基于时空I/O混成自动机的物联网服务验证

物联网服务的建模和验证是物联网研究中的重要问题。文中对混成自动机进行了扩展,提出了具有位置驱动特点的时空I/O混成自动机。文中提出了基于时空I/O混成自动机的物联网服务建模与验证框架。在框架中,首先对物联网服务进行了描述,并使用时空I/O混成自动机对物联网服务进行建模。这些时空I/O混成自动机形成一个网络,刻画完整的物联网服务的通信并行过程。文中采用的形式化验证方法为微分动态逻辑(Differential Dynamic Logic,DL),其操作模型为HP(Hybrid Program)。利用DL可以将所建模型转换为对应的HP。结合得到的HP对验证的物联网服务性质进行规约,最后使用定理证明器KeYmaera验证物联网服务的正确性。

基于时空ICA的脑功能成像思维干扰消除

近年来,被动运动的功能磁共振成像(fMRI)研究已成为探索重度脑卒中患者功能康复机制的有效手段。然而,被动运动的fMRI扫描过程中往往不可避免地受到多种综合因素的影响(如思维、情绪等),造成结果严重的不稳定。SPM软件包作为当前国际上主流的fMRI数据分析软件之一也无法完全分离这些因素造成的影响。实验表明,同一被试在相同实验环境下的2次踝关节被动运动的SPM激活模式存在较大的差异。应用一种新的独立成分分析方法(时空独立成分分析,stICA)作为数据处理手段,提取踝关节背屈运动的任务相关成分。将得到任务相关成分结合一般线性模型(GLM)生成统计参数图,并应用t-检验提取激活区域。数据统计结果发现,经过stICA提取后的2组被动运动激活模式非常相似。结果证明stICA可作为消除多种综合因素影响的有效处理手段。

新质生产力水平的统计测度与时空演变特征研究

文章基于新质生产力的内涵和主要特征,测算了2010—2021年中国30个省份的新质生产力水平,并分析了新质生产力水平的区域差异及动态演变特征,结果显示:(1)研究期内,中国新质生产力水平整体上呈现上升趋势,地区间差异较大,形成“东高西低”的区域发展格局。(2)新质生产力水平存在显著的区域异质性特征,东部地区内部的新质生产力水平差异大于中西部地区,东-西部及东-中部的地区间差异是导致中国新质生产力水平区域差异扩大的主要原因。(3)从新质生产力水平的分布及演变特征来看,全国及东西部地区的新质生产力水平均存在极化现象。从时空动态演进特征看,中国新质生产力水平不存在跨越式跃迁,整体上呈现梯度上升趋势,新质生产力水平较高的省份能够发挥辐射带动作用,促进邻近省份的发展,而当邻近省份的新质生产力水平较低时,该省份将趋于保持相对稳定的状态。

中国新质生产力水平、区域差异与时空演进特征

文章构建新质生产力水平测度指标体系,运用熵值法测算2012—2021年中国31个省份的新质生产力水平,通过Dagum基尼系数法分析其差异及来源,最后采用空间相关性检验探索中国新质生产力的时空集聚特征和动态跃迁情况。研究发现:中国新质生产力水平逐年上升,但整体水平不高且存在区域差异;劳动者维度和劳动对象维度中的新质产业发展是制约新质生产力水平提升的主要因素;四大地区新质生产力水平差异较大,区域差异的主要来源始终是区域间差异;中国新质生产力水平明显集聚于高效型和低效型,且具有较强的空间稳定性;中国新质生产力水平跃迁更多转向极化型和空心型,较少转向高效型,区域协调发展战略效果不同,虹吸效应与带动效应并存。

基于LMDI模型的土地利用碳排放时空差异及影响因素研究——以洞庭湖区为例

运用碳排放系数法和对数平均迪氏指数(LMDI)模型,对1996—2020年洞庭湖区土地利用变化、土地利用碳排放时空差异及其影响因素进行分析。结果表明:(1)土地利用变化整体呈现出“三增三减”特征,建设用地和未利用地的变化程度较为显著,水域和草地次之,耕地和林地的变化程度最小。(2)总净碳排放量呈不断上升趋势,碳排放高值区由中部转向西、东、南部,土地利用碳足迹压力指数始终大于1,以0.54的年均增幅不断上升。(3)人均GDP、单位GDP用地面积和单位土地碳排放强度是影响土地利用碳排放的主要因子,人均GDP和单位GDP用地面积分别成为促进和减缓洞庭湖区碳排放量增长的主要因素。

