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2023年 第59卷 第5期 刊出日期：2023-09-20

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2023年第5期目次

2023, 59(5):  0. 

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蛭态轮虫广布种污轮虫(Rotaria sordida)的遗传多样性和系统发育关系

王庆, 汪文博, 李莹, 杨宇峰

2023, 59(5):  719-728.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.054

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为了解蛭态轮虫广布种污轮虫(Rotaria sordida)在中国和全球的系统发育关系, 明确蛭态轮虫遗传分化的驱动因素, 采集中国10省 12市的污轮虫样品, 获得COⅠ基因有效序列32条, 同时下载GenBank数据库中来自欧洲和大洋洲污轮虫的47条序列, 分别构建中国和全球两个地理尺度的贝叶斯系统发育树。结果显示, 中国污轮虫COⅠ序列分为两个分类簇, 其系统发育关系不仅受到地理位置的影响, 还与生境类型有关; 全球污轮虫COⅠ序列由两个分类簇构成, 分类簇内部分中国序列与欧洲和大洋洲序列形成同一分支。生境类型相同的污轮虫具有较高的同源性, 推测污轮虫系统发育受到地理分布和生境异质性的共同驱动。基于广义混合Yule溯祖模型的遗传多样性分析结果表明, 中国污轮虫COⅠ序列鉴定出22个单倍型和12个分子隐种; 全球污轮虫COⅠ序列鉴定出45个单倍型和28个分子隐种, 证明污轮虫形态学物种内具有较高的隐藏多样性, 推测生境异质性对隐种的发生具有重要作用。研究结果初步阐述了中国及全球污轮虫的系统发育关系和遗传多样性, 补充了中国陆生生境蛭态轮虫的COⅠ基因数据库, 可为中国和世界谱系的生物地理学研究提供基础数据。

积极应对方式与原发性高血压关系的病例对照研究

吕燕, 庞芳芳, 宋珍玉, 郝树伟

2023, 59(5):  729-734.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.059

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采用简易应对方式问卷(SCSQ)、贝克焦虑量表(BAI)、贝克抑郁量表第2版(BDI-II), 对北京市社区医院门诊156名原发性高血压患者与156名健康个体进行调查, 探讨应对方式、焦虑、抑郁与原发性高血压的关系。结果显示, 是否为原发性高血压与焦虑、抑郁呈显著正相关关系(r = 0.23, 0.18; p< 0.05), 与积极应对方式的相关性不显著。结构方程模型(SEM)分析结果显示, 积极应对方式对原发性高血压的直接效应为0.237 (95%CI = [0.105, 0.366]), 焦虑的部分中介效应值为-0.096 (95%CI = [-0.022, -0.006]), 抑郁的部分中介效应值为-0.084 (95%CI = [-0.020, -0.003]), 中介效应占总效应的43.3%。积极应对方式会直接正向预测是否会发展为原发性高血压, 与正向预测作用相反的是, 积极应对方式也会通过影响焦虑、抑郁而降低患原发性高血压的风险。因此, 积极应对方式对原发性高血压的影响是复杂的。

知识驱动的交互式图搜索

李映雪, 陈劭涵, 郑卫国

2023, 59(5):  735-746.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.049

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现有的交互式图搜索方法主要局限于优化单一数据的标注成本。为解决这一问题, 针对现实场景中更常出现的批量数据标注任务, 提出一种基于知识驱动建模先验概率信息的方法。利用该方法对批量数据的实体间知识进行提取, 并用于指导机器算法, 可以在整体上降低交互式图搜索的成本。在真实数据集上的实验结果表明, 与现有方法相比, 所提出的算法具有交互效率方面的优势。

