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基于XGBoost融合多维度时空数据的干旱遥感建模及应用研究

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地球信息科学学报 2024年第6期26卷 1531-1546页

作者：晏红波梁雨豪卢献健王佳华吴思怡桂林理工大学测绘地理信息学院桂林541004 广西空间信息与测绘重点实验室桂林541004

西南地区是我国重要的生态环境保护区,复杂的气候与地理条件导致干旱事件频繁发生,准确掌握干旱的空间分布情况及变化趋势对保护西南地区生态环境具有重要意义。本研究基于极端梯度提升算法,利用表征多维度特征变量的遥感干旱指标,构建... 详细信息

西南地区是我国重要的生态环境保护区,复杂的气候与地理条件导致干旱事件频繁发生,准确掌握干旱的空间分布情况及变化趋势对保护西南地区生态环境具有重要意义。本研究基于极端梯度提升算法,利用表征多维度特征变量的遥感干旱指标,构建了一种考虑植被状态、地表状态、气候状态及环境因素的干旱遥感监测模型(eXtreme Gradient Boosting Drought Monitor,XGBDM)。利用该模型对西南地区2001—2020年干旱情况进行监测,选取典型干旱事件与土壤墒情数据对模型精度进行评价,并结合Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验、Hurst指数、重心迁移模型,揭示了西南地区干旱时空演变特征、未来变化趋势及干旱重心迁移情况。结果表明:①在不同季节中,XGBDM模型均能准确监测西南地区干旱事件,模型精度指标R^(2)为0.816~0.897,MAE为0.200~0.283,RMSE为0.296~0.424,模型与土壤墒情相关性为-0.60~0.86。相比于站点SPEI-3监测方法,XGBDM模型监测结果与土壤墒情相关性更高,且更能准确反映旱情的空间分布细节特征;②时间上,2001—2020年西南地区XGBDM年均值整体呈波动下降趋势,表明干旱情况呈加重趋势,其中春季和夏季干旱呈加重趋势,秋季和冬季干旱呈减轻趋势。空间上,西南地区XGBDM值变化斜率在春季和夏季呈“北高南低”的空间分布格局,在秋季和冬季呈“南高北低”的空间分布格局,其中不同季节干旱呈加重趋势的面积占比分别为春季69.17%、夏季76.02%、秋季34.43%、冬季47.5%;③西南地区XGBDM值整体呈弱反持续性变化,春季、夏季以及冬季未来旱情以减轻为主,旱情由加重转为减轻的区域面积在不同季节占比为28.44%~63.82%。旱情持续加重面积在春季最高,占比为17.97%,持续减轻情况在冬季占比最高,为15.92%;④2001—2020年干旱重心主要分布于研究区中部,呈西北至东南的分布格局,未来干旱重心在西北至东南方向进行迁移的概率更高。研究结果可为西南地区干旱监测及治理提供理论依据。

关键词：西南地区 SPEI-3 干旱遥感监测 XGBoost 时空变化重心迁移模型土壤墒情

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一种采用混合策略的大规模多目标进化算法

计算机学报 2024年第1期47卷 69-89页

作者：谢承旺潘嘉敏郭华王冬梅付世炜华南师范大学数据科学与工程学院广东汕尾516600 南宁师范大学计算机与信息工程学院南宁530100 成都职业技术学院软件学院成都610041

现实中存在大量的大规模多目标优化问题,这些问题所固有的目标函数间冲突性、巨大的搜索空间以及决策变量可能存在的交互等特征对传统的多目标进化算法构成了巨大的挑战.研究者根据此类问题的特点基于不同的视角提出了多种大规模多目标... 详细信息

现实中存在大量的大规模多目标优化问题,这些问题所固有的目标函数间冲突性、巨大的搜索空间以及决策变量可能存在的交互等特征对传统的多目标进化算法构成了巨大的挑战.研究者根据此类问题的特点基于不同的视角提出了多种大规模多目标进化算法,但它们在解题的质量和效率方面尚存较大的提升空间.基于此,提出一种采用混合策略的大规模多目标进化算法LSMOEA/HS.该算法提出的一种黄金分层分组方法将大规模决策变量分成收敛性组和多样性组,然后对收敛性变量组执行基于变量组的相关性检测操作,将收敛性变量组划分成若干更小规模的子组,最后算法采用不同的优化策略分别优化收敛性变量组和多样性变量组以获得最终的解题结果.为验证LSMOEA/HS的有效性,将其与五种新近提出的高效的大规模多目标进化算法一同在决策变量维度为200、500、1000、2000和5000的2-目标和3-目标的LSMOP系列测试实例上进行IGD和HV性能测试,实验结果表明LSMOEA/HS具有显著较优的收敛性和多样性.由此表明,LSMOEA/HS是一种颇具前景的大规模多目标进化算法.

