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2023年 第59卷 第3期 刊出日期：2023-05-20

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2023年第3期目次

2023, 59(3):  0. 

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飞网捕获机构中受约束绳索的建模方法研究

李志相, 张航蓝, 时军委, 杨文淼, 赵振

2023, 59(3):  359-364.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.014

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针对飞网捕获系统中大量非光滑接触以及刚柔耦合造成的动力学建模困难问题, 提出一个简化模型。该模型将收口绳索与收口环和分离体之间的接触视为滑移关节, 并采用约束方法开展动力学研究。考虑到滑移关节的碰撞, 引入接触刚度, 建立滑移关节的接触动力学方程。利用绝对节点坐标法描述绳索单元, 采用虚功原理建立绳索单元动力学模型; 对于分离体等刚体, 采用四元数描述, 建立刚体含约束动力学方程。对收口系统的收口过程建模仿真, 得到绳索和牵引质量块的运动规律, 并对比不同收口环数目下的收口时间和收口程度。研究结果表明, 收口环的数目增加可以使边线绳收缩得更加紧凑, 但较多的收口环会延长收口时间, 降低收口效率。

前交叉韧带重建术后12个月大腿肌肉等速肌力特征

时会娟, 张东霞, 任爽, 梁子轩, 李翰君, 黄红拾, 敖英芳

2023, 59(3):  365-374.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.032

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为了分析前交叉韧带(ACL)重建术后12个月患者的大腿肌肉在不同屈膝角度时的等速肌力特征, 对16名ACL重建术后12个月的患者和 14名健康对照者在60°/s 的角速度下进行股四头肌和腘绳肌的等速向心和离心开链肌力测试, 分析不同等速收缩模式下的肌力峰值及不同屈膝角度时的肌力, 并计算腘绳肌与股四头肌等速向心肌力比值(Hc/Qc)离心肌力比值(He/Qe)、腘绳肌离心与股四头肌向心肌力比值(He/Qc)和腘绳肌向心肌力与股四头肌离心肌力比值(Hc/Qe)。应用混合设计双因素方差分析方法, 检验不同人群和不同侧别对大腿等速肌力特征的影响。结果表明, 腘绳肌等速肌力在不同屈膝角度时的特征相似, ACL 重建侧显著小于对侧, 与健康对照者无显著差异。股四头肌等速肌力呈现角度特异性, 屈膝40°和50°时重建侧的股四头肌等速向心肌力不仅与对侧存在差异, 也与健康人群不同, 是更具特异性的评估肌力特征指标。在康复过程中, 不仅要关注双侧对称性, 而且要关注其是否恢复到健康者的水平, 强调特定角度下肌肉功能的恢复。较小屈膝角度下, 双侧下肢的功能性屈伸肌力比值与健康人群均呈现差异, 提示术后康复不仅要加强重建侧屈膝动作的控制训练, 也要同时改善对侧的缓冲控制能力。

腾冲地区中小震群横波分裂到时差变化研究

郑毅权, 雷军

2023, 59(3):  375-387.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.001

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基于云南腾冲强震区8个台站观测得到的260条地方震横波分裂数据, 分析快慢横波到时差在时间和空间上的分布特征。结果表明, 横波到时差的变化与观测时窗内3个中小震群的震级有关联, 多个台站的横波到时差随各震群中的较大地震同步变化, 这些横波到时差数据携带了震群发生过程中应力场变化的信息, 前提是各震群中地震发生的空间位置集中, 排除了地震射线传播路径长度和空间方位的差异对横波到时差的影响。与以往大多数情况不同, 3个震群的震级较小, 最大震级在M3.2至M5.2之间, 同时震群的震源距普遍大于30 km, 最大达到70 km左右, 实现通过较远中小震群横波到时差获取震群发生过程中应力变化信息的目标, 对更广泛地利用远距离小震监测区域应力变化有积极意义。

