融合多源数据的湖北省城市洪涝灾害韧性综合评估

【目的】洪涝灾害是湖北省主要自然灾害之一,为了评估湖北省城市洪涝灾害韧性水平,以加快韧性城市建设、助力推进省域协同发展,【方法】从洪涝灾害的暴露度、敏感性、适应力和恢复力4个维度,构建湖北省城市洪涝灾害韧性评价指标体系,采用G1法(序关系法)和熵权法对评价指标进行赋权,收集气象、遥感影像、基础地理、社会经济等多源数据,应用GIS空间分析技术,对湖北省城市洪涝灾害韧性进行评估。【结果】结果显示:湖北省城市洪涝灾害韧性整体处于中等韧性水平。其中,高韧性区域主要分布在神农架林区、宜昌市和武汉市,较高和中等韧性水平区域大多位于荆门市及其以西的鄂西地区,其余地区洪涝灾害韧性水平较低,总体呈西强东弱的分布态势。【结论】融合多源数据的洪涝灾害韧性评估方法能准确高效地评估研究区洪涝灾害韧性水平,研究成果可为湖北省制定区域洪涝灾害管理及韧性城市规划提供参考。

湖北省城市雨涝灾害韧性的时空演变及障碍因子

为探讨湖北省城市雨涝灾害韧性的时空演变及障碍因子,构建包含经济、社会、基础设施和生态环境4维度韧性评价指标体系,采用组合权重TOPSIS法测度韧性水平,结合GIS空间分析方法探究其时空演变特征,运用障碍度模型对评价结果进行障碍因子诊断。研究结果表明:湖北省城市雨涝灾害韧性整体呈上升趋势,各城市间韧性指数差异程度有所减小,韧性水平趋向均衡化发展;湖北省城市雨涝灾害韧性呈现“东西强、中间弱”空间分布格局,全局不存在显著的空间集聚性;单位面积泵站数量、万人在校大学生数、公共安全财政投入比、排水管道密度和人均GDP是制约湖北省城市雨涝灾害韧性的5大主要障碍因子。研究结果可为湖北省制定区域洪涝灾害管理政策及韧性城市规划提供参考。

面向韧性提升的相互依赖关键基础设施网络灾后修复模型研究

科学合理制定相互依赖关键基础设施网络(Interdependent Critical Infrastructure Network,ICINs)遭灾后毁坏组件的修复计划是其安全管理的至关重要内容。本文首先明确了ICINs的韧性测度,分析了其灾后修复策略;然后基于网路流理论,以最大化ICINs的韧性为目标,构建了在有限灾后修复资源约束下,ICINs的灾后修复任务选择与调度的混合整数规划模型,并设计了遗传算法进行求解;最后通过不同规模的用例实验对模型和遗传算法进行了测试。研究表明:(1)该模型具有解决相关问题的可行性与有效性;(2)设计的遗传算法能获得质量较高的满意解,且对于大规模问题,遗传算法的求解时间与求解结果优于Cplex软件;(3)将网络之间的功能与空间相互依赖同时纳入模型中,能使ICINs的韧性达到更高。研究可为ICINs的灾后修复决策提供辅助。

长江流域水资源-经济-生态系统的耦合协调及影响因素研究

长江流域水资源、经济与生态之间协调发展有待提高,亟待探索水资源、经济与生态之间的协调关系及其影响因素,助力长江流域可持续发展。以2011—2020年长江干流10省市为研究对象,首先建立水资源-经济-生态(water-economy-ecology,WEE)系统耦合协调度模型;其次利用趋势面映射耦合协调度全域分布,并探究长江流域耦合协调度发展的局部特征;再利用空间自相关分析,解析耦合协调度全局和局部相关性;最后采用因子探测器,探究耦合协调度的影响因素。结果表明:长江流域水资源子系统、经济子系统、生态子系统两两之间的耦合协调度逐年上升,但上升趋势存在显著差异;WEE系统耦合协调度全域呈现“U”型变化的态势,局部表现为“中游<上游<下游”;WEE系统耦合协调度空间集聚水平不断提高,局部空间相关性逐年向好;WEE系统耦合协调度主要影响因素可概括为水资源开发利用、水资源条件、经济发展水平、城镇化水平、污染排放及治理。长江流域未来可依据耦合协调度分布及影响因素贡献率,改善地区相应影响因素的现状,拓宽长江流域各省市高质量发展空间。

