有限元分析中断裂区域单元的划分

根据弹性理论的叠加原理，研究了有限元分析中的单元划分问题。通过有限元结点位移反演边界力系数与理论边界力系数进行比较来判别断裂区单元划分是否合理，应用模拟数据定量分析了二维和三维有限元法的单元划分，为有限元法在地学研究中的实际应用提供参考依据。     

无界单元在地下水流计算中的应用

在人为选定的模拟无限边界的有限位置处设置无界单元。在该单元上配置带有衰减特征的线性插值函数,进而可建立按有限元法或不规则网格有限差分法解算地下水流问题所需要的单元刚度矩阵。该单元刚度矩阵可很容易地进入总刚度矩阵。无界单元的应用较好地解决了地下水流数值模拟中无限边界不易确定的问题。计算实例表明本方法具有较高的精度。     

沿水平钻孔电法测煤厚正演模拟──边界单元法

推导了水平钻孔中电法测量煤层厚度的边界单元法的方法原理，对起伏煤层厚度的各种情况进行了正演模拟计算，结果表明该方法可行。     

黄河下游傍河地下水资源评价方法探讨

黄河下游河段为世界著名的地上“悬河”。河床宽而沉积独特,对岸边地下水的补给方式复杂,其岸边地下水资源求解困难。本文力求推举一种能够真实反映黄河补给边界特征,又能合理概化排泄边界的有限单元方法,进行黄河下游傍河地下水资源预测。     

基于深度卷积网络和分水岭分割的耕地地块识别方法

耕地地块作为精准农业的重要支撑,现有地块边界大多依靠人工勾绘。随着遥感技术的发展,基于遥感影像自动提取耕地地块成为研究主要方向,其中基于深度学习的方法能够克服传统检测方法难以适应复杂场景的局限而被广泛使用,但现有检测方法仍存在问题,基于深度卷积模型直接识别耕地区域会丢失内部边界、而基于边缘检测模型识别耕地边界时则会同时得到大量无关边界;此外,现有的基于阈值提取地块的策略所提取的地块不够规整,存在内陷的问题。针对上述问题,本研究提出一种基于深度卷积网络和分水岭分割的耕地地块提取方法,从信息检测和地块提取两方面进行改进：① 将耕地边界视作一种地物类别,在深度卷积网络中进行类别概率检测,帮助实现对耕地边界的语义识别。② 基于改进后的D-LinknetXt网络进行检测,其网络架构适合于对耕地边界这类线性目标的提取,同时更换原始D-Linknet网络的残差单元,帮助提高了网络的特征提取能力。③ 基于分水岭分割对耕地地块进行提取,利用了区域分割方法获取边界的封闭性,并且这种以区域为单元进行分割并合并的方式,解决了原有方法在像元尺度上基于阈值提取所遇到的提取地块存在内陷的问题,使地块更规整准确。在一景高分二号影像上进行检验,并设计两类精度指标,从全局边界精度和地块几何精度两方面进行方法性能评估。实验结果表明,本方法的精度优于3种对比方法,在代表边界精度的F1分数上达到了0.933,地块几何精度为0.829。本研究所提出的方法能够更加准确的对耕地地块进行提取,并适用于实际应用中。     

位移优化反分析在区域几何参数确定中的应用

将有限单元和可变容差法相结合，将几何参数的反分析归结为一个带约束条件的非线性优化问题。应用此模型也可反分析材料力学参数和边界荷载。两个算例表明了模型的良好性能。     

矿山开采对鹏山水源地影响分析

鹏山水源地开采松散岩类孔隙水和裂隙岩溶水,是莱芜市重要的饮用水水源地,潘西煤矿扩界开采可能对其造成影响。该文从水源地地下水的补径排条件、水文地质边界等多方面考虑,根据地下水动态观测结果,得出水源地和扩采区处于不同的水文地质单元、地貌单元,认为潘西煤矿扩界开采对水源地影响较小。     

大华北地壳动力学参数及三维有限元模型的建立

利用华北地区的断层数据、高程数据、波速结构数据、弹性常数以及多种流变机制参数,建立大华北地区三维有限元数值模型,并通过给每个单元赋属性的方法,实现物性参数的连续变化.以模型边界附近实测GPS数据插值作为边界位移条件,进行数值模拟.模拟结果表明,大华北区域位移场与实测位移场基本一致.     

