地质科学大数据统合应用的基本问题

进行地质科学大数据统合利用,涉及一系列理论、方法和技术问题,包括:多源多类异质异构地质数据的采集、存储和管理问题;数据汇聚、集成和结构化、可视化转换问题;数据同化、融合问题和深度挖掘、广度聚联问题;地质大数据有效利用的方式、方法和途径问题,以及云服务的模式和系统架构问题。所面对的挑战是实现结构化-半结构化-非结构化数据、静态勘查数据与动态监测数据的一体化存储、管理、处理和应用,以及大数据与小数据、混杂性数据与精确性数据、模型与数据、有模型与无模型、关联关系和因果关系的矛盾与统一问题。      

基于MongoDB的矢量空间数据云存储与处理系统

近年来,海量空间数据存储与处理日益成为地理信息科学领域的研究热点。其中,矢量空间数据更因其较高的复杂性,成为该类研究的重点问题。本文基于文档数据库,探究了多用户数据存储、矢量空间数据存储、海量矢量空间数据并行处理等问题,给出了存储和处理矢量空间数据的方法。在三层式云存储架构基础上,设计并实现了矢量空间数据云存储与处理系统VectorDB,达到了海量矢量空间数据的高效存储与处理要求。系统采用文档数据库MongoDB存储矢量空间数据,使用OGR库实现不同格式矢量空间数据的转换与存储,并用Hadoop对数据库中的数据进行并行计算,以及用mongo-hadoop作为MongoDB与Hadoop之间的连接器。通过实验对比了VectorDB与PostGIS的矢量空间数据读写性能,并分析了VectorDB与MongoDB在海量数据并行处理性能方面的差异。结果表明:VectorDB具有更好的读取性能和海量数据处理性能,适合多用户不同格式、不同属性矢量空间数据存储,对海量矢量数据存储与处理问题具有参考价值。     

MEMS加速度传感器在强震观测中的应用

提出基于MEMS加速度传感器的强震仪设计方案,并在强震观测中完成了地震加速度数据的采集、触发判断和存储.     

地震前兆数据库综合管理系统

基于Oracle 10g分布式数据库,创建地震前兆数据库,用于存储字典信息、观测数据和观测日志等。通过数据交换,在前兆台站、区域中心、国家中心和学科中心多级节点实现地震前兆数据共享。采用C#语言研制地震前兆数据库综合管理系统,该系统划分为参数设置区、树形视图区、功能细化区,集中显示图形、数据、日志、字典等,监控前兆台网运行状态。     

遥感影像数据库引擎设计与实现

在参考国内外现有资料的基础上,提出一个遥感影像元数据标准草案,并利用该元数据标准对遥感影像数据进行描述:用大型关系数据库对遥感影像数据及其元数据进行一体化管理,实现遥感影像数据的结构化存储;使用XML对遥感影像元数据进行描述,便于实现影像元数据的网上查询与检索,并最终实现遥感影像数据的网络共享。     

分布式环境下矢栅一体化数据组织模型设计

随着地理信息技术与计算机网络技术的结合和发展,基于全球框架的地理信息服务对海量数据管理的要求越来越高,传统的单中心的关系数据库的管理模式已经不能满足要求。分布式文件系统、半结构化数据库和关系数据库技术优势互补,为海量数据高效管理提供了新的技术思路。本文提出了分布式环境下空间数据一体化存储管理架构,设计了矢量和栅格数据的数据逻辑组织和物理存储模型,通过统一的分层+分块的数据划分规则,实现了矢、栅数据分布式环境下的一体化管理。在该模型中,利用关系数据库和半结构化数据库的特点,对空间索引和实体数据分开管理,有效地提高了数据处理和访问效率。实验表明,该模型具有更高的数据管理能力,可为分布式环境下数据服务中心构建提供一个有效的解决方案。     

船载多传感器一体化测量数据实时存储方法研究

基于船载水陆一体化测量系统，设计一体化测量数据存储格式、多线程网络通信、时间同步控制以及时间匹配技术，实现船载多传感器一体化测量数据实时存储功能，并将采集的多源数据统一存储到文件中。实验证明，该存储方法能有效提高系统的集成度，克服多传感器存储效率冗余的缺陷，提高测量数据存储性能。     