基于知识图谱的城市洪涝灾害链推演及时空特性解析

城市洪涝灾害具有链式传播特性,解析城市洪涝灾害链的传递规律和时空演变特征对于阻断灾害链具有重要意义。本研究以郑州“7·20”特大暴雨洪涝灾害中地铁5号线被淹和京广快速路隧道被淹2个事件为案例,构建知识图谱揭示灾害链传递规律。通过复盘灾害链的演变过程,从中识别灾害链中的诱发点、引爆点、扩散点以及放大点,并着重分析致灾机理以及灾害链的时空特性,以灾害曲线形式直观展示不同灾害链的影响程度。郑州“7·20”洪涝灾害典型案例解析表明,两事件存在多个灾害链阻断时机,在救灾过程中应综合考虑灾前、灾中因素的影响,果断采取断链措施,并且要充分发挥应急措施的时效性,及时阻断引爆点和扩散点,降低洪涝灾害损失。该方法能够应用于链式灾害的复盘,指导分析具体事件的致灾机理和救灾切入点。

西藏拉鲁湿地浮游植物群落时空分布特征及其驱动因子

为了解西藏拉鲁湿地浮游植物群落时空分布特征及其驱动因子,于2021年7月、10月和2022年5月在拉鲁湿地主要水系进行定性和定量样品采集,共采集浮游植物水样126个,从不同季节和不同生境浮游植物种类组成、多样性等方面入手,探讨拉鲁湿地浮游植物群落时空分布特征及其驱动因子,为研究拉鲁湿地生态系统和稳定发展提供基础资料。结果表明:1)拉鲁湿地共鉴定出浮游植物532种(含变种和变型),隶属于8门13纲36目74科130属,物种组成表现为硅藻-绿藻-蓝藻型。2)拉鲁湿地浮游植物群落特征参数在不同季节和不同生境之间存在差异。夏季浮游植物群落的Shannon-Wiener多样性指数显著高于秋季和春季,Simpson优势度指数显著高于秋季。秋季浮游植物群落的Pielou均匀度指数显著低于夏季和春季。春季浮游植物群落的Margalef丰富度指数显著低于夏季和秋季。沼泽生境的浮游植物群落的Margalef丰富度指数显著高于湿草甸生境。3)季节是浮游植物群落组成差异的关键因素,生境对浮游植物群落组成的影响较弱,夏季的距离衰减模式比秋季和春季更强。4)拉鲁湿地不同的浮游植物群落参数与不同环境因子之间存在显著的关联。5)空间因素在解释浮游植物群落变异方面具有显著贡献,而快速变化的水质变量在决定浮游植物的季节变化中起着重要作用。季节和缓慢变化水质因子的解释能力相对较弱,但仍对浮游植物群落的变异有一定影响。

中国拐卖儿童犯罪活动网络时空演变及形成机制——基于寻亲成功案例的分析

拐卖儿童犯罪活动屡禁不绝,给家庭和社会带来诸多负效应,打击拐卖儿童犯罪活动对人类社会可持续发展和国家权益保障意义重大。以“宝贝回家”公益平台数据资料为研究样本,借助GIS空间分析与社会网络分析方法,探讨中国拐卖儿童犯罪活动网络时空演变与形成机制。结果表明:(1)在时序演变上,1978—2020年中国拐卖儿童犯罪活动呈现“中段高发、两端低发”的倒V形态势,于1989年达到峰值后逐步回落。(2)在网络拓扑上,拐卖儿童犯罪活动网络总体规模先增后降,网络结构日趋疏松、联系强度与通达性降低,网络核心由豫、闽等中东部地区向川、黔等西南地区转移,买方、卖方市场分化显著。(3)在空间演化上,犯罪活动集中于胡焕庸线东南部,拐卖男童南方高于北方;犯罪活动空间分布格局重心转移显著,拐出高值区趋向于西南地区,拐入高值区多为中东部地区;贩运路径由“数地高发”转向“全国频发”后逐渐萎缩,跨省与省内贩运现象并存;犯罪网络形成了4个以滇-粤-桂-冀贩运社团为主导的犯罪社团,内部联系紧密,呈现地理邻近性与跳跃性并存的区位特征。(4)在形成机制上,网络节点、网络联系、网络社团3个层面对拐卖儿童犯罪活动的影响逐级递进,且受多因素影响,具有波动性、阶段性和地域性特征。