面向区域滑坡易发性精细化评价的改进斜坡单元法

易发性评价是区域滑坡灾害风险预警与稳定性分析的基础,针对乡镇尺度的大比例尺精细化滑坡易发性评价,传统基于水文学和地貌学的斜坡单元划分方法难以满足评价精度。针对以上问题,以重庆市万州区大周镇为实例验证对象,形成了适用于精细化评价的改进斜坡单元划分方法。首先从斜坡地质环境孕灾规律出发,综合考虑地形地貌、物质组成、斜坡结构和灾害类型的均一性要求,提出了基于斜坡地质环境一致性的改进斜坡单元划分方法,选择重庆市万州区大周镇为实例验证对象,并与水文分析法、曲率分水岭法进行了对比分析。结果表明：(1)改进斜坡单元法划分的评价单元大小均匀性较好,未出现细碎单元或畸形长条状单元;(2)评价单元的总体形态特征更为合理,形态指数集中在1～2之间,呈现圆形或正方形斜坡形态;(3)改进斜坡单元划分的结果与已有灾害边界范围的叠加重合度最高,能更好地体现滑坡易发性评价或稳定性分析物理意义。研究结论对提高区域滑坡易发性评价的准确性与精度具有重要借鉴意义。     

基于单元复制的通用化离散格网系统生成算法

本文提出一种基于单元复制的通用化格网系统生成新算法。其核心是采用"简单单元复制+有效区域控制"。首先,建立坐标系,确定待计算剖分格网系统的种类,从而确定格网剖分类型的3个关键因素。在此基础上,确定各类多尺度格网有效控制边界。然后对多尺度格网进行合适的数学变换,计算单一三角面格网系统单元节点坐标,并建立不同层级单元节点的关联关系。最后,以六边形格网为例展开验证,直接生成正二十面体表面格网。实验结果证明,该算法具有很好的通用性,可以通过调整相应的起算参数,生成各类多尺度格网。避免了传统定制算法的局限性,实现了统一化生成各类格网系统的目标,为不同剖分类型全球离散格网系统间互操作性问题研究提供了一种解决思路。     

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地质界线图层的自动化生成方法

地质界线要素是地质图空间数据库的基本要素之一。地质界线图层通常是地质图空间数据库中图元最多的一个图层,其数字化和质量检验工作较为繁重。针对已有地质体面图层,而地质界线图层缺失的情况,本文提供一种快速补充地质界线图层的方法。该方法也可对原生地质界线图层进行属性数据的自动化质量检验。其主要处理环节包括：首先,基于地质体面图层,构建地质体邻接关系图,可实现对地质界线高效、准确地提取;其次,基于产状数据与断层数据,运用地层接触关系识别规则,可分别实现对基本地层接触关系和断层接触关系的自动识别;最后,针对两邻接地质体面实体多段界线间的接触关系识别结果不一致的情形,运用“平行不整合优先”原则和“长度优先”原则,进行了合理的综合判别。基于1:50 000庐山幅地质界线图层的自动化生成实验表明,本文方法可高效、快捷、准确地生成地质界线图层,既能够满足自动化补充地质界线图层的需要,又可作为检验地质界线图层属性的有效工具。     

计算Darcy流速时第一类边界的处理

提出了一种求解Darcy流速时一类边界的处理方法.该法利用有限元方程得出一类边界节点的水力坡度和渗流速度,并且模拟了一个理想算例,结果显示解析解与数值解吻合地很好,这表明了该法的有效性.     

基于多特征指标和层次聚类分析的河源区范围自动划分方法研究

河源区边界是重要的国家基础地理信息之一,但除长江、黄河等大江大河外的我国大部分其他中小流域仍缺乏确切的河源区边界信息,需要科学划定河源区边界以支持流域水生态保护相关政策的规划与实施。对此,本文在确立河源区划分原则、明确划分依据的基础上,提出了基于多特征指标和层次聚类分析法的河源区边界划定方法。以沁河流域为研究案例,首先利用均值变点分析法计算沁河流域子流域提取的最佳汇流累积量分位数阈值为0.15%,再基于子流域的多特征指标运用层次聚类分析法最终确定河源区范围边界,并将该方法应用于长江、黄河流域进行验证分析。结果表明：① 基于多特征指标和层次聚类分析提取的沁河流域河源区范围处于河底比降法、水文站点方法得到的源区范围面积之间;② 该方法在长江、黄河流域河源区划分结果的交并比分别达到85.40%和79.99%,侧面验证了本文方法进行河源区边界划分的合理性与适用性。基于多特征指标和层次聚类分析的河源区边界自动划分方法可以简捷高效地识别缺乏明确河源区边界信息的流域河源区范围,为我国河源区生态安全屏障识别、水资源保护相关政策的规划和实施提供科学支撑。     

