铁路在煤炭等大宗能源物资的长距离运输中发挥着不可替代的作用,在不确定性成为交通运行新常态背景下,探究能源富集区域铁路运输网络的可靠性对提升铁路运输网络韧性、保障国家能源安全具有深远的战略意义。基于此,以中国最重要的能源化工基地之一的晋陕蒙能源富集区铁路网络为研究对象,在采用Space-L方法构建晋陕蒙能源富集区铁路网络模型的基础上,采取随机攻击和蓄意攻击两种攻击策略系统分析了铁路运输网络的可靠性,并识别了关键运输通道。研究结果表明:晋陕蒙能源富集区铁路网络结构较为稀疏,具有无标度网络特性;小规模的随机攻击使路网呈现更好的可靠性,高介数攻击下路网则更加稳健,而高度数攻击下路网呈现出脆弱性;在不同的攻击策略下,多个节点失效的累积效应导致路网性能呈现阶段式急剧下降;晋陕蒙能源富集区铁路网络的关键通道呈现小区域高度集中分布态势,主要位于运煤专线与外运铁路交会地带,在未来的能源运输规划中需要加强保护力度确保这些关键通道能够持续稳定地发挥作用,维系能源运输网络的安全运作。

基于手机信令、社会经济发展等多源数据,利用位序-规模法、多元回归二次指派程序(multiple regression quadratic assignment procedure,MRQAP)回归等方法探讨湖南省各县域在工作日和周末期间城际流动网络结构特征及其影响因素。结果表明:低位序低流动人口规模的县域数量偏多,日常城际流动人口主要来源还是高位序的县域。湖南省日常城际流动网络以长沙城区为绝对中心,各地级市以该市主城区为中心,共同形成“核心-腹地”的城际流动网络;长沙城区在工作日和周末都是全省枢纽。在城际流动组团结构方面,工作日与周末的网络集聚均呈现等级与组团交互特征,跨市组团与长株潭城际铁路、邵临高速和京港澳高速等道路耦合程度较高;市域组团内的城际流动受距离影响较大。人口的空间集聚效应会产生更多的日常城际流动需求,人口规模会加强县域间城际流动,且相邻县域、同一市域内,工资收益与房价水平差距越小、县域间通行时间越短则日常城际流动人口越多,工作日期间人口集聚效应、行政资源控制力的正向影响都更强;经济发达县域可能通过“收入高地效应”截留潜在流动人口。县域尺度日常城际流动研究有助于依据区域间差异化需求针对性地制定设施配置策略,为湖南省高质量一体化发展布局提供借鉴意义。

为探究土壤微塑料污染特征与生态风险,以毛乌素沙地典型小流域——无定河上游海流兔河流域为对象,采用显微共聚焦激光拉曼光谱技术对微塑料的赋存特征进行定性与定量分析,并运用污染负荷指数(pollution load index,PLI)和潜在生态风险指数(potential ecological risk index,PERI)进行风险评估。结果表明:土壤微塑料平均丰度为818.18 ± 295.45 n/kg,以粒径<50 μm的透明薄膜状微塑料为主,主要聚合物类型为聚乙烯(polyethylene,PE)和聚丁烯(polybutene,PB),污染源主要来自农业活动与日常生活;微塑料分布受土地利用类型影响,沙地因低植被覆盖度(<30%)导致光降解增强,加之低人为扰动使得微塑料迁移受限,故其微塑料丰度高于林地和农田;植被修复工程有效降低土壤微塑料丰度,丰度随修复年限增加呈下降趋势;PLI评估显示研究区整体处于Ⅰ级(轻度污染),但PERI揭示部分区域因富集聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)等高毒性聚合物,风险等级高达Ⅴ级(极高风险)。研究阐明了土地利用方式与植被修复年限对微塑料分布的驱动机制,为干旱区微塑料污染治理与生态风险管理提供了科学依据。

在生态脆弱地区,道路扩张会加剧景观破碎化、生物多样性降低等问题。以典型生态脆弱区——陕南秦巴山区为研究对象,构建包含数量、形状、面积、聚合及连通性的五维景观破碎化评价体系,并基于多尺度地理加权回归(multi-scale geographically weighted regression,MGWR)深入探究不同道路结构特征对多维景观破碎化的空间异质性影响。结果表明:区域景观破碎化呈现显著空间分异,宝鸡、西安及渭南市构成低破碎化核心区,商洛市则为中度破碎化过渡带,汉中及安康中部形成高破碎化聚集区。多维破碎化特征对道路干扰的敏感性存在差异,数量与面积特征响应最敏感,形状与连通特征次之,聚合特征敏感度最弱。道路密度与距道路距离对生态斑块数量、面积及连通性的解释性最强,且低等级道路的影响强度大于高等级道路。道路曲率与生态斑块形状呈显著负相关,而路网度中心性与斑块的形状及面积存在相关关系。研究可为陕南秦巴山区未来道路建设及生态保护提供参考依据。

