城市空间的分解

2024-07-07

城市空间的分解（精选9篇）

城市空间的分解篇1

泛函分析是20世纪发展起来的一门新学科, 是现代数学中一个较新的重要分支。它综合地运用分析的、代数的和集合的观点和方法, 研究分析数学、现代物理和现代工程技术提出的许多问题。现在, 泛函分析的概念和方法已经渗透到现代纯粹数学、应用数学和理论物理的许多分支, 如微分方程、概率论、量子场论和统计物理学等方面。德国数学家希尔伯特和波兰数学家巴拿赫等对此都做出过重要贡献。泛函是函数概念的推广, 是函数与数之间的对应关系。比如在[a, b]上的连续函数全体记为C[a, b]。 C[a, b]中的每个函数都有一个积分值, 即对任意的f∈C[a, b], 总有唯一的实数与之对应。于是C[a, b]上的黎曼积分是一个泛函。算子是函数空间和函数空间之间的对应关系。设C1[a, b]表示一阶连续可微的函数所成的空间, 那么微分就是一个从空间C1[a, b]到空间C[a, b]的算子。经典的泛函分析书中对算子理论做了大量的论述 (见文献[1,2]) , 文献[3]从A-内积的定义出发, 提出了L2 (Rd) 上A-可因子分解算子的概念, 本文在此基础上进一步探讨了A-可因子分解算子的性质, 建立了若干充要条件, 并讨论了其对偶算子的性质。

首先列出A-可因子分解算子的定义。

那么称算子L为A-可因子分解算子。

下面给出A-可因子分解算子的两个性质。

引理1[3]设A-可因子分解算子L1, L2:L2 (Rd) →L1 (Q0) , 则L1=L2当且仅当

现在接着讨论A-可因子分解算子的性质, 首先给出A-可因子分解算子是有界的三个充要条件。

更多的, L是同构算子当且仅当存在常数A, B>0 (A=||L-1||-1, B=||L|| ) 使得对任意的f∈L2 (Rd) 有

在上式中若令g=f, 则可得出算子的范数。

注: 定理3 也可以称为A-可因子分解算子Riesz表示定理。

对于映射到L2 (Rd) 的A-可因子分解算子, 我们可以得到相应的A-范数界。

更多的, L是同构算子当且仅当存在常数A, B>0 (A=| L-1|-1, B=| L| ) 使得对任意的f∈L2 (Rd) 有

定理4 表明A-有界可因子分解算子必须是把A-有界函数映到有界函数。

最后, 我们给出A-可因子分解算子L的对偶算子L*的性质。

定理5 如果算子L:L2 (Rd) →L2 (Rd) 是A-可因子分解算子, 则对任意的f, g∈L2 (Rd) 有

所以由引理1 可得结论。

综上所述, 定理2、定理3 和定理4 建立了A-可因子分解算子是有界的充要条件, 于是可以用这三个定理来判定A-可因子分解算子的有界性, 定理5 对A-可因子分解算子L的对偶算子L*进行了讨论, 给出了对偶算子L*的一个性质。

参考文献

[1]张恭庆, 林源渠.泛函分析讲义[M].北京:北京大学出版社, 2003.

[2]夏道行, 吴卓人.实变函数论与泛函分析[M].北京:高等教育出版社, 2010.

[3]王励冰, 王超杰.Hilbert空间A-可因子分解算子[J].科技展望, 2015, 25 (17) :265.

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[5]李登峰, 薛明志.Banach空间上的基和框架[M].北京:科学出版社, 2007.

城市空间的分解篇2

任务分解落实工作情况

Ⅲ-14进城务工人员基本权益保障

工作情况：

一、认真落实安全生产风险抵押金制度

为了强化企业安全生产意识，落实安全生产责任，保证生产安全事故抢险、救灾工作的顺利进行，建立了安全生产风险抵押金制度，我市矿山（煤矿除外）、交通运输、建筑施工、危险化学品、烟花爆竹等行业或领域从事生产经营活动的企业都必须按安全生产的经济政策缴存安全生产风险抵押金，主要用于处理企业生产安全事故而直接发生的抢险、救灾费用支出；处理企业生产安全事故善后事宜而直接发生的费用支出，企业发生生产安全事故后产生的抢险、救灾及善后处理费用。到目前为止，全市共144户企业缴存风险抵押金572万元。

二、认真落实高危行业从业人员人身意外伤伤保险制度工作情况：

在各级各部门的大力支持下，通过各级安监部门的严格监督管理，我市高危行业从业人员人身意外伤害险共保业务得到顺利开展，促进了高危行业企业积极为职工购买“人身意外伤害保险”。同时，保险公司提供优质的保险服务，亲自参与到企业的安全管理，积极推动安全与保险的互动发展，最终减少生产安全事故的发生，从而实现政府、企业、保险公司多方共赢的格局。

为保证“安保互动”工作的顺利推进，市安监局在实际工作中采取以下措施：一是与安全生产行政许可相结合。凡是企业需缴纳人身意外伤害保险的行政许可项目，企业必须按照规定为员工缴纳人身意外伤害保险后，方予受理；二是与开展非煤矿山、危险化学品生产企业安全标准化创建相结合，把企业是否缴纳人身意外伤害保险作为前置条件之一；三是与安全生产行政执法监察相结合，把企业是否缴纳人身意外伤害保险作为一项重要执法检查内容来抓。在各级安监部门的严格监督和大力支持、配合下，我市参加高危行业人身意外伤害保险的企业近100余家，参保人数达1000多人，保费收入近100万余元。在此期间的参保企业中，发生意外医疗理赔事件11起，理赔款10万元；发生安全安全生产死亡事故理赔1起，理赔20万元。通过各级各部门的关心支持下，该市的安保互动工作得到健康、有序的开展，大大降低了企业的事故风险，使从业人员的人身权益得到保障，充分发挥保险公司风险管理的功能，完善安全生产社会监督体系，为创建我市经济社会平安发展做出贡献。

（说明：建立进城务工人员工资监控制度、工资保证金制度；对进城务工人员执行最低工资保障制度的情况的职能职责不在我局）

Ⅲ-95安全生产

一、加强安全生产宣传教育、安全诚信建设和安全文化建设工作

工作情况：

1、安全生产教育培训工作：安全生产教育培训是安全生产尤其是事故预防的基础源头工作，根据《中华人民共和国安全生产法》《安全生产许可证条例》《生产经营单位安全培训规定》《云南省安全生产培训管理规定》等的规定和要求，生产经营单位从业人员必须经过培训考试考核合格方可上岗。2011年5-6月，在八角、子午、东瓜、吕合举办四期培训班，培训非煤矿山、危险化学品的单位负责人、安全员、特作人员、从业人员264人，让培训人员掌握岗位操作基本安全知识；让培训人员了解作业现场的危险设备、事故发生的必备条件、区域，掌握安全防护的基本知识和注意事项，个人防护用品的正确使用；让培训人员掌握特种作业、机械设备、电、气安全技术、防火防爆知识、职业危害等安全技术知识。

2、安全生产宣传工作：每年“安全生产月”活动内容丰富，形式多样，各项活动高潮迭起。主要开展了安全生产事故警示教育周活动、安全生产宣传咨询日活动、应急预案演练周活动、矿山安全经验交流会、“安康杯”知识竞活动，通过逐年的大力宣传，提高全员的安全生产素质，保证安全生产宣传的针对性和实效性，提高人们的防范意识，将各类事故降到最低限度。

3、安全诚信建设工作:针对一些企业违法违规生产经营行为屡禁不止，安全生产责任不落实，安全生产机制不健全，安全管理制度不完善，安全教育培训不到位，安全投入不足，安全承诺

不兑现，以及谎报、瞒报事故的现象时有发生等情况，我市把诚信观念纳入安全生产监察监管范畴，建立健全安全生产诚信制度，大力推进企业诚信建设，督促企业牢固树立诚实守信、依法经营观念，认真履行安全生产法定义务和社会责任，强化安全生产责任意识，深化安全生产自主管理，促进安全生产主体责任的落实和自我约束机制的形成，不断提高企业矿安全生产整体水平。

4、安全文化建设工作：开展安全文化建设，实现自我约束，规范管理，是落实企业安全生产主体责任，加强安全生产的最佳途径、最终方式和最有效的保证，突出强化安全发展理念，增强安全责任意识，着重推进先进理念落实到位。根据州安监局《关于转发开展安全文化建设示范企业创建活动的实施意见》的要求和部署，我市认真开展好安全文化建设示范企业创建工作。2011年在全市基础工作较好、规模较大的企业中选择户企业（市供电有限公司、永兴建共集团、东瓜金塔气体有限公司、xx亮晶晶林化工有限公司、xx市苍岭腰站页岩砖厂、大波河石场）进行试点创建，进行重点培育、重点指导，开展了创建工作，力争从2010年起用三年全部完成安全文化示范企业创建工作。

