江苏省锡山市西部地区地下水资源计算模型研究

从地下水运动均衡原理的角度分析江苏省锡山市西部地区第Ⅱ承压含水层天然和现状开采条件下的地下水均衡要素.揭示了该区地下水开采与地面沉降的关系,其中现状开采条件下的75%～80%的开采量来自于粘性土层的压密水量.根据地面沉降的发生机理剖析地面沉降严重发育地区忽略地面沉降影响因子建立的地下水资源计算模型中存在的问题针对存在的问题,提出了地下水可开采资源合理的计算方法,并对融有地面沉降影响因子的地下水资源计算模型的可实现性进行了分析.     

油气藏水力压裂计算模拟技术研究现状与展望

水力压裂技术是油气藏尤其是页岩气开发中的核心技术,利用数值模拟方法进行压裂优化和产能预测又是水力压裂成功的关键。本文首先介绍了水力压裂技术的发展历程。然后从计算模型(二维模型、拟三维模型和全三维模型)和数值模拟方法(基于连续介质和基于非连续介质)两方面对油气藏开发领域的水力压裂计算模拟技术进行较全面的总结。最后,从以下3个方面指出现今研究的不足并提出了进一步的研究建议:(1)全三维模型的完善-全三维模型应当与真实的工程参数和监测数据结合,用于校正模型本身,而校正后的全三维模型又可预测和优化新的现场水力压裂作业; (2)数值模拟方法的选用-已有的水力压裂数值模拟方法种类繁多,需要针对各种方法的适用范围、计算效率和模拟效果等,进行全面的比较和优化; (3)页岩储层中天然裂缝网络的数值模拟-天然裂隙网络加剧了页岩储层力学性质的各向异性,同时水力裂缝沟通天然裂缝活化扩展是有利于储层的增渗增产,对压裂缝网的形态、尺寸和连通率等起着至关重要的作用。因此,数值计算过程中综合考虑页岩储层中天然裂缝与水力裂缝的相互作用,将是未来水力压裂模拟的热点。     

Frequency‐domain waveform modelling and inversion for coupled media using a symmetric impedance matrix

To simulate the seismic signals that are obtained in a marine environment, a coupled system of both acoustic and elastic wave equations is solved. The acoustic wave equation for the fluid region simulates the pressure field while minimizing the number of degrees of freedom of the impedance matrix, and the elastic wave equation for the solid region simulates several elastic events, such as shear waves and surface waves. Moreover, by combining this coupled approach with the waveform inversion technique, the elastic properties of the earth can be inverted using the pressure data obtained from the acoustic region. However, in contrast to the pure acoustic and elastic cases, the complex impedance matrix for the coupled media does not have a symmetric form because of the boundary (continuity) condition at the interface between the acoustic and elastic elements. In this study, we propose a manipulation scheme that makes the complex impedance matrix for acoustic–elastic coupled media to take a symmetric form. Using the proposed symmetric matrix, forward and backward wavefields are identical to those generated by the conventional approach; thus, we do not lose any accuracy in the waveform inversion results. However, to solve the modified symmetric matrix, LDLT factorization is used instead of LU factorization for a matrix of the same size; this method can mitigate issues related to severe memory insufficiency and long computation times, particularly for large‐scale problems.     

Application of Hilbert‐like transforms for enhanced processing of full tensor magnetic gradient data

Commonly, geomagnetic prospection is performed via scalar magnetometers that measure values of the total magnetic intensity. Recent developments of superconducting quantum interference devices have led to their integration in full tensor magnetic gradiometry systems consisting of planar‐type first‐order gradiometers and magnetometers fabricated in thin‐film technology. With these systems measuring directly the magnetic gradient tensor and field vector, a significantly higher magnetic and spatial resolution of the magnetic maps is yield than those produced via conventional magnetometers. In order to preserve the high data quality in this work, we develop a workflow containing all the necessary steps for generating the gradient tensor and field vector quantities from the raw measurement data up to their integration into high­resolution, low­noise, and artefactless two‐dimensional maps of the magnetic field vector. The gradient tensor components are processed by superposition of the balanced gradiometer signals and rotation into an Earth‐centred Earth‐fixed coordinate frame. As the magnetometers have sensitivity lower than that of gradiometers and the total magnetic intensity is not directly recorded, we employ Hilbert‐like transforms, e.g., integration of the gradient tensor components or the conversion of the total magnetic intensity derived by calibrated magnetometer readings to obtain these values. This can lead to a better interpretation of the measured magnetic anomalies of the Earth's magnetic field that is possible from scalar total magnetic intensity measurements. Our conclusions are drawn from the application of these algorithms on a survey acquired in South Africa containing full tensor magnetic gradiometry data.     

