Fiber-Loop Ringdown Multi-Function Sensors

We demonstrate a fiber-loop ring down multi-function sensors system, which can be used to measure refractive index and curvature simultaneously. Good agreement has been found between theoretical analyses and experimental results. It has great potential for sensor applications.

Study on Multi-effect Time Parameters of Ergonomic Validity Index in Low-carbon Residential Kitchen

In the study on functional low-carbon ergonomic validity in buildings,ergonomic validity is different from resource validity which is easy for quantitative analysis. To eliminate the complexity and uncertainty impacts of human factors on quantitative study,it proposes a method of building a parameter of ergonomic validity—multi-effect time by using cardiotachometer to record heart rate change,being used to evaluate the functional low-carbon ergonomic validity targeting at the ontological characteristics of kitchen. This method is used to determine the physical consumption intensity( multi-effect) through heart rate incremental relation based on the principles of physiology and ergonomics,and to confirm the ergonomic validity of environmental factors by the time to complete standard work as well as multi-effect quantitative analysis. The test results show that,under the kitchen operating conditions,the multi-effect( ME) can properly reflect the real-time status of the operator and is easily operated; the parameters obtained are not significantly related to the physiological status of the operator,and multi-effect time( MT) is sensitive to the physical consumption brought about to the operator due to kitchen environmental factors; thus,it can be taken as an objective index,which is simple and easy to operate in residential kitchen functional low-carbon evaluation.

基于“三生”空间的湖南省土地利用格局及多功能演变

为了增强土地的多功能性,缓解土地资源紧张和功能性较弱等问题。该研究基于“三生”空间视角,通过“要素-结构-空间-功能”的土地利用多功能机制,构建多功能评价指标体系,采用熵值法和TOPSIS法对其土地利用多功能水平进行评价。同时借助ArcGIS软件,采用土地利用空间转移模型、土地利用动态度等空间分析方法对该区域2000—2020年土地利用格局演变特征进行分析。最后基于“空间+功能”的双视角探析土地利用空间格局演变与功能转变之间的动态关系。结果表明:1)2000—2020年湖南省土地利用“三生”空间格局演变波动较大,生产空间与生态空间收缩,生活空间扩张;其中又以生活空间扩张显著,生产空间与生态空间之间转换较为频繁为主要特点,是造成湖南省土地利用“三生”空间波动重组的主要因素。2)区域分布格局,生产空间主要分布于省北部的常德、益阳、岳阳以及中部衡阳、娄底、邵阳、永州4市交界的中心区域;生活空间主要分布于以长株潭城市群为中心的核心分布区以及各市城市中心区域;生态空间分布面积最广,主要分布于省西部及西南部丘陵山地区域,以及位于省北部的洞庭湖水域区等;区域变化以环长株潭区域土地利用格局演变更剧烈,其次是东、西、南三面山地区域;动态度结果显示全省土地利用总体动态变化率有提升态势。3)2000—2020年土地利用“三生”功能水平呈现逐年递增趋势,生态功能评分最高,变化最明显,生产功能次之,波动中水平趋于稳定,生活功能最低,呈逐年提升趋势;区域间水平差异由低水平高差距向高水平的相对均衡转变。4)土地利用空间格局变化与功能转变之间具有较大的关联性,尤其在时序变化上呈现一定的变化规律,最后基于“空间+功能”的土地利用多功能机制,对两者关系进行了一次有益尝试。在“一对多”机制关系研究中,未来需要结合土地多功能测度方法更加准确识别“三生”空间和功能之间的相互关系。

