2019年 第6期
2019, (6): 1-6.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.001
摘要
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摘要:
研究了一类具有指数型二分性非线性离散扰动系统的反周期解.应用Banach不动点定理，给出了非线性离散扰动系统存在唯一反周期解的充分条件，并通过例子说明了主要结论在实际问题中的应用.
研究了一类具有指数型二分性非线性离散扰动系统的反周期解.应用Banach不动点定理，给出了非线性离散扰动系统存在唯一反周期解的充分条件，并通过例子说明了主要结论在实际问题中的应用.
2019, (6): 7-20.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.002
摘要:
Applying the genus theory of Gauss on the real quadratic fields, we derive identities involving quadratic forms and genus characters.
Applying the genus theory of Gauss on the real quadratic fields, we derive identities involving quadratic forms and genus characters.
2019, (6): 21-28.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.003
摘要:
利用广义变分迭代方法讨论了一类非线性强迫扰动Klein-Gordon方程.首先，用双曲函数待定系数法求得了无扰动方程孤子波.其次，利用泛函变分迭代原理得到了强迫扰动Klein-Gordon方程的一个摄动近似解.最后，论述了解的一致有效性.得到的近似解是解析式，它可对近似解进行解析运算，这对用简单的模拟方法得到的近似解是达不到的.
利用广义变分迭代方法讨论了一类非线性强迫扰动Klein-Gordon方程.首先，用双曲函数待定系数法求得了无扰动方程孤子波.其次，利用泛函变分迭代原理得到了强迫扰动Klein-Gordon方程的一个摄动近似解.最后，论述了解的一致有效性.得到的近似解是解析式，它可对近似解进行解析运算，这对用简单的模拟方法得到的近似解是达不到的.
2019, (6): 29-34.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.004
摘要:
结合加权策略和简化的广义最小残量算法（GMRES），提出可有效求解位移线性方程组的加权简化GMRES算法，并给出加权简化GMRES算法与简化GMRES算法之间的联系与性质，最后数值算例给出了新算法的有效性.
结合加权策略和简化的广义最小残量算法（GMRES），提出可有效求解位移线性方程组的加权简化GMRES算法，并给出加权简化GMRES算法与简化GMRES算法之间的联系与性质，最后数值算例给出了新算法的有效性.
2019, (6): 35-41, 87.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.005
摘要:
基于单调迭代方法，通过构造两个单调迭代序列，获得了一类非线性三阶微分方程两点边值问题解的存在性.
基于单调迭代方法，通过构造两个单调迭代序列，获得了一类非线性三阶微分方程两点边值问题解的存在性.
2019, (6): 42-60.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.006
摘要:
贝塞尔函数的数值逼近既有重要的理论意义，又在数学、物理学、工程等各个领域有着广泛的应用.研究整数阶第一类贝塞尔函数的数值逼近，基于Prony方法，采用不同三角函数（正弦、余弦）形式的Prony-like方法进行逼近.通过在符号计算软件Maple中对函数进行数值实验，分析不同整数阶的第一类贝塞尔函数在不同自变量区间上的数值逼近，将Prony-like方法的实验结果与基于傅里叶级数展开的方法进行对比，发现Prony-like方法的逼近效果远优于基于傅里叶级数的方法.
贝塞尔函数的数值逼近既有重要的理论意义，又在数学、物理学、工程等各个领域有着广泛的应用.研究整数阶第一类贝塞尔函数的数值逼近，基于Prony方法，采用不同三角函数（正弦、余弦）形式的Prony-like方法进行逼近.通过在符号计算软件Maple中对函数进行数值实验，分析不同整数阶的第一类贝塞尔函数在不同自变量区间上的数值逼近，将Prony-like方法的实验结果与基于傅里叶级数展开的方法进行对比，发现Prony-like方法的逼近效果远优于基于傅里叶级数的方法.
