自组织竞争神经网络在江苏油田有杆抽油系统故障诊断中的应用

有杆抽油系统的故障诊断技术是国内外采油工程技术中的一个重要研究课题。通过示功图的不同形状特征可以反映抽油机的不同工作状态。将自组织竞争神经网络应用于示功图的识别与分类,建立了一个自组织竞争神经网络模型对示功图进行自动聚类,从而实现故障诊断的自动化。应用江苏油田的实测示功图数据进行实验,可以看出自组织竞争神经网络具有良好的分类能力和泛化性能,是实现油田抽油系统故障诊断的有效技术,具有很强的实用价值和广泛的应用前景。     

区域可持续发展能力的能值与(火用)耦合分析模型构建

可持续发展能力评价方法是识别人地协同规律、支撑科学决策的重要工具和热点需求。通过文献回顾与理论分析框架构建,耦合能值及?方法,提出自组织能力指数（SO）、生态压力指数（EP）、可持续发展能力指数（SC）构成的,基于热力学理论的可持续发展能力分析模型,利用文献荟萃法筛选17个典型发达国家1985年状态值计算SO与EP阈值,划分了4个阶段。利用中美两国1985-2015年特征对比验证,结果显示：① 2005年以前中国属“低自组织能力、低生态压力”阶段,之后进入“低自组织能力、高生态压力”阶段,存在低生态效率、规模扩张驱动特征;美国一直属“高自组织能力、高生态压力”阶段,存在高生态效率驱动、经济与生态脱钩特征,与全球生态足迹网络和世界自然基金会等的研究结果一致,模型具有较好适应性和可靠性。② 模型利用“获得?量/输入能值量”表达经济社会生态效率、“经济社会?损耗量/生态系统年产?量”表达生态压力,连接了经济社会对生态基底的熵化路径,可识别区域所处可持续发展阶段、分析水平变化和驱动因素。③ 模型以人类与生态并重的视角,从深度上反映经济社会的生态效率、从广度上评价生态空间被占用比例,具有宏观规模与微观效率分析相结合的优势,是对经典方法的补充。     

社会-生态系统适应性治理研究进展与展望

社会—生态系统（SES）由社会子系统、生态子系统及两者的交互作用构成,具有不同于社会系统或生态系统单独具有的结构、功能和复杂特征。社会—生态系统适应性治理旨在通过适应性的社会权利分配与行为决策机制,使社会—生态系统能够在动态条件下可持续地保障人类福祉。适应性治理理论的形成受到“公共池塘资源管理”“韧性”和“治理”3方面理论的影响,并为“转型治理”与“协作治理”提供了建构基础。该理论具有以下3个主要目的：① 理解和应对社会—生态系统多稳态、非线性、不确定性、整体性以及复杂性;② 建立非对抗性的社会结构、权利分配制度以及行为决策体系,匹配社会子系统与自然子系统;③ 通过综合方法管理生态系统,使其可持续提供生态系统服务。因此,面对人类行为主导地表过程的“人类世”,实现适应性治理有助于应对社会—生态系统的复杂性与不确定性。鉴于中国的生态环境正处于迅速变化时期,且中国与世界各国间的相互影响日益复杂,未来研究可重点关注以下3个方面：① 理解耦合系统的多元互动过程,增强适应能力;② 强调社会—生态系统的整体性研究;③ 提高环境变化背景下理解和预测系统动态的能力。     

中国高技能劳动力与一般劳动力的空间分布格局及其影响因素

基于2000和2010年全国人口普查分县数据和地级行政单元数据,采用不均衡指数和空间自相关分析等方法,刻画中国高技能劳动力和一般劳动力的空间分布格局及其变化,并采用空间滞后模型,识别高技能劳动力与一般劳动力空间分布的决定因素及其变化。结果表明：① 两类劳动力总体的空间特征均为东南密集,西北稀疏;② 2000—2010年,高技能劳动力在空间分布上呈集中化的趋势,而一般劳动力呈分散化的趋势;③ 十年间高技能劳动力集聚区虹吸作用加强,其分布越发集中于沿海特大城市群,而一般劳动力集聚区回波作用加强,其分布越发均衡;④ 空间回归分析结果表明,职工平均工资、是否直辖市或省会、每万人在校高校学生、是否沿海城市、常住人口数和空间溢出效应在十年中一直都是决定高技能劳动力和一般劳动力空间分布的主要因素,而失业率、中学生师比、二氧化硫排放量和绿地率在2010年也成为影响两类劳动力空间分布的主要因素。对比两类劳动力的模型结果可得,高技能劳动力的空间分布受行政因素、高校因素和地区生活舒适度的影响更大,而一般劳动力的空间分布受劳动力市场因素的影响更大。     

