Time frequency spectrum of atmospheric turbulence and sweeping hypothesis

The present study is focused on the structure of time frequency spectrum.A scaling law for Eulerian time frequency spectrum and the corresponding temporal structure function are calculated from the sweeping hypothesis and Kolmogorov’s similarity law regarding spatial structure function.An experiment is designed to study this scaling law in the atmospheric turbulent boundary layer.The results well support the conclusion derived from relevant theoretical analysis.

天山北坡经济带城乡聚落格局变化与影响因素分析

以天山北坡经济带城乡聚落为研究对象,采用景观格局指数、地理信息系统(GIS)空间分析、位序-规模法等分析1980-2020年间城乡聚落格局的变化,结合地理探测器从自然、区位及社会经济因素探究城乡聚落格局的影响因素。结果表明:1980-2020年间,城乡聚落数量、规模持续扩张且趋于集聚,前20 a扩张以耕地、草地为主,后20 a以未利用地为主;城乡聚落密度变化显著,高密度区主要集中在各绿洲呈现“多核集中分布”特征,中密度区沿高密度区周围扩张,低密度区沿绿洲边缘分布并在非绿洲区有扩张;首位聚落规模发展较好,趋于位序-规模曲线,中型聚落略微发育,小型聚落数量持续减少;交通等区位因素是天山北坡城乡聚落格局的首位影响因素,社会经济因素次之,自然地理因素影响较小,各影响因素差异显著。

沁水盆地南部郑庄区块中北部煤层气直井增产新技术研究与应用

为提高沁水盆地郑庄区块中北部煤层气直井产量,基于研究区评价井地应力测试资料、压裂裂缝监测资料,分析了研究区直井增产效果差的原因,提出了针对性增产技术,开展了现场对比试验,并对结果进行了分析,结果表明郑庄中北部直井产量低、措施增产效果差的主因为:①研究区以垂直裂缝为主、压裂缝长较短,且随着埋深增加,相同压裂规模形成的裂缝尺寸减小;②随着埋深增加,支撑剂嵌入深度增加,裂缝闭合加快,导致稳产时间短,产气曲线主体形态为“单峰型”;③经初次压裂后煤体结构更加破碎,新裂缝容易进入初次压裂裂缝,造新缝难度增加。针对上述原因,创新提出的充填预堵+大规模压裂+远端支撑增产技术,“充填预堵”即先采用相对较低的排量、砂比、规模充填初次压裂裂缝,然后再进行大规模重复压裂,实现堵老缝、造新缝。“大规模”压裂即大排量、大液量、高砂比压裂,将压裂液量由600~800 m^(3)提高至1300~2000 m^(3)以上,增加改造体积;将排量由6~8 m^(3)/min提高至10~14 m^(3)/min以上,增加裂缝长度和携砂性能;采用低黏压裂液体系配合低密度支撑剂,将砂比由7%~8%提高至10%~15%以上,提高铺砂强度,降低裂缝闭合程度。“远端支撑”即采用自悬浮支撑剂与大排量相结合,增长支撑剂运移距离,提高支撑裂缝比例。充填预堵+大规模压裂+远端支撑增产技术实施后平均单井日产量达到1380 m^(3),比措施前增产1190 m^(3),比邻井稳产气量增加近1000 m^(3),实现了郑庄中北部中深储层连片低产区直井产量突破。现场对比试验表明:实施“充填预堵”后再进行大规模压裂,平均净施工压力比初次压裂增加了3.3 MPa,形成了新裂缝,比直接进行大规模压裂增量提高1000 m^(3)。总体上,充填预堵+大规模压裂+远端支撑增产技术关键参数数值越大,增产效果越好。

