新冠疫情期间西安市空气质量时空特征研究

2019年和2021年新冠疫情期间西安市政府均采取了强有力的管控措施,为此对比研究了不同程度减排措施对空气质量的影响。采用特征雷达图、空间插值和HYPLIST轨迹模型等方法对西安市疫情期间(2019年12月—2020年2月、2021年12月—2022年2月)和正常生产期(2020年12月—2021年2月)冬季空气质量变化特征进行了对比分析,并探讨了人为减排情景下空气质量变化潜在原因。结果表明:(1)西安市环境空气质量指数(AQI)空间分布整体呈现“西北劣东南优”特征。2020年疫情严控期空气质量得到明显改善,优良率达到53%;2022年疫情严控期空气质量未受管控措施明显影响。(2)2020年疫情严控期除O_(3)外污染物浓度均明显下降,降幅分别为PM2.5(42.90%)>NO_(2)(42.13%)>CO(35.37%)>PM10(32.58%)>SO_(2)(17.40%);2022年仅有SO_(2)和NO_(2)浓度下降,降幅为NO_(2)(31.86%)>SO_(2)(18.31%)。疫情期间污染类型属于偏二次型。(3)疫情期间,污染天气是在高湿静风天气条件和盆地地形的基础上,受人为源排放和区域污染物传输引起的,因此促进污染物协同减排和关中地区联防联控是改善空气质量的关键举措。

多层次时空特征自适应集成与特有-共享特征融合的双模态情感识别

在结合脑电(EEG)信号与人脸图像的双模态情感识别领域中,通常存在两个挑战性问题:(1)如何从EEG信号中以端到端方式学习到更具显著性的情感语义特征;(2)如何充分利用双模态信息,捕捉双模态特征中情感语义的一致性与互补性。为此,提出了多层次时空特征自适应集成与特有-共享特征融合的双模态情感识别模型。一方面,为从EEG信号中获得更具显著性的情感语义特征,设计了多层次时空特征自适应集成模块。该模块首先通过双流结构捕捉EEG信号的时空特征,再通过特征相似度加权并集成各层次的特征,最后利用门控机制自适应地学习各层次相对重要的情感特征。另一方面,为挖掘EEG信号与人脸图像之间的情感语义一致性与互补性,设计了特有-共享特征融合模块,通过特有特征的学习和共享特征的学习来联合学习情感语义特征,并结合损失函数实现各模态特有语义信息和模态间共享语义信息的自动提取。在DEAP和MAHNOB-HCI两种数据集上,采用跨实验验证和5折交叉验证两种实验手段验证了提出模型的性能。实验结果表明,该模型取得了具有竞争力的结果,为基于EEG信号与人脸图像的双模态情感识别提供了一种有效的解决方案。

基于夜光遥感的东南亚国家经济发展时空特征研究

东南亚地区是中国“一带一路”倡议的必经通道,也是我国发展对外经贸的重要节点区域,具有重要的战略地位.基于NPP/VIIRS夜间灯光数据,运用重心、标准差椭圆以及莫兰指数等空间分析方法,分析2012—2021年东南亚国家经济发展的时空特征.结果表明:东南亚国家GDP与夜间灯光数据之间存在显著相关性;从东南亚经济发展方向特征来看,东南亚经济重心整体向西北迁移,大部分灯光集中的中心已向东南亚的西北方向,即向中国的陆地边界移动了476 km,经济重心移动和“一带一路”倡议有关;东南亚总体经济体量增大,经济发展向区域内聚集,东南亚经济发展方向性愈发明显;从东南亚经济发展空间聚集性特征来看,高高聚集和低低聚集是东南亚经济发展最显著的两种空间聚集特征,高高聚集地区起到了很好的辐射作用,带动周边地区的经济发展,低高聚集区的发展潜力较大.研究时间段内,东南亚北部低低聚集区大幅度减少.