关键词：大规模多目标优化问题变量分组进化算法收敛性多样性大规模多目标进化算法

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壳聚糖微花的制备及影响其形貌的因素

食品科学 2024年第1期45卷 173-180页

作者：焦思宇许丁予姚先超何丽欣林日辉广西民族大学化学化工学院林产化学与工程国家民委重点实验室暨广西林产化学与工程重点实验室广西林产化学与工程协同创新中心广西南宁530006

以壳聚糖(chitosan,CS)为原料,在其溶解过程中通过超声和过氧化氢对其进行辅助溶解,之后通过离子交联法,将三聚磷酸钠(sodium tripolyphosphate,TPP)由下而上地注入到CS溶液中,并通过冷冻干燥得到了壳聚糖微花(chitosan microflower,CSM... 详细信息

以壳聚糖(chitosan,CS)为原料,在其溶解过程中通过超声和过氧化氢对其进行辅助溶解,之后通过离子交联法,将三聚磷酸钠(sodium tripolyphosphate,TPP)由下而上地注入到CS溶液中,并通过冷冻干燥得到了壳聚糖微花(chitosan microflower,CSMF),并对其进行一系列表征,研究影响其成花的因素。结果发现CSMF粒径在1~2μm;CSMF的傅里叶红外变换光谱在532cm^(-1)出现了磷酸根基团的振动峰;CSMF的晶型由CS的半结晶结构变为了水合多晶型结构;CSMF的X射线光电子能谱结果显示其产生了C—N^(+)键;而热重分析结果显示CSMF的热稳定性较CS稍有降低;并且发现预处理方式、超声时间、CS溶液温度和CS与TPP质量比会影响CSMF的花状结构,而超声功率和过氧化氢添加量不会影响其花状结构,进而推测其成花机理为将原CS降解成在一定分子质量范围内的短长链CS,然后在一定的温度下TPP与降解后相对较长的CS链交联形成微花结构的底座,与降解后相对较短的CS链交联形成纳米片,最后再通过CS结构上面的—NH_(3)^(+)与磷酸根离子之间的相互作用,将纳米片自组装到底座上,进而生成了微花结构。

关键词：壳聚糖三聚磷酸钠壳聚糖微花

基于电容自然充电换相的混合式直流断路器设计与仿真

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3510-3521页

作者：范兴明李涛张鑫桂林电子科技大学机电工程学院桂林541004

以晶闸管作为主断器件是降低混合式直流断路器造价和技术难度的手段之一,电容电压是此类直流断路器能够顺利开断直流故障的关键影响因素。现有结构中电容大多为预充电型,但预充电方式和电容电压的维持较为复杂。因此,该文提出一种基于... 详细信息

以晶闸管作为主断器件是降低混合式直流断路器造价和技术难度的手段之一,电容电压是此类直流断路器能够顺利开断直流故障的关键影响因素。现有结构中电容大多为预充电型,但预充电方式和电容电压的维持较为复杂。因此,该文提出一种基于电容自然充电换相的混合式直流断路器,利用母线电压与预充电电容的电压差值实现电容的预充电和电容电压的自动维持,从而保证断路器的开断能力。此外该断路器还具备二次开断能力,可以满足极短时间内重复开断的需求。针对所提断路器的工作过程和元器件参数进行了详细的理论推导,基于PSCAD/EMTDC建立单端等效和四端柔性直流电网模型验证了所提结构的适用性。最后与其他方案进行比较,结果表明,所提方案在开断速度、电容预充电方式和二次开断方面具备一定优势。

关键词：混合式直流断路器晶闸管预充电二次开断

最小二乘算法优化及其在锂离子电池参数辨识中的应用

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电工技术学报 2024年第5期39卷 1577-1588页