噬菌弧菌N1对淡水和海水养殖水体细菌群落影响PCR-DGGE分析

【目的】研究噬菌弧菌Bacteriovorax sp. N1在一个投放周期内对淡水和海水养殖环境中细菌、弧菌总数及细菌群落结构的影响。【方法】自市售微生态制剂分离蛭弧菌N1并进行分子鉴定,测定其裂解效果,制备高浓度N1菌液分别投放至淡水红鲤鱼(red carp)和海水仿刺参(Apostichopus japonicus)养殖水体,采用细菌平板计数法及PCR-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术分析48 h内水体环境中细菌、弧菌总数及细菌群落结构变化。【结果】经鉴定蛭弧菌N1为噬菌弧菌,其对大肠杆菌(Escherichia coli)、溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)、黄海希瓦氏菌(Shewanella smarisflavi)、灿烂弧菌(Vibrio splendidus)、哈氏弧菌(Vibrio harveyi)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)均有裂解效果。将噬菌弧菌N1投放进淡水和海水养殖环境的12～24 h,其能显著降低两种环境中弧菌含量(P 0.05)。DGGE分析显示添加噬菌弧菌N1后淡水组优势菌群弧菌属(Vibrio,a1)和不可培养杆菌属(Uncultured bacterium, a5)在12 h以后含量有明显的减少,假单胞菌属(Pseudomonas, a3)和红杆菌科Shimia属(Shimia, a6)菌含量增加。海水组优势菌群不可培养杆菌属(c2)菌在12 h时变成非优势菌群,而白杆菌属(Albirhodobacter,c1)增加成为优势菌群。噬菌弧菌N1在水中含量在24 h时降至最低。【结论】噬菌弧菌N1对海水和淡水环境中的弧菌属和不可培养杆菌属菌群有明显的裂解作用导致其含量下降,但也使假单胞菌属(Pseudomonas),红杆菌科Shimia属和白杆菌属(Albirhodobacter)菌群含量增加,但生物效应不明。为维持噬菌弧菌N1对弧菌的控制,需要24 h左右重新补充投放。     

大面积水深异常检测的条件变化自编码算法

针对大面积海底地形数据缺失或异常的复杂及多变性特点,结合条件变分自编码器(CVAE)与深度卷积生成对抗网络(DCGAN),构建了条件变分自编码生成对抗网络(CVAE-GAN)大面积海底伪地形的检测与剔除方法。本文方法利用条件变分自编码算法改变原有的样本分布,通过对训练样本的学习重新构建样本之间的分布规律,有效提高了高维到低维映射的稳定性;结合生成对抗网络,提高了整体算法的稳健性,最终得到较优的检测与剔除结果。采用水深格网数据进行试验,并与中值滤波法、趋势面滤波法进行比较。结果表明,本文方法在精度、稳定性及噪声稳健性方面有所提高,验证了本文方法在海底地形数据处理上具有可行性。     

组合宽角低空航测相机关键技术研究

近年来,摄影测量技术发展迅猛,特别是低空航空摄影平台的出现,很好地弥补了传统卫星遥感、常规航空摄影测量在时效性、灵活性方面的不足。借助低空摄影的光学优势能够获取传统航空摄影和卫星遥感无法比拟的高分辨率影像,可以实现航空摄影测量大比例尺成图的目标。符合低空航空摄影的成像系统,发展较为滞后。现有很多低空航摄影测量平台普遍搭载单个普通数码相机进行航空摄影,存在航空摄影数据采集效率低、有效数据量小、数据处理难度高以及成图精度不高等问题;再有,传统的航空摄影测量相机及国内外成熟的组合宽幅航空相机系统又缺乏进行低空航空摄影测量应用的客观基础。研究适合于低空航空摄影的成像系统对于低空航测应用发展非常关键,是解决低空航测现存问题的一个有效途径。低空航测成像系统目前最主要的问题是数据的获取效率和精度,根本原因在于相机像幅以及视场角大小的问题。解决这一问题的根本途径是研究适合于低空航空摄影的宽幅面、宽视场角相机系统。对于数字相机而言,像幅受材料以及制造工艺限制,视场角受光学镜头的光学性能限制,很难有所突破。但是数字相机影像的可拼接性提供了另外一种可能途径,即多传感器组合成像,利用多个小像幅相机构造拼接成一个近似单中心投影的宽幅面航空相机,从而提高影像像幅和视场角,达到宽幅面大视场成像的目的。本文主要研究工作如下:(1)研究了低空航空摄影的光学理论基础。系统分析了低空航空摄影光学条件,结合光度学理论详细论述了低空航空摄影光度学优势,以及单镜头成像系统低空宽视场成像的劣势,阐述了利用组合成像技术来实现低空宽角成像的必要性和可行性。系统总结了当前摄影成像相机系统的发展现状,归纳了现有组合成像系统的特点和优势,分析了利用组合成像技术来提高影像像幅和视场角数学原理。在对比分析现有组合相机几何构造、成像单元数量、拼接模型的基础上,确定了利用五个数码相机采用组合成像技术来构造组合宽角低空航测相机的研究目标。(2)研究了基于地面三维检校场的低空组合宽角相机的静态误差高精度检校方法。理论推导了低空组合宽角相机的几何成像数学模型,定义了相机之间以及虚拟影像空间坐标系统,建立了各个独立光学结构(子相机)之间,及其与虚拟影像之间的严格几何数学模型。理论分析了组合宽角相机几何成像数学模型误差,将其归纳为地面静态误差和飞行动态误差两个部分。并研究了利用地面三维检校场来实现其静态误差的几何标定。静态误差几何标定主要包括单相机几何畸变误差的高精度标定和组合相机联合空间关系标定两个内容,详细论述了其算法原理和实现过程,最后通过实验结果分析了其精度和可靠性。(3)研究了基于影像全部像元参加的低空组合宽角相机飞行动态误差自检校模型求解与全局优化方法。自检校的目的是对相机飞行过程中由于系统和环境变化等因素导致的动态误差进行补偿。首先,理论推导了本文采用的自检校联合平差数学模型,该模型顾及了飞行过程中可能导致的相机系统间的空间位置和姿态的微小变化,将这种微小变化的检测转换为重叠区影像的视差值。其次,论述了利用重叠区匹配同名点求解自检校模型参数的基本原理和方法,并结合本文组合宽角相机特点,设计了一种影像快速匹配策略,进而实现自检校模型求解;在此基础上,通过对影像匹配性能的分析,以及基于特征点匹配来求解自检校联合平差模型存在的局部最优问题,提出了一种影像重叠区全部像元参加的几何匹配方法来实现对自检校模型求解的全局优化算法,对算法思想和原理以及求解过程进行了详细论述。最后通过对比实验分析了自检校模型求解的精度,验证了算法的有效性。(4)研究了宽角相机与稳定平台的集成。分析了稳定成像对于低空航空摄影成像质量和数据处理精度的影响,指出稳定成像对于组合宽角低空航测相机的重要意义。首先,理论分析了低空飞行平台的不稳定对于低空航空影像光学和几何性能的影响,以及飞行平台不稳定导致的影像质量下降、数据处理难度增大、处理精度降低等问题;其次,介绍了一种适用于无人飞艇等飞行器的三轴稳定平台结构及其控制原理,并通过对比试验来分析稳定成像对于低空航测精度的影响,指出了低空稳定成像对于低空组合宽角相机系统数据获取和处理的重要意义。(5)通过具体的航空摄影工程实例阐述了利用低空组合宽角相机进行航空摄影作业的数据处理实际流程,并分析了不同类型地形数据自检校拼接的精度分布,展示了其相关数据产品成果情况,结合影像空三处理结果分析了其精度。实验结果反映了组合宽角低空航测相机的作业能力。     

