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从视觉神经科学的视角看地图视觉变量理论

地理学报 2024年第9期79卷 2191-2205页

作者：吴明光乔莉鸽闾国年南京师范大学地理科学学院南京210023 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023

地图是地理学的语言,视觉变量是地图学的基础理论。然而,当前对地图视觉变量的研究主要以经验描述归纳为主,视觉机理解释不足,存在感知顺序不清晰、“形状”视觉变量划分粒度不精细、“位置”视觉变量界定不清楚3个基本问题。本文在总... 详细信息

地图是地理学的语言,视觉变量是地图学的基础理论。然而,当前对地图视觉变量的研究主要以经验描述归纳为主,视觉机理解释不足,存在感知顺序不清晰、“形状”视觉变量划分粒度不精细、“位置”视觉变量界定不清楚3个基本问题。本文在总结眼—脑系统中的主要视觉神经元的基础上,详细分析了视觉变量的神经机理,研究发现:①视觉变量的感知顺序首先是亮度和色彩,其次是简单的位置、方向、尺寸,最后是复杂的形状和纹理;旅游图的眼动实验表明,利用色彩能够被优先感知的特点,可以将色彩作为视觉线索,用于加强地图的视觉层次,引导读者的视觉注意力。②曲率可作为形状视觉变量的细分变量;可持续发展制图案例表明,曲率视觉变量可以有效用于表达定性、定量信息。③位置能够被视觉神经元直接高效识别和处理,应该被定义为一个视觉变量,但是在强调图形位置精度的情况下,它不宜变化。导航地图和印象地图的对比实验表明,位置视觉变量能够引起显著的视觉和情感唤醒度差异。本文研究结果可加深对地图视觉变量理论的理解,可为可持续发展制图、个性创意地图设计等提供新的视觉设计理论。

关键词：视觉变量地图学视觉感知视觉神经科学

基于激光诱导击穿光谱与半监督学习的煤质定量分析研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1940-1945页

作者：王安崔佳诚宋惟然侯宗余陈祥陈斐国能常州发电有限公司江苏常州213001 新型电力系统运行与控制全国重点实验室清华大学能源与动力工程系教育部低碳清洁能源创新国际合作联合实验室北京100084 清华大学山西清洁能源研究院山西太原030032 南京国电环保科技有限公司江苏南京210061

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一项新兴的原子光谱分析技术,具有无需复杂样品制备,快速、原位、多元素同时测量等优点,在煤质分析领域展现出良好的应用前景。近年来,化学计量学和机器学习模型被广泛用于煤质分析。而这些模型通常依赖于一定... 详细信息

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一项新兴的原子光谱分析技术,具有无需复杂样品制备,快速、原位、多元素同时测量等优点,在煤质分析领域展现出良好的应用前景。近年来,化学计量学和机器学习模型被广泛用于煤质分析。而这些模型通常依赖于一定数量的训练样本来确保分析结果的精度和可靠性。由于获取煤样的真实的成分含量信息(标签)需要复杂、耗时的化学分析,训练样本数量不足,导致模型性能欠佳。针对小样本情况下基于LIBS技术的煤质分析,提出了多模型集成的半监督学习方法提升定量分析性能。首先根据初始训练集建立5个基线模型,包括多元线性回归(MLR)、偏最小二乘回归(PLSR)、局部加权偏最小二乘回归(LW-PLSR)、支持向量回归(SVR)、核极限学习机(K-ELM);利用5个模型处理无标签数据,得到5组预测值;对于每个无标签样本,计算5个预测值的标准差,并将最小标准差对应的无标签样本加入训练集,其伪标签为5个预测值的平均值;通过迭代循环来扩充训练集,并更新、优化训练模型;最后对测试样本进行分析。提出的方法在LIBS煤质分析数据集上进行了测试,包含20个训练样本、39个测试样本、280个无标签样本。结果表明,提出的半监督学习方法将固定碳、灰分、挥发分含量的预测拟合系数(R^(2))分别提高了0.033、0.102和0.118。在训练样本数量不足的条件下,半监督学习能够有效提升了LIBS定量化模型的准确度和可靠性。

关键词：激光诱导击穿光谱半监督学习煤炭定量分析

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中国城市区域高质量发展时空分异及影响因素

地理学报 2024年第4期79卷 819-836页

作者：伏润得杨振山中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

全面建设社会主义现代化国家新征程下,高质量发展必然是秉轴持钧的关键。基于新发展理念,通过梳理城市高质量发展的理论内涵,构建了包含创新、协调、绿色、开放、共享在内的5个维度的综合评价指标体系,并运用空间分析、俱乐部收敛检验... 详细信息