作者：范兴明封浩张鑫桂林电子科技大学机电工程学院桂林541004

传统最小二乘法(LS)用于锂离子电池模型在线参数辨识精度低,通过带遗忘因子递推最小二乘算法能够有效地提高辨识精度,但固定的遗忘因子影响模型动态特性。遗忘因子的自适应处理能提高算法对动态系统的参数辨识能力,而目前的自适应方法... 详细信息

传统最小二乘法(LS)用于锂离子电池模型在线参数辨识精度低,通过带遗忘因子递推最小二乘算法能够有效地提高辨识精度,但固定的遗忘因子影响模型动态特性。遗忘因子的自适应处理能提高算法对动态系统的参数辨识能力,而目前的自适应方法容易忽略模型参数的稳定性,同时方法待定系数范围较大且难以确认。为了得到高精度且稳定性良好的模型参数,该文设计了一种精度和稳定性兼优且更简单的自适应遗忘因子递推最小二乘(AFFRLS)改进方法,并与其他AFFRLS、可变遗忘因子递推最小二乘(VFFRLS)进行仿真对比分析。结果表明,改进的AFFRLS能够在模型精度和参数稳定性取得更好的平衡,且对不同的在线工况具有良好的适用性。

关键词：锂离子电池模型参数辨识最小二乘法自适应遗忘因子

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碳化湿度对碳化砌块力学与耐久性能的影响

吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 445-452页

作者：陈凯祥张鹤年席培胜王长丹余涛张炳锌同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 安徽建筑大学安徽省城市建设和地下空间工程研究中心合肥230022 中国科学院大学南京学院南京210007 东北电力大学电气工程学院吉林省吉林市132011 华能沁北发电有限责任公司河南济源454650

碳化砌块是基于活性氧化镁水泥碳化技术研发的新型砌块,即先采用活性氧化镁水泥与骨料进行搅拌,然后利用CO_(2)进行碳化,以达到提高强度目的。通过室内试验,开展了无侧限抗压强度、X射线衍射、电镜扫描和热重分析试验,研究了碳化湿度对... 详细信息

碳化砌块是基于活性氧化镁水泥碳化技术研发的新型砌块,即先采用活性氧化镁水泥与骨料进行搅拌,然后利用CO_(2)进行碳化,以达到提高强度目的。通过室内试验,开展了无侧限抗压强度、X射线衍射、电镜扫描和热重分析试验,研究了碳化湿度对碳化砌块强度和碳化产物的影响,并进行耐久性测试。结果表明:碳化砌块强度明显高于普通水泥砌块,在碳化养护三天,碳化砌块能达到70%~80%强度,碳化湿度为60%的砌块强度最佳;碳化砌块具有很强的耐久性能,碳化湿度为60%碳化砌块耐久性能明显高于40%和80%的碳化砌块;活性氧化镁的碳化产物是碳酸镁石、水菱镁石和球碳镁石,碳化湿度为60%的碳化砌块内部碳化产物最密集。

关键词：建筑材料碳化砌块碳化湿度抗压强度微观测试耐久性能

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清江流域亚硝胺及其前体物质的分布特征及风险评价

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环境科学 2024年第7期45卷 3930-3940页

作者：李梦轩陈英杰陈文文黄焕芳丁洋邢新丽陆燕勤祁士华中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室武汉430074 中国地质大学(武汉)环境学院武汉430074 桂林理工大学环境科学与工程学院桂林541006 生态环境部华南环境科学研究所国家环境保护水环境模拟与污染控制重点实验室广州510535 四川师范大学西南土地资源评价与监测教育部重点实验室成都610066

亚硝胺是一类具有高致癌性和致突变性的含氮有机污染物.支流水系作为我国中小城镇的主要饮用水源,其亚硝胺的污染情况尚不明确,关于支流河水中亚硝胺及其前体物质浓度的研究仍十分缺乏.以水体中常见8种亚硝胺为研究对象,检测了长江一级... 详细信息

