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期刊信息/Journal information
北京师范大学学报（自然科学版）
北京师范大学
北京师范大学学报（自然科学版）

北京师范大学

郑进保

双月刊

0476-0301

jbnuns@bnu.edu.cn

010-62207851

100875

北京新外大街19号

北京师范大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Beijing Normal University(Natural Science)CSSCICSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为具有较高学术水平的自然科学综合性学术刊物，主要刊登数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学和技术科学、环境科学、交叉科学等基础研究和应用研究方面的学术论文，其中属省部级以上各种科学基金资助的论文占90%左右。正努力实现“国内第一源、国际上有一定影响的高水平学术刊物”的办刊目标。
正式出版
收录年代

    局部有限图上非线性偏微分方程解的存在性

    李雪田雨陆赵亮
    791-798页
    查看更多>>摘要：运用从局部到全局的变分方法,将二阶方程的研究结果推广至高阶方程,并证明了局部有限图上高阶Schrödinger方程和Kazdan-Warner方程解的存在性;运用Nehari流形与高维格点图重排理论,证明了一类非线性偏微分方程重排解的存在性,并将约束变分问题的研究结果推广至无约束变分问题.

    局部有限图高阶偏微分方程变分法格点图Schwarz重排

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    具有社团结构的复杂网络传播动力学研究

    宋艳杨倩郭珊珊
    799-805页
    查看更多>>摘要：为了研究复杂网络社团结构的传播机制与规律,在小世界和无标度网络的基础上,构建了2个具有社团结构的网络模型,这2种模型允许社团结构在个体和群体层面的连接方式不同.利用仿真模拟,分析了社团结构特性对传播动态的影响机制.结果表明:在2个具有社团结构的网络模型中,随着模块度的变化,流行病的传播动态表现出截然不同的演化趋势;社团内外不同的布线方式导致网络的平均路径长度不同,从而使得社团结构对流行病传播动态的影响机制不同.

    复杂网络社团结构模块度传播动力学流行病传播

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    自动可解释机器学习滑坡易发性评价模型

    马祥龙文海家张廷斌孙德亮...
    806-818页
    查看更多>>摘要：模型训练的复杂性和预测结果的难以解释极大限制了机器学习在滑坡易发性评价领域的发展.本研究基于SHAP-XGBoost算法构建综合可解释的滑坡易发性评价模型,将"可解释的人工智能(explainable artificial intelligence,XAI)"和"自动机器学习(automated machine learning,AutoML)"引入滑坡易发性评价研究,实现复杂模型训练、超参数优化、滑坡易发性评价制图和模型解释的自动化运行.该模型以网格单元和斜坡单元2种尺度在三峡库区奉节县的测试结果表明:模型实现了可解释的自动化滑坡易发性评价,具有较高的预测精度;基于网格单元与斜坡单元构建的模型测试集AUC值为0.875和0.873,准确率、精确度、召回率与F1分数值均远＞0.5;SHAP算法可从全局与局部2个方面对模型进行解释,有助于理解模型决策成因与滑坡灾害的发生规律.此外,SHAP算法亦可解释单个评价单元的预测结果,具有较高的可信度.研究结果为自动机器学习与模型的可解释研究提供重要参考.

    AutoMLExplainableSHAP滑坡易发性区划

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    广东省"三生"空间冲突评价与多尺度影响因素分析

    刘一辉高培超孙筱敏朱佳怡...
    819-830页
    查看更多>>摘要：生产空间、生活空间和生态空间("三生"空间)是陆地表层系统中人类活动的主要空间,其合理的规划和使用能促进人地关系的和谐发展.广东省是我国改革开放的前沿地区,也是"三生"空间冲突的潜在区.本文对广东省的"三生"空间进行了空间分类识别,研究了2000-2020年的演化特征,量化了空间冲突的时空演变,并探究了不同尺度下的影响因素.结果显示:1)广东省"三生"空间中,生态空间的面积始终最大,但过往20 a先后以生活空间、生产空间、生态空间的演变为主导;2)广东省"三生"空间冲突程度总体较低,具有空间聚类的特点;3)综合来看,归一化植被指数、高程、夜间灯光、坡度、人口、国内生产总值和气温对"三生"空间冲突的解释力相对较强;4)在局地尺度4～30 km的归一化植被指数、坡度对"三生"空间冲突的空间异质性作用效果明显,随研究尺度的增大,人口、气温作用效果也逐渐增强.

