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1,3-二羰基化合物的区域和化学选择性氟化
唐林
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以廉价易得的1-氯甲基-4-氟-1,4-重氮化二环[2.2.2]辛烷双(四氟硼酸)盐为氟源,以1,3-二羰基化合物为反应原料在乙醇和水的混合溶剂中可以高效地发生α-位点的区域选择性氟代反应;通过对氟源的用量和反应时间的调控,可以高化学选择性地构建一系列2-单氟代和2,2-双氟代的1,3-二羰基目标化合物.该反应无需过渡金属催化剂、碱性添加剂以及额外的氧化,在室温条件下即可通过单电子氧化还原历程完成,且可进行克规模级别的放大量生产,提供了一种方便而实用的自由基氟化新方法.
基础理论研究
疱疹病毒影响下红松鼠保护的状态反馈脉冲控制研究
张蒙, 赵艺, 安迪, 史明静
2021, 34(2): 173-176.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.001
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建立了一类状态反馈非线性脉冲控制模型,描述了红松鼠、灰松鼠的种间竞争与对红松鼠的人工保护措施,研究了放归人工养殖的红松鼠个体和消灭一定数量的灰松鼠个体对红松鼠种群持续生存的影响.利用后继函数方法证明了脉冲控制模型阶1周期解的存在性和稳定性.数值模拟结果验证了定理的正确性.
一类具有常数收获和状态反馈控制的渔业模型研究
黄立壮, 刘琼
2021, 34(2): 177-181.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.002
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考虑了一类具有常数收获和状态反馈控制的渔业模型.首先,讨论了无脉冲状态时,系统正平衡点的存在性和稳定性;其次,针对存在两个正平衡点的情况,利用半连续动力系统几何理论、后继函数法得到了阶1同宿轨和阶1周期解的存在条件;最后,利用类Poincaré准则,给出了阶1周期解轨道稳定的条件.
惯性效应对绝热剪切失稳的影响
刘解见, 仵波, 闫晓晶, 王根伟
2021, 34(2): 182-185.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.003
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基于绝热剪切失稳和流体边界层的相似性,运用广义边界层理论方法,建立了绝热剪切失稳的控制方程,并结合量纲分析的方法对控制方程进行了无量纲化,得到了可以表征惯性效应的广义雷诺数,同时运用线性摄动的方法,对无量纲化后的控制方程组进行了求解,分析了惯性效应对绝热剪切失稳的影响.分析果构表明:当惯性效应达到一定临界值以后,绝热剪切失稳会被抑制,且这种抑制作用会随着惯性效应的增强而增强.
云南软米在豫南稻区的品质性状检测与分析
彭波, 赵雨贺, 董超, 黄月茹, 冯佳华, 汤翠凤, 彭娟, 田夏雨, 孙艳芳, 黄雅琴, 汪全秀, 周伟, 阿新祥
2021, 34(2): 186-194.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.004
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以豫南稻区引进的38份云南软米种质资源为试验材料,利用砻谷机、精米机和近红外谷物分析仪等仪器,结合生化和理化分析的技术方法,对云南软米在豫南稻区的外观品质、研磨加工品质、营养品质和蒸煮食味品质等主要性状进行了检测与分析.结果表明:供试软米的垩白率、垩白面积、垩白度、粒长、粒宽、长宽比、糙米率、精米率、整精米率、蛋白质含量、总氨基酸含量、总必需氨基酸含量、直链淀粉含量、食味值和糊化温度等品质性状存在丰富的变异类型.特别是软米中的总氨基酸含量、总必需氨基酸含量、垩白性状、粒型以及糊化温度等重要品质性状在软米水稻材料中的变异范围较大.
