华东师范大学学报（自然科学版）

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基于流量感知的移动网络授权信息在线预测方法

傅宇飞, 徐泽松, 冯安昊, 魏同权

2025 (4): 1-14. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.04.001

摘要 ( 99 )

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PDF(1468KB) ( 36 )

在移动网络中, 移动设备需要持续监听控制信道来保证接收到基站发送的调度授权信息, 这在基站没有发送授权信息的情况下会导致大量的能量浪费, 预测授权信息的发送规律可有效减少这种浪费. 现有的授权信息预测方法在特定的流量场景下可实现较高的准确率, 但仍难以应对动态变化的通信环境. 为解决上述问题, 提出了一种基于流量场景感知的在线调度授权信息预测方法: 首先, 对历史授权信息序列进行特征提取并对所提取的特征值进行聚类, 以划分不同的流量场景; 然后, 对每一类场景单独构建并离线训练预测模型. 在线预测阶段, 系统根据流量场景的感知结果选择合适的模型进行预测. 实验结果表明, 与基准方法相比, 所提方法在预测错误率方面最多可降低81.52%, 且在仿真和真实流量轨迹上均可有效节省能耗. 同时, 所提流量场景感知方法能够大幅降低计算复杂度, 从而更适合对流量场景的实时感知.

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基于匹配点和薄板样条函数模型优化的视差图像拼接

陈洁芳, 黄昶

2025 (4): 15-27. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.04.002

摘要 ( 77 )

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针对智能驾驶中图像拼接存在的匹配点冗余和拼接后图像局部扭曲的问题, 提出了一种基于匹配点和薄板样条函数模型优化的视差图像拼接方法. 首先, 根据图像匹配点的分布位置构建稀疏矩阵; 其次, 通过网格约束匹配点数量消除冗余匹配点, 缩短计算薄板样条函数模型的时间; 最后, 采用改进的薄板样条函数模型进行图像配准. 实验结果表明, 所提方法消除了匹配点冗余并改善了图像扭曲问题, 具有一定的优越性和有效性.

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基于高完备性自建数据集的集装箱锁销识别

徐星星, 黄昶

2025 (4): 28-37. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.04.003

摘要 ( 77 )

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集装箱锁销的识别精度是影响码头自动化拆卸效率的关键因素之一. 由于集装箱锁销形状和结构各异, 现有的传统手工制作描述符进行锁销识别等方法存在速度慢、准确率低的问题. 提出了一种基于高完备性自建数据集的集装箱锁销3D点云识别方法, 通过搭建3D点云数据半自动采集系统采集大量集装箱锁销的3D点云数据, 构建高完备性集装箱锁销3D点云数据集. 基于自建数据集, 使用点云分类深度学习网络算法训练模型, 验证构建数据集方法的合理性以及数据集的有效性. 结果表明, 基于高完备性自建数据集的锁销识别方法精度高, 其完整单视角3D点云识别准确率可以达到100%, 且不易受外界环境因素干扰, 在缺失部分点云情况下也有良好的表现.

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有损通道中高鲁棒性的快速视频隐写算法

胡正, 黄昶

2025 (4): 38-48. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.04.004

摘要 ( 59 )

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高清视频在传输过程中经过有损通道的压缩之后会导致隐藏信息的丢失. 高效的视频隐写算法需要硬件实现, 以达到低功耗、高速和更可靠的实时处理. 为了保证秘密数据实时且可靠的传输, 需要隐写算法具有低复杂度和高鲁棒性. 针对此问题, 提出了一种适用于硬件平台实现的高效且鲁棒的隐写算法. 该算法利用直流(Direct Current, DC)系数的生成原理和分布特征, 在空间域中直接修改像素值, 而不是在离散余弦变换域中执行. 因此, 该算法同时具备了空间域隐写算法的简单性以及变换域隐写算法的高鲁棒性. 实验结果表明, 该算法具有较低的计算复杂度, 并且在本地有损通道压缩中表现出了优异的鲁棒性和视觉质量.