湖北省水资源压力与经济发展脱钩的时空演化

以水资源压力指数为指标,采用Mann-Kendall检验分析2011—2020年湖北省水资源压力的变化趋势及突变点,并利用Tapio脱钩模型揭示水资源压力与经济发展脱钩关系的时空演化规律。结果表明:除2016年与2020年外,湖北省水资源压力整体偏大,空间上呈现鄂西最大、鄂东居中、鄂中最小的态势;湖北省水资源压力整体呈下降趋势,突变点在2012年与2019年前后;全省水资源压力与经济发展之间的脱钩关系因水文特征波动,在时序上从2012—2016年的强脱钩发展到2017—2019年的扩张负脱钩,再到2020年的衰退脱钩;因自然气候及发展战略差异,在空间上各区域的平均脱钩率从2012—2016年鄂西最低、鄂东居中、鄂中最高,发展到2017—2019年鄂东最低、鄂中居中、鄂西最高,2020年趋于平衡。为此,湖北省未来应重视制定基于水文波动的水资源压力变化应对预案,并对鄂东和鄂中地区实施产业结构调整。

考虑媒体效应的微博网络热点事件舆论演化模型

鉴于媒体对网络舆论有越来越重要的影响,重点考虑媒体效应和微博网络中观点的传播特点,构建了有界信任规则下的舆论演化模型,分析了媒体因素以及节点信任界限异质性对微博网络中舆论演化的影响.仿真结果显示,有媒体影响时,个体对媒体观点的采纳幅度越大,媒体引导的效果越好;群体观点易于改变的网络热点事件中,媒体首次报道时间越晚,媒体的引导效果越好.研究结果表明,在网络舆论引导中,不但要注意介入的时间,更应注重论据的合理性.通过实例验证本文提出模型与实际情况相符合,说明了本文模型的有效性和适用性.

基于最大熵NN的教学质量评价模型及仿真

教学质量评价是教学管理中的重要工作,其关键是建立影响教学质量的众多指标与评价结果间的复杂非线性关系模型。BP神经网络虽能建立相关模型,但却在建模过程中未考虑由专家经验知识所积累的各评价指标与评价结果的不确定性分布信息,导致模型预测的评价结果准确性差且模型泛化性能弱。为此,本文选用具备刻画不确定性分布信息功能的最大熵准则替换BP算法中的均方误差准则,从而获得教学质量的最大熵神经网络评价模型。数据仿真和重庆理工大学50名教师评价实例均显示,改进模型的预测评价结果相对误差均在6%内,且明显优于传统BP神经网络模型。表明了改进模型的评价结果具有很高的可信性和较强的泛化能力,从而为实现教学质量的准确评价提供了一个可行方法。

小样本数据的Cu基非晶合金热力学性能软测量

针对Cu基非晶合金材料受时间、条件及制备成本的限制,导致获得的热力学性能数据较少,影响新材料的研发问题.提出一种在小样本数据情况下,仍然具有较好泛化能力的Cu基非晶合金热力学性能软测量方法,为新材料配方的优化提供模型参考.通过注入噪声,提出一种小样本数据的扩充方法,增加样本的多样性.考虑样本分布函数的未知,在准则函数中引入信息论的微分熵,建立最大熵准则的神经网络反向传播理论,获得具有较高泛化能力的数学模型.仿真分析表明:该方法可对三元Cu基非晶合金的小样本数据,建立其热稳定性及玻璃形成能力与材料配方之间的非线性关系,模型精度较高.

基于新闻报道的突发事件灾害后果及其应对的时空分析——以汶川8.0级地震为例

灾害系统致灾过程的核心是灾害时空变化的动力学过程,灾害后果既体现在随时间其状态的变化,又表现为在空间区域的蔓延,应急救援措施的制定也应遵循灾害后果发展的时空特征。该文以时空为视角,提出一种基于新闻报道量变化趋势划分突发事件阶段的方法,以承灾体为核心,分析灾害后果随时间发展在空间区域内的变化及救援过程中的应急响应工作重点的转移,并选择新浪网新闻专题对"汶川8.0级地震"的报道进行实证分析,梳理出承灾体的主要灾害后果和关键应急任务。结果表明,在突发事件不同阶段,大众媒体对的承灾体类型和灾害后果的关注度不同;由于应急救援针对的是灾害后果,随之呈现一定的时序性。因此,有效的应急响应需按灾害后果发展的时空规律及救援的紧迫程度部署和规划,以实现救援工作的有条不紊、应急资源的优化配置。