NaCl胁迫对阿拉伯婆婆纳种子萌发及叶片生理特性的影响
黄萍, 李庆伟, 孙龙飞, 陈云
2021, 34(2): 195-200.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.005
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以野生草坪植物阿拉伯婆婆纳(Veronica persica Poir.)为材料,研究了NaCl胁迫对其种子萌发及叶片生理特性的影响,叶片生理特性研究以白三叶(Trifolium repens)作为对照材料.结果表明:25~50 mmol/L NaCl胁迫能促进阿拉伯婆婆纳种子萌发、刺激幼根生长,75~100 mmol/L NaCl胁迫对发芽率影响不明显,但影响幼苗子叶展开;随着NaCl浓度增加,阿拉伯婆婆纳超氧化物歧化酶(SOD)活性先升后降而白三叶持续下降,阿拉伯婆婆纳脯氨酸含量持续上升而白三叶先降后升,两种植物丙二醛(MDA)含量均缓慢上升,但阿拉伯婆婆纳MDA含量始终低于白三叶.阿拉伯婆婆纳种子萌发能较好耐受低浓度NaCl胁迫;阿拉伯婆婆纳比白三叶能够更好地进行自身生理调节以适应NaCl胁迫.
茶树炭疽病拮抗内生细菌贝莱斯芽胞杆菌的筛选与鉴定
代亚锋, 吴楠楠, 郜振, 王高瞻, 宫安东, 张艺美
2021, 34(2): 201-207.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.006
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从祥云茶业基地信阳10号母本园中采摘信阳10号茶树(Camellia sinensis)健康叶片,分离纯化得到茶树内生细菌7株,平板对峙法筛选得到4株拮抗菌,均对茶树炭疽菌(Colletotrichum fructicola)具有抑制作用,其中X10-03抑菌效果最好,其代谢产物对茶树炭疽病病菌的抑菌率达到52.7%.光学显微镜观察发现,X10-03菌株代谢产物可有效抑制茶树炭疽菌分生孢子萌发和菌丝的生长.稀释3倍的发酵液对茶树炭疽菌菌丝生长的抑菌率达到70.4%;经过16S rDNA和gyrA基因序列分析,将内生拮抗细菌X10-03鉴定为贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis).
地黄连作障碍的自毒物质及转化菌株的发现与鉴定
王明道, 楚梦晓, 曹宏丽, 郝尚华, 邱爽, 张雨杭
2021, 34(2): 208-215.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.007
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利用薄层色谱法(TLC)对地黄(Rehmannia glutinosa)头茬土壤与空白土的差异性化学成分进行系统分析、定位,并通过微生物发酵法对该物质进行了制备、分离与纯化.确定其为地黄连作障碍自毒物质.研究结果表明,地黄头茬土壤的二氯甲烷提取物中存在该物质为麦角甾-4,6,8(14),22-四烯-3-酮,其转化菌株为曲霉属焦色组红紫曲霉(Aspergillus puniceus),命名为Aspergillus puniceus FF5YH.
浉河河岸带草本群落数量分类、排序及物种多样性
吴昊, 张梦, 姬秋博, 饶本强
2021, 34(2): 216-224.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.008
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在信阳市浉河河岸带湿地设置30个草本群落样地,利用TWINSPAN分类和DCA排序相结合的方法划分其群落类型,并利用CCA和RDA排序探讨环境因子对群落物种分布及物种多样性的影响.结果表明:30个样地群落可划分为3种群落类型,分别为菵草+酸模+红蓼群落、马唐+鬼针草+水蓼群落、藜+酸模群落.菵草+酸模+红蓼群落为主要类型,物种TWINSPAN分类及DCA排序清晰地反映出了群落所在生境的水分梯度变化.CCA排序显示,决定物种分布的主导性环境因子为土壤速效氮和速效钾,大部分植物趋向分布于中低水平的土壤环境中.RDA排序显示,Patrick丰富度指数与土壤pH值具有密切的正向关系,Shannon-Wiener和Simpson多样性指数与土壤速效钾具有密切的正向关系,而Pielou均匀度指数与土壤速效氮具有极高的负向关系.
