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2021年 55卷 4期
刊出日期：2021-08-27
 
507 构造等斜能量定向图的两种方法
赵炳荧,冀孟达,王　盟
定向图Gσ的斜能量指其斜邻接矩阵S(Gσ)的所有特征值的绝对值之和.如果两个具有相同顶点数的定向图的斜能量相等， 则称这两个定向图是等斜能量的.该文定义了定向图的广义顶点冠和广义邻接冠运算，并得到了相应定向图的斜谱，在此基础上，给出了构造新的具有不同斜谱但等斜能量的定向图类的两种方法.
2021 Vol. 55 (4): 507-511 [摘要] ( 272 ) HTML (1 KB)  PDF (500 KB)  ( 204 )
512 含p-Laplacian无穷点边值问题正解的存在性
王 和 香
含p-Laplacian算子的微分方程在物理学、计算机科学和图像处理等领域有着广泛的应用.基于Riemann-Liouville导数的分数阶微分方程，该文研究了一类含p-Laplacian算子的无穷多点边值问题.通过求解等价积分方程，得到对应的格林函数及其性质，最后通过线性算子的谱半径及迭代方法，得到边值问题正解的存在唯一性，并举例验证所得结果的有效性.
2021 Vol. 55 (4): 512-516 [摘要] ( 216 ) HTML (1 KB)  PDF (348 KB)  ( 120 )
517 一类差分不等式解的估计
陈立强,王五生
研究了一类非线性Volterra-Fredholm型和差分不等式.利用分析数学常见的处理手段，例如：不等式放缩、反函数、替换变量、累加求和、单调性技巧等，推导出了和差分不等式的未知函数的显式上界估计，推广了现行文献已有的结论，并举例说明未知函数的显上界估计的正确性.
2021 Vol. 55 (4): 517-521 [摘要] ( 162 ) HTML (1 KB)  PDF (361 KB)  ( 120 )
522 框架谱Beurling维数和密度的连续性
刘 春 苔
该文利用构造法， 证明一类Fourier框架谱测度(或谱测度)， 其Fourier框架谱(或谱)的上Beurling维数和上Beurling密度均具有连续性.
2021 Vol. 55 (4): 522-526 [摘要] ( 284 ) HTML (1 KB)  PDF (351 KB)  ( 106 )
527 关于不定方程x3±1＝7qy2
管 训 贵
设q为奇素数且q≠7.利用同余式、平方剩余、Pell方程解的性质、递归序列证明了：1)当q≡11,23,29,53,65,71,95,107,113,137,149,155(mod 168)时，不定方程x3＋1＝7qy2仅有整数解(x，y)＝(－1,0)；2)当q≡11,23,29,53,71,95,107,149,155,167(mod 168)时，不定方程x3－1＝7qy2仅有整数解(x，y)＝(1,0).
2021 Vol. 55 (4): 527-537 [摘要] ( 198 ) HTML (1 KB)  PDF (597 KB)  ( 95 )
538 共线改进的色玻璃凝聚理论中矢量介子产生研究
向文昌,蔡燕兵,周代翠
将利用共线改进的并以靶快度作为演化变量的偶极子散射振幅研究高能电子－质子散射中矢量介子的产生.研究中首先采用数值方法求解描述偶极子靶快度演化的微分积分方程，得到数值形式的偶极子散射振幅；然后，把该散射振幅放入矢量介子产生的微分截面中，用于拟合HERA实验数据.为了比较，分别采用了领头阶和共线改进的次领头阶偶极子散射振幅拟合J/ψ和两种矢量介子的实验数据，通过拟合分别得到在领头阶的情况下χ2/d.o.f＝1.485(J/ψ)、χ2/d.o.f＝1.696()和共线改进的情况下χ2/d.o.f＝0.996(J/ψ)、χ2/d.o.f＝1.089().研究结果表明共线改进的以靶快度作为演化变量的偶极子散射振幅能更好的描述实验数据.
2021 Vol. 55 (4): 538-546 [摘要] ( 216 ) HTML (1 KB)  PDF (2716 KB)  ( 89 )
547 二维V型AlP半导体及其可调直接带隙
毛彩霞,张玉萍,薛　丽,杨旭鑫,胡永红,吴　涛
一种新型单分子层V型结构磷化铝(V-AlP)二维半导体材料被理论预测，且通过第一性原理计算，它的稳定性和电学性质也得到详细考察. 在外加应力和电场作用下，其电子结构被有效地调控.计算结果表明它有很好的稳定性，且具有宽的直接带隙(2.6 eV).在双轴应力下，其带隙可以在(1～2.6 eV)范围内调控.在外加张力的作用下，其直接带隙可以转变成间接带隙.在不同的应力作用下， 单层 V-AlP的能带结构变化趋势明显不同，因此其表现出对外加应力的各向异性. 当外加电场从5 V·nm－1变为10 V·nm－1时，单层V-AlP的带隙可以从0 eV线性调控到2.6 eV. 研究结果表明应力和电场都可以有效地改变单层V-AlP的电子能带结构，因此这种二维V－AlP在纳米电子器件中有着广阔的应用前景.
