地理时空三向聚类分析方法的构建与实践

随着地理数据获取能力的不断提升,地理数据体量呈指数增长,数据种类、数据性质更加多元化。对数据的有效甄别和归类成为理解地理现象时空特征、演化过程和行为机制的关键。传统聚类方法面临数据体量大、维数高、质量差的挑战,加之对地理空间与时间关联分析的需求,对聚类方法改进和提升研究的要求越来越迫切。本文介绍了从单向到三向聚类构建思路的变革。单向聚类是仅在样本或属性方向上进行聚类,易忽视非常相似的局部特征、易犯“横看成岭侧成峰”的错误。双向聚类是基于数据矩阵内元素值的相似性,形成一个子矩阵分割方案,使子矩阵内元素相似度尽可能高,子矩阵间元素相似度尽可能低,从而实现行列两方向的同时聚类,避免了单向聚类的不足。鉴于双向聚类难以满足地理研究超出双向的解译需求,本文提出并研发了一个全新的三向聚类方法,给出了运用该方法开展地理时空格局过程探测的流程,总结了如何根据研究涉及的“空间—时间—尺度—属性”构建三维数据体;最后,展示了三向聚类的地理实践案例。结果表明：① 三向聚类是一种大数据时代探测地理数据时空分异规律的有效方法,可以解决数据维度高、质量低等问题;② 面对不同的地理问题,三向聚类在算法层面上是通用的,不同之处仅在于：根据不同问题涉及的空间、时间、尺度、属性的不同,构建不同的数据体;不同数据体聚类得到的不同结果回答不同的地理问题;③ 三向聚类可以实现地理数据的时空分异规律多方向、多尺度、多层次的联合解译,揭示地理特征时空尺度叠加效应。最后,论文强调根据地理问题组织数据的重要性,期待未来能够提升三向聚类在多空间尺度、多属性方面的地理研究实践。     

The cooperative and conflictual interactions between the United States,Russia, and China: A quantitative analysis of event data

The United States, Russia and China are militarily and economically among the most powerful countries in the post-Cold War period, and the interactions between the three powers heavily influence the international system. However, different conclusions about this question are generally made by researchers through qualitative analysis, and it is necessary to objectively and quantitatively investigate their interactions. Monthly-aggregated event data from the Global Data on Events, Location and Tone(GDELT) to measure cooperative and conflictual interactions between the three powers, and the complementary cumulative distribution function(CCDF) and the vector autoregression(VAR) method are utilized to investigate their interactions in two periods: January, 1991 to September, 2001, and October, 2001 to December, 2016. The results of frequencies and strengths analysis showed that: the frequencies and strengths of USA-China interactions slightly exceeded those of USA-Russia interactions and became the dominant interactions in the second period. Although that cooperation prevailed in the three dyads in two periods, the conflictual interactions between the USA and Russia tended to be more intense in the second period, mainly related to the strategic contradiction between the USA and Russia, especially in Georgia, Ukraine and Syria. The results of CCDF indicated that similar probabilities in the cooperative behaviors between the three dyads, but the differences in the probabilities of conflictual behaviors in the USA-Russia dyad showed complicated characteristic, and those between Russia and China indicated that Russia had been consistently giving China a hard time in both periods when dealing with conflict. The USA was always an essential factor in affecting the interactions between Russia and China in both periods, but China's behavior only played a limited role in influencing the interactions between the USA-Russia dyad. Our study provides quantitative insight into the direct cooperative and conflictual interactions between the three dyads since the end of the Cold War and helps to understand their interactions better.     

盐城海岸带湿地景观格局变化研究

利用4个时相的陆地卫星遥感影像及相关资料,在遥感和地理信息系统技术支持下,对盐城国家级自然保护区的核心区和缓冲区进行了景观格局分析。结果表明,从1988~2002年,淤泥质滩涂面积增长了13.33%;分形维数从1.0991上升到1.1166,蔓延度指数从76.4426下降到53.1142,表明研究区形状趋于规则,人为干扰程度增大,景观有破碎有上升的趋势,该边缘生境异质性在逐步增强;人类对滩涂的影响增加,逐渐成为影响该生态系统的主要力量。     

裸体方格星虫和可口革囊星虫精子超微结构的比较分析

用透射电子显微镜,观察了裸体方格星虫和可口革囊星虫精子的超微结构.这2种星虫成熟精子均由头部、中部和尾部组成,但其精子头部的超微结构不尽相同:裸体方格星虫精子的头部与可口革囊星虫精子的头部相比较小,由棒状"八"字形顶体与哑铃形细胞核及顶体下腔构成,而顶体下腔内没有明显的顶体棒结构.可口革囊格星虫精子的头部虽也由顶体、顶体下腔和核组成,其顶体呈圆弧形,精核为鸭梨形,核物质电子密度高,核内含空泡,顶体下腔中似有一顶体棒结构.这2种星虫精子的中部和尾部基本类似,仅中部的线粒体数目不同,裸体方格星虫精子的线粒体略少,有4～5个,而可口革囊星虫精子有5～7个.精子的尾部由远端中心粒延伸而出,均为细长鞭状,由轴丝及包绕轴丝的质膜组成,轴丝为典型的"9+2"结构.研究结果表明,精子的超微结构可以作为鉴别这2种星虫的依据.     