探地雷达叠前逆时偏移成像影响因素研究

马博文, 黄清华

2023, 59(3):  388-394.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.015

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为了分析探地雷达数据处理过程中各种可能的误差对逆时偏移算法成像效果的影响, 通过数值模拟测试, 对模型存在速度误差和数据存在噪声的情况进行分析。对于模型存在速度误差的情况, 选用不同模型速度、不同异常体深度以及简化速度模型的情况进行成像效果测试。结果表明, 随着速度误差加大, 异常体位置偏离也变大, 且异常体深度越大, 位置偏离越大。对于各层速度相差不大的层状结构, 使用简化的均匀半空间模型进行成像, 依然可以较好地分辨地下的异常体。对于存在噪声的情况, 选用加入不同噪声水平的数据进行成像测试, 结果表明逆时偏移(RTM)算法对噪声有较好的压制效果, 即使接收的数据中有效信号的信噪比在?15 dB左右, 该算法仍然能将对应的结构成像出来。

青藏高原东南缘存在连通的下地壳流吗?

宁铄现, 陈永顺

2023, 59(3):  395-406.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.018

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利用国家数字地震台网的137个固定台站以及332个ChinArray流动台站的数据, 基于背景噪声和远震面波成像方法, 共同约束瑞利面波相速度, 并通过非线性方法(马尔科夫链蒙特卡洛方法)反演青藏高原东南缘的地壳三维剪切波速度结构。反演结果表明, 青藏高原东南缘存在大范围连通的下地壳流, 表现为下地壳存在连通的波速小于3.55 km/s 的近水平的剪切波低速区, 且与地表地形有很好的对应关系。推断青藏高原东南缘存在 3 支连通的地壳流, 第一支位于攀枝花一带以西, 第二支位于攀枝花一带以东, 第三支位于攀枝花一带的下地壳。来自青藏高原的下地壳流受到四川块体坚硬下地壳的阻挡而转向, 通过峨眉山一带向南流动, 与第三支通过峨眉山大火成岩省(ELIP)内带(攀枝花一带)向南流动的下地壳流一起, 改造了峨眉山大火成岩省中带南部的下地壳, 并使地壳增厚。推断青藏高原东南缘连通的下地壳流的南端目前大约在北纬24°附近, 并将随着时间的推移向南迁移, 即通过下地壳流导致该地区地壳增厚的范围也随时间的推移向南扩展。

从震源破裂过程角度分析中国大陆强震面波震级高于矩震级的原因

许月怡, 张勇

2023, 59(3):  407-414.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.020

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基于有限断层模型和数值模拟, 研究震源参数对面波震级的影响。结果表明, 在矩震级相同的情况下, 地震破裂持续的时间越短, 面波震级就越高, 反之亦然。影响地震持续时间的震源参数包括子断层破裂持续时间、破裂速度和破裂长度。若地震矩不变, 子断层破裂持续时间和破裂长度与面波震级负相关, 破裂速度与面波震级正相关。中国大陆测定的面波震级多数情况下显著高于矩震级的原因可能有二: 一是中国大陆发生的强震多为板内地震, 由于应力降偏大, 破裂持续时间和断层长度可能偏短; 二是相对于美国国家地震信息中心测定的M_s(20), 中国地震台网中心测定的面波震级系统性地偏大。

北京下苇甸地区新元古代景儿峪组–寒武纪府君山组界线硅质角砾形成模式

李辰卿, 董琳, 沈冰

2023, 59(3):  415-426.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.017

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为探讨华北板块在新元古代与寒武纪之间沉积间断后再次接受沉积的具体过程和环境变化, 选取北京西山地区下苇甸剖面青白口系景儿峪组和下寒武统府君山组的硅质沉积作为研究对象, 通过沉积学、岩石学及地球化学分析, 发现景儿峪组顶部硅质层及府君山组底部硅质条带角砾具有相似的接近海水的Ge/Si比值和稀土配分特征, 揭示府君山组硅质条带角砾可能来自下伏景儿峪组。研究结果还表明, 府君山组底部含角砾白云岩不具有层理, 且其中角砾成分复杂, 磨圆分选程度较低, 排列杂乱, 可能代表一次冰川沉积。