洞庭湖流域生态状况时空分异及影响因素

掌握生态状况时空特征及影响因素,是国土空间的优化和生态功能的提升的关键。目前研究大多侧重于生态系统结构或功能的单一变化,尚未综合考虑人为干扰因素,导致生态修复分区以单一生境或要素的修复为主,无法较好地解决人地关系矛盾。以洞庭湖流域作为研究区域,利用景观格局指数、InVEST模型分析了2000年和2018年景观分布特征和生态系统服务,运用模糊推理算法探究2000—2018年洞庭湖流域生态状况特征,基于此揭示人类-自然因素对生态状况的影响。结果表明:(1)洞庭湖流域整体景观更加破碎化,景观形状趋于复杂,聚集程度不断下降,景观类型更加离散。(2)研究期间,食物供给服务呈现稳定上升的趋势,生境质量服务和碳储量服务总体呈下降趋势。(3)洞庭湖流域生态状况整体转好,生态指数上升区域(74%)明显大于下降区域(26%)。生态系统退化区域主要分布在人口较为密集、城市化水平较高的城镇地区,而生态恢复区域多分布在远离各城市中心的山地丘陵区域。(4)洞庭湖地区各影响因素对生态系统退化的影响显著性最高的地区主要分布在生态系统退化的高值区和人类活动强度较为集中的地区,具有显著影响的地区重心逐渐由西部转移到东部。其中,人口密度、GDP、路网密度和夜间灯光指数对洞庭湖地区的生态系统退化主要表现为负相关关系。坡度、降水量和日照时数对生态系统退化产生的正向影响呈逐渐增强的趋势。本研究利用模糊推理方法计算出洞庭湖流域的生态指数,从而识别出生态退化区域,并揭示了其影响因素,为区域生态保护修复规划提供了科学依据。

森林生态系统服务多功能性:概念、指标和经营模拟模型

森林生态系统同时提供多种功能和服务的能力,被称为森林生态系统多功能性,可分为生态系统功能多功能性和生态系统服务多功能性。近年来,生态学领域对生物多样性与多功能性关系机理、多功能性驱动因子等进行了大量研究,这些研究持续成为热点。然而,这些研究成果在实际应用,尤其是在指导森林经营实践方面,尚显不足。森林经营一直以实现多种功能或服务的最大化为目标,但目前还缺乏与生态学中多功能性理论研究的有机联系,迫切需要将二者结合。本文对国际国内森林生态系统服务多功能性的概念、指标、评价方法、经营模拟和优化模型进行了综述,认为预测森林生态系统服务及多功能性、在森林经营单位层面实现多功能性最大化是将来的研究方向。因此,需要加强森林经营模型模拟研究,寻找减少不同服务间冲突、增加协同(即增加多功能性)的经营策略,回答森林经营和气候变化如何影响生态系统服务间的权衡和协调关系及其时空变化等理论和实际问题。

河流岸线生态服务功能评价指标体系与评价方法研究

河流岸线是构成河流自然生态空间的重要组成部分,近年来受人为活动影响,河流岸线生态服务功能受到破坏,为精准开展河流岸线修复,亟需制定有针对性的河流岸线生态服务功能评价指标体系和评价方法。对河流岸线的类型、结构进行了分析,在国内相关研究成果以及水利、生态环境、海洋等行业有关技术规范的基础上,依据科学性、全面性、独立性和可操作性原则,经过初步梳理和综合遴选筛选了河流岸线生态功能评价指标;综合相关技术规范以及研究成果,确定了各评价指标的效用赋值,并制定河流岸线生态服务功能评价方法。结果表明:1)河流岸线可分为生态保护型岸线与生态修复型岸线,前者可细分为植被良好型、沙漠型以及岩石型3类,后者可细分为堤防型、农田型、村落型、养殖塘型、城镇型、河口型以及复合型7类。河流岸线具有防洪、控制侵蚀、保护水质、生物栖息、景观功能5项生态服务功能。2)构建的河流岸线生态服务功能评价指标体系包括目标层、准则层和指标层,其中目标层为河流岸线生态服务功能,准则层为河流岸线所具备的5项生态服务功能,指标层包括防洪达标率、堤防安全、植被覆盖率、岸坡稳定性、排污口布局合理程度、生态缓冲带状况、生物多样性指数、植物群落状况、水鸟状况、景观生态价值、景观舒适度11项评价指标,对各项指标根据总体评价进行五级效能赋值。3)运用层次分析法确定各评价指标的权重,采用多属性效用理论计算河流岸线生态服务功能综合指数,将河流岸线生态服务功能划分为优、良、中、差、极差5个等级,以评价河流岸线生态服务功能状况。研究可为识别河流岸线生态问题、评估河流岸线生态修复成效、健全河流岸线管理长效机制等提供依据和参考。

