基于一个发现污染类核心区域的聚类模型的大气污染情况分析

由于污染源受地形、地貌及气象等条件影响而分布多样,大气污染数据在空间中呈任意形状、任意密度的复杂分布。为探究这种大气污染分布状况,基于DP算法提出了1个发现污染类核心区域的聚类模型。以实现对污染数据不经统计直接聚类,在保持空气污染数据分布特征不变的基础上提取出关键污染数据,更准确地挖掘空气污染变化规律。将所提聚类模型和k-Means算法在由兰州市2017,2019,2021年各年1月污染物浓度小时数据构成的3个数据集上进行了对比分析。结果显示:所提模型在以上3个数据集上均能更清晰地挖掘出污染数据,在污染类核心区域中的关键污染数据分别为59.0%、57.2%和69.0%,且造成污染的首要污染物均为NO₂和颗粒物。此外,该模型从兰州市2021年1月数据中解析出,兰州市月污染变化由污染物NO₂和PM₁₀共同作用或交替作用引起,日污染变化在受污染小时数和首要污染物(NO₂和PM₁₀)出现次数上的变化趋势均呈双峰型,污染区域为城关区。并通过分析上述污染规律的成因,证明该模型在确保数据复杂分布不变的情况下提取关键污染数据的有效性。     

东北地区土壤湿度的区域性预报模型研究

基于东北地区近30 a（1981-2010 年）土壤湿度观测资料,采用CAST聚类方法进行土壤湿度区划,对各区域土壤湿度的时空变化特征展开分析,建立土壤湿度的分区预报模型。结果表明：东北地区中部的土壤湿度在近30 a 内呈上升趋势,其余部分则呈下降趋势,但北部的下降趋势较小,西部下降趋势较大;各区域土壤湿度的显著影响因子有所差异,但都与前一旬的土壤湿度和降水量有较大的相关性;利用1981-2007 年的数据建立各区域的土壤湿度预报方程,利用2008-2010 年的数据对预报方程进行检验,土壤湿度的预报平均相对误差小于13.67%,预测值与观测值较为接近,基本可反映土壤湿度的实际变化情况。     

物元分析与灰色聚类法相结合的环境气质量综合评价模型

本文提出运用物元分析与灰色聚类法相结合进行环境空气质量综合评价，用物元分析法建立了综合评判的物元模，其对于权重的确定，采用了灰色 聚类楷的方法，并运用该模型进行实例研究。     

多元时间序列PCA分割及在天然气脱水装置工况识别中的应用

目的建立不同的工作状态下的设备状态预测评估模型。方法利用主成分分析法将多元时间序列数据进行切割,将分割后的数据段按照基于密度的方法,依照定义的距离,对多元时间序列进行聚类合并,从而得到不同工况下的时间序列。结果按照脱水装置工况状态,将重沸器特征对应的多元时间序列划分为不同的数据段。结论有效实现了脱水装置重沸器的参数数据分割,并识别出不同工况。     

大气环境质量评价的灰色聚类法

运用灰色聚类法对西安地区文物古迹的大气环境质量进行了评价，并与综合指数方法作了比较．结果表明，灰色聚类法不仅注意到分级界限的模糊性，而且信息利用率和精度均有较大幅度的提高．因此，利用灰色聚类法评价大气环境质量，方法简便，结论更能反映实际的大气污染现状．     

基于聚类分析与偏最小二乘法的支持向量机PM_(2.5)预测

考虑样本和输入变量的选取对预测模型精度的影响,文章提出一种基于K-means聚类与偏最小二乘法的支持向量机PM_(2.5)浓度预测方法。首先采用K-means算法对气象属性进行聚类,间接把PM_(2.5)序列分成了相似度较高的若干类,并分别作为预测建模用的训练样本;然后采用偏最小二乘法从影响PM_(2.5)浓度的多种因素中提取主成分,作为各类模型的优化输入;最后根据预测日的气象属性选出合适类别,运用优化后的训练样本和输入变量建立PM_(2.5)浓度预测模型。以北京市某监测点的实际数据为例,运用改进模型和传统模型分别进行实验。结果表明:改进的支持向量机相比传统支持向量机在预测精度上有明显的提高,精度评价指标MAE、MAPE和RMSE分别下降38.10%、50.59%、37.15%。研究实证,引入K-means聚类与偏最小二乘法的手段来提高传统支持向量机在PM_(2.5)浓度预测中的精度具有可行性。     