2019, (6): 61-72.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.007
摘要:
针对现有的基于比特位层面的图像加密算法中，比特位置乱过程中存在的局限性和局部性问题，提出了一种比特位全局置乱的加密算法，即在置乱过程中，位平面的重组及之后的置乱操作均随机进行，整个置乱过程不只局限在某些位平面之内进行，由此达到全局置乱的效果.该加密算法运用了混沌映射系统，可以同时实现像素的置乱和扩散操作；另外，为了增加对明文的敏感性和有效抵抗攻击，加入了位平面的自适应过程，该过程利用图像不同位平面数据之间的异或运算来进一步修改图像数据.经实验表明：该加密算法对明文和密钥非常敏感，可有效抵抗选择明文攻击，且密文图像像素分布均匀，具有良好的图像加密效果.
针对现有的基于比特位层面的图像加密算法中，比特位置乱过程中存在的局限性和局部性问题，提出了一种比特位全局置乱的加密算法，即在置乱过程中，位平面的重组及之后的置乱操作均随机进行，整个置乱过程不只局限在某些位平面之内进行，由此达到全局置乱的效果.该加密算法运用了混沌映射系统，可以同时实现像素的置乱和扩散操作；另外，为了增加对明文的敏感性和有效抵抗攻击，加入了位平面的自适应过程，该过程利用图像不同位平面数据之间的异或运算来进一步修改图像数据.经实验表明：该加密算法对明文和密钥非常敏感，可有效抵抗选择明文攻击，且密文图像像素分布均匀，具有良好的图像加密效果.
2019, (6): 73-87.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.008
摘要:
图数据的挖掘工作是数据挖掘工作中的重要组成部分，已经有许多人在这个领域进行了深入的研究.由于数据获取不可避免噪音数据，故在挖掘频繁图时考虑近似十分重要.然而许多此前的工作只考虑了子图间编辑距离（Graph Edit Distance，GED）的绝对值，而没有考虑子图间编辑距离与子图大小的相对关系.提出了一种在单图中进行近似频繁子图挖掘的新算法，并在计算近似程度时考虑当前子图的大小.该算法通过对近似频繁子图的大小上限进行预测，并通过局部反单调性进行剪枝，提高了算法的效率.实验表明，该算法能够挖掘出传统算法无法发现的近似频繁子图，且相比对比算法具有更好的时间性能.
图数据的挖掘工作是数据挖掘工作中的重要组成部分，已经有许多人在这个领域进行了深入的研究.由于数据获取不可避免噪音数据，故在挖掘频繁图时考虑近似十分重要.然而许多此前的工作只考虑了子图间编辑距离（Graph Edit Distance，GED）的绝对值，而没有考虑子图间编辑距离与子图大小的相对关系.提出了一种在单图中进行近似频繁子图挖掘的新算法，并在计算近似程度时考虑当前子图的大小.该算法通过对近似频繁子图的大小上限进行预测，并通过局部反单调性进行剪枝，提高了算法的效率.实验表明，该算法能够挖掘出传统算法无法发现的近似频繁子图，且相比对比算法具有更好的时间性能.
2019, (6): 88-102.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.009
摘要:
为满足城市共享单车用户的用车需求，提高共享单车的使用效率，结合路况信息提出了一个两阶段的共享单车实时投放与调度框架：在离线建模阶段，基于历史的短程出租车轨迹数据聚类，使用区域提取技术（Regional Extraction Technique，RET）获取不同时段的城市热门用车区域、用车频次与行程结束后的热门停车区域及其停车频次；在线调度阶段，建立共享单车的实时调度优化模型（Real-time OptimizationModel，ROM），根据下一时段的热门用车区域，搜索当前时段内距离其较近的k近邻单车停车区域，并结合实时路况为调度车推荐前k条路况良好的行车线路.出租车轨迹数据集上的实验表明，所提的调度策略相较于传统的自行车调度策略具有较好的有效性.