二、加强安全生产“三项建设”，建立安全生产的制度环境

工作情况：

一是以全面落实安全生产责任制为核心，加强法制体制机制建设，着力推动责任落实和长效监管。进一步建立健全安全生产

目标责任制度。坚持和完善控制考核指标体系，建立考核奖惩制度，做到月通报、季发布、年考核，有奖有罚，奖优罚劣。总结推广成功经验和有效做法，探索加强和改进党委政府对安全生产工作领导的有效途径，推动各方面履行职责到位。每年市人民政府与各乡镇人民政府、安委成员单位、重点企业，各乡镇人民政府与各村委会、各展所签订安全生产责任状1500余份，兑现奖金42万元。二是以重点骨干企业为主体，加强安全生产保障能力建设，着力强化安全生产基础，在交流推广煤矿、金属非金属矿山、危险化学品等行业安全质量达标工作经验，在工矿商贸企业全面开展安全标准化活动。三是建立了一支政治强、思想好、作风正、能力强的高素质安全监管监察队伍。着力提高安全监管监察工作的执行力和公信力。通过深入开展学习实践活动，切实提高安监系统广大干部职工践行科学发展观和推动安全发展的自觉性，引导全系统广大干部，弘扬先进、学习英模，内强素质、外树形象。加强思想政治建设，坚定理想信念，自觉做维护人民群众生命财产安全和促进安全发展的忠诚卫士。加强能力建设，改善知识结构，拓宽工作视野，大力提高安全监管能力、行政执法能力和事故调查处理能力，加大责任事故的调查处理力度，依法严肃追究事故责任。

三、全面开展安全生产“三项行动”，落实安全生产各项任务

工作情况：

以落实《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发„2010‟23号）精神为核心，以强化企业安全生产主体责任为重点，继续深入开展“安全生产年”活动，加强基础建设，加强责任落实，加强依法监督，深化安全生产执法、治理、宣教“三项行动”有效防范和坚决遏制重特大事故，促进安全生产形势进一步稳定好转。一是深化企业主体责任落实，加强安全管理和监督，全面落实企业安全生产主体责任。督促各企业健全安全管理机构，完善安全生产规章制度，确保安全投入、安全管理、技术装备、教育培训等措施落实到位。强化政府和部门监管责任落实。认真落实省、市、县、乡各级行政首长安全生产负责制和领导班子成员安全生产“一岗双责”制度，建立完善安全生产责任联系点和例会制度。严格安全生产责任考核和追究，认真落实重大事故查处挂牌督办制度，采取约谈、通报和召开现场会等措施，加大警示问责和督导整改力度，限期反馈督办事项整改情况。坚持“四不放过”原则，依法依规、实事求是地进行事故调查和责任追究。二是深化依法监管，持续严厉打击非法违法行为。持续严厉打击煤矿、非煤矿山、交通运输、建筑施工、危险化学品、烟花爆竹、民爆物品、冶金等行业领域的非法违法生产经营建设行为。对非法违法行为突出的地区和企业，有关部门与司法机关密切配合，加强部门之间、地区之间联合执法，统一周密部署，增强打击实效。三是深化专项整治，狠抓隐患排查治理。继续深入开展煤矿、非煤矿山、道路交通、建筑施工、烟花爆竹、危险

化学品、民爆物品、工矿商贸及消防等行业领域为重点，持续加大安全专项整治力度。继续推进矿产资源开发整合，完善非煤矿山建设项目安全核准制度，取缔关闭不具备安全生产条件的矿山。从严整治超载超限超速和酒后、疲劳驾驶等道路交通违法违规行为。全面落实烟花爆竹和民爆物品的生产、经营、运输、储存、使用等各环节安全措施，深入开展“三超一改”（超范围、超人员、超药量和擅自改变工房用途）和礼花弹等高危产品专项治理。强化隐患排查治理制度化。把隐患排查治理纳入安全监管和企业日常生产的重要内容，完善各级各类危险源、事故隐患动态监监管，对重大隐患层层挂牌督办，做到整改措施、责任、资金、时限和预案“五到位”。

四、各类事故死亡总人数控制工作

指标控制情况：（因省、州未按亿元GDP下达指标，故按伤亡控制数说明）1、2011年1至6月生产安全事故死亡率：今年州政府下达我市安全生产总死亡控制指标为22人（工矿商贸6人，煤矿1人，道路交通15人，消防一般事故指标由州控制，比2010年的总控制数23人减少1人，递减4.35%）。上半年，我市各类事故共死亡9人，占全年总指标的41%。其中：工矿商贸企业事故死亡2人，占全年总指标的33%，道路交通事故死亡7人，占全年总指标的47%，煤矿、消防无死亡人数。

2、近两年亿生产安全事故死亡率：

2009年生产安全事故死亡率：全年州政府下达我市安全生产总死亡控制指标为24人（工矿商贸5人，煤矿1人，道路交通18人，比2008年的总控制数25人减少1人，递减4.35%）。全年，我市各类事故共死亡27人，占全年总指标的113%。其中：工矿商贸企业事故死亡9人，占全年总指标的180%，道路交通事故死亡17人，占全年总指标的94%，煤矿死亡1人、占全年总指标的100%，消防无人员死亡。

2010生产安全事故死亡率：全年州政府下达我市安全生产总死亡控制指标为23人（工矿商贸5人，煤矿1人，道路交通17人，比2010年的总控制数23人减少1人，递减4.35%）。全年，我市各类事故共死亡23人，占全年总指标的100%。其中：工矿商贸企业事故死亡6人，占全年总指标的110%，道路交通事故死亡17人，占全年总指标的100%，煤矿、消防无人员死亡。

xx市安全生产监督管理局

历史城市的空间形态篇3

现在研究中国古代城市，建筑史学、历史地理学、考古学是最重视城市空间形态的，在这些学科的研究中，总要画出城市的平面图，虽然是些不甚完善的复原图，却也令人有一个清楚的空间印象，知道古代城市是什么“样子”。有些研究，说了半天城市，到头来，还不知道城市的东南西北，这能说对城市有“深刻认识”吗？

比如说，知道秦始皇定都于咸阳的人很多，但秦始皇的咸阳到底是什么样子，恐怕能讲明白的人并不多。知道咸阳城的样子有什么用？知道了咸阳城的样子（也就是空间形态），才能理解中国历史的那场时代巨变，才能知道中国第一位皇帝是何等人物，才能体会他在“统一海内”后“得志而小天下”的气派。

秦始皇的咸阳是一个极宽广的地带，著名的阿房宫，仅其中的一座前殿便“东西五百步，南北五十丈，上可以坐万人，下可以建五丈旗”。而在阿房宫的基础上，又“令咸阳之旁二百里内，宫观二百七十，复道、甬道相连”。这是何等壮观的景象！贾谊形容秦始皇“以六合为家，崤函为宫”。“崤函为宫”就是以崤山函谷关之内的整个关中地区为宫室。果然，后来阿房宫向南的建筑阁道“自殿下直抵南山（终南山），表南山之巅以为阙”。这种无限扩展的都城宫室空间格局，反映了大帝国胜利者无拘无束的宏观视野。

又如，汉代名臣萧何曾为刘邦设计未央宫，“宫阙壮甚”，但底层出身当皇帝不久的刘邦不理解，问萧何：“天下匈匈苦战数岁，成败未可知，是何治宫室过度也？”萧何曰：“……夫天子四海为家，非壮丽无以重威，且无令后世有以加也。”

城市空间的样式，不是一件毫无想象、可以随意而为或无意而为的事。《考工记》是讲王朝城市平面规矩的一部书，做皇帝、做大臣的无人不知。另外，每个朝代掌权的人又各有自己独特的想法。比如曹操，对他的魏都邺城就有一番独特的想法，结果造出一座平面空间形态整齐有序的城池，与前朝的城市都不一样，在中国城市规划史上具有划时代的地位，后来的隋唐长安城都受到邺城规划的影响。

当今的人文地理学家说，世上有三类基本的记录与传播知识信息的“文本”，一是口传文本，二是书写文本，三是景观文本。在景观文本中就包括了我们所说的空间形态问题。我们“阅读”空间形态文本，可以明白或发现许多东西。例如，到北京大街转一遍，就知道当年皇亲国戚与草根阶级天壤悬隔，大宅门与小胡同各有分辨。

任何社会生活形态在完熟的过程中，都会相应地形成一套空间行为规范，从家庭到社会，从一人到千万人，无不在空间系统中建立规范。一个时代有一个空间系统，一段历史有一段空间进程，没有空间进程不成其为历史。

西方的一些左派地理学者早已把资本主义的地理进程分析补充到马克思主义的理论之中。他们认为，马克思原来对资本主义的分析忽略了空间问题，因此他们强调，资本主义的发展是一个涉及全球的地理问题。

所以，我们如果不深入完整地观察西方发达资本主义城市的空间形态，会被许多表象所误导，以为那里的城市普遍繁荣、遍地光彩。地理学家不承认有“均质空间”，比如美国城市地理学家就不断提醒人们注意那些繁荣城市的“烂掉的心”，即城市内部的贫民窟。大都市空间中的“腐烂”部分与“腐烂”过程是美国城市史研究的重要课题。