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C-T Net: 融合CNN和Transformer的遥感图像变化检测模型

武一, 贠世林

2025 (4): 49-60. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.04.005

摘要 ( 98 )

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PDF(4156KB) ( 17 )

双时相遥感图像由于拍摄时间、角度和传感器等因素会产生各种伪变化, 同时存在一些不感兴趣的变化, 变化的位置通常与周边其他物体相关, 采用全卷积神经网络会丢失长程信息. 针对这一问题, 提出了一种融合CNN (Convolutional Neural Networks) 和Transformer的网络 (C-T Net)模型. 整体网络结构分为深度特征提取部分和检测头部分: 网络主干部分将CNN和Swin Transformer相结合, 设计融合模块C-to-T、T-to-C以聚合信息; 检测头部分利用Transformer编码、解码, 获得精细化的特征图以进行变化区域的判别. 与多个变化检测模型相比, 在LEVIR-CD数据集和WHU-CD数据集上F₁_1 (90.63%、86.24%) 和$ {p}_{\mathrm{I}\mathrm{o}\mathrm{U}} \_1$(82.87%、75.81%) 均为最高, 在两个数据集上的结果表明, 无论是可视化结果还是数据指标, 与现有的方法相比, 该模型具有一定的优越性.

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星际分子1-氰基-1,3-丁二烯在高温星际环境中生成机制的理论研究

杨悦, 杨涛, 金之豪

2025 (4): 61-68. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.04.006

摘要 ( 63 )

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通过量子化学计算, 探究了星际分子1-氰基-1,3-丁二烯(C₅H₅N)在高温星际环境中的生成机制. 以氰甲基自由基 (CH₂CN) 与丙炔或丙二烯 (C₃H₄) 作为反应起始物, 在B3LYP/cc-pVTZ水平上计算了相应的反应势能面、反应速率与产物分支比, 从而深化了星际有机腈分子动力学的研究. 通过分析反应势能面及反应分支比, 确定反应主要产生1-氰基-1,3-丁二烯或其异构体. 反应初始步骤为氰甲基自由基无势垒地加成到丙炔或丙二烯末端碳原子上, 主要产生E-1-氰基-1,3-丁二烯和Z-1-氰基-1,3-丁二烯这两种产物.

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天童森林土壤细菌群落中物种多样性与互作复杂性的权衡

张聪伶, 杨菁, 王希华, 刘宇, 沈国春

2025 (4): 69-76. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.04.007

摘要 ( 97 )

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基于浙江天童20 hm²大样地内1287个土壤细菌群落样本, 首次将DOC (Dissimilarity-Overlap Curve) 分析框架运用于森林土壤细菌系统, 使用拟合线斜率的平方估计生物互作复杂性, 检验了Robert May的稳定性约束理论. 结果显示, 天童土壤细菌群落中, 高互作复杂性仅在物种丰富度相对较低时出现, 而物种丰富度较高的群落则往往呈现出较低的互作复杂性. 除了物种丰富度, 其他物种多样性指数(多度最高的物种数和Shannon有效物种数)与互作复杂性之间同样存在显著的权衡关系. 这一发现揭示了自然生态系统可能真的存在稳定性约束和互作复杂性上限, 有助于深入理解森林生态系统物种多样性及其稳定性的维持机制.

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腐熟羊粪有机肥配施化肥对青稞田土壤肥力及产量的影响

宋国英, 边巴卓玛, 刘国一

2025 (4): 77-83. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.04.008

摘要 ( 76 )

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为研究腐熟羊粪作为有机肥与化肥配施对青稞田土壤肥力及产量的影响, 在拉萨市农区试验基地进行了青稞种植常规施肥. 通过增施氯化钾和腐熟羊粪, 适量减施尿素和磷酸二铵, 设置4个不同处理进行田间试验, 分别为常规施肥处理T1 (羊粪5250 kg/hm² + 尿素180 kg/hm² + 磷酸二铵180 kg/hm²)、T2 (羊粪5250 kg/hm² + 尿素150 kg/hm² + 磷酸二铵120 kg/hm² + 氯化钾30 kg/hm²)、T3 (羊粪10500 kg/hm² + 尿素150 kg/hm² + 磷酸二铵120 kg/hm² + 氯化钾30 kg/hm²) 和T4 (羊粪15750 kg/hm² + 尿素135 kg/hm² + 磷酸二铵75 kg/hm² + 氯化钾30 kg/hm²). 研究结果表明, 不同施肥模式下, 土壤有机质、全氮和全钾的含量均表现为收获后比种植前有所下降; 在T1处理下, 全磷和有效磷的含量较种植前有所增加; 在T3处理下, 腐熟羊粪作为有机肥与化肥配施, 速效氮、磷、钾的含量和pH值在收获后比种植前略有所增加; 在T1和T4处理下, 成熟期青稞的株高和生物产量积累较高. 随着腐熟羊粪有机肥替代化肥比例的升高, 青稞产量呈现先增加后下降的变化趋势, 在T3处理下, 化肥替代率为16.67%时青稞产量最高, 达5323.65 kg/hm². 腐熟羊粪作为有机肥与化肥配施有利于改善青稞田土壤的供肥能力, 提高青稞产量. 该项研究可为西藏青稞田种植中合理施肥、减少农田面源污染提供参考.