中国淡水池塘养殖发展的时空格局与前景展望

淡水池塘养殖是我国重要的渔业生产方式,解析其时空发展格局对于研判和把握未来的发展趋势十分必要。本研究以历年来中国渔业统计年鉴数据为基础,对近40年以来(1980-2020年,以5年为间隔;另有2021、2022年)全国31个省级行政单元淡水池塘养殖产量、面积、单产、占渔业总产量的比例进行了统计分析。结果表明:(1)养殖产量总体呈持续增加趋势,但增长率波动式放缓,1980-2020年增长率从181.9%下降至12.0%,2020-2022年均值为2348.3万吨,平均增长率为2.9%;(2)养殖面积亦呈持续增加趋势,但增长率波动式放缓,从53.1%下降至4.8%,2020-2022年均值261.8万hm^(2),平均增长率为0%;(3)单产总体呈波动式增长,但增长率从82.8%逐步下降至13.7%,2020-2022年均值604.7 kg/667 m^(2),平均增长率为2.4%;(4)各省淡水池塘养殖产量占渔业总产量比重的均值呈先上升后逐渐持平的趋势,1995-2022年波动持平变幅在44.6%~49.0%。受水土资源和环境保护刚性约束,当前淡水池塘养殖发展亟需从数量规模型向质量效益型转变,生态-经济合作型渔业综合体将是未来高质量发展的重要途径。

新质生产力:指标构建与时空演进

新质生产力作为一个全新的概念,为中国的经济和社会发展指明了新的方向,对其内涵与意义的深度发掘至关重要。文章基于生产力的三大构成要件,在挖掘新质生产力长远要求原则下构建其综合评价指标体系,并运用熵值法对中国省域新质生产力发展水平进行测度。研究发现:(1)新质生产力从总体上呈增长趋势,但在南北、四大区域和五大经济带存在显著时空差异;(2)新质生产力在省域之间呈现梯度提升和发展不均衡特点;(3)分维度发现,生产资料对新质生产力提升的贡献度最高,劳动者维度的贡献最低且存在空间极化现象;(4)新质生产力具有显著的集聚效应,主要表现为低-低集聚和高-高集聚,并具有时空收敛性特征。进而提出优化人力资本结构、发挥新质生产力集聚效应和健全区域协调发展机制等政策建议。本文或可加深对中国新质生产力的时空发展格局的认知,为新质生产力培育进而促进经济高质量发展提供新思路。

2000—2020年非洲耕地资源时空格局变化分析

非洲地区面临严重的粮食安全问题,研究其耕地资源时空格局变化对于保障非洲粮食安全具有重要意义.基于2000—2020年间联合国粮农组织的统计数据,通过重心迁移、标准差椭圆及局部空间自相关等方法对非洲耕地资源时空格局的变化特征进行了分析.结果表明:1)非洲耕地整体数量呈稳定上升趋势,20年间耕地面积增加了6321.92万hm^(2),增长率为53.44%,但不同国家间存在差异;2)非洲耕地在几何中心以北区域分布较多,耕地重心迁移方向先向东北后转向偏西方向,移动总距离为111.86 km,偏移速率先快后慢,从前5年的平均10.27 km/a降至后15年的平均4.00 km/a左右;3)非洲耕地分布呈西北—东南向,20年来标准差椭圆转角有向水平方向倒伏趋势,椭圆面积不断缩小,向心性不断增强;4)非洲耕地分布集聚主要出现在西非的尼日尔和尼日利亚,异常区为南非及贝宁.

中国四大城市群碳排放驱动因素时空分解研究

城市群是中国经济发展和能源消耗的集聚区域,也是碳排放的主要来源。研究中国典型城市群碳排放的时空演变特征及其影响因素对实现“双碳”目标具有重要意义。文中应用ST-IDA模型(时空指数分解分析法)和LMDI(对数平均迪氏指数法)分解法,分析2000—2019年京津冀、长三角、珠三角和成渝城市群的碳排放驱动因素(人口规模、经济水平、产业结构、能源强度和能源结构)。研究发现:2000—2019年间,四大城市群能源活动碳排放总体趋势均由高速增长阶段步入平稳增长阶段,其中成渝城市群已基本实现碳达峰;能源强度效应是影响碳排放空间差异的主要因素;人口规模扩张、经济发展水平提高和能源强度上升是促进碳排放增长的主要因素,产业结构和能源消费结构优化起到抑制作用;四大城市群碳排放的时空演变主要取决于工业部门。鉴于四大城市群呈现出不同的碳排放特征,未来应探索差异化、多元化的城市群减排路径,促进城市群碳减排。

