基于耦合协调度的建设用地扩张与城市化发展研究——以上海-杭州湾城市群为例

本研究以上海-杭州湾城市群为例,建立建设用地扩张和人口-经济-社会城市化评价指标体系,对该地区1994-2015年间4个不同时期的城市化水平进行综合评价并采用耦合协调度模型,定量地揭示了上海-杭州湾城市群建设用地扩张与人口-经济-社会城市化之间的关系,结果表明:研究区城市化的综合水平在空间上具有较大的差异,建设用地扩张与人口-经济-社会城市化的耦合协调度整体上有了一定提高,但在同步性整体上有待改善。

新时代中国国别地理研究现状与发展思考:国家自然科学基金的视角

作为世界第二大经济体,当今中国正以前所未有的速度融入世界。为更好地服务国家对外战略需求,促进对外交流与合作,同时为地理学科注入新的力量,国别地理学的发展还需获得更多关注。本文基于1986年以来国家自然科学基金国别地理项目数据,分析国别地理项目的申请与资助现状,考察其研究热点分布,提出存在的问题与不足,进一步探讨其概念内涵及其在学科体系中定位,提出国别地理学支撑地理科学发展的路径,在此基础上构建国别地理学科发展策略。研究发现:①国别地理项目申请量与资助量较少,研究地域布局与国家战略总体布局匹配度不够,尚不能满足国别地理服务国家大政方针的资政服务需求;②1986—2022年共有344项国别地理学申请项目,分布在地缘政治、自然环境、能源经济与社会文化四大领域,且自然地理学、人文地理学与信息地理学三大分支学科中的国别地理研究有明显的时空尺度差异;③国别地理学可服务于国家对外战略需求,同时为地理科学理论创新提供了丰富多样的素材,为地理科学数据驱动型研究范式提供了新应用领域,是时代赋予地理科学发展的重要增长点;④国别地理学未来需从动力模式、队伍组织、交叉融合等方面加强建设。

基于太赫兹波的复合绝缘子界面检测研究

复合绝缘子的交界面缺陷问题严重威胁着电网的安全运行。为了有效评估复合绝缘子的界面性能,研究基于太赫兹波的无损检测方法。首先理论分析了太赫兹反射波在不同性能界面中的传播过程。测试界面气隙、蚀损缺陷情形的太赫兹反射波,分析太赫兹波在含缺陷界面中的反射传播特性。针对气隙缺陷,提出通过太赫兹波形特征比对的定量检测方法;针对蚀损缺陷,提出基于波形差值的成像检测方法。根据太赫兹波形特征信息,可对界面气隙和蚀损缺陷进行分类诊断。对实际缺陷的测试表明,太赫兹时域反射波在复合绝缘子界面缺陷检测中具有较高的应用价值。

复合绝缘子护套受潮对端部异常温升的影响

以南方高湿度地区某500 k V交流线路复合绝缘子大面积发热事故为背景,选取7支绝缘子样品,测量表面灰密(non-soluble material deposit density,NSDD)/盐密(equivalent salt deposit density,ESDD)、憎水性;在高压试验大厅悬挂绝缘子进行加压试验,利用紫外仪和红外仪进行观察,研究绝缘子的发热特性;解剖绝缘子,结合X射线光电子能谱(X ray electron energy spectrum,XPS)分析材料的理化特性,排除局部放电造成端部异常温升的可能性;做硅橡胶和芯棒样品吸水性试验,分析老化绝缘子的受潮特性;测量受潮硅橡胶的介电常数和电阻率;基于有限元分析软件Ansoft对硅橡胶受潮后的绝缘子进行仿真,研究硅橡胶受潮对电场分布的影响。得出结论:运行一段时间后,交界面良好的绝缘子在硅橡胶受潮后电场分布改变,导致护套端部电场强度升高,从而导致局部的极化损耗增加,出现局部温升。增大的电场也会影响材料的微观结构,使得材料老化加速。最后,针对复合绝缘子受潮后温升,提出防范措施。

基于微波冠层散射模型的水稻生物量遥感估算

为寻求有效的水稻生物量估算方法,尝试开发了微波冠层散射模型。将实测的水稻结构参数作为输入变量,运行微波冠层散射的改进模型来模拟水稻冠层后向散射系数,结合遗传算法优化工具,从星载微波雷达遥感ALOS/PALSAR数据反演水稻的结构参数,进而对水稻生物量进行了空间制图。结果显示,模拟的水稻冠层后向散射系数误差在1 dB以内,估算的水稻生物量的误差小于200 g/m2。表明利用微波遥感机理模型反演水稻结构参数和估算水稻生物量具有应用潜力。