人工和自动混合驾驶环境下的最优道路拥堵收费模型

李浩, 康柳江, 罗斯达, 孙会君, 吴建军

2023, 59(5):  747-756.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.066

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为了得到自动驾驶汽车(CAV)与人工驾驶汽车(HDV)并存条件下最优道路收费方案, 针对CAV在道路上的通行能力, 特别是对道路容量产生的影响进行量化分析, 获得道路容量与HDV流量和CAV流量之间的非线性关系。然后, 对传统的美国公路局路阻函数进行改进, 并基于改进后的路阻函数, 建立系统最优(system optimal, SO)流量分配模型, 对不同CAV占比条件下和不同HDV与CAV安全车距比值条件下的交通流进行系统最优分配。采用Frank-Wolfe算法, 对SO模型进行求解, 并考虑因HDV而产生的额外道路出行成本对不同条件下系统最优分配结果的差异性进行比较。基于最优收费理论, 针对不同规模道路网制定相应的收费方案。最后, 将模型与算法应用到Nguyen-Dupuis交通网络中。结果表明, 在HDV与CAV并存条件下, 以系统最优分配结果下的边际成本进行收费是道路交通系统最优拥堵收费方案, 可作为HDV与CAV并存条件下道路收费方案设计的依据。

基于知识蒸馏的脉冲神经网络强化学习方法

张领, 曹健, 张袁, 冯硕, 王源

2023, 59(5):  757-763.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.065

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提出一种基于知识蒸馏的脉冲神经网络(SNN)强化学习方法SDN。该方法利用 STBP 梯度下降法, 实现深度神经网络(DNN)向SNN 强化学习任务的知识蒸馏。实验结果表明, 与传统的SNN强化学习和DNN强化学习方法相比, 该方法可以更快地收敛, 能获得比 DNN参数量更小的SNN强化学习模型。将SDN部署到神经形态学芯片上, 证明其功耗比DNN低, 是高性能的SNN强化学习方法, 可以加速SNN强化学习的收敛。

基于自适应剪枝率与高效权重继承的神经网络通道剪枝方法

刘相呈, 曹健, 姚宏毅, 徐鹏涛, 张袁, 王源

2023, 59(5):  764-772.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.115

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目前的通道级剪枝方法往往需要复杂的搜索和微调过程, 并且容易陷入局部最优解, 针对此问题, 提出一种新颖的通道剪枝框架(AdaPruner), 只需通过一次稀疏训练, 就可以针对各种预算复杂度, 自适应地生成相应的子网络, 并高效地选择适合当前结构的初始化权重。在图像分类任务的多个数据集上实验结果表明, 该方法在常用的残差网络和轻量级网络上的性能都优于以往剪枝方法。

藏语情感语音数据库构建

彭毛扎西, 才智杰, 才让卓玛

2023, 59(5):  773-781.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.121

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针对目前藏语语音情感类型划分不够细致, 语音情感分析数据库规模较小的问题, 在分析汉、英等语言语音情感类型划分方案及数据库基础上, 提出一种藏语情感语音数据库构建方案, 包括藏语语音情感分类、情感语音采集、情感语音标注以及有效性分析等。根据此方案, 建立面向藏语语音情感分析的情感类型集(TESCS-9), 用录音法和剪辑法采集2786句藏语情感语音, 并对其进行标注, 利用改进的模糊综合评价法评估情感语音得到含2745句藏语情感语音数据库(TESDB-2745), 为藏语语音情感分析奠定了基础。