基于路网和兴趣点的噪声限值区划分方法

根据城市噪声防治的需要,提出了一种基于城市路网和兴趣点的噪声限值区划分方法。该方法对互联网地图的路网瓦片进行图像形态学处理,实现城市区域划分;根据不同兴趣点类别的声环境质量要求,将区域内各兴趣点类别的比例作为区域的描述参数;然后对各区域的描述参数运用聚类方法进行聚类,并标定各个聚类类别对应的声功能要求,实现区域所属噪声限值区的划分。将该方法运用在广州市海珠区的噪声限值区划分中,得到383个子区域,聚类后标定得到的1类噪声限值区142个,2类噪声限值区224个,3类噪声限值区0个,无明显噪声限值区17个。广州市海珠区的噪声限值区划分结果显示,该方法可应用于城市区域的噪声限值划分,并为城市当前的噪声评估提供数据支持。     

聚类分析方法及其环境监测(水质分析)中的应用

文章对比分析了"系统聚类法"、"模糊聚类法"、灰色聚类法"三种聚类分析方法的原理、原则、聚类依据、聚类分析步骤,以及其各自的优缺点,并举例说明了其在环境监测领域(水质分析)的应用。     

灰色聚类法在水环境质量评价中的应用

本文提出运用灰色聚类法评价水质的新方法,并用该方法对某水库水质进行了评价,最后与模糊数学方法作了比较。结果证明,灰色聚类法不仅具有模糊数学的优点,又补充了其不完善之处,用灰色聚类法评价水质,比较符合实际状况.     

两阶段模糊法在海河水系水质评价中的应用

将两阶段模糊法用于海河水系监测断面的水质评价.与传统模糊聚类法不同,该方法首先将国家地表水指标转化为等级打分,再构造模糊隶属函数,确定评价对象对标准水质水平的隶属度;之后运用改进的模糊c-均值法(FCM法)选取适当模糊指标和先验类中心,对评价对象进行聚类,得到替代原观测值的一个全局水质指标,数值在0～100之间,以利于直观评价.计算了海河水系2004～2006年4个断面的432个数据,考察了季节波动规律和不同年度变化的情况,并对水质进行了综合评价.两阶段模糊法对水质评价综合指标有较好的分类能力,能够得到十分科学的评价结果,且计算过程相对FCM法简便,可以运用于河流水质综合评价.     

青藏高原粮食生产、消费及安全风险格局变化

青藏高原是中国粮食短缺地区之一,提高其粮食自给能力和确保粮食安全一直受到中央和地方政府的高度重视。在修订牧业区和半农半牧地区人均粮食消费需求量标准的基础上,利用1985-2015年青藏高原县级行政单元粮食产量和消费数据,采用波动系数法、分级法、重心模型以及粮食短缺指数模型,分析青藏高原粮食生产和消费的时空变化特征,并评估114个县市的粮食安全风险状况。结果表明：青藏高原粮食生产与消费空间分布不均衡,粮食生产呈环形分布在青藏高原东部湟黄谷地、藏东和藏南沿江河谷地带,中部和西部粮食产量较低,粮食消费呈东高西低格局;本地粮食生产不能满足居民消费需求,区域粮食缺口量达21.04万~121.69万t,相当于粮食消费需求的8.22%~40.11%,考虑旅游人口的影响,2015年区域粮食缺口达132.92万t;青藏高原粮食安全风险较高的地区广泛分布在藏北高原、青南高原、祁连山地以及城市化水平较高的拉萨市辖区和西宁市辖区,旅游业发展对林芝市的粮食安全风险影响显著;单纯依靠粮食增产不能解决区域粮食问题,建立完善的粮食储备和交通物流体系、加强与内地及周边国家的粮食贸易合作,是保障青藏高原粮食安全的关键。     

我国主要粮食品种供给与消费平衡分析

论文基于城市和农村人口及其人均食物消费、粮食工业产品产量、肉蛋奶水产品产量、单位面积种子用量等估算了2013年我国主要粮食品种实际消费量和合理膳食结构下的理想消费量。研究结果显示：我国稻谷、玉米、小麦和薯类以国内生产为主,大豆主要依赖进口;我国稻谷和小麦以口粮消费为主,玉米和豆类以饲料用粮消费为主,薯类以工业用粮和饲料用粮消费为主;稻谷、小麦、玉米和薯类结余量较大,豆类结余量少;按照现有的饮食结构,只需要71%的稻谷生产量和52%的小麦生产量就能完全满足口粮需求。未来应关注稻谷和小麦口粮生产,实施全过程监管以及资金和技术支持,其他用途或品种的粮食生产应由市场主导。     