高湿热地区高温发热复合绝缘子分析

为查明高湿热地区一批复合绝缘子高温发热的原因,对缺陷绝缘子样品开展了材料检测、电气试验分析,对绝缘子电场分布进行计算。实验和仿真结果表明,该批高温发热绝缘子的高压端芯棒表面蚀损严重,电气参数发生变化,导致电场强度增大进而加剧局部放电过程。综合材料、电气实验分析指出,该批绝缘子界面粘接性能较差,水分入侵导致界面化学键水解,从而产生脱粘缺陷是该批次绝缘子出现缺陷的主要原因。

环境湿度对复合绝缘子红外测温的影响

红外测温技术是检测复合绝缘子端部发热的常用手段。在目前使用过程中,红外测温结果受自然环境特别是环境湿度的影响较大。对深圳地区近5年的部分红外测温数据进行统计分析,研究复合绝缘子高压端与低压端温差测量值与环境相对湿度的相关性,并在不同环境相对湿度下对复合绝缘子的性能进行试验分析。结果表明:在较高环境相对湿度条件下,复合绝缘子红外测温结果上升,介损角正切值逐步增大并趋于饱和。结合数据统计和试验结果,建议红外测温技术使用应在环境湿度低于67.5%时进行。

500 kV覆冰四分裂导线舞动特性

输电导线舞动是线路运行中常见的现象,舞动会导致输电线路发生电气和机械事故。为了保证电网的安全稳定运行,有必要深入研究线路舞动的特点。为此,建立了3自由度多档导线的运动模型,利用Fluent计算空气动力学参数,针对一条500 kV覆冰四分裂导线的舞动影响因素进行了详细研究。采用基于中心差分的显性直接积分算法,通过数值计算,比较了不同风速、覆冰厚度、导线型号下的舞动情况,并分析了导线突然脱冰时的舞动情况。研究结果表明:在起舞风速与舞动最大幅值对应的风速之间,舞动幅值随风速的增加近似呈现线性增加的趋势;厚覆冰更易发生舞动,但厚度过大会破坏舞动;在相同的覆冰条件下,小截面导线比大截面导线更易产生舞动;导线突然脱冰后,舞动幅值迅速下降,仅做小幅度摆动。研究结果对实际工程中500 kV导线在不同气象条件下的舞动幅值预测及防舞技术的应用具有一定的指导作用。

宽范围TA取能电源

在线监测设备的可靠工作对电源性能有较高的要求,为提升取能电源的供电性能,基于无源元件设计了1套TA取能电源。为了解决TA取能电源难以兼顾高取能效率和避免饱和的难题,选取高磁导率的纳米晶合金作为铁芯材料,通过理论分析和仿真研究,分析匝数、负载阻抗对取能效率的影响;同时采用肖特基二极管组成稳压泄流通路抑制铁芯饱和。利用整流桥和直流–直流变换器(DC-DC)模块实现稳定直流电压的输出,通过有限元电磁–热耦合仿真并结合试验设计合理的电源装置。该电源装置可在导线电流在17～1 100 A范围内为摄像头负载提供1.5 W以上的电能。

浙江省土壤信息共享平台的构建与实现

土壤是最为基础的自然资源,土壤信息在农业、林业、环境、水利、国土等部门和领域有着广泛的应用。世界各国大都已经或正在建立相应的土壤数据库。为使土壤信息能为广大用户提供更好的应用和服务,本文讨论了在地理信息系统(GIS)及相关计算机技术支持下,浙江省土壤信息共享平台的设计与实现。我们建立的浙江省土壤数据库由1∶100万、1∶50万、1∶25万、1∶5万四个比例尺构成。借助网络地理信息系统(WebGIS)技术、Ajax(Asynchronous Java Script And XML)技术、.Net相关技术,设计并实现了浙江省土壤信息共享平台。该平台实现了多元数据的集成,海量数据的快速访问,成果数据的浏览、查询等功能,为相关部门和人员提供了一条快速高效的土壤信息访问和共享的途径,为充分有效地管理、分发和使用浙江省四个比例尺土壤数据库提供了可靠的技术支持。