砾岩中浊沸石的形成和溶蚀对储层物性的影响——以准噶尔盆地西北缘中拐凸起下二叠统佳木河组砾岩气藏为例

赵长永, 师翔, 廖伟, 闫利恒, 戴灿星, 李绪涛, 师永民, 郑皓轩

2023, 59(5):  782-792.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.058

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以中拐凸起下二叠统佳木河组砾岩气藏的储层为研究案例, 在岩芯观察、光学显微镜和全能谱扫描电子显微镜观察的基础上, 分析砾岩储层中浊沸石的发育特征, 探讨其成因机制, 并分析浊沸石充填、溶蚀及含量变化对储层物性的影响, 得到如下认识。1) 浊沸石不但充填在砾岩、安山质砾石以及颗粒内原生气孔中, 而且大量分布在砾石骨架颗粒之间, 占胶结物含量的 80%以上, 与研究区基性和碱性火山质母岩成分密切相关。2) 研究区沸石成因有内生和外生两种类型, 内生作用形成的沸石充填于安山质砾石内部的原生气孔中, 与喷出岩的低温热液作用或接触交代作用有关; 外生作用类型的沸石是含玻璃质较高的各种火山熔岩和凝灰岩受碱性水溶液的蚀变作用, 发生脱玻璃化后形成, 充填在砾石骨架的孔隙中, 使储层发生致密化, 其中典型的是风化淋滤作用形成的沸石。3) 沸石对研究区储层有重要影响, 早期碱性环境下, 大量沸石的充填和胶结使储层发生致密化的消极作用, 后期酸性环境下, 部分沸石溶蚀产生次生孔隙的积极作用, 以大量充填于砾间孔中而产生致密化的消极作用为主。总之, 沸石类矿物的胶结程度、含量及后期的溶蚀程度控制着储层的储集性能。

基于最优城市匹配神经网络模型的PM_2.5插值方法

周佩, 杨凡, 韦骏

2023, 59(5):  793-800.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.051

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为解决部分城市PM_2.5浓度数据缺值严重, 无法通过训练自身数据得到预报模型的问题, 提出用相似城市的预报模型实现目标城市历史数据的填补。依据23个城市的气象数据、城市发展数据和PM_2.5浓度数据, 建立基于自组织映射(SOM)和门控循环单元(GRU)神经网络的PM_2.5日均浓度数据插值模型, 并分别利用该插值模型和传统插值方法(线性插值和样条插值)对不同类型的缺值数据进行填补, 对比两者的填补效果。实验结果表明, 基于SOM神经网络的城市匹配模型可以准确地匹配出目标城市的相似城市; 当缺值数据少于5天时, 利用传统插值方法的填补效果优于GRU插值模型; 当缺值数据多于5天时, GRU插值模型更胜任长时间缺测数据的填补工作。

黄淮海平原农村产业结构与用地结构关系研究——以曲周县为例

王楠, 郝晋珉, 星野敏, 田玉福

2023, 59(5):  801-812.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.050

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基于信息熵、结构变化率偏差系数和向量自回归模型, 以曲周县为典型案例, 研究黄淮海平原农村产业结构和用地结构的动态变化特征及其互动关系。结果表明, 近年来, 曲周县产业结构演变经历第一产业主导、一二产业均衡和第二产业主导的过程; 第一产业用地占比极大, 导致用地结构极不均衡, 但目前正在向均衡状态发展。产业结构调整与用地结构调整之间不协调, 用地结构调整具有滞后性, 但二者之间存在长期稳定的相互关系。2009 年之前, 产业结构调整促进了用地结构变化, 之后因果关系相反, 且后期阶段的用地结构调整对后续用地结构优化及产业结构升级的带动作用更加持久和显著。未来一段时期内, 通过提升第一产业用地效率、挖掘第二产业用地潜力以及拓宽第三产业用地范围等方式优化三次产业用地结构, 是促进黄淮海平原农村地区产业结构不断升级的有效途径。

近四十年来中国大陆红树林保护与恢复措施的生态效益分析

黄凡非, 唐丽丽, 李瑞利

2023, 59(5):  813-822.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.046

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对近40年来中国大陆红树林的面积、碳储量及生物多样性进行剖析, 系统地评估红树林保护与恢复措施的生态效益。研究结果表明, 在红树林保护与恢复措施的实施下, 相较于开发前1970年代的4.88万公顷, 1980—2000年红树林面积减少到约1.86万公顷, 同时红树林碳储量由45.7 Mt CO₂e 减至15.4 Mt CO₂e; 2000—2020年间红树林的恢复力度加大, 2020年已恢复至2.8万公顷, 同时碳储量增加至24.1 Mt CO₂e, 但是滞后于面积的恢复; 1980—2000年, 中国大陆原生真红树的物种数量未减少, 但种群规模受到较大的影响, 物种濒危状况严重, 现有的28种真红树(包括从国外引种的拉关木和无瓣海桑)中, 有15种不同程度地濒危; 2000—2020年, 虽然恢复力度加大, 但濒危状况未得到显著的改善。基于研究结果, 针对性地提出相应的恢复对策。

