空间植物栽培装置方案与验证

为满足空间植物培养的需求,基于空间微重力环境和平台资源约束,开展了根部水分和养分控制、栽培室大气环境控制、光环境控制等方面的空间植物栽培装置方案研究。研制了具有水分/养分供应、大气环境控制、光源、测量与控制、栽培室和根盘等6个功能模块的空间植物栽培装置。开展了装置的集成与调试,对装置各功能模块设计合理性进行验证。最后利用组合体试验平台,进行装置各功能模块集成性能验证、植物功能评价验证(生物学特性、物质和能量交换、营养品质和生物安全性等)及植物栽培流程验证(流程合理性、资源需求及保障、与环境之间的相互影响)。验证结果表明:水分供应、养分供应、大气环境控制、植物光照控制和参数测量控制等性能良好,能够满足植物培养对各类生长环境条件的需求;生菜生长旺盛,生产效率101.31 g(鲜质量)·(kWh)^(-1)·d^(-1)·m^(-2),光能利用率0.31 g(干质量)·mol^(-1)光子,富含各种营养,食用安全。装置方案和植物栽培流程合理可行,性能良好,具有较高的植物生产能力。研究结果为后续开展空间植物栽培装置研制奠定了技术基础。

面向密集场景的空天地网络资源分配算法

空天地网络具有覆盖范围大、吞吐量高、弹性强等优点。该文针对大量用户并发接入、网络负载不均衡所引发的网络拥塞、服务质量恶化等问题,提出一种面向密集场景的资源分配算法。首先以用户需求为中心,根据不同类型用户任务的偏好来构建用户效用函数,然后基于匹配博弈的网络选择算法和结合对偶上升法的功率控制算法来实现负载均衡,优化资源分配方案。实验表明,相较于传统策略,所提策略整体用户接入率至少提高35%,时延和吞吐量方面性能提升超过50%;在密集场景下,能更有效地均衡负载,提升网络性能。

交通与土地利用要素供给对通勤圈空间特征的协同优化机制——以武汉市为例

在交通矛盾日益制约大城市高质量发展的背景下,基于居民时空大数据的通勤圈空间特征研究为精细化交通与土地利用等要素配置提供了有效视角。以武汉市为例,利用手机信息数据识别出商业(务)型、工业型两类通勤圈,结合情景模拟探究交通与土地利用要素供给对通勤圈形态变化及内部交通结构特征的协同影响。研究发现:(1)商业(务)型通勤圈呈现“圈层+轴带”和“核心集聚+圈层扩展”两种结构模式;工业型通勤圈则呈现“纺锤模式”布局,通勤方向性更为明显。(2)轨道交通要素供给会重点影响通勤圈的形态、拉长通勤距离;土地利用要素的紧凑布局有利于促进通勤圈圈层集聚,缩短其通勤距离和时耗。针对两种类型的通勤圈,从促进通勤圈绿色出行的角度提出完善交通设施布局和服务设施配套的优化策略。

流域国土空间水资源承载力评价及保护方法研究

量化测度水资源承载力并制定相应的水资源保护措施,对于区域国土空间可持续发展极为重要。运用DPSIR框架,评价了梁子湖流域的水资源承载力,并对评价结果进行空间落位。基于评价结果,使用FLUS模型模拟未来发展趋势,划定了区域国土空间功能优势区,并综合评价模拟结果,确定了梁子湖流域的水环境保护格局。从量化测度和情景模拟两个方面构建了一套切实可行的流域国土空间水资源保护规划技术路径,可为区域水资源保护目标导向下国土空间规划与生态保护提供参考。