基于工程数据的建筑物构件提取方法与应用分析

随着智慧城市的不断发展,建筑三维模型及其应用研究也从建筑外表层深入到建筑内部环境中。建筑工程数据包含了建筑设计施工阶段中丰富的建筑构件信息,是建筑建模和应用分析的良好数据源。目前,建筑工程数据可划分为非结构化数据、半结构化数据和结构化数据3类。本文从识别方法、提取内容和应用目标等方面对非结构化和结构化的建筑工程数据提取方法进行了分析,并结合国家标准和行业软件对半结构化数据的图层规范和几何图元特征进行研究。半结构化数据在我国建筑信息化现状下具有极大的应用优势,必将成为智慧城市中建筑物数据库建设的重要数据源。     

可扩展的分布式矢量空间数据库集群原型系统研究

空间数据获取手段呈现多样化,其数据集每天以PB级的速度在增长,如何高性能地存储、高效处理海量空间数据成为重点问题。基于空间数据库集群系统,提出了Geohash的矢量空间数据分片存储方法,通过该分片方法实现了空间数据的并行导入、分布式矢量空间数据查询。通过实验分析了分布式矢量空间数据库在真实数据集以及虚拟数据集下的读写性能。实验表明:考虑空间分布特征的分布式空间数据库集群在空间查询性能和并发访问性能方面具有更好的扩展性。     

提高地震前兆数据库存取效率的新表结构

为提高地震前兆数据库的存取效率,提出了一种把一串观测数据以二进制存储为一个记录的新的数据库表结构。     

MySQL集群与MPI的并行空间分析系统设计与实验

 GIS应用正面对空间数据规模日益增加和空间分析算法复杂度逐渐提高的挑战,本文提出一种基于MySQL空间数据库集群与MPI的并行计算库分布式空间分析框架的解决方案。该框架使用MySQL空间数据库集群解决大量空间数据存储与管理问题,利用MySQL Spatial的Replication机制加强空间数据的冗余备份和并发访问控制,同时使用MPI负责分布式计算节点间的通信减少人工控制通信的开发成本。并行框架的任务管理与调度系统采用优先队列式管理,通过Master节点监控集群状态,合理分发计算任务实现负载均衡和容错。最后,以多边形Overlay算法为例,研究其在该并行空间分析系统下的并行策略,采用数据并行的管道流水线作业方式在框架中运行测试,结果表明,该并行框架相比串行算法可以得到可靠的加速比。     

基于MySQL空间扩展的GIS开发技术研究

MySQL遵从了OpenGIS联盟的规范实施了空间扩展,定义了自己的空间数据类型和相应的操作函数,从而在MySQL中允许生成、保存和分析地理要素以及用于GIS开发。本文介绍了OpenGIS空间模型、MySQL空间扩展的具体细节和MySQL C API主要函数,并将这些理论应用于实例程序的MySQL实现中,实例程序采用C+Win32 API+MySQL C API相结合的方法实现。通过实例程序简单介绍了基于C语言开发GIS程序的一般步骤。     

利用背景噪声研究滇西北波速异常与M≥5.0地震关系

提出基于背景噪声波速测量的综合预测指标法,将测震资料更好地应用于震情跟踪和地震短临预报。利用滇西北5个台站2012-01~2020-11宽频带连续波形资料,基于背景噪声互相关及傅立叶变换等方法,提取10个台站对当天经验格林函数与参考经验格林函数的直达瑞利波走时偏移时间序列,设定±1.5倍标准差作为异常阈值,并以其间发生的6次M≥5.0地震为样本,采用R值评分法对每个台站对的映震能力进行效能检验,最后基于自适应加权综合预测方法提取适合于滇西北地区的地震短临异常识别指标（综合指标）。结果表明,利用该综合指标对滇西北2012年以来发生的6次M≥5.0地震进行90 d短临预报,异常指标共出现8次,其中准确预报地震5次,漏报1次,虚报4次,预报效能评分R为0.692,R₀为0.475。该综合指标的地震对应率为62.50%,概括率为83.33%。     