结构相似度优化的混合多尺度医学图像融合

现有的多模态医学图像融合方法存在结构信息以及相位特征保存不完整的问题,为此,提出一种基于混合多尺度分解和结构相似度优化的医学图像融合方法。首先,针对单一滤波器在保留图像结构和细节方面的局限性,提出一种多尺度分解潜在低秩表示(MDLat LRR)和非下采样轮廓波变换(NSCT)相结合的混合多尺度分解方法,利用MDLat LRR分解源图像获取低秩层和显著层,使用NSCT对低秩层做进一步分解;其次,在基础层上使用基于局部拉普拉斯能量和的融合规则,使融合图像具有更好的视觉效果,对于细节层,通过脉冲耦合神经网络(PCNN)计算全局耦合以获得融合权重,从而融合细节层;最后,考虑到空间一致性,由初始融合图像获取线性调整图像,利用加权局部结构相似度进行测量从而得到修正系数,并对初始融合图像进行修正,提高融合图像中信息的准确性。实验结果表明,相比于MSMG、EMFusion、CFL等9种方法,该方法在归一化互信息、空间频率误差比等10个客观评价指标上评估性能更高,特别在相位一致性、余弦特征互信息以及差异相关和指标上,分别比次优方法平均提升了13.89%、19.62%和35.8%,所提方法的融合图像具有更丰富、更准确的细节信息和良好的视觉效果。

整合压汞、N_(2)和CO_(2)吸附的中−高阶煤多重分形特征

煤储层孔隙结构多重分形特征控制着煤层气的运移和可持续产出,直接决定了煤层气的开采效率,对煤层气开采具有重要意义。为了研究中−高阶煤孔隙结构多重分形特征及其在煤化作用过程中的演化趋势,针对取自沁水煤田生产矿井的中−高阶煤样,整合高压压汞、低温氮气吸附实验和二氧化碳吸附实验,结合多重分形理论,表征并探究了中−高阶煤储层宏孔(>50 nm)、介孔(2~50 nm)和微孔(<2 nm)的多重分形特征在煤化作用过程中的演化趋势及其影响因素。结果表明,中−高阶煤宏孔、介孔和微孔的广义维数谱(D_(q)−q)和多重分形奇异谱(f(α)−α)均满足多重分形特征,这意味着中−高阶煤宏孔、介孔和微孔均表现出多重分形行为。相对于宏孔和介孔,微孔表现出更大的奇异性指数α_(0)和谱宽(ΔD)与较小的赫斯特指数(Hurst,H),即微孔具有更强的非均质性和更差的孔隙连通性。煤化作用促进了煤中大分子的聚合,使煤储层由宏孔优势型和宏孔−微孔并存型储层转变为更为致密的微孔优势型储层,煤中不同尺度孔隙孔径分布趋于均质化,导致中−高阶煤储层孔隙结构均质性的增强和孔隙连通性的改善。宏孔和微孔体积分数对其相应孔径范围内孔隙结构非均质性分别存在积极和消极的影响,而介孔体积分数并不是介孔孔隙孔径分布非均质性的有效约束。镜质组和惰质组对孔隙孔径分布非均质性表现出相反的影响,镜惰比(V/I)与H之间存在正相关性,与α_(0)之间呈负相关性,富镜质组煤发育更多的微孔从而表现出更强的孔隙结构均质性和较好的孔隙连通性。

