融合POI数据的建成区人口数据空间化方法——以武汉市为例

人口数据空间化对城市精细化管理具有重要意义,现有的人口数据空间化方法主要采用夜间灯光数据和土地利用数据,鲜有涉及关注点(POI)数据研究.通过多元线性回归构建土地利用分类数据、POI数据与人口统计数据之间的关系得到人口模型进而实现建成区人口数据空间化.并以武汉市建成区为例,进行方法验证.结果表明,不同尺度格网下反映出的武汉市人口分布空间特征不同,并且都与武汉市实际人口分布情况一致,验证了该方法的有效性.     

A two-layer model for studying 2D dissolved pollutant runoff over impermeable surfaces

Dissolved pollutants in stormwater are a main contributor to water pollution in urban environments. However, many existing transport models are semi-empirical and only consider one-dimensional flows, which limit their predictive capacity. Combining the shallow water and the advection–diffusion equations, a two-dimensional physically based model is developed for dissolved pollutant transport by adopting the concept of a ‘control layer’. A series of laboratory experiments has been conducted to validate the proposed model, taking into account the effects of buildings and intermittent rainfalls. The predictions are found to be in good agreement with experimental observations, which supports the assumption that the depth of the control layer is constant. Based on the validated model, a parametric study is conducted, focusing on the characteristics of the pollutant distribution and transport rate over the depth. The hyetograph, including the intensity, duration and intermittency, of rainfall event has a significant influence on the pollutant transport rates. The depth of the control layer, rainfall intensity, surface roughness and area length are dominant factors that affect the dissolved pollutant transport. Finally, several perspectives of the new pollutant transport model are discussed. This study contributes to an in-depth understanding of the dissolved pollutant transport processes on impermeable surfaces and urban stormwater management.     

基于约束最小二乘的三维点云墙体重建

近年来,基于点云的室内三维重建在各个领域得到了越来越多的关注.然而通过点云重建室内模型仍有许多问题需要解决:①重建模型的几何特征约束性较差;②模型几何特征拓扑重构复杂;③模型多为表面模型未构建实体模型.针对以上问题,提出了一种基于约束最小二乘的线特征方法实现室内墙体的重建.首先采用局部最小二乘拟合和全局区域生长的思想从点云提取线特征.然后基于约束最小二乘的思想构造全局约束矩阵约束线特征,通过固定区域线段相交方法重构拓扑关系.最后,构造线段缓冲区确定内外墙线重建墙体模型.通过几组数据进行实验,结果表明该方法重建的墙体模型具有几何结构完整和特征约束性强的特点.     

基于双谱滤波的综合脉冲星时算法研究

毫秒脉冲星的自转频率非常稳定,提供了一种独立的基于遥远自然天体并能持续数百万乃至数十亿年的时间基准,具有稳定性强、运行时间长、服务范围广等特点.为了减弱毫秒脉冲星计时观测中各种高斯噪声对脉冲星时的影响,研究了一种基于双谱滤波的综合脉冲星时构建算法,处理分析了国际脉冲星计时阵(International Pul-sar Timing Array,IPTA)最新发布的4颗毫秒脉冲星(PSR J0437-4715、J0613-0200、J1713+0747和J1909-3744)的观测数据,分析了不同时间尺度综合脉冲星时的稳定性,并与构成国际原子时(International Atomic Time,TAI)的4家授时单位原子钟稳定性进行了比较.结果表明:双谱滤波算法能够较好地抑制观测噪声,提高综合脉冲星时的稳定性.相比于经典加权算法,综合脉冲星时1 yr、10 yr稳定度从7.77×10^-14、8.56×10^-16分别提高到1.50×10^-14、3.50×10^-16,单脉冲星时稳定性的提升也类似.同时发现,综合脉冲星时稳定性在5 yr及以上时间尺度上优于原子钟稳定性,可用于改善当前原子时的长期稳定性.     

一种横观各向同性岩体蠕变模型

层状岩体由于层理面或者结构面的存在，在力学上具有横观各向同性的特点，现有的各向同性蠕变模型难以全面反映横观各向同性岩体的蠕变力学特性。为构建能够反映横观各向同性岩体的三维蠕变模型，以能反映瞬时应变、减速蠕变和稳态蠕变特征的黏弹性Burgers模型为基础，基于常泊松比假定，在三维各向同性蠕变本构方程的基础上，按照算子替换的方法，将横观各向同性柔度矩阵代替各向同性柔度矩阵，并考虑了平行和垂直层理方向岩体蠕变力学行为的差异性，推导了横观各向同性岩体的三维蠕变本构方程。根据本构方程的特点，提出了根据平行和垂直方向岩体蠕变试验结果进行三维蠕变本构模型中蠕变参数的辨识方法。将提出的模型应用于三轴蠕变试验参数辨识，从而获得了一套完整的三维蠕变参数，并与试验结果进行对比分析，从而验证了所提模型与方法的合理性和有效性。进一步，指出了传统蠕变试验设计方案的局限性，给出了横观各向同性材料蠕变试验设计建议。研究成果为研究岩体三维蠕变机制提供了新思路，可对岩体蠕变试验设计提供相应的科研支撑。     

