基于非度量多维标度的室内多标签协同定位算法

随着物联网技术的发展,RFID标签在室内定位中的应用愈加广泛。但是在室内复杂的多径环境下,传统定位方法的定位精度会因干扰而降低。针对这一问题,提出了一种基于非度量多维标度(NMDS)的室内RFID多标签协同定位算法。利用到达相位差(PDOA)法拟合在多径环境下的测距误差,将待定位标签之间的距离差欧氏距离与非度量多维标度算法相结合,计算出待定位标签的位置坐标。仿真结果表明,提出的算法可以通过一次非度量多维标度计算得到所有待定位标签的坐标,同时定位精度高于传统最小二乘定位算法和经典多维标度定位算法。

多维标度分析及其在探索心理素质结构中的应用

多维标度分析是利用客体间的相似性或相异性数据去揭示它们之间空间关系的统计分析方法。采用自然分类方法和非度量多维标度分析,可以有效揭示人们关于心理素质的语义关系,达到探索心理素质结构的目的。本文对多维标度分析及其在探索心理素质结构中的应用进行介绍,并对其应用过程中值得注意的一些问题进行思考和总结。

千岛湖岛屿维管植物β多样性及其影响因素

通过样地调查方法、Jaccard相异性指数、Spearman回归分析和非度量多维标度(NMDS)排序分析,研究了千岛湖154个岛屿上不同植物群落β多样性及其主要影响因素。结果表明不同的景观参数对不同植物生长型有不同程度的影响,其中(1)藤本、灌木的β多样性形成的主导因素是面积,即面积差越大的区域间的β多样性越高;(2)乔木的β多样性主要受到岛屿间距离的限制,岛屿间距离越远,β多样性越高;(3)草本植物的β多样性分布与岛屿面积差及岛屿间距离并未呈现出显著相关,即其分布不受这两种因素限制;(4)NMDS分析结果显示岛屿面积、形状、边缘面积比和岛屿到大陆最小距离等特征对千岛湖岛屿上植物β多样性起决定性的作用。千岛湖陆桥岛屿组成的片段化生境中植物β多样性受扩散限制和生态位假说的共同影响。

三峡水库175m试验性蓄水期库区及其上游江段鱼类群落结构时空分布格局

根据2010—2012年在三峡水库及其上游江段5个江段的商业性渔获物调查结果,对该区域鱼类群落结构的时空分布格局进行了分析。调查中共收集到鱼类87种,隶属于8目18科63属。沿坝前江段溯河而上至库尾以上流水江段,鱼类种类数逐渐增加。采用聚类分析(CA)和非度量多维标度(NMDS)方法对三峡水库175 m试验性蓄水期间各江段的鱼类种类组成进行分析,发现这5个调查江段的鱼类种类组成可以分为两个类群:类群Ⅰ包括秭归、巫山、云阳3个库区的江段,其鱼类种类组成在各年间的差异程度较大;而类群Ⅱ包括库尾的涪陵江段以及上游的江津江段,其鱼类种类组成在各年间差异程度较小。采用CA和NMDS方法对鱼类群落结构时空分布格局的分析结果表明,5个调查江段的鱼类群落结构在各年间可以分为不同类群;云阳与涪陵江段的鱼类群落结构的相似性逐年增加,而与秭归、巫山江段的相似性逐年减少;涪陵江段与江津江段的鱼类群落结构相似性也呈逐年减少趋势。总体而言,175m试验性蓄水对库中和库尾江段的鱼类群落结构的影响较大,但对库首以及库尾以上流水江段的影响均较小。