基于“水-能源-粮食”纽带的生态系统服务供需关系时空分布研究——以长三角生态绿色一体化发展示范区为例

生态系统服务供需平衡是区域可持续发展的重要环节,也是有效反映区域社会经济与自然是否能够协调发展的重要表征。以长三角生态绿色一体化发展示范区为例,以“水-能源-粮食”纽带为切入点,基于InVEST模型、CASA模型和Thornthwaite Memoriai模型,测度了示范区2000、2005、2010、2015及2020年产水、固碳、粮食生产服务的供需量,引入基尼系数、供需指数和相关系数,刻画区域生态系统服务供给和需求的空间特征,结果表明:(1)2000—2020年,除粮食生产服务供给量波动下降以外,产水和固碳的供给量均呈波动上升趋势。在需求量方面,三种生态系统服务均呈上升趋势;(2)空间上,产水和粮食服务供给量主要呈“东南、西南高”的特征,固碳供给量高值则集中于吴江区桃源镇,各项生态系统服务需求高值区主要以人口密度较大乡镇为中心呈环状分布;(3)示范区内各生态系统服务空间上呈均衡分布状态,各类生态系统服务供需指数均呈下降趋势;(4)在供给方面,产水-粮食生产呈现显著的协同关系,产水-固碳、固碳-粮食生产的权衡/协同关系不显著;在需求方面,三种生态系统服务呈现出两两协同关系。本研究探索示范区生态系统服务供需关系的时空分布,有利于构建区域生态安全格局,可为长三角地区生态系统服务供需研究提供借鉴。

基于IPv6的多传输模式

描述目前网络数据传输的特点,据此提出了一种全新的数据传输方式——基于Ipv6的多传输模式,并设计了具体的处理方式。分析其效率,将其与现有的传输方式进行比较,新的传输方式极大地提高了数据传输的效率。根据目标客户端的多少及路由器转发跳数的多少,该传输效率将提升1.36倍～2.76倍,从而有效地降低整个网络的数据流量。新的传输方式还可以应用于所有一对多或多对多的数据传输环境。

电力人工智能技术理论基础与发展展望(二):自主学习与应用初探

电力人工智能技术不断取得突破的同时,实际应用中也面临诸多挑战,在电力人工智能的假设分析与应用范式研究基础上,探索电力人工智能自主学习的创新应用模式。首先,针对电力人工智能研究中存在的可信伦理、数据分布与进化迁移等瓶颈,提出并详细阐述数据知识融合、平行互动、模型进化三大机制;进而,基于生物脑认知原理,提出适用于电力领域人工智能应用的意识引导的自主学习技术,通过构建电力领域机器意识引导算法进行模型构建、数据组织、训练调优等自主学习应用,解决规则复杂、数据价值低、场景泛化等情况下的电力人工智能模型训练优化难题;最后,在设备运维检修领域开展应用探索,通过意识引导知识、数据、任务的理解分析,构建面向复杂运维检修任务端到端算法生成的智能应用。

珠穆朗玛峰保护地生态系统文化服务空间分布及评价

珠穆朗玛峰保护地是全球重要的生态保护地和享誉世界的生态旅游目的地,开展该区域的生态系统文化服务研究将有助于了解人与环境相互作用产生的无形价值收益。通过近10年的实地调查,结合网络大数据采集,建立了覆盖珠峰南北坡6个保护地的生态系统文化服务POI数据库,合计116处18个类型。运用生态系统服务制图、线性回归模型等方法,开展研究区文化服务POI空间分布特点分析及评价。研究表明:(1)珠峰北坡保护地的文化服务POI共76处,定日县占总数的73.68%,珠峰南坡保护地的文化服务POI共40处,萨加玛塔国家公园占总数的67.5%,珠峰自然保护区定日县境内和尼泊尔萨加玛塔国家公园是珠峰南北坡保护地文化服务POI的集中区域,文化服务POI在珠峰保护区核心区和尼泊尔国家公园占57.75%,珠峰南北坡保护地的核心区域也是文化服务价值最高的区域;(2)文化服务价值排序为美学价值(280分)>经济价值(213分)>信仰价值(200分)>治疗价值(188分)>游憩价值(169分),为游客提供精神享受的美学价值是该区域提供的最重要的文化服务价值类型;(3)通过高程、NDVI和坡度3个环境因子与116个文化服务POI进行皮尔森显著性检验,高程与文化服务总价值呈现高相关性(P=0.004)。通过回归关系计算,高程与美学价值、生命可持续价值、生计价值等回归结果可信度较高。文化服务价值及其各个方面受高程因子的影响最为显著。研究结果为进一步开展生态系统服务研究,促进中国-尼泊尔在珠峰南北坡保护地的可持续发展,推进第三极生态安全屏障建设提供科学支持。