全面建设社会主义现代化国家新征程下,高质量发展必然是秉轴持钧的关键。基于新发展理念,通过梳理城市高质量发展的理论内涵,构建了包含创新、协调、绿色、开放、共享在内的5个维度的综合评价指标体系,并运用空间分析、俱乐部收敛检验以及空间杜宾模型分析了2005—2020年中国城市发展质量的时空演变特征及其影响因素。结果显示,研究期间中国城市发展质量平均水平提升了48.4%,低水平城市数量显著缩减,城市发展质量的空间分布模式发生转变且空间聚集特征显著;城市发展质量不平衡的局面尚未根本扭转,差距弥合挑战仍然较大,且高质量发展进程中城市间存在显著的角色分化,在全国及区域层面均形成“示范—追赶”模式,其中北京、上海、深圳等11个城市成为高质量发展的先行者;城镇化、政府投资、数字经济、环境规制以及经济增长均能显著促进城市发展质量水平的提升,城市规模与发展质量则呈现倒“U”型关系。新时期实现中国城市高质量发展目标仍需要在中西部地区持续着力,发挥先行者的示范作用,需要持续推动数量增长、强化环境规制、培育数字经济新业态以及优化城市规模体系。

关键词：城市高质量发展时空格局俱乐部收敛空间杜宾模型中国

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Cu含量对管线钢耐微生物腐蚀性能的影响

金属学报 2024年第1期60卷 43-56页

作者：曾云鹏严伟史显波闫茂成单以银杨柯中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016

含Cu耐微生物腐蚀管线钢的开发和应用是解决管道微生物腐蚀难题的有效措施。本工作利用电化学测试及SEM、激光共聚焦显微镜(CLSM)等分析技术,研究了不同Cu含量(0、0.7%、1.34%,质量分数)的X65级管线钢在无菌和接种硫酸盐还原菌(SRB)的... 详细信息

含Cu耐微生物腐蚀管线钢的开发和应用是解决管道微生物腐蚀难题的有效措施。本工作利用电化学测试及SEM、激光共聚焦显微镜(CLSM)等分析技术,研究了不同Cu含量(0、0.7%、1.34%,质量分数)的X65级管线钢在无菌和接种硫酸盐还原菌(SRB)的近中性模拟土壤浸出液(NS4)中的腐蚀行为,为耐微生物腐蚀管线钢的优化设计提供依据。结果表明,随着Cu含量的升高,含Cu管线钢的抗菌性能和耐蚀性能均有所提高;当Cu含量从0增加到0.70%时,试样表面的点蚀坑密度从714 cm^(-2)下降到244 cm^(-2);当Cu含量达到1.34%时,点蚀坑密度进一步下降到67 cm^(-2);含Cu钢在腐蚀过程中持续释放的铜离子在接菌环境中的杀菌作用和其对腐蚀产物层的改善作用,以及其在无菌环境中所形成的Cu2O等保护性腐蚀产物是含Cu管线钢具有优异耐蚀性能的关键原因。

关键词：微生物腐蚀硫酸盐还原菌含Cu管线钢抗菌性能耐蚀性能

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城市虚实活动系统的理论构建

地理学报 2024年第4期79卷 837-853页

作者：李春江柴彦威北京大学城市与环境学院北京100871 加拿大多伦多大学地理与规划系多伦多M5S 2Z9

人类社会正处于显著的数字化转型阶段,人类活动系统的基本特征与内在机理正在发生重大变化,特别是虚拟空间中的活动日渐多元化与自我体系化,并更加主动和频繁地与实体空间活动产生着十分复杂的互动。目前关于人类活动系统数字化转型的... 详细信息

人类社会正处于显著的数字化转型阶段,人类活动系统的基本特征与内在机理正在发生重大变化,特别是虚拟空间中的活动日渐多元化与自我体系化,并更加主动和频繁地与实体空间活动产生着十分复杂的互动。目前关于人类活动系统数字化转型的研究愈发重视虚拟空间中行为的多样性与复杂性,强调超越虚实二元的对立视角,将技术使用作为活动系统不可分割的一部分。本文提出城市虚拟空间活动系统与城市虚实活动系统的概念,一方面强调城市虚拟空间活动已逐渐形成相对独立系统的趋势,另一方面则聚焦于城市虚实空间活动系统的互动关系,并且从理论上构建城市虚实活动系统,以便深化理解城市活动系统的数字化转型并提出相关的政策建议。本文从理论和方法创新、实证议题创新以及应用实践创新等侧面,系统论述城市虚实活动系统的概念体系与研究内容框架,为数字化转型下的城市空间提供新的理论与方法,为智慧城市生活圈规划与数字生活治理提供科学参考。

