开挖前降水引发基坑变形机制模型试验研究

现有基坑相关研究主要关注土方开挖过程引起的变形，认为围护结构变形起点是土方第1次开挖。然而，一些工程实测表明，基坑开挖前降水阶段即可引起围护结构及周边地层发生厘米级的变形。显然，未考虑开挖前变形的基坑监测数据将低估基坑施工的环境效应。为了研究基坑开挖前降水引发基坑变形的机制，开展了室内模型试验，对基坑开挖前降水过程进行了缩尺精细化模拟。通过微型降水井的设置与调控，模型试验真实再现了实际基坑降水过程中井流效应对围护结构受力变形的影响。试验过程中发现，随着降水的进行，坑外降水漏斗不断扩展，围护结构悬臂式侧移及坑外拱肩式地面沉降也随之产生。另外，降水导致墙前水压力明显减小，并诱发墙前侧向总压力重分布（以减小为主），围护结构为此发生指向坑内的悬臂式运动以寻求新的受力平衡，并通过墙后土体损失诱发坑外地层变形。     

桂林-阳朔地区DEM地形特征与岩性相关性分析及分类研究

地形地貌是岩性解译的重要信息,地形因子作为描述DEM数字曲面几何特征的定量指标参数,可用来定量化表达不同岩性所在地区地形地貌特征。本文以桂林-阳朔地区为研究区,研究地形因子数学、地质意义,建立岩性与地形因子组合间的定量关联,进而实现岩石类型划分。本文基于ASTERGDEM提取坡度、起伏度等12个地形因子,在分析各个地形因子地质意义基础上,通过聚类分析及方差分析的多元统计分析方法,研究各岩性地形因子特性及其关联性,建立研究区岩性之间的定量差异;此外,利用因子分析方法研究岩性分类过程中的主导因素,确定适宜岩性分类方法以实现定量化岩性分类。实验结果表明：不同岩性、不同地形地貌的地形因子（组合）之间具有显著差异,基于因子分析得到的宏观地形复杂度指数（MTI）以及微观曲率指数（MCI）对岩石类型的分类精度达77.36%。研究表明,地形复杂度等地形因子可用于岩性分类,采用因子分析方法可获取反映地形地貌宏观、微观特征的定量指标,且岩性分类效果良好。     

湍流度随高度的变化及其对城市宏观地形的依赖

分别构建广州主建成区垂直比例尺为1﹕2 000、1﹕1 000和1﹕500的3个建筑物模型，利用大型边界层风洞，在西北和东南两风向下，基于中性流模拟分析了复杂城市地形下湍流度随高度的变化及其对宏观地形的依赖。结果表明：风廓线指数α与不同高度的湍流度之间的关系密切，利用现有模型，根据4类粗糙度边界层和不同垂直比例尺，可确定相应的湍流度随高度变化模型的主要系数，预测精度高。城市地形下最大湍流度面发育在0~0.2 h之间狭窄的范围内。用湍流度形态指数β来表征湍流度随高度的变化，无论城市屋脊还是平坦地形，随着风程区的延伸，廓线的指数α升高，湍流度形态指数β降低。表明同一高度湍流度值具有由迎风区、丘顶区向背风区增高，沿风程逐渐增大的规律，对地形部位和风程的依赖性强，与来流翻越简单地形时的特征一致。     

大地水准面高的计算及其在海底地形反演中的应用

为充分挖掘海洋重力数据在反演海底地形中的应用潜力,尝试探索利用大地水准面高反演海底地形的技术途径,并以夏威夷—皇帝海山链拐点所在海区作为反演试验区进行验证。首先采用Belikov列推法计算伴随(缔和)勒让德函数,利用EIGEN-6C4地球重力场模型解算获取了分辨率为1'的大地水准面高格网数值模型;然后通过综合分析反演比例函数和转换函数特点、研究海区大地水准面高与海底地形的相干特性以及大地水准面高本身尺度特征,获得了利用大地水准面高反演海底地形的频段范围;最终以试验海区大地水准面高为数据输入,构建了相应的海底地形模型(BNT模型),并与ETOPO1等海深模型进行比对分析。试验结果表明:BNT模型检核差值在一倍均方差范围检核点数量占比70.60%,相比正态分布更加集中;BNT模型检核精度低于ETOPO1等海深模型;海深模型检核精度随着水深增加不断提升,水深小于1 000 m时,海深模型相对误差出现较大发散现象;计算海域ETOPO1模型精度最高,GEBCO模型和DTU10模型检核精度相当。     