山东半岛南部海湾底栖动物群落生态特征及其与水环境的关系

2006—2007年对山东半岛南部4个海湾(荣成湾、桑沟湾、靖海湾和五垒岛湾)19个站位的底栖动物群落结构特征进行了研究,并对14个环境因素和底栖动物群落生态特征分别进行主成分分析和Spearman相关分析。结果显示,荣成湾、桑沟湾和靖海湾的底栖动物种类中,多毛类所占比例最高,而五垒岛湾仅秋、冬季多毛类所占比例最高。根据聚类分析和非度量多维标度方法分析,4季底栖动物群落均可分为2个群落,春、冬季的第一聚群为靖海湾和五垒岛湾,第二聚群为荣成湾和桑沟湾。秋季荣成湾、桑沟湾、靖海湾组成第一聚群,第二聚群由五垒岛湾构成。夏季,底栖动物Shannon-Wiener多样性指数(H')与采样深度和总碱度呈显著正相关,与水温呈极显著的负相关关系。秋季,与硝酸盐呈负相关关系,说明富营养化对山东半岛南部4个海湾大型底栖动物群落产生了一定负面影响。ABC曲线法分析显示,荣成湾和桑沟湾底栖动物的丰度优势度曲线与生物量优势度曲线相交,表明荣成湾和桑沟湾大型底栖动物群落处于中度干扰状态,密集的养殖活动可能对其生态系统带来了巨大影响,加强海水养殖管理,强化生态健康养殖理念,合理利用海洋生物资源,对大型底栖动物群落的稳定性具有重要意义。

黄海山东海域春、秋季鱼类群落结构

为了解黄海山东海域鱼类群落结构现状,2006年春季(5月)和秋季(10月)在该海域利用疏目变水层双拖网进行了调查,共设置45个调查站位。调查数据根据各站位扫海面积和各鱼类可捕系数进行了标准化处理。利用相对重要性指数、等级聚类、非度量多维标度、相似性百分比、数量生物量比较曲线等方法,对该海域的鱼类群落结构及其空间分布与稳定性进行了研究。结果表明:调查共捕获鱼类61种,春、秋季各50种。春季优势种为玉筋鱼、方氏云鳚和鳀;秋季优势种为鳀和青鳞小沙丁鱼。群落组成以小型、低质种类为主,春季有18种,秋季有12种种类个体平均体质量小于10 g。根据聚类分析和非度量多维标度(NMDS)方法分析结果,黄海山东海域春、秋季鱼类群落均可划分为2个群落:近岸浅水群落(组Ⅰ)和远岸深水群落(组Ⅱ)。春季,组Ⅰ包括22个站位,组Ⅱ包括15个站位,组间差异系数为73.94%;秋季,组Ⅰ包括17个站位,组Ⅱ包括21个站位,组间差异系数为55.97%。B IOENV程序分析表明,鱼类群落与水深的相关性较好,春季相关系数为0.474,秋季为0.579。黄海山东海域春、秋季鱼类群落Ⅰ、Ⅱ的数量优势度曲线均高于生物量优势度曲线,W统计值均为负值,且春、秋季群落Ⅱ的W统计值均低于群落Ⅰ,鱼类群落结构处于严重干扰状态。

北京门头沟废弃采石矿区地表土壤动物群落多样性

以北京门头沟废弃矿区为例,研究弃矿生态恢复地表土壤动物群落多样性。2006年3月～4月,在设置的样带内,采用陷阱法对石灰矿天然恢复(下段)和人工恢复(上段)区的地表土壤动物群落进行调查。在157个陷阱中,共采集到地表土壤动物2604只(未知类群112只),隶属1门4纲16目1亚目47科。大型土壤动物优势类群有叶蝉科、蚁科,分别占大型土壤动物的22.45%和47.71%;中小型土壤动物优势类群有等节跳科、长角跳科和甲螨亚目,分别占中小型土壤动物的23.27%、35.22%和41.01%。矿区地表动物营养功能群以植食性和捕食性为主。Spearman等级相关分析表明,上、下段之间地表土壤动物个体数差别极显著(rs=0.446,p<0.01)。上段土壤动物个体数、类群丰富度和类群多样性随时间差异均显著(p<0.05);上、下段,部分土壤动物个体数、类群丰富度和类群多样性之间存在显著性差异(p<0.05)。非度量多维标度(Non-matricMultidimentionalScaling,No-metricMDS)分析表明,地表土壤动物个体数量、类群以及营养功能群的分布与恢复方式、土壤养分状况、地表植被状况有关。