为满足城市共享单车用户的用车需求，提高共享单车的使用效率，结合路况信息提出了一个两阶段的共享单车实时投放与调度框架：在离线建模阶段，基于历史的短程出租车轨迹数据聚类，使用区域提取技术（Regional Extraction Technique，RET）获取不同时段的城市热门用车区域、用车频次与行程结束后的热门停车区域及其停车频次；在线调度阶段，建立共享单车的实时调度优化模型（Real-time OptimizationModel，ROM），根据下一时段的热门用车区域，搜索当前时段内距离其较近的k近邻单车停车区域，并结合实时路况为调度车推荐前k条路况良好的行车线路.出租车轨迹数据集上的实验表明，所提的调度策略相较于传统的自行车调度策略具有较好的有效性.
2019, (6): 103-114.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.010
摘要:
将曼哈顿世界假说（Manhattan World assumption，MW）引入室内定位问题，提出了一种改进的基于RGB-D视觉与平面特征的室内定位方案，不仅能有效提高场景匹配的成功率，还可简化未知场景下的定位问题，提高定位效率和实时性，可用于对同步定位与建图SLAM（SimultaneousLocalization and Mapping）系统的扩展.创新点主要体现在：针对解释树匹配的时间开销随特征数指数级上升的问题，设计了根据曼哈顿帧的主方向进行分解的匹配方法；针对单条行进路径搜索效率有待提高的问题，提出了在初始位姿确定后采用4自由度的简化定位方案；针对单帧中遍历执行子图匹配耗时较长的问题，将小范围子图合并为大范围子图后进行匹配.实验结果表明，该方案相较已有的平面特征定位方法，能缩短成功定位所需的行进距离，并显著降低单条行进路径上的平均搜索耗时.
将曼哈顿世界假说（Manhattan World assumption，MW）引入室内定位问题，提出了一种改进的基于RGB-D视觉与平面特征的室内定位方案，不仅能有效提高场景匹配的成功率，还可简化未知场景下的定位问题，提高定位效率和实时性，可用于对同步定位与建图SLAM（SimultaneousLocalization and Mapping）系统的扩展.创新点主要体现在：针对解释树匹配的时间开销随特征数指数级上升的问题，设计了根据曼哈顿帧的主方向进行分解的匹配方法；针对单条行进路径搜索效率有待提高的问题，提出了在初始位姿确定后采用4自由度的简化定位方案；针对单帧中遍历执行子图匹配耗时较长的问题，将小范围子图合并为大范围子图后进行匹配.实验结果表明，该方案相较已有的平面特征定位方法，能缩短成功定位所需的行进距离，并显著降低单条行进路径上的平均搜索耗时.
2019, (6): 115-122.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.011
摘要:
提出了一种包裹沸石粉与硝化细菌的新型悬浮填料，用于城镇污水厂的强化硝化模拟试验研究，并根据有无沸石粉和硝化细菌设计出3组试验装置.通过监测3组试验装置进出水NH4+-N、NO2--N和NO3--N的浓度变化情况评价新型悬浮填料的强化硝化性能，并结合新型悬浮填料生物膜中的微生物群落多样性来解析其硝化机理.结果表明：相比仅包裹沸石粉或硝化细菌的单一悬浮填料，同时包裹沸石粉和硝化细菌的复合悬浮填料在试验装置中对水体中NH4+-N的平均去除率最高（68.3%），且NO2--N平均浓度最低（12.62mg/L）、NO3--N平均浓度最高（7.81 mg/L），表明沸石粉和硝化细菌的组合能够明显提升填料的硝化性能，且沸石粉对微生物的硝化过程可能具有促进作用；新型悬浮填料中沸石粉的加入更有利于硝化相关菌属的富集和生长，从而造成微生物物种多样性的降低；用于强化硝化的新型悬浮填料的生物膜中的Nitrosomonas菌属占绝对优势，从而为体系中NH4+-N的转化提供有力保障，而填料中沸石粉的引入能够进一步促进Nitrospira菌属比例的提高，从而减少体系中NO2--N积累的可能性.本研究旨在为该填料的工程化应用提供依据和参数.