中国粮食自给率研究——粮食、谷物和口粮自给率分析

由于统计口径与计算方法的不同,粮食自给率的计算结果往往差异较大,得出的中国粮食安全的结论也大相径庭,从而引起国内各界的广泛争议。为了准确分析当前中国的粮食安全情势,避免误判对相关决策造成误导,有必要对粮食的统计口径和自给率计算方法进行分析研究。本文选用三种粮食自给率计算方法—定额统计法、流向统计法和消费统计法,测算中国2000-2016年的粮食、谷物和口粮自给率,并对结果进行对比分析。结果显示：（1）定额统计法计算结果容易造成失真,流向统计法与消费统计法计算结果较为准确;（2）谷物和口粮自给率更能反映中国实际的粮食供需情况;（3）中国谷物自给率在98%以上,口粮自给率高于100%。然而,随着工业化和城市化进程的加快,城市发展对土地的需求越来越大,这会造成耕地被侵占、粮食需求激增等严重问题,口粮生产仍然不能放松,建议未来调整农业结构,稳定小麦、稻米生产。     

东北商品粮基地粮食生产的区域分异

论文以商品粮基地县为研究单元,运用数理统计和GIS空间分析结合的方法,揭示东北商品粮基地县粮食总产的区域差异。研究结果表明:①粮食总产低于平均水平的商品粮基地县占多数,高于平均水平的基地数量仅占36.36%,但粮食产量占全部基地县粮食总产量的64.74%;②粮食生产基本上形成了以玉米、大豆、水稻为主的生产能力格局,粮食总产的区域差异小于分品种粮食作物内部的区域差异;③从省域尺度看,粮食总产高于平均水平的基地县84.6%分布在黑龙江和吉林两省,粮食生产布局的区域化、专业化趋势明显,大宗粮食作物进一步向产粮大县集中;④从区域尺度看,粮食总产的空间格局高低交错,集中在以松嫩平原中部黑土区、辽河平原和三江平原为重心的平原地区,有由中部平原地区向周边递减的趋势。回归分析表明,播种面积的区域差异是导致商品粮基地县粮食总产区域分异的主要原因,农业现代化水平对其具有重要影响。应加强商品粮基地建设,加大中低产田的改造力度,走以提高粮食单产来提高粮食综合生产能力的内涵式发展道路。     

新时期中国粮食供需平衡态势及粮食安全观的重构

粮食安全是保证任何人在任何时候都能得到为了生存和健康所需要的足够食物。新时期（2015-2050年）我国国内农业资源开发潜力已接近极限,中国粮食安全的总体思路正在面临重构。粮食安全在个人层面是营养安全,在国家层面是国家粮食的可获得能力,国家粮食可获得能力包括粮食生产能力和粮食进口能力,论文从个人营养安全和国家粮食可获得能力视角,对新时期我国粮食供需平衡进行分析,结果表明,在维持现有粮食生产能力的情况下,我国粮食安全保障程度为110.88%~117.49%,粮食具有保障平衡的基本能力,口粮安全保障程度为158.57%~168.02%,口粮具有保障充分平衡的能力,而饲料粮的保障程度只有79.41%~84.15%,保障程度不足。这一有所宽裕的粮食供需平衡态势为允许小幅度市场波动来实现粮食供需动态平衡提供了弹性空间,也为国家粮食政策调整提供了契机和条件。为建立我国新时期粮食安全保障体系,确保粮食供求基本平衡,建议：1）在资源端建立基本农田制度,维持粮食可持续生产能力;2）在生产端逐步发展经营规模较大的专业化粮食生产实体;3）在流通环节充分利用现代网络技术和电子商务模式,培育全国性和区域性现代粮食市场体系,融入国际市场,确保国家粮食安全的有效供应;4）在储备环节完善粮食储备体系,调整粮食储备的结构和规模。     

传统农区粮食生产转型机制及其安全效应——基于乡村空间治理视角

转型期乡村空间利用问题成为影响粮食安全的重要因素,开展乡村空间综合治理成为推动粮食生产有序转型的重要动力。系统分析乡村空间治理导向的粮食生产转型机制及其安全效应,有益于完善粮食安全的理论和实践分析。本文以乡村空间治理导向的粮食生产转型内在机制分析为突破,结合平原农区典型案例进行实证研究,并探讨了乡村空间治理与粮食安全的内在关系。主要结论如下：（1）乡村空间的不合理利用是限制粮食生产高效运转的重要因素。（2）乡村空间“物质—权属—组织”治理,通过改变粮食生产所需的基础条件达到优化粮食生产的目的,推动粮食生产朝着规模化、高效化、绿色化和公正化转型。（3）香埠村空间治理显著改善了该村粮食生产条件,有效协调粮食安全保障与乡村转型发展的交互作用关系。（4）乡村空间治理能力现代化是提升粮食安全保障能力的重要手段和途径。传统农区开展乡村空间“物质—权属—组织”的综合治理,有利于保障转型期粮食安全,落实“藏粮于地”战略,具有现实意义。     