上海自由贸易试验区税收政策分析与效应评估

随着自贸试验区的持续扩围,我国目前已形成"1+3+7+1+6"的自贸试验区新格局。如何评价自贸试验区已有税收政策并以之为新试验区提供经验借鉴成为当前急需研究的重要课题。以上海自贸试验区为例,在分析其税收政策的基础上,利用面板数据政策效应评估法及合成控制法进行研究。结果发现:上海自贸试验区成立带来正向税收收入效应;"办税一网通"10项税收创新也起到了同样效果,利用合成控制法进行作用机制分析发现"办税一网通"能够通过影响税收征管水平有效提升税收收入。     

城市地理研究中的单分形、多分形和自仿射分形

分形几何学在城市地理研究中具有广泛的应用,然而很多基本概念却让初学者感到迷惑。如何区分单分形、自仿射分形与多分形,是一个基本而重要的问题。简单分形容易理解,而真实的地理现象很少是单分形的。城市生长过程具有自仿射特征,而城市空间格局却具有多分形性质。作者发现,各种分形的共性在于三个方面：标度律、分数维和熵守恒。论文基于标度、分维和熵守恒公式,借助隐喻城市生长的规则分形来区分单分形、多分形和自仿射分形,讨论分形系统演化的机理、分形与空间自相关和空间异质性的联系,同时澄清一些在地理分形研究中的常见错误概念。最后以城市位序-规模分布为例,说明并对比单分形和多分形在城市地理研究中的建模与应用思路。     

京津冀城市用地形态的双分形特征及其演化

区域城乡一体化的标志之一是城镇体系结构的一体化,这个过程可以从标度的角度进行描述和评价。分形是标度分析的重要方法,地理空间无尺度分布特征的典型参数是分维。论文以京津冀城镇体系为例,利用遥感图像的解译数据和人口普查数据开展分形分析、位序-规模分布分析和异速标度分析,用以解释1995—2013年间京津冀城镇体系演化的过程。结果表明,京津冀城镇体系及其演化的特征有：①京津冀空间结构和位序-规模分布都表现为自仿射双分形结构;②京津冀区域的城市人口-城区面积异速标度退化为假线性关系;③随着城镇体系的演化,自仿射的双分形结构逐步向自相似分形结构演化。由此得出结论：其一,京津冀城镇体系存在结构性的不协调因素。其空间结构和等级结构具有二元化特征,但演化方向却呈现内在结构一体化的显著趋势。其二,大城市用地不够集约。城市边缘区的无序扩张导致土地利用铺张浪费。地方政府和规划专家可以有意识地利用城镇体系演化的这种特征和趋势制定管理措施和优化规划方案。