基于Web Service的地球系统碳循环建模框架研究

在分析了现有地球系统碳循环模型后,提出了基于Web Services的建模框架方案。定义了地球系统碳循环建模框架的体系结构,设计了地球系统碳循环模型服务的元数据。最后,构建了地球系统碳循环模型服务耦合与兼容性校验方式。实验表明,基于Web Services的地球系统碳循环建模框架可以实现网络环境下异构碳循环模型服务的集成建模。     

地质科学大数据背景下的矿体动态建模方法探讨

三维地学建模的理论与方法在大数据时代该如何发展,是当下这一领域研究人员非常关注的问题。从现代三维地学建模的重要方法——隐式建模的角度,对三维地学建模方法与地质大数据系统的有机集成、以及如何利用大数据技术提高地学建模的效率和质量等问题进行了探讨。初步提出了一套基于地质科学大数据的三维地学建模方法和流程,包括:地质大数据的搜集、主题大数据系统的搭建、地质特征要素的深度挖掘和三维地学模型的动态构建。同时,也指出了大数据背景下高质效三维地学建模的关键在于:研究实现充分顾及地质对象和地质科学大数据特点的地学人工智能、机器学习、数据挖掘及空间推断方法。通过一个典型矿体建模的应用实例对所提方法的可行性进行了验证。      

面向地质大数据的结构-属性一体化三维地质建模技术现状与展望

开展三维地质建模的目标,不应当只是实现地质体框架的可视化表达,而应当同时实现地质大数据的聚合、管理、挖掘、分析和共享。然而,传统的方法和技术难以实现顾及地质语义的结构-属性一体化三维地质建模与耦合表达。多点地质统计学方法虽然便于多源数据、地质先验知识、结构-属性的融合建模,却仍然受到数据结构表达能力不足、三维训练图像难以获取和非平稳现象的限制。面向地质大数据集成与管理的要求,详细讨论了三维地质建模中的空间数据模型、基于多点地质统计学的结构-属性一体化集成建模方法、以及基于三维地质模型的地质大数据集成与管理的框架与模式。发展新型的面向地质结构-属性耦合表达的统一空间数据模型,以及知识驱动与数据驱动协同的三维地质结构-属性一体化集成建模技术体系,着力构建出地质大数据的聚合、集成、管理、挖掘和分析的可视化环境与操作平台,是未来三维地质建模领域的研究热点和前沿方向。      

基于模型流的资源环境模型复合语言与应用

资源环境领域的研究对象常被抽象为若干子模型复合而成的复杂模型,如何有效地集成这些子模型成为资源环境模型集成的主要内容。随着各种地学相关问题的日益复杂和多样化,传统的建模语言与友好易用的图形建模等集成建模方式已无法满足大规模高复杂的模型构建需求。本文在已有的相关理论基础上,针对复合模型构建的灵活性和复杂性之间的矛盾,将模型复合模式的本质抽象化,提出资源环境"模型流"的形式化语言描述,实现了模型流建模环境。应用实例表明,基于模型流的模型构建方式采用简洁的符号表示,避免了繁琐的图形构建环节,可快速灵活地构建高复杂度模型。模型流的提出为模型复合的调度性能优化和智能自动化集成等进一步的研究奠定了基础。     

面向大规模空间Agent建模的分布式地理模拟框架

基于Agent建模的地理模拟是认识和理解动态地理现象的有效方法,但随着地理模拟的规模和复杂性不断增加,模型的计算问题开始凸显。分布式并行仿真是解决大规模Agent复杂模拟计算的途径,然而已有研究基于Agent建模/仿真软件构建并行仿真系统的方式并不适用于具有高移动与行为交互的空间Agent建模及其模拟过程的实时可视化。为解决这个问题, 本文提出了一个分布式地理模拟框架DGSimF,用于大规模动态空间Agent模拟,支持模拟过程的实时表示与分析。设计了一个简单但高效的时空数据模型建模空间Agent,支持直接基于Agent行为建模集成地学模型,采用了时间微分方法协同各计算节点行为的执行,实现以“任务并行”的方式进行分布式计算以提高仿真性能,构建了基于三维地球渲染引擎的虚拟地理环境,提供模拟过程的实时可视化。最后,以“红蓝对抗”案例进行了实验验证,对不同模拟计算量和不同客户端数量下的仿真性能进行了分析,结果表明DGSimF可以为具有时空特征变化与行为交互的大规模空间Agent模拟提供一个有效的平台。通过扩展计算节点,DGSimF可以有效地缓解复杂模拟计算的压力问题,并且仿真性能较高,在实验中并行效率保持在0.7以上。     