基于光谱指数的玉米叶绿素含量估算
陈圣波, 陈彦冰, 任枫荻, 郑煜
2021, 34(2): 225-229.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.009
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叶绿素含量是评价植物生长状况的重要参数.为建立不同生育期玉米(Zea Mays L.)叶绿素含量估算模型,考虑土壤、大气的影响以及卫星遥感影像的适用性.以夏玉米为研究对象,建立拔节期、灌浆期、乳熟期和完熟期玉米叶绿素含量估算模型,采用决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)作为模型的评价和检验指标,基于Planet Labs遥感卫星(简称PL)数据和野外踏查数据对模型进行验证.结果表明,GARI植被指数建立的玉米叶绿素含量估算模型在拔节期和乳熟期运算值最优,在灌浆期GNDVI植被指数构建的模型运算效果最好,完熟期的最佳模型由NDVI植被指数建立.4个生育期模型的R2分别为:0.76、0.85、0.84、0.88,模型精度分别为:80%、90%、90%和90%.该模型可以用于田间尺度快速、高效地估算玉米叶绿素含量,对农作物长势、品质评价和产量估算提供理论依据.
京津冀县域夜间灯光数据碳排放时空动态分析
李峰, 刘军, 刘文龙, 廖顺宝
2021, 34(2): 230-236.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.010
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为了更准确地分析京津冀县域碳排放时空分布状况,通过温度EVI调节夜间灯光城市指数(LERNCI)和灯光阈值分别校正DMSP-OLS和NPP-VIIRS夜间灯光数据,结合中国30个省份的碳排放统计数据,构建2000-2016年1 km像元级的碳排放模型,分析京津冀碳排放时空格局变化特征及其影响因素.结果表明:(1)一元二次多项式碳排放回归模型碳排放模拟的平均相对误差为0.37%,可用于碳排放的分析.(2)京津冀碳排放呈现先升后降的趋势,由于节能减排措施的实施,碳排放在2013年出现拐点;碳排放的重点区域位于“京津唐”地区.(3)人口规模和第二产业比重与碳排放呈正相关关系,但是二者的影响力在减弱;人均GDP对碳排放转向负相关关系;城镇化率、固定资产投资和社会劳动生产率对碳排放具有正向推动力.
我国农作物残体制生物炭的固碳潜势和环境影响
杨秋爽, 南红岩, 赵玲
2021, 34(2): 237-241,247.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.011
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应用生命周期评价方法并结合Gabi软件量化了我国农作物残体在生物炭制备及其土壤应用过程中的固碳潜势和环境影响.结果表明:生物炭系统的年度GWP100值(100年尺度下的全球变暖潜势)可达-921.66 kg CO2e,能显著提高我国的固碳量;碳负性的实现主要依赖于所产生的生物油和热解气抵消燃煤发电,以及生物炭入土实现的碳固存,其中,生物炭产率对整个系统固碳潜势的影响最大;生物炭系统对人类毒性潜势、酸化潜势等环境问题均有改善和缓解;生物炭应用的环境可行性较强.
1995—2015年中国耕地时空演变特征研究
谢文全, 张兴国, 潘晓芳
2021, 34(2): 242-247.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.012
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基于土地利用变化模式图谱、标准差椭圆等方法研究了1995-2015中国耕地及变化耕地的时空演变特征.结果表明:(1)在全国尺度上,研究期间中国耕地面积2000年前后呈现出先增加后减少的特点,耕地空间分布重心持续向西北方向移动,耕地分布空间不断扩张;(2)1995-2005年耕地空间变化较为剧烈,期间新增耕地主要来源于林地、草地,同期减少耕地主要转变为林地、草地及建设用地,在2005-2015年耕地活跃度变小,期间新增耕地主要来源于草地、未利用地,减少耕地主要是建设用地的占用;(3)1995-2005期间新增耕地及减少耕地均呈“东北-西南”格局,新增耕地空间分布相对分散,减少耕地空间分布相对集中,新增耕地重心逐渐向西北方向移动,2005-2015年期间新增耕地呈现出“正东-正西”格局,而减少耕地呈现“东北-西南”格局,期间新增耕地空间上主要位于我国北部地区,而减少耕地空间上主要位于我国东南地区.