黄土高原沟谷地貌发育演化研究进展与展望

黄土沟谷是黄土地貌中最有活力、最具变化、最富特色的对象单元,黄土高原千沟万壑的地貌形态以及触目惊心的侵蚀状态也让区域内沟谷地貌的形成、发育及演化问题成为研究中焦点及前沿性科学问题。近年来,诸多学者采用地学测年法、特征表达法、监测模拟法力图实现对黄土沟谷发育演化进程中“过去-现代-未来”的科学认知。这些研究在相当程度上丰富了黄土沟谷发育过程的认知。本文梳理了黄土高原沟谷地貌演化相关研究的现状,并从黄土高原地貌演化、黄土沟谷发育、基于DEM的沟谷信息提取与表达等研究进行了系统的回顾、梳理与分析。此外,本文提出“黄土沟道剖面群组”概念与方法,试图从新的视角审视黄土沟谷地貌发育演化过程。沟道剖面在黄土沟谷发育演化进程中传递物质能量和累积地形动力,并通过径流节点的串联实现剖面群的连接与组合,形成独特的剖面“群组”模式;该沟道剖面群组是集黄土沟谷地貌特征与过程于一体的综合信息集成体,其三维空间结构是对黄土沟谷地貌发育演化的高度抽象与映射,并可望进一步丰富黄土高原数字地形分析理论与方法体系,为黄土高原黄土地貌成因机理与空间分异格局带来创新的认识。     

基于随机森林的光子计数激光雷达点云滤波

新一代星载激光雷达卫星ICESat-2首次采用了微脉冲光子计数激光雷达技术,由于单光子探测的灵敏性导致数据在大气和地表下层产生了大量噪声,因此对光子计数激光雷达点云数据实现信号和噪声的分离是开展进一步应用研究的前提和基础。本文选择美国俄勒冈州和弗吉尼亚州2个研究区,采用MATLAS数据,根据光子点云数据的特点构造了12个光子点云特征,对所构造的特征利用随机森林进行变量筛选,用机器学习方法对光子点云进行分类,并将建立好的模型推广到整个研究区。研究结果表明,本文构建的分类器分类总精度达到了96.79%,Kappa系数为0.94,平均生产者精度和用户精度分别为97.1%和96.8%。在相对弱噪声、平坦地形区域和强噪声、复杂地形区域都取得较好的分类结果。本文结果显示了基于少量样本通过机器学习的方法构建模型,可以推广到较大范围区域的光子点云分类应用中。     

基于点云数据的改进四叉树空间索引研究

随着测绘行业的不断发展,三维激光扫描技术已经成为地理信息产业中不可或缺的重要组成部分~([1]),然而点云庞大的数据量给处理带来了一定的困难。本文针对运用车载移动测量系统所获取的海量点云数据,采用了一种基于编码改进四叉树索引的点云数据组织处理方法。结果证明该方法提高了创建索引的速度,减少了树的深度以及数据的冗余量,并基于此编码进行最邻近查找,具有可行性和有效性。     

基于车载LiDAR点云联合特征的道路边界提取研究

针对基于车载LiDAR点云数据的道路边界提取存在的问题,该文提出一种基于联合特征且能适应多种道路环境的道路边界提取方法。首先依据移动测量系统的航迹,按照设定宽度对道路数据进行分段,排除道路外侧无用数据;再对每段数据采用布料模拟滤波(CSF)算法分离地面点和非地面点,通过强度中值滤波去除地面点的椒盐噪声;然后计算点云局部邻域高差梯度和回波强度梯度构成的联合特征,依据设置阈值提取道路边界;最后通过欧氏距离聚类剔除部分非道路边缘点,细化道路边界,合并各段道路边界点云,得到完整的道路边界。选用代表性的城区道路、高速公路、乡村道路3种实验环境,验证了算法的鲁棒性。该研究对于扩展车载LiDAR在道路场景中的应用具有重要价值。     

基于正态云模型的吉林省耕地生态安全诊断

耕地生态安全评价中传统评价方法无法兼顾评价指标和评价结果存在模糊性和随机性,为了弥补此缺陷,将人工智能的正态云模型引入耕地生态安全评价中。借助正态云模型、熵值赋权法、实证研究法,基于Matlab 7. 1软件平台,构建吉林省耕地生态安全诊断PSR-EES框架体系,对2000—2016年吉林省耕地生态安全状况进行综合诊断。结果表明:(1)研究期内,吉林省耕地生态安全状况经历了"临界安全—较安全—临界安全—安全"的演化过程,整体呈趋好态势;(2)单一指标演化发展中,状态层和响应层多数指标优化趋势明显,压力层指标恶化较快。正态云模型实现了评价指标向耕地生态安全等级的不确定性映射,兼顾了评价指标和评价结果存在的随机性和模糊性,使评价结果更具客观性,适用于耕地生态安全评价。