基于排放量分解法的河北省工业部门大气污染排放影响效应分析

王涵, 张锦博, 郭怀成, 张文杰, 王淑兰

2023, 59(5):  823-832.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.048

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为了探究社会经济及产业能源要素对河北省工业部门大气污染排放的影响, 采用LMDI模型对2013—2020年河北省工业部门大气污染物排放量进行分解, 并根据当前经济发展及污染物排放趋势, 设置4种经济、工业结构及能源消耗情景, 在不同情景下预测到 2035年社会经济及产业能源效应对河北省污染物减排贡献率的影响。研究结果表明, 随着近年来河北省产业结构及能源结构的深入调整, 经济发展对工业的依赖度降低; 工业部门产能削减以及淘汰落后产能等工作对大气污染物减排效果显著, 能源的清洁利用仍是工业绿色清洁转型的有效手段; 此外, 当前工业部门能源结构仍有进一步调整的需求, 新能源及清洁能源在工业部门的应用是未来主要调整方向。预测结果表明, 地区生产总值增长的放缓对工业部门大气污染物减排有促进作用, 产业与能源结构的调整对工业部门大气污染物的减排贡献率逐渐增加。

全球陆地风能发电潜力的历史变化及未来预测

刘旺, 邢晓帆, 王戎

2023, 59(5):  833-842.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.062

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根据全球陆地范围内的风速、风功率密度和温度等1981—2020年的历史数据, 通过建立空间回归模型, 预测2021—2100年不同减排情景下全球风能发电潜力和风功率密度的变化情况, 结果表明, 1981—2020年, 全球风能发电潜力和风功率密度呈现下降的趋势, 而全球温度呈现上升的趋势, 两者存在一定程度的相关性。简单线性回归模型结果显示, 各大洲的年均发电潜力与全球11个地区的平均温度有较好的相关性, 且大部分区域都呈现负相关关系。未来不同共享社会经济路径(SSPs)情景下, 全球总的年风能发电潜力会有较明显的差异。在温度上升最快的SSP5-8.5情景下, 21世纪末的发电潜力比2020年代下降3.3%; 在减排力度最高的情景SSP1-1.9下, 全球年发电潜力会随着温度的下降而回升, 有望在21世纪末回到21世纪初的发电潜力。与最优情景SSP1-1.9相比, 其他SSPs 情景下, 大部分(61%)网格化的风功率密度表现出下降趋势, 且温度上升越快, 风功率密度值下降越多, 未来可实现风能发电的潜力越小。

综合利用光谱特征、形态学特征和霍夫变换的无人机图像玉米幼苗分布信息提取

杨欣宇, 李培军

2023, 59(5):  843-853.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.064

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提出一种利用光谱特征、形态学特征和霍夫变换的无人机图像玉米幼苗分布信息提取方法。首先, 从无人机图像中提取光谱特征和形态学特征, 利用改进的单类随机森林算法, 分别得到基于光谱特征和基于形态学特征的玉米幼苗图像分类结果。然后, 利用霍夫变换方法, 从基于形态学特征的玉米幼苗图像分类结果中提取玉米幼苗行线。最后, 利用得到的玉米幼苗行线, 优化基于光谱特征的玉米幼苗图像分类结果, 得到最终的幼苗分布信息提取结果。两个研究区提取结果的对比表明, 所提方法有效地结合了形态学特征与霍夫变换的特点, 与现有方法相比, 可以得到更好的玉米幼苗分布信息提取结果。