城市空间的分解篇4

空间滤波测速法(Spatial-Filtering Velocimetry,SFV)是利用空间滤波器技术实现速度测量的方法。因其结构简单,对光源要求不高得到了广泛的应用。在该方法中,准确测得空间滤波器输出的准正弦信号中心频率是保证系统能够准确测速的关键。所谓准正弦信号是指幅度和相位均随机的信号,其能量集中在中心频率处。

在现有中心频率提取方法中,过零点计数法测频率是在数字设备中,利用插值技术得到信号过零点坐标,将用过零点坐标计算一段时间内信号的平均频率作为此段信号的中心频率的。对于连续周期波形,过零点计数技术是确定中心频率最简单的方法,且过零点计数法的提取中心频率速度快[1]。但是,此方法抗噪声能力弱,尤其在过零点处的噪声,特别容易造成粗大误差。

小波分析是对傅立叶分析的继承,是一种时间-尺度定位技术,能够对信号进行频域分层分析。为了瞬时、准确地提取出中心频率,本文研究了基于静态小波分解的自适应滤波技术对空间滤波器输出的含噪信号进行降噪处理,再用过零点计数法提取降噪后信号中心频率的方法,这样提取的中心频率具有更好的精度。另外,小波分析具有局部性,可以选择很短时间的信号进行自适应降噪处理,这样保证了中心频率提取的瞬时性。在阐述新方法前,有必要对空间滤波器及其输出的信号特点进行简述。

2 空间滤波测速原理及其输出信号特点

差分型空间滤波器可以有效的消除直流分量及各偶数次谐波分量而得到了较多应用,文献[2]中所用差分型空间滤波器结构如图1所示。

A支空间滤波器的透射区域分布函数减去B支空间滤波器的透射区域分布函数,结果就是差分空间滤波器透射区域分布函数。其归一化的理论空间功率谱(7)(8)2H为:

式中,c为单个光电池感光面积,p和a见图1中所示。差分型空间滤波器具有窄带通空间滤波的作用,并且仅仅剩下奇次谐波分量。功率谱在μ0=1/p处取得最大值。这样特性的滤波器决定了其滤波后的信号也是窄带信号。

将图1中阴影部分设计成光电池时,空间滤波器既有空间滤波作用又有光电转换作用。当空间滤波器用于测速时,输出信号等价于图像的光强分布函数和空间滤波器透射函数的卷积,最终输出时域信号的理论功率谱密度为[4]:

上式中,f是时域频率,μ是空域频率,v是线速度。根据时域频率与空间频率的关系最终得到速度和时域中心频率f0的关系:

由(3)式可知,运动物体每移动p距离,信号就对应出现一个波形周期。由以上分析知,只要测得SF输出信号的中心频率就可以计算出对应的速度。图2是空间滤波器输出信号的时域仿真波形及其对应的幅度谱。信号幅度和相位的随机性由运动体反射面的反射系数分布特性和速度决定。

从上图2可以看出,准正弦信号的幅度和相位是随机的,其频谱是窄带谱,包含有低频噪声和高频噪声,主要是低频噪声的影响,使得信号的周期不均等,直接利用过零点方法测中心频率会有很大的误差。针对准正弦信号的谱特性,可以利用小波分解进行自适应滤波,尽可能的滤除低频和高频噪声,使得幅度谱尽可能的变窄。

3 基于静态小波分解的空间滤波信号降噪方法

3.1 多分辨分析和静态小波分解

小波变换的本质是用不同频带的小波对信号的一种逼近,因此小波分析具有多分辨率分析特性。多分辨分析的本质是按照信号带宽对信号进行高通和带通镜像滤波器滤波,得到高频成分(细节部分)和低频成分(近似部分),然后对低频成分继续应用镜像滤波器进行滤波,又得到低频部分的高频成分和低频成分,如此进行,就可以实现对信号的多分辨率分析。多分辨分析的原理图如图3所示[3]:

Cj是低频系数集,是Dj高频系数集——小波变换系数。一般的,根据需要,多分辨分析进行到一定层数就可以了,这样,信号最终被分解成低频的近似层和高频的细节层,将无穷层分解化成为了有限的几层分解。

静态小波分解(Stationary Wavelet Transform,SWT)的基本思路是对信号进行镜像滤波,但是滤波器要随着分解层数改变而改变,如对序列C1进行滤波时,序列C1不变,对镜像滤波器组经行上2插0处理,从而使得镜像滤波器组的谱变成为原来的1/2的宽度,其能够对C1进行高低通镜像滤波,得到长度和原始信号序列长度相近的序列C2和D2,对C2继续进行上述滤波,就会得到各层分解序列[4]。

3.2 基于静态小波分解的空间滤波信号的降噪方法

基于SWT的空间滤波信号的降噪原理,要从离散时间信号的傅里叶变换对应的是归一化频率这一基本事实谈起。所谓的归一化频率是[5]:

F是物理频率,fs是采样频率,f是归一化频率,显然,对于确定的物理频率,其对应的归一化频率由采样频率fs决定。上面对多分辨率分析、静态小波分解都是在离散时间下进行的,所以其频率是归一化的。通过控制采样频率,就可以将镜像滤波器组的归一化频率的幅度谱控制在某一确定的频段内,同样的只要控制对信号的采样频率就可以准确的控制离散序列的归一化频率频谱在某一确定的频段内,而改变采样频率是简单易行的。所以,基于SWT的空间滤波信号的降噪原理如下:选择合适的母小波,确定要进行静态小波分解的层数M,预计将准准正弦信号的中心频率划分到第N层的细节层,那么,即可根据下面的等式计算出对应的采样频率:

上式中,fc'是中心频率的预测值,可以用前一时刻得到的中心频率作为预测值。对信号进行Fs频率的采样,并对之进行M层静态小波分解,得到第N层的细节信号。显然,第N层细节信号的中心频率与原始信号中心频率是一样的,但是该层信号的低频噪声与高频噪声得到了很好的抑制。对第N层的细节信号用过零点方法提取信号的中心频率,精度会比直接对原始信号利用过零点技术提取的中心频率的精度要好。

4 仿真实验和分析

利用空间滤波信号进行仿真实验。在进行静态小波分解时要选择母小波和分解层数,经过试验,在本方法中选择了“db4”作为母小波,进行6层分解,并使得中心频率包含在第六层的细节部分,设中心频率是第六层的中点频率,那么对应的采样率就是:

那么,经过以上采样频率的设置,经静态小波分解后中心频率落在了在了第六层的细节部分,只要提取出第六层细节信号,就得到了对准正弦信号的小波分解滤波信号。对滤波后的信号用过零点法测中心频率。

实际中,为了提高中心频率提取的瞬时性,数据长度不宜过长,同时,为了提高中心频率的提取精度,数据又不宜过短,在此,选择512个点的数据长度。下图4是得到的一段中心频率理论值为2.0106k H的准正弦信号及其对应的幅度谱。

直接对其进行过零点测中心频率,提取值为2.1100kH z,相对误差为4.9410%。对准正弦信号进行静态小波分解滤波后所得第6层细节信号及其幅度谱如图5所示。

从图5中可以看出,信号波形变好,幅度谱变窄。为了比较幅度谱的区别,现将两者画在了一起,如图6所示,在图6中点画线代表准正弦信号的幅度谱,实线代表着滤波后信号的幅度谱,比较两者可以明显的看到,经过静态小波分解滤波,信号的低频和高频噪声均得到了很好的衰减,尤其是低频噪声,得到了很好的滤除。

对图6滤波后的信号用过零点方法测中心频率,提取值为2.0199kH z,相对误差为0.4598%。

5 结语

本文提出了利用静态小波分解实现对准正弦信号降噪滤波的方法,在该方法中根据中心频率预测值,合理地选择采样频率,对信号进行静态小波分解,即可将中心频率划分到某一层内,对该层信号用过零点法测中心频率。最后的实验表明,本文研究的新方法对准正弦信号去噪效果比较好,尤其是对信号中的低频噪声作用十分明显,对高频噪声也有一定的抑制作用;另外,试验结果表明,对经过静态小波分解滤波后的信号利用过零点方法测中心频率的误差比直接对准正弦信号利用过零点方法测中心频率的误差要小。

摘要：过零点法是简单、高效率的提取空间滤波传感器输出信号中心频率的方法,但是过零点方法抗噪性能较差。针对这个问题本文提出了基于静态小波分解技术的滤波方法对准正弦信号降噪。该方法是根据中心频率的预测值,控制A/D转换采样率,对采集到的准正弦信号进行N层的静态小波分解,将信号的中心频率划分到某一层内,对这层信号再利用过零点方法测中心频率。试验表明,该方法是可以有效的提高中心频率测量精度。

关键词：空间滤波器,过零点法,中心频率,静态小波分解

参考文献

[1]郑丽娜.航空相机高精度速高比测量技术的研究[D].中国科学院大学,2013.93-94.