基于核主元分析的神经网络控制图模式识别

针对异常特征之间存在较大的相似性而带来的网络结构复杂和识别精度不高的问题,提出一种基于核主元分析的神经网络控制图模式识别方法。先通过核方法将低维空间中的非线性特征转化为高维空间中的线性特征,再将其进行线性组合并向低维空间投影,然后用BP神经网络分类器对控制图模式进行识别。通过仿真进行验证,结果显示该方法对控制图各个模式能够有效聚类,并且识别精度得到提高。

湖南省永兴县高血压流行病学分析

目的了解湖南省永兴县农村人群高血压流行状况,探讨高血压的防治对策。方法对永兴县碧塘乡6个村15岁以上人群进行高血压患病情况的抽样调查。结果调查3010人,查出高血压患者156例,其中一、二、三级高血压患者分别为67、72和17例,总患病率为5.18%。45岁以下高血压患病率仅为0.48%(10/2 080),45岁以上为15.70%(146/930)。各年龄组间发病率差异有统计学意义(P<0.01)。超重与肥胖的高血压患者占总病例数的35.26%,有高血压家族史的占总数的10.26%。结论永兴县高血压发病率低于全国平均发病率水平,但目前仍为危害人群健康的常见心血管疾病,应引起广泛重视。

径流时间序列的网络拓扑模态研究

为揭示径流时间序列的复杂动力学特征和非线性规律,借助可视图方法将径流时间序列转化为复杂网络,利用网络拓扑分析理论对网络的点强度、中间中心性、平均路径长度、聚类系数等参数进行分析,探明径流时间序列的网络拓扑特征与模态。采集北江流域石角站和赣江流域外洲站的水文数据,对北江与赣江径流时间序列的网络拓扑模态进行验证分析。结果表明:北江与赣江径流时间序列网络的聚类系数均较大而平均路径长度均较小,2个网络均具有小世界特性和无标度网络特性,中心性大的节点均对应年中月径流,北江与赣江的径流时间序列非线性动力特征及拓扑模态基本相似。从新的维度刻画径流时间序列的结构特征以及内在动力学特性,更有利于揭示径流时间序列的多维度非线性特征。

融合PLS监督特征提取和虚假最近邻点的数据分类特征选择

在高维数据分类中，针对多重共线性、冗余特征及噪声易导致分类器识别精度低和时空开销大的问题，提出融合偏最小二乘（Partial Least Squares，PLS）有监督特征提取和虚假最近邻点（False Nearest Neighbors，FNN）的特征选择方法：首先利用偏最小二乘对高维数据提取主元，消除特征之间的多重共线性，得到携带监督信息的独立主元空间；然后通过计算各特征选择前后在此空间的相关性，建立基于虚假最近邻点的特征相似性测度，得到原始特征对类别变量解释能力强弱排序；最后，依次剔除解释能力弱的特征，构造出各种分类模型，并以支持向量机（Support Vector Machine，SVM）分类识别率为模型评估准则，搜索出识别率最高但含特征数最少的分类模型，此模型所含的特征即为最佳特征子集。3个数据集模型仿真结果均表明，由此法选择出的最佳特征子集与各数据集的本质分类特征吻合，说明该方法有良好的特征选择能力，为数据分类特征选择提供了一条新途径。

基于线上线下网络的舆情传播模型研究

当前,舆情传播模型及其演化研究大多是从在线社会网络(线上网络)或物理接触网络(线下网络)单一角度考虑。然而,现实中的舆情传播同时发生在线上网络和线下网络中,单一网络结构不能完整地反映更符合实际的舆情传播动力学模型。为此,本文构建了线上线下的双层耦合网络模型,并结合传播学和社会心理学理论,提出了层间对称和非对称的促进-抑制舆情传播机制。数值和实例分析的结果较好地验证了理论解析:(1)对称传播机制中,同配和异配层间连接模式促进了线上线下网络中的舆情传播速度和传播范围。有趣的是,耦合小世界网络中始终产生最有效的传播;(2)非对称传播机制中,同配连接模式对线上线下网络中舆情传播的抑制作用大于异配连接。