对我国34个省域的23 087份调查问卷进行统计学分析,了解我国公众对外卖塑料餐具的使用行为、认知以及态度,探讨其影响因素,为改善外卖塑料餐具使用现状提供参考。结果表明:我国公众对外卖塑料餐具的隐患认知程度普遍较低,但使用行为频繁,对外卖塑料餐具环保性关注度高,多数愿为环保餐具付费;有基础病群体的外卖塑料餐具使用频率较低,且对餐具二次利用频率低;约2/3的公众认为外卖塑料餐具对人体健康的影响不大。公众自我感知中,对于外卖塑料餐具危害的了解程度与真实了解程度存在差异,具体表现为对外卖塑料餐具的健康隐患了解得越深,考虑外卖塑料餐具健康隐患的频率越小,认知中外卖塑料餐具释放的有害物质越少。大部分受访者愿意加价使用环保餐具,但91.16%的公众接受的加价范围在2元以下。因此,建议加强针对学生、农民等对塑料餐具危害认识薄弱群体的科普,利用视频软件以科普视频的形式开展定向化引导,同时优化餐具回收体系。

高速铁路的建设和发展有助于减少旅行时间,而其是否有助于城市群内部可达性水平分布的平衡,对空间公平的影响是值得关注的问题。研究将2016—2030年京津冀城际铁路中长期规划设定为3个阶段,使用各类路网数据和社会经济数据,对各个阶段的可达性进行测度;利用城市平均旅行时间来评价其可达性变化,并通过可达性离散指数和领土凝聚力指数来衡量空间公平的变化。结果表明,城际高速铁路的建设显著提高了城市可达性和区域潜在联系。2016—2023年,市级层面的城市之间旅行时间平均减少了33.1%,县级层面则平均减少了20.7%;2023—2030年市级层面可达性提高9.5%,县级层面提高10.2%,主要侧重于加强首都地区周边城市的连通。区域内市级层面公平性和凝聚力得到增强,而县级层面公平性趋于极化。国家和地方政府应在不同规划层面考虑政策和协调措施,以进一步促进空间发展和区域平等。

基于社会感知理论,利用高速公路联网收费大数据,通过图论建模、复杂网络和函数解析等方法,从“路段-站点-城市”尺度探索高速公路交通流的空间交互格局。结果表明:1)路段流作为“流动过程”,提供了感知距离衰减过程和交通空间组织规律的微观视角。路段尺度下,广东省高速公路交通流密集路段属于路网“两环四横七射”区域,尤其集中在国家级高速公路。幂函数对高速公路客货流距离衰减规律均具有较高的解释度,高速公路机动车在经济社会发展核心区域的聚集程度随车型规模增大而递减,小型车(小汽车、轻型货车)聚集程度最高。2)较之路段流,站点流作为“流动结果”,直观展现了高速公路服务于短程运输的特点。核心站点流具有空间邻近指向特征,且主要以短簇形态出现;边界站点流可划分出粤桂、粤湘和粤赣、粤闽三类交互关联。3)较之站点流,城市流提供了感知城市空间相互作用的宏观视角。基于城市流透视广东省“五大都市圈”发展现状,珠江西岸都市圈内部交通联系较为松散;广州、深圳两大核心都市圈具有交通融合发展的趋势。该研究梳理了多尺度交通流大数据的挖掘方法和模型关联,归纳了不同尺度交互格局下社会经济现象的感知差异,从尺度差异视角拓展了社会感知方法和理论研究。

福建省生态环境质量优良且稳定,研究其高速公路网络景观及其对生态质量的影响有助于揭示省域高速公路网络演化对景观生态的影响。选取福建省高速公路两侧3 km作为研究区域,运用GIS技术、Fragstats与景观格局指数、遥感生态指数(remote sensing ecological index, RSEI)以及InVEST模型等方法,探讨1994—2022年福建省高速公路路域景观格局与生态质量演化。结果表明:30~90 m范围是路域尺度效应分析的第一尺度域,40 m为路域景观格局分析的最佳粒度;耕地、林地、草地、水域和未利用地的破碎度指数均有不同程度的增长,建设用地破碎度指数不断下降;路域整体的破碎化程度加剧,各地类的离散程度增加,生态系统结构稳定性有所下降;路域、林地、草地的碳储量有所下降,耕地、水域、未利用地和建设用地的碳储量有不同程度的增长,碳储量变化较大的区域主要位于沿海发展较快的地市;路域RSEI均值高于0.6,生态环境质量较好,路域RSEI等级为差和较差的区域主要分布于福建的东南部沿海地市,路域生态环境质量变好与变差的区域面积大致相同,路域1 000 m范围内的破碎度指数、RSEI值等受到的影响最为明显。

提升乡村地区交通和旅游适配性、促进交旅融合是高质量发展背景下实现乡村振兴和城乡融合发展的重要途径。在构建认知-体验视角下乡村交旅耦合协调测度框架的基础上,融合交通和旅游的游客体验和感知满意度要素,以西安市近郊乡村旅游示范村南堡寨村、房岩村和刘家沟村为研究区域,综合运用统计分析、障碍度模型等方法科学测度近郊乡村交旅耦合协调水平,识别交旅耦合协调发展的影响因素。结果显示:研究村交旅耦合协调度在认知和体验视角上均表现出显著异质性,不同视角之间的耦合协调度位序形成强烈反差。刘家沟村、南堡寨村、房岩村的交旅耦合协调在认知-体验上呈现出失配方向不同、失配程度依次升高的错配性。乡村交旅客观条件与游客交通和旅游体验相互作用是影响乡村交旅耦合协调认知-体验适配的主要原因,认知维度主要取决于交通和旅游发展水平及其同步发展水平,体验维度主要受交通和旅游特色以及游客数量引致的交通和旅游环境压力的影响。研究为优化交旅耦合协调水平测度方法、促进大城市近郊乡村的交通功能和旅游功能不断完善、推动宜游宜业的美丽乡村建设提供科学依据。