提出了一种包裹沸石粉与硝化细菌的新型悬浮填料，用于城镇污水厂的强化硝化模拟试验研究，并根据有无沸石粉和硝化细菌设计出3组试验装置.通过监测3组试验装置进出水NH4+-N、NO2--N和NO3--N的浓度变化情况评价新型悬浮填料的强化硝化性能，并结合新型悬浮填料生物膜中的微生物群落多样性来解析其硝化机理.结果表明：相比仅包裹沸石粉或硝化细菌的单一悬浮填料，同时包裹沸石粉和硝化细菌的复合悬浮填料在试验装置中对水体中NH4+-N的平均去除率最高（68.3%），且NO2--N平均浓度最低（12.62mg/L）、NO3--N平均浓度最高（7.81 mg/L），表明沸石粉和硝化细菌的组合能够明显提升填料的硝化性能，且沸石粉对微生物的硝化过程可能具有促进作用；新型悬浮填料中沸石粉的加入更有利于硝化相关菌属的富集和生长，从而造成微生物物种多样性的降低；用于强化硝化的新型悬浮填料的生物膜中的Nitrosomonas菌属占绝对优势，从而为体系中NH4+-N的转化提供有力保障，而填料中沸石粉的引入能够进一步促进Nitrospira菌属比例的提高，从而减少体系中NO2--N积累的可能性.本研究旨在为该填料的工程化应用提供依据和参数.
2019, (6): 123-131.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.012
摘要:
在奉贤潮滩样地调查的基础上，通过开展室内喂食实验分析了天津厚蟹（Helice tientsinensis）与褶痕相手蟹（Sesarma plicata）两种优势蟹类对典型盐沼植物互花米草（Spartina alterniflora）和芦苇（Phragmites australis）的摄食偏好性及相关影响因子，为进一步揭示蟹类摄食作用下互花米草和芦苇竞争生长的控制机制提供参考.结果显示：两种蟹对不同植株部位的偏好性均为叶片>细根>茎秆；但对不同植物的偏好有所差异，天津厚蟹偏好摄食芦苇叶片，而褶痕相手蟹更偏好互花米草叶片；对茎秆和细根的摄食量均是互花米草>芦苇.蟹类的摄食偏好除了受蟹重和种类的影响，还与植物中的粗蛋白质含量成正相关.
在奉贤潮滩样地调查的基础上，通过开展室内喂食实验分析了天津厚蟹（Helice tientsinensis）与褶痕相手蟹（Sesarma plicata）两种优势蟹类对典型盐沼植物互花米草（Spartina alterniflora）和芦苇（Phragmites australis）的摄食偏好性及相关影响因子，为进一步揭示蟹类摄食作用下互花米草和芦苇竞争生长的控制机制提供参考.结果显示：两种蟹对不同植株部位的偏好性均为叶片>细根>茎秆；但对不同植物的偏好有所差异，天津厚蟹偏好摄食芦苇叶片，而褶痕相手蟹更偏好互花米草叶片；对茎秆和细根的摄食量均是互花米草>芦苇.蟹类的摄食偏好除了受蟹重和种类的影响，还与植物中的粗蛋白质含量成正相关.
2019, (6): 132-139, 152.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.013
摘要:
比较研究了石菖蒲、香菇草、鱼腥草、粉绿狐尾藻和绿薄荷5种植物及其挥发性物质对淡色库蚊产卵行为的影响.结果表明，石菖蒲的蚊虫产卵活性指数（OAI）值为+0.58，抑制率为0%，具有较强的引诱作用；香菇草、鱼腥草和粉绿狐尾藻的OAI值分别为-0.70、-0.64和-0.16，抑制率分别为82.46%、78.36%和27.05%，其中香菇草和鱼腥草的OAI值均小于-0.30，可作为抑制剂；5种植物中，绿薄荷的抑制作用最强（OAI=-1.00，ER=100.00%），最适合作为驱蚊植物.挥发性有机物中苯类化合物与OAI值呈显著正相关（r=0.09，p < 0.05），萜烯类中的单萜烯类与OAI值呈显著负相关（r=-0.09，p < 0.05）.本文为河道修复及蚊虫防治的协同发展提供了理论依据.