厚朴苗期性状及种源选择初步研究

2008年6～10月,对试验区种植的18个1 a生厚朴(Magnolia officinalis)种源的苗高、地径等形态性状进行测量及分析,研究了厚朴不同种源苗高、地径的遗传变异、生长节律及与地理、环境因子的关系。结果表明:各种源的苗高、地径差异极显著,且有显著相关性;不同种源厚朴在6～7月生长缓慢,7月后加快,9月后生长缓慢;环境因子及地理因素对厚朴种源的遗传变异有显著影响,且以地理因素为主;依据种源间苗高、地径生长性状的二维非度量多维标度排序结果,18个种源被划分为5个种源区,根据种源苗期生长优劣,初步筛选出道县、桑植、安化3个优良种源。

带鱼保护区春秋季鱼类群落特征及与环境因子的关系

基于2014年5月(春季)和11月(秋季)在带鱼保护区进行的渔业资源底拖网调查数据,采用非度量多维标度(NMDS)、典范对应分析(CCA)和分类回归树(CART)方法研究了带鱼保护区春、秋季鱼类群落空间结构和群落多样性,以及它们与环境因子的关系。结果显示,该水域春季共捕获鱼类75种,隶属14目49科63属;秋季捕获鱼类78种,隶属15目50科64属。春、秋两季鱼类空间结构均可划分为2个组群,经单因子相似性(ANOSIM)分析,不同季节的2个组群间均存在显著性差异。CCA分析表明,影响春、秋季鱼类群落分布的主要环境因子有温度、盐度、水深以及浮游动物。春季多样性指数平均值为1.65±0.60,丰富度指数为2.46±0.90,秋季多样性指数平均值为1.42±0.53,丰富度指数为1.89±0.60。CART分析表明,影响春季多样性和丰富度的主要因素有Chl.a、DO、水深、p H和浮游动物(磷虾类和浮游幼体);秋季多样性主要受温度、水深和盐度的影响,丰富度主要受水深和温度的影响。

新疆农田不同施肥区土壤昆虫群落丰富性与多样性

【目的】在新疆国家灰漠土土壤肥力与肥料效益长期监测基地,对10种施肥处理,即(1)撂荒(不施肥、不耕作、不种植,Aband.)、(2)对照(种植、不施肥,CK)、(3)施氮肥(N)、(4)施氮磷肥(NP)、(5)施氮钾肥(NK)、(6)施磷钾肥(PK)、(7)施氮磷钾化肥(NPK)、(8)施氮磷钾化肥+有机肥(有机氮和化肥氮的比例为7﹕3)(MNPK)、(9)化肥用量增加50%配施有机肥(1.5MNPK)、(10)化肥配施秸秆(SNPK)与新疆灰漠土区农田土壤昆虫群落之间的关系进行研究。【方法】采用改良干漏斗(Modified Tullgren)分离土壤(0～20cm)中的土壤昆虫,同时利用陷阱法收集活动在地表的各类土壤昆虫。【结果】两种方法共获得土壤昆虫4915只(未知标本128只),隶属9目33科。大型土壤昆虫个体数和类群数在Aband.处理中分布最多,中小型土壤昆虫则分别在N和PK处理中分布最多;MNPK处理土壤动物组成最丰富,N处理土壤动物分布最均匀。农田土壤昆虫类群分布受施肥影响极其显著(X0.05(9)=23.38,P<0.005),Aband.区土壤昆虫群落与其它施肥处理土壤昆虫群落差异极显著(P<0.01)。利用非度量多维标度分析法对土壤昆虫群落分类排序,则灰漠土土壤昆虫群落划分为5组,即NPK、MNPK、1.5MNPK和CK为一组,NP和PK为一组,NK和N为一组,SNPK和Aband.各为一组,表明土壤昆虫分布与肥料性质有关。主成分中前两个主成分解释总变量的98.51%,其中第一主成分反映了单施N肥和SNPK还田对土壤昆虫群落具有促进作用;第二主成分反映了1.5MNPK对土壤昆虫群落促进作用,表明施肥处理对土壤昆虫类群影响不平衡。【结论】新疆灰漠土区,肥料的种类与性质影响着土壤昆虫类群多样性与丰富性,且其影响具有不均衡性。