科学识别数字基础设施建设和旅游经济韧性的内在联系对于推动长江经济带数字化转型、完善现代旅游业体系具有重要意义。采用熵值法评估2011—2022年两大系统的发展水平,并通过耦合协调度模型、核密度估计、探索性空间分析及地理探测器等方法揭示长江经济带108个地级及以上城市数字基础设施建设与旅游经济韧性的时空耦合特征及影响因素。结果表明:研究期内长江经济带数字基础设施建设与旅游经济韧性综合指数呈波动上升态势,且呈现多层次“核心-边缘”特征,极化现象愈发明显。长江经济带数字基础设施建设与旅游经济韧性两个系统的耦合协调度逐年上升,空间上城际差异明显;两个系统的耦合协调度存在空间集聚现象,但空间集聚特征减弱。经济发展水平、人力资本和旅游资源禀赋是影响耦合协调度的主要因子,人力资本对因子交互作用的影响最强,经济发展水平与人力资本、人力资本与交通通达度、人力资本与旅游资源禀赋的交互作用对耦合协调水平具有最强解释力。

以长江中游城市群为研究对象,将昂普理论融入理论分析框架,构建文旅产业融合效率评价指标体系,运用DEA-Malmquist指数、重心和标准差椭圆、地理探测器等模型,探究2009—2021年长江中游城市群文化与旅游产业融合效率时空演化格局及其影响因素。结果表明:从时序演化上看,研究期内长江中游城市群文旅产业融合效率总体水平相对较高,呈先升后降的趋势;Malmquist指数以年均11.9%的速度上升,技术进步及规模效率是全要素生产率保持增长的主要原因。从空间分布上看,长江中游城市群文旅产业融合效率呈现以“武汉-长沙-南昌”为核心、其他城市为边缘的“核心-边缘”结构;三大区域文旅产业融合效率不断提高,“核心”区域优势不断凸显,区域差异显著。从时空演化上看,文旅产业融合效率呈现“东南-西北”方向主导的空间分布格局,分布重心呈现“东北-西南-东南”方向移动的趋势,整体空间格局展现出明显的集聚特征。地理探测结果显示长江中游城市群文旅产业融合效率是由消费需求、产业结构、数字化水平、政府调控、交通水平及人力资本等多元因素共同作用的结果。

城市是企业活动的空间载体,旅游企业异地投资行为代表并映射了区域间旅游经济竞合关系。基于265家旅游企业的异地投资数据,借助空间分析、社会网络分析和加权指数随机图模型对2008—2012年、2013—2017年、2018—2023年3个时间段的异地投资网络复杂性特征及驱动机制进行深入剖析。研究发现:中国旅游企业异地投资网络的时空复杂性显著。企业异地投资网络以北京、上海为单一中心辐射向“北京-上海-广州”“上海-西安-海口”及“上海-深圳-昆明”等城市节点为核心的三角形架构转变;研究期内北京、上海、海口等为主要对外投资城市,西安、深圳、昆明等城市为重要的投资流入城市。中国旅游企业异地投资网络发育出典型的“核心-边缘”圈层结构,表现出“单核心城市主导”逐步向“多核心城市互联”演化趋势,兼具显著的“小世界”性和无标度性特征。旅游企业异地投资网络的形成是内生结构效应、行动者-关系效应和多维邻近机制共同作用的结果。其中,旅游资源禀赋、旅游市场规模、政府支持水平、要素集聚与扩散水平、对外开放程度及投资的聚敛性和传递性对投资网络形成有显著促进作用。旅游企业倾向于在经济联系紧密、地理距离较近、文化差异较小及制度相近的城市间建立投资联系。

生态系统碳储量是衡量区域碳循环和生态系统服务功能的重要指标,如何精准量化黄土高原生态恢复工程的碳汇效应,成为科学评估区域生态修复成效和服务国家“双碳”战略的关键问题。以延河流域为研究区,采用支持向量回归(support vector regression,SVR)、随机森林(random forest,RF)和极限梯度提升(extreme gradient boosting,XGBoost)三种机器学习算法,结合实地采样数据和多源遥感数据,对2000—2020年生态系统碳储量进行逐像元反演与分析,并对其驱动因素进行分析,为延河流域生态恢复工程的碳汇效应评估提供科学依据。研究表明:XGBoost模型能够有效捕捉复杂地形条件下碳储量的空间异质性,其植被和土壤验证精度R²分别达到0.80和0.74;空间格局上,碳密度分布表现为自中间向东南和西北扩散的趋势;2000—2020年,研究区生态系统碳储量整体呈增加趋势,年均增幅为0.077 kg C/(m²∙a),正增长区域占比高达98.4%;地理探测器分析表明,归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)是碳储量空间分异的主导驱动力(q=0.42),且多因素间存在显著交互增强效应。研究可为黄土高原碳中和目标提供评估范式。

基于功能磁共振成像数据的脑网络检测是理解大脑认知和功能的关键,也是探索脑功能障碍疾病的基础。随着深度学习技术的发展,越来越多的研究者开始将其应用于脑网络检测领域。基于此,综述了目前这一领域的主要研究成果和进展。首先,介绍了基于功能磁共振成像的脑网络检测基本原理。随后,介绍了应用于脑网络检测的深度学习模型及相关应用,分析了这些模型的优势和局限性。最后,总结了深度学习方法应用于脑网络检测所面临的挑战和未来的研究方向。为进一步推动基于深度学习和功能磁共振影像的脑网络检测及应用研究提供了重要参考。