2021 Vol. 55 (4): 547-553 [摘要] ( 306 ) HTML (1 KB)  PDF (4855 KB)  ( 202 )
554 Bingham流体在低渗透多孔介质中球向渗流的分形模型
王世芳,夏　坤
基于分形理论及广义达西定律研究了非牛顿流体Bingham流体在各向同性多孔介质中球向渗流问题，推导了Bingham流体球向渗透率和启动压力梯度的解析表达式.研究结果表明球向渗透率随径向距离和迂曲度分形维数的增大而减小，随孔隙率的增大而增大；启动压力梯度随径向距离、屈服应力和迂曲度分形维数的增大而增大，同时也随毛细管最大直径的增大而减小.
2021 Vol. 55 (4): 554-558 [摘要] ( 187 ) HTML (1 KB)  PDF (880 KB)  ( 115 )
559 基于统计滤波和稀疏度优化的印花配准算法
舒　军,邓明舟,雷建军,杨　莉
在数码印花技术上，传统全局印花图案配准方法在精度和效率上无法满足需求，局部印花图案配准方法存在配准误差较多导致匹配误差大的问题，还存在图像变形控制点过多导致算法效率低等问题.该文提出了一种新的局部印花图案配准方法.该方法基于统计滤波优化配准算法，减少FLANN匹配点中的误差点；并在分析图像变形中冗余控制点特性的基础上，提出一种基于稀疏度的冗余优化算法降低控制点数量.实验结果表明：该方法可有效滤除配准后的误差点，优化控制点集，总体提高配准精度和算法效率.
2021 Vol. 55 (4): 559-566 [摘要] ( 226 ) HTML (1 KB)  PDF (4097 KB)  ( 70 )
567 改进的粒子群算法在太阳能光伏发电资料同化中的应用研究
李君妍,童亚拉
资料同化是目前太阳能光伏发电预测研究的一个关键和难点.近年来，遗传算法和粒子群算法等智能优化算法被引入到四维变分同化中.针对基于分子运动论的粒子群算法(MPSO)在处理大量数据时速度慢的不足，该文提出了并行分子运动论粒子群算法(PMPSO)，并行计算的基本思想是将粒子群分成N个子集，每个子集交给一个线程控制，同时进行粒子迭代运算，以提高算法处理速度；每一子集中的头号精英粒子，将数据传递给公共部分在每次迭代完后，然后进入下一次迭代，其目的是让每个子集间进行信息交流以增加多样性.将其应用到资料同化中，与动态权重粒子群算法(PSOCIWAC)和时变双重压缩因子粒子群算法(PSOTVCF)在精度、时间上进行比较，实验结果表明：在收敛精度上，PMPSO方法在PSOCIWAC和PSOTVCF方法的基础上分别提高了10 000倍和100倍，在时间上也具有很大的优越性.
2021 Vol. 55 (4): 567-572 [摘要] ( 181 ) HTML (1 KB)  PDF (1053 KB)  ( 79 )
573 超薄g-C3N4吸附性能的研究
何小苗,吴　晶,江吉周,李紫嫣,邹　菁
吸附法具有操作简便、高效、吸附剂可再生等优点，被普遍认为是去除工业染料的最有效方法之一.以三聚氰胺为前驱体，采用热聚合法，制备了块体g-C3N4，并使用热剥离法对其进行剥离，得到一次剥离g-C3N4和二次剥离g-C3N4产物.通过TEM、AFM、XRD、DRS、BET对其形貌、组成和结构进行了表征，同时探索了温度、pH、起始浓度、吸附时间对超薄g-C3N4的吸附性能的影响.结果表明：50 mg块体g-C3N4、一次剥离g-C3N4、二次剥离g-C3N4在1 h内对90 mg·L－1有机染料罗丹明B (RhB)和100 mg·L－1刚果红 (CR)的最大吸附量分别为：7.270 mg·g－1、5.207 mg·g－1；20.463 mg·g－1，20.909 mg·g－1；36.094 mg·g－1,50.375 mg·g－1.特别是在一次剥离g-C3N4的吸附体系中，证实了RhB和CR的吸附Freundlich等温线方程分别为ln qe ＝－0.93＋0.87ln ce (R2＝0.90)、ln qe ＝－0.09＋0.73ln ce (R2＝0.97)；并且RhB的吸附为准一级动力学模型：ln (qe－qt) ＝ －0.04t＋3.3 (R2＝0.93)，而CR的吸附为为准二级动力学模型：t/qt＝0.07t＋0.14 (R2＝0.99).第一性原理计算表明，超薄g-C3N4对RhB和CR的吸附动力学模型不同，主要是由于RhB和CR的分子结构不同、前线轨道不同、表面静电势不同，使其在超薄g-C3N4的表面上的吸附位点和吸附能不同等微观差异所导致的.这将为二维材料吸附、检测、降解环境污染物提供新的视野.