基于AS-OCT图像的核性白内障多级排序分类算法研究

目的探讨基于眼前节光学相干断层扫描(AS-OCT)图像的核性白内障智能辅助分级算法对白内障分级的诊断价值。方法采用诊断试验研究方法,收集2020年11月至2021年9月间同济大学附属第十人民医院电子病例系统中核性白内障患者939例1608眼的AS-OCT图像资料,所有资料均符合临床阅片清晰度要求。其中男398例664眼,女541例944眼,年龄18~94岁,平均年龄(65.7±18.6)岁。由3名经验丰富的临床医生基于晶状体混浊分类系统(LOCSⅢ分级系统),对所收集的AS-OCT图像进行1~6级人工标注。构建一种基于多级排序的全局-局部白内障分级算法,该算法包含5个基本的二元分类全局-局部网络(GL-Net),每个GL-Net聚合白内障核区域、原始图像等多尺度信息进行核性白内障分级。基于消融实验和模型对比试验,采用准确率、精确率、灵敏度、F1指标及Kappa系数对模型性能进行评价,且所有结果均通过五折交叉验证。结果模型在核性白内障数据集上的准确率、精确率、灵敏度、F1、Kappa分别为87.81%、88.88%、88.33%、88.51%、85.22%。消融实验结果表明,ResNet18结合局部特征和全局特征进行多级排序分类,模型在准确率、精确率、灵敏度、F1、Kappa指标上均有提升。与ResNet34、VGG16、Ranking-CNN、MRF-Net模型比较,本研究模型各性能指标均有提升。结论基于深度学习的AS-OCT核性白内障图像多级排序分类算法对白内障分级具有较高的准确度,有望辅助提高眼科医生对核性白内障的诊断精度以及效率。

基于跨尺度低秩约束的单幅图像盲超分辨率算法

单幅图像盲超分辨率方法是在模糊核未知的情况下仅利用单幅低分辨率图像重建高分辨率图像,这是一个严重的欠定逆问题.超分辨率正则化方法通过正则化约束项引入附加信息,为低分辨率图像恢复或重建合理的高频成分.本文将跨尺度自相似性与低秩先验相结合,提出了一种基于跨尺度低秩约束的单幅图像盲超分辨率方法,采用联合建模的方法同时估计模糊核与高分辨率图像.利用高分辨率图像、低分辨率图像及其降采样图像之间的跨尺度自相似性,对于低分辨率图像中的图像块在降采样图像中搜索相似块,将该图像块在高分辨率重建图像中对应的父块与其相似块在低分辨率图像中对应的父块合并,构造跨尺度相似图像块组矩阵.由于低分辨率图像中的跨尺度相似图像块能够为重建图像块提供潜在的细节信息,因此对相似图像块组矩阵进行低秩约束,在迭代求解过程中迫使重建图像恢复高频成分,进而促使模糊核的估计更加准确.此外,低秩约束能够表示数据的全局结构,对噪声具有鲁棒性.在真实和模拟图像上的实验表明,本文的算法能够准确地估计模糊核,重建高分辨率图像的边缘和细节,优于现有的自监督盲超分辨率算法.

中国机场货运规模体系分布特征及其演变——基于“位次—规模”法则的实证检验

利用“位次—规模”法则,可以对中国机场货运规模体系分布情况(Zipf指数)进行估算。研究表明:目前,中国机场货运规模体系呈现出以上海浦东、北京首都、广州白云、深圳宝安四大机场为核心枢纽,成都双流、杭州萧山、郑州新郑三大机场为区域枢纽的“4+3+N”空间发展格局;中国机场货运规模体系Zipf指数低于美国同期的15.11%,且近年来呈逐渐下降趋势;考虑空间维度的空间滞后模型(SLM)估计结果显示,中国机场货运规模体系存在空间竞争,2009—2018年Zipf指数为0.505~0.597,普通最小二乘法(OLS)模型高估了中国机场货运规模体系Zipf指数达12.04%。通过定量测度中国机场货运规模体系分布情况,可以为行业管理者和政策制定者优化中国机场货运规模体系提供新的决策依据。

基于共同邻居数的重要节点发现算法

识别重要节点一直是复杂网络下的热点问题之一,因为识别出的重要节点能够在人群中的信息传播或疾病免疫中起到重要作用。目前大量的方法研究基本上是从节点的邻居信息、网络中的最短路径和节点删除这3个角度出发。现有的基于节点邻居信息的方法并没有对邻居节点的作用做出具体的说明,也没有对邻居节点的贡献在不同维度上进行区分。本文提出一种SCCN方法,该方法将邻居节点的贡献分为加强该节点所在的连接紧密的本地区域内的传播效果和扩展该节点所携带的信息至网络其他区域2个部分。通过标准SIR模型来评价SCCN的表现,并在8个真实网络上与度中心性、K-shell、介数中心性和PageRank比较。实验结果表明,SCCN具有更高的准确性和稳定性以及较低的时间复杂度,能够应用于大规模网络中。