关键词：城市活动系统城市虚拟空间城市虚实活动系统信息通讯技术时空间行为时间地理学

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东海海岸带县域城市韧性演化及影响因素

地理学报 2024年第2期79卷 462-483页

作者：应超李加林刘永超张海涛田鹏龚虹波宁波大学地理与空间信息技术系宁波315211 浙江省陆海国土空间利用与治理协同创新中心宁波315211 浙江省新型重点专业智库宁波大学东海研究院宁波315211 宁波大学法学院宁波315211

东海海岸带作为中国陆海经济发展前沿区域,在高强度开发背景下城市风险显著增加,研究城市韧性可为缓解人类活动和自然灾害冲击提供依据,对海岸带城市社会经济可持续发展具有重要意义。兼顾韧性能力与资源环境代价,构建“本底—运行—效... 详细信息

东海海岸带作为中国陆海经济发展前沿区域,在高强度开发背景下城市风险显著增加,研究城市韧性可为缓解人类活动和自然灾害冲击提供依据,对海岸带城市社会经济可持续发展具有重要意义。兼顾韧性能力与资源环境代价,构建“本底—运行—效率”评价体系,分析东海海岸带县域尺度城市韧性的时空演化特征,并运用地理探测器和地理时空加权回归模型探讨韧性系统运行能力的影响因素。结果表明:(1)东海海岸带县域城市韧性本底水平不断增长,空间格局相对稳定,呈现上海市较高、浙江省北高南低、福建省中部高南北低的分布趋势,一般城市间多同质抱团,主要为低—低集聚。(2)东海海岸带县域城市韧性系统运行能力稳步提升,表现为上海市>浙江省>福建省的位序格局,高值区集中于各市区,呈现极化和扩散两阶段空间演化模式,城市间多低—低集聚。(3)东海海岸带县域城市韧性效率先下降后缓慢上升再快速上升,高值区多分布于市区和海岛城市;“低本底—低运行—中等效率”类型城市最多,“低本底—低运行—低效率”和“中等本底—中等运行—较低效率”类型城市较多。(4)经济发展水平是影响东海海岸带县域城市韧性运行的首要因素,但作用趋于减弱;城市开放度和基础设施水平的影响程度趋于增强;城镇化水平和城市集聚水平的影响程度逐渐减弱。

关键词：城市韧性时空演化影响因素东海海岸带

基于微流控技术的磁流体对外加磁场及温度的太赫兹特性研究

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1532-1536页

作者：梁冉张欣睿丁晨鑫苏波张存林首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室太赫兹波谱与成像北京市重点实验室北京成像理论与技术高精尖创新中心北京100048

磁流体是将超微磁性粒子均匀地分布在载基液中,形成的胶态液体磁性材料,它打破了传统固体磁性材料的形态,是一种同时具有固体磁性和液体流动性的新型材料,具有非常广泛的应用前景。目前磁流体已经被应用于医学领域,已有研究表明,磁流体... 详细信息

磁流体是将超微磁性粒子均匀地分布在载基液中,形成的胶态液体磁性材料,它打破了传统固体磁性材料的形态,是一种同时具有固体磁性和液体流动性的新型材料,具有非常广泛的应用前景。目前磁流体已经被应用于医学领域,已有研究表明,磁流体可被用于癌细胞的治疗、细胞的分离以及靶向给药等;另外,磁流体还可以应用于密封、润滑等方面。太赫兹波是指频率范围在0.1~10 THz,波长范围在30~3000μm的电磁辐射。由于许多生物分子的振动和转动模式均处于太赫兹波频段,并且太赫兹波的能量较低,不会破坏被测物品,所以太赫兹波可用于无损检测,是一种安全可靠的测量方法。微流控技术可用于对极少量液体样品的测量,具有操作简单、检测速度快、节约被测样品等优点。该研究将太赫兹技术与微流控芯片技术相结合,通过改变外加磁场的时间和温度,研究了磁流体的太赫兹时域谱和频域谱的变化情况,发现在外加不同时间的磁场强度时,随着时间的增加,磁流体的太赫兹时域谱图右移,频域谱图强度下降;外加不同温度时,随着温度的增加,同样出现时域谱图右移,透射强度降低的现象。初步认为磁流体中的磁性粒子在外加磁场下聚集定向排列,随着时间的延长,近似认为纳米粒子团簇半径增大,使得太赫兹波不易透过从而使其强度变低;在温度升高时,分子热运动加剧,分子振动和转动加强,使得太赫兹波不易透过进而强度变低。由于利用太赫兹研究磁流体特性方面的相关报道较少,该研究为探究磁流体提供了新的方法;对外加磁场下的磁流体太赫兹特性的研究可在医学领域的广泛应用,为太赫兹技术在生物医学方面提供了新的途径,为磁流体的深入应用和研究提供了技术支持。

