浅层采空区塌陷危险性评价方法研究

鉴于浅层采空区的复杂性、不确定性,目前缺乏针对浅层采空区塌陷危险性的有效评价方法。在对浅层采空区详尽客观调查探测基础上,提出了基于层次分析法的模糊综合评判定量评价方法评价采空塌陷危险性。首先,在研究区工程地质条件、采空区塌陷机理和塌陷影响因素分析基础上建立采空塌陷评价因子体系及标准;其次,针对离散型和连续型变量因子的不同,分别采用专家评定法和适宜的隶属度函数模型构建隶属度评价矩阵,同时采用层次分析法中的特征向量法确定因子权重;最后,通过权重矩阵和隶属度矩阵的合成运算得到评价结果向量,按贴近度原则确定危险性等级。研究结果表明,模糊综合评判方法在评价浅层采空区塌陷危险性方面是可行并有效的。     

基于拓扑多边形的海上船舶航迹关联方法

在组网雷达存在系统误差的情况下,为解决多雷达重叠监测区域海上船舶航迹关联困难的问题,提出了基于拓扑多边形的船舶航迹关联方法。选择2部雷达的各1条航迹进行逐时刻关联,首先分别筛选单时刻下2条航迹的周围目标,通过粗匹配算法使周围目标数一致;然后分别构建拓扑多边形,再构建相似度函数计算拓扑多边形的相似性作为该时刻2个待关联航迹的相似度值;最后计算各时刻相似度的均值并根据阈值判别航迹是否关联。在不同场景的仿真实验中的航迹关联平均正确率为90.87%,在雷达存在漏检等多种场景下性能优于对比算法,为实现雷达系统误差情况下的海上船舶航迹关联提供了有效且实用的途径。     

空间实体的拓扑构建

空间实体的拓扑关系是地理信息系统进行空间分析、决策支持的基础.拓扑关系的关键点在于拓扑结构的构建.首先介绍了点集拓扑理论, 归纳了有实际应用价值的各种拓扑关系, 分析了拓扑模型中的最基本拓扑元素和空间实体的关系; 然后提出了一种要素类的拓扑构建方法, 其算法以MAPGIS7.0空间实体的结构为依据, 主要体现要素分裂的思想.实践证明, 这些方法能够有效的构建空间实体的拓扑关系.      

应用模糊相似优先比矩阵进行勘探基地的选择

为了克服勘探基地选择中的盲目性,本文提出了一种根据海明距离建立的模糊相似优先比矩阵的方法,该法可较科学地确定选择勘探基地的优先顺序.方法的大致步骤是:1)收集原始资料;2)选择关系密切的变量,计算海明距离;3)根据各地质变量的隶属度函数计算各变量的隶属度;4)计算模糊相似优先比矩阵;5 )分析上述矩阵,确定选择勘探基地的优先顺序.     

基于均方差-模糊综合评判复合模型的地下水水质评价

首次运用均方差-模糊综合评判复合模型,选取地下水水质的主要影响因子,通过评价因子的选取及评价集的建立、隶属函数及单因子隶属度的确定、评价指标权重的确定和综合隶属度的确定四个步骤,对天津蓟县官庄地区深层地下水水质行了综合评价.评价结果表明,研究区采样点水质总体级别为I级,说明该区地下水水质较好,而局部点位硝酸盐超标是导致水质污染的主要原因,这一结论与该区其它研究成果评价结果相一致.     

地下水水质污染模糊综合评判法

众所周知,模糊综合评判是用AOR=B这样一个数学模式表示,其中A称为输入,是由参加评价各因子的权重经归一化处理得到的一个1×m阶行矩阵,R被称为模糊变换器,它是由各个因子评价结果(或称各单个因子对各级水的隶属度)组成的一个n×m阶模糊关系矩阵,B称为输出即我们所求的综合评判结果,电是一个1×m阶行矩阵形式。若已知输入和模糊变换器,可求输出。其评判步骤是:1,求单因子     