2021 Vol. 55 (4): 573-582 [摘要] ( 552 ) HTML (1 KB)  PDF (2375 KB)  ( 158 )
583 团簇Co4P反应活性及催化性质的研究
许　友,方志刚,秦　渝,侯欠欠
利用团簇Co4P作为Co-P体系的局域结构，对其进行全参数优化计算，获得6种优化构型，对团簇Co4P各优化构型的化学反应活性及催化活性进行研究，得到以下结论：通过对能隙、柔度及前线轨道图综合分析，得出构型2(4)及3(2)均具有优良的化学反应活性，其中构型2(4)的化学反应活性优于3(2)，且构型2(4)可作为电极材料的研究对象.不仅如此，通过态密度分析发现构型2(4)在催化反应中也具有良好活性，可作为优良的催化剂.
2021 Vol. 55 (4): 583-588 [摘要] ( 209 ) HTML (1 KB)  PDF (3157 KB)  ( 75 )
589 红土沉香的化学成分及其抗炎活性研究
刘园园,王　昊,李　薇,梅文莉,米承能,魏艳梅,戴好富,姜　北
综合运用多种柱色谱技术从越南红土沉香乙醇提取物中分离得到13个化合物，经过现代波谱学技术鉴定其结构为：7-甲氧基-2-[2-(4-甲氧基苯基)乙基]色酮(1),6-甲氧基-2-(2-苯乙基)色酮(2),6,7-二甲氧基-2-(2-苯乙基)色酮(3),6-甲氧基-2-[2-(4-甲氧基苯基)乙基]色酮(4),6-甲氧基-2-[2-(3-甲氧基苯基)乙基]色酮(5),5-羟基-6-甲氧基-2-[2-(4-甲氧基苯基)乙基]色酮(6),6,8-二羟基-2-(2-苯乙基)色酮(7)，(1β，3α，4aβ，5β，8aα)-4a,5-dimethyl-3-(prop-1-en-2-yl)octahydronaphthalene-1,8a(1H)-diol(8)，rel-(4S,5R,7R,8R,11R)-eremophil-9-en-12,8-olide(9)，cyclodebneyol(10)，柯拉斯那酸甲酯(11)，白木香醇(12)和4-表-15-羟基菖蒲螺烯酮(13).其中，化合物1为新天然产物，所有化合物均为首次从红土沉香中分离得到.以上化合物的抗炎活性测试结果表明，化合物3、8和13具有一定的抗炎活性，IC50值分别为81.23 ± 2.83、39.55 ± 3.75和72.63 ± 2.87 μmol·L－1.
2021 Vol. 55 (4): 589-596 [摘要] ( 231 ) HTML (1 KB)  PDF (755 KB)  ( 251 )
597 微乳液中豆荚过氧化物酶催化制备(S)-奥美拉唑
王志勇,李德鹏,李惠玲,王繁业
为解决(S)-奥美拉唑制备过程中存在的催化剂活性低的问题，采用微乳液体系，利用豆荚过氧化物酶(soybean pod peroxidase，SPP)在十六烷基三甲基溴化铵(hexadecyl trimethyl ammonium bromide，CTAB)/氯仿/正丁醇/水油包水微乳液中催化奥美拉唑硫醚制备(S)-奥美拉唑.利用响应面法(response surface methodology，RSM)优化反应条件，建立了响应面模型，获得最优反应条件，使得(S)-奥美拉唑的转化率、收率和对映体过量百分率(enantiomeric excess，e.e.)分别达到93.75%、91.56%、96.08%.实验同时证明SPP成本低、对映体选择性好、热稳定性好，可替代成本较高的辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase，HRP)用于生物催化反应.