关键词：太赫兹磁流体微流控芯片磁场

1,3-氧硫戊环为受体的Hg^(2+)荧光探针的设计、合成及性能

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1913-1917页

作者：梁庆祥周五吴爱斌舒文明余维初长江大学化学与环境工程学院化学系湖北荆州434023 长江大学非常规油气协同创新中心湖北荆州434023 油气田清洁生产与污染物控制湖北省工程研究中心湖北荆州434023

Hg^(2+)是毒性最强的重金属离子之一,会造成空气、土壤和水的污染,严重损害人体健康,开发有效的分析方法检测环境体系中的Hg^(2+)尤为重要。荧光探针因其灵敏度高、选择性好、响应速度快、可实时在线检测等优点,已广泛应用于Hg^(2+)检... 详细信息

Hg^(2+)是毒性最强的重金属离子之一,会造成空气、土壤和水的污染,严重损害人体健康,开发有效的分析方法检测环境体系中的Hg^(2+)尤为重要。荧光探针因其灵敏度高、选择性好、响应速度快、可实时在线检测等优点,已广泛应用于Hg^(2+)检测。以Hg^(2+)促进硫代缩醛的去保护反应设计合成了一种全新的以1,3-氧硫戊环为受体的开启型Hg^(2+)荧光探针[2-(pyren-1-yl)-1,3-oxathiolane,POX],通过^(1)H NMR、^(13)C NMR和HRMS对POX结构进行表征,考察了POX在CH_(3)CH_(2)OH/H_(2)O中对Hg^(2+)的选择性、竞争性、浓度滴定、pH滴定、时间依赖性、检出限和识别机理等。研究结果表明,POX可在较宽的pH范围内对Hg^(2+)快速识别,并表现出高度的选择性和灵敏度;向POX中加入Hg^(2+)后,在386 nm处出现明显的荧光发射峰,表明POX对Hg^(2+)呈现出显著的荧光“开启”效应,其识别过程几乎不受其他金属离子干扰;荧光滴定实验表明POX在Hg^(2+)浓度为0~6.5μmol·L^(-1)范围内具有良好的线性响应(R^(2)=0.9994),检出限为0.168μmol·L^(-1),在实际水样中检测Hg^(2+)的RSD小于2.92%。由于POX合成简单、原料易得且pH适用范围较广,可作为定性和定量检测环境中Hg^(2+)的潜在工具。

关键词：荧光探针 Hg^(2+) 1,3-氧硫戊环荧光开启

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自动驾驶高精度地图特征分析及发展展望

地球信息科学学报 2024年第1期26卷 15-24页

作者：杜清运况路路任福刘江涛冯昶陈卓宁张浡聪郑康李智程武汉大学资源与环境科学学院武汉430079 自然资源部数字制图与国土信息应用重点实验室武汉430079 深圳市规划和自然资源数据管理中心深圳518000 中国地图出版社集团有限公司北京100054 武汉大学-国汽智图高精地图研究中心武汉430079 国汽智图(北京)科技有限公司北京102600

智能网联汽车逐渐成为当代智能交通系统的不可或缺的组成部分,而作为智能网联汽车核心要素的自动驾驶高精度地图在推动交通智能化发展方面扮演着至关重要的角色。高精度地图有效地建立了驾驶员、汽车、道路环境、驾驶环境、意义环境和... 详细信息

智能网联汽车逐渐成为当代智能交通系统的不可或缺的组成部分,而作为智能网联汽车核心要素的自动驾驶高精度地图在推动交通智能化发展方面扮演着至关重要的角色。高精度地图有效地建立了驾驶员、汽车、道路环境、驾驶环境、意义环境和社会环境之间的紧密联系,推动了自动驾驶技术从L0级别逐步演进至L5级别。本文聚焦于智能网联汽车与自动驾驶高精度地图发展的迫切需求,首先对高精度地图的内涵、主流基础数据模型、概念及特点进行了介绍,强调高精度地图是实现智能网联汽车自动驾驶的全新地图数据范式;其次,浅析了高精度地图在全生命周期中的采集、构建、更新、应用、审核和管理等环节中所涉及的感知数据类型多样、地图构建方法多元、众源更新技术多种、地图应用方式多类、地图审核流程智能、地图管理模式创新等多维特征;同时,提出了一种典型的高精度地图众源更新技术路线。针对高精度地图审核当前问题,介绍了一种在线智能审图方法。以高精度地图深圳试点为案例,介绍了其应用现状及探索经验。最后,对高精度地图的发展进行了展望。

关键词：智能网联汽车自动驾驶系统高精度地图导航电子地图众源更新地理信息地图审核人工智能