大数据下基于异步累积更新的高效P-Rank计算方法

P-Rank是SimRank的扩展形式,也是一种相似度度量方法,被用来计算网络中任意两个结点的相似性.不同于SimRank只考虑结点的入度信息,P-Rank还加入了结点的出度信息,从而更加客观准确地评价结点间的相似程度.随着大数据时代的到来,P-Rank需要处理的数据日益增大.使用MapReduce等分布式模型实现大规模P-Rank迭代计算的方法,本质上是一种同步迭代方法,不可避免地具有同步迭代方法的缺点:迭代时间(尤其是迭代过程中处理器等待的时间)长,计算速度慢,因此效率低下.为了解决这一问题,采用了一种迭代计算方法——异步累积更新算法.这个算法实现了异步计算,减少了计算过程处理器结点的等待时间,提高了计算速度,节省了时间开销.从异步的角度实现了P-Rank算法,将异步累积更新算法应用在了P-Rank上,并进行了对比实验.实验结果表明该算法有效地提高了计算收敛速度.

Assessing field vulnerability to phosphorus loss in Beijing agricultural area using Revised Field Phosphorus Ranking Scheme

Guanting Reservoir, one of the drinking water supply sources of Beijing, suffers from water eutrophication. It is mainly supplied by Guishui River. Thus, to investigate the reasons of phosphorus （P） loss and improve the P management strategies in Guishui River watershed are important for the safety of drinking water in this region. In this study, a Revised Field P Ranking Scheme （PRS） was developed to reflect the field vulnerability of P loss at the field scale based on the Field PRS. In this new scheme, six factors are included, and each one was assigned a relative weight and a determination method. The affecting factors were classified into transport factors and source factors, and, the standards of environmental quality on surface water and soil erosion classification and degradation of the China were used in this scheme. By the new scheme, thirty-four fields in the Guishui River were categorized as ＂low＂, ＂medium＂ or ＂high＂ potential for P loss into the runoff. The results showed that the P loss risks of orchard and vegetable fields were higher than that of corn and soybean fields. The source factors were the main factors to affect P loss from the study area. In the study area, controlling P input and improving P usage efficiency are critical to decrease P loss. Based on the results, it was suggested that more attention should be paid on the fields of vegetable and orchard since they have extremely high usage rate of P and high soil test of P. Compared with P surplus by field measurements, the Revised Field PRS was more suitable for reflecting the characteristics of fields, and had higher potential capacity to identify critical source areas of P loss than PRS.

Normalized entropy of rank distribution： a novel measure of heterogeneity of complex networks

Many unique properties of complex networks result from heterogeneity. The measure and analysis of heterogeneity are important and desirable to the research of the properties and functions of complex networks. In this paper, the rank distribution is proposed as a new statistic feature of complex networks. Based on the rank distribution, a novel measure of the heterogeneity called a normalized entropy of rank distribution （NERD） is proposed. The NERD accords with the normal meaning of heterogeneity within the context of complex networks compared with conventional measures. The heterogeneity of scale-free networks is studied using the NERD. It is shown that scale-free networks become more heterogeneous as the scaling exponent decreases and the NERD of scale-free networks is independent of the number of vertices, which indicates that the NERD is a suitable and effective measure of heterogeneity for networks with different sizes.

A PERTURBATION ANALYSIS FOR THE PROJECTION OF A STIFFLY SCALED MATRIX

In this paper we study the perturbation bound of the projection ( W A ) ( W A )+,where both the matrices A and W are given with W positive diagonal and severely stiff.When the perturbed matrix (A)= A + δA satisfy several row rank preserving conditions,we derive a new perturbation bound of the projection.