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上海市野生动物小型栖息地建设成效探析——以吴淞江鸟类栖息地为例

乔云路, 汪嘉怡, 王宏伟, 于威宇, 袁逸云

2025 (4): 84-92. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.04.009

摘要 ( 79 )

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为探析上海市野生动物小型栖息地建设成效, 以改造建成后的上海市吴淞江鸟类栖息地为例, 采用样线法和直接计数法对吴淞江鸟类栖息地鸟类多样性及季节动态等建设成效进行了研究分析. 共记录到鸟类10目29科54种, 其中水鸟11种, 雀形目鸟类38种, 国家Ⅱ级保护鸟类1种. 在鸟类各居留型中, 留鸟28种, 占51.9%; 冬候鸟15种, 占27.8%; 夏候鸟6种, 占11.1%; 旅鸟5种, 占9.3%. 在鸟类各区系中, 古北界种23种, 占42.6%; 东洋界种17种, 占31.5%; 广布种14种, 占25.9%. 鸟类优势种以乌鸫 (Turdus mandarinus)、白头鹎 (Pycnonotus sinensis)、珠颈斑鸠 (Spilopelia chinensis)、[树]麻雀 (Passer montanus)、暗绿绣眼鸟 (Zosterops simplex)、丝光椋鸟 (Spodiopsar sericeus)、黄喉鹀 (Emberiza elegans) 和棕背伯劳 (Lanius schach) 为主. 夏候鸟和旅鸟在栖息地内数量偏少. 就季节动态而言, 鸟类多样性指数从秋季迁徙期、冬季越冬期、春季迁徙期到夏季繁殖期依次降低; 而均匀度指数则从秋季迁徙期、春季迁徙期、冬季越冬期到夏季繁殖期依次降低. 通过研究, 明确了上海市野生动物小型栖息地建设成效, 并对野生动物小型栖息地建设和管理提出建议.

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华南地区扁颅蝠的种群遗传学研究

张杰, 华攀玉

2025 (4): 93-103. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.04.010

摘要 ( 43 )

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扁颅蝠(Tylonycteris pachypus)是一种栖息于竹林中的小型食虫类蝙蝠. 从广东、广西等16个地区采集到450个扁颅蝠样品, 基于19个微卫星分子标记对扁颅蝠进行了基因分型. 其遗传多样性分析结果表明, 扁颅蝠的种群遗传多样性维持在较高水平, 两个种群(中国禾坑村和马来西亚雪兰莪)经历了瓶颈效应, 距离隔离模式结果证明了地理距离对扁颅蝠基因流有阻碍作用; STRUCTURE遗传聚类分析结果显示, 所有种群可以划分为5个遗传分支, 彼此之间未检测到显著的基因流. 研究结果揭示了扁颅蝠的遗传多样性格局, 能够为扁颅蝠的物种保护提供合理的参考意见.

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凡纳滨对虾肠道及其养殖环境的细菌群落结构研究

金沁, 邱楚雯, 袁新程

2025 (4): 104-113. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.04.011

摘要 ( 94 )