高黎贡山南段海拔梯度森林乔木层时空动态

研究群落物种组成和多样性的时空动态对揭示生物多样性的分布规律以及预测全球变化情景下生物多样性的变化趋势具有重要意义。然而,在山地生态系统中,不同海拔梯度的森林群落物种多样性和系统发育多样性如何随着时间尺度的变化仍不清楚。该研究以高黎贡山南段东、西坡海拔梯度(960~2878 m)森林群落固定监测样带的17个样方为研究对象,基于2004、2008和2013年乔木层(DBH≥5 cm)重调查数据,分析样方内物种组成、物种多样性和系统发育多样性的时空动态变化。结果表明:(1)沿着海拔梯度,物种多样性呈现单峰分布格局,系统发育多样性呈现上升的趋势,系统发育结构呈现聚集到离散或者随机的结构。(2)在时间尺度上,森林乔木层在物种多样性和系统发育多样性上并未发生显著性变化。然而,系统发育结构随着时间的推移呈现更加聚集的趋势。(3)在海拔梯度上,东坡低海拔区域(960~1381 m)的森林群落样方呈现显著的物种丧失,其植被完全被耕地所替代。其中,诃子(Terminalia chebula)、麻栎(Quercus acutissima)、清香木(Pistacia weinmanniifolia)、枳椇(Hovenia acerba)和假香冬青(Ilex wattii)等为主要的丧失物种。相反,物种获得主要集中在西坡低海拔的样方,群落中丰富度显著增加的物种主要为曼青冈(Cyclobalanopsis oxyodon)、华山矾(Symplocos chinensis)和台湾杉(Taiwania cryptomerioides)等。据此,我们推测高黎贡山海拔梯度森林乔木层的群落结构和多样性的动态变化在中高海拔受群落演替和气候变化的制约,而在低海拔主要受人类活动的影响。该研究结果加深了对高黎贡山亚热带常绿阔叶林植物群落动态变化的认识,也有助于该地区精准保护策略的制定。

邛海大型水生植物时空分布及其退化原因

根据2021年7和12月、2022年5和9月邛海水生植物调查结果,结合文献资料,分析了邛海水生植物种类组成、群落结构和空间分布状况以及退化原因,提出了邛海水生植物恢复的对策建议。邛海湖区有水生植物23种,主要分布在水深2 m内,在湖泊北岸成片分布,湖泊西岸和南岸呈斑块状分布,东岸零星分布,总面积约1.3 km^(2)。水生植物分布面积由1990s前占湖面积的20%左右缩减到目前的不足5%,沉水植物群落结构简单化,浮叶植物和挺水植物分布范围扩张。1998年洪水从海河口倒灌,致使高枧湾水域沉水植被消失;近10年来湖泊运行水位抬升和透明度下降使得邛海水生植物分布面积进一步缩小、种群单一化。需要恢复邛海水位运行的自然节律,减少污染负荷输入改善水体透明度,辅之人工生态修复等措施,逐步恢复邛海水生态系统健康。

2000-2020年陕西省植被NDVI时空变化及气候因子探测

[目的]揭示陕西省不同生态系统植被时空变化,厘清不同气候因子及相互作用对植被变化的影响机制,为区域生态环境保护提供理论依据。[方法]基于MODIS NDVI及年均高温、年均低温、年均温、年总降水数据,采用Theil-Sen Median趋势、偏相关、地理探测器等方法,分析了2000—2020年各地貌分区植被NDVI时空变化特征,结合变量分离探究了植被NDVI变化与降水、气温的内部关联和响应机制。[结果]2000—2020年陕西植被NDVI波动增加,速率为5.9%/10 a,速率大小为陕北>关中>陕南;全省多年植被NDVI值为0.71,南高北低;植被NDVI显著改善区域占比67%,分区占比为陕北>陕南>关中。2000—2020年陕西气候因子随时间波动变化,速率大小为陕南>关中>陕北,空间上呈现年均高温降低、年均低温上升、年均温降低、降水增加。2000—2020年陕西及各分区植被NDVI与年均高温整体呈负相关,与年均低温、年均温、年总降水量呈正相关;全省及陕北年总降水贡献最大,关中和陕南年均高温贡献最大;年均高温与年总降水交互主导全省、陕北及陕南植被NDVI变化,年均温与年总降水的交互主导关中植被NDVI变化。[结论]研究期陕西及各分区植被整体变好,各分区植被对气候的响应关系、各因子的贡献及其相互作用不同,降水和年均高温、年均温的交互显著影响植被NDVI变化。