基于机器学习降雨动态时空特征识别山丘区小流域洪水预报方法研究

山丘区洪水产汇流速度快,破坏力强,预报难度大。如何进一步提高山丘区洪水预报的准确性和预见期,是当前亟待解决的主要问题。针对该问题,本文基于机器学习技术,创新性地提出了一种洪水预报的新方法。该方法通过识别与当前降雨动态时空特征最相似的历史降雨洪水过程,“借古喻今”进行洪水预报。结果表明,在人为影响小、流域面积在600 km^(2)左右的山丘区小流域,该方法预报洪峰流量平均误差为8.33%,洪量平均误差为14.27%,峰现时间平均误差1 h,均达到了洪水预报精度要求。区别于传统的洪水预报方法,该方法从整场降雨发展趋势的角度上预报山洪,更有针对性,为山丘区小流域洪水预报提供了新思路,为“三道防线”数据深度挖掘,防洪“四预”智能化水平提升提供有力技术支撑。

1980—2020年全球重大洪灾时空特征探析

为充分理解全球洪涝灾害的时空演变规律,基于长时间序列全球历史洪灾数据,运用数理统计和GIS空间分析方法,在不同空间尺度和年代际、年际的时间尺度上,全面分析了1980—2020年重大洪涝灾害的时空特征。结果表明:①全球洪灾次数在21世纪前10 a达到峰值,死亡和影响人口在1990s达到峰值,累计经济损失在2010s达到峰值,次均经济损失在1990s和2010s最高;②洪灾发生次数及造成的经济损失在1980—2020年期间呈显著上升趋势,每次洪灾造成的人口损失呈现下降趋势;③亚洲洪涝灾害严重,洪灾的发生次数、死亡人数、影响人口及经济损失的累计值分别占全球总数的41%、68%、95%和63%,然而包括中国在内的亚洲诸多国家的洪灾人口损失呈下降趋势;④全球重大洪灾呈东西向分布,灾害重心有南移趋势,洪灾由集中趋于分散,影响区域逐渐变广。

长江流域干旱评估指标、时空特征及成因研究进展

在梳理长江流域干旱相关研究成果的基础上,从气象干旱、水文干旱、农业干旱3个角度评述了当前长江流域干旱评估指标的研究现状,阐述了长江流域干旱的时空特征及成因。指出当前研究在区域干旱的精准识别和多因素交互作用方面仍面临严峻挑战,未来长江流域干旱的主要研究方向包括提高多源数据综合利用水平,增强干旱监测的时效性与准确性;完善干旱监测及预报体系,提高干旱预测的科学性与可靠性;深化人类活动对干旱的响应研究,揭示人类活动与自然因素在干旱事件中的相互作用机制。

基于SPI和VHI的长江中下游地区干旱时空特征分析

近60 a来,长江中下游地区干旱发生频率越来越高,强度不断增强,影响范围不断扩大,持续时间不断变长,对经济发展造成了严重的影响。通过构建长江中下游地区60 a长序列历史降水数据和40 a遥感数据集,基于标准化降水指数、植被健康指数等指标建立干旱监测指数序列库,分析时序干旱指数变化特征,开展旱情时空分布、季节差异、发生频次等指标统计分析,探究旱情发生频率及其时空分异特征、旱情程度等时空特征。研究结果表明:长江中下游地区干旱事件发生具有明显的季节性,春夏季干旱频率高,秋冬季干旱频率低;干旱存在明显区域性差异,易旱地区主要包括湖北北部、湖南南部等地。

基于多尺度时空特征和篡改概率改善换脸检测的跨库性能

目前大多DeepFake换脸检测算法过于依赖局部特征,尽管库内检测性能尚佳,但容易出现过拟合,导致跨库检测性能不理想,即泛化性能不够好。有鉴于此,文中提出一种基于多尺度时空特征和篡改概率的换脸视频检测算法,目的是利用假脸视频中广泛存在的帧间时域不连续性缺陷来解决现有检测算法在跨库、跨伪造方式和视频压缩时性能明显下降的问题,改善泛化检测能力。该算法包括3个模块:为检测假脸视频在时域上留下的不连续痕迹,设计了一个多尺度时空特征提取模块;为自适应计算多尺度时空特征之间的时空域关联性,设计了一个三维双注意力机制模块;为预测随机选取的像素点的篡改概率和构造监督掩膜,设计了一个辅助监督模块。将所提出的算法在FF++、DFD、DFDC、CDF等公开大型标准数据库中进行实验,并与基线算法和近期发布的同类算法进行对比。结果显示:文中算法在保持库内平均检测性能优良的同时,跨库检测和抗视频压缩时的综合性能最好,跨伪造方法检测时的综合性能中等偏上。实验结果验证了文中算法的有效性。