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为探究温室大棚池塘养殖条件下凡纳滨对虾 (Litopenaeus vannamei) 肠道与养殖环境中细菌群落之间的关系, 采用Illumina Miseq高通量测序方法, 对凡纳滨对虾肠道、养殖水体及底泥细菌的16S rRNA基因2个高变区 (V3—V4) 进行测序分析. 结果显示, 凡纳滨对虾肠道与养殖环境中的细菌分布于62门175纲381目631科1141属2035种. 根据测序结果, 对虾肠道中变形菌门 (Proteobacteria)、放线菌门 (Actinobacteriota) 和绿弯菌门 (Chloroflexi) 为优势菌门, 平均占比分别为33.67%, 25.33%和12.77%; 养殖水体中的优势菌门为放线菌门、蓝细菌门 (Cyanobacteria) 和变形菌门, 平均占比分别为29.33%, 27.0%和21.33%; 底泥中的优势菌门为变形菌门、绿弯菌门和厚壁菌门 (Firmicutes), 平均占比分别为28.33%, 17.33%和11.13%. 对虾肠道、水体和底泥的细菌群落在部分指标上存在明显差异, 如底泥菌群的ACE (Abundance-based Coverage Estimator) 指数和Chao指数最高, 对虾肠道菌群次之, 水体菌群最低; 对虾肠道菌群的丰富度与水体菌群相似, 均高于底泥菌群; Shannon指数上, 对虾肠道菌群高于水体菌群, 但低于底泥菌群; Simpson指数上, 对虾肠道菌群高于底泥菌群, 但低于水体菌群. 在操作分类单元水平上, 对虾肠道和底泥中检测到1492个相同单元, 对虾肠道和水体中检测到588个相同单元. 系统聚类分析和主坐标分析结果显示, 对虾肠道和底泥的细菌群落结构较为相似. 本研究揭示了凡纳滨对虾肠道细菌生态结构与养殖环境的相关性, 为其科学养殖提供了数据支撑.

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页岩气田钻井污水钙离子处理剂的制备及性能评价

谭文峰, 贾潇, 杨迅, 李鑫, 郭一樊, 程远鹏, 唐善法

2025 (4): 114-123. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.04.012

摘要 ( 56 )

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为提高壳聚糖水溶性及其对金属离子的螯合能力, 以过硫酸钾为引发剂, 使用高脱乙酰度 (98%) 壳聚糖 (KJT-1) 接枝丙烯酸合成了一种页岩气田钻井污水钙离子处理剂. 以水中Ca²⁺去除效果为优化目标, 采用单因素实验优化了合成条件 (温度、反应时间、引发剂及丙烯酸用量), 利用傅立叶红外光谱和核磁共振碳谱对最优合成条件下的产物进行了结构表征, 并评价了其对钻井污水模拟液中多价离子的去除效果. 结果表明, 丙烯酸接枝改性水溶性壳聚糖的最佳合成条件为壳聚糖∶过硫酸钾 = 1∶1.2 (质量比), 壳聚糖∶丙烯酸 = 1∶25 (质量比), 反应时间2 h, 反应温度70 ℃, 该条件下产物 (HCCLJ) 与目标产物的分子结构设计相吻合. HCCLJ添加量为600 mg/L时, 可将模拟水中Ca²⁺含量从1101 mg/L降至194 mg/L, Ca²⁺去除率为82.4%. 不同HCCLJ加量对其他多价离子的去除效果优劣顺序为总铁 (Fe²⁺/Fe³⁺) > Ba²⁺ > Mg²⁺ > Al³⁺. HCCLJ不仅可以去除Ca²⁺, 对其他多价离子也有一定的去除效果, 具有一剂多效的功能, 为页岩气田钻井污水的多价离子去除剂的研发奠定了基础, 应用前景广阔.

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差示扫描量热法在蜂蜜掺假鉴别中的应用

柴明霞, 吕梦瑶, 张明潮

2025 (4): 124-133. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.04.013

摘要 ( 50 )

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选取青海省内及周边地区生态绿色产品洋槐蜂蜜、百花蜂蜜、白刺蜂蜜、油菜蜂蜜、枸杞蜂蜜及常用掺假成分果葡糖浆和麦芽糖浆, 做出了不同掺假量的差示扫描量热 (DSC) 曲线. 结果表明, 用DSC法鉴别蜂蜜掺假, 可以通过重点分析 –65 ~ –20 ℃范围内的升温段和降温段的玻璃化转变温度来实现, 而分析50 ~ 110 ℃范围内的吸热峰分布, 可以对鉴定结果起到较好的辅助作用.

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生物炭-脱硫石膏混合施用对滨海盐碱土改良和N₂O减排效果评估

陈子彦, 杨荣荣, 吴仪, 侯立军, 梁霞

2025 (4): 134-146. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.04.014

摘要 ( 107 )

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在实验室条件下设置不同生物炭和脱硫石膏施用比例, 并结合稳定同位素和分子生物学研究方法, 定量评估了生物炭和脱硫石膏混合添加对滨海盐碱土的改良效果及其对土壤氧化亚氮 (N₂O) 排放的影响. 结果表明, 相较于生物炭和脱硫石膏单独添加处理, 两者混合施用后, 土壤碱化度(ESP)显著下降, 土壤有机碳含量明显增加. 混合施用后, 土壤N₂O累积排放量下降了约127.7% (N₂O由排放状态转为吸收状态), 这主要是由于混合施用显著提升了土壤硝化、反硝化潜力及N₂O的还原消耗, 因此有效减少了土壤N₂O排放. 研究结果为滨海盐碱土改良技术发展以及土壤温室气体减排管理提供数据支持和理论参考.

