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2009年 第45卷 第4期 刊出日期：2009-07-20

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一种P2P层叠网维护协议的稳定性分析

凤旺森,陈萍,张蓓

2009, 45(4):  589-593. 

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对一种P2P层叠网维护协议“基本叶集协议”进行稳定性分析，通过对基本叶集协议行为的细致分析，证明了该协议运行有限时间后，P2P层叠网拓扑总能到达稳定状态，并且层叠网最终的拓扑只有3种类型：环态、多圈态和分离态。验证了基本叶集协议的实验结果。

基于独立成分分析的超低频电磁探测信号滤波

李培军,金慧然,宋本钦

2009, 45(4):  621-627. 

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将独立成分分析方法引入到超低频电磁探测曲线的滤波中。首先运用模拟数据来探讨运用独立成分分析方法进行滤波的可行性，然后运用实际的观测数据对基于独立成分分析的滤波方法进行了评价和比较。结果表明，运用独立成分分析方法进行探测曲线的噪声滤除是可行的，而且该方法可有效地滤除噪声、突出曲线的特征，有利于曲线的地质解译。同时，对相关问题进行了讨论。

一种收益驱动的语义代码移动算法

聂久焘,程旭

2009, 45(4):  599-606. 

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分析了激进的冗余消除产生负面影响的原因，采纳了收益驱动的思想，即建立收益模型，根据收益评估结果来决定是否重用已有的计算结果，提出了一种收益驱动的语义代码移动算法。该算法在GCC-4.2.0 中实现。在X86上对SPEC2000的测试结果表明，采用该算法的编译器生成的代码比采用没有收益驱动的语义代码移动算法和采用GCC自己的GVNPRE算法平均性能分别提高了6.8%和2.6%。

RiTLB: 基于存储区域重用的iTLB设计

谢劲松,佟冬,李险峰,庞九凤,王克义,程旭

2009, 45(4):  607-615. 

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通过重用存储区域的标识设计iTLB。首先，将虚拟页号的高位编码成较短的存储区域标识，来减少iTLB查询时的比较位数。其次，在运行到新的存储区域之前，一直重用上次指令所在的存储区域的标识。实验结果表明，与参考iTLB 设计相比，这种存储区域重用的iTLB 设计技术，其平均功耗降低了62.84%，延迟减少了9.96%，面积减少了44.78%，而平均性能仅下降了0.23%。

全球空间信息GeoDNA编码模型及应用方法初探

程承旗, 宋树华

2009, 45(4):  663-667. 

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为了解决因同一空间对象编码不同所引起的数据共享困难以及空间对象的编码无层次性问题，在全球剖分格网框架上提出了全球空间信息惟一性地理编码(GeoDNA)模型，并设计了该编码模型的系统架构，试图实现全球连续的、多层次空间信息的全息表达。通过对遥感影像数据进行编码探索，表明全球空间信息剖分编码GeoDNA模型将大大增强空间信息的共享能力，加快信息的查询与检索速度，提高全球海量数据的存储与管理的效率，在区域性的应急反应方面具有很强的理论和实用价值。

用稳定性理论和方法研究井壁坍塌问题

殷有泉,陈朝伟

2009, 45(4):  559-564. 

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给出了钻井过程井壁围岩的应力场和位移场的解析解。在此基础上，建立了井壁压力和井壁位移的平衡路径曲线，提出井壁坍塌是一种极值点型失稳现象，澄清了石油工程中的一些问题。得到了井壁失稳的临界压力公式，并给出了气体钻井的适用条件。

半被动双足机器人动态行走的位姿估算

黄岩 谢广明 杨晓华 王启宁 王龙

2009, 45(4):  565-571. 

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针对现有半被动双足机器人缺乏对环境的感知且行走稳定性差等问题，研发了一款位姿估算器。在传统的惯性测量单元的基础上进行了改进，用精确的俯仰和翻滚测量结果修正了重力加速度对加速度计产生的误差，从而提高估算器的性能。利用机器人多次实际实验行走所获得的离线数据得出行走参数，并且和地面实际测量系统的测量结果进行了比较。实验证明所研发的位姿估算器具有令人满意的测量精度，可准确的测量机器人行走时的关键性能参数。测量结果作为反馈可有效提高半被动机器人的运动稳定性。

基于扩展库所网的工作流过程规约和模式描述

黄雨 胡文蕙 张世琨

2009, 45(4):  572-578. 

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通过扩展库所的属性, 给出了一种新的Petri网模型，用来规约工作流过程和表示工作流模式，并提出了一种称为参数化模式的新模式。通过区别变迁和工作流路由，使得模型中的库所和变迁能够分别表示引擎的动作和需执行的任务。基于传统的Petri网的工作流模型不适合描述工作流过程所代表的行为，因此提出了ST触发规则表达网模型的语义。

基于多特征判别分析的指纹图像分割方法

陈小光,封举富

2009, 45(4):  579-584. 