贵州埃迪卡拉系–寒武系留茶坡组中球形化石的研究

刘晖, 董琳

2023, 59(3):  427-433.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.016

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对贵州省东部坝黄剖面留茶坡组硅质岩中的微体化石进行研究。通过薄片观察, 发现多种球形化石, 包括一类具连接体的球形化石以及两种具深色外壁的球形化石。对具连接体的球形化石进行系统的描述, 并建立新属Bahuangia gen. nov.。Bahuangia的连接体呈葫芦状或链状, 形态可与出芽生殖的单细胞真菌或细菌进行类比。所报道的3类球形化石在扬子板块埃迪卡拉纪晚期的深水相地层中广泛分布, 此次发现加深了对埃迪卡拉纪晚期深水区生物面貌的认识, 可为区域地层对比以及地球早期生命演化的研究提供新的材料。 

基于空间约束的地理知识图谱嵌入表示的负样本生成方法

高勇, 孟浩瀚, 叶超

2023, 59(3):  434-444.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.002

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地理知识图谱的表示学习需要根据正样本生成对应的负样本, 然而传统的负样本生成算法存在错误率高、地理知识图谱适配性差的问题。针对这一问题, 调整空间关系在地理知识图谱中的表达方式, 提出基于空间约束的负样本生成方法, 并将该方法应用至不同的知识图谱表示学习模型, 探讨其在地理知识图谱表示学习中的适配性。结果表明, 该算法具有较低的错误率, 同时适用于常见的两类知识图谱表示模型, 能够提高地理知识图谱表示学习的精度, 有助于地理知识图谱在地理研究中发挥更重要的作用。

三维摄影条件下视差角光束法平差模型的适用性研究

左正康, 晏磊, 孙岩标, 赵红颖, 张瑞华, 孙嘉玉, 刘思远, 王强, 孙逸渊

2023, 59(3):  445-455.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.033

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为了论证视差角光束法平差模型在短基线摄影条件下的适用性, 将视差角光束法平差(PBA)模型中基于二维假设的数学证明扩展到三维, 研究视差角参数对观测噪声的敏感性、法方程奇异性以及线性化程度, 并基于2.11×10^-8~2.11×10^-12弧度的小交会角的短基线摄影条件进行仿真和真实实验。理论分析和实验结果表明, 目前的 PBA 模型仅适用于二维摄影, 不能解决三维摄影条件下短基线的平差问题。


基于BERT的民生问题文本分类模型——以浙江省政务热线数据为例

孔祥夫, 董波, 徐可, 陶永亮

2023, 59(3):  456-466.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.030

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基于2017—2021年浙江省12345政务热线数据, 从居民视角构建细粒度的民生问题三级分类体系, 并利用BERT预训练模型来构建文本分类模型, 将居民诉求文本转化为民生问题标签。研究结果表明, 在政务热线数据中加入30%的人工生成诉求样本, 可以使模型的分类准确率提升约10个百分点, 准确率最高可达84.59%。对浙江省各类民生问题占比的分析结果表明, 环境保护、违规经营和市政服务等诉求的比例呈现下降趋势, 而公共服务、交通问题、购房问题和新兴消费模式的诉求比例呈上升趋势。研究结果有助于加强政府对于民情民意的了解, 提升数据驱动的社会治理能力。