热带东北印度洋海域毛颚类的群落结构特征

毛颚类(Chaetognaths)是海洋浮游动物中的一个特殊类群,其种类和数量分布对探索海流和水团变化以及海洋食物链中能量传递具有重要意义。文章根据2011年4~5月在印度洋东北海域(80°E~98.5°E,5°S~6°N)29个站的调查资料,分析了毛颚类种类组成、丰度分布和群落结构特征。共鉴定毛颚类14种,以暖水大洋广布种为主,其中肥胖箭虫Sagitta enflata、太平洋箭虫Sagitta pacifica、飞龙翼箭虫Pterosagitta draco和凶形箭虫Sagitta ferox是调查海域的优势种。依据调查站位设置及环境特征,将调查海域分东部断面、赤道断面和西部断面。种数变化范围为5~14种,种数分布不均匀,东部断面每站一般低于10种,而赤道断面及西部断面的种数相对较丰富。毛颚类平均丰度为5.35(±2.82)ind·m-3,分布亦不均匀,西部断面的丰度比赤道和东部断面均高。群落结构分析表明,调查海域毛颚类可分3个组群(相似度水平50%),组群I包括11种,是调查海域的主要种类,分布较广,而另外两个组群仅3种,主要出现在东部和西部断面的少数调查站;调查站之间的相似度较高,特别是西部断面站位之间的相似度70%。西部断面受沿岸水和涌升水的影响,出现较高的物种多样性和丰度。     

黄骅电厂二期工程温排水排放方案优选

在利用分步杂交有限元方法建立渤海湾潮流场的基础上,通过数值模拟的方法建立黄骅电厂温排水海域的温度场,对不同温排水设计方案进行了预测分析。设计方案充分考虑了排放口位置、排水量和温升对海域环境造成的影响,设计了一、二期工程排放口分建和合建时的五种方案。预测结果的对比分析显示,方案V(一、二期工程温排水集中由2排放)是最佳方案。     

水下无线光通信中关键技术的研究与进展

由于水下无线光通信（Underwater Wireless Optical Communication,UWOC）具有高速率、低延迟和高保密性等优势,成为了水下无线通信的潜在应用。针对UWOC系统的模型及研究现状进行了简要的总结,重点阐述了UWOC系统所用到的关键技术,包括光源的选择、调制编码、探测、信道建模等关键技术,并介绍了一种UWOC系统的设计方案。最后针对实现水下长距离通信和高速率传输等问题,总结了UWOC未来的发展趋势及所面临的挑战,为UWOC将来的发展方向及实用化提供了参考。     

海洋表层沉积物中金属镉的来源解析

利用2015年8月份对长江口及其邻近海域表层沉积物的监测数据,基于主成分分析/绝对主成分分数(PCA/APCS)受体模型定量解析了重金属元素镉(Cd)的可能来源,并结合地统计学插值了Cd的源贡献量的空间分布状况,结果表明沉积物中镉污染主要存在3个可能来源,源头及贡献率分别为工业污染(18.8%)、陆地径流输入(66.0%)、生物活动等自然因素(13.6%),并且各个源头贡献量具有不同的空间分布状况,其中工业污染的高值区主要集中在靠近陆地区域,陆地径流输入的分布呈现由近岸向外海逐减降低的特征,生物活动等自然因素的高值区主要集中在远离陆地的外海区域。     

广东雷州珍稀海洋生物国家级自然保护区水体和沉积物中石油类含量与分布特征

为了探讨广东雷州珍稀海洋生物国家级自然保护区海域水体和沉积物中石油类的含量及其分布特征,文章于2017年和2018年分别对保护区海域的石油类进行了调查。结果表明,保护区表层水体石油类含量为0.003~0.066mg/L,平均含量为0.015mg/L,平均污染指数为0.30,保护区水体中的石油类基本符合一类海水水质标准。保护区表层沉积物中石油类含量为3.0~54.8mg/kg,平均值为11.109mg/kg,符合海洋沉积物第一类质量标准。保护区水体和沉积物中石油类含量的变化规律基本相似,但是沉积物中石油类含量的变化更大。根据调查数据分析,保护区水体中石油类的主要来源是保护区社区小型渔船航行排放的石油类,以及保护区周边渔船在航行过程排放的石油类扩散到保护区海域。