中国式水治理现代化发展评估及时空特征

水治理是国家治理体系和治理能力现代化建设的重要组成部分,中国式水治理现代化是高质量发展与中国式现代化的重要内容。对中国式水治理现代化进行精准识别和系统评估是推动中国式现代化建设和可持续发展的关键工作。以中国式现代化的内涵特征为指引,结合水治理的行业特色和实际需求,从人口、经济、协调以及生态等4个维度,构建中国式水治理现代化综合评价体系,基于2008-2021年省级面板数据,利用空间分析方法探究中国式水治理现代化发展水平的时空演化特征,并利用灰色关联度模型分析中国式水治理现代化的影响因素。研究结果表明:中国式水治理现代化发展水平总体呈现上升趋势;中国式水治理现代化的区域异质性特征较为显著,呈现出“东部高、中部次之、西部较低”的梯度格局,且区域差距存在扩大趋势;城镇化率、城市用水普及率、城市污水处理率、人均综合用水量、总人口数、生态用水占比等指标与水治理现代化发展水平关联程度最大。建议制定具有差异化、针对性、前瞻性的发展战略和政策,西部地区应进一步增加生态用水投入量,中部区域可以通过优化人均综合用水量的方式提升水治理现代化发展水平。研究丰富了中国式现代化理论体系,也为中国式水治理的发展提供了科学依据。

黄河流域工业水资源利用与碳排放时空特征及脱钩分析

为了明晰黄河流域工业水资源利用与碳排放的关系,选取工业碳排放量、工业碳排放强度、工业用水量、工业用水强度以及工业碳水系数5个指标,采用全局莫兰指数以及局部莫兰指数分析其空间相关性,并利用Tapio脱钩模型分析黄河流域各省(区)碳水脱钩关系。结果表明:1)各研究指标的空间聚集性表现为强正相关性。2)工业碳排放量高-高聚集区主要分布在甘肃、陕西、山东,低-低聚集区分布在内蒙古、青海;工业碳排放强度高-高聚集区主要分布在青海,低-低聚集区分布在内蒙古;工业用水量高-高聚集区分布在河南,低-低聚集区分布在青海;工业用水强度高-高聚集区和低-高聚集区分布在甘肃;工业碳水系数高-高聚集区分布在青海,低-低聚集区分布在内蒙古和山东。3)在研究期内,黄河流域碳水脱钩关系大部分时间处在负脱钩状态,各省(区)碳水脱钩关系的阶段差异性较大。

黄河流域水-能源-粮食关联系统协同安全时空特征及驱动因素

水、能源、粮食是实现黄河流域国家战略的关键要素与有力支撑。在分析水-能源-粮食关联系统协同安全机理的基础上构建协同安全度评价指标体系,基于2000-2019年黄河流域85个地级市面板数据,采用改进的耦合协调度模型测度水-能源-粮食关联系统的协同安全度,利用核密度函数、空间计量模型探讨其时空特征及影响因素。结果表明:①2000-2019年黄河流域水-能源-粮食关联系统综合安全水平总体表现为上升态势,空间上整体呈现从东向西递减的态势;②研究期内黄河流域水-能源-粮食关联系统协同安全度的空间差异变化较明显,空间格局由研究初期“下游>上游>中游”向研究末期“下游>中游>上游”演变;③社会发展水平、教育状况、创新投入水平和投资水平对协同安全度产生正向影响,经济运行水平、贸易水平和环境污染程度则产生负向影响。

基于多尺度融合和时空特征的网络入侵检测模型

针对入侵检测模型提取特征能力不足,且流量数据中含冗余噪声的问题,提出一种基于多尺度融合和时空特征的ML-PFN入侵检测模型。采用多尺度特征融合技术分别提取数据中浅层特征信息和深层特征信息,使模型学习的特征更加丰富;采用软阈值函数和注意力机制自动选择合适的阈值,减少噪声及不相关信息对模型的干扰;融合时空特征构成多尺度空间特征提取长短时记忆-并行特征网络(MSFE LSTM-parallel feature network, ML-PFN)模型,并应用于网络入侵检测。通过3个公开数据集进行性能评估,实验结果表明,ML-PFN模型对比其它5种分类模型各项指标效果最好,在训练时长适中的同时准确率达到96.45%。