毛乌素沙地樟子松人工林根内真菌网络动态特征及其对气候因子的响应

柳叶, 任悦, 高广磊, 丁国栋, 张英, 赵珮杉, 王家源

2023, 59(3):  467-477.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.031

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为揭示樟子松人工林根内真菌群落相互关系的动态特征, 以毛乌素沙地樟子松人工林为研究对象, 采用生态网络分析法, 分析不同林龄(中龄、近熟和成熟)及其年内生长阶段(生长季初期、旺盛期和末期)樟子松根内真菌群落共现网络动态特征及其对气候因子的响应, 得到如下结果。1) 在不同林龄阶段, 樟子松人工林根内真菌共现网络差异不明显; 在不同生长季阶段, 根内真菌共现网络差异明显, 生长季旺盛期, 根内真菌共现网络较为复杂。2) 在不同林龄和不同生长季阶段, 樟子松人工林根内真菌关键类群差异明显, 主要包括地孔菌 属(Geopora)、 棉革菌属(Tomentella)、 暗球腔菌属(Phaeosphaeria)、Neocucurbitaria和被孢霉属(Mortierella)等。生长季初期和末期关键类群为外生菌根真菌和腐生真菌, 旺盛期为腐生真菌和病原真菌。中龄林关键类群为腐生真菌和病原真菌, 成熟林为外生菌根真菌和腐生真菌。3) 外生菌根真菌网络的主要影响因子为相对湿度(P<0.05), 腐生真菌和病原真菌网络的主要影响因子为平均降水量和相对湿度。因此, 毛乌素沙地樟子松人工林根内真菌网络在不同生长季阶段的动态变化强于不同林龄阶段, 且生长季旺盛期共现网络的结构较复杂; 根内真菌网络主要受平均降水量和相对湿度影响。腐生真菌对维持不同林龄和不同生长季阶段真菌网络的稳定性均有重要作用, 在较大降水量和湿度的生长季旺盛期, 关键类群为腐生真菌和病原真菌, 对樟子松的生长和健康状况有着潜在的影响。

城市边缘区“三生”空间格局演变与驱动因素分析——以北京市朝阳区为例

张豪, 冯长春, 郭永沛

2023, 59(3):  478-488.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.008

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以北京朝阳区为例, 识别城市边缘区的“三生”空间, 并借助转换矩阵和空间分析工具刻画“三生”空间格局演变。在此基础上, 优选空间计量模型, 分析“三生”空间转换的驱动因素, 得到如下结果。1) 2005—2020年, 按照距离市中心由近及远的空间顺序, 生产空间规模缩减并集聚, 生态空间在城市外围形成绿色环带, 生态–农业生产空间和生活–农业生产空间快速缩减, 生活–非农生产空间按照点–线–面顺序快速扩张。2) 2005—2020年, 生产空间转为生活–非农生产空间是首要转换方向, 生活–非农生产空间持续获得大量转入, 已成为区域内占比最大的“三生”空间类型。3) 2005—2010年, 在人口、经济与产业因素的驱动下, 生产空间转为生活–非农生产空间, 同时生态–农业生产空间转为生产空间; 2010—2015年, 人口与经济因素进一步驱动生产空间转为生活–非农生产空间; 2015—2020年, 在政策和产业因素的驱动下, 生产空间转为生活–非农生产空间或生态空间。研究结果证实城市边缘区“三生”空间格局演变存在距离和政策驱动效应。

珠江三角洲园镇融合研究——以狮山和松山湖为例

曹吉阳, 龚岳, 李极恒, 彭慧

2023, 59(3):  489-500.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.023

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以珠江三角洲地区佛山狮山镇和东莞松山湖为例 , 利用广东省2015年土地利用数据和两个城 2016年社会经济数据, 从空间结构融合、城镇化发展质量与管理体制整合等方面, 分析园镇融合的特点和模式, 并探讨园镇融合发展的内外动力机制, 得到如下结论。1) 园镇融合是产城融合在村镇尺度上的一种形式, 其内涵包括体制整合、空间与功能融合以及城镇化发展。2) 狮山采取园镇合一逐步更新发展模式, 空间上核心带动组团发展; 松山湖则采取新区统筹规划的发展模式, 形成功能分区组团发展空间结构。3) 园镇系统受到内外部动力共同作用, 融合发展, 其中外部动力包括全球化、土地财政和国家区域政策调整。作为统筹力、发展力和支撑力, 制度、产业和城镇化要素构成推动园镇融合的系统内部动力。4) 作为主要的外部动力承担者与内部动力实施者, 地方政府主导园镇发展。狮山在镇域尺度重构制度、产业和城镇化要素, 推动逐步融合; 松山湖基于统筹规划、利用制度与产业集群的地方化以及高质量的城镇化来促进园镇融合发展。狮山和松山湖的园镇融合改变了珠江三角洲村镇原有城乡混合、粗放型的发展模式, 推动“产–城–人”相协调的城乡融合发展。