[2]曾祥楷,陈阳等.空间滤波转速遥测中旋转方向的辨识方法[J].光学学报,2015,35(6):0612001-1~0612001-9.

[3]封常生.小波分析在信号处理中的应用[D].上海:上海交通大学,2007.18-19.

[4]高成,董长红,郭磊等.Matlab小波分析与应用[M].北京:国防工业出版社,2007.162-165.

人力资本分布不均衡及其空间分解篇5

关键词：人力资本,不均衡,泰尔指数,空间分解

改革开放以来, 我国获得了显著的经济增长绩效, 但区域之间的差距却扩大了。以人均GDP指标衡量的我国区域差距显示, 东、中、西部人均GDP之比, 从1978年的1.84:1.23:1, 扩大到了2010年的2.01:1.10:1。而就城乡居民收入而言, 1978年, 我国城乡居民人均收入之比为2.37:1, 而到2011年, 这一比率达到了3.13:1。区域间发展的巨大差距, 制约着我国经济发展的速度和质量, 影响人民生活的和谐统一。

人力资本对经济增长的作用一直受到国内外学者的关注, 而且在理论与经验上, 人力资本差异对区域经济差异的贡献也不断得到了验证 (Mincer, 1974;Becker, 1975;张海峰, 2006;李勋来, 2009;陈斌开, 2010) 。本文基于人力资本分布不均, 是造成区域经济发展不均衡的重要原因这一事实, 运用基尼系数、泰尔指数等不均等的度量指标, 对人力资本的分布进行度量, 并根据泰尔指数的可分解性, 拆分出区域之间差异对总差异的贡献, 对人力资本的分布不均进行了深入剖析。

研究方法与所用数据

1. 研究方法

目前, 对人力资本水平的测算方法主要有两种, 即基于收入的方法和基于教育指标的方法。其中, 基于教育指标的方法中, 又以平均受教育年限法使用得最多。受统计资料及所能获得数据的限制, 同时, 基于受教育水平是人力资本的最重要部分这一事实, 本文主要依据受教育年限法, 来度量我国人力资本的存量水平。根据我国现阶段每一级教育的受教育年限状况, 本文分别对每一教育级别的教育年限进行了设定:不识字或识字很少 (未上过学) 为1年、小学6年、初中9年、高中12年、大专及以上 (包括本科和研究生) 16年, 共分为五级。

(1) 根据下面两个方程, 我们可以对各省份及分城乡的平均人力资本水平进行计算。

其中, TH和EH分别为, 总教育年限和人均教育年限;Pk为各省份 (或省份中的城镇、乡村等区域) 教育程度为第k级教育的人口数 (其中, 未上过学为第一级, 小学为第二级, 依此类推) ;Sk (k=1、2、...5) 为第k级教育的教育年限 (即=1、=6...=16) 。由于不同的不平等指标所测量的结果可能会有不同, 所以, 本文分别采用了基尼系数和泰尔指数两种指标对不均等进行了度量, 力使结果更加稳健客观。

(2) 类似于收入分配基尼系数, 教育基尼系数可以用来衡量人力资本的分布状况。我们借鉴和采用万广华 (1998) 用于衡量区域间居民收入差异的该指数计算方法, 即用G代表基尼系数, 则可以通过以下矩阵乘法得到G的值。

其中, P和为列矩阵, 分别包含依人均人力资本从低到高排列的各省份人口份额和人力资本份额;Q为一方阵, 其对角线上的元素为0, 对角线右上方的所有元素为1, 对角线左下方的所有元素为-1。由此得到的基尼系数值, 为衡量省际间教育年限分布均等与否而非省份内人们教育获得均等与否的指标。

(3) 根据泰尔指数的组间差异和组内差异具有相互独立性, 我们可以把人力资本的区域差异完美地分解成区域内差异和区域间差异, 而不含任何无法解释的部分。具体分解公式为:

其中, T0 (y) 和T1 (y) 分别为泰尔第二指数和泰尔第一指数, 在文中用来衡量人力资本分布的不均等程度。假定全国被分成m个区域Nk (k=1, 2, ..., m) , 每个区域相应的受教育年限向量为yk, 受教育年限的均值为μk, 人口数量为nk, 其占全国总人口的比例或份额为vk=nk÷n, 而bk=μk÷μ, μ为全国总的平均受教育年限。而其中每个区域内部的泰尔指数T0 (yk) 、T1 (yk) 又分别可由如下公式计算:

其中, μ为区域k内的平均人力资本水平, Zj为fj的人口所持有的相同教育年限观察值。

2.所用数据及处理

本文按照常规方法, 将北京、天律、河北、辽宁、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、海南等11个省市划分为东部地区;中部地区包括, 黑龙江、吉林、内蒙古、山西、河南、安徽、湖北、湖南、江两、广西等10个省市或自治区;剩下的10个省份则属于西部地区。

本文所用到的2002~2011年我国分省份、分城乡, 6岁及6岁以上人口受教育程度的数据资料, 分别来自《中国人口统计年鉴》 (2002~2006年) 、《中国人口和就业统计年鉴》 (2007~2011年) , 以及《中国统计年鉴2011》, 即本文对我国东、中、西部区域人力资本的分布是以2002~2011年为样本期的。

人力资本不均衡及其分解

1. 我国人力资本分布的现状

(注:表中数据根据2011年11月劳动力调查资料整理, 研究生列由于数值较小, 故小数点后保留两位)

从表1可看出, 贵州、青海、宁夏等西部省份的就业人员中, 从未受过教育的劳动力所占比例较高, 分别占就业人员总数的7.6%、7.0%和5.7%。同样, 地处西部的贵州、云南及中部省份安徽的就业人员中, 高中及以上学历的就业人员占比较低, 均低于20%。由此可以看出, 地处西部地区各省的人力资本在全国处于一个相对较低的水平。而东部地区各省份不论是大学本科、研究生, 还是高中及以上学历的就业人员比重均在全国处于领先的地位, 尤其是北京、上海高中以上学历的就业人员占比均超过了50%, 分别高达55.25%和74.19%。

由表1我们还可以发现, 全国各省市的人力资本分布处于一个不均衡状态。相对来说, 东、中部各省市的就业人员中初中及高中学历的占比较多, 且初中以下及高中以上的分布也较平均, 而西部主要集中在高中以下。由此可见, 东部和中部各省市内部的人力资本分布水平较西部更为均衡。

2. 人力资本东、中、西部分布不均衡

(1) 运用平均受教育年限衡量人力资本的方法, 我们对各区域的人力资本存量水平进行了计算, 结果如表2 所示。

(注:表中均值的单位为年, 括号中的数字是指相应的年份〈下同〉)

从表2可看出, 不论全国, 还是东、中、西三大地带, 由平均受教育年限表征的人力资本存量水平, 在时间趋势上均呈现出了逐年上升的趋势。而在2002年、2005年、2008年和2011年4年中, 东、中、西三大地带人力资本水平均表现出明显的依次递减趋势, 而全国的人力资本平均水平与中部的人力资本存量水平较接近, 且显著低于东部地区。再对基尼系数及泰尔指数所衡量的区域内人力资本水平分布状况进行分析, 从表2我们发现, 各指数都经历了由2002~2005年的变大, 再到2011年有所变小总的变化趋势。说明2005年之前, 不论是全国, 还是三大区域内省份间人力资本的分布, 总体上经历了一个分化的过程。从截面上来看, 以上4年, 西部区域的省份间人力资本分布都是最不均等的;东部地区次之;而中部区域的省份尽管在人力资本总体水平上比不上东部区域, 而其省际间的分布相对来说却是最为均等的。

(2) 运用泰尔指数的可分解性, 对区域人力资本分布进行分解, 把人力资本的分布差异分解成三大地带内部差异 (组内) 的贡献及三大地带间 (组间) 差异的贡献, 结果如表3所示。

从表3可看出, 以上4年中人力资本的区域差异中, 有很大一部分是由三大地带间的差异所贡献的, 而自2005年以后, 区域的间差异对总差异的贡献有了一个逐渐下降的趋势, 从2005年的38.44%, 下降到2011年的31.93%。说明政府在消除区域间人力资本差异的努力开始有了一些成效, 这将会有效促进区域经济的协调发展。

3. 人力资本城乡分布不均衡

城乡差异一直是我国面临的重大且亟需改善的问题之一。我们计算了城乡的人力资本均值、人力资本城乡分布不均等指数, 并对不均等进行了分解, 结果如表4所示。

表4所列的两个代表性年份均, 显示出城乡之间人力资本的巨大差异。

(1) 就人力资本存量来看, 城镇人力资本存量显著高于农村的人力资本水平, 其很大部分是由国家教育资源分布不均衡所造成的。同时, 人力资本的非均衡流动, 农村人力资本的“非农化”, 也是造成我国人力资本不均衡分布的重要原因。从基尼系数及泰尔指数代表的区域人力资本分布水平来看, 以上代表性年份农村内部的人力资本分布不均程度也高于城镇内部。由此可见, 农村人力资本陷入了人力资本存量低且分布更为不均的两难境地。