复杂地质体离散化三维网格模型建模方法探讨——以面向FLAC~(3D)软件的建模为例

在地学相关的数值模拟工作中,因地质体的复杂和数值模拟软件的功能制约,使建立地质体的离散化网格模型成为一个难点。文章介绍了综合应用AutoCAD和ANSYS软件建立复杂地质体网格模型的方法,该网格模型用于在FLAC~(3D)软件中进行数值模拟计算。通过建模对比实验和分析认为,多段线具有较好的数据交互能力,面域对不同的线型兼容性好,以造面域的方法闭合岩性单元报错少,基于多段线面域的网格模型能很好地满足复杂地质体的建模需求,基于样条曲线面域的网格模型适用于形态简单的地质体建模。建模软件的综合运用,可建立复杂地质体网格模型,为成矿及工程地质领域的数值模拟提供有力的支持。     

矿体线框模型编辑器的设计与开发

矿体建模是矿山可视化的重要内容之一。在矿体建模过程中,模型编辑是建模的关键环节。本文从软件开发的角度,探讨了三维矿体线框模型编辑器的设计与开发方法。介绍了开发环境、建模方法、空间数据模型以及模型编辑等关键技术,并重点讨论了人机交互编辑的具体实现过程。该编辑器已经能够在三维可视化环境中交互绘制矿体剖面轮廓线,并通过轮廓线快速地构造矿体的线框模型。最后以矿体断面图为实例验证了该编辑器的有效性和易操作性。     

一种洪涝灾害事件信息建模方法

我国洪涝灾害频发且危害巨大,为有效防灾、减灾和救灾,需建立洪涝灾害事件信息模型,表示和共享洪涝灾害信息。然而,目前事件信息模型主要是表示静态信息,缺乏对洪涝灾害事件动态过程的表示。本文从观测角度出发,建立顾及洪涝灾害事件阶段和动态过程的洪涝灾害事件信息模型。围绕洪涝灾害事件信息模型,提出了10类需建模的元素,并以MOF（Meta Object Facility）建模框架构建了十元组模型,通过映射方法实现模型编码方案与事件模式语言的映射。最后,以2010年梁子湖洪涝灾害模拟为例,开展了模型分阶段建立过程实验。结果表明,本文提出的模型能表示洪涝灾害事件的动态信息和实现洪涝灾害事件的动态建模。     

自然和自然贡献情景模型研究综述

本文回顾了自然和自然贡献情景模型发展的背景、历史和内容,概括总结了自然和自然贡献情景模型的发展进程以及联合国生物多样性与生态系统服务政府间科学—政策平台(IPBES)情景模型的概念框架,讨论了自然和自然贡献情景模型存在的问题和发展方向。为了在全球层面解决现有综合集成模型存在的问题,根据地球表层建模基本定理和生态环境曲面建模基本定理,提出了具有中国原创特点的自然与自然贡献情景模型概念框架。     

面向空间特征的虚拟树木建模方法与应用

树木的三维建模是建立虚拟森林环境的关键问题之一。基于树木形态结构特征分析,提出了面向对象的矢栅混合模型,并详细描述了主干、枝段、枝条和树叶之间的五组拓扑关系。结合L-system s和三维几何结构方法的优势,提出规则和约束的三维树木建模方法,该方法将分枝策略和叶片空间分布特征转化为规则,利用参数化L-system s实现,建模时将树木的空间几何特征和拓扑关系赋予树木模型,所建模型符合树木的生物物理特征。建模过程中通过阈值、模型调整和随机值约束,对模型参数进行控制,约束的内容包括树木结构、单叶尺寸、叶面积指数、随机性四个方面。最后,利用VC++与OpenGL实现了数据模型与建模算法,并利用实测数据进行了验证,所得模型比其他模型更符合于树木实际的形态结构参数和生物物理指标,有利于实现与树木空间结构相关的定性和定量分析。     

龙门山造山带与川西前陆盆地的盆山耦合关系对油气成藏的控制作用

综合地球化学、野外剖面和钻测井等资料,运用岩石学和地层对比、盆地模拟等方法,剖析了龙门山造山带和川西前陆盆地的盆山耦合关系,探讨了这种盆山耦合关系对油气成藏的控制作用,最后给出了勘探建议及有利区带预测.结果表明:龙门山造山带和川西前陆盆地在沉积和构造方面表现出良好的盆山耦合关系,具体表现在沉降与隆升的对应、物源与沉积的对应以及构造多幕性和沉积旋回性的对应等特征上;沉积耦合关系控制着烃源岩的沉积厚度及热演化程度,并影响着储层的垂向和横向分布,而构造耦合关系则对造山带和前陆盆地的断层发育以及油气运移和成藏所需圈闭具有决定性作用;盆山耦合呈多期性,具有沉积、沉降中心以及沉积相展布不断迁移和多期叠加的特征;形成了川西前陆盆地深、中、浅层的三维立体幕式演化成藏模式.有利区带预测表明:梓潼坳陷南端是深盆气的有利聚集区;浅层气主要分布在古隆起发育的盆地中、南段;深层气则多分布于盆地北部及中部地层尖灭带.     