基于均方差一模糊综合评判复合模型的地下水水质评价

首次运用均方差一模糊综合评判复合模型,选取地下水水质的主要影响因子,通过评价因子的选取及评价集的建立、隶属函数及单因子隶属度的确定、评价指标权重的确定和综合隶属度的确定四个步骤,对天津蓟县官庄地区深层地下水水质行了综合评价。评价结果表明,研究区采样点水质总体级别为I级,说明该区地下水水质较好,而局部点位硝酸盐超标是导致水质污染的主要原因,这一结论与该区其它研究成果评价结果相一致。     

江苏沭阳主城区地质环境质量评价

选取地质条件、人类工程活动、环境地质问题等3 个评价要素和相应的10 个评价因子,建立了沭阳主城区地质环境质量评价体系。利用层次分析法确定了地质环境评价因子的权重,根据模糊数学基本原理确定各评价因子的隶属函数,计算出隶属度,从而建立模糊评价模型,定性与定量相结合对沭阳主城区地质环境质量现状进行了综合评判,将沭阳主城区地质环境质量划分为良好( Ⅱ) 、中等( Ⅲ) 以及差( Ⅳ) 三个区域,评价结果与研究区地质环境现状调查情况基本一致。     

基于足球联赛竞争算法-投影寻踪-云模型的水资源短缺风险评价

为客观衡量水资源短缺风险评价过程中的随机性与模糊性,将正态云模型引入水资源短缺风险评价,建立足球联赛竞争算法-投影寻踪-正态云评价模型,以云南省各州市水资源短缺风险评价为例进行实例研究。从水资源等系统遴选20个指标构建水资源短缺风险评价指标体系和分级标准,采用云模型正向发生器计算水资源短缺风险分级评价指标的隶属度;在分级标准阈值间随机内插样本构造投影寻踪优化目标函数,利用足球联赛竞争算法、粒子群算法、布谷鸟搜索算法和差分进化算法优化投影寻踪目标函数并进行比较,并通过足球联赛竞争算法-投影寻踪法给出各指标权重;根据隶属度矩阵和权重矩阵计算水资源短缺风险评价的分级确定度并进行评价,评价结果与投影寻踪法、模糊综合评价法比较。结果表明:足球联赛竞争算法寻优精度高于粒子群算法等3种算法。昆明市、怒江州和迪庆州水资源风险评价为低风险;玉溪市、保山市、文山州和德宏州评价为较低风险;曲靖市、昭通市、普洱市、临沧市和红河州评价为中等风险;其余州市评价为较高风险,评价结果与投影寻踪法、模糊评价法基本一致。足球联赛竞争算法-投影寻踪-正态云评价模型兼具模糊性和随机性,既能反映水资源短缺风险评价分级的定性概念,又可反映隶属程度的不确定性,具有较好的应用价值。     

层次分析法在塔里木盆地北缘铀成矿预测中的应用

通过对塔里木盆地北缘铀矿成矿规律的研究,利用找矿分析成果和多元找矿信息,运用层次分析法对研究目标相关地学因素的隶属关系进行了划分,并综合专家的意见,对地学模型进行了层次分析,综合分析的步骤包括:确定研究对象及目标,确定分析所需要的数据;对数据进行分析整理,建立地学数据库;总结研究对象构成目标的相关特征,建立层次指标模型,并运用空间分析提取分析因子;由专家对因子进行综合评分,再运用GIS技术和数学方法进行综合分析,确定模型参数,建立矿床定位预测模型,并对预测单元进行成矿有利度的计算和评价.已知矿体和工程验证结果表明,该方法可较好地用于预测分析和成矿预测单元的分级评价.     