基于ISOA-SVR模型的短期网络舆情预测

网络舆情传播具有时效性和小样本特征,提出一种改进海鸥算法优化支持向量回归的网络舆情预测模型ISOA-SVR。为提高SOA算法的性能,设计sigmoid函数非线性收敛因子实现种群迁徙与攻击阶段的平滑转换;引入精英个体多阶段动态扰动避免局部最优;设计正余弦优化指引种群位置二次更新,提高局部寻优能力。SVR学习效率高、逼近能力强,但对参数初值敏感、泛化能力仍有不足,利用ISOA算法对SVR优化调参,构建网络舆情预测模型ISOA-SVR。实验结果表明,ISOA-SVR数据拟合度更高,稳定性和收敛性表现更好。

犹豫模糊多属性综合评价方法及应用

针对单传感器获取水域数据不精确等问题,使用多传感器采集同质数据,首先根据犹豫模糊集理论特点对数据以模糊矩阵形式进行融合,并采用组合赋权法确定属性权重,运用综合模糊评价指数对水样本进行评价。其次,通过分析目前各水质评价方法的不足之处,在原有综合模糊评价方法的基础上提出了一种基于犹豫模糊理论的多属性综合评价模型,解决了原有模型计算量大的问题。最后使用得分函数计算出犹豫模糊多属性综合评价算法下的评价指数,与传统模糊综合评价法进行对比分析,验证了该算法的合理及有效性,为多指标水质评价应用提供了更简便和客观的计算方法。

电网多源异构缺失数据最优投影整合算法研究

电网多源异构数据分散性较强,导致数据随机缺失问题严重,影响电网整体运行的管理质量。研究了一种电网多源异构缺失数据最优投影整合算法。首先,引入拉格朗日差值方法填充电网多源异构数据中的缺失值。其次,采用经验模态分解方法消除电网多源异构数据中的噪声。最后,建立投影指标函数,将高维电网多源异构数据经过投影处理后转变为一维的投影值。计算模糊聚类迭代适应度,利用混沌文化差分进化算法寻找电网多源异构数据的最优投影方向,完成缺失数据的整合。试验结果表明,所提算法的数据去噪效果较好,去噪后电网多源异构数据并未出现失真现象,并且能够在提高整合精度的同时确保算法运行的稳定性。所提算法数据整合精度受数据缺失的影响较小。该研究能够提高电网多源异构数据的质量,有助于提高电网运行管理水平。

含双馈风电的多区域微网采样负荷频率控制

双馈风电作为新能源被大量并网连接在微网系统中,其发电出力的不确定性严重影响了微网系统的频率稳定,为此提出了考虑H_(∞)性能指标的多区域微网采样负荷频率控制方法。首先,将双馈风电接入多区域微网模型的负荷位置,结合H_(∞)控制与采样控制,建立考虑H_(∞)性能指标的含双馈风电多区域微网采样负荷频率控制模型;其次,利用增广双边泛函和线性矩阵不等式,推导出了与采样周期和H_(∞)性能指标相关的稳定性判据和控制器参数的求解方法;最后,仿真结果验证了所提采样控制方法对外界扰动具有较强的鲁棒能力。

中国土地利用多功能性动态的区域分析

当前,国际学术界针对土地利用的研究正由土地利用格局变化向土地空间多功能变化及其可持续性的方向发展,其宗旨是确定和度量土地多元化利用所提供的产品、服务和功能,及其带来的环境和社会经济效应,实现对土地利用的科学管理。基于可持续发展三维度的理念及其指标体系,界定并定量评价了我国区域土地利用的10项功能,深入研究了在经济快速发展、生态环境保护紧密相随的过去20a间,各项功能的时空变化特征。研究表明,我国土地多功能性的10项功能中,就业支持功能表现出区域增减不一的特点,生态过程维持功能具有高度的稳定性。健康保障、交通功能、居住家园、生物性土地生产、人工化土地生产、资源供给与维持、污染接收器、景观与文化支持功能在各个区域得到了不断改善与提高,但各个功能变化的强势区和弱势区在时空分布上表现出了很强的区域性特点。区域自然条件禀赋、社会经济条件以及土地利用政策在功能变化中起着关键作用。研究结果揭出中国区域土地多功能性尚存在巨大的提升空间;土地政策应具有系统性、功能针对性和时空针对性,并应关注土地利用功能变化的链发效应。