产销平衡区粮食安全测度与时空特征研究——以云南省为例

[目的]衡量与评估粮食产销平衡区云南省的粮食安全状况,为云南省乃至全国的粮食安全科学探索与地方政府决策提供参考依据。[方法]采用质量系数优化后的耕地压力指数模型对2003—2018年云南省的粮食安全进行定量分析。[结果]从时间上看,云南省粮食安全水平总体上呈上升趋势。从数量上看,16个州(市)中,10个州(市)粮食处于安全状态,占62.50%;6个州(市)粮食安全处于不安全状态,占37.50%。从空间上看,曲靖、大理、保山、红河、文山5州(市)为中度安全,德宏、普洱、临沧、昭通、楚雄5州(市)为低度安全,丽江、昆明2市为低度不安全,西双版纳、玉溪2州(市)为中度不安全,迪庆、怒江为高度不安全,无高度安全地区;粮食安全区域主要集中在云南省东部,其次为西部,粮食不安全区域按不安全程度从高到低依次为东北部、南部及部分中部。[结论]云南省粮食安全形势整体处于不安全状态,但不安全程度较低,属于低度不安全。

我国旅游消费现代化时空特征及影响因素分析

文章界定了旅游消费现代化的概念并构建其评价指标体系。利用CRITIC法计算了2011~2019年31个省市区旅游消费现代化指数,分析其时空分布格局及其影响因素。结果表明:(1)大部分省市区旅游消费现代化指数呈逐年上升的时间趋势,发展不平衡程度存在微弱的上升趋势;(2)旅游消费现代化存在区域异质,东部发展较好,中部和东北呈波动上升趋势,西部呈波动变化趋势;(3)旅游消费现代化水平存在空间正自相关,且程度呈增强的态势,集聚效果愈发显著。多数省市区旅游消费现代化属于低-低正自相关的集聚类型,且此类型的省市区逐年增加。(4)经济发展水平、人口、数字化、科技创新、政府干预均对旅游消费现代化有显著的正向影响。

“胡焕庸线”两侧植被覆盖度地域分异的时空特征分析

探究“胡焕庸线”两侧植被覆盖度的地域分异对于生态环境保护与自然资源的可持续管理具有重要意义。本研究根据MODIS-NDVI遥感数据及相关研究资料,运用像元二分法量化了2000至2020年间植被覆盖的变化情况,并结合斜率分析、空间自相关分析、转移矩阵及相关分析法,系统分析了“胡焕庸线”东西两侧植被覆盖度的动态及降水对其的潜在影响。研究发现,中国植被覆盖度在“胡焕庸线”两侧展现出显著的空间异质性,西部地区普遍低于东部;冷点主要分布于线西,热点主要分布于线东。尽管过去21年间全国植被覆盖度经历了局部年度波动,但从整体趋势看呈上升态势,约有45%的地区植被覆盖水平实现了由低向高的转变。具体而言,“胡焕庸线”以西区域的年均植被覆盖度增长率约为0.0035/a,而线东地区则达到0.0059/a,且在各自区域内,植被显著增长的区域占比分别为53.22%和59.81%。此外,年降水量与年际间植被覆盖度的相关性在“胡焕庸线”两侧表现出空间上的差异化特征,即东部地区呈负相关,而西部则为正相关。综上所述,以“胡焕庸线”为界,中国的植被覆盖度在时间和空间上的分布特征凸显了其独特的地域分异性。本研究为理解我国植被生态系统的动态变化提供了重要依据。

基于SPEI的洮河流域气象干旱时空特征分析

基于洮河流域1976—2020年逐月的气温和降水量资料,计算了季尺度和年尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI),采用时间序列平稳性检验法和干旱频率法定量分析了季尺度和年尺度不同等级气象干旱频率的变化规律及空间分布特征,采用云模型分析了年尺度气象干旱时空分布的随机性与稳定性。结果表明:在季尺度上,四季的干旱频率都在30%左右,干旱主要发生在春冬两季;在年尺度上,流域以轻旱、中旱为主,轻旱、中旱发生频率高,重旱、特旱发生频率偏低,总体偏干旱;在空间分布上,干旱主要发生在流域的中下游区域;1976—2020年流域干旱化程度有所减弱,干旱化趋势稳定,干旱化程度波动较小。