气候变化对空气污染影响的模拟研究

吴雅珍, 李丹阳, 张霖, 戴瀚程

2023, 59(5):  854-870.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.010

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为了评估气候变化对空气污染影响机制研究中各类模式方案, 更好地理解现有的研究结果, 为未来进一步的模式研究提供支持, 梳理“气候变化对空气污染影响”主题相关的各类模式研究, 识别出全球和区域两类不同空间尺度下的3类模式研究, 对比不同研究的方法特点和适用性。进一步地, 使用CMIP5气候模式比较项目数据和WRF-Chem大气化学传输模式, 研究气候变化背景下气象变化和污染物排放变化对2050年中国夏季近地面O₃浓 度的影响, 并重点选取京津冀、长三角和珠三角3个地区进行分析 。结果表明, 在RCP8.5的气候变化和污染物排放增长情景下, 气象和排放变化都将对本世纪中叶中国夏季臭氧浓度产生较明显的影响。在中国大部分区域, 排放变化对臭氧浓度的影响较大, 但东海附近地区气象场的影响也非常显著。此外, 两类因素之间存在一定程度的相互影响。

共同富裕目标下乡村振兴耦合协调发展评价—— 以广东省为例

杨辉宇, 仝德

2023, 59(5):  871-883.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.053

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通过构建耦合协调发展视角下的乡村振兴推动共同富裕评价体系, 改进耦合协调度与耦合协调影响力测度方法, 并以广东省为例, 分析各市乡村耦合协调发展的时空分异特征, 对乡村振兴耦合协调类型进行分类, 进而提出差异化引导策略, 以期为共同富裕目标下乡村振兴评价和规划实施提供新的视角和科学支持。

生态系统游憩服务研究综述及未来展望

简钰清, 徐琨璟, 王志芳, 黄志彬, 叶涛, 姜天姿, 程可欣

2023, 59(5):  884-896.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.038

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梳理2005—2020年期间的生态系统游憩服务研究, 聚焦国内外相关概念与内容, 整理目前的研究方法, 指出不足并提出未来展望。结果表明, 生态系统游憩服务是一个统筹性概念, 可以涵盖之前多个旅游相关概念, 适用于全域研究。现有生态系统游憩服务研究主要围绕“供给: 物质量及价值量” “需求: 游憩者偏好和需求预测”和“权衡: 供需关系、数理以及利益主体” 3个具体方向。当前“供给”的研究成果丰富且涉及方法多元化, 对“需求”与“权衡”方向的探索不足, 缺乏系统性、整体性的概念认知和分类体系。基于此, 建议从概念内涵层面拓展生态系统游憩服务价值的内涵, 从研究对象层面拓展相关研究的普适性, 从研究内容层面深究形成机制, 从研究方法层面强化价值量测算和多源数据使用, 并提出将理论研究成果转化为实践中的政策管理措施和规划设计手段, 进而引导可持续发展, 并促进自然生态系统的效益转化。

分形理论表征非常规油气储层孔隙结构特征研究进展

张驰, 关平, 张济华, 梁晓伟, 丁晓楠, 尤源

2023, 59(5):  897-908.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.063

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围绕单重分形和多重分形在非常规油气储层研究中的应用问题, 总结分形理论在定量表征、数字图像和联合多种方法表征全尺度孔隙特征等方面的应用研究成果, 指出现有研究中存在4个方面的不足: 1) 缺乏联合多种实验方法表征全尺度分形几何特征的方法学研究; 2) 缺乏不同分形维数计算模型的适用性研究; 3) 缺乏针对分段的分形孔径控制因素研究; 4) 缺乏应用分形理论对蕴含多类型资源储层的非均质差异性研究。提出分形理论在非常规油气储层研究中应用的发展方向: 一方面, 应加强分形维数计算模型的方法学和适用性研究, 厘清分段分形孔径变化的控制因素; 另一方面, 应围绕油气生成与分形维数变化的动态耦合关系开展深入的探讨, 加强多重分形理论在非常规油气储层中的应用研究。