(2) 由对泰尔指数进行的分解结果也表明, 在全国人力资本分布不均衡中, 城镇与乡村人力资本分布之间的差异 (组间差异) 贡献了总体差异的大部分, 并且由2005年的77.24%, 上升到了2011年的87.3%。可见我国城乡之间人力资本存量水平存在着巨大的鸿沟, 而且城乡之间的人力资本差异, 大大超过了各年中我国东、中、西部的区域间差距对总体差异程度的贡献度, 是构成我国人力资本分布总体差异中最主要的影响因素。

(3) 相较于2005年, 2011年全国以及城镇、乡村的人力资本存量水平均有所上升, 且分布水平也有向均衡化发展的趋势。表明旨在提高我国人力资本总体存量水平、降低分布不均等的政策取得了一定成效, 2011年的组间差异的贡献率有了上升。应该说与乡村中具有相对较高受教育年限的人口, 加速向城镇区域单向流动迁移有很大的关联性, 城乡间的人力资本组间差距, 是影响我国整体人力资本分布差异的最主要因素, 而且在今后相当长的时期内这一现象可能仍将延续。鉴于人力资本在区域经济发展中的重要作用, 城乡间明显的人力资本存量差距, 必将成为缩小我国城乡经济发展和国民收入差距水平的障碍。

结论与建议

1.结论

(1) 我国东部各省市内部人力资本分布较中、西部各省市更为均衡。高中及以上学历的劳动力占总就业人员的比例, 东部各省普遍高于中、西部的大多数省份。

(2) 自2002年以来, 我国人力资本存量水平呈逐年上升的态势, 2005年之后, 不论是区域内, 还是区域间人力资本分布水平, 均有均衡化发展的趋势。

(3) 我国人力资本的存量水平, 东部地区好于中部, 中部则好于西部, 而分布状况则是中部最均衡, 其次是东部和西部。从城乡来看, 不管是存量水平, 还是分布的均衡状况, 农村人力资本水平均不及城镇, 即农村人力资本水平处于双差的状况。

(4) 城乡之间的人力资本差异, 是构成我国区域经济差异的最重要部分。而不论是按城乡, 还是东、中、西三大区域进行划分, 组间的差异均超过了总体差异的三分之一。可见, 组间的差异相当大, 相对于组内的差异, 组间差异需得到更多的重视。

2.建议

(1) 应在人力资本的投资和培养上, 尽可能实现区域间的平衡和协调。个人人力资本投资的意愿和能力与收入水平存在着较强的正相关关系。而当前, 中、西部地区与东部地区、农村地区与城镇地区人们的收入水平, 还是存在着一定程度的差距, 而且未来这一现状也很难发生大的改变。这直接影响着落后地区个人人力资本投资水平。所以, 政府应继续在教育投入上加大转移支付的力度, 增加对中、西部和乡村等落后区域的教育投入支出水平。同时, 应增加人力资本投资意愿的宣传, 提高居民人力资本投资的意愿, 使居民树立起知识、能力能够改变命运的信念, 努力对自身进行人力资本的投资和积累, 达到区域总体人力资本水平的提高。由此才能缩小区域间人力资本水平的差距, 达到区域间经济水平均衡化发展的目的。

(2) 应鼓励高人力资本水平的人才向西部及农村等落后区域流动。目前, 我国存在着落后地区培养的较高水平的人力资本向发达地区流动的非均衡, 这使得我国区域人力资本的分布水平进一步地恶化, 并且将显著削弱落后地区政府人力资本投资的积极性。这种非均衡的流动, 与我国落后区域所提供的就业机会和就业环境与发达区域相比存在着较大差距有很大的关系。所以, 各级政府应在落后地区创造良好的就业环境, 应地制宜发展高效环保的农业、轻工业, 引进相关产业的高技术人才, 建立起人才和用人单位双向需求机制, 使人力资本有意愿到落后地区并充分运用所学的知识技能, 发挥优势, 创造自身的价值。此外, 落后区域还要在健全市场经济体制上加大调整力度, 给拥有较高人力资本的劳动者提供更多的创业机会和创业领域, 带动地方就业队伍的扩大, 从而减少区域人力资本的流失并促进区域生产效率的提高。

参考文献

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[9]万广华.中国农村区域间居民收入差异及其变化的实证分析[J].经济研究, 1998 (5) :36-41.

城市空间的分解篇6

正交频分复用 (OFDM) 因其良好的抗频率选择性衰落和较高的频谱利用率而备受关注。OFDM系统中的信道估计技术将成为第四代移动通信系统的关键技术之一。无线信道具备复杂多变的恶劣传输环境, 为了提高数据传输的有效性和降低系统的误差, 需要对信道特性进行全面了解, 研究更为精确的信道估计技术。

传统的信道估计方法[1,2,3]是在发送数据中插入导频。为了获得较好的信道估计精度必须插入较多的导频, 因而大大降低了系统的频带利用率。因此考虑将盲信道估计方法应用于OFDM系统, 以提高系统的频带利用率。盲信道估计不需要插入导频, 但普遍存在估计精度低、计算量大、收敛速度较慢、灵活性差等缺陷, 在实时系统中的应用受到了限制。而半盲信道估计的提出既克服了盲信道估计精度低, 收敛速度慢等缺点, 而且在同等导频数量情况下的信道估计精度要优于非盲信道估计。本文介绍的基于子空间分解方法的半盲信道估计利用接收信号的二阶统计特性, 不需要改变OFDM系统结构, 能较大地改善信道估计精度。

1 OFDM系统模型

典型的OFDM系统[4]如图1所示, 串行数据经过串/并变换后, 转换成M个并行数据流, 各路数据流调制不同的子载波, 相邻子载波间的间隔为1/T, T为并行数据的持续时间, 为串行数据的M倍。在时间间隔[nT, (n+1) T]内的一个OFDM信号可表示为:

$S (t) = \sum_{m = 0}^{Μ - 1} a_{m} (n) e^{j ω_{m} t} (1)$

式中:am (n) 为经星座映射的符号;ωm为第m个子载波的频率。对s (t) 进行M点采样, 则可以得到:

$S (n Μ + i) = \sum_{m = 0}^{Μ - 1} a_{m} (n) e^{j \frac{2 π}{Μ} m i} (2)$

由式 (2) 可知, M个采样实际就是由M个输入构成的一个块的IDFT。为了消除由多径信道带来的符号间干扰 (ISI) , 不同于传统信道估计中插入长于信道延迟的保护间隔, 也不同于盲信道估计, 本文设计的半盲信道估计插入少量的循环前缀来消除ISI。

若信道冲激响应的长度L已知, 符号间是同步的且频率偏移已经校正, 那么, 在P≥L时, 接收信号去循环前缀 (CP) 后的M点采样为:

$y_{i} (n) = a_{i} (n) Η (\frac{2 π}{Μ} i) + v_{i} (n), i = 0, 1, \dots, Μ - 1 (3)$

式中:H (·) 是信道的频域响应;vi (n) 是高斯白噪声。可以发现ISI已经被完全消除, 此时信道对接收机的影响仅仅是一个复增益和高斯白噪声的影响。

2 子空间分解算法

假定发送信号矢量S和噪声矢量e为广义平稳过程, 并且相互统计独立, 发送信号S均值为零, 噪声矢量是均值为零, 方差为σ2的高斯白噪声, 则接收信号的自相关矩阵为:

$R_{x} = Η R_{S} Η^{Η} + σ^{2} Ι (4)$

式中:H为高矩阵, 对Rx进行谱分解, 得:

$R_{x} = \sum_{k = 1}^{Ν} λ_{k} q_{k} q_{k}^{Η}$

式中:λk为特征值;qk为其对应的特征向量。

将特征值按降序排列, 若rank (Rx) =d, 则:

$λ_{0} \geq λ_{1} \dots \geq λ_{d - 1} \geq λ_{d} = \dots λ_{Ν} = σ^{2}$

式中:特征值λ0, λ1, …, λd-1对应的特征向量张成信号子空间;λd, λd+1, …, λN对应的特征向量张成噪声子空间, 则易知信号子空间和噪声子空间互为正交补空间[5,6]。用FHN表示IDFT矩阵;“～”表示相应的频域符号;用F=[Fcp, FN]H表示加入循环前缀以后的IDFT矩阵, 则接收信号可以表示为以下矩阵的形式:

$X (k) = Η_{0} F \tilde{S} (k) + Η_{1} F \tilde{S} (k - 1) + e (k) (5)$

式中:H0是一个 (N+p) × (N+p) 的Toeplitz矩阵, H1是一个 (N+p) × (N+p) 的上三角矩阵。由式 (5) 可见, 加入循环前缀后受ISI的影响, 接收信号的自相关协方差矩阵不符合子空间分解的结构。为了利用子空间分解的特性, 从原有的信号矢量出发, 构造新的信号矢量, 将信号分成长度分别为p, N-p, p的三个部分, 构造新的接收矢量, 并令:

$\begin{array}{l} X (k) = [X_{1} (k - 1)^{Τ}, X_{2} (k - 1)^{Τ}, X_{0} (k)^{Τ}, \\ X_{1} (k)^{Τ}, X_{2} (k)^{Τ}]^{Τ} \\ S (k) = [S_{1} (k - 1)^{Τ}, S_{2} (k - 1)^{Τ}, S_{1} (k)^{Τ}, S_{2} (k)^{Τ}]^{Τ} \\ e (k) = [e_{1} (k - 1)^{Τ}, e_{2} (k - 1)^{Τ}, e_{0} (k)^{Τ}, e_{1} (k)^{Τ}, e_{2} (k)^{Τ}]^{Τ} \end{array}$

代入式 (5) , 得到:

$\begin{array}{l} X (k) = [\begin{matrix} A^{(1)} & B^{(1)} & 0 & 0 \\ B^{(2)} & A & 0 & 0 \\ 0 & B & 0 & A \\ 0 & 0 & A^{(1)} & B^{(1)} \\ 0 & 0 & B^{(2)} & A \end{matrix}] [\begin{matrix} S_{1} (k - 1) \\ S_{2} (k - 1) \\ S_{1} (k) \\ S_{2} (k) \end{matrix}] + \\ [e_{1} (k - 1)^{Τ}, e_{2} (k - 1)^{Τ}, e_{0} (k)^{Τ}, e_{1} (k)^{Τ}, e_{2} (k)^{Τ}]^{Τ} (6) \end{array}$

式 (6) 可以写成:

$X (k) = Η F S (k) + e (k) (7)$

的形式, 因此接收信号的自相关矩阵可以写成式 (5) 的形式。设gk是噪声子空间的一个特征向量, 根据子空间的性质有:

$R_{x} g_{k} = σ^{2} g_{k} (8)$

即:

$Η R_{x} Η^{Η} g_{k} = 0 (9)$

假设Rx满秩, 则:

$Η^{Η} g_{k} = 0, k = 0, 1, \dots, p - 1 (10)$

可以证明:

$Η^{Η} g_{k} = h^{Η} G_{k} (11)$

式中:Gk是一个由gk中元素构造的 (L+1) × (2N+p) 矩阵, 因此:

$h^{Η} G_{k} = 0 (12)$

为了避免h=0, 由二次型约束条件选取‖h‖=1。通过最小化q (h) , 即可求出h。在此约束条件下得到的信道响应与真实值之间相差一比例因子, 可通过导频信息来进行辨识。由以下矩阵方程求解得到:

${\begin{cases} G_{k}^{Η} h = 0, \\ F h = \tilde{h}, \end{cases} k = 0, 1, \dots, p - 1 (13)$

最后可以得到信道参数的最小二乘估计为:

$q (h) = \sum_{k}^{p - 1} G_{k}^{Η} h^{2} + β F h - \tilde{h}^{2} (14)$

从而可以求出h。

3 仿真及结果分析

本仿真参数设置如下:OFDM系统采用HIPERLAN/2标准, 子载波数为64个, 导频间隔为7 kHz, 循环前缀长度为16, 每帧OFDM的符号数为12, 采样周期为1 μs, 信道模型为带多普勒频移的瑞利衰落信道, 其中多径数为6, 随机设置;半盲信道估计方法中加入的导频数为4, 分别与传统信道估计算法和盲信道估计算法实行对比仿真, 其仿真曲线如图2和图3所示。

从Matlab仿真曲线可以得出, 相对于传统的信道估计算法和盲信道估计算法, 基于子空间分解的半盲信道估计算法能够较大地降低信道归一化均方误差, 特别是在性噪比大于20 dB时, 本文介绍的方法能够较为明显地降低系统的估计误差, 对于信道估计的进一步研究具有一定的借鉴意义。

4 结语

介绍了基于子空间的半盲信道估计方法, 对比传统信道估计和盲信道估计方法进行了仿真研究, 分析了子空间方法在降低系统误差方面的优势。如何将理论研究应用于实际系统 (如DSP系统等) 是下一步值得深入探讨的工作。

参考文献

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城市空间的分解篇7

NMF问题可描述为: 已知V∈Rm+× n,求解非负矩阵H∈R+r × n和W∈Rm+× r,满足

其中,‖·‖F表示对应矩阵的Frobenius范数; ≥表示矩阵的元素均≥0。

对于此问题,当前的算法主要分两类: 一类是乘性迭代算法; 另一类是交替最小二乘算法( ANLS) 。乘性迭代算法［1］由Lee和Seung于2001年提出,算法本身简单但收敛速度较慢。交替最小二乘方法由于其的理论可靠性和实际有效性,逐渐受到研究者的重视。基于此,众多算法被提出,例如投影梯度法( PG)［12］、积极集法( AS) 、投影拟牛顿法( QN) 等［7 －8］。

ANLS框架如下

ANLS关键在于如何高效求解子式( 2) 和式( 3) 。本文基于ANLS,将文献[13]中积极集共轭梯度算法应用于求解该子问题,并在一定条件下证明了其收敛性,数值实验表明新算法在迭代次数和时间方面具有一定的优越性。

1算法

由于式( 2) 和式( 3) 是对称的,所以只需讨论其中一个。

1. 1构造搜索方向

利用子空间的思想构造4个互不相交的指标集

其中,ε,ε1是常数; Hkia表示第k次迭代H的第i行第j列的元素; ▽f( Hk)ia表示Hk的梯度的第i行j列的元素; 〈·〉代表内积,迭代中搜索方向Dk= ( DBk,DAk1,DkA2∪A3)T,为使迭代点始终在可行集的内部,对应的迭代方向如下:

当ia∈B时

当ia∈A1时

当ia∈A2∪A3时

定理1若Hk不是式( 2) 的稳定点,则〈▽f( Hk) , Dk〉<0

证明当ia∈B时

所以ia∈B∪A1∪A2∪A3

由于当( Wk,Hk) 不是稳定点时f( Hk) ≠0,ia∈B∪A2∪A3,所以〈▽f( Hk) ,Dk〉<0。由定理1,可知Dk为下降方向。

1. 2非负矩阵分解的子空间共轭梯度算法

求解子式(2)的算法如下:

( 1) 给定初始点H0是一个可行点,正数tol,ε,ρ, δ∈( 0,1) 。( 2) 当Dk= 0时,停止。( 3) 由式( 4) ~ 式( 6) 计算Dk。( 4) 令 αk∶ = max{ βρj,j =0,1,…} 满足条件

令Hk + 1= PΩ( Hk+ αkDk) 。( 5) 令k∶ = k +1,转步骤2。注:1) PΩ( X) 表示X在 Ω = { H ∶H ≥ 0} 上的投影,由式(8)可知f(H)是递减的,因此能推出当f(H)有下界时,尤其是有

2数值实验

KKT［14］条件等价于▽HPF( Hk) =0,其中▽HPF( Hk) 是投影梯度,定义为

类似于投影梯度法［12］,可使用下式

作为式( 2) 的终止条件,使用

作为式( 1) 的终止条件。

文中对提出的算法进行数值实验,程序采用Mat- lab7. 6编写,在主频为3. 10 GHz,内存3. 00 GB的电脑上实现。V,W,H为随机生成的服从正态分布阵, 维数为m =300,n =200。r分别取5,10,15; 分别选择PG算法、BP算法、AS算法来进行比较,所有算法均采用相同初始值。并对每个V分别取10组不同的初始值,给出10次实验结果的平均值。相关的参数如下

在比较了几种算法在迭代次数( iterations) 和迭代时间( time) ,投影梯度范数( pro - grad) ,矩阵分解后的误差 ω,其中 ω = ‖V - WHF‖,最大迭代时间为200 s,最大迭代次数5 000次。

图1选取维数为500 ×300,秩r =10,所有算法选取相同的初始值,取10次的平均值。

图2选取维数为1 000 × 500,秩r = 10,所有算法选取相同的初始值,取10次的平均值。

通过上表和图可看出,BP算法和AS算法在迭代次数上是相同的,但在时间上BP算法则更快。PG算法与文中的新算法均是采用相同的终止条件,但文中算法在迭代次数和时间上相比PG算法更具优势。在秩相同的情况下,4种算法的投影梯度范数( pro - grad) 、分解后的误差 ω 基本相同。但文中的NMFCG算法能在更少的时间和迭代次数内达到与经典算法相近的效果。

3结束语

本文基于交替最小二乘法将界约束优化中的积极集共轭梯度法运用到非负矩阵分解中,并通过实验结果验证了BP算法和AS算法在时间方面的差距,而新算法在迭代次数与时间方面也表现出了优越性,达到了预期效果。