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针对指纹图像的分割问题，提出了一种基于多特征判别分析的自适应分割算法。对于给定的待分割图像，该算法从每个特征在该图像上整体的分布出发，构造出综合考虑各个特征的两类分类能力的分类器，然后利用该分类器对图像中的每个子块做出前景或背景的判断。与已有的基于分类器的分割方法相比，该方法无需从数据库中人工采集样本用以训练分类器，实现了图像级别的自适应分割。算法在FVC2004竞赛的公开数据库上进行了测试，实验结果证明了该分割算法的有效性。

一种改进的双控制通路锁相环

宋颖,王源,贾嵩,刘志,赵宝瑛

2009, 45(4):  585-588. 

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提出一种改进的双控制通路锁相环结构。改进锁相环的两个控制通路有不同的压控振荡器增益。其中, 粗调节通路的压控振荡器增益较大, 用来调节锁相环的输 出频率范围; 细调节通路的压控振荡器增益较小, 用来决定环路带宽, 同时优化锁相环的抖动特性。电路芯片采用SMIC 0. 18 μm CMOS Logic 工艺加工。后仿真结果表明该锁相环的输出频率范围为600 MHz到1. 6GHz, 并有良好的抖动特性。

一种适用于折叠插值型ADC的新型编码器

刘振,贾嵩,王源,吉利久,张兴

2009, 45(4):  594-598. 

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提出了一种新的适用于折叠插值型ADC的高速低功耗的编码器。该编码器使用异或-或算法完成码制转换，并且利用新的串并联多米诺电路来实现。另外，还提出了一种新的宽范围的误差校正和位同步方法应用于此编码器中。仿真结果表明，此种新型编码器的功耗延迟积比常用的ROM 编码器降低了约56%，而且更适用于较高位数的折叠插值型ADC中。

基于天空偏振光分布模式的仿生导航定向机理初探

晏磊, 关桂霞, 陈家斌, 吴太夏, 邵轩

2009, 45(4):  616-620. 

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提出了一种利用天空偏振光分布确定仿生导航系统航向角的方法。该方法将理论分析和实验相结合，建立了天空偏振光分布的理论和实验模型；在深入分析模型的基础上，确定了为导航系统提供航向信息的导航参考线??太阳子午线；结合天文导航方法，确定太阳的相对位置。最后，建立地平坐标系为导航坐标系，举例说明了确定航向角的整个过程。

深部地质信息的超低频电磁探测研究

张泽勋 侯贵廷 秦其明 李培军

2009, 45(4):  628-632. 

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对被动式超低频电磁探测技术的场源问题、噪声的滤除，以及超低频电磁波与地下物质相互作用机理进行了探讨和实验。零磁场实验表明传感器在地面接收的超低频电磁波来 自地下地层等地质体的辐射。由于场源和探测环境的复杂性，对传感器接收的原始超低频电磁波数据进行软、硬件滤波处理，消除工频干扰和随机噪声，得到了干扰影响小的探测曲线。塔里木塔参1 井的探测试验表明，被动式超低频电磁探测技术可以快速准确的探测深部地质信息。

三维地质建模及可视化系统在安庆铜矿勘查中的应用

丛威青,潘懋,吕才玉,王建青,李长庆,

2009, 45(4):  633-638. 

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阐述了所构建的三维地质建模及可视化系统总体结构及主要功能，并结合安庆铜矿勘查实例对其加以应用。该系统主要包括三维结构建模、三维属性建模和三维地质可视化等子系统。基于建模系统功能，利用安庆铜矿实际勘查数据，获得三维地质建模结果。经三维分析认为，该地区铜铁矿向东偏南方向延伸的趋势揭示了较好的找矿方向，进而表明该三维地质建模及可视化系统在提升矿产勘查效率和准确性方面具有良好的应用前景。

滑坡灾害危险性评价的3种统计方法比较--以深圳市为例

司康平,田原,汪大明,邬伦,朱亚林,

2009, 45(4):  639-646. 

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采用Logistic回归模型、广义加法模型(GAM)和分类与回归树(CART)3种统计方法， 对深圳市的研究区域进行了滑坡灾害的危险性评价；利用Kappa值和ROC曲线，结合危险性评价结果图对3种方法的效果进行了比较，并分析了3 种方法在选取主控因子以及确定因子影响程度等方面各自具有的特点。在研究区域的条件下，GAM 的效果优于Logistic回归模型和CART，Logistic回归模型和CART的效果大致相当。Logistic回归模型和CART可自主选择主控因子，通过GAM 可定量研究因子的影响程度以及变化趋势。

基于Delaunay三角网与Voronoi图联合提取等高线骨架的地形重建算法研究

许丽敏,薛安,

2009, 45(4):  647-652. 