    "三生"空间空间冲突景观生态学空间自相关OPGD模型MGWR模型

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    基于GEE平台的每年夏冬两期土地覆盖分类方法研究

    梁顺波孙林杜永明赵祥...
    831-842页
    查看更多>>摘要：通过采用Landsat卫星遥感影像数据,利用GEE平台的大数据处理和分析能力,结合随机森林算法,开展了2000-2022年新疆地区的夏季和冬季土地覆盖变化的遥感监测.研究表明:通过输入光谱、光谱指数、地形、纹理、夜光等5个维度的18个特征,得到的新疆地区夏季和冬季土地覆盖分类结果的整体精度分别为95.6％和91.3％,Kappa系数分别为94.6％和88.4％.新疆地区夏季土地覆盖的主要变化发生在耕地、裸地、草地和人造地表之间的转化,而冬季的变化主要是雪地与其他土地类型之间的转变.本研究提供的夏冬两季产品有助于全面了解新疆地区土地覆盖变化的季节性动态变化特征,为农业生产、土地政策管理和资源管理提供数据支持.

    土地覆盖变化季节性变化GoogleEarthEngine(GEE)新疆地区随机森林算法

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    北京地区近300年降水季节性变化特征

    卢嘉怡叶爱中吴国灿毛玉娜...
    843-851页
    查看更多>>摘要：基于北京地区1724-2022年的月降水资料,定义了降水季节性指数(seasonality index,SI),量化了降水季节性特征,分析了降水季节性的变化趋势与波动规律,并探讨了降水季节性与海气指数的相关关系.研究结果表明:1724-2022年北京地区SI仅呈现微弱的递增趋势,其波动特征更为明显,表明降水季节性可能在增强.通过滑动t检验方法将SI序列划分为13个增减阶段.在1834年前,SI变化平缓,1834年后,SI基本呈现以60年为周期的增减交替.从季节尺度来看,在SI的递减阶段,降水季节性降低,降水分布更均匀,原本集中于夏季的降水趋于向秋季分散,其次为春季;在SI的递增阶段,降水季节性增强,降水更集中,表现为春季与秋季降水百分比有所降低,降水重新向夏季集中.4个海气因子中,印度洋偶极子模式指数与SI具有明显的负相关性,北大西洋涛动与太平洋年代际振荡指数在较长的时间尺度上与SI的负相关性更为稳定,而厄尔尼诺-南方涛动指数在较短的时间尺度上与SI的正相关性更为稳定.根据周期特征推测,当前很可能处于SI的上升阶段,有必要注意北京市夏季的防洪抗涝工作.

    降水季节性北京地区海气指数相关性分析

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    融合遥感和空间关系特征的森林火灾遥感探测研究

    高世莹张锦水周佳乐
    852-860页
    查看更多>>摘要：综合分析短波红外波段、地形校正、空间关系特征对过火面识别的影响,提出了融合多源特征的森林火灾分类方法.本文采用地形校正和增加短波红外波段的方法,以降低山体阴影和烟雾对过火面识别的影响,并引入空间语义关系特征进一步修正过火面的识别结果.以2022年重庆市的森林火灾为例,基于哨兵2号影像和支持向量机对森林火灾过火面进行遥感识别.研究表明:1)短波红外波段可降低烟雾对过火面识别的干扰,识别精度提高3％～8％;2)地形校正可在一定程度上改善山体阴影的影响,但对过火面识别精度提高不大;3)引入空间关系特征能明显降低裸地、硬质铺装地等因光谱混淆造成的干扰,精度会提升3％～4％.该方法物理机制明确,对森林火灾(尤其是燃烧的森林火灾)可有效地提取.