2021 Vol. 55 (4): 597-602 [摘要] ( 168 ) HTML (1 KB)  PDF (2570 KB)  ( 102 )
603 伤寒沙门菌激活TRAIL信号通路促进巨噬细胞凋亡
尹芬芬,杨帆帆,谢中艺,王雨柔,黄新祥,生秀梅,张　盈
为探究伤寒沙门菌对巨噬细胞凋亡及肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(tumor necrosis factor-related apoptosis inducing ligand，TRAIL)信号通路的影响，对伤寒沙门菌感染THP-1细胞早期和后期提取细胞RNA进行转录组测序(RNA-seq).通过定量PCR(qPCR)技术检测凋亡相关基因的转录水平，对RNA-seq结果进行验证，流式细胞术和蛋白质免疫印迹法检测THP-1细胞的凋亡和凋亡相关蛋白；加入TRAIL抗体结合TRAIL蛋白后，流式细胞术和蛋白质免疫印迹法检测感染早期THP-1细胞凋亡的变化.结果显示，伤寒沙门菌感染THP-1细胞后，凋亡相关基因caspase-3、caspase-8、caspase-9在感染后期转录水平显著增加，Tnfsf10、Tnfrsf10b、Tnf、Fas在感染早期和后期转录均增加，细胞凋亡率明显增加，caspase-3、caspase-8、caspase-9蛋白活化增加，TRAIL、DR5蛋白表达增加；与PBS对照组相比，加入TRAIL抗体后caspase-3蛋白活化明显减弱，细胞凋亡率明显下降.综上，伤寒沙门菌通过部分激活TRAIL信号通路来诱导巨噬细胞凋亡.
2021 Vol. 55 (4): 603-610 [摘要] ( 265 ) HTML (1 KB)  PDF (4748 KB)  ( 106 )
611 从竹木帮在鹦鹉洲的发展看古旧地图中“簰、堤、垸到关厢”的演变
赵　逵,赵胤杰
湖南竹木帮在汉阳鹦鹉洲的发展，体现了商贸驱动下的移民历程，是湖广部分地区(即两河交汇出口或河湖码头地区)聚落演化的缩影.通过文献梳理、古旧地图比较、空间复原，以汉阳鹦鹉洲的湖南竹木帮为观察对象，对湖南竹木帮放排、筑堤、围垸、建设关厢等环节进行分析，基于湖南竹木帮在汉阳的发展脉络，揭示湖广部分地区由簰、堤、垸到关厢的聚落发展演变模式.
2021 Vol. 55 (4): 611-619 [摘要] ( 333 ) HTML (1 KB)  PDF (1404 KB)  ( 113 )
620 城市水体信息光学遥感提取方法研究进展报告
王　正,杜　军,王　超,邱士可,李双权,马玉凤
准确、快速地提取城市水体信息，是对城市水体时空分布状况进行调查、水污染监测、水环境保护和水环境科学开发利用的基础.该文依据近年来城市水体信息遥感提取的国内外研究成果，综述了水体信息遥感提取方法的研究进展，综合评价了常用的城市水体信息提取方法的特点；揭示了基于遥感手段提取城市水体信息的最优阈值设定、方法普适性、城市水体遥感提取空间分辨率问题等关键难点和挑战，阐明和展望了未来研究方向及关键科学问题.
2021 Vol. 55 (4): 620-629 [摘要] ( 271 ) HTML (1 KB)  PDF (4863 KB)  ( 257 )
630 2000年—2015年长江流域植被GPP时空变化特征及其驱动因子
陈　亮,王学雷,杨　超,吕晓蓉
长江流域生态系统环境脆弱敏感，该区域植被变化受到气候变化以及人类活动等多种因素的影响.基于MODIS GPP数据，运用一元线性回归趋势分析方法对2000年—2015年长江流域植被GPP时空变化趋势进行了研究，并结合气象数据、土地利用变化数据等探讨了其驱动因素.结果表明：1) 长江流域GPP整体呈现西低东高的空间分布格局.2000年—2015年长江流域GPP在整体上呈波动增加趋势，年际变化介于919.90～ 1 051.48 g C·m－2·a－1之间，多年均值为985.11 g C·m－2·a－1.2) GPP增加区占流域总面积的4.69%，主要集中分布在甘肃省南部、陕西省南部、河南省西南部、湖北省西北部、云南省和贵州省交界地带等；GPP减少区占流域总面积的1.28%，主要集中分布在长江入海口周围的苏南地区及上海市，长江沿线的大城市，如重庆市、武汉市及周围地区，GPP退化较显著；汉江、金沙江石鼓以下、嘉陵江3个二级流域的GPP增加明显，太湖水系和湖口以下干流区域GPP则降低明显.3) 耕地转化为建筑用地是GPP损失的主要土地利用转移方式，草地转化为林地则是GPP增加的主要土地利用转移方式.该研究将对长江流域生态环境建设和可持续发展起到一定指导作用.
