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基于“供—流—需”的东北地区水安全格局

水资源保护 2024年

作者：孙才志安志英辽宁师范大学地理科学学院教育部人文社科重点研究基地辽宁师范大学海洋可持续发展研究院

明晰水资源流动下的安全格局对水资源可持续管理具有重要意义。首先，基于“供—流—需”构建水安全框架；其次，借助InVEST模型、生态供需比测度水资源盈余和赤字状态，并提取水生态“源”、“汇”区；最后，采用MCR模型识别“源—汇... 详细信息

明晰水资源流动下的安全格局对水资源可持续管理具有重要意义。首先，基于“供—流—需”构建水安全框架；其次，借助InVEST模型、生态供需比测度水资源盈余和赤字状态，并提取水生态“源”、“汇”区；最后，采用MCR模型识别“源—汇”廊道和脆弱节点，进而刻画东北地区水安全格局。结果表明：2000—2020年，东北地区产水量和需水量均呈增加态势，空间上产水量大致呈“东多西少”分布，需水量的空间分布与人口密度、社会经济发展程度高度一致；整体而言，水生态供需服务盈余>赤字，且盈余面积逐渐增加；水生态“源”区主要分布在东部及中部地区的耕地和林地，水生态“汇”区主要集中在西部地区的耕地、林地和未利用地；东北地区的水生态“源—汇”廊道主要为松花江、绥芬河、辽河、图们江、大凌河、太子河等及其支流；辽宁中部、长春、哈尔滨等地多个供水节点较为脆弱，黑龙江中部的供水节点需要加强保护。研究结果有助于水生态系统空间配置的优化，对不同尺度上的水安全保障和水资源可持续管理具有重要意义。

关键词：水资源生态系统服务流东北地区

我国东北生态系统服务供需匹配关系——基于水-能源-粮食纽带视角

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生态学报 2024年第10期44卷 4170-4186页

作者：安志英孙才志郝帅辽宁师范大学地理科学学院大连116029 辽宁师范大学海洋可持续发展研究院大连116029

水、能源和粮食是人类生存发展的必要基础物资,其供给均主要源于生态系统。随着全球气候变化和人类社会经济快速发展,基础资源需求量激增,生态系统服务供需关系趋于紧张。厘清生态系统服务供需匹配关系、优化基础资源配置对生态系统可... 详细信息

水、能源和粮食是人类生存发展的必要基础物资,其供给均主要源于生态系统。随着全球气候变化和人类社会经济快速发展,基础资源需求量激增,生态系统服务供需关系趋于紧张。厘清生态系统服务供需匹配关系、优化基础资源配置对生态系统可持续、协调发展具有重要意义。当前生态系统供需关系研究已较为广泛,但基于水-能源-粮食纽带的生态系统服务研究还相对较为缺乏。因此,以东北地区为例,基于水-能源-粮食关系视角,首先,借助InVEST模型、供需指数(SDI)、Spearman相关性分析等方法分析了产水(WY)、固碳(CS)和粮食(FP)供需服务时空格局、相关性和空间匹配模式;其次,基于省级、市级、县级、流域、格网5种不同空间尺度,进一步探究了各服务的空间尺度效应,并确定资源管理的最优空间尺度;最后依据“分区控制-分类策略-分级治理”理念提出了一种水-能源-粮食集成管理方案和政策建议。研究结果表明:(1)2000—2020年,东北地区的供给服务中WY和FP为上升态势、CS为下降态势,就空间分布来看,WY和CS大致为“东高西低”,FP则是“西南、东北高,西北、东南低”;需求服务中WY、CS和FP均为上升态势,空间上大致呈“中间高四周低”分布。(2)WY和FP的SDI上升,CS则相反;不同尺度下的SDI具有空间异质性,县域尺度最为显著。(3)FP为主要功能分区,重点管控为主要分类,亟待全面提升生态系统服务供给能力。本研究对区域基础资源合理配置和可持续的生态系统管理具有重要科学参考价值和现实意义,同时对东北地区生态系统供需服务匹配以及水-能源-粮食纽带协同发展具有重要意义。

关键词：水-能源-粮食生态系统服务供需匹配集成管理

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基于SO(3)群几何精确Kirchhoff梁理论的细长梁动力学

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Acta Mechanica Sinica 2024年第4期40卷 212-225页

作者：安志朋王斌侯云森刘铖 MOE Key Laboratory of Dynamics and Control of Flight Vehicle School of Aerospace EngineeringBeijing Institute of TechnologyBeijing100081China CAEP Software Center for High Performance Numerical Simulation Beijing100088China Institute of Applied Physics and Computational Mathematics Beijing100088China