亚硝胺是一类具有高致癌性和致突变性的含氮有机污染物.支流水系作为我国中小城镇的主要饮用水源,其亚硝胺的污染情况尚不明确,关于支流河水中亚硝胺及其前体物质浓度的研究仍十分缺乏.以水体中常见8种亚硝胺为研究对象,检测了长江一级支流清江河水及氯胺化处理后水样中亚硝胺浓度组成特征,并针对重要的污水排放源进行重点监测,分析亚硝胺及其前体物质的环境影响因素,评估其健康和生态风险.结果表明,清江河水共检出6种亚硝胺,其中主要亚硝胺为NDMA[(10±15)ng·L^(-1)]、NDEA[(9.3±9.3)ng·L^(-1)]和NDBA[(14±7.8)ng·L^(-1)],氯胺化反应后的水样中有7种亚硝胺检出,主要为NDMA-FP[(46±21)ng·L^(-1)]、NDEA-FP[(26±8.3)ng·L^(-1)]和NDBA-FP[(22±13)ng·L^(-1)];河水中亚硝胺的浓度分布整体呈现为中游高于上游和下游,在有污水排放与支流汇入点的亚硝胺浓度明显高于其他点位;对污水直接排放点的监测发现,携带有亚硝胺及其前体物质的污水输入是河水中亚硝胺的主要来源;此外,3种主控污染物NDMA、NDBA和NDEA的浓度存在一定相关性,主要原因是其存在相似的污水来源;饮用水源地亚硝胺浓度对当地居民存在潜在致癌风险(2.4×10^(-5));此外,由于清江具有较高的亚硝胺生成潜能,其饮用水致癌风险可能会更高;生态风险评价表明,亚硝胺对于清江流域的生态风险商值低于0.002,生态风险可忽略不计.

关键词：清江流域亚硝胺生成势(FP) 致癌风险生态风险

考虑输配协同的电网并行恢复分区及机组启动次序统一优化决策方法

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中国电机工程学报 2024年第3期44卷 859-871,I0001页

作者：王炜歆王小君许寅王颖刘家妤杜洋北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044 国网上海市电力公司电力科学研究院上海市虹口区200437

在电网恢复初期,黑启动资源紧缺,恢复所需时间长。随着配电网接入多种类型的资源,利用含源配电网自下而上支撑输电网恢复、加速黑启动进程逐步具备可行性。该文首先提出输配协同恢复理念,分析向上支撑输电网恢复的配电网需具备的条件,... 详细信息

在电网恢复初期,黑启动资源紧缺,恢复所需时间长。随着配电网接入多种类型的资源,利用含源配电网自下而上支撑输电网恢复、加速黑启动进程逐步具备可行性。该文首先提出输配协同恢复理念,分析向上支撑输电网恢复的配电网需具备的条件,进而明确输配协同恢复方式;然后,结合输电网机组启动过程的功率需求和配电网发电资源特征,定义配电网向上送电外特性,并提出配电网向上支撑外特性建模方法;进一步,以机组启动总耗时最小为目标,构建考虑输配协同的电网并行恢复分区及机组启动次序统一优化决策的混合整数线性规划模型;最后,基于国内实际输配电网算例,验证该文所提方法的有效性。

关键词：黑启动含源配电网恢复分区机组启动次序输配协同恢复

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碳基无金属纳米材料用于电催化合成小分子化学品

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新型炭材料（中英文） 2024年第1期39卷 42-63页

作者：石磊李彦哲尹华杰赵慎龙国家纳米科学中心中国科学院纳米系统与多级次制造重点实验室北京100190 中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所中国科学院材料物理重点实验室安徽合肥230031

电催化是各种以化学品形式储存可再生电力能源技术的核心。目前,贵金属基催化剂广泛应用于提高电催化转化效率。然而,成本高、稳定性差等缺点严重阻碍了其在电合成和可持续能源器件中的大规模应用。碳基无金属催化剂(CMFCs)在提高催化... 详细信息

电催化是各种以化学品形式储存可再生电力能源技术的核心。目前,贵金属基催化剂广泛应用于提高电催化转化效率。然而,成本高、稳定性差等缺点严重阻碍了其在电合成和可持续能源器件中的大规模应用。碳基无金属催化剂(CMFCs)在提高催化性能方面展现出巨大潜力,且受到越来越多的关注。本文概述了用于电催化合成的CMFCs的最新研究进展,并讨论了其催化机理和设计策略。此外,简要总结了电催化合成过氧化氢、氨、氯以及各种碳基和氮基化合物的研究现状,并重点阐述了CMFCs目前面临的挑战和未来前景。

关键词：电合成电催化碳基纳米材料无金属电催化剂小分子化学品