1961—2016年新疆极端气温事件变化特征
赵国永, 韩艳, 刘维真, 张荣磊, 孟嘉宁, 曾雪源
2021, 34(2): 248-254.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.013
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以1961-2016年新疆维吾尔自治区51个站点逐日最高、最低和均温数据为研究对象,采用线性倾向估计、R/S分析、空间分析和相关分析等方法,探讨新疆地区16个极端气温指数变化特征.结果显示:(1)新疆极端气温指数与年均温具有较好相关性,说明极端气温指数变化响应该区域气候变化.(2)无论在时间方面还是空间方面,新疆极端气温指数均呈暖化趋势.时间方面,TN90p、TN10p、FD0和GSL指数暖化趋势最显著.空间方面,十三间房、吐鲁番、巴里坤、哈密等地暖化趋势最显著.(3)冷(夜)指数暖化幅度大于暖(昼)指数,说明在响应全球变暖过程中,冷(夜)指数更加敏感.(4)新疆地区极端气温指数具有很强的可持续性,意味着未来暖化趋势将持续.(5)经度和海拔因素对新疆极端气温指数变化具有重要影响.
洛阳王湾遗址文化地层的古环境与人类活动的关系
李中轩, 赵雨琼, 焦士兴
2021, 34(2): 255-259.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.014
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测试了洛阳王湾遗址地层的粒度、频率磁化率和指示人类活动的重金属元素含量.结果显示,龙山文化层样品主要以粉砂质黄土为主,频率磁化率低值(均值11.9%)和Rb/Sr低值(0.64)表明研究区域在龙山早期(王湾三期)为强冬季风支配下的弱化学风化环境,风尘堆积作用相对活跃.二里头文化期的沉积物主要成分为黏土,频率磁化率较低值(均值12.3%)和Rb/Sr (0.81)反映了夏季风较强而冬季风较弱的暖湿其后条件下的风化环境.与之对应,二里头时期以用火为代表的人类生产和生活活动强度明显高于龙山文化时期,同时生产工具也较龙山时期有所进步,而且聚落的人口规模亦有增加.表明史前时期的人类活动与气候条件有较大的关联性.
基于网络结构分析的信阳市绿色基础设施优化研究
翟慧敏, 张子莺, 赵晓利, 谢文全, 程启先, 胡咏慧
2021, 34(2): 260-266.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.015
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以信阳市为案例,依据“中心控制点-连接通道-场地”提取了绿色基础设施系统,然后采用景观阻力分析提取生态廊道并模拟优化路径,最后提出布局优化方案并通过网络结构分析进行验证和提出管控措施.研究结论表明:优化后的α指数由0.11提高到0.37,β指数由1.08提高到1.79,γ指数由0.38提高到0.58;优化后绿色基础设施网络较之前有较高的复杂性和连接性,具有一定的生境网络功能,基本能够满足居民的需要.
信息计量学科群整体化发展的基本问题及研究
刘洋
2021, 34(2): 267-271.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.016
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信息计量学科群包含数个相关学科,日益呈现整体化的发展趋势,从理性上思考整体化所面临的基本问题,明确其研究思路是必要的.通过信息计量学科群整体化发展现状与问题的分析和梳理,提出信息计量学科群整体化所面临的基础建设与结构建设基本问题,并且提出运用知识体系的树形结构类比法和学科体系的发生学考察法进行研究的思路.基于信息计量学科群的“学科-对象-研究者”关系和“信息基本循环过程”可以进行整体化学科基础建设,并探讨建立“内容-结构-形式”“鼎立统一”的整体化信息计量学科体系.
