地理信息科学方法论的理论体系研究

地理信息科学是地理学的一个分支,其方法论研究受到科学哲学和地理学方法论的指导,同时也从大量的该学科研究成果、工程项目和软硬件产品中提炼的案例中总结和归纳而来。本文在本学科的时代需求和国家前瞻布局的背景下开展研究。首先阐述了地理信息科学方法论的哲学观和实用观,提出了研究中应该处理好的六个关系;其次,建立了方法论的结构体系,由地理信息本体论、六个科学方法和七个技术方法组成;再次,分析和论证了地理信息的本体特征及其与方法论的关系,最后讨论了地理信息科学方法论的创新机制和策略。     

一种基于改进SIFT算法的遥感影像配准方法

本文首先分析了传统SIFT算法在遥感影像配准应用中存在的不足,从特征点匹配精度上进行了改进。通过分析SIFT特征点匹配的主要误差来源,逐步消除可能误差,提取尽可能多且精准的匹配点对。接下来利用该匹配点对作为配准用控制点对,分别对不同时相、不同分辨率遥感影像进行仿射变换和小面元微分纠正配准。最后与传统SIFT算法进行比较,试验结果表明本文算法具有更高的匹配精度。     

逆Vening-Meinesz技术在陆地重力异常精细构制方法中的应用

逆Vening-Meinesz公式在海洋测高数据反演重力异常中得到了广泛应用,被认为是确定海洋地球重力场的有效途径之一。将该方法引入陆地,是本文的主要工作之一。由于陆地的非球面特性,需要顾及地形起伏的影响,因此,本文提出了基于均衡的逆Vening-Meinesz公式的移去恢复技术求解陆地重力异常的算法。最后通过对该算法编程试验,并对结果进行诊断分析和精度估计,结果表明该算法能够求得满足一定精度的重力异常值。     

Study on Holocene Paleoearthquakes in Xizhang Trench on the Jiaocheng Fault Zone,Shanxi Province

Xizhang trench is located 10 km northwest of Taiyuan city, Shanxi Province, in front of a NNW-trending scarp of 4.6m height on the northern segment of the Jiaocheng fault zone. The dimensions of the trench are 108m in length, 8m in width, and 10m in depth. There are 18 horizons revealed in the trench. The upper strata are sandy loam; the upper strata of the downthrown block of the fault are gravels, the lower ones are an interbed of brown loam and sandy loam. The strata on the upthrown block of the fault are sandy loam containing gravel. The trench shows 3 fault planes, and the upper offset point on the fault plane is 1.5m below the ground surface, the newest dislocated stratum is （3.74±0.06） ka BP. The trench reveals a lot of deformation traces, such as fault planes, dislocated strata, colluvial wedges and formation tilting. The relationship between strata and faults in the trench shows that 3 paleoearthquake events have occurred at the Jiaocheng fault zone since the Early Holocene, they are about （3.74±0.06）- （3.06±0.26）ka BP, （8.35±0.09）ka- （3.74±0.06）ka BP, and（ 10.66±0.85） - （8.35±0.09）ka BP. The average interval among the events is 2.6 - 3.6ka. The minimum coseismic vertical displacements of the 3 events are 3.0m, 2.5m and 3.2m, respectively. The significance of Xizhang trench is that the Jiaocheng fault used to be active thousands of years ago, though there is no M ≥ 7.0 earthquake recorded in historical documents. Evidence of new Jiaocheng fault zone activity during the Holocene is important for the earthquake safety assessment of Taiynan city in the future.     

BDS-3新频点信号双频精密单点定位精度分析

北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite System, BDS)已于2020年7月正式建成并开通, 北斗三号(BDS-3)在旧信号B1I和B3I的基础上, 增加了B1C、B2a新信号. 为了全面评估BDS-3的新信号B1C、B2a的定位性能, 试验了GPS (Global Positioning System)、BDS-3、BDS-2/BDS-3新旧信号的定位性能和BDS系统不同频点与GPS组合定位性能, 对BDS (B1I+B3I、B1C/B2a)+GPS (L1+L2)组合静态PPP (Precise Point Positioning)定位性能进行分析, 并与单卫星系统对比分析. 试验结果表明: BDS-3 (B1C/B2a)在East (E)、\lk North (N)、Up (U)方向的定位精度优于1.25cm、0.89cm、1.67cm, BDS-3新旧频点在E、N方向上定位精度与GPS L1/L2在同一水平上, U方向上新频点定位精度高于GPS L1/L2和BDS-3旧频点, 较旧频点定位精度提升了34.2%, 新频点收敛时间25.9min比旧频点提升了12.7%; 相较于BDS、GPS单系统, 组合系统BDS/GPS定位精度和收敛时间有了明显的提高, BDS-3 (B1C/B2a)+GPS在E、N方向上与BDS-3 (B1I/B3I)+GPS定位精度相当, 在U方向上定位精度前者较后者有了明显的提升, 提升了17.2%, 组合系统新频点收敛时间20.1min比旧频点提升了17.6%.     