一种低复杂度的正交时频空系统接收机设计

正交时频空(OTFS)调制可以将时间和频率选择性信道转换为时延-多普勒(DD)域的非选择性信道,这为高速移动场景建立可靠的无线通信提供了解决方案。然而,在车联网等复杂的多散射场景下,信道存在严重的多普勒间干扰(IDI),这给OTFS接收机信号的准确解调带来了极大的挑战。针对上述问题,该文提出一种联合稀疏贝叶斯学习(SBL)和阻尼最小二乘最小残差(d-LSMR)的OTFS接收机设计。首先,根据OTFS时域和DD域的关系,采用基扩展模型(BEM)将信道估计问题转换为基系数恢复问题,精准估计包括多普勒采样点在内的DD域信道。然后,提出一种高效的转换算法将基系数转换为信道等效矩阵。其次,将信道估计中估计得到的噪声,用于d-LSMR均衡器中进行信道均衡,并利用DD域信道矩阵的稀疏性实现快速收敛。系统仿真结果表明,与目前代表性的OTFS接收机相比,该文所提方案实现了更好的误码率性能,同时降低了计算复杂度。

苏南水网地区蓝绿空间格局多情景模拟预测

【目的】模拟预测苏南水网地区蓝绿空间格局多情景发展趋势,探究促进地区可持续发展的情景方案。【方法】以江苏省苏州市吴江南片区为例,设置自然发展、生态保护优先和城镇发展优先等3种情景,借助CA-Markov模型,对2030年蓝绿空间格局变化趋势进行多情景模拟分析,并运用形态学空间格局分析(MSPA)和景观连通性评价解读蓝绿空间景观生态结构与生态格局特征。【结果】不同发展情景下蓝绿空间规模与格局变化差异显著。自然发展和城镇发展优先情景下,蓝绿空间面积呈现加速减少趋势,分别减少了3626.37、7145.74 hm^(2)。蓝绿空间核心区、孔隙等形态类型负向变化剧烈,蓝绿空间破碎度增加,连通性降低。生态保护优先情景与自然发展和城镇发展优先情景相比,蓝绿空间面积分别增加了2904.30、6423.67 hm^(2),蓝绿空间核心区等形态类型增幅明显,孔隙率显著降低,蓝绿空间破碎度降低,连通性增强。【结论】自然发展和城镇发展优先情景对水网地区蓝绿空间呈现负向影响趋势,生态保护优先情景在维持蓝绿空间面积与格局稳定,改善蓝绿空间连通性方面效果显著。

基于PLUS模型的大连市“三生”空间时空演变与多情景模拟

通过构建“三生”空间分类体系,借助土地利用转移矩阵和PLUS模型探究并预测大连市“三生”空间的时空演变特征,为评估国土空间状况和制定协调开发措施提供有效支持。结果表明:①大连市“三生空间”多功能性显著,生产主-生态副-生活次和生态主-生产副空间分布最广,占比分别为40%、30%。②2000-2020年,生活主-生产副和生态主-生产副空间分别增加592 km^(2)和491 km^(2);生产生态均衡-生活副空间减少了921 km^(2);其余空间较稳定,呈现先增后减规律。③2030年自然发展情景相对稳定需注意耕地减少带来的粮食安全问题;经济优先情景生态风险增加,需建立监测机制;生态保护情景提高了生态空间占比,但需平衡生态要素的结构及经济、社会、环境的整体效益。研究可为大连市国土空间规划提供一定的参考。

干旱地区河槽暗蓄雨洪资源化利用模拟

目的 研究利用雨洪资源解决干旱地区用水短缺问题,提出利用河槽暗蓄收集雨洪最佳工程方案,为该类工程的设计提供参考。方法 应用Visual Modflow软件模拟研究辽西喀左地区内第二牤牛河流域中不同调蓄方案和拦蓄入渗方案对河槽暗蓄雨洪资源化的影响。结果 通过不同调蓄方案的对比,采用可调控悬挂截渗坝代替现有截渗坝时,雨洪资源利用率可提高至20.3%;通过不同拦蓄入渗方案的对比,“不清河床+坑塘+拦水堰”方案的雨洪资源入渗量为天然条件下雨洪资源入渗量100倍以上。结论 河槽暗蓄雨洪资源化工程最佳的拦蓄入渗和调蓄组合方案为在“不清河床+坑塘+拦水堰”的情况下采用可调控悬挂截渗坝,可显著提高雨洪资源利用率。