外卖行业迅猛发展带来便利的同时,也带来食品安全等问题,外卖塑料餐具健康问题逐渐得到关注。基于科学实验、“调研+宣传”、Pearson相关系数、整合Dagum基尼系数等方法,研究中国33个省(自治区、直辖市)(未包括台湾省)的128个市(县、区、自治州)、645个县(市、区、旗),涉及531个街道和543个乡镇各群体的23 088人对外卖塑料餐具健康隐患的认知现状及影响因素空间异质性,其中回收有效问卷21 876份。由于陕西省受调查人数远远超过其他省份,对陕西省范围的有效问卷随机抽样,确定纳入研究的全国总有效问卷4 893份。研究发现:1)聚丙烯(polypropylene,PP)使用一次释放出微塑料4 363个/L,使用两次释放出微塑料12 880个/L;在高温条件下释放微塑料7 225个/L,微波条件下释放微塑料21 991个/L,冻融条件下释放微塑料9 110个/L。聚苯乙烯(polystyrene,PS)常温使用一次释放微塑料19 792个/L。2)33个省份公众对现有外卖塑料餐具有害物质的释放认知揭示了其认知水平的不平衡,显示出东部与西部以及华南地区内部显著的区域性差异,超变密度和地区间差距是影响东、西部外卖塑料餐具健康风险认知水平的主要原因。3)学历与外卖塑料餐具危害的认知程度相关,具有统计学意义(P<0.05),外卖塑料餐具健康风险认知程度差异可能由学历和区域差异导致。根据实验结果设计的现状调查问卷能够精准判断外卖塑料餐具健康风险认知程度,并找出突出问题,以期为食品安全管理者制定提高消费者外卖塑料餐具健康风险意识、增强健康认知、减少一次性外卖塑料餐具使用的措施提供参考。

儿童健康事关家庭幸福和民族未来,是社会可持续发展的重要保障。然而,塑料喂养器具在使用过程中释放的微塑料在体内累积到一定程度,会给儿童健康带来巨大隐患。为此,采用问卷调查与科学实验相结合的方式,运用偶遇抽样、雪球抽样及判断抽样方法抽取样本,对全国12 168户育儿家庭及关键群体展开调查,剖析相关育儿主体的微塑料认知及行为现状,分析其影响因素;并进行科学实验与风险评估,提出科学的喂养对策。研究发现,塑料喂养器具的微塑料释放对儿童有一定的摄入风险,此摄入风险与盲目使用之间存在较大的“错位”问题,育儿主体的科学喂养健康意识普遍较为薄弱,未能科学使用喂养器具。基于此,从政府、社会、行业三个层面提出思考及解决路径,为降低儿童塑料喂养器具的微塑料摄入风险、助力健康中国战略实施提供科学依据。

运动通过调控多器官代谢通路改善肥胖诱发的糖脂代谢紊乱、胰岛素抵抗及慢性炎症,但其效果受饮食因素调节。饮料和食物中糖类的过多摄入对机体各器官功能会产生负面效应,食用低热量的功能性甜味剂代替高热量蔗糖广受减肥者和运动爱好者欢迎。然而,功能性甜味剂与机体能量代谢、脂肪代谢和免疫之间的关系复杂,尚无定论。鉴于运动与甜味剂摄入在肥胖发生和发展中的关键作用,综述运动对肥胖引起的多器官(包括心脑血管、肝脏、肾脏、骨骼肌和脂肪组织等)功能紊乱的关键作用机制,总结不同类别甜味剂对运动改善肥胖作用关键靶点(例如AMPK/SIRT1/PPARs、STAT3/NF-κB/Smad、PI3K/Akt等信号通路)的影响,揭示甜味剂摄入对运动改善肥胖及其相关代谢疾病的潜在协同或拮抗作用,为肥胖等慢性疾病的运动预防和康复策略提供理论依据和实践指导。

针对国产大型宽体客机发动机中关键热端承力构件深部三向残余应力场的无损表征难题,开展基于超声测量的残余应力场无损表征与成像方法研究。建立了能够表征任意三向应力影响的声弹性理论模型,揭示了超声体纵波波速相对三向应力变化的定量关系。通过构建含残余应力构件的超声波传播仿真框架,针对典型高温合金锻件设计并采集多角度超声透射数据,分别提出了基于迭代重建算法的层析成像法和基于神经网络的反演成像法。结果表明:层析成像方法能够高灵敏反映锻件内部“内拉外压”分布特征,并对工艺引起的非对称分布具有较高敏感性。神经网络方法则展现出对复杂模式的非线性拟合能力,在高应力区域的平均误差更小。两种方法互为补充,反演结果均与真值保持同一应力水平,能够有效反映实际锻件内部径向、周向、轴向残余应力的幅值与分布状态。所提方法为保障航空发动机关键热端承力构件的尺寸稳定性、可靠性与服役安全性提供了重要数据支撑。