本研究旨在开发一种高效的细长梁单元,精确描述细长柔性结构的大变形和大旋转,在现有细长梁单元研究的基础上,提出一种基于SO(3)群活动标架的二阶几何精确Kirchhoff梁单元(GEKBF),用于细长梁的动力学研究.首先,在此标架中推导出运动学... 详细信息

本研究旨在开发一种高效的细长梁单元,精确描述细长柔性结构的大变形和大旋转,在现有细长梁单元研究的基础上,提出一种基于SO(3)群活动标架的二阶几何精确Kirchhoff梁单元(GEKBF),用于细长梁的动力学研究.首先,在此标架中推导出运动学描述和几何、本构和动态平衡方程及其线性化.然后,引入相对扭转角的二阶插值函数,以提高单元的收敛性,通过选择合适的标架来开发旋转矢量参数化.它可以显著减少由刚体旋转引起的几何非线性,并提高描述当前标架下单元旋转公式的计算效率.此外,考虑了参考标架的影响,并使用空间平行移动而非时间平行移动,简化了弹性力和雅可比矩阵的推导.使用李群广义α-方法求解李群上的半离散运动方程.最后,通过数值实例验证了GEKBF的准确性,包括静力学和动力学.

关键词：平行移动标架弹性力旋转矢量细长梁柔性结构半离散动态平衡

东北生态系统服务的供需匹配关系——基于水-能源-粮食纽带视角

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生态学报 2024年

作者：安志英孙才志郝帅辽宁师范大学地理科学学院辽宁师范大学海洋可持续发展研究院

水、能源和粮食是人类生存发展的必要基础物资，其供给均主要源于生态系统。随着全球气候变化和人类社会经济快速发展，基础资源需求量激增，生态系统服务供需关系趋于紧张。厘清生态系统服务供需匹配关系、优化基础资源配置对生态系统... 详细信息

水、能源和粮食是人类生存发展的必要基础物资，其供给均主要源于生态系统。随着全球气候变化和人类社会经济快速发展，基础资源需求量激增，生态系统服务供需关系趋于紧张。厘清生态系统服务供需匹配关系、优化基础资源配置对生态系统可持续、协调发展具有重要意义。当前生态系统供需关系研究已较为广泛，但基于水-能源-粮食纽带的生态系统服务研究还相对较为缺乏。因此，以东北地区为例，基于水-能源-粮食关系视角，首先，借助InVEST模型、供需指数（SDI）、Spearman相关性分析等方法分析了产水（WY）、固碳（CS）和粮食（FP）供需服务时空格局、相关性和空间匹配模式；其次，基于省级、市级、县级、流域、格网5种不同空间尺度，进一步探究了各服务的空间尺度效应，并确定资源管理的最优空间尺度；最后依据“分区控制-分类策略-分级治理”理念提出了一种水-能源-粮食集成管理方案和政策建议。研究结果表明：（1）2000—2020年，东北地区的供给服务中WY和FP为上升态势、CS为下降态势，就空间分布来看，WY和CS大致为“东高西低”，FP则是“西南、东北高，西北、东南低”；需求服务中WY、CS和FP均为上升态势，空间上大致呈“中间高四周低”分布。（2）WY和FP的SDI上升，CS则相反；不同尺度下的SDI具有空间异质性，县域尺度最为显著。（3）FP为主要功能分区，重点管控为主要分类，亟待全面提升生态系统服务供给能力。本研究对区域基础资源合理配置和可持续的生态系统管理具有重要科学参考价值和现实意义，同时对东北地区生态系统供需服务匹配以及水-能源-粮食纽带协同发展具有重要意义。

关键词：水-能源-粮食生态系统服务供需匹配集成管理

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基于连续路网环境的实体化主体路径规划算法

系统工程与电子技术 2024年第4期46卷 1346-1356页

作者：刘钢安志镖张茂军刘煜李武湖南理工学院信息科学与工程学院湖南岳阳414000 国防科技大学系统工程学院湖南长沙410073 湖南民族职业学院湖南岳阳414000

为提高规划主体在复杂环境中运动的通过可行性和安全可靠性,解决路网环境通常不连续和主体大小普遍未计算的问题,基于连续路网环境提出了一种实体化主体路径规划算法。首先根据环境信息和主体大小,采用融合膨胀的策略构建实体化主体连... 详细信息