场景理论视域下单位大院邻里公共空间场景化更新设计研究——以许昌市许通家苑为例

单位大院作为我国特定历史时期的物质见证,蕴含一定的历史价值与特色文化内涵,然而其独特性在城市发展过程中逐渐式微。目前,在“后单位制”这一相对历史时期,单位大院的更新实践研究随着当前我国存量更新城市建设发展模式的深化逐步转入高质量发展阶段。本研究基于场景理论及其研究体系,总结单位大院在社区建设、社区邻里生活和城市发展三个方面的价值意义,从物质结构与主观认识两大层面解析单位大院邻里公共空间要素,构建研究框架;以许昌市许通家苑为例,基于研究框架分析单位大院空间现状问题,根据场景价值意义维度提出单位大院邻里公共空间场景化更新设计策略,以期为“高质量发展”要求下的单位大院更新设计提供参考。

多情景视角下云南省“三生”空间变化模拟与效应评价

[目的]优化国土空间开发格局和统筹协调“三生”空间格局配置,是实现未来可持续发展的重点任务和根本途径。[方法]以云南省土地利用为基础,结合自然和社会发展因素,采用MOP-PLUS耦合模型模拟2030年经济优先、生态优先和协同发展3种情景下“三生”空间及效应变化。[结果](1)3种情景下经济效益分别增长40.29%,32.10%,34.79%,生态效益分别减少0.89%,0(未变),0.06%,生境质量均值分别下降0.78%,0.38%,0.43%,空间冲突强度均值分别增长2.79%,下降1.21%,下降2.32%;(2)3种情景生活空间均呈上升、生态空间呈下降趋势,生产空间仅在经济优先情景有较小增长;均存在生活空间侵占生产空间、生产空间再掠夺生态空间的情况,生活空间扩张呈中心向四周蚕食趋势;(3)不同发展情景下均伴随一定程度的生境质量下降,通过优化空间布局可平衡空间冲突;相较于其他情景,协同发展情景经济效益增幅适中,生境质量变化幅度相对均衡,空间冲突强度下降最多,符合兼顾生态保护、经济发展、社会进步的多重目标。[结论]形成的模拟-效应-优化的反馈调控机制,可与不同尺度、不同目标结合开展土地利用变化模拟与效应分析,为国土空间配置提供决策依据。

江西省农业温室气体排放趋势及减排潜力

掌握农业温室气体的排放规律对我国实现“碳达峰、碳中和”的战略目标具有重要作用。基于江西省2011~2020年农业数据资料,阐明了江西省农业温室气体(甲烷、氧化亚氮)的二氧化碳排放当量在种植业、养殖业和能源消耗领域的排放水平和时空演变规律;并用STIRPAT模型在多情景模式下模拟分析了江西省在2030年和2060年的减排潜力。结果表明:2011~2020年江西省农业温室气体排放总量为3686.91~3967.56万t,呈先升高后下降的趋势;空间上呈现西高东低、南高北低的分布特征。种植业、养殖业和能源消耗年均产生的二氧化碳排放当量占比分别约为71.5%、26.9%和1.6%;种植业中稻田甲烷和农用地氧化亚氮的二氧化碳排放当量的占比分别为72.77%和27.23%;养殖业中动物肠道甲烷、动物粪便甲烷和动物粪便氧化亚氮的二氧化碳排放当量的占比分别为31.53%、43.90%和24.57%。在基准发展模式和低碳发展模式下的预测结果表明,2030年江西省农业温室气体排放降幅将达到国家要求,分别为12.66%和14.91%。因此,在满足江西省农业生产目标的基础上,江西省农业的减排固碳应聚焦种植业和养殖业,特别是控制农业甲烷排放源。在我国“双碳”目标的战略背景下,可以为未来推进江西省农业减排固碳工作的实施提供建议。