黄河流域城市水土资源利用效率的耦合协调时空特征研究

论文利用2009—2020年黄河流域69个城市的面板数据,采用Windows-DEA模型测度城市土地资源利用效率与水资源利用效率,采用耦合协调度模型分析水土资源利用效率之间的协同与冲突,利用莫兰指数模型与空间杜宾模型分析水土资源利用效率协调度的时空演变特征与空间溢出效应,结论如下:(1)黄河流域城市土地资源与水资源利用效率呈现缓慢上升态势,但土地资源利用效率为下游>上游>中游,水资源利用效率为中游>上游/下游。(2)不同城市的水资源利用综合效率出现两极分化现象,但土地资源利用效率则逐步趋于稳态,而且,城市土地资源利用效率始终存在空间邻接的正相关特性。(3)研究时期内大部分城市处于高水平耦合阶段与协调过渡阶段,协调度水平相对较低,2018年前土地资源利用效率与水资源利用效率之间协调度也存在空间邻接的正相关特性。(4)经济增长对本地水土资源利用效率协调度具有促进作用,但对其他城市水土资源利用效率具有抑制作用;三产比重对本地与其他城市的水土资源利用效率协调度也具有相反作用。建议流域内各城市从严从细规划和集约利用水土资源,注重提升整个流域的三产比重与产业升级,保证流域内水土资源利用效率的协同发展。

不同土地利用情景下河南省生态系统服务价值时空特征分析

河南省是黄河流域生态屏障的支撑带,探究其土地利用变化对生态系统服务价值(ESV)的影响对推进黄河流域生态保护和高质量发展具有深远意义。该文通过修订ESV当量表并纳入建设用地生态价值构建2000-2020年河南省ESV系数表,结合FLUS模型解析河南省不同土地利用情景下ESV历史演变特征及未来30年的变化趋势。结果表明:①2000-2020年河南省ESV经历了先升后降再回升的波动过程,整体呈上升趋势,空间上呈西高东低的分布特征;②河南省地级市中南阳、信阳、洛阳的ESV及其变化量较高,对河南省ESV的总贡献率接近50%;③耕地、林地、水域的ESV占比均较高,研究期内ESV的正向增长主要受益于水体与林地面积的扩大,而耕地缩减与建设用地无序扩张则是导致ESV下降的关键因素;④2025-2050年耕地保护情景下河南省ESV最高,自然情景下最低。未来30年保护耕地资源、扩大林草地和水域面积以及合理控制建设用地扩张对于维护和提升生态系统服务价值具有决定性作用。

结合时空特征的多传感器刀具磨损监测

针对传统深度学习方法监测刀具磨损状况时,相关特征提取繁琐,数据隐含信息提取不全面导致识别精度较低等问题,提出了结合时空特征的多传感器刀具磨损监测模型。首先,将不同传感器采集的波形信号经简单预处理后作为输入,再使用多通道1D卷积神经网络(MC-1DCNN)提取输入数据的空间特征;然后,利用双向长短时记忆网络(BiLSTM)提取时序特征;最终,由全连接层和Softmax层对特征进行分类。仿真结果表明,监测模型流程简单、识别准确率高,具备较强的可适用性。

长三角城市群多部门碳排放的时空特征、影响要素与空间规划响应研究

从碳排放总量及工业、民用、交通、电力四部门排放量出发,可视化分析长三角城市群碳排放的时空特征,构建模型分析其影响要素,并从国土空间规划的视角提出响应策略。首先,对1990—2021年长三角碳排放进行时空数据可视化;其次,通过空间自相关分析碳排放空间协同性;再次,考虑国土空间规划分区,采用改进STIRPAT模型遴选出社会经济、建成环境方面对总量、地均碳排放的显著影响因子及其弹性系数;最后,提出针对长三角地区碳减排的空间规划策略。结果表明,碳排放以区域性中心城区为聚集,城市化水平、人口要素、人均财富等要素会促进区域碳排放。基于此,提出碳排放分区划定、低碳产业引导、用地分类与格局优化等空间响应策略。