基于模糊集理论的降雨不确定性传播影响研究

基于模糊集理论,耦合遗传算法,量化分析降雨的量级、空间分布和时程分配产生的不确定性对流量模拟的影响。雨量量级的不确定性使用模糊集概念表示,运用遗传算法对时段雨量在时间上进行随机解集,并通过在各子流域上采用不同的时间解集模式以同时考虑降雨时程分配和空间分布不确定性。应用TOPMODEL对资水流域新宁水文站洪水过程进行模拟研究,结果表明,雨量不确定性的传播对洪水预报的影响处于主导地位,降雨时空分布引起的不确定性对洪水模拟的影响次之。此外,通过对1 h和0.5 h解集结果的比较发现,本文中采用1 h作为模拟的时间步长已可以较充分反映雨量的时间变异性。     

一种基于三角网的地质体三维模型切割方法

三维地质体模型相交元素之间构成的奇异空间关系与复杂的模型要素形态极大影响了切割算法稳健性及切割结果可靠性.提出一种几何运算与关系表达相统一的地质体三维模型切割算法.算法首先构建交点对象拓扑结构,存储交点与所在三角形单元及空间邻近要素的相对位置关系;然后结合精确谓词法设计完整的边-三角形相交类型分类图,记录27种相交情况与交点位置的对应关系,并在重三角化过程中建立交点调整机制,利用交点对象拓扑结构中关联的空间关系作为上下文约束,有效控制投影降维浮点误差带来的交点位置偏差的不良影响.实验结果表明,算法能够有效处理地质体模型中的三角网退化/近似退化、自相交及共面/近似共面等奇异空间关系,同时具有良好的运算效率.      

模糊逻辑法在秦岭-松潘成矿区金矿潜力预测中的应用

在介绍模糊逻辑的基本理论、详细分析秦岭-松潘地区金成矿规律的基础上,应用ArcView GIS及其扩展模块Arc-SDM对研究区地质、地球化学、地球物理等数据进行处理,提取预测变量。已知的金矿（点）被用来构造研究区隶属度函数,确定各预测变量的隶属度大小。根据不同预测变量与金矿的相关性大小,选择不同的模糊算子进行综合,生成控矿因子。最后应用伽马算子,综合控矿因子,得到最终的秦岭-松潘金矿潜力图。根据金矿潜力图和模糊逻辑模型的检验结果,说明模糊逻辑可以对空间数据进行有效的综合,预测潜力图件中圈出的有利矿化区,可用于进一步勘查研究。     

三维地质模型构建方法的研究及应用

地质体三维建模是地学信息系统的核心问题之一.对三维GIS及地学领域的空间构模方法的现状进行分析,结合地质体工程特点,提出一种三维地学空间构模方法--似三棱柱(STP)法.该方法以似三棱柱体作为三维地质体建模的基本体元,并采用5类基本元素和6组拓扑关系对似三棱柱体的数据结构进行描述.它能有效地表达各种三维地质现象,也可以更好地与传统的多层TIN模型结合,维护好空间实体的拓扑关系.基于本文的建模方法开发了一个适合地质领域的三维GIS初步原型,并用实际钻孔数据进行了验证.     

Calculating derivatives for automatic history matching

Automatic history matching is based on minimizing an objective function that quantifies the mismatch between observed and simulated data. When using gradient-based methods for solving this optimization problem, a key point for the overall procedure is how the simulator delivers the necessary derivative information. In this paper, forward and adjoint methods for derivative calculation are discussed. Procedures for sensitivity matrix building, sensitivity matrix and transpose sensitivity matrix vector products are fully described. To show the usefulness of the derivative calculation algorithms, a new variant of the gradzone analysis, which tries to address the problem of selecting the most relevant parameters for a history matching, is proposed using the singular value decomposition of the sensitivity matrix. Application to a simple synthetic case shows that this procedure can reveal important information about the nature of the history-matching problem.     

Progresses and Prospects of the Research on Soil Erosion in Karst Area of Southwest China*