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提出一种基于Delaunay三角网与Voronoi图联合提取等高线特征骨架的地形重建算法，该算法利用各Delaunay三角形与其对偶Voronoi多边形之间的关系，能一步高效的提取骨架，再通过分析骨架点与主要地貌特征的对应关系，对骨架点进行插值，最后由提取的骨架及原有等高线共同建立新的TIN，完成整个数字高程模型(DEM)的生成。实验结果表明，该算法对修正TIN 中不真实的平坦区域有良好的效果，使得生成的TIN 能更准确地描述地形特征。

GIS与ABM集成的房地产开发模拟研究

沈体雁,张红霞,李迅,李熙

2009, 45(4):  653-662. 

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以遥感和地理信息系统作为数据获取和空间分析的技术手段，采用多主体建模方法，对房地产开发商的开发行为和相互作用过程进行抽象和模型化，提出一个自下而上的房地产开发模拟框架。采用多变量逻辑回归模型分别建立各类开发商的区位选择模型，各开发商通过竞标获取某个地块的开发权，并实施开发行为。以北京作为实验区，模拟研究了大量开发商通过微观相互作用形成某种宏观的房地产分布格局的复杂过程。

西苕溪流域城市化对径流长期影响分析研究

李娜,许有鹏,郭怀成,

2009, 45(4):  668-676. 

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利用基于GIS平台的长期水文影响模型(long-term hydrological impact analysis, L-THIA GIS)，选取太湖上游的西苕溪流域作为研究区域，在验证L-THIA模型在该流域径流模拟有效性的基础上，利用不同时期(1985年和2000年)土地利用状况变化分析城市化对径流的影响；并应用情景分析的方法预测未来不同的土地利用变化所导致的径流变化情况。研究结果表明：城镇用地产生的径流量要大于非城镇用地；1985?2000年城市建设用地面积扩张75%，径流系数相应增加了1.4% ；未来城市建设用地的不断扩张；当城市面积分别达到流域面积的25%和45%时，径流系数将可能达到0.68和0.79。因此，城市扩张导致的不透水面积的增加将成为改变区域水文效应主要因素之一，需要进行合理的城市和土地利用规划限制城市的盲目扩张。

分段进水生物接触氧化工艺净化河道水质的旁路示范工程研究

张辉, 温东辉,李璐,谢曙光

2009, 45(4):  677-684. 

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针对滇池流域污染最严重的大清河，采用分段进水生物接触氧化工艺(SBCOP) 开展河道水体的旁路处理示范工程研究。SBCOP示范工程的设计规模为1000m³d，水力停留时间(HRT)为4.75h。2007年11月至2008年3月冬旱季期间，根据气候和进水水质条件调节分段进水比和气水比，示范工程共计运行了3 种工况。研究结果表明：SBCOP示范工程对COD和NH⁺₄ - N 具有较好的去除效果，平均去除率为37.7%和32.9%，1∶1∶1的分段进水比利于去除COD 和NH⁺₄ - N,NH⁺₄ - N去除率随进水NH⁺₄ - N浓度升高而降低；受到低温、低碳源、高进水DO浓度和生物膜生长不佳等因素影响，TN 去除效果较差，平均去除率为10.5%；TP的平均去除率为13.7%,由于示范工程未设排泥设施，TP的去除主要依靠底泥吸附和水绵吸收来实现，及时清除底泥和死亡的水绵利于去除TP 。进水为滇池湖水时，气水比为2∶1可以维持一定的去除效果。

科尔沁退化沙地和农耕区水热交换的模拟研究

陈金敏,彭艳,朱好,张宏升,

2009, 45(4):  685-692. 

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在验证单层和双层阻力模式适用性基础上，模拟计算了内蒙古科尔沁地区退化沙地和农耕区两种下垫面的水热交换特征，并与Bowen比能量平衡方法实测结果对比。结果显示：模拟结果与实测结果具有较好的一致性；退化沙地和农耕区下垫面反射率以及下垫面水热特征的差异，造成沙地下垫面感热通量、潜热通量和净辐射均小于农耕区；沙地的潜热通量出现极值的时间较感热通量提前。

一次爆发性气旋引发的罕见暴风雪过程分析

蔡丽娜,隋迎玖,刘大庆, 王爽, 刘伟, 王天奎,

2009, 45(4):  693-700. 