应用技术研究
硼掺杂多孔碳的构筑与储钾性能研究
刘会俏, 何亚楠, 贾婧, 高子惠, 姜勇, 曹康哲
2021, 34(2): 272-276.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.017
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碳材料具有来源广、易制备等优点,是极具潜力的钾离子电池负极材料.以葡萄糖为碳前驱物,四硼酸钠为硼源,氯化钠为模板,制备了硼掺杂多孔碳.材料表征结果表明,硼掺杂多孔碳由超薄多孔碳纳米片组装而成,具有三维网络结构、较大的比表面积(577.8 m2/g)及孔体积(0.66 cm3/g).当用作钾离子电池负极材料时,该硼掺杂多孔碳负极表现出良好的循环稳定性和优异的倍率性能,在0.1 A/g电流密度下循环100周期后,可逆容量为246 mAh/g,电极的容量保持率为90.5%(相对于第二周期的放电容量);在不同电流密度下放电后回到0.1 A/g时,电极的可逆比容量恢复率为98.4%.该硼掺杂多孔碳作为钾离子电池负极材料具有潜在的应用前景.
等级孔MFI分子筛的合成及高效吸附结晶紫性能研究
姬亚军, 李甜甜, 高培林, 邓汝涵, 殷群伟
2021, 34(2): 277-282.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.018
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针对传统ZSM-5分子筛孔径小,阻碍大分子吸附的缺陷.通过水热法合成微介孔复合片状MFI分子筛(MFI),用于吸附水中结晶紫(CV)染料.MFI与ZSM-5具有相同的MFI型分子筛晶体结构.与ZSM-5相比,MFI的比表面积更大、孔容更多、平均孔径更大,有利于吸附大分子染料.然后,详细考察了溶液pH、吸附时间、染料浓度以及温度对MFI吸附效果的影响,并与ZSM-5进行对比.结果表明:ZSM-5和MFI吸附CV的最优pH为7.吸附过程在10 min内即可达到平衡,符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型.MFI的最大吸附量为195.97 mg/g,是ZSM-5的3.58倍,主要归因于MFI优异的等级孔结构特性.
隔离层掺杂纳米稀土氧化物的Salisbury屏优化设计
薛泽利, 张澜旭, 温莹, 张海丰
2021, 34(2): 283-286.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.019
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利用雷达波在介质中传播时的等效传输线理论,分析了雷达波垂直入射到Salisbury屏时的反射系数及相关计算公式,并基于MATLAB软件按照全貌分析方法对隔离层掺杂了纳米稀土氧化物的Salisbury屏中介电常数、磁导率等参数与反射率进行了讨论及优化设计.结果表明:在雷达波吸收材料的设计时磁损耗的优化起主要作用;隔离层掺杂了纳米稀土氧化物后提高了Salisbury屏在2~18 GHz频段吸收雷达波的性能;在该频段的后向反射率衰减值大于7 dB,能够满足国防军事中的雷达波隐身基本要求.
北部边缘区油茶品种引种栽培与应用研究
卜付军, 张建设, 张玉虎, 周传涛, 方成良, 汪衡, 张丁衍
2021, 34(2): 287-291.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.020
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以从中国林业雷电竞研究院亚林所、亚林中心引进的亚3、亚13等7个油茶(Camellia oleifera)良种为研究对象,并以当地最优油茶品种光山1号为对照,开展引种栽培试验,通过形态指标、果实特征、主要经济性状等15项指标的调查,分析引进油茶良种适应性.结果表明:引进的油茶品种在信阳生长发育良好,表现出较强的适应性,生长量、果含油率方面,亚3、亚18、亚84优于其他品种;产果量方面,亚3、亚19、亚84为最佳;出籽率方面,亚3、亚18、亚19的鲜出籽率、干出籽率最高;籽含油率表现最好的品种为亚3、亚17、亚84;产油量以亚18、亚19、亚84表现最高.同一个品种并不兼备所有的优良特性,总体分析,亚3、亚19、亚84综合性状品质最佳,适合在信阳广大丘陵、低山推广栽培.