云南哈巴雪山植物群落和植物多样性海拔梯度分布格局

采用数量化群落分类法分析哈巴雪山植物群落类型和植物物种多样性沿海拔梯度的分布格局。结果表明:采用等级聚类和非度量多维标度排序方法可将云南哈巴雪山植物群落沿海拔梯度划分为6个植被亚型;哈巴雪山的植物多样性沿海拔的分布格局受"中间地带效应"影响较为明显,而与Rapoport海拔法则不甚相符;物种丰富度总体上符合单峰格局,但在中海拔地段物种丰富度谷、峰值连续出现;α多样性指数中的Shannon-Wiener指数曲线符合单峰格局,β多样性指数基本上也符合单峰分布,但中海拔地段起伏较大;哈巴雪山物种丰富度以及多样性指数沿海拔梯度呈现出较为复杂的规律,反映出山地小环境多样性特征,具体表现为群落类型间沿海拔梯度的交错分布和相互替代现象。

海南尖峰岭热带山地雨林生理生态功能群特征

在海南尖峰岭热带山地雨林,野外测定获得3个与植物-大气相互作用直接相关的生理生态特性指标(最大净光合速率、最大气孔导度和比叶面积),应用等级聚类分析和NMS排序方法对热带山地雨林的主要植物进行功能群划分,分析热带山地雨林4个演替阶段(初期、早期、中期和后期)生理生态功能群组成及其动态规律。结果表明:海南尖峰岭热带山地雨林的87个主要植物种类可划分为8个功能群,检验结果显示功能群间存在显著差异,而功能群内同质性较高;功能群的丰富度及相对多度在不同演替阶段差异显著;功能群的丰富度在演替初期最低,演替早、中期最高,演替后期略有降低;演替初期的优势功能群光合能力强,水分利用效率低,演替早、中期的优势功能群光合能力、水分利用效率均为中等;演替后期的优势功能群光合能力偏低,水分利用效率高。

东海中北部海域虾类群聚结构特征及空间分布

利用1998年5月（春）、8月（夏）、11月（秋）和1999年2月（冬）在东海26°00′~33°00′N、127°00′E以西海域的虾类资源调查资料,采用聚类分析和非度量多维标度排序（nMDS）法,对该海域虾类的种类组成、优势种和多样性等群聚结构特征进行了分析,并研究了虾类群聚结构的空间分布变化。结果表明：共鉴定到的71种虾类中,对虾科和管鞭虾科种类数为最多,优势种为假长缝拟对虾Parapenaeus fissuroides、戴氏赤虾Metapenaepsis dalei、方板赤虾Metapenaepsis tenella、鹰爪虾Trachypenaeus curvirostris、中华管鞭虾Solenoceracrassicornis和葛氏长臂虾Palaemon gravieri等17种,其中,春季的优势种数量为最多（14种）,秋季次之（13种）,夏、冬季则较少（均为10种）。虾类多样性指数（H′）秋季为最高,夏、冬季次之,春季则最小。东海中北部海域虾类可划分为A、B、C 3个群聚,A群聚主要分布在30°30′N以北海域,主要种类有哈氏仿对虾Parapenaeopsis hardwickii、细巧仿对虾Parapenaeopsistenella、鹰爪虾、中华管鞭虾和葛氏长臂虾等广温、广盐性种类;B群聚主要分布在28°30′~30°30′N海域,主要种类有须赤虾Metapenaepsis barbata、大管鞭虾Solenocera melantho、凹管鞭虾Solenocera koellbeli和东海红虾Plesionika izumiae等高温、高盐性浅海种;C群聚主要分布在28°30′N以南海域,主要种类有菲赤虾Metapenaepsis philippi和九齿扇虾Ibacus novemdentatus等高温、高盐性外海种。不同类型群聚的空间分布呈现重叠交错,故没有明显的划分边界,但密集分布的海域有所不同。不同群聚间虾类组成的季节变化具有一定的连续性,这保证了整个海域虾类分布的稳定性。