中国农业碳排放效率时空格局及空间分异机理

通过对中国30个省份农业碳排放效率进行了再测算,围绕其时空格局特点与空间分异机理展开探讨,发现中国农业碳排放效率整体呈“东高西低”特征且两极分化较为严重,其中以北京为代表的12个地区处于最佳前沿面,余下18个地区则存在较大提高空间。2007年以来,中国农业碳排放效率即存在增强且趋于稳定的空间集聚特征;同时,高—高集聚区与低—低集聚区包含的省份数量之和已占到省级行政区总数的73.33%,表明中国农业碳排放效率亦存在明显的局部空间聚类现象。城镇化水平、农业发展水平、农业产业集聚和财政支农力度是影响农业碳排放效率空间分异的主导因子,且他们之间存在明显的交互增强关系。具体到不同区域,东部地区的主导因子为财政支农力度,中部和西部地区则分别受农业发展水平、环境规制的影响更大。

能源资源开发区域大气CO_(2)时空变化及影响因素分析

分析能源资源开发区域大气碳浓度的时空变化和影响因素,对于探索“碳达峰”“碳中和”背景下能源资源开发高质量发展路径至关重要。新疆维吾尔自治区是我国重要的能源和战略资源基地,本文面向新疆维吾尔自治区的能源资源开发现状,采集并预处理了2015—2021年轨道碳观测卫星-2(Orbiting Carbon Observatory-2,OCO-2)二氧化碳L3数据产品,分析研究区大气碳浓度的时间变化趋势和空间分布格局,构建深度森林回归模型,并分析各影响因素对碳浓度时空变化的驱动作用。结果表明:(1)新疆维吾尔自治区、准噶尔盆地、吐哈盆地和塔里木盆地XCO_(2)浓度在2015—2021年均呈周期性上升趋势,增长率呈“先减后增”,且季节变化趋势呈现明显的“春季高冬季低”;(2)在春、秋和冬季,新疆XCO_(2)浓度空间格局呈现“北高南低”的趋势,在盆地区域及能源资源开发区域出现XCO_(2)高浓度积聚现象,夏季则呈现“北低南高”趋势;(3)地形起伏、风场流速、NDVI、地表温度、降水量、10 mV风、10 mU风和能源开发强度对区域XCO_(2)浓度时空分布有显著影响,各因素呈现明显的空间异质性和显著差异。研究结果有助于理解能源资源开采区域的大气碳浓度时空演变机制,在国家碳减排目标的实现、指导碳中和策略、追踪碳减排效果等方面具有深远意义。

基于LUCC的生态系统服务价值时空演变——以祁连山区域为例

分析祁连山区域生态系统服务价值的时空变化特征,可为该区土地高效开发利用、生态恢复与保护机制的构建提供数据支撑。基于1980年、1990年、2000年、2010年和2020年的土地利用数据,运用改进的当量因子定量评估祁连山区域不同历史时期的生态系统服务价值,结合空间自相关及GIS空间统计方法,探究研究区不同乡镇的地均生态系统服务价值时空变化特征。结果表明:1)1980-2020年,研究区主要土地类型为未利用地、草地、林地、耕地,总覆盖率在93%以上。其中林地和未利用地面积减少,建设用地动态度变化最大。2)1980-2020年,祁连山区域生态系统服务总价值增加了170.8285×10^(8)元,其中草地、林地和水域的生态服务价值占78%,水文调节和气候调节的生态服务价值占60.14%。3)地均生态系统服务价值的空间正相关性较明显,空间集聚程度较高。高值聚集区有由增加向减少转变的趋势,低值聚集区逐年增加。4)1980-2010年,祁连山区域南部生态系统服务价值高于北部,北部生态系统服务价值在2010年后有增加趋势,但研究区南北间生态系统服务价值还未达到均衡和稳定。

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。

时空行为视角下道路拥堵机制与策略研究——以上海翔殷路隧道为例

城市道路拥堵是时间与空间交织形成的复杂问题。在城市空间格局基本定型的背景下,从往往被忽视的时间维度切入,有望提升城市运行效率并促进可持续发展。以上海翔殷路隧道为例,利用手机信令数据,从时空行为视角深入剖析道路拥堵的形成机制,并提出“因时因地”的缓堵策略。研究发现,人群活动产生的交通流在局部路段存在复杂的时空叠加和时空转换关系。多组不同出发地和目的地的交通流,经过时间和空间等效转换后发生流量叠加,且叠加后的总流量超过道路承载能力,从而形成拥堵高峰。针对这一问题,根据不同人群出行模式的时空特征,提出刚性错峰和弹性引导等差异化策略,通过多情景设定评估不同策略的优化潜力,为缓堵政策制定提供多情景参考。基于时空行为特征的分析方法和策略思路不仅为道路拥堵治理提供借鉴,也可推广应用于理解和解决城市中的其他复杂问题,为城市精细化管理和可持续发展提供新的思路。