Three-dimensional magnetotelluric forward modeling using structural-point EFGM and FEM coupling method

In this paper,the authors propose a method of three-dimensional(3D)magnetotelluric(MT)forward modeling algorithm based on the meshfree and finite element coupling method.The model is discretized by regular nodes in the central area,and the radial point interpolation method(RPIM)based on the global weakness is utilized to construct the meshfree shape function.The Governing equations in each background gird are solved by Gaussian integration.In the extended area where the points are sparsely distributed,to avoid the instability of the meshfree method,finite element method(FEM)with regular grids is used to solve the governing equation.Finally,the meshfree and finite element governing equations are coupled by the continuity of the field at the interfaces,and the direct solution technique is used to realize the 3D MT forward modeling.Numerical experiments of several typical electrical models are used to verify the effectiveness of the method.     

面向虚拟地理环境的图形化地理建模与应用

本文介绍了面向虚拟地理环境的基于概念模型的图形化地理建模方法,利用面向对象方法设计了可扩展的图形化地理建模的体系架构,并详细介绍了实现图形化建模的关键技术。应用成果表明:该体系架构具有高度的可扩展性和适应性,支持基于模型组件构建复合地理分析模型,有助于对地理现象、地理机理和地理过程准确认知。     

钻孔应变仪探头与井孔不同耦合材料的试验

对应变仪的探头进行不同耦合材料的试验.实验结果说明探头在不同耦合材料情况下取得的观测结果是不同的,金属棒作为耦合材料效果最好,它具有减小仪器零漂的优点.     

钻孔应变差应变耦合系数反演与有关机理的探讨

研究反演分量式钻孔应变差应变耦合系数的方法,采用考虑方位角校正和相位滞后影响两种计算模型,计算结果显示大多数测站采用两种方法反演的耦合系数均比较相近,相位滞后、方位角校正以及拟合残差的结果相对稳定;但是有部分测站的差应变相位滞后偏离较大,从而导致采用两种方法反演的耦合系数差异较大。结合测站周边的构造分布,对可能导致该现象的物理机制进行了探讨。     

Seismic inversion modeling method for faulted basins:a case study of Liaohe Beach in Bijialing region

There is not much correlation between sand content and P-wave impedance in faulted basins , and the prediction results cannot be guaranteed .Due to sedimentary facies control , there is inconsistency between sand content and low frequency trend of P-wave impedance , causing problems for seismic inversion modeling , which directly affects final seismic inversion results .The acoustic impedance increases with burial depth .When the same layers of sand and shale formation endure different compaction , the acoustic impedance values will be dif-ferent .Therefore , The seismic inversion modeling of faulted basin is different from that of conventional basins . The authors built an inversion model using uncompact sandstone percentage , directly compensating for the low frequency trend of the inversion model .In addition, the model's intermediate frequency is similar to P-wave im-pedance , ensuring that the inversion results are converged correctly .The final results of the inversion can be used directly as sandstone percentage .The aforementioned method was applied to Liaohe Beach in the Bijialing region and obtained optimistic lithology inversion effects:the results were correlated well with the depositional facies map and with lithology in the well borehole .The inversion results can be used to define the sand body horizontally and can separate sand bodies vertically , which is very difficult on conventional seismic section . Therefore the inversion results played an important role in reservoir prediction .     

青藏高原东南缘地幔对流与发震层应力场耦合关系分析

利用EGM2008重力模型的11~36阶球谐系数计算青藏高原东南缘岩石圈底面地幔对流应力场，收集整理青藏高原东南缘2000年至今的1 131个震源机制解数据，采用区域应力张量阻尼反演法得到该区芦山地震前和现今的发震层应力场，进一步分析2种应力场的相关性，探讨不同区域的力学耦合情况与强震发生的关系。结果表明：1)青藏高原东南缘大部分位于耦合与解耦的中间地带，耦合区域基本按块体分布，东侧华南块体强耦合，西北部藏北块体、巴颜喀拉块体和西南部滇西南块体部分耦合，解耦主要发生在松潘-甘孜块体附近，以龙门山断裂带连接强耦合的华南块体；2)分析孕震原因，提出青藏高原东南缘地幔对流应力场与发震层应力场耦合程度强弱交界处为地震危险性较高的区域，从现今耦合关系来看，龙门山断裂带仍处于耦合强度变化梯度非常大的区域，具备孕震储能条件，地震危险性较高。其他危险区域大致有：岷江断裂带附近、鲜水河-安宁河-则木河断裂带附近、红河断裂带及南汀河断裂带附近。     

电感耦合等离子体发射光谱仪在钡铍等多元素同时测定中的应用

采用多种酸溶矿（HCl-HNO3-HClO—HF），利用电感耦合等离子体发射光谱仪，建立了适用于土壤、水系沉积物等样品中钡、铍等19种元素的同时测定方法。并用国家标准物质验证了方法的准确度和精密度，其相对误差均小于10％，样品12次测定的RSD为0．9％～5％。