基于Mask-RCNN算法的复合绝缘子串红外图像分割与温度读取

红外成像可以快速发现复合绝缘子异常温升,从而实现缺陷检测。为了解决复合绝缘子红外检测中人工诊断时间成本高、效率低、背景干扰多的问题,文中提出了基于Mask-RCNN的温升绝缘子自动检测方法。首先使用Mask-RCNN对红外图像数据进行学习训练,进而对其中的绝缘子目标进行识别检测和图像分割。在智能分割之后,通过识别图中的温度范围数据并将绝缘子区域图像灰度与之比对,得到了绝缘子的温度信息,用于绝缘子异常发热故障的诊断。实验研究表明:在对南方某市绝缘子红外测温图像的自动识别中,Mask-RCNN有着优异的表现,能够运用于在巡线工作中,可以有效减轻人工处理数据的压力,对于提升推进智能巡线的智能化水平、保障输电线路安全运行有着重要的意义。

复合绝缘子酥朽发热老化的原因分析

为探究500 kV陕瀛线复合绝缘子异常发热的原因,采集故障绝缘子样本进行了红外和紫外检测、解剖分析、电镜扫描、X射线能谱分析等试验,结果表明,陕瀛线复合绝缘子异常发热故障是酥朽老化引起;酥朽老化是绝缘子的内部蚀损导致,其直接表现特征为局部发热,红外精确定位是早期发现此类故障的有效办法;酥朽老化的形成过程与复合绝缘子内部缺陷引起的局部放电有关,局放引起发热,伴随环氧树脂化学裂解,玻璃纤维表面蚀损,硝酸根离子产生等特征,导致绝缘子机械强度下降。

2021年度自然科学基金申请书关键词透视地理科学研究前沿热点与发展方向

地理科学是提升人类对地球表层认知、探索人地关系、解决资源、环境、发展所面临的复杂问题的重要支撑。引领科学发展,支撑领域人才队伍的建设与培育,是国家自然科学基金委员会的使命与职责。追踪地理科学领域前沿,优化学科布局并开展战略引导是基金委地理科学学科工作的重要任务。以2021年国家自然科学基金地理科学领域4 479项申请书为样本,运用词云分析方法,对申请书的关键词进行统计分析,剖析了地理科学及各分支学科的研究热点。结果表明:"深度学习""气候变化""生态系统服务""高光谱遥感""青藏高原""可持续发展"等是2021年地理科学研究内容与方法的热点关键词。在分支学科间交叉融合方面,信息地理学与人文地理学的共现关键词主要有"空间分析模型""地理信息系统""遥感""机器学习"等;自然地理学与人文地理学的共现关键词主要有"生态系统服务""土地利用""土地利用变化""可持续发展""情景分析"等;自然地理学与信息地理学的共现关键词主要有"遥感监测""尺度效应""机器学习""数字土壤制图"等。未来,国家自然科学基金委员会将从关键词设置、学科间交叉融合等途径入手,进一步从战略层面优化地理科学研究布局,引导科学家聚焦地理学基础理论与热点前沿问题,服务碳中和、乡村振兴等国家重大战略需求。

太赫兹波技术在电网设备绝缘材料检测中的应用

太赫兹波在绝缘介质中具有良好的穿透性、直线性、抗干扰性,且对人体无害,随着太赫兹波发射和探测技术的成熟,在材料无损检测、光谱分析、航空、医学等领域开始广泛应用。文中阐述了太赫兹波的产生、探测原理,以及太赫兹透射波、反射波在绝缘介质检测中的探测方式;分析了基于时域、频域信号的特征参量对被测物体进行太赫兹成像的原理;最后,综合阐述了太赫兹波在电网设备绝缘材料检测中的应用场景和技术可行性。

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

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。