考虑桩间土体抗滑作用的单排抗滑桩受力计算方法

为了充分考虑桩间距范围内滑体对抗滑桩受力的影响,从单排抗滑桩加固边坡的整体稳定角度出发,在采用传递系数法分析指定设计安全系数情况下抗滑桩的内力时,提出对一个桩间距范围内的加固坡体进行整体分析,将抗滑桩所在部位单独划分条块,该条块包括桩体受荷段及其两侧桩间距范围内的滑体。推导了与此分析模型相应的桩体受荷段底端内力计算公式,并给出了在滑坡推力线性分布条件下作用于受荷段的净滑坡推力计算表达式。分析结果显示,在不考虑与完全考虑受荷段两侧桩间距范围内滑体抗力作用时,得到是桩体内力及位移的上、下边界值。实例分析进一步表明,理论分析与数值模拟结果具有良好的一致性。所提出的方法比传统方法更有利于抗滑桩设计的经济性。     

江南造山带(湖南段)金矿成矿规律与资源潜力

扬子地块—华夏地块经历武陵期—雪峰期增生造山-碰撞造山形成江南造山带,构成统一的华南板块,进入板内演化阶段。本文从构造-岩浆作用-沉积建造角度,结合地质年代学、古地磁、岩相古地理分析,加里东运动、印支运动属陆内作用,造就了加里东期、印支期两次主要的金矿成矿事件。湖南雪峰山—幕阜山(俗称“金腰带”)加里东期和印支晚期金矿床分区成带产出,构成一条复合型造山型金矿带。区域性构造导矿、次级构造交汇或叠加控矿明显;矿石普遍发育条带状构造,属韧性剪切递进变形的产物。通过对区域成矿背景、金矿成矿理论,金矿床(体)地质特征,结合同位素地球化学、地质找矿成果及深部验证情况等多方面研究表明该成矿带深部找矿潜力巨大,2000 m以浅金远景资源量有望达到3000 t。     

基于GPU的地形可视化加速算法研究

地形可视化是利用数字高程模型DEM,采用计算机图形学和图像处理技术进行三维地形模拟显示。该技术在深部矿产预测、矿产资源评价、虚拟现实、娱乐游戏、飞行模拟等诸多领域有着广泛的应用。随着数据量的增大,三维地形可视化的实时、流畅视觉效果受到当前的计算机硬件技术水平限制。针对这一问题,本文运用ROAM算法进行地形建模,利用GPU高速并行运算性能加速地形可视化建模速度,加速模型显示效果。实验对比表明:当计算量比较小时,加速效果不显著;随着计算量的增大,计算效果越来越明显;当计算量达到一定值时,加速效果达到一个稳定的加速趋势。研究结果为地形可视化及矿产资源评价等类似工作提供了原创性可视化技术支撑。     

Barium Isotopic Compositions in Thirty‐Four Geological Reference Materials Analysed by MC‐ICP‐MS

Measurement of Ba isotope ratios of widely available reference materials is required for interlaboratory comparison of data. Here, we present new Ba isotope data for thirty‐four geological reference materials, including silicates, carbonates, river/marine sediments and soils. These reference materials (RMs) cover a wide range of compositions, with Ba mass fractions ranging from 6.4 to 1900 µg g^?1, SiO₂ from 0.62% to 90.36% m/m and MgO from 0.08% to 41.03% m/m. Accuracy and precision of our data were assessed by the analyses of duplicate samples and USGS rock RMs. Barium isotopic compositions for all RMs were in agreement with each other within uncertainty. The variation of δ^138/134Ba in these RMs was up to 0.7‰. The shale reference sample, affected by a high degree of chemical weathering, had the highest δ^138/134Ba (0.37 ± 0.03‰), while the stream sediment obtained from a tributary draining carbonate rocks was characterised by the lowest δ^138/134Ba (?0.30 ± 0.05‰). Geochemical RMs play a fundamental role in the high‐precision and accurate determination of Ba isotopic compositions for natural samples with similar matrices. Analyses of these RMs could provide universal comparability for Ba isotope data and enable assessment of accuracy for interlaboratory data.     

黑龙江省海伦市长发镇土地质量地球化学评价及开发建议

基于海伦市长发镇1：1万土地质量地球化学调查获得的土壤重金属元素和养分元素数据,参照土壤环境质量标准（GB15618—2018）和土地质量地球化学评价规范（DZ/T0295—2016）,采用单指标评价法对研究区土壤养分和土壤环境质量进行评价,并在此基础上,将两者叠加分析,对研究区进行土地质量地球化学综合判定.结果表明：研究区内土壤养分以丰富及较丰富为主,分别占长发镇总面积的37.49%和62.22%,区内缺乏B、Mo;研究区99.94%的土地为无风险（一等）,0.06%的土地为风险可控（二等）,风险可控土地主要受Cd及Hg元素的影响;土地质量地球化学综合评价结果显示,研究区以一等（优质）土地为主,占评价区总面积的99.66%;研究发现长发镇富Se土地资源面积19.25 km²,土壤中Se含量为0.4×10^-6～1.4×10^-6,平均值为0.44×10^-6;长发镇符合绿色食品产地的耕地面积138.44 km²,占调查区耕地面积的99.84%,其中绿色富Se、绿色食品产地分别为18.53 km²和119.91 km².