摘要：交替最小二乘法由于其理论可靠性和实际有效性成为非负矩阵分解中备受欢迎的方法之一。文中基于交替最小二乘法将界约束优化中的积极集共轭梯度法运用到非负矩阵分解当中,算法在子问题的求解中,并利用子空间的思想来划分指标集,并利用文献CHENG Wangyou文中的共轭梯度法进行变量更新,在一定条件下证明了新算法的收敛性,实验结果表明算法是有效的。

城市空间的分解篇8

空间数据集成系统中通常集成了多种分布的异构数据源,它们之间没有统一的模式结构,对于相同概念的表述往往不尽相同,这给数据查询带来了很大的困难。用户提交的数据查询请求,通常包含多个概念且没有统一的规范,如果不经预处理,直接下发给数据源进行检索,会极大地增加通信开销,并且还会令各数据源进行大量不相关的查询操作,严重影响系统的性能。因此,为空间数据集成系统设计一种准确高效的查询分解算法是必要的,其目的是使得分解后生成的子查询能够更加贴合不同数据源的要求,降低开销,提高系统对用户查询响应效率及精确性。

1 关键技术概述

1.1 查询分解

空间数据集成系统的查询分解流程如图1所示,用户通过统一的服务接口描述自己所需的数据并提交查询,系统解析查询,将查询分解为多个子查询提交给相应的数据源,之后将这些数据源返回的结果以统一视图反馈给用户。

如何对顶层用户的查询请求进行有效的分解,并使得分解后的子查询比原来的查询请求更容易得到满意的匹配服务,这是能否为用户提供精确空间数据服务的关键。传统的信息查询技术主要是基于语法层次的,它能够在为用户提供一定程度的数据资源发现功能,但无法对用户查询进行语义层次的理解,导致了查询系统经常“误解”用户的初衷,用户提交的查询请求通常会得到大量与需要无关的搜索结果。而对于每一个独立的空间数据源实体来说,它所涉及到的空间数据概念往往较为集中,如果查询请求分解后的子查询中包含的概念范围是发散的,则分解后仍然无法得到满意的匹配结果。

为解决以上问题,该文采用基于语义聚类的查询分解方法对用户的查询请求进行预处理,在语义层面上将其分解为概念范围相对集中的子查询,以提高子查询的匹配成功率。

1.2 语义距离

为了将人们在Web上使用的文本信息转化为计算机系统能够理解的描述,万维网之父英国人TimBerners Lee提出了语义Web这一概念[3],目的是通过将Web内容的语法结构和语义以知识表示形式呈现出来,以实现与其它信息源共享知识,使得人与人、人与机器以及机器与机器之间能够准确地互相理解。

基于语义Web思想,可以通过构建空间数据集成系统统一的知识体系,对系统中不同的数据源上的信息进行语义标记,将模糊、有异义的关键词抽象、提炼为精确、无异义的概念。判断用户需求与数据源的相关程度,其实就是看查询请求表述的概念与数据源表述的概念之间语义距离的大小。

语义距离是指在不同概念间存在的继承关系或二元关系链中最短的关系链长度的一种度量,通过对概念之间相似程度的计算,可以量化概念之间的语义距离。

概念间的语义相似度计算公式[4]为:

其中i∈(0,Wid(A)],j∈(0,Wid(B)],SAi、SBi分别表示概念A、B中的实例(子概念),Wid(A)、Wid(B)分别表示A、B所拥有的实例的个数,Sim(SAi,SBi)表示实例间的相似度,利用Sim(A,B)作为概念间语义距离的评判依据。设D(A,B)表示概念A、B之间的语义距离,则有:

当SimA,B)=1时,D(A,B)=0;SimA,B)→0,时,D(A,B)→∞。即语义距离随着概念间相似度的减小而趋近于无穷。调节参数α通常设为1。

1.3 聚类分析

聚类分析是知识发现(Knowledge Discovery in Database, KDD)中的一项重要研究内容,旨在将数据集合划分为若干类的过程,使得类内差异小,类间差异大[5]。在这个过程中没有任何关于数据集分类的先验知识,没有任何指导,仅仅依靠事务之间的相似性作为类属划分的准则。聚类准则是度量分类对象之间的接近与相似程度从而判断样本是否归为一类的分类数据指标,通常的聚类准则可分为三个:基于距离的、基于密度的以及基于联接的。聚类的方法主要可以分为基于划分的方法、基于分层的方法、基于密度的方法和基于网格的方法[6]。

第一种是划分法(partitioning methods)。给定一个有N个元组或者记录的数据集,分裂法将构造K个分组,每个分组将代表一个聚类,K<N。而且这K个分组满足下列条件:每一个分组至少包含一个数据记录,每一个数据记录属于且仅属于一个分组。对于给定的K,算法首先给出一个初始的分组方法,以后通过反复迭代的方法改变分组,使得每一次改进之后的分组方案都较前一次好,而所谓的标准就是:同一分组中的记录越近越好,而不同分组中的记录越远越好。代表算法有:K-means算法、CLARANS算法等。

第二种为层次法(hierarchical methods)。对给定的数据集进行层次似的分解,直到某种条件满足为止。具体有可分为“自底向上”和“自顶向下”两种方案。例如在“自底向下”方案中,初始时每一个数据记录都组成一个单独的组,在接下来的迭代中,它把那些相互邻近的组合并成一个组,直到所有的记录组成一个分组或者某个条件满足为止。代表算法有:BIRCH算法、CURE算法、CHAMELEON算法等。

第三种是基于密度的方法(density-based methods)。它不是基于各种各样的距离的,而是基于密度的,只要一个区域中的点的密度大于某个阀值,就把它加到与d-之相e近的聚类中去。代表算法有:DBSCAN算法、OPTICS算法、DENCLUE算法等。

第四种为基于网格的方法(irsd amethods)。先将数据对象空间划分成为有限个单元(cell)的网格结构,所有的处理都是以单个的单元为对象的。代表算g法有b:STING算法、CLIQUE算法、WAVE-CLUSTER算法。

2 基于语义距离的K-means 聚类查询分解算法

通过对主要的聚类算法进行比较,由于K-means聚类法具有运算量小、能用于处理庞大样本数据的明显优势,该文采用Kmeans聚类法作为数据查询请求分解的基础。

2.1 算法基本思想

K-means算法[7,8]的核心思想是:给定簇的个数K,将n个对象分到K个簇中去,使得类内对象之间的相似性最大,而类之间的相似性最小。其使用随机方式选择K个元素作为初始的聚类中心,按照算法的迭代执行,整个算法的结束条件是簇的中心(或凝聚点)不再改变。K-means的计算复杂性是O(nKt),其中,n为元素数量,K为簇的数量,t为迭代次数。

2.1.1聚类准则函数

对于上层数据服务请求},在某种相似度基础上,它将要被聚类成C个分离开的请求子集,每个子集是一个类,分别包含个子概念。为了衡量请求分解的质量,该文采用了误差平方和准则函数,它的定义如下:

其中mj(j=1,2,…,C)是C个聚类的中心,用来表示C个类。可以看出GC是样本和聚类中心的函数,GC描述了n个概念聚类成C个类时所产生的总的误差平方和。显然,若GC值越大,说明误差越大,聚类结果越不好。因此,我们应该寻求使GC最小的聚类结果,即在误差平方和准则下的最优结果。

2.1.2聚类中心的选择方法

算法的每次迭代需要确定新的聚类中心,由于查询请求的聚类结果是概念的集合,选择聚类中心也就是选择最能够代表这个类中的语义含义的子概念。本算法中采用了基于最小距离和的中心选择方法,即如果某一子概念到类内其它概念的距离和最小,就将其设定为新的聚类中心:

2.1.3算法工作原理

算法首先随机从请求概念集中选取K个点作为初始聚类中心,然后计算各子概念到聚类中心的距离,将其归到离它最近的那个聚类中心所在的类。计算新形成的类的聚类中心,如果相邻两次迭代的聚类中心没有任何变化,说明分解调整结束,聚类准则函数GC已经收敛。

2.2 算法描述

算法输入:上层数据服务请求,聚类数K。

算法输出:K个子请求Q1,Q2,…,QK。

算法开始:

随机选择K个概念作为聚类中心,设为M[j],j∈[1,K];

迭代次数N = 1;

算法结束。

3 性能分析与结论

在实验环境中,我们对基于语义聚类的查询分解算法进行了仿真测试,对含有不同空间属性概念个数的查询访问进行了模拟,以此来分析算法在数据查询请求复杂度不同的情况下的表现。图2显示了算法在各种请求复杂度情况下的响应率,可见使用传统查询算法的情况下系统响应率随着数据查询请求复杂度的提高急剧下降,而采用了语义聚类查询分解算法的曲线则较为平缓。