航天发射场测试发射任务桌面推演系统研究

提出采用桌面推演系统开展航天发射场测试发射任务仿真推演,以实现测试发射任务流程效果评价和流程优化设计,进而提升任务实施能力的解决方案。在总结桌面推演系统主要技术方法和航天发射任务特点的基础上,分析了航天发射任务的桌面推演能力需求和关键技术需求,给出了情景构建方法和航天发射任务桌面推演系统总体架构,并针对真实数据驱动、桌面智能化推演等方面提出建议,可为航天发射任务桌面推演系统的研究与开发提供参考。

耦合景观生态安全格局的南京市“三生”空间多情景模拟

[目的]阐明区域景观生态安全格局与“三生”空间多情景模拟的耦合过程,为维护区域生态安全、优化国土空间发展格局提供参考。[方法]将包含防洪、水土保持、生物保护和游憩等重要生态过程的综合景观生态安全格局作为约束条件耦合到FLUS模型中,设置农业空间优先、工业和生活空间优先、生态空间优先和三生空间均衡发展4类情景,预测了规划目标年(2025年和2035年)不同情景下“三生”空间结构与布局状况。[结果]南京市低、中、高安全水平生态用地规模分别为1537.41,2576.85,2928.59 km^(2),占比23.34%,39.12%,44.46%;相较其他3种情景,“三生”空间均衡发展情景下,维持中等水平的生态安全,各类空间变化趋势整体较为缓和,到2025年和2035年,生产空间基本维持现有水平,仅增加2.09,2.02 km^(2),生活空间增幅相对有限,分别为28.55,46.27 km^(2),生态空间缩减幅度有所放缓,分别为30.64,48.29 km^(2),该情景在满足经济发展对建设用地需求的同时,也能兼顾粮食安全和生态保护的要求,有利于促进经济、社会和生态全面协调可持续发展。[结论]以“三生”空间均衡发展为目标优化国土空间发展格局,有利于实现生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀。

多维协同的城市蓝绿空间降温效应情景模拟——以上海市中心城为例

高温热浪叠加热岛效应导致城市夏季温度日益升高,布局蓝绿空间是有效应对途径。蓝绿空间降温效应受多重因素影响,认知不同建筑环境中其面积、配置、构形维度如何协同降温,是提升降温能力的关键。在厘清上述影响因素的基础上,基于情景模拟统筹分析多维度指标对蓝绿空间降温效应的影响,并采用广义相加模型其的交互作用。以上海市中心城为例开展实践,结果显示,单一维度提升情境中,面积提升带来的降温幅度最大,其次为配置优化,但小斑块优化配置、构形效果不佳。协同多维度更能提升蓝绿空间降温效应,尤其在建设强度低的社区。

国土空间格局优化情景分析:理论与方法

研究目的:探析国土空间格局优化情景分析的理论逻辑、现实困境和技术范式,使国土空间格局优化成为促进国土空间高效开发、有力保护和推动区域差异化协同发展的重要支撑,为建立健全中国特色的国土空间治理体系和治理能力现代化提供参考。研究方法:文献调查法,归纳演绎法,理论分析法。研究结果:(1)国土空间格局优化情景分析的理论与方法在要素和空间多尺度融合、演变机理与优化路径耦合、情景评估与对比等方面还需进一步探索。(2)将空间作为要素的载体与流动的外部指引,要素作为空间的核心与演变的内在动因,以情景匹配不同发展路径与优化目标是国土空间格局优化情景分析的理论逻辑。(3)国土空间内在演变机制、系统演化行为以及相应的政策调控路径是国土空间格局优化情景分析的基础,不同空间尺度下各类要素结构调整和配置是国土空间格局优化情景分析的要义与核心内容。研究结论:需加快形成因素综合、过程关联、层次融合、稳定韧性的国土空间格局优化情景分析范式,推动国土空间治理能力提升。

元宇宙视域下高校图书馆空间再造研究

元宇宙将重塑图书馆服务业态,提升数字化和智慧化服务水平,因此有必要探究元宇宙视域下高校图书馆空间再造未来发生的变革。文章通过文献研究法、思辨研究法开展专题研究,首先对元宇宙视域下高校图书馆空间再造的理论研究进行梳理和总结;其次从阅读、教育、社交、就业四个维度畅想高校图书馆虚拟空间服务场景;最后从发展理念、技术应用、馆员培养、服务规范、管理水平五个方面思考和规划未来发展路径。旨在推动元宇宙视域下高校图书馆空间再造,为数智化发展和服务提供新思路、新动能。

