引擎, 创新挖掘滑雪产业的潜力; 以资源整合为导向, 发挥滑雪产业区域协同联动效应; 以龙头效应为引领, 构建东西南北四大高质量滑产业发展区。

领先市场对中国汽车产业新能源技术转型的影响

高鉴, 童昕, 贺灿飞

2023, 59(4):  671-680.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.037

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以中国汽车制造业供应链企业为例, 针对领先市场理论假设的企业绿色技术采纳影响因素, 利用二值Logistic回归分析, 分析中国汽车产业在市场、政策和地方产业集群的共同作用下, 向新能源技术转型的机制。研究结果表明: 1) 目标市场是引导企业接纳新能源技术变革极为重要的驱动力, 不同于以往电子等出口导向型产品, 中国汽车产业新能源技术转型过程呈现明显的国内市场导向和引领特征; 2) 国内以环保补贴为代表的需求侧激励政策对当地汽车制造业企业新能源技术转型的作用不可持续, 而以循环经济为代表的供给侧规制政策对汽车制造业新能源技术转型具有更深远的作用; 3) 在技术转型的过程中, 企业对本地传统汽车产业集群的技术依赖性较强, 本地新能源汽车企业之间的协作创新有待加强。未来中国汽车制造业新能源技术转型需要培育新技术本土化的协作创新网络, 并通过循环经济与低碳发展的协同作用为产业技术转型提供持久动力, 塑造中国新能源汽车产业的持续竞争力。

黄河流域资源型城市城镇化和产业协同集聚对土地利用效率的影响

李晓静, 郝建花, 蔡音飞, 孙亚楠

2023, 59(4):  681-694.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.009

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针对黄河流域沿岸资源型城市城镇化和产业协同集聚对土地利用效率的影响, 基于2000—2019年黄河流域41个地区级资源型城市的面板数据, 采用空间自相关分析方法和空间杜宾模型, 解析城镇化和产业协同集聚对土地利用效率影响的空间溢出效应, 基于门槛回归模型, 讨论资源型城市产业协同集聚的门槛特征, 并构建拥挤效应矩阵表, 得到如下结果。1) 黄河流域资源型城市之间的土地利用效率在空间上呈现以同高集聚或同低集聚为主的地理相关分布格局, 且城镇化的空间溢出抑制效应占总抑制效应的70%, 表现出抑制作用; 产业协同集聚的空间溢出增长效应占总增长效应的70%, 空间溢出抑制效应占总抑制效应的20%, 表现出快速促进和逐渐抑制的作用。2) 2014年后, 部分黄河流域资源型城市的集聚效应向门槛聚集的程度加快, 其中洛阳、石嘴山、朔州、乌海和金昌表现优秀, 集聚效应最佳; 包头和鄂尔多斯形成城市间协同关系。3) 资源型城市产业集聚总体上表现出集聚不足或拥挤的特征, 未来发展中应结合城市自身的特点, 发挥相邻城市间的协同带动作用。

基于数值模拟的负荷削减–水体水质响应的非线性强度指标

苏晗, 邹锐, 梁中耀, 叶瑞, 王志芸, 刘永

2023, 59(4):  695-703.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.036

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基于现有研究中典型的水质响应非线性行为, 定义基于交叉样本熵、傅里叶变化、乱序计数和调整R²的4种负荷削减–水质响应非线性强度指标。在典型水质响应样本的基础上进行指标的计算和比选, 为基于数值模拟的水质管理提供可参考的非线性强度衡量指标和非线性判断依据。研究结果表明, 4种水质响应非线性强度指标虽然有一定的重叠, 但不可以互相替代, 它们分别指示季节差异、峰值变化、短期水质恶化以及水质均值变化等不同类型的非线性行为。结合计算结果, 给出使用4种非线性指标判断非线性行为的方法, 并讨论非线性定义的局限性以及所提指标的应用前景。研究结果有助于进一步区分和认识水体水质响应不同类型的非线性行为, 以便针对非线性水质响应行为的特定类型进行分析。

海陆交错带红树植物药用资源利用现状及开发对策

王羚郦, 张昕, 王健松, 沈小雪, 唐丽丽, 李瑞利

2023, 59(4):  704-718.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.041

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对近50年来中国药用红树植物的化学成分和药效研究进行归纳和评述。2000年以后, 药用红树植物的研究数量呈指数增加, 其中对水黄皮(Pongamia pinnata)的关注度最高。目前已证实药用红树植物有27种, 其药用成分主要包括萜类、黄酮类、甾体类、醌类、糖类、苯丙素类和生物碱类。大多数药用红树植物具有抗肿瘤、抗氧化以及抗炎作用, 部分红树植物具有独特的药效, 如抗抑郁和抗阿兹海默症等。已有研究集中在红树植物药效方面, 药理机制尚待解译。最后, 针对中国药用红树植物资源利用存在的问题提出相应的开发对策。