为探究风沙滩地区高速公路沿线及关键区域土壤重金属富集特征与风险,以青银高速吴子靖段为研究对象,系统分析公路沿线、服务区、收费站和隧道灰尘中 Cd、Pb、Cr、Cu、As、Zn、Ni及Mn 8种重金属的污染风险。重金属浓度检测发现,研究区 Pb 和 Cd 超标最为严重,均值分别为背景值的 2.84 倍和 2.23倍;Cd 变异系数高达 96.63%,存在显著的局部富集热点;空间分布特征显示,总体上研究区重金属含量由西向东递增,且显著受到土地利用类型与人类活动强度的调控;采用地累积指数(Igeo)评估超标元素的污染程度及等级,发现各功能区 Cd 和 Pb 污染程度均高于其他元素,隧道内 Zn 污染显著增强;潜在生态风险指数及人体健康风险模型结果显示,研究区综合生态风险指数存在向中等生态风险演进的潜在趋势,其中Cd是生态风险的关键贡献元素;基于绝对因子分析-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型定量识别土壤重金属的来源贡献,发现工业-交通混合源(39%)、燃煤-交通排放源(25%)和农业源(15%)是主要污染源。研究系统揭示了风沙滩地区高速公路不同功能区的差异化土壤重金属污染特征及潜在风险,建议实施分区管控并加强职业人群健康防护。

针对传统全聚焦方法(total focusing method, TFM)在识别裂纹端面时易受衍射波干扰的问题,提出了一种基于Otsu阈值的成像表征新方法。该方法以全矩阵捕捉(full matrix capture, FMC)数据为基础,构建全矩阵幅值图谱,并通过Otsu自适应阈值算法实现对反射与衍射区域的自动分割;在成像过程中仅对反射矩阵信号进行延时叠加,有效避免了衍射能量对端面反射的掩盖,提升了成像效率。基于铝合金内部裂纹的仿真与实验结果显示,该方法在裂纹尺寸测量和成像效率方面均优于基于全矩阵的传统TFM方法,裂纹长度测量误差小于0.3 mm,角度测量误差小于2.0°,成像所需时间减少60%以上。

轴承作为各类大型机械装置中的核心基础部件,其内部缺陷的高精度检测与成像对于保障装备安全运行具有重要的理论意义和工程应用价值。针对具有复杂曲面结构的轴承,提出了一种基于延迟相乘叠加(delay multiply and sum,DMAS)算法的高信噪比超声成像方法。实验中采用楔块与超声相控阵换能器,通过超声斜入射方式对轴承内部的盲孔缺陷展开检测,并引入信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)、阵列性能指标(array performance index,API)等参数,对不同损伤的成像结果进行评估。实验结果表明:曲面修正后的p-DMAS成像算法在各项图像性能指标及评价中均表现最优,其SNR最高提升25.8 dB,API最高提升8.4,显著增强了缺陷检测能力。该方法为轴承类曲面结构的原位无损检测提供了新的思路和解决方案。

岩画作为一种特殊的历史文化遗产,其数量大、分布广,图像分类面临复杂元素交叉干扰的挑战,难以实现高效准确的分类识别,而深度学习等技术的发展为岩画的保护研究提供了新的契机。基于此,提出一种双分支注意力融合网络(DBAFN),融合ResNet50的局部特征提取能力与ViT(vision Transformer)的全局语义建模能力,以贺兰山岩画为例,通过门控注意力机制动态加权特征,提升岩画分类精度。在包含1 200幅贺兰山岩画图像(人面像、动物、狩猎场景)的数据集上,DBAFN实现85.62%的分类准确率,较单一ResNet50(81.46%)和单一ViT(80.02%)提升显著,其中狩猎岩画F₁值提高至82.35%。实验表明,该网络能有效解决岩画误分类问题,为文化遗产语义解析与跨学科研究提供新路径,助推人工智能在文化遗产数字化保护领域的应用。

黄河流域作为我国生态安全屏障与经济发展重要带,其人居环境脆弱性研究对解析人地系统风险、推动流域高质量发展具有关键意义。基于“压力-状态-响应”(pressure-state-response,PSR)模型构建人居环境脆弱性评价体系,采用熵值法对2010—2023年黄河流域城市人居环境脆弱性进行评估,并采用自然断点法、马尔可夫链、时空地理加权回归(geographically and temporally weighted regression, GTWR)等方法分析城市人居环境脆弱性指数的动态变化及其影响因素的时空异质性。结果表明:黄河流域人居环境脆弱性指数总体呈现波动下降的良好发展态势,指数值由高到低依次为上游、中游、下游。黄河流域人居环境脆弱性指数空间分异特征显著,高值区主要呈点状分布在黄河流域上游和中游局部地区,低值区呈片状集聚在下游地区,表现为“总体稳定渐进、阶梯式向低收敛”的发展趋势。黄河流域人居环境脆弱性指数是多维度要素交互作用的结果,其中城市化率、工业集聚程度、环境规制强度和科技创新能力呈负向影响,而土地利用强度则呈正向影响;在空间方面,各影响因素空间异质性显著,具体表现为团状集聚或带状延伸的分布格局。

构建旅游资源竞争力效度评估模型,揭示其时空分异规律与区域传导机制,是破解流域经济带资源协同发展共性难题的关键路径。以沿黄九省(区)为研究对象,基于熵权TOPSIS法(technique for oder preference by similarity to ideal solution)和效度模型定量考察了2010年、2014年、2018年、2022年黄河流域旅游资源竞争力及效度水平,并借助Kernel密度估计和泰尔分解法,探索其效度的时空演变特征及差异原因。结果表明:观测期内,黄河流域九省(区)中77.8%的省份旅游资源竞争力出现负向波动,整体竞争力均值下降7.26%;空间分布上,自上游到下游呈现“弱-中-强”的三重梯度特征和“东高西低”的空间锁定格局。九省(区)旅游资源竞争力效度呈逐年提升态势,但整体效度值小于1;自上游到下游效度呈现“低-中-高”的相对分布特征,河段间差异显著但趋于缩小,河段内差异是导致效度总体差异的主要来源,尤以上游河段最为明显。黄河流域旅游资源竞争力效度演化表现为先收敛后分化,2022年九省(区)旅游资源竞争力效度呈现多极化格局。整体来看,流域内资源开发进入深层次差异化阶段,强化区域资源整合与协作机制,对推动黄河流域旅游高质量发展具有重要意义。