大地测量边值问题平面解与有限富氏分析

采用三维直角坐标下的分离变量法可以导出大地测量边值问题平面解,使用有限富氏分析可以计算大地测量边值问题中的多种卷积。本文揭示了二种方法的内在联系,表明有限富氏分析仅仅是大地测量边值问题平面解的一种特例,大地测量边值问题平面解可以更直观地解释有限富氏分析。     

边界元法在地下水补给量计算中的应用

本文是边界元法在地下水补给量计算中应用的一次尝试,它成功地把边界元法应用到考虑有垂向补给或排泄的实际水文地质问题中。文中详细地推导了考虑有垂向补给或排泄均质各向同性承压含水层非稳定流边界元法的计算公式,结合长春市八里堡群井开采试验的水位观测资料计算了河流边界的补给量;分析了目前边界元法在水文地质计算中出现的时间积分和面积积分问题,在这两个问题的解决上做了些改进;结合简单水文地质模型给出了边界元法的精确度。     

全方向M型心动图像的边界检测

全方向M型心动图的边界是采样线血液与腔室壁组织结构形成的分界线与采样线交点位置变化的按时间展开.提出了一种检测其边界的方法,即基于线状模板的在有限区域内搜索的边界检测算法,并结合人工干预和曲线插值技术,实现对全方向M型心动图边界的准自动提取.这种方法能较好地得到心动图的边界,为其进一步的运动特征的提取和定量分析提供了条件.     

Inversion calculation of the western Pacific boundary current during October, 1988

The inverse method developed by Wunsch (1978) is widely used to determine circulation in the oceans (Fu, 1980; Wunsch, Hu and Grant, 1983; Joyce and Wunsch, 1986; Rintoul, 1988). However, for inversion manipulation, measurements down to the bottom are required, and so is a certain solid boundary. In the present paper an equation of potential condition satisfied by the velocity field at the reference level is added to Wunsch's underdetermined matrix equation in order to make the method adequate for the case where measurements do not touch bottom and when a solid boundary does not exist. The western boundary current in the Pacific is calculated and examined in terms of the velocity field and transport with CTD data gathered by theR/V Science I in October 1988. Contribution No. 1748 from the Institute of Oceanology, Academia Sinica     

多边形叠加Vatti算法的VCS优化方法与GPU并行化

Vatti算法是常用的矢量多边形裁剪算法之一,在其构建扫描束实现交点计算的过程中,二叉树的数据结构和递归计算方法导致其计算效率受矢量多边形边界顶点数量影响显著。本文针对Vatti算法执行过程中较为耗时的扫描束构建环节,提出了一种多边形边界顶点预排序的优化方法——VCS（Vertex Coordinate Pre-Sorting）方法,并基于该方法实现了对Vatti算法的GPU细粒度并行化。VCS方法使用双向链表对Vatti算法原有的二叉树数据结构进行了替换,以较小的额外存储空间取得了多边形边界顶点信息查找效率的明显提升。在GPU环境下采用双调排序算法对多边形边界顶点数组元素进行并行化排序并过滤出有效值,克服了原始算法使用二叉树存储导致效率低下的问题。实验结果表明,改进后的算法与原始算法相比,具有相同的计算精度;当多边形顶点数量为92万,CUDA每个线程块中的线程数量为32时,使用VCS优化方法,与采用CPU计算构建扫描束方法相比,GPU并行化方法获得了39.6倍的相对加速比,矢量多边形叠加分析算法效率总体上提升了4.9倍。     

基于边界模型和广义耦合马尔可夫链模型的地层变异性模拟方法

地层变异性对岩土结构物的性能评价影响显著, 地层变异性的准确表征对工程实际具有重要意义。为此, 提出了一种有效的地层变异性模拟方法, 在概率框架内, 将边界模型和广义耦合马尔可夫链模型相结合形成一种组合模型, 以综合利用两者的优势。首先, 通过贝叶斯方法识别边界模型参数, 进而采用条件随机场对地层边界进行模拟。然后, 将边界模型模拟结果作为背景信息用于广义耦合马尔可夫链模型中, 实现两种模型的结合。最后, 以香港某建筑场地地层为例, 对3种不同模型的地层变异性模拟结果进行了比较, 以阐明该组合模型的优势, 并探讨钻孔数量及其位置对所提组合模型地层变异性模拟的影响。结果表明: 相比于边界模型与广义耦合马尔可夫链模型, 该组合模型不仅能够模拟复杂的地层分布情况, 而且能够考虑边界的空间分布趋势, 能够有效地避免地质异常现象; 钻孔布置方案对地层模拟的不确定性及其实现均具有较大影响。