生态系统服务多样性与景观多功能性——从科学理念到综合评估

生态系统和景观是构成地球表层系统的基本功能单元。从对人类生存和发展支撑作用以及人类对环境合理利用和保护的角度,逐渐形成了生态系统服务和多功能景观的科学概念,相关的理论和应用研究也很快成为学术热点。但是从国内外主要进展上看,生态系统服务和景观多功能性的定量化研究都还比较薄弱。生态系统与景观具有等级关联性,前者是构成后者的基本要素,生态系统服务和景观功能具有同源性。因此,将生态系统服务与景观多功能性研究紧密结合既有现实基础又能够深化彼此研究的定量化水平,并进一步提出了生态系统服务与景观多功能性综合定量研究的整体性框架。从当前国内外研究文献看,该框架具有可行性,可以作为进一步深化生态系统服务和景观多功能性研究的现实途径。

莱州湾西部海域海洋生态系统健康评价的结构功能指标法

海洋生态系统健康属于一个新的领域，目前尚没有十分明确的定义。生态系统健康评价需要基于生态系统的结构、功能过程来确定指标。本文采用结构功能指标评价分析方法，以莱州湾西部海域为研究对象，利用层次分析法确定了评价因子的层次关系和重要度，建立了海洋生态系统健康综合评价指数模型。评价结果显示，莱州湾西部海域生态系统健康程度总体属一般，部分海域已达较差状态。经过与实际情况在空间以及时间上的对比，说明评价结果基本是合理的，证明了所采用的方法具有一定的应用价值。

基于VEGETATION数据的区域生态系统质量评价之二--生产能力指数评价

区域生态系统生产能力指数是评价其生态功能的重要指标之一。文章构建了区域生态系统生产能力指数评价模型，并对中国1998～2004年间区域生态系统生产能力进行评价，发现中国各区域生态系统的生产能力在时空发布上差异巨大，在空间上呈现从西北往东南逐级变好的趋势，西北最差。在时间分异上，区域生态系统生产能力呈现明显的季节性发布，尤以北方地区最为明显：

农田生态系统服务及其价值的研究进展

农田生态系统在人类控制下已逐渐演变成了提供农产品的集约化生产系统。尽管与自然生态系统相比,农田生态系统服务功能有所下降,但其在提供农产品的同时还在向人类提供大量的生态服务。近年来,生态系统服务稀缺性变得越来越突出,农田生态系统的多功能性受到了空前的重视。本文首先明确了农田生物多样性是农田提供多种生态系统服务的基础,然后回顾了2000年以来国内外农田生态系统服务及其价值化领域取得的主要研究进展,包括对农田产品供给、碳汇、土壤保持和养分循环、水调节等功能的评价以及对农田生态系统服务及其价值化的综合研究。与此同时,我们也应该注意到农业生产还对人类社会和自然环境产生了各种消极影响,认识到权衡农田生态系统在农业生产中的各项利弊的重要性。通过对比不同农业生产模式对农田生态系统服务供给的影响,提出未来发展多功能农业将是实现农田对人类福祉最大化的重要方向。最后,文章指出我国发展多功能农业的主要措施是:(1)确保18亿亩耕地在空间上的存在;(2)与森林、草地、湿地、水域等其他自然生态系统在空间上合理配置;(3)在农业区域充分发展以观光休闲功能为主的休闲农业,实现农田生态系统社会文化价值;(4)逐步实施农业生态补偿。