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崇明东滩北侧拦门沙浅滩涨落潮和大小潮冲淤过程及机制分析

谭子杰, 牛淑杰, 李茂田, 李为华, 刘晓强, 宋艳, 姚慧锟, 张雯彦, 彭旦, 陈欣洁

2025 (4): 147-157. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.04.015

摘要 ( 73 )

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河口拦门沙冲淤变化是河口地貌和河势演变的基础与关键机制. 以往的研究主要借助海图和沉积测年资料, 来揭示拦门沙年际或季节性冲淤变化, 但对涨落潮及大小潮的冲淤变化研究尚不充分. 以长江口崇明东滩北部的潮滩前缘为例, 基于对涨落潮、大小潮水沙动力及地形变化的高精度观测, 发现: ① 潮周期内, 流速在涨潮与落潮过程中的增减变化, 导致拦门沙浅滩在涨潮期冲刷、落潮期淤积, 共形成4个阶段的冲淤变化. ② 涨潮期间, 来自口外浅滩的高悬沙流输入形成涨急悬沙峰, 其泥沙在涨憩后快速淤积, 导致涨潮过程呈现净淤积; 落潮期间, 近底层水流因长时间的落急冲刷形成落急悬沙峰, 导致落潮过程呈现净冲刷. ③ 大小潮周期内, 小潮至大潮潮差增加, 涨潮流中来自浅滩的泥沙输入虽增加但总体较小, 导致涨潮淤积小于落潮冲刷, 拦门沙浅滩呈冲刷趋势; 大潮至小潮潮差减小, 口外冲淡水滞留效应导致涨潮流中来自浅滩的泥沙输入急剧增加, 使得涨潮淤积超过落潮冲刷, 拦门沙浅滩呈淤积趋势. 上述发现为深入理解河口冲淤和演变提供了参考.

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黄河口海上光伏场区潮位高精度预报

叶灿胜, 翟鸣皋, 朱建荣

2025 (4): 158-169. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.04.016

摘要 ( 78 )

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在超浅海建造海上光伏场区, 需要开展潮位预报以保障施工船只的安全和工程顺利进行. 在黄河口HG14海上光伏场区开展了连续3个多月的潮位观测, 基于实测潮位数据, 进行潮汐调和分析, 开展测站潮汐调和分析预报, 以及建立渤海水动力模型, 并在模型验证的基础上开展潮位数值预报. 实测潮位资料表明, 光伏场区潮汐为不规则半日混合潮, 潮汐日不等明显, 最大潮差约为2.0 m. 经11个主要分潮的调和分析, 振幅从大到小的次序为M₂、K₁、O₁、S₂、K₂、P₁、N₂、M₄、Q₁、MS₄、M₆, 振幅分别为62.28、26.27、22.06、20.87、7.49、6.64、6.36、5.11、4.28、1.47、0.65 cm. 其中, M₂分潮振幅最大, 为62.28 cm, 是第二大K₁振幅(26.27 cm)的约2.4倍, 半日分潮S₂振幅20.87 cm比全日潮K₁、O₁小. 在3个浅水分潮中, M₄最大, MS₄和M₆小得多. 在得到主要分潮调和常数后, 给出了测站的调和分析潮汐预报. 结果表明, 调和分析预报潮位与实测潮位吻合良好, 调和分析预报潮位和数值模拟潮位与实测潮位的对比技术分数分别为0.96、0.97, 两者均能高精度预报潮位. 应用验证的数值模型模拟和预报了光伏场区模型输出点潮位, 给出了各月潮位随时间变化图和潮汐表. 光伏场区潮汐日不等小潮期间十分明显, 低潮位比大潮期间明显偏高. 潮汐表给出了输出点公历、农历、星期共3种日期每天每小时的潮位, 以及每日两次的高潮位、低潮位及其对应的时间. 研究得出了HG14海上光伏场区潮汐特征, 预报潮位可为施工船只避免搁浅提供技术指导.

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