太湖流域粮食生产时空格局演变与粮食安全评价

太湖流域既是中国传统粮食高产区又是当前经济发展的前沿阵地。论文从宏观视角探讨了该区1985-2010年27个县域粮食生产时空变化格局及粮食安全水平,结果表明:时间演化上该区粮食产量不稳定,但总体呈下降趋势,历经波动发展-急剧减少-稳步增长三阶段;空间差异亦较显著,除西北4个县域,其余地区粮食产量均有不同程度下降,粮食生产重心逐渐由中部向西北偏移,县域粮食生产相对优势弱化,整体粮食生产能力降低;粮食总产变异系数和70%以上年份波动系数超全国平均水平,粮食安全风险大;粮食不安全县域增多,2010年59%的县域粮食不安全。未来该区仍受到耕地数量减少和质量退化威胁,完善耕地保护政策并提出保障粮食安全的区域差别化措施具有重要的现实意义。     

黑龙江省粮食生产的时空格局及动因分析

采用空间自相关、聚类分析和多元回归模型等方法,论文探讨了2000 年以来黑龙江省粮食生产的时空动态及其主要影响因素.结果表明:① 黑龙江省粮食生产规模持续扩大,其中,大豆播种面积及其占农作物总播种面积的比重均经历了“上升-下降”的波动过程,玉米和水稻播种面积不断扩大,但其占农作物播种面积的比重分别在2009 和2011 年超过大豆;② 黑龙江省粮食生产具有一定的空间相关性,大豆空间集聚最显著,玉米次之,水稻最不明显;③ 粮食生产区域化和专门化态势增强,松嫩平原北部及大小兴安岭地区、松嫩平原东南部和三江平原北部分别形成了以大豆、玉米和水稻为主的粮食生产类型区;④ 多元回归分析表明,农业投入、经济环境、技术水平、市场因素是影响黑龙江省粮食生产及其结构时空变化的主要因素.     

基于EMD的我国粮食产量波动及其成因多尺度分析

论文利用经验模态分解(EMD)方法对1949年以来我国粮食产量波动及其成因进行了多时间尺度的分析。研究结果表明:我国粮食产量存在3年和9年左右的准周期波动,并以9年左右的波动为主。从粮食产量波动的趋势量分布来看,1949年以来我国粮食产量不断增长,但是20世纪90年代后粮食增长停滞;在对粮食作物播种面积单产和粮食播种面积两个影响因子进行EMD分解时发现,粮食作物播种面积单产是粮食产量3年左右波动的控制因子,而粮食播种面积却是粮食产量9年左右波动的主要控制因子。对两个尺度的周期性波动分析发现,我国粮食产量波动幅度近年来不断增加,这将给我国已经相当紧张的粮食供需关系带来巨大的隐患。由于3年和9年左右的两个准周期波动在2005～2006年期间都将处于波谷,论文预测2005或2006年的粮食将严重短缺,并且短期内我国粮食产量仍会下降,但是较长期内粮食产量将回升。     

我国饲料粮区域产消平衡特征及政策启示

我国饲料粮消耗量大且增长迅速,已经成为我国粮食安全的首要影响因素,准确判断我国饲料粮的区域产消平衡特征对农业相关政策的制订具有重要的现实意义。论文在详细分析各省区不同畜牧产品粮食转化系数的基础上,对区域饲料粮的产消平衡状态及其原因进行了研究。结果显示：1）近年来我国饲料粮消费量快速上升,由2000年的21 730万t增长到2015年的30 549万t,15 a间增长了8 819万t。2）2015年生猪饲料粮消耗量最大,比例达到了44.4%,占据了我国饲料消耗总量的半壁江山。其次为禽蛋与禽肉消耗,消费占比分别为15.8%与12.7%;牛肉、羊肉、牛奶与水产品的饲料粮消费量比例均在5%~9%之间。3）2015年全国饲料粮总计短缺4 276万t,区域上呈现“北余南缺”的格局,东北黑龙江、吉林、内蒙古三省（区）成为我国最重要的饲料粮供应区域。从粮食转换系数与饲养结构来看,“北粮南运”现象是粮食资源的合理配置。论文提出三点政策建议：1）转变消费结构,增加牛肉与牛奶的消费量;2）推动“以粮为纲”向“粮经饲”三元种植结构转变;3）充分利用国际市场,从全球视角保护粮食安全。