AN ITERATED-SUBSPACEMINIMIZATION METHODS WITHSYMMETRIC RANK-ONE UPDATING

We consider an Iterated-Subspace Minimization(ISM) method for solving large-scale unconstrained minimization problems. At each major iteration of the method,a two-dimensional manifold, the iterated subspace, is constructed and an approximate minimizer of the objective function in this manifold then determined, and a symmetric rank-one updating is used to solve the inner minimization problem.

A comparison of a patient-rated visual analogue scale with the Liebowitz Social Anxiety Scale for social anxiety disorder: A cross-sectional study

Introduction: The Liebowitz Social Anxiety Scale (LSAS), used to assess the severity of social anxiety disorder (SAD), requires considerable effort and time to complete. The aims of this study were: 1) to investigate whether a visual analogue scale (VAS) could be linear with the LSAS and substitute for the LSAS, 2) to relate such a VAS instrument to patient demographics. Methods: Fifty SAD patients were assessed using the LSAS and VAS instruments completed by both patients and doctors at the same session. We then drew distributions and calculated the Spearman’s ρ and κ coefficient values (divided at the median for each scale) between patient and doctor assessments. Next, each pair among the scores for the LSAS, the patient VAS and the doctor VAS was compared using Wilcoxon rank sum tests according to patient life profile data. Results: Scatter plots of pairs of scores were obtained. Spearman’s ρ was 0.661 between the LSAS and the patient VAS, 0.461 between the LSAS and the doctor VAS, and 0.494 between VAS scores of patients and doctors. The κ coefficients were 0.501 between the LSAS and patient VAS, 0.251 between the LSAS and doctor VAS, and 0.425 between patient VAS and doctor VAS (for all six, p < 0.001). The Wilcoxon rank sum tests indicated a significant difference between the groups with/ without “employment” (LSAS, patient/doctor VAS), with/without “graduation from junior college/university” (doctor VAS) (p < 0.05) and with/without marital history (the age of first consultation) (p < 0.01). Conclusions: A patient VAS may substitute for the LSAS and offer the versatility necessary to capture patient states and life profiles.

Analysis of the Characteristics of City Scale Distribution and Evolutionary Trends in China

Based on the urban resident population statistics from 2005 to 2018, this paper analyzes the distribution and evolution of city scale in China by screening city samples according to the threshold criteria and using empirical research methods such as the City Primacy Index, the Rank-Scale Rule, the Gini coefficient of city scale, Kernel Density Estimation and Markov transfer matrix. The results show that: the most populous city in China has obvious advantages. The population distribution is concentrated in high order cities and in accordance with the law of order-scale;the economic scale of cities is in a concentrated state, the gap between the economic development levels of different types of cities is large, and the megacities are more attractive, which to a certain extent limit the development of the scale of the rest of the cities;the number of China’s city population is increasing, however, the gap between the population scale of other cities and the most populous city continues to be large, and the structure of city population scale is not reasonable enough;megacities and megalopolises keep their original scale levels unchanged to a large extent, and the scale transition between the two types of cities is rather difficult. Finally, based on the explanatory framework of the dynamics of city scale evolution, policy recommendations are proposed to promote a more balanced distribution of city scale.

内外先验结合的多尺度低秩去噪方法

内部先验的去噪方法侧重图像的低秩性、稀疏性等先验知识,较少考虑多尺度特性;而基于外部先验的去噪方法充分利用自然图像的先验信息,却难以恰当地估计相似块组的秩.针对这些问题,综合考虑不同尺度间的噪声图像信息以及外部清晰图像的统计分布规律,提出内外先验结合的多尺度低秩去噪方法.在预训练阶段,学习外部自然图像数据集的统计分布规律,获得外部自然图像的先验信息;在分组阶段,采用外部先验信息引导噪声图像分组,构建低秩矩阵;在低秩约束阶段,利用构建的多尺度低秩去噪方法对噪声图像进行重建.在Set5,Set12,Kodak,McMaster等经典图像数据集上的实验结果表明,该方法在客观评价指标上有较为明显的改善,如峰值信噪比优于对比方法0.2 dB,并在主观视觉效果上能够保留图像细节和纹理.