设计生态系统的一般方法框架及其在典型模式中的应用

王志勇, 李嘉宁, 刘佳驹, 彭晓

2023, 59(3):  501-512.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.113

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依据生态学与设计学的原理, 提出设计生态系统的一般方法框架, 即以提供综合生态系统服务为导向, 以生态系统的基本规律为依据, 通过水土平衡的生境营造、稳定有序的乡土生物网配置和最小干预的游憩设施介入, 构建人与自然耦合的生态系统。同时, 依据生态修复设计实践及国内外经典生态工程设计指南, 从结构、材料和辅助措施三方面梳理和总结设计生态系统的关键设计参数, 共计31项。在此基础上, 依据传统生态智慧工程化的思路, 提出梯田、陂塘、基塘和垛田4种生境营造模式在基本模式特征、生境单元塑造、水循环调节、土壤环境调节、生物群落配置和游憩设施构建方面的具体设计方法与量化参数。研究结果可为我国当前面临的大面积生态系统修复工程实践提供一种可工程化和可复制推广的设计方法和模式。

“双碳”目标下张家口市“三生”空间格局演化及碳效应研究

刘天昊, 冀正欣, 段亚明, 许月卿

2023, 59(3):  513-522.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.025

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基于“三生”空间识别与碳源(汇)属性分类体系, 分析2000—2020年张家口市“三生”空间格局演化特征, 测算“三生”空间垂直方向和水平方向的碳效应, 探讨“三生”空间演化的生态关系及其对碳效应的影响。结果表明, 2000—2020年张家口市“三生”空间时空格局变化显著, 生态空间增加710.24 km², 生产–生活空间增加652.55 km², 生产–生态空间减少1362.79 km², 3类空间相互转化的幅度愈加强烈。垂直方向上, 碳通量从2695.18万吨上升到4894.36万吨, 碳排放远大于碳吸收, 碳收支不平衡现象较为严重。水平方向上, 生态空间的碳吸收强度逐渐上升, 生产–生态空间和生产–生活空间的碳排放强度不断下降。20年间, 积极碳流增加823万吨, 消极碳流减少1182万吨, 整体净碳流为负值。张家口市“三生”空间生态关系冲突明显, 主要表现为掠夺–限制与竞争的关系, 对碳效应产生消极影响。

基于要素流动视角的休闲农业全域旅游实现路径——以重庆市为例

路庆玲, 刘悦忻, 高阳, 张中浩, 崔立晗, 孙烯熳

2023, 59(3):  523-531.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.026

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为打破休闲农业旅游的静态分布, 以重庆市为例, 基于要素流动视角, 应用“源–汇”理论, 构建“源地–廊道”空间域。结果表明: 1) 重庆市传统休闲农业旅游多依赖于耕地、林地及部分草地, 用地空间结构紧凑, 以主城区为轴心或沿长江流域集聚分布; 2) 重庆市生态禀赋较好, 中度及轻度生态敏感区域的面积总占比为62.49%, 综合6处休闲农业旅游源地及18条要素流动廊道, 构建“源地–廊道”空间域; 3) 基于“一心两环、一廊两翼”的空间布局, 通过强化40个关键节点并提升18条廊道网络, 打造重庆市文化中心、文化长廊及观光带休闲旅游综合体。研究结果可为重庆市全域旅游空间布局提供理论依据, 推进旅游综合治理创新实践。

凋落物和根系去除对土壤N₂O排放的影响——整合分析

周岱瑒, 冯继广, 朱彪

2023, 59(3):  532-538.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.027

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基于全球范围内开展的凋落物去除和根系去除实验, 获取61对土壤N₂O排放数据, 通过整合分析方法, 定量地评估去除凋落物和根系对土壤N₂O排放的影响与调控因素。结果表明, 去除凋落物处理后, 土壤N₂O排放显著降低(?16.5%); 去除根系处理后, 土壤N₂O 排放显著增加(+131.6%)。凋落物和根系去除情况下, N₂O排放的变化与土壤水分和硝态氮含量的变化具有显著的正相关关系, 表明土壤水分和硝态氮含量的变化是土壤N₂O排放响应植物输入降低的主要调控因素。研究结果揭示了凋落物去除和根系去除对土壤N₂O排放的影响与调控因素, 有利于理解未来全球变化背景下植物输入的改变如何影响土壤N₂O的排放。