城市空间的分解篇9

1 循环经济

循环经济即物质闭环流动型经济,是指在人、自然资源和科学技术的大系统内,在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中,把传统的依赖资源消耗的线形增长经济,转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。其以资源的高效利用和循环利用为目标,以“减量化、再利用、资源化”为原则,按照自然生态系统物质循环和能量流动方式运行的经济模式,实现污染的低排放甚至零排放,保护环境,实现社会、经济与环境的可持续发展。循环经济是把清洁生产和废弃物的综合利用融为一体的经济,本质上是一种生态经济,要求把经济活动组成一个“资源一产品一再生资源”的反馈式流程;其特征是低开采、高利用、低排放。循环经济以尽可能小的资源消耗和环境成本,获得尽可能大的经济和社会效益,从而使经济系统与自然生态系统的物质循环过程相互和谐,促进资源永续利用。因此,循环经济是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统经济模式的根本变革。

2 城市生活垃圾基本处理方法及其弊端

2.1 卫生填埋法

卫生填埋法指把城市垃圾放置卫生填埋场进行的填埋处置,有较完善的防渗、疏排水(气)系统,有渗滤液处理装置和设施,能大批量处理垃圾,投资较小,比较适合处理无机物成分高的垃圾。卫生填埋法相对焚烧处理法,投资和运行费用较低,但具有占地面积大,渗滤液难以控制,易造成二次污染,资源不能充分利用等缺点。而且,对大量有机物和电池等物质进行填埋,会造成卫生填埋场渗滤液防渗透、收集处理系统超负荷。同时,该技术难度大,投资高,填埋操作复杂,管理困难,处理垃圾后污水也难以达标排放。此外,该处理方法要求填埋场的甲烷、硫化氢等废气也必须处理好,以确保达到防爆和环保要求;在操作管理上必须严格限制危险废物入场处置,要对每天填埋的废物进行压实覆盖,并要特别注意封场后填埋场的维护和管理。

2.2 堆肥法

堆肥法适用于有机可腐物成分较高的垃圾处理。该技术比较成熟,投资费用适中,可使垃圾减量60%左右,但产生的肥料品质会受到垃圾成分中有毒有害成分的影响。此外,采用堆肥法会有二次固废产生,还需进行填埋或焚烧等进一步处理。

2.3 焚烧法

焚烧法是固体废物高温分解和深度氧化的综合处理方法。使用该方法的优点是大量有害的废料被分解而变成无害的物质。其是一种较古老的、传统的处理垃圾的方法,也是目前处理城市垃圾的主要方法之一。近年来,将焚烧处理与高温热分解、融熔处理结合,以进一步减小废物体积。采用垃圾焚烧法处理后的垃圾,便于填埋,节省用地,还可消灭各种病原体,将有毒有害物质转化为无害物,还能回收热能。但该方法只适用于热值高的垃圾处理,尾气也要净化处理,灰渣仍需填埋,投资费用高。

3 微生物处理技术3

3.1城市生活垃圾生物处理中主要的微生物

MSW生物处理技术主要包括好氧和厌氧生物处理。好氧生物处理方式有好氧堆肥、生物反应器填埋等,其处理工艺中的微生物主要有细菌、放线菌、真菌等微生物种群。厌氧生物处理方式有厌氧消化、厌氧填埋等,其处理工艺中的微生物又称“瘤胃微生物”,主要有水解细菌、产氢产醋酸菌群和产甲烷菌群等。

细菌是城市生活垃圾好氧生物处理中最主要的微生物。在MSW氧生物降解过程中,细菌凭借强大的比表面积,可以快速将可溶性底物吸收到细胞中,进行胞内代谢。总体来说,其数量要比放线菌和真菌多得多。当然,在不同的环境中分离的细菌在分类学上具有多样性,主要有假单胞菌属(pseudomonas)、克雷伯氏菌属(klebsiella)及芽孢杆菌属(bacillus)。在堆肥过程中,细菌总数的变化趋势是呈高→低→高。堆肥初期,有机废物中携带有的大量细菌分解有机物质释放能量,使堆体温度上升,此时常温细菌受到抑制,嗜温细菌活跃;当堆温升至高温阶段,只有少量的嗜热细菌可以活动;高温期过后,随着有机成分的减少,堆体温度降低,嗜温及常温细菌又开始活跃,使细菌总数上升。整个好氧降解过程中,嗜温细菌是堆肥系统中最主要的微生物。工程实例:在武汉市“新地·东方明珠”小区住户丢弃的生活垃圾中,一部分有机废弃物被专门运送到微生物有机废弃物处理站处理,并通过微生物的发酵,分解为二氧化碳、酒精等化合物,再通过排气泵向外无污染排放。该微生物有机废弃物处理站每天可处理200 kg左右的有机废弃物。

3.2 微生物技术在MSW处理过程中的应用

MSW的生物处理主要是利用微生物在一定控制条件下,使有机物发生生物化学降解,形成一种稳定的化合物的过程。因此,微生物对垃圾中有机物降解的快慢、对有机成分降解的程度直接决定着处理周期的长短和处理效果的好坏,在MSW处理过程中起着决定性的作用。故采用MSW生物处理效果的优劣取决于微生物自身的结构、所处环境下的代谢状况。目前,有很多学者在此方面进行了很多研究,通过分析某种处理环境下微生物的特性,采用多种方式改变工艺中微生物的数量、质量等,开发出了多种MSW生物处理技术,如强化微生物(纯种分离、强化接种、添加微生物菌剂、微生物固定化)及基因诱变等技术。工程实例:2006年,天津市开始在社区内利用生物降解技术处理居民日常生活垃圾,效果明显。此项技术是通过微生物分解生活垃圾,将生活垃圾转变为水、气体等排出,残留部分可作为有机肥料使用,有效利用了资源且改善了社区环境。在正常情况下,生物垃圾处理机日平均处理垃圾可达90 kg以上。在天津市社区投资安装使用的生物垃圾处理机,经过9个月的运行,总共处理了近25 t生活垃圾,生物垃圾处理机消除了小区生活垃圾二次污染的困扰,节约了垃圾清运的费用,而机器内的残留物,可作为肥料改善土壤环境,产生多重效益。

目前,较为先进的技术是添加微生物菌剂技术。研究表明,单一的细菌、真菌、放线菌群体,无论其活性多高,在加快垃圾生物降解进程中的作用都比不上复合微生物菌群的共同作用。微生物菌剂是采用分离、筛选的有效微生物,配合一定的处理工艺和设备,通过合理地调配各种有效微生物的含量,进行筛选、培育MSW生物处理的高效复合微生物菌剂,进而来调节菌群结构和提高微生物降解活性,提高微生物降解有机成分的效率。复合微生物菌群中既有分解性细菌,又有合成性细菌;既有纤维素分解菌、真菌,又有放线菌。在处理工艺中添加复合微生物菌剂,不仅增加了工艺中微生物初始浓度,而且改善了工艺中微生物的种群结构。其为多种细菌共存的一种生物群落,依靠相互间共生增殖及协同作用,代谢出抗氧化物质,生成稳定而复杂的生态系统,使得整个生物降解过程中微生物数量保持相对稳定,故处理效果较佳。工程实例:上海吴淞军港是我国海军对外开放的港口之一。长期以来,由于港口没有高技术处理设施,有机生活垃圾难以集中处理。为彻底解决好这一环保难题,驻沪海军军港管理部门投资数十万元,建成了一座应用微生物技术处理舰艇生活垃圾的生化处理站。这座生化处理站将舰艇生活垃圾集中处理后,经微生物分解处理机脱水,然后加入适量菌种,经过10～12 h的微生物分解处理,垃圾差减量达到90%,而乘除的10%的垃圾可用作栽培花草树木的肥料,从而使有机垃圾的处理达到减量化、无害化和资源化。

4 结语

(1)无论是厌氧生物处理垃圾工艺还是好氧生物处理垃圾工艺,都存在着各种各样的微生物种群,正是这些微生物种群相互协调、互生互克,组成了一个复杂的生态系统,从而去除了使得MSW不稳定的有机成分,使MSW稳定化,甚至成为可再生利用的资源。该生态系统中的微生物还有待进一步研究,进而分离出降解某种特定污染物的特定微生物种群。

(2)用于处理城市生活垃圾的各种生物处理技术正方兴未艾,无论是从强化微生物种群的角度,还是从基因工程的角度,它们都具有较大的发展潜力,要努力根据MSW中存在的微生物种群的特性,开发出高效的MSW生物处理技术。

(3)循环经济以尽可能小的资源消耗和环境成本,获得尽可能大的经济效益和社会效益,从而使经济系统与自然生态系统的物质循环过程相互和谐,促进资源永续利用。事实证明,我国城市可以以循环经济理论为指导,通过微生物技术实现有机垃圾微生物分解处理。

摘要：文章以循环经济理论为指导,综述了目前采用填埋、堆肥、焚烧方法处理城市生活垃圾存在的局限与不足,认为综合处理将是一种合理、科学处理城市生活垃圾的方法。论述了以微生物分解为主的城市生活垃圾综合处理方法的原理、关键技术及一般工艺,从理论层面、技术层面等角度探索了我国城市实现有机垃圾微生物分解处理的途径。

关键词：有机生活垃圾,微生物处理剂,循环经济,微生物分解,综合处理

参考文献

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