3D simulation of near-fault strong ground motion： comparison between surface rupture fault and buried fault

In this paper, near-fault strong ground motions caused by a surface rupture fault (SRF) and a buried fault (BF) are numerically simulated and compared by using a time-space-decoupled, explicit finite element method combined with a multi-transmitting formula (MTF) of an artificial boundary. Prior to the comparison, verification of the explicit element method and the MTF is conducted. The comparison results show that the final dislocation of the SRF is larger than the BF for the same stress drop on the fault plane. The maximum final dislocation occurs on the fault upper line for the SRF; however, for the BF, the maximum final dislocation is located on the fault central part. Meanwhile, the PGA, PGV and PGD of long period ground motions (≤1 Hz) generated by the SRF are much higher than those of the BF in the near-fault region. The peak value of the velocity pulse generated by the SRF is also higher than the BF. Furthermore, it is found that in a very narrow region along the fault trace, ground motions caused by the SRF are much higher than by the BF. These results may explain why SRFs almost always cause heavy damage in near-fault regions compared to buried faults. Supported by: National Natural Science Foundation of China Under Grant No. 50408003; National Scientific and Technical Supporting Programs Funded by Ministry of Science & Technology of China Under Grant No. 2006BAC13B01     

贝壳珍珠层微结构及成因理论

珍珠层是由多边形文石板片和少量有机质（〈５％）组成的具微层理的结构单元,可分为砖型和堆垛型两种类型珍珠层中文石板片晶体的结晶学方向、粒径及形貌等严格受到控制,呈现出高度有序的结构。珍珠层的形成与软体动物的生理活动有关,目前珍珠层的成因理论主要有：与外套的外上皮细胞年龄有关;细胞内结晶细胞外组装说;隔室说;矿物桥说及模板说等。     

基于机载LIDAR技术快速建立三维城市模型研究

传统的三维数据获取方法已不能满足城市日益加快的发展速度,机载LIDAR技术作为一种方便、快捷、高效的三维数据获取方法,正在逐步得到广泛地认同。目前,机载LIDAR硬件和系统集成发展已比较完善,研究的重点主要集中在数据后处理及应用等方面。本文结合国际上最新研究进展,系统地介绍了机载LIDAR数据的后处理过程,提出了一种实用的三维城市模型,实现了基于LIDAR数据三维城市模型的快速重建,使该技术能更好地服务于城市信息化建设。     

像素工厂中真正射影像的生产及其精度分析

像素工厂是当今世界一流的遥感影像自动化处理系统,集自动化、并行处理、多种影像兼容、远程管理等特点于一身,代表了当前遥感影像数据处理技术的发展方向,主要用于地形图测绘、城市规划等。这里主要分析像素工厂生产数字表面模型(DSM)和真正射影像的工作流程,并结合实际生产进行精度分析。     

渭河流域三维晕渲水系图

黄河设计公司测绘信息工程院利用GIS技术和数字制图技术相结合，利用渭河流域数字高程模型（DEM）数据，采用GIS表面分析技术，成功研制出渭河流域三维显示模型，经与数字制图结合，编制出以三维晕渲方式表示地貌的渭河流域水系图，直观清晰地表示了渭河流域地貌特征，水系与地貌的关系一目了然。     

基于微观结构重塑的非饱和冻土导热系数预测

为预测非饱和冻土的导热性能,基于土体微观结构,提出了非饱和冻土特征结构识别算法和多元素生成算法,并将该算法与传统有限单元法组合,建立非饱和冻土导热系数蒙特卡洛预测模型。通过土体SEM电镜图像,采用逆向四参数增长识别法识别土体中各组分含量、大小以及各方向分布概率;改进传统的四参数随机增长法,提出了考虑土、水、冰和气的多元素生成算法;基于生成的非饱和冻土模型,通过蒙特卡洛方法获得非饱和冻土导热系数,并与规范中冻土导热系数进行对比,验证了蒙特卡洛法预测模型的合理性（平均误差<4%）;通过多因素分析研究孔隙率、颗粒大小、土体导热性、饱和度以及结冰率对非饱和冻土导热性影响,各因素与导热系数的相关系数依次为：-0.352、-0.098、0.641、0.520和0.060,影响大小为：土颗粒导热性>饱和度>孔隙率>土颗粒大小>结冰率。各影响因素对非饱和冻土导热系数影响可以归纳为对热通量形成“热链”密度、宽度、连通性、热流承载力以及对“热桥”通量的影响。     