为提高规划主体在复杂环境中运动的通过可行性和安全可靠性,解决路网环境通常不连续和主体大小普遍未计算的问题,基于连续路网环境提出了一种实体化主体路径规划算法。首先根据环境信息和主体大小,采用融合膨胀的策略构建实体化主体连续环境模型(model continuous environment with subject objective, MCESO),然后采取路网优先(road network priority, RNP)策略,在实体化主体连续环境下利用骨架提取技术得到路网信息,最后以经典A*算法为例,将上述模型融合改进,提出一种路径规划MCESO-RNP-A*算法。仿真实验结果表明,建模方案和规划算法能够使得实体化主体在连续路网环境下安全顺利到达规划指定目标点,并且在大范围环境下相较MCE-A*算法生成路径的时间可降低约30%,验证了算法的可行性和有效性。

关键词：连续路网环境实体化主体路径规划双向A*算法

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复杂网络边动态的可控性与可观性研究

复杂网络边动态的可控性与可观性研究

作者：安志亮齐鲁工业大学

学位级别：硕士

复杂网络是由大量的个体以及个体之间的相互作用抽象而来的,在社会、物理和生物等各个领域中都存在。研究复杂网络系统的最终目标之一是实现控制或者进行观测,人们开始关注怎么对网络施加外部输入使其实现期望的运行状态,进而使人们用... 详细信息

复杂网络是由大量的个体以及个体之间的相互作用抽象而来的,在社会、物理和生物等各个领域中都存在。研究复杂网络系统的最终目标之一是实现控制或者进行观测,人们开始关注怎么对网络施加外部输入使其实现期望的运行状态,进而使人们用到网络的运行结果,或者仅根据系统的输出来重建系统的整个内部状态。这引发了对复杂网络的可控性和可观测性以及相关问题的研究热潮。目前,网络控制与观测致力于研究复杂网络点动态系统,其中系统的状态被映射到网络的节点中,每个节点代表一个不同的状态,系统状态之间的耦合关系被映射到了网络节点之间的边中。但是在部分实际网络中,边动态系统可以更好的描述其动力学过程。在复杂网络边动态系统中,边不仅仅是连接节点的纽带,它们更是系统状态变化的敏感指标,网络中入边和出边状态之间的耦合关系被映射到了节点的交换矩阵中。这使得边动态系统和点动态系统有同样的重要性。因此本文以复杂网络边动态系统为研究对象,研究的内容如下:研究复杂网络边动态系统的可控性和可观测性。首先,本文解除了传统复杂网络边动态中相邻边状态变量的全耦合限制,并提出了网络的通用化模型。其次,本文提出了适用于网络边动态系统的结构可控和结构可观的理论框架,并且提出一种计算任意耦合关系下网络边动态完全可控(或完全可观)所需要的最小驱动节点(或传感器节点)数目的理论方法,即最小输入输出理论。此外,基于模型网络和实际网络的仿真与分析,给出了网络边动态中被观测边的上界与下界,发现耦合密度对边动态的可观性有着显著的影响。研究节点在复杂网络边动态系统的可控性和可观性中的作用。首先,根据节点在可控性与可观性中的作用,节点可以分为驱动节点、传感器节点、普通节点和具有双身份的节点(既充当驱动节点又充当传感器节点),本文研究的理论框架发现一些节点具有双身份。其次,基于模型网络和实际网络的仿真分析,揭示了网络中边状态之间的耦合关系对节点双身份有显著的影响,并基于度分布得到双身份节点数量的上界与下界。此外,通过在模型网络和实际网络中的仿真发现,当耦合密度达到足够高的水平时,具有相似入度和出度的低度节点更容易具有双身份。本文提出的框架加深了对复杂网络边动态的可控性和可观测性的理解,为网络边动态系统的研究提供了新的思路。

关键词：复杂网络边动态可控性可观性

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农业数字化对农地经营规模影响机制研究

农业数字化对农地经营规模影响机制研究

作者：安志浩烟台大学

学位级别：硕士

作为典型的农业大国,农业在中国的国民经济中有着举足轻重的地位,不仅推动了农村经济的发展,还加快了中国迈向社会主义现代化的步伐。然而大国小农的问题依旧困扰着中国农业的发展,如土地碎片化,农地经营规模过小等。而农业数字化可以... 详细信息