基于系统论的土地利用多功能分类及评价指标体系研究

基于系统论中要素–结构–功能原理,对土地利用系统多功能进行系统识别和分类,建立土地利用多功能分类体系;从经济–社会–生态维度构建多尺度、多层次的土地利用多功能评价指标体系,并对指标数据的获取和空间化方法进行初步探讨。结果表明,土地利用多功能具有多层次性和区域性,应针对不同的区域背景和研究尺度建立相应的分类与评价指标体系。将土地利用功能与土地利用结构相联系,并将评价尺度延伸至地块这一微观尺度,拓展和丰富了土地利用多功能研究的范围与内容,为土地利用多功能研究提供新的思路和途径。

水源涵养型重点生态功能区生态状况变化研究

水源涵养型重点生态功能区对于保护中国大江大河源头区及水源补给区具有重要意义。文章以生态系统状况指数为指标,通过生态系统组成与结构、生态系统生产能力、生态系统服务功能分析了2000-2010年中国水源涵养型重点生态功能区的生态状况变化态势。结果表明水源涵养型重点生态功能区以森林和草地生态系统为主。2000-2010年,三江源区和若尔盖区生态系统状况整体表现为好转,甘南区、祁连山区和南岭山地区生态系统状况整体表现为基本稳定大小兴安岭区、长白山区和阿尔泰山地区生态系统状况整体表现为轻度退化。大小兴安岭区退化面积占该区面积的比例最大,为42.54%;三江源区和祁连山区退化面积比例较小,分别为6.26%和6.93%。大小兴安岭区、长白山区和南岭山地区以轻度和中度退化为主,阿尔泰山地区以中度和重度退化为主,甘南区以轻度退化为主。

基于生态水文阈值调控的内陆干旱区水资源多维均衡配置研究

针对内陆干旱区城市发展和生态环境保护的强烈互斥性,在整体识别内陆干旱区水循环与生态演变耦合作用机理上,构建基于生态水文阈值调控的水资源多维均衡配置模型。模型分3个层次:以流域为单元的水资源系统耗水总量和地下水采补平衡;以行政分区为单元的经济社会系统水量平衡和水土平衡;以河道关键控制断面和灌区为单元的生态环境系统水生态平衡和水盐平衡,并给出相应的多重循环迭代算法。将该模型方法应用于我国内陆干旱区——塔里木河流域,结果显示:在平枯水平年通过累计新增节水灌溉面积85.1万hm^2,累计退减基本农田外灌溉面积41.5万hm^2,累计退减国民经济用水量为75亿m^3,可实现该地区水资源-经济社会-生态环境复合系统的有序良性演化和高效均衡发展,验证了该方法的可行性。

长江河口海域生态系统健康评价指标体系及其初步评价

基于结构功能指标体系评价法,利用层次分析法构建长江河口生态系统健康评价指标体系,并选择2002年至2004年8月生态调查数据对其进行初步的定量评价.结果表明,可以通过物理化学指标、生态学指标和社会经济学指标三大类30个指标来建立长江河口生态系统健康评价指标体系;2002年至2004年8月长江河口生态系统的整合健康指数(IHIYRE)分别为3.09,3.17和4.36,均低于系统健康指数值(5),河口生态系统总体上处于健康与不健康之间(3≤IHIYRE≤5).而且,从目前河口海域的污染现状来看,这一海域的水体富营养化比较严重,且状态比较稳定,使其恢复到健康状态需要投入巨大的物质和能量.

森林多功能评价与表达方法

以大边沟林场为例,采用多学科交叉融合的方法,对森林多功能评价与表达方法进行了研究。从森林多功能经营的需求与森林自身特点出发,提出了基于小班森林多功能经营要求的计量与评价方法,对14个小班的水土保持与水源涵养、减少温室气体、保护生物多样性和可持续木材生产等主要功能进行了评价。引入雷达图法,提出了多功能值和多功能指数的概念及其计算公式,用以表达小班整体功能,划分为优势齐备型、稳定平衡型、弱势缺失型等3个多功能类型。建立多种评价指标对小班多功能进行评价,用相对值比较法,即用"高、中、低"表达小班各种功能大小,并以此为基础,将各小班的多功能用雷达图方法全面表达,实现小班层次的多功能与整体功能评价与表达一体化。