    森林火灾遥感提取烟雾山体阴影光谱混淆

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    全球长时序植被聚集指数的年际周期变化研究

    谭哲友焦子锑李志龙郭静...
    861-869页
    查看更多>>摘要：植被聚集指数(clumping index,CI)是表征植被冠层叶片空间聚集程度的结构参数.基于作者所在研究团队研发生产的全球长时序(2001-2019年)、逐月的植被聚集指数(CI)遥感产品,使用傅里叶分解的方法逐像元地对CI的年际周期变化规律进行探究.步骤如下:1)预处理去除数据缺失较多的像元并填补部分缺失较少的像元,以产生相对完整的年际时间序列,预处理筛选出有效研究区占全球植被区面积的75.58％;2)假设CI年际变化可以分解为由多组余弦波信号与随机噪声构成的序列,使用离散傅里叶变换提取时间序列中振幅最大的余弦波(主波),发展了表征CI年际周期(1 a 1周期)变化参数指标体系;3)基于模拟数据和部分高质量数据检验了该方法的抗噪性,并将提取结果与MODIS物候产品(MCD12Q2)的l a物候周期数(NumCycles,NC)及峰值时间(Peak_1)进行对比验证.结果表明:主波周期12(月)像元占比显著大于其他周期像元,占研究区的76.22％,表明CI最显著、最普遍的年周期性变化特征是周期长度12个月的年际变化;在研究区中主波周期等于12(月)区域与物候产品的1 a物候周期数(NC=1)高度重合,精度达到96％;对主波周期12月的像元,主波低峰值月与物候产品peak值较接近,全球平均差异为1.37月,且CI低峰值月(植被最聚集月份)普遍提前于peak值,说明年周期植被叶片的最聚集状态(CI的季节变化低峰值)要普遍早于该周期植被叶片的绿度峰值(物候产品的peak最大值).该研究为理解植被聚集效应的年际周期变化提供了证据.

    聚集指数核驱动模型二向性反射分布函数NDHDMCD12Q2时间序列分析

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    气候变化和人类活动对滹沱河上游流域水文干旱演变的影响

    苗正伟刘璐
    870-880页
    查看更多>>摘要：基于滹沱河上游流域1961-2018年逐月径流数据和逐日气象数据,采用ABCD水文模型和以时间为解释变量的GAMLSS模型,构建时变标准化径流指数,综合考虑变点分析、气候变化和社会发展的不同阶段,将研究时域划分为自然期(1961-1979年)、影响期1(1980-1997年)和影响期2(1998-2018年)3个阶段,进而基于干旱指数关于时间的线性变化率量化气候变化和人类活动对非平稳水文干旱演变的影响.结果表明:在2个影响期的四季和年尺度上,非平稳水文干旱均表现为缓解趋势;在影响期1,气候变化和人类活动在季和年尺度上均以缓解水文干旱为主,但人类活动以53.22％～89.11％的贡献率占主导地位;在影响期2的四季和年尺度上,气候变化以50.72％～72.68％的贡献率主导了水文干旱的缓解趋势,而人类活动则以-49.27％～-27.32％的贡献率加剧了水文干旱;人类活动与气候变化导致的干旱指数序列在影响期2的3个月和12个月尺度下均呈现出显著负相关,这说明进入21世纪之后,人们对水循环的干预较20世纪更科学合理.

    气候变化人类活动GAMLSS滹沱河干旱

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    城市内涝模型的地表DEM处理方法研究

    刘子龙张晓昕叶婉露曾玉蛟...
    881-888页
    查看更多>>摘要：城市地表特征的正确表达,尤其是地表微地形结构的正确处理是影响内涝模型准确性的主要因素.为了实现高精度的城市内涝模拟,以传统地形测绘数据为基础,对城市地表DEM标准处理方法进行了研究.研究内容包括地表伪洼蓄点的修正处理方法、城市道路地形的处理方法和建筑物高度修正处理方法,并通过实例研究说明了方法应用的流程和效果.研究通过ArcGIS水文分析模块实现了洼地区域的识别和修正;通过不同类型建筑物离地高度的DEM修正,实现了建筑物影响下的周边水流运动过程模拟;通过道路地形的拟合加密,有效解决现有道路测绘高程数据不足的问题,实现了轮廓清晰、路面平滑的道路地形构建.通过案例研究表明,地形处理对模型计算结果将造成较大影响,案例区域不同降雨情景,地形处理前后的积水深度数值偏差达到10.5％～63.3％,深度差值为0.14～0.38 m.

    城镇内涝模型地表DEM微地形处理

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