干旱区典型湖泊湿地主要植物生态种组分析

根据2007年7—9月新疆艾比湖湿地25种主要植被在47个调查样地的存在-缺失数据,应用非度量多维标度(NMDS)方法研究了干旱区典型湖泊湿地内植物群落生态种组的划分,并与系统聚类分析结果做了比较分析。研究显示:艾比湖湿地的主要植物种划分为5个生态种组,各生态种组内的植物种之间具有相似的生境和生态位;NMDS是基于高维数据非线性迭代的降维排序方法,与传统的生态种组分析方法相比较,NMDS充分抽取了植被在样地内非线性集聚分布的信息,因而其种组划分结论更符合实际调查结果,也更为可靠、有效。研究结果从生态种组的视角为艾比湖湿地生态恢复和保护植物多样性提供更具有实践价值的参考依据。

山东近岸3处人工鱼礁区VPUE的分析研究

基于2012—2013年对威海小石岛、威海俚岛、日照前三岛鱼礁区的渔获物调查结果,采用各物种的VPUE(The value per unit effort),确定了3处人工鱼礁区和对照区的主要经济物种并对其进行对比分析,检验了3处人工鱼礁区是否可以提高当地渔业收益;采用非度量多维标度分析方法(MDS)分析了3处鱼礁区和对照区的VPUE结构并进行了差异性分析。研究表明,在3处鱼礁区之间以及鱼礁区和对照区之间的主要经济物种的种类和价值贡献率都具有明显的差异;3处鱼礁区的VPUE结构在鱼礁区之间具有明显的差异(R=0.414,P=0.003),在季节之间不具有明显的差异(R=-0.052,P=0.637>0.05);3处人工鱼礁区都能提高当地渔业收益;3处鱼礁区的VPUE相对于对照区平均增加了160.8%,俚岛、前三岛和小石岛人工鱼礁区的VPUE分别增加了312.7%、98.3%和71.3%。

撒布型无线传感器网络节点定位算法

针对撒布型无线传感器网络提出了基于非度量多维标度的NMDS-MAP算法及NMDS-MAP(P)算法,两种方法采用TDOA等测距技术测量节点间距,利用非度量多维标度技术对未知节点进行定位,前者是集中式算法,后者是分布式算法。理论分析与仿真实验表明,两种算法具有较高的定位精度与健壮性。

面向城市新区水网构建的蓝绿灰空间布局评价体系初探

城市水系是缓解城市热岛效应、提升城市碳“汇”能力、彰显城市景观文化的重要载物,合理的城市蓝绿灰空间布局对促进城市水系构建意义重大。为能够定量评价城市新区水系构建前后蓝绿灰空间布局合理性,文章采用非度量多维标度排序、模糊逻辑法、四分法等方法筛选了城市蓝色空间、绿色空间、灰色空间3个准则层的评价指标,构建了城市蓝绿灰空间布局评价指标体系,并应用于上海市临港新城核心区。评价结果显示,临港核心区蓝绿灰空间布局合理性空间异质性明显,西部及中部区域明显优于东部,合理的水系构建与区域蓝绿灰空间布局合理性密切相关。