基于小波变换与神经网络的石羊河流域夏季地温预测模型研究

地温变化在气候反馈效应中起着重要作用， 理解地温及其与影响因素之间的时空关系对预测全球温度变化至关重要。利用1998 - 2017年石羊河流域的逐日常规气象观测资料， 采用小波分析结合BP（Back Propagation）神经网络构建了石羊河流域夏季地温预报模型， 结果表明： 日平均地温预测效果在不同站点均为最佳， 其中预测值和观测值的相关系数均大于0.87， 3 ℃以内的预测概率均大于84%。其中， 民勤地区地温预测效果最好， 预测值和观测值的相关系数达到0.91， 3 ℃以内的预测概率达到86%。日最高地温的预测值与观测值的相关系数高于0.8， 但误差平方和、 标准差较大。永昌地区日最高地温的模拟效果最好， 3 ℃以内的预测概率达到83%。日最低地温的预测与观测值的平均相关系数高于0.66， 3 ℃以内的预报概率高于83%， 但预测值略低。其中， 武威地区日最低地温的预测效果最好， 预测值与观测值的相关系数为0.72， 3 ℃以内的预测概率达到94%。研究成果可为有效弥补干旱、 半干旱区地温观测资料缺失和探讨其与局地气候的关系提供一些参考。     

南海北部西沙海槽沉积物管状黄铁矿特征及其形成机理*

南海北部西沙海槽S1站位的岩心柱沉积物中广泛发育自生矿物黄铁矿,其形态以管状为主,且具有内部中空的圈层结构。使用扫描电镜、电子探针、LA-ICP-MS、SIMS等测试方法研究了管状黄铁矿的形态及圈层结构,结果显示: (1)管状黄铁矿发育内部中空的圈层结构,其中内圈层(I_py)由莓球状黄铁矿呈五角十二面体紧密堆积组成,外圈层(O_py)由晶形较好晶粒较大的八面体黄铁矿组成,并混有沉积碎屑及钙质生物壳体;(2)内圈层和外圈层分别呈现出贫S富Fe和富S贫Fe的特征,其成因是甲烷渗漏造成的局部还原环境使得As进入黄铁矿中导致晶格空缺或被扭曲,从而促进Ni、Co、Cu、Zn、Pb等微量元素的掺入;(3)内圈层、外圈层发生了明显的硫同位素分馏现象,内圈层中 δ³⁴S 平均为-37.8‰,外圈层中 δ³⁴S 平均为-29.3‰。研究认为,管状黄铁矿作为曾经甲烷渗漏的通道,其生长机制可分为3个阶段: (1)气水通道形成阶段: 向上运移的甲烷流体在沉积物孔隙中逐渐形成气水通道;(2)外圈层形成阶段: 当向上运移的甲烷与硫酸盐发生甲烷厌氧氧化时,逐渐形成晶体较大、晶形较好的八面体黄铁矿外圈层;(3)内圈层形成阶段: 随着甲烷浓度逐渐降低,在气水通道中的微生物作用下,剩余甲烷与向下运移的硫酸盐继续反应形成莓球状黄铁矿内圈层。因此,南海北部的泥岩中大量发育的管状黄铁矿常常与地层中甲烷水合物的存在有关。     

Finite-difference model of land subsidence caused by cluster loads in Zhengzhou,China

Groundwater exploitation has been regarded as the main reason for land subsidence in China and thus receives considerable attention from the government and the academic community.Recently,building loads have been identified as another important factor of land subsidence,but researches in this sector have lagged.The effect of a single building load on land subsidence was neglected in many cases owing to the narrow scope and the limited depth of the additional stress in stratum.However,due to the superposition of stresses between buildings,the additional stress of cluster loads is greater than that of a single building load under the same condition,so that the land subsidence caused by cluster loads cannot be neglected.Taking Shamen village in the north of Zhengzhou,China,as an example,a finite-difference model based on the Biot consolidation theory to calculate the land subsidence caused by cluster loads was established in this paper.Cluster loads present the characteristics of large-area loads,and the land subsidence caused by cluster loads can have multiple primary consolidation processes due to the stress superposition of different buildings was shown by the simulation results.Pore water migration distances are longer when the cluster loads with high plot ratio are imposed,so that consolidation takes longer time.The higher the plot ratio is,the deeper the effective deformation is,and thus the greater the land subsidence is.A higher plot ratio also increases the contribution that the deeper stratigraphic layers make to land subsidence.Contrary to the calculated results of land subsidence caused by cluster loads and groundwater recession,the percentage of settlement caused by cluster loads in the total settlement was 49.43%and 55.06%at two simulated monitoring points,respectively.These data suggest that the cluster loads can be one of the main causes of land subsidence.     

地缘政治视角下中亚“颜色革命”易发程度分析

基于地缘政治视角，分析本世纪初发生在原苏联地区“颜色革命”的诱发因素，认为美国根据其地缘战略格局对“颜色革命”发生地存在一定程度的主观选择性，国家内部经济、政治、社会等层面的矛盾也同样作为发生背景。在中亚地缘格局动态分析的基础上，结合中亚五国形势，从时间和空间双重维度对中亚地区未来发生“颜色革命”的可能性进行识别与评判，得出1) 整体来看，中亚近期内爆发“颜色革命”可能性较小，但从长远来看不能掉以轻心。2)土、乌未来稳定可期，塔、吉、哈需谨防“颜色革命”卷土重来。     

基于低成本单频u-blox接收机的GPS/BDS定向性能分析

针对高精度GNSS定向应用场景，通过实验对比对低成本单频u-blox接收机的数据质量和解算精度。结果表明，u-blox接收机GPS、BDS观测值的信噪比略低于测量型接收机；伪距精度分别为0.91 m、0.56 m，相位精度分别为1.35 cm、1.20 cm。在静态观测环境下，u-blox的定向精度可以达到航向0.2°/m和俯仰0.4°/m；动态环境下解算结果稍差，但也可以达到航向0.3°/m和俯仰0.6°/m，略低于高成本测量型接收机单频数据的实时动态定向精度。