月表线性构造自动提取新方法研究:以澄海地区月岭为例

月岭作为月球表面上最常见的线性构造之一,可以反映月球区域性的构造特征和应力状态,对研究月球地质演化有着重要意义。前人对线性构造的解译方式通常是以人工目视解译为主,应用遥感影像数据和激光高度计数据等对月表线性构造进行解译和提取。随着数据精度的提高,以及对研究效率的要求,形成一种行之有效的线性构造自动提取方法具有必要性。文中以地形曲率为原理,借鉴前人应用地形曲率提取地表特征线的方法,以“嫦娥一号”CCD2C影像数据和LOLA激光高度计数据和LRO的宽视角影像数据为基础,以澄海为研究区域,进行线性构造的自动提取。研究区试验结果表明,文中提出的基于地形曲率的方法是可行的,并与人工解译的月岭结果进行对比,发现精确度更高,反映地形变化更为明显,为进一步研究构造演化提供基础,提高解译效率和精度。     

西准噶尔地区多源遥感信息的线性构造提取与定量分析

夹持在近东西向额尔齐斯断裂和天山走滑断裂系统之间的西准噶尔地区,经历了自晚古生代晚期以来长期复杂的陆内构造变形历史。线性构造的长度、方向以及空间分布能够反映构造变形的强度和样式,指示应力作用的方式。本文选取新疆西准噶尔地区为研究区,利用ASTER、Landsat等多源遥感数据通过彩色合成、主成分分析、波段比值和Sobel滤波等增强显示断裂构造在遥感影像上的空间分布和光谱信息,并利用Canny边缘检测与人工解译相结合的方法提取研究区内线性构造;运用地质统计学的原理和方法对提取出的线性构造进行定量分析。结果表明,研究区内依长度优选方位确定的主断裂走向为N50°～60°E,代表了区域一级构造即达拉布特断裂展布的方位;依线性构造数量优选方位确定的次级断裂走向为80°～90°(近东西向),代表了区域三级构造的方位;介于以上两者之间的线性构造,即数量与长度均适中的线性构造,代表了区域二级构造的方位。线性构造的区域分布,揭示了在南北向主压应力作用下,西准噶尔地区构造体系的组成与构造变形特征。由此说明,多源遥感信息提取的线性构造定量分析,对于区域断裂构造体系的厘定具有重要意义。     

月球线性构造分类体系研究

月球线性构造是月球科学研究中的重要组成部分,建立月球线性构造分类体系是月球地质图编研的关键。前人对月球线性构造的分类研究主要基于月表的形貌特征,划分的线性构造类型参差不齐,尚未形成一个公认的、规范的、具有普适性的线性构造分类体系,以至于分类结果的可对比性差、参考性和易操作性较低,不利于月球线性构造纲要图的编制。并且月球线性构造的概念混乱、术语不统一,存在"同物异名、同词异义、异词同义、涵义不明"的现象,不利于全球性的统一制图和成果的展示及使用。鉴于此,本文采用多指标组合的分类方法,以成因机制和形貌特征作为主要指标,兼顾物质组成,再结合线性构造形成的动力学机制,建立了符合月球动力学演化背景的、统一规范的线性构造类型划分的新方案,避免了单以形貌特征为依据来分类出现的混乱状态,具有较好的科学性和可操作性。将月球的线性构造类型划分为:内动力地质作用形成的线性构造,包括皱脊、月溪、地堑、断裂;外动力地质作用形成的线性构造,包括坑缘断裂和坑底断裂,以及多成因机制、多动力来源作用形成的特殊类型如坑链等。在此基础上,并利用多源遥感数据建立了易于判别且具有代表性的线性构造识别标志,可为全月球线性构造的统一制图提供识别依据。     

遥感卫星图像中线性地质特征的自动提取

从卫星遥感图像上识别和提取与地质构造有关的线性特征是遥感技术在第四纪地质学中的一个很重要的应用方向。现有的遥感技术多采用单波段遥感图像,提取的线性特征通常不够完整。本文介绍一种用多波段遥感图像提取线性地质特征的方法。此方法采用作者研究开发的一种线性特征网络提取和分析系统,称为LINDA系统。结果表明,多波段线性特征提取方法比已有的单波段方法得到了更为满意的线性特征结果。     

遥感卫星图像中线性地质特征的自动提取

从卫星遥感图像上识别和提取与地质构造有关的线性特征是遥感技术在第四纪地质学中的一个很重要的应用方向。现有的遥感技术多采用单波段遥感图像,提取的线性特征研究开发的一种线性特征网络提取和分析系统,称为ＬＩＮＤＡ系统。结果表明,多波段线性特征提取方法比已有的单波段方法得到了更为满意的线性特征结果。     

多光谱影像波段比值法消除地形阴影的定量分析

在地形起伏较大的地区获取遥感影像时,由于地形效应的存在,阴影的产生几乎是不可避免的。为此,对多光谱图像进行波段比值处理,减弱或者消除地形阴影的影响,提高遥感影像的识别与分类精度,并对处理后的图像进行质量评价,为选择最佳处理方法提供参考。结合数字高程模型(DEM)对山区遥感图像进行分区,对分区结果进行各种波段比值运算,消除地形阴影;以信息熵作为质量评价指标,对比值处理消除地形阴影后的结果进行定量分析,研究处理结果与所选比值处理方法之间的联系。结果表明,波段比值处理可以减弱或者消除地形阴影的影响,与单波段比值处理和线性波段比值处理相比,非线性波段比值处理后图像的信息熵增强最大。     

线性体自动提取技术在赤城—喇叭沟门地区金矿遥感解译中的应用

本文介绍了一种应用TM数据资料进行快速、直接、简单的线性体自动提取技术,建立了完成线性体自动提取的参数模型,并在赤城—喇叭沟门地区金矿遥感解译工作中取得了良好的应用效果。     

基于多特征空间的遥感信息自动提取方法

根据目视判读的原理提出了基于多特征空间的遥感信息自动提取方法,将地物在地理空间和影像空间的多种特征空间要素分为光谱特征空间、形状特征空间、干扰特征空间和区域地学特征空间.通过对多特征空间的数学描述和计算机处理实现遥感信息的自动提取.基于多特征空间的遥感信息自动提取方法是一种对人脑判读的计算机模拟,可以提高专题信息的提取效率,是对影像空间符号化的一种尝试,如果实现了多特征空间的完全数学表示就能够实现遥感信息的自动提取.     

基于多尺度区域卷积神经网络的露头孔洞自动提取

碳酸盐岩储层解释与评价的一个重要内容是确定其孔隙空间特征,野外露头是地下储层的真实刻画,对野外露头进行孔洞的自动化提取与其参数定量表征具有重要意义。在深度学习Mask-RCNN模型基础上进行改进,提出一种基于多尺度的区域卷积神经网络孔洞检测新方法,并通过两种方式进行准确度分析,第一种是将该方法的孔洞提取结果与OSTU分割法、分水岭分割法、BP神经网络法、支持向量机法以及Mask-RCNN的孔洞提取结果进行比较,其结果显示该方法有更高的检测准确度;第二种是通过该方法提取的孔洞结果计算洞数量、面孔率和洞面积均值三个孔洞特征参数,以人工提取结果为参照,比较得到洞数量准确度在88%以上,面孔率准确度在93%以上,洞面积均值准确度在93%以上。最后将提出的方法应用于峨边先锋灯二段的数字露头剖面孔洞自动识别,并分层计算孔洞参数,定量分析其分布特征,为该露头碳酸盐岩储层评价提供了依据。     

基于GIS的线性构造异