比较研究了石菖蒲、香菇草、鱼腥草、粉绿狐尾藻和绿薄荷5种植物及其挥发性物质对淡色库蚊产卵行为的影响.结果表明，石菖蒲的蚊虫产卵活性指数（OAI）值为+0.58，抑制率为0%，具有较强的引诱作用；香菇草、鱼腥草和粉绿狐尾藻的OAI值分别为-0.70、-0.64和-0.16，抑制率分别为82.46%、78.36%和27.05%，其中香菇草和鱼腥草的OAI值均小于-0.30，可作为抑制剂；5种植物中，绿薄荷的抑制作用最强（OAI=-1.00，ER=100.00%），最适合作为驱蚊植物.挥发性有机物中苯类化合物与OAI值呈显著正相关（r=0.09，p < 0.05），萜烯类中的单萜烯类与OAI值呈显著负相关（r=-0.09，p < 0.05）.本文为河道修复及蚊虫防治的协同发展提供了理论依据.
2019, (6): 140-152.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.014
摘要:
外来物种互花米草入侵给滨海湿地生态系统带来一系列生态危害.为了探究潮滩环境因子对互花米草入侵的影响，在上海南汇东滩选择了砂质与粉砂质两种不同类型的潮滩，由陆向海移栽互花米草根茎苗，同步监测不同样点高程、水动力、沉积物特性等环境因子及互花米草存活情况.通过冗余分析（Redundancy Analysis，RDA），研究影响互花米草根茎苗定植的主导环境因子.结果表明：（1）临界剪切应力、中值粒径、高程和最大流速对互花米草根茎苗定植有主导作用（P < 0.05）.（2）当潮滩类型不同时，影响互花米草根茎苗定植的主要环境因子也有所不同，具体表现为在北部砂质潮滩上，高程和中值粒径是影响互花米草定植的主导因素（P < 0.05），高程越高、中值粒径越小，互花米草根茎苗的存活率越高；在南部粉砂质潮滩上，临界剪切应力是互花米草根茎苗定植的主导因素（P < 0.05），并与互花米草根茎苗定植存在正相关关系.上述结果对互花米草入侵的机理研究与防控管理具有理论价值与指导意义.
外来物种互花米草入侵给滨海湿地生态系统带来一系列生态危害.为了探究潮滩环境因子对互花米草入侵的影响，在上海南汇东滩选择了砂质与粉砂质两种不同类型的潮滩，由陆向海移栽互花米草根茎苗，同步监测不同样点高程、水动力、沉积物特性等环境因子及互花米草存活情况.通过冗余分析（Redundancy Analysis，RDA），研究影响互花米草根茎苗定植的主导环境因子.结果表明：（1）临界剪切应力、中值粒径、高程和最大流速对互花米草根茎苗定植有主导作用（P < 0.05）.（2）当潮滩类型不同时，影响互花米草根茎苗定植的主要环境因子也有所不同，具体表现为在北部砂质潮滩上，高程和中值粒径是影响互花米草定植的主导因素（P < 0.05），高程越高、中值粒径越小，互花米草根茎苗的存活率越高；在南部粉砂质潮滩上，临界剪切应力是互花米草根茎苗定植的主导因素（P < 0.05），并与互花米草根茎苗定植存在正相关关系.上述结果对互花米草入侵的机理研究与防控管理具有理论价值与指导意义.