2021 Vol. 55 (4): 630-638 [摘要] ( 342 ) HTML (1 KB)  PDF (9230 KB)  ( 37 )
639 基于特征优选的随机森林算法在湿地信息提取中的应用——以湖北洪湖湿地自然保护区为例
夏　盈,厉恩华,王学雷,张莹莹,杨　娇,周　瑞,
以湖北洪湖湿地自然保护区为研究区，采用随机森林算法对研究区内湿地信息提取.以Sentinel-2A遥感影像为数据源提取光谱特征、植被指数、水体指数、红边指数、纹理特征等特征变量，在随机森林算法框架下，对不同特征变量进行特征重要性评估，比较分类后精度并对特征组合进行优选.将基于随机森林算法的分类精度与传统的基于像元的支持向量机分类方法和最大似然分类方法的分类精度相比较，并通过双比例Z检验比较各算法中正确分类像元的比例统计各分类算法之间的分布差异.结果表明： 1) 特征个数为13时，分类精度达到最大，随着特征个数的增多，分类精度呈现波动减小的趋势； 2) 特征变量中蓝光波段重要性得分最高，达到2.85，可见光(B2、B3)与红边指数(IRECI、MCARI)重要性排名靠前，对于提取湖泊湿地信息具有重要意义； 3) 基于特征优选的随机森林方法分类精度优于支持向量机和最大似然法分类后的精度，其总体精度分别高出6.02%和7.57%；经检验， χ2分别达到25.891和38.895，具有显著差异，表明基于特征优选的随机森林算法分类对湿地信息提取发挥重要作用。
2021 Vol. 55 (4): 639-648 [摘要] ( 294 ) HTML (1 KB)  PDF (14979 KB)  ( 150 )
649 全运会历史以来省际竞技体育实力时空动态变化研究
石金毅,范媛媛,黄跃飞,刘　海
以我国内地31个省、自治区、直辖市(简称为省级地区)为研究对象，基于1959年—2017年13届全运会奖牌统计数据，运用数理统计和地理空间分析方法，从时空角度对60 a来我国竞技体育实力时空格局及其演变过程进行研究.结果表明：1) 我国竞技体育实力水平等级分区中80%为中低水平区，高水平区仅占20%.东、中、西地区差异明显，呈现出由东部沿海地区向西部内陆地区逐步递减的特征.2) 各省级地区竞技体育实力的绝对差距呈现扩大趋势，相对差距呈现缩小趋势.省际竞技体育实力两极分化现象日益严重，区域发展不平衡现象略有改善，但幅度不大.3) 我国竞技体育实力整体呈现东高西低的空间格局，重心聚集在鲁、豫、皖三省的空间范围内，呈现向东南方向移动的趋势.4) 从2005年全运会开始，我国竞技体育实力在空间分布上表现出显著的空间正相关性，呈现出相邻省级地区“高—高”、“低—低”聚集分布的特征.在60 a的发展历程里，东北地区经历了“强—弱—强”的过程，中部地区与之相反，经历了“弱—强—弱”的过程，东部地区是逐渐增强的过程，而西部地区则是一直处于弱势状态.HH和LL类型分别在东部地区和西部地区集聚，LH类型主要集中在中部地区，HL类型分布比较分散，四大地区均有分布.
2021 Vol. 55 (4): 649-660 [摘要] ( 282 ) HTML (1 KB)  PDF (11182 KB)  ( 219 )
661 新冠肺炎疫情演化情境下应急物资需求预测研究
李　清,苏　强
根据新冠肺炎疫情演化过程中代表性事件、患病感染人数和疫情信息状态等特征，将其分为产生—爆发—高峰—衰退四个阶段.考虑湖北和除湖北以外的全国其他省市，绘制四个阶段下这两个区域每日新增患病感染人数图，总结每个阶段的特征.在假设患病感染者传染概率保持不变的前提下，基于传染病模型建立医疗物资时变需求模型；在患病感染者传染概率不断更新的基础上，采用贝叶斯序贯决策模型制定物资配置决策.比较两种模型下物资配置决策的差异，分析不同模型对计算结果的影响，在预测每日患病感染人数和实际每日患病感染人数情况下，贝叶斯模型的与传统需求模型的误差均小于时变需求模型.
2021 Vol. 55 (4): 661-670 [摘要] ( 324 ) HTML (1 KB)  PDF (2039 KB)  ( 330 )
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