“智慧地图”体系构建研究

随着“智慧地球”“智慧城市”的发展,以及人类科学技术和对自然认识水平的提高,传统的空间信息显示与简单的数据存储、管理已不能满足我们对空间认知的需求,空间信息获取的广泛性、时效性、便捷性以及地图服务的智能化与人性化已经成为当前地图行业需求热点.同时,物联网、云计算等新兴信息技术的迅速发展所引爆的第三代信息革命为现代地图学的发展带来了新的契机.本文以地图学历史发展为主线,系统梳理“地图”的相关概念、内涵及技术理论,并结合当前经济、社会及技术背景,重新整合地图的发展需求、内涵及技术体系,提出一种全新的“智慧地图”概念,为现代地图学及数字地图技术的发展提供一种新的视角与理论方法框架.     

球体位错理论计算程序的总体设计与具体实现

本文详细介绍了球体位错理论计算程序的总体设计思想、 各类配套文件的具体内涵以及各类输出文件的物理含义, 同时介绍了程序的使用方法和注意事项, 为读者独立使用该程序提供参考。 球体位错理论计算程序主要由三部分组成: ① 位错格林函数计算程序, 基于具体的球对称地球模型提供离散的二维格林函数数值框架; ② 积分计算程序, 对离散的格林函数数值框架进行双二次样条插值运算, 并对四类独立位错源对应的格林函数进行适当组合, 从而计算出任意位置任意类型震源在地表产生的同震变形(含位移、 应变、 重力变化和大地水准面变化); ③ 辅助文件, 用于提供发震断层模型和计算点位信息。 一般情况下, 读者不需要理解位错格林函数计算程序和积分计算程序, 只需要对辅助文件提供的信息进行针对性改动, 就可以计算目标地震在目标观测站引起的同震变形。     

GPU加速的改进PAM聚类算法研究与应用

空间聚类是空间数据挖掘的重要方法,而K-Medoids是一种常用的空间聚类算法。K-Medoids聚类算法存在初始点选择问题,而且计算复杂。为了提高算法的有效性和时间效率,本文结合模拟退火算法思想,改进了传统的K-Medoids算法PAM,提出一种基于GPU计算的并行模拟退火PAM算法。类比矩阵乘法运算,定义了一种新的矩阵计算方法,可以有效减少数据在GPU全局内存和共享内存之间的传输,提高了算法在GPU中的执行效率。利用模拟退火算法搜索聚类中心点,保证了聚类结果的全局最优性。基于不同的数据集,将串行和并行模拟退火PAM算法以及已有的遗传PAM算法进行比较,结果表明并行模拟退火PAM算法聚类结果正确,且时间效率高。最后,应用本文改进算法对贵州省安监系统的安全监管隐患数据进行聚类分析,发现了隐患聚集中心,相关结果对政府的决策具有一定的实际应用价值。     

分组平差网格计算研究

分组平差是大地测量中一种常用的计算模型,是对大规模平差问题的一种分解,本身具有分布性的特征,适合于网格计算。本文首先通过对分组平差公式的分析,在几个步骤和层面上将其分解为若干子计算,然后提出子计算服务和子计算代理的概念,详细阐述了基本子计算、聚合子计算和工作流的概念,最后给出了并行工作流和串行工作流的实现途径。     

GIS的未来之我见

对当前地理信息系统的发展动态进行了分析,提出了未来GIS的发展呈现出的新特点、云计算GIS的发展趋势以及GIS和人们的生活密切相关.     

基于随机森林的PM2.5实时预报系统

针对我国当前重污染天气PM2.5浓度的实时预报问题,该文提出了一种基于随机森林算法的PM2.5浓度实时预报方法,并利用此方法对北京市地面空气质量监测数据和气象数据进行分析,建立了基于随机森林算法的PM2.5浓度实时预报模型。实验证明,该模型能够对72h内PM2.5浓度进行较高精度的实时预报,通过使用Spark分布式计算框架,能够有效降低算法耗时,文章基于此模型与Spark分布式计算框架建立了PM2.5实时预报系统。