考虑微结构特征的黄土动力特性影响因素研究

选取1920年海原地震震中滑坡密集分布区宁夏回族自治区西吉县庞湾乡的黄土,分别进行了不同围压,不同含水率条件下的原状、重塑土动三轴试验。结合动三轴试验前后的微观变化图像,探讨围压和水分对黄土试样土颗粒的作用机制,从微结构的角度阐释了两者对黄土动力特性影响的特点。研究结果表明:所取试样动剪切模量与动剪应变的关系可以用H-D模型的推导式拟合,随含水率增加,围压减小,参数a,b值增大;水分在原状试样和重塑试样的作用不同,随着含水率的增加,动剪切模量降低,阻尼比增大,原状试样动剪切模量和阻尼比的变化速率先快后慢,而重塑试样相应值的变化速率先慢后快;除了水分和围压等外在条件的影响,土样本身土体的微观特征如孔隙分布、颗粒大小、粒间间距、联结方式、密实程度等因素对土体动剪切模量和阻尼比等宏观特性产生重要影响。     

影响黄土湿陷性因素的微观试验研究

借助扫描电子显微镜和光学数码显微镜, 分析了不同含水率黄土试样表面微区结构变化与黄土湿陷性的关系和不同埋深土样在水与外力共同作用下湿陷前后微观结构的变化特征。利用图像处理软件对所获取的微结构图像进行研究, 分析了黄土湿陷前后土样中大、中、小孔隙和微孔隙数量的变化。结果表明:湿陷后比湿陷前土样微孔隙增多31.18%, 小孔隙增多54.07%, 中孔隙减少30.49%, 大孔隙减少90.14%。这说明随着压力的不断增大, 黄土中的孔隙被逐渐压缩, 大孔隙和中孔隙的数量逐渐减少, 小孔隙和微孔隙的数量逐渐增加, 为黄土的湿陷变形提供了充分的空间。讨论了土样中4类孔隙对黄土湿陷的贡献量, 从微观角度综合分析了黄土湿陷的成因机理。     

基于Morse理论的三角网格特征提取及简化研究

LiDAR等新技术能快速获取海量模型表面离散数据,面对这些数据,仅通过提高计算机性能已不能满足实际需求,选择合适的数据表达方式,对其进行简洁、有效描述是亟待解决的问题。传统的几何方法,如三角网格等能对空间表面模型的几何信息进行精确表达且便于计算与分析,但其数据量大、冗余多、计算复杂。基于Morse理论建立的拓扑表达,能用少量的数据实现对模型表面的描述,并揭示模型表面的拓扑形态。本文基于Morse理论,对表面模型拓扑特征的数据结构基础、拓扑特征提取与简化的理论与方法等进行了深入探讨。     

干雪深度反演的同极化相位差模型

积雪深度是积雪的重要结构参数,获取高精度雪深空间分布信息对于流域尺度水资源管理、气候变化研究和灾害预报等具有重要意义.本文以新疆阿尔泰山南坡克兰河上游为研究区,利用C波段全极化GF-3数据及地面同步观测数据,根据VV与HH极化信号在积雪中折射率不同导致相位差异的原理,使用Maxwell-Garnett方程构建同极化相位差(co-pol arized phase difference,CPD)的正演模型,并基于CPD与雪深关系构建了雪深反演模型.通过对具有不同积雪条件的浅雪区与深雪区分别进行雪深反演,获得雪深空间分布信息.同时对反演不确定性进行了分析,并与已有方法进行比较,研究结果表明:①假定研究区积雪各向异性介电常数恒定的理想情况下,CPD仅是雪深的函数,可用半经验的线性模型反演雪深,反演精度的高低与计算CPD过程中使用的滤波器的窗口大小有关,浅雪区的最优滤波窗口为59×59像元,反演精度R为0.83,RMSE为2.72 cm,深雪区的最优滤波窗口为33×33像元,反演精度R为0.54,RMSE为11.69 cm;②雪深反演误差与坡度显著相关,随着坡度的增加,雪深的反演误差呈现出显著增加的趋势,雪深反演不确定性受雪层变质程度、含水量及卫星入射角观测几何条件影响,反演方法对于干燥、雪层变质结晶程度低、均质的积雪及具有大入射角的SAR卫星有更好的适用性;③对比已有基于CPD模型的雪深反演方法,本文方法已经将反演所需要的参数减少为遥感获取的CPD数据,以及进行模型拟合的实测雪深数据,反演精度更高.研究表明CPD模型反演山区雪深空间分布是有效和可行的,研究成果为山区雪深遥感反演提供了新思路.