The karst area of Southwest China is suffering from serious ecological and environmental problems due to soil erosion while the research on soil erosion is not sufficient. Primary achievement was systematically reviewed in this paper in three aspects: erosion characteristics, current researches about erosion on different spatial scales, and key scientific problems. Based on the review, the authors figured out the shortcomings of the existing studies and pointed out the directions on erosion study in southwest China karst region. The results showed that: ① Due to the existence of a dual structure in karst environment including ground and underground erosion, the process of runoff and sediment production on slope scale and confluence and sediment transportation processes on catchment scale were more complex under the unique geological and hydrological backgrounds; ② At present, most researches about erosion mechanism in karst area focus on slope scale and some achievements on quantitative evaluation of erosion factors have been made. Continuous data with high quality about relationship between water and sediment on catchment scale is limited. When data is scarce, river sediment data can be used as an effective way to study soil erosion intensity and spatial-temporal variation in karst area; ③ It is more reasonable to use 50 t/(km²·a) as the grading standard of soil loss tolerance than the previous grading standard of soil erosion intensity. Given the complex relationship between rocky desertification and soil erosion, more quantitative studies about the effects of rocky desertification on soil erosion are still necessary. There are different viewpoints on soil leakage definitions, leakage mechanism and leakage ratios, and new breakthroughs could be achieved by combining different methods and matching multi-scales. In conclusion, in order to further reveal soil erosion laws and establish and revise available regional soil erosion forecasting models for Southwest China karst areas, synchronous test and monitoring on slope, watershed, and channel spatial scales are urgently needed. The results can provide theoretical and technical support for promoting soil and water conservation work for the karst area of Southwest China.     

面向基元的高空间分辨率矿区遥感影像土地利用分类

为了合理开发矿产资源和有效监测矿区生态环境,采用面向基元的分类方法,对广西横县某矿区的高分辨率航空遥感影像进行了土地利用分类.通过优化分形网络演化多尺度分割方法,高效提取了矿区两个尺度上的影像基元层;基于基元信息,详细分析了各地表地物光谱特征、空间特征以及类相关特征,建立了研究区土地利用的分类知识库;采用决策支持的模糊逻辑推理法进行分类,使分类的精度从53%提高到了90%.表明面向基元的方法能较好地利于高空间分辨率矿区影像的各种特征进行高精度的土地利用分类.      

Estimating observation error covariance matrix of seismic data from a perspective of image denoising

Estimating observation error covariance matrix properly is a key step towards successful seismic history matching. Typically, observation errors of seismic data are spatially correlated; therefore, the observation error covariance matrix is non-diagonal. Estimating such a non-diagonal covariance matrix is the focus of the current study. We decompose the estimation into two steps: (1) estimate observation errors and (2) construct covariance matrix based on the estimated observation errors. Our focus is on step (1), whereas at step (2) we use a procedure similar to that in Aanonsen et al. 2003. In Aanonsen et al. 2003, step (1) is carried out using a local moving average algorithm. By treating seismic data as an image, this algorithm can be interpreted as a discrete convolution between an image and a rectangular window function. Following the perspective of image processing, we consider three types of image denoising methods, namely, local moving average with different window functions (as an extension of the method in Aanonsen et al. 2003), non-local means denoising and wavelet denoising. The performance of these three algorithms is compared using both synthetic and field seismic data. It is found that, in our investigated cases, the wavelet denoising method leads to the best performance in most of the time.     

水文网络模型在分布式流域水文模拟中的应用

水文网络模型是地理信息系统对流域实际河网水系的一种规范化描述,它采用拓扑关系来确定流域水流的空间聚合与分散。准确地描述水文网络对成功模拟流域水流的空间分布起着至关重要的作用。水文网络数据模型的关键在于如何表达水文网络的构成要素,以及如何建立要素间的拓扑关系。本文重点阐述了水文网络模型在分布式流域水文模拟中的应用。实例研究证明,采用水文网络模型来表达流域河网水系结构有助于准确地模拟流域上水流的空间与时间分布。     

Review on Montane Forest Eco-hydrology in Arid Area

Since the forest eco-hydrology of arid area shows a well sensitivity of the global climate change, the relationship between forest and water and the hydrological function has attracted the attention of academic communites and management departments. This paper expounds the research progress in arid mountain forest eco-hydrology, and analyses the formation and stable mechanism of forest patch pattern, the relationship between forest and water yield and the response of forest eco-hydrology to climate change from three aspects: Forest spatial pattern, hydrological process and its response to climate change. In addition, combined with the current research progress, the research emphases in the future are put forward: Strengthening the research on the coupling of vegetation pattern and hydrological process; solving the scale problem by using remote sensing technique and model; enhancing the understanding towards the hydrological function of forest; determining the suitable forest scale which can balance the relationship of ecology and hydrological effect.