低阶长焰煤细观结构定量分析与表征单元确定

表征单元体(REV)作为量化多孔介质材料尺度效应的一种基本方法,是构建煤体宏-细观跨尺度结构模型的有效手段。为提高煤体细观结构REV结果的准确性,基于煤样细观尺度下孔裂隙结构特征研究,提出了煤样细观结构定量表征方法,以煤样试件不同位置与不同破裂方向的423个尺度下的孔裂隙二值图像为依据,分别从孔裂隙分布密度、几何形状、方位定向3个角度分析了煤样细观结构的几何特性。在考虑煤体非均质性与各向异性的采样方法基础上,分析了REV尺寸的空间效应与方向效应,最后,利用变异系数法确定了合理的煤样细观REV尺寸。采用图像处理、统计学与变异系数判别相结合的方法对低阶长焰煤细观结构的定量表征与REV确定方法展开相关研究。研究结果表明:①针对灰度不均、边界模糊、对比度低的煤样SEM图像提出了一种孔裂隙结构准确识别与定量分析的方法;②确定了反映煤样各向异性的细观结构定量表征指标,包含孔隙率、整体形状因子、分形维数与定向分布系数;③与平行层理相比,垂直层理方向微裂隙更为发育,孔隙率为平行层理的2倍,大孔径孔隙贡献率为85%,具有较强的空间充填能力,孔裂隙整体形态规则性较差,但边缘形态光滑性较好,定向分布更趋于简单;④基于变异系数可接受值10%确定了煤体细观结构表征单元尺寸为200μm×200μm。

近20年屯堡聚落聚集区乡村聚落规模演变——以安顺市西秀区为例

以西秀区2000、2010和2020年乡村聚落斑块为基础数据,运用乡村位序-规模法则、聚落规模等级模型等方法,分析西秀区乡村聚落等级规模分布特征及演变规律,并分析屯堡聚落在该过程的发展变化。结果显示:1)乡村聚落总规模、聚落数量总体上呈增长趋势,3个时段屯堡聚落面积占乡村聚落总面积的比例超过20%;2)西秀区乡村聚落规模分布符合乡村位序-规模法则,拟合优度在0.90以上,负指数分布特征突出,并表现出“首位聚落”和“垂尾”分布特征,2000—2010年乡村聚落规模趋于集中分布,2010—2020年趋于均衡;3)不同等级乡村聚落空间分布位置相对稳定,数量上呈低等级向高等级演变;4)屯堡聚落规模稳定增长,是高位序、高规模等级聚落的重要组成部分,但少部分屯堡聚落位序出现倒退现象。未来应科学规划乡村聚落用地布局,形成合理的乡村聚落等级规模结构,保护屯堡文化,打造区域特色聚落。

系统功能语言学视角下的小句配列关系再思考

目前,系统功能语言学领域对于小句配列关系的讨论主要基于悉尼模式,文章指出配列关系的理据建立在级阶假说上,而悉尼模式的强级阶假说具有内在矛盾性,依此划分的小句类型及建立的配列关系具有不完整性。通过对比,文章认为加的夫模式的弱级阶假说更具合理性,据此对小句类型及小句配列关系的描述更系统、更完整;在配列关系中,由于语义配置角色、限定性以及逻辑语义关系这三大因素的制约,小句的嵌入性呈现出一个由强到弱的连续统,当嵌入性零化时,小句构成并列关系,并列关系呈现出一个由紧到松的连续统。