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冬季温带气旋强烈的发展会带来大范围严重的暴风雪天气。针对2007年3月3?5日一次气旋爆发性发展所造成的暴雪、大风和低能见度给辽宁省的交通，特别是航空带来的巨大影响，从大尺度环流背景、气旋移动路径和强度、水汽条件、冷暖空气活动及多种物理量场，对这次气旋的强烈发展及其相关联的垂直环流进行了动力学和热力学的诊断分析。结果表明，大气的强斜压性和其所伴随的冷、暖平流是气旋爆发性发展的主要原因；高位势涡度的下传促进了气旋的强烈发展；气旋中心附近最强的上升运动区基本上是上下垂直的；高、低空急流及相关的高、低空散度场和垂直运动构成了气旋所伴随的强大次级环流；沈阳地区强暴风雪的产生与气旋的强烈发展、偏南风低空急流的水汽输送及气旋内部垂直运动的强弱等密切相关。

云下颗粒物清除作用对雨水离子组成影响研究

谢鹏,霍铭群,孙倩,刘兆荣,白郁华,李金龙

2009, 45(4):  707-712. 

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采集并分析了2007年深圳4月份3场降水和泰安郊区7月份4场降水离子组成, 并测定了观测期间PM_2.5和PM₁₀中离子组成，研究颗粒物在云下冲刷过程对雨水中离子组分的影响。同泰安郊区相比，深圳雨水中主要离子浓度较低，雨水酸化较严重，云下冲刷对雨水中主要离子贡献较小。颗粒物的云下冲刷过程比较重要，PM₁₀中Ca²⁺和Mg²⁺清除比较大，NO^-₃,NH⁺₄和Cl^-的清除比较小，气体SO₂,H₂SO₄对雨水中SO^2-₄的贡献使SO^2-₄具有较高的清除比。

承德市的城市化对气温影响的研究

马凤莲, 黄嘉佑, 李庆祥, 艾黎明,

2009, 45(4):  701-706. 

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用承德市单站气温和40cm地温资料进行比较，采用趋势倾向分析方法，分析了承德市1964?2007年气温变化趋势及城市化影响程度。结果表明:1)承德市近44年气温呈上升趋势，平均每10年气温上升0.269 ℃，其中0.099℃是因城市化影响引起的升温；2)1980年以来，城市化影响升温幅度达到每10年上升0.421℃；3)冬季和春季气温上升幅度较大，且城市化对其影响最为明显。

气候变化背景下我国北方农牧交错带生态风险评价

孙小明, 赵昕奕

2009, 45(4):  713-720. 

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计算了我国北方农牧交错带中段(冀、蒙、辽交界地带)1961?2007年的气候风险指数，将其与土地易损性系数综合得到生态风险指数，划定生态风险级别，分析气候风险和生态风险的时间序列变化和空间分异规律。得出的结论主要为: 1) 1961 ?2007年，气候风险呈现增加趋势。空间上由东南向西北方向气候风险指数逐渐变大，风险增强；阿巴嘎旗风险极高，浑善达克沙地和科尔沁沙地周围旗县也处在高风险中或者有向高风险变化的趋势。2) 研究区域内，越向北方、向西方的区域生态风险级别越高，风险越大；4级高风险和5级极高风险区域主要集中在阿巴嘎旗南部浑善达克沙地地区和翁牛特旗中北部科尔沁沙地地区。3)生态风险级别较高的地区对草原覆盖度变化、气候变化都表现得更加敏感。

城市生态需水量变化特征分析--以深圳市宝安区为例

毛小苓,田坤,李天宏,徐翼

2009, 45(4):  721-727. 

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以深圳市宝安区为例，计算了1988?2004年间宝安区城市生态需水量，得到城市生态需水量的特征变化规律，进而分析了生态需水量与水资源结构和土地利用变化的相关关系。结果表明，宝安区城市生态需水量由1988年的2.12亿m³减少到2004年的1.60亿m³，呈现明显的下降趋势。其中各子系统生态需水量变化规律不尽相同。城市生态需水量变化与其相关的土地利用变化具有显著正相关关系，据此可以利用土地利用结构的变化来估算城市生态需水量的变化。城市生态需水量占多年平均水资源总量的24%～33%，为保证城市生态系统功能健康，人类社会经济用水不能超过水资源总量的60%～70%。

基于功能网络评价的城市生态安全格局研究--以常州市为例

张小飞,李正国,王如松,王仰麟,李锋,熊侠仙

2009, 45(4):  728-736. 

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基于景观功能网络评价，提出城市复合空间优化方案，并选择常州市为研究区，实证城市生态安全格局理念在空间优化过程中的操作性。由于城市为整合社会、经济与生态功能的复合生态系统，本研究首先依据城市景观功能与结构特征，将城市空间结构分为支持社会经济功能的红色景观，维持能源、资金、产品与信息传播、流通的灰色景观、保持生物多样性与调节区域环境的蓝色景观及绿色景观。其次由功能网络连通性及其相互作用的角度分析城市景观格局、功能流路径与不同功能流在空间上的相互作用，以获得生态功能冲突与环境敏感区域的空间位置。最后，从功能整体协调发展角度，将研究区分为优化开发、调整开发、限制开发及禁止开等分区，针对其存在的生态安全问题，提出符合城市生态安全的空间优化方案。