针对低信噪比环境下超声细微缺陷特征提取难题,提出一种适用于低信噪比超声信号的门控残差与双级压缩-激励(squeeze and excitation, SE)注意力协同增强网络。该模型以卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)为基础,通过残差块-SE模块-池化级联结构,在残差块内部嵌入普通SE模块进行初步通道筛选,在网络末端利用局部增强SE模块聚焦峰值信号,并采用门控残差连接从而动态保留原始细微特征,实现噪声抑制与特征增强的协同优化。结果显示:改进后模型的均方根误差(root mean square error,RMSE)均值为0.068 3、平均绝对误差(mean absolute error,MAE)均值为0.047 1,较基准CNN分别降低49.7%、41.7%,且模型显著优于仅使用单一注意力或残差块的改进模型,验证了双机制协同的优越性,且训练稳定性突出,低信噪比环境下仍保持高精度。所提模型的预测精度、抗干扰能力及稳定性显著优于传统方法与现有模型,为钢管超声无损检测提供高效技术方案,具有重要工业应用价值。

基于时域谱元法开发了GPU并行算法,并系统研究了各向异性板中S₀模态导波的传播特性。将高阶谱单元离散技术与CUDA计算平台相结合实现了并行化计算,建立了复合材料板导波传播的数值模型,精准模拟了导波在复合材料板中的激发与传播过程,进而提取S₀模态特征并计算其波速,并据此绘制S₀模态波速分布曲线。搭建实验系统,以压电传感器作为激励单元,对T300复合材料板开展S₀模态导波传播实验。数值结果表明:通过引入单元级并行计算与“无矩阵化”组装策略,有效提升了模拟效率并显著降低了内存消耗;该方法在保证高精度的同时,大幅优于传统谱元法的计算性能与资源占用。数值模拟结果与实验测量数据高度吻合,能够准确捕捉S₀模态的波速曲线,验证了所提并行时域谱元法的准确性和可行性。研究结果为复合材料板健康监测提供了有效的理论基础。

为优化肠溶植物滴丸的制备工艺,提升其机械性能,促进其在食品和生物医药领域的应用,通过单因素实验和响应面分析确定肠溶植物滴丸的最优配方为:普鲁兰多糖质量分数2.875%、海藻酸钠质量分数0.702%、m_κ-卡拉胶∶m_结冷胶=3∶1、甘油质量分数2.5%、KCl 质量分数0.20%。验证实验结果表明,所制得囊皮薄膜的抗拉强度为10.98±0.42 MPa,断裂伸长率为55.31%±0.65%,与理论预测值相近,表明囊皮薄膜具有良好的机械性能。由该配方制得的肠溶植物滴丸先后在模拟胃液中检查2 h和模拟小肠液中检查3 h未出现崩解或软化现象,而在模拟结肠液中11±3 min内完全崩解,满足《中华人民共和国药典》(2020年版)要求。同时,滴丸在胃液和肠液中的溶胀率分别为38.32%±4.63%和294.92%±7.33%,且外形未出现侵蚀和变形,溶胀性能良好。研究结果可为机械性能优良的肠溶植物滴丸制备提供理论基础和技术支撑,有助于其在食品和医药领域的应用拓展。

提出了一种基于三维高光谱与Transformer的网络,用于中国中原风格与西域风格壁画的风格特征分类。通过采集壁画的高光谱图像,并构建相应的数据集,在此基础上,采用迁移学习的方法对所提出的网络进行训练。实验结果表明,与其他传统方法相比,文中方法的准确率相较于最优算法提升了0.92%,精确率提升了0.12%,召回率提升了1.4%,F₁分数提升了0.75%。此外,通过与基于彩色图像的深度学习分类方法的对比,相较于结果最优的方法,准确率提升了4.5%,精确率提升了1.9%,召回率提升了5.4%,F₁分数提升了3.7%。研究验证了高光谱信息在提升分类准确性方面的独特优势。

针对变厚度板结构中Lamb波传播行为复杂、频散效应显著而导致缺陷定位成像困难的问题,提出了一种基于Lamb波传播模型的缓变厚度板缺陷成像方法。首先构建了变厚度板Lamb波传播模型,基于分段等厚度近似和频散曲线插值实现了变厚度板中Lamb波响应信号预测,并结合反向传播相位补偿算法,消除了变厚度板中Lamb波频散效应导致的信号畸变问题。在此基础上,结合延时求和成像算法实现缓变厚度板缺陷成像。为验证所提出的缓变厚度板缺陷成像方法的有效性,进行了数值模拟和实验研究。数值仿真结果表明,所提出的方法在500 mm × 500 mm、厚度变化范围为2~4 mm的缓变厚度板中对直径为8 mm的圆孔缺陷的定位误差约为5.8 mm。实验结果显示,缺陷位置能够清楚地呈现,缺陷定位误差约为10 mm,验证了所提方法在缓变厚度薄板缺陷检测中的有效性。