基于改进Faster R-CNN的水面漂浮物识别与定位
李国进, 姚冬宜, 艾矫燕, 易泽仁, 雷李义
2021, 34(2): 292-299.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.021
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为了解决智能无人船水面漂浮物识别和定位精度不高的问题,提出了一种基于Faster R-CNN (Faster Regions with Convolutional Neural Network)的改进识别与定位算法(CA-Faster R-CNN).该方法采用Faster R-CNN算法对水面漂浮物进行初次识别和定位,对输出的识别结果与定位框采用类别激活网络(Class Activation,CA)去除边界框,运用像素点来标注目标位置.实验结果表明,该算法具有较高的识别与定位精度,可用于水面漂浮物识别和定位.此外,该算法对于其他与水面漂浮物具有相似特征的小目标物体定位有一定的借鉴作用.
基于多尺度LBP和复合核的高光谱图像分类方法
黄伟, 黄遥, 牛继强, 王华
2021, 34(2): 300-307.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.022
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为了更好地利用高光谱图像的纹理特征信息,提出了一个基于多尺度LBP和复合核的高光谱图像分类方法.利用LBP的两个最佳尺度来提取高光谱图像的纹理特征,将得到的空间纹理信息输入高斯核函数中,得到两个空间核,与直接提取光谱信息得到的光谱核结合在一起组成一个复合核,将这个复合核输入支持向量机(Support Vector Machine,SVM)进行分类得到分类结果.结果表明,在Indian Pines和Pavia University这两个真实的数据集上分类精度分别达到0.994 8和0.991 8,明显优于其他同类杰出的高光谱图像分类方法.
基于逆K最近邻的密度峰值异常检测方法
刘旋, 马文鹏, 杨雨晴
2021, 34(2): 308-315.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.023
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为提升异常检测算法在处理局部异常、异常簇和复杂分布数据集时的检测精度,降低对数据先验信息的依赖性,提出一种基于逆K最近邻的密度峰值异常检测方法(Rknn-DP).首先结合逆K最近邻(Rknn)改进密度峰值算法中局部密度和相对距离的计算方式,通过引入邻域信息更准确地刻画异常点的特征,然后根据特征分布选取局部密度低、相对距离高的点作为粗选异常点集合,最后通过逆K最近邻计算粗选集合的异常因子,根据异常程度进行剪枝,排除噪声点、降低连带错误效应,自适应得到最终的异常点集.通过与ABOD、LSCP、HBOS、IForest等算法在真实数据集与人工数据集上的对比实验,证明了Rknn-DP算法的自适应性和有效性.
基于云模型TOPSIS的盾构隧道渗漏水治理方案评价优选研究
吴贤国, 王雷, 王俊红, 陈虹宇
2021, 34(2): 316-323.   doi: 10.3969/j.issn.1003-0972.2021.02.024
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地下水侵害导致隧道渗漏水病害发生频繁,有效选取治理方案进行隧道渗漏水治理是一个重要问题.考虑到隧道渗漏水治理评价因素存在不确定性等特点,采用云模型和TOPSIS评价方法来消除主观因素对渗漏水治理评价的影响.基于大量工程实践和现有研究成果,构建运营隧道渗漏水治理评价指标体系,包括技术适应性指标、环境适应性指标、经济适应性指标、社会适应性指标4个一级评价指标,在此基础上对应提出16个渗漏水治理方案二级评价指标.根据武汉市运营隧道王家湾敏感区段渗漏水监测等数据,对提出的表面封堵法、防水板防水法、喷涂堵漏法、注浆治理法和密封垫防水法这5个备选渗漏水治理方案,采用云模型TOPSIS法进行评价选择,确定注浆治理法为最优方案,应用到运营地铁隧道渗漏水治理方案的评选中,应用实施效果良好.