作为典型的农业大国,农业在中国的国民经济中有着举足轻重的地位,不仅推动了农村经济的发展,还加快了中国迈向社会主义现代化的步伐。然而大国小农的问题依旧困扰着中国农业的发展,如土地碎片化,农地经营规模过小等。而农业数字化可以通过缓解信息不对称、降低交易成本和优化要素资源配置促进农业发展,那么农业数字化有没有进一步起到促进农地经营规模化的的作用呢?鉴于此,本文通过对以往文献的研究整理,结合相应的理论分析农业数字化对农地经营规模的影响机制,搜集并整理归纳2012年至2021年共10年中国30省份(西藏数据严重缺失未列入统计)的面板数据,采用固定效应和中介效应模型实证研究了农业数字化对农地经营规模的直接和间接影响,进一步分析了不同地区农业数字化对农地经营规模的影响,研究结果表明:第一,农业数字化是通过直接影响和间接影响两种方式促进土地经营规模的,在地区经济发展水平、城镇化率、受灾率和产业结构调整的共同作用下,回归系数为1.33,在5%的水平上显著,也就是说农业数字化每增加1个标准量,能够促进土地经营规模增长1.33个标准量,这也说明了农业数字化对土地经营规模的有正向影响。第二,地区劳动力转移、劳动力效率和土地流转率的中介效应影响为正,均在1%的水平上显著,农业数字化对地区劳动力转移、劳动生产率和土地流转的影响系数分别为0.234、0.093、0.348,证明农业数字化能够通过促进农业劳动力转移,提升农业从业者劳动生产率、促进地区土地流转率从而影响农地经营规模化,其中土地流转率是影响土地经营规模化发展的关键性传导机制。第三,从异质性角度看,东部地区科技发展较好,农业数字化发展程度高,对地区土地经营规模的促进效应越强,反之,中西部地区科技发展程度相对缓慢,农业数字化对地区农地经营规模化的促进效应较弱。

关键词：农业数字化农地经营规模中介效应土地流转率

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硫掺杂卤氧化铋的电子结构和光学性能

材料科学与工艺 2024年

作者：安志林宋京红梅炳初材料复合新技术国家重点实验室(武汉理工大学)

卤氧化铋因其独特的层状和高度各向异性的晶体结构而受到研究者的广泛关注，但较低的分离和传输效率导致的光生载流子严重复合，同时较宽的禁带宽度，使其光吸收范围仅局限于部分可见光，甚至仅在紫外光区域，极大地影响了其光催化性能... 详细信息

卤氧化铋因其独特的层状和高度各向异性的晶体结构而受到研究者的广泛关注，但较低的分离和传输效率导致的光生载流子严重复合，同时较宽的禁带宽度，使其光吸收范围仅局限于部分可见光，甚至仅在紫外光区域，极大地影响了其光催化性能。为了解决上述问题，本文致力于使用密度泛函理论的第一性原理方法，通过Mulliken布居、能带结构、态密度、介电函数以及吸收光谱等，从理论上探讨硫掺杂卤氧化铋体系对其电子结构和光学性能的影响。研究表明，硫掺杂卤氧化铋后，体系均发生轻微晶格畸变，但仍保持独特的层状结构；S的3p轨道形成杂质能级，使带隙明显减小，增强了光吸收性能，有利于光催化反应的进行。体系的介电虚部均向低能级移动，静介电常数均增大，极化能力增强，有利于载流子的迁移与分离。

关键词：第一性原理卤氧化铋硫掺杂电子结构光学性能

基于多阶段任务可靠性的指挥所系统冗余优化模型

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指挥与控制学报 2024年第1期10卷 81-87页

作者：黄华刘钢王魁安志镖中国船舶集团有限公司第七一六研究所连云港222061 湖南理工学院信息科学与工程学院岳阳414000 解放军92692部队湛江524057

为了提升复杂系统多阶段任务的成功率,建立了指挥所系统情报获取、情报处理、决策控制与响应执行4阶段的单个阶段任务可靠性模型,基于各任务阶段网络的节点特征给出了重要度指标,以此辨识相应阶段网络中的关键节点,并通过热备份系统确... 详细信息

为了提升复杂系统多阶段任务的成功率,建立了指挥所系统情报获取、情报处理、决策控制与响应执行4阶段的单个阶段任务可靠性模型,基于各任务阶段网络的节点特征给出了重要度指标,以此辨识相应阶段网络中的关键节点,并通过热备份系统确定关键节点的冗余方法,考虑关键节点运行维护成本和节点地理位置成本约束,以多阶段任务可靠性最大化为目标函数,建立了多阶段多任务冗余策略优化模型,对冗余优化前后任务可靠性进行对比,验证模型的有效性。

关键词：多阶段任务可靠性节点重要度冗余策略

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