通过分割生态图像中蝴蝶获得蝴蝶掩码是基于生态图像的蝴蝶物种自动化识别的基础,因此研究蝴蝶生态图像分割有重要意义。然而,现有蝴蝶生态图像存在数据集样本量小、蝴蝶拟态、翅膀遮挡等问题,使现有深度网络难以训练出具有良好泛化能力的分割模型。为此,通过改进SAM(segment anything model)模型,提出一种鲁棒的蝴蝶生态图像分割新模型SABM(segment any butterfly model)。SABM模型通过引入双路卷积模块、蝴蝶词元(butterfly token)及一个3层MLP(multi-layer perceptron)使模型具有更好的特征学习能力。707张蝴蝶生态图像数据集的2折交叉验证实验表明,SABM模型对蝴蝶生态图像的分割能力超越了SAM及其现有的改进SOTA模型。7 645张全新蝴蝶生态图像数据集的分割实验测试发现,SABM模型具有非常好的泛化性能,对7 645张全新蝴蝶生态图像的蝴蝶实现了非常好的分割。该分割结果为未来的蝴蝶生态图像分割研究提供了10倍于现有数据的大数据集,为野外环境下的蝴蝶物种自动识别提供了更好的可用数据,也为测试聚类算法性能提供了富有挑战性的数据集。另外,还在医学图像数据测试了SABM模型的鲁棒性。

针对弱非线性效应提取的难题,提出了一种基于滑动相关分析的混频非线性分量提取方法。通过有限元仿真,研究了时间窗宽度对混频分量提取效果的影响。选择汉宁窗调制的正弦信号作为基准信号,当时间窗宽度与激励信号长度相等时,混频非线性分量的提取效果最佳。针对不同粘接强度的试件进行了混频非线性检测实验,并采用3种不同方法提取混频分量。结果表明:与三激励差法和极性反转法相比,滑动相关分析法简化了实验流程,仅需一次检测信号即可准确提取非线性混频分量,其归一化非线性系数能够有效表征粘接结构和粘接强度。

虽然SASRec(self-attention sequential recommendation)模型在稀疏性数据集和稠密型数据集上的结果都优于各种序列推荐模型,但是在序列推荐中也会受到表征退化的困扰,即高频出现的物品常常会集中在表征空间的一小块区域,从而降低推荐性能。为了解决该问题,引入了一个对比学习损失函数,在embedding空间里添加高斯噪声做数据增强,并使用原始物品序列和数据增强后的物品序列来构建正样本对,促使相似实例在映射空间里的距离越近越好,不同实例在映射空间里的分布呈现均匀性,尽可能让实例映射成embedding之后还能保留自己的个性化信息。对两个基准数据集的综合实验研究表明,该对比学习模型方法可以平滑地调整学习表示的流行度偏差。该对比学习基于图推荐模型SGL(self-supervised graph learning for recommendation),该模型在表示学习中存在负采样偏差,提出的模型可以有效地提高推荐性能。

沸石咪唑酯金属有机骨架-8(zeolitic imidazolate framework-8,ZIF-8)对可见光响应差且能隙较宽,大大降低了其在可见光驱动下的抗菌活性。在此,通过后合成修饰的方法,选用表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate,EGCG)对ZIF-8进行刻蚀,构建出一种新型可见光诱导的纳米抗菌复合材料EGCG@ZIF-8。EGCG@ZIF-8可在可见光驱动下产生活性氧(reactive oxygen species,ROS),60 min内对金黄色葡萄球菌的杀菌率达99.999 9%,显著优于未刻蚀的ZIF-8,且在5次循环使用后依然有较强的杀菌效果。EGCG的引入降低了ZIF-8的禁带宽度,有利于光生载流子和空穴迁移,增强复合材料可见光催化活性,从而促进ROS产生。此外,体外毒性实验表明EGCG@ZIF-8具有良好的生物兼容性。研究结果为制备高效抗菌复合材料提供了一种简便而有效的策略,为开发新型可见光诱导的抗菌剂开辟了新道路,具有重要科学意义和应用前景。

为改进基于非线性超声静态分量的微观损伤检测方法中的“一发一收”检测模式,提出了基于脉冲反射方式的检测方法,该方法仅需使用一个直探头即可实现超声波的发射与接收。以铝板试样为例,分别进行了有限元仿真和实验测量。通过单个直探头激励非线性超声纵波,并采集其反射信号,从中提取基频与静态分量,进而计算相对非线性系数,用于评估铝板的塑性损伤程度。结果表明:采用中心频率为5 MHz的超声换能器进行激励与接收时,可有效获取反射波静态分量,验证了单换能器脉冲反射法获取静态分量的可行性。反射波静态分量的相对非线性系数随铝板厚度和塑性损伤程度的增大而增大,进一步证明了该方法在微观损伤检测方面的有效性和适用性。

针对材料内部缺陷快速且低成本的检测需求,结合涡旋超声的特点,提出了一种新型的涡旋超声孔洞检测方法。以钛合金为研究对象,系统研究了涡旋超声在钛合金材料中的传播规律,分析了孔洞形状、位置、尺寸对涡旋超声信号的影响。结果表明:在涡旋超声中心位置接收到的二次谐波信号可有效判断材料内部是否存在孔洞;该信号幅值随孔洞与中心位置径向距离和深度的增加而减小,由此可确定涡旋超声检测的有效范围,并实现孔洞位置的定性定位;涡旋超声中心位置的幅值随着孔洞尺寸的增大而提高,显示出定量评估孔洞大小的潜力。研究结果验证了涡旋超声在钛合金孔洞缺陷检测中的有效性与可行性,有望为材料内部孔洞的快速检测提供新的理论与方法。