基于PLUS模型的乌鲁木齐市“三生”空间多情景模拟

基于乌鲁木齐市2000年、2010年、2020年3期的土地利用数据,利用PLUS模型,选取了包括社会经济和自然环境在内的15项驱动因子,模拟了乌鲁木齐市2030年在生产发展、生活水平、生态保护、综合优化4种情景下的“三生”空间变化情况.结果表明:在2000~2020年间草地处持续缩减的状态,缩减了614.06km^(2);耕地表现为先小幅度增加后大幅度减少,共计减少了226.39km^(2);其他用地类型的面积则呈现持续增加的趋势;草地和未利用地之间的转化程度最剧烈.从多情景模拟结果来看:在四种情景演变预测中生活空间面积均呈扩张趋势,扩张程度最大可达85.86km^(2);在生产发展和生活水平情景下生产空间面积分别扩张了3.13km^(2)、38.17km^(2),生态空间面积则分别缩减了30.11km^(2)、124.03km^(2);在生态保护和综合优化情景下,生产空间面积有所缩减,最大缩减程度为149.8km^(2);综合优化情景下的用地类型空间变化趋势与生态保护情景的模拟的结果较为相似,不同之处在于其变化趋势较为缓和.总体来看,综合优化情景下模拟的结果更符合城市发展和生态保护的要求.乌鲁木齐市必须抓住机遇,及时解决城市发展与生态保护间的矛盾,走可持续发展之路.

大客流场景下列车时刻表与列车容量分配协同优化研究

为缓解城市轨道交通通勤线路中大客流车站及其下游车站的站台拥挤,降低候车乘客的聚集程度和安全风险,本文从时间和空间角度系统优化城市轨道交通列车容量资源配置。通过考虑时变客流需求和预留车厢策略,提出城轨列车时刻表与列车容量分配协同优化方法。具体地,通过引入列车发车时间、预留车厢数量和客流分配方案相关决策变量,以最小化预留车厢运营成本和站台乘客最大聚集数量为目标,建立列车时刻表与列车容量分配协同优化线性整数规划模型。其中,采用大M方法构建的客流分配约束能够满足乘客在时间和空间上的先到先服务原则。为验证所构建模型的有效性,设置4组数值算例进行对比实验,并采用优化求解器Gurobi求解。结果表明,相较于计划列车时刻表方案和两种单一优化策略方案,协同优化方案能够显著降低最大乘客聚集数量分别约为60%、52%和31%,降低乘客总等待时间分别约为29%、17%和29%。即协同优化方法能够均衡城轨列车容量的时空分布,从而有效降低站台候车乘客的聚集风险。

基于行为场景理论的厦门十里长堤滨海休闲空间探析

户外休闲游已成为后疫情时代旅游“新样态”的重要类型。不同类型的户外休闲空间,需要与之相匹配的理论研究与治理参考。以厦门市十里长堤为例,在行为场景理论构架下,对滨海户外休闲场所的使用群体、空间结构和行为模式进行研究,探讨三者之间相互协调的互动关系,为今后滨海户外休闲空间的规划、开发与管理提供理论支持和参考依据。

基于GA-MP的低复杂度OTFS检测算法

针对正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)通信系统信号检测复杂度高的问题,提出一种改进的高斯近似消息传递(Gaussian Approximate Message Passing,GA-MP)检测算法。依据最大后验概率检测准则,对发送信号及隐变量进行逐符号高斯近似,基于置信传播算法与联合因子图进行消息传递,用边缘后验概率替代GA-MP中的外部信息以减少运算量,结合阻尼因子提升收敛速度,同时引入概率阈值减少后续更新的节点数,从而使运算复杂度得到有效降低。实验结果表明,改进后的GA-MP算法在保证误码率性能的前提下具有更低的复杂度。