莱州湾游泳动物群落结构研究

本文根据2010和2011年春季(5月)、夏季(8月)、秋季(10月)和冬季(12月)进行的8航次调查数据,研究了莱州湾游泳动物群落格局及其与环境因子关系。结果显示,调查共捕获游泳动物85种,2011年生物量略高于2010年;生物量季节间差别较大,各季节生物量排序为夏季、秋季、冬季和春季;不同年间相同季节生物量差异多不显著(秋季除外);除2010年春季外,其余季节均为鱼类生物量最高,甲壳类次之,头足类最低;从全年调查平均值来看,莱州湾西侧游泳动物生物量(60.2kg/h)明显高于东侧(33.4 kg/h)。根据8航次31个主要种类生物量聚类分析,莱州湾20调查站位可划分为4组:组Ⅰ由位于调查海域东南的3个站位组成,组Ⅱ由位于调查海域东部及中部的8个站位组成,组Ⅲ由调查海域西北部(黄河口南侧)的3个站位组成,组Ⅳ由西部6个站位组成。组I浮游植物丰度、浮游动物生物量、游泳动物生物量和游泳动物多样性指数在各组中均最低,而底栖动物生物量最高;组Ⅲ和组Ⅳ的浮游植物丰度、浮游动物生物量以及游泳动物生物量高于组Ⅰ和组Ⅱ。ANOSIM分析表明,各聚类组间群落结构虽有不同,但差异并不显著。DCCA分析表明,温度、盐度、底栖动物生物量以及浮游植物丰度是影响游泳动物群落的重要因子。研究表明,目前莱州湾游泳动物群落总生物量处于较低水平,特别是春季生物量下降尤为严重;生物量的季节分布发生了较大的改变,春季生物量极低,夏季生物量相对较高;底层鱼类比例下降的趋势有所逆转,头足类比例明显增加。莱州湾游泳动物群落格局异质性较低,可能与莱州湾生境异质性低以及人类剧烈干扰密切相关。

不同播期对惠东冬种马铃薯农艺经济性状和病害发生的影响

播期的选择决定了冬种马铃薯收获的品质和产量,但各地在播期选择上随意性很强。大田试验设在广东省最大的冬种马铃薯基地-惠东县,设计从10~12月较大时间跨度的播期范围,研究不同播期对马铃薯的农艺性状、经济性状及主要病害发病率的影响。结果表明：11月中旬之前播种的马铃薯,单薯重较高,干物质积累较多;而11月下旬~12月上旬播种的马铃薯,产量较高,病害发生较少。非度量多维标度（NMDS）排序结果显示,11月下旬和12月上旬播种的各平行样品之间性状比较接近,可获得稳定的收获预期。在供试条件下,适当晚播可提高冬种马铃薯的产量和减少病害的发生。

浙江七星列岛海洋特别保护区主要鱼类功能群划分及生态位分析

为揭示七星列岛省级海洋特别保护区鱼类群落现状,于2014年秋季(11月)和2015年春季(5月)进行底拖网调查。利用生态位测度、非度量多维标度排序和等级聚类等方法对该海域鱼类功能群组成及生态位特征进行了研究。结果表明,该区鱼类可划分为浮游生物食性、底栖动物食性、游泳动物食性、浮游生物/底栖动物食性、底栖动物/游泳动物食性和杂食性6个功能群。浮游生物食性、底栖动物食性和底栖动物/游泳动物食性功能群是秋季优势功能群,浮游生物食性、游泳动物食性和杂食性是春季优势功能群。秋季,主要鱼类生态位宽度值变化范围为0.28–3.84,其中龙头鱼(Harpodon nehereus)、六指马鲅(Polydactylus sexfilis)、赤鼻棱鳀(Thrissa kammalensis)、红狼牙鰕虎鱼(Odontamblyopus rubicundus)、海鳗(Muraenesox cinereus)、尖头黄鳍牙鱼或(Chrysochir aureus)和叫姑鱼(Johnius belengerii)的生态位宽度值较高;春季生态位宽度值变化范围为0.36–3.16,其中带鱼(Trichiurus lepturus)、日本鳀(Engraulis japonicus)、蓝圆鲹(Decapterus maruadsi)、刺鲳(Psenopsis anomala)、龙头鱼和镰鲳(Pampus echinogaster)的生态位宽度值较高。秋季,主要鱼类生态位重叠值在0–0.94之间波动;春季,主要鱼类生态位重叠值在0–0.92之间波动。以丰度数据平方根为基础,利用非度量多维标度排序和等级聚类分析,主要鱼类秋季可以分为4组,而春季可以分为3组。上述结果表明,保护区鱼类群落的营养结构和空间结构较好。