为研究不同地形下喀斯特地区木本植物群落系统发育多样性和物种多样性的变化及其影响因子,选取中国南方喀斯特森林生态系统茂兰动态监测样地中不同地形的木本植物作为研究对象,采用层次分割法(hierarchical partitioning,HP)和Pearson相关性分析,研究不同地形(洼地、山谷、山坡、鞍部、山脊、山顶)下多样性指数的变化趋势、驱动多样性指数的关键地形因子以及物种多样性与系统发育多样性的相互关系。结果表明:1)群落物种丰富度指数在洼地与鞍部之间存在显著差异(P<0.05),但群落Pielou均匀度指数与Simpson优势度指数在6个地形之间无显著差异;Faith’s系统发育多样性指数和平均最近种间系统发育距离在洼地和鞍部之间存在显著差异,平均成对系统发育距离在山坡与洼地、山谷之间存在显著差异。2)坡向对多样性指数的相对影响最大,起主导作用,坡度其次,4个地形因子对多样性指数的影响均不显著。3)物种丰富度指数与Faith’s系统发育多样性指数极显著正相关(P<0.000 1),与平均最近种间系统发育距离和Simpson优势度指数显著负相关,Faith’s系统发育多样性指数与平均最近种间系统发育距离极显著负相关。该研究显示茂兰喀斯特地区不同地形对物种多样性和系统发育多样性的影响是不同的,物种多样性和系统发育多样性之间相关性不高,坡向和坡度共同驱动物种多样性和系统发育多样性的变化,是影响多样性指数的主导因子。

针对移动机器人路径规划对路径长度最短以及平滑度的性能要求,提出一种改进A-star算法融合提升动态窗口法(dynamic window approach,DWA)求解机器人动态路径规划问题的方法。设计了A-star算法新的启发函数,并对其进行动态权重分配,增加新的评估函数,实现了全局规划路径最短,减少了规划路径的拐点和冗余节点。针对DWA算法,设计了静态障碍物和动态障碍物距离函数,增添路径偏差距离函数,并以全局路径进行指导,使DWA算法规划的路径贴合全局路径,能够及时躲避未知障碍物和动态障碍物,为全局最优路径。仿真结果表明:复杂环境下,改进的A-star算法相比传统算法在路径长度上缩短34.4%,拐点减少53.5%。

随着半导体硅片制造工艺与技术的发展,对其亚表面损伤的高精度检测提出了更高要求。尽管非线性超声Lamb波具有高灵敏度和无损检测的优势,但其信号模式与硅片亚表面微裂纹特征的对应关系仍不明确。该文通过数值仿真,建立了Lamb波在含亚表面微裂纹硅片中传播的有限元模型,选取相速度匹配的S₀-s₀(基频和二倍频)Lamb波模式对,研究了二次谐波超声非线性系数与传播距离及亚表面微裂纹特征的关系。结果表明:随超声波在硅片中传播距离的增加,其超声非线性系数呈现递增趋势,而当材料中存在亚表面微裂纹时,超声非线性系数的幅值将显著提升。相对超声非线性系数随着微裂纹的数量、长度、密度以及亚表面损伤层厚度的增加而提升;在相同密度下,相对超声非线性系数对微裂纹长度的敏感性高于数量变化。研究结果验证了非线性超声Lamb波检测硅片亚表面微裂纹的有效性。

华中五味子(Schisandra sphenanthera)的干燥成熟果实南五味子是《中华人民共和国药典》收录的中药材,在保肝护肝、抗氧化等方面具有重要作用,其种质资源的优劣直接影响药材质量和产量。以同一资源圃的12份华中五味子种质资源为材料,对比分析其果实表型性状、抗氧化性以及木脂素和多糖等有效成分的含量,以期筛选出优良种质资源。结果表明,在12份种质资源中,2号和4号的表观性状更优,不同种质资源的挥发油得率、多糖含量以及挥发油和乙醇提取物对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基的清除能力均表现出差异性。综合考虑聚合果总重、小浆果果皮厚度、总木脂素含量、多糖含量、挥发油提取率以及挥发油和乙醇提取物的抗氧化性,得分前三位的种质资源依次为2号、5号和8号,可作为华中五味子后期良种选育的候选材料。

金纳米簇(AuNCs)在各种药物的纳米传感中具有广泛应用,但其在糖皮质激素的化学传感中尚未见报道。基于此,通过葫芦[7]脲分子CB[7]与金纳米簇的表面配体6-氮杂-2-硫代胸腺嘧啶(ATT)结合制备出一种金纳米簇聚集体CB[7]/AuNCs。该聚集体具有出色的聚集诱导荧光增强效应,相比于ATT-AuNCs,CB[7]/AuNCs的荧光强度增强了15倍。同时,CB[7]/AuNCs可通过CB[7]与地塞米松结合,诱导地塞米松解聚集,导致CB[7]/AuNCs的荧光猝灭。基于此机制,研究建立了一种灵敏且快速的地塞米松荧光传感方法,该方法的检测限为22 nmol/L,线性范围为0.05~40 μmol/L,可应用于护肤品中地塞米松的快速检测,具有灵敏度高、操作简便的优点。