2021年泸县MS6.0地震前视应力和b值以及中小地震与地球自转相关性分析

利用波形资料及地震目录分别计算2021年泸县M_S6.0地震前视应力与b值,分析震源区的应力变化过程;同时,利用舒斯特（Schuster）统计检验方法和统计参量P对地震前中小地震与地球自转速率变化之间的相关性进行统计检验,分析震源区的不稳定性。结果显示,震中周边区域M_L3.2~3.9与M_L3.5~3.9震级档视应力在震前7 a多呈现上升变化趋势,主震前视应力达到早期的2倍水平。b值在震前经历7 a的下降变化,从2014年的1.2下降至2020年的0.8。视应力与b值在震前呈现较好的负相关性,反映了震中附近地区应力增强的过程。震中附近M_L≥2.0地震P值在2020-08~2021-02期间低于1%,表明在泸县M_S6.0地震前约0.5 a震源区的地震活动与地球自转显著相关,此时震源区地壳介质已处于极不稳定状态。     

高频GPS动态监测地表形变的试验与研究

设计了位移形变模拟试验场并进行位移形变模拟试验,利用Bernese 5.0软件的单历元单点定位功能,处理并分析了位移模拟形变试验获取的1 Hz GPS数据.并以2008年5月12日汶川地震为例,获取了震中附近3个GPS站(成都、简阳和郫县)震前的短临位移过程及震后短时间的动态时变序列,结果显示各站的形变结果在时间上具有很好的一致性.利用动态时序的地震波到时和震中距离估计地震波地壳平均速度为3.17 km/s.     

基于核混合效应回归模型的地震数据预测

针对地震观测数据难以准确预测的难题,提出基于核混合效应回归模型。为验证该算法模型的可行性,结合湖北地震台站地球物理仪器产出数据开展仿真实验,并与传统的神经网络算法作对比。结果表明,该模型能准确预测地震地球物理观测数据且性能优于其他神经网络算法,对水温、水位数据的预测相对误差低于0.05%及0.48%。该研究为地震监测预报人员积累、分析地震基础数据提供了全新思路,同时也为较复杂的深度学习类算法框架模型的构建提供了实践基础。     

2020-01-23四川石渠MS4.3地震震源机制及发震构造研究

基于数字地震台网波形数据,采用gCAP反演方法解算四川石渠M_S4.3地震的震源机制。结果表明,最佳双力偶解为节面Ⅰ走向134°、倾角82°、滑动角11°,节面Ⅱ走向42°、倾角79°、滑动角171°;最佳质心深度为9 km,矩震级为M_W4.53。为测试震源机制解的稳定性和可靠性,从地壳速度结构、定位误差和数据质量影响等方面进行分析,研究结果表明,这些因素对反演结果影响较小。余震序列展布方向为NW向,主要分布在主震偏北东侧附近,发震断层具有向NE倾的趋势。综合震源区地质构造特征、主震震源机制解和余震序列的空间分布特征,初步判断石渠地震的发震断层面为节面Ⅰ,即长沙贡玛断裂,是一次左旋走滑型地震事件。     

丹江口井网流体动态与尼泊尔M8.1地震同震响应分析

分析丹江口井网3口井水位、水温2013～2015年的观测数据,建立各个测项的正常动态,总结井网对2015-04-25尼泊尔M8.1地震的响应特征,探讨同震响应差异的可能原因,初步得到水位同震响应幅度与震级、井震距的关系。结果表明,井网水位年动态受降雨影响有一定规律,月正常动态普遍显示出固体潮效应与气压效应;水温年动态平稳,年变幅度在0.1 ℃左右。对于尼泊尔地震同震效应,唐扒井水位阶升-阶降式脉冲变化和水温陡降-缓升式脉冲变化是由水位和水温的变化机理不同导致的;雷庄井与唐扒井水位表现出不同的同震响应特征,判断与它们所处断裂的不同走向有关;盛湾井水温阶降型同震响应幅度较唐扒井小得多,可能是观测层岩性及地下水类型等差异导致的。     

安徽省地震会商地理信息系统的研制与实现

文章结合安徽省现有分析预报手段和数学模型,以Visual Studio2005.net作为开发语言,利用GIS技术对地震地质和基础地理等数据进行管理、分析,通过快速访问前兆数据库,对前兆数据进行查询和曲线调用出图,最终研制实现了一套满足日常及紧急会商需要,集"基础数据查询""前兆数据管理""前兆数据注释""应急会商报告...     

一种基于大数据的前兆异常识别方法——以云南鲁甸地震为例

利用大数据的研究思想,对鲁甸地震多个前兆测项的震前观测数据进行多测项异常检测的联合应用,结果与地震有很好的对应关系。对区域内更多数据的分析表明,该方法检测结果与5级以上地震具有较好的对应关系。该方法是将大数据思想引入地震观测数据应用的一次尝试。