2019, (6): 153-168.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.015
摘要:
利用一维物理-生物耦合模型（GOTM-FABM-ERSEM）对东中国海中部站位浮游生态系统要素的季节变化进行模拟，较好地刻画并分析了其物理、生化要素之间的相互作用.模拟结果表明浮游生态系统的季节性变化的物理控制因子主要为光照、温度及其引起的垂向层化；生化控制因子主要为营养盐水平，其夏季集中分布在跃层以下深度，并在9月达到最大值.模型较好地呈现了春秋季浮游植物的双峰结构，浮游植物在夏季次表层（约20m）出现最大值，并在潮汐混合影响下呈周期性斑块状生长，峰值为5.3 mg ·m-3.浮游动物和细菌的分布与浮游植物类似，均在春季达到最大值，并滞后3d左右，细菌在夏季表层受浮游植物和温度影响.
利用一维物理-生物耦合模型（GOTM-FABM-ERSEM）对东中国海中部站位浮游生态系统要素的季节变化进行模拟，较好地刻画并分析了其物理、生化要素之间的相互作用.模拟结果表明浮游生态系统的季节性变化的物理控制因子主要为光照、温度及其引起的垂向层化；生化控制因子主要为营养盐水平，其夏季集中分布在跃层以下深度，并在9月达到最大值.模型较好地呈现了春秋季浮游植物的双峰结构，浮游植物在夏季次表层（约20m）出现最大值，并在潮汐混合影响下呈周期性斑块状生长，峰值为5.3 mg ·m-3.浮游动物和细菌的分布与浮游植物类似，均在春季达到最大值，并滞后3d左右，细菌在夏季表层受浮游植物和温度影响.
2019, (6): 169-178.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.016
摘要:
城市服务设施分布的空间分异性造成了住宅获取各类城市服务的便捷度差异.为享受更优质的生活，人们往往会愿意支付更昂贵的价格购房.本文基于空间分异性思想，利用地理探测器模型，将各类服务设施的分布密度作为影响因子，以2018年上海市的城市住宅价格为例，探究各类城市服务设施对城市住宅价格的影响力.结果表明：①上海市整体房价分布从内环沿轨道交通环线呈放射圈层向四周郊区递减.②越靠近市中心，城市服务设施对塑造房价分布空间格局的影响力越显著.③交通服务设施对上海市房价分布格局的影响力最显著，城市服务设施对房价分布格局的影响力受到不同区域空间功能差异的影响，因此在房价调控中需要注意城市服务设施的优化.
城市服务设施分布的空间分异性造成了住宅获取各类城市服务的便捷度差异.为享受更优质的生活，人们往往会愿意支付更昂贵的价格购房.本文基于空间分异性思想，利用地理探测器模型，将各类服务设施的分布密度作为影响因子，以2018年上海市的城市住宅价格为例，探究各类城市服务设施对城市住宅价格的影响力.结果表明：①上海市整体房价分布从内环沿轨道交通环线呈放射圈层向四周郊区递减.②越靠近市中心，城市服务设施对塑造房价分布空间格局的影响力越显著.③交通服务设施对上海市房价分布格局的影响力最显著，城市服务设施对房价分布格局的影响力受到不同区域空间功能差异的影响，因此在房价调控中需要注意城市服务设施的优化.
2019, (6): 179-185.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.017
摘要:
家居环境适应性是老年人家庭养老质量的综合反映.老年人家居环境适应性设计的基础影响因素包括：社会人际关系、家庭关系、住宅状况、经济收入、身体状况等.通过问卷调查与数据分析，尝试归纳影响因素间定量或定性关系，进而构建老年人家居环境适应性设计影响因素的关联体系，从而为老年人家居环境适应性设计提供基础参考依据.
家居环境适应性是老年人家庭养老质量的综合反映.老年人家居环境适应性设计的基础影响因素包括：社会人际关系、家庭关系、住宅状况、经济收入、身体状况等.通过问卷调查与数据分析，尝试归纳影响因素间定量或定性关系，进而构建老年人家居环境适应性设计影响因素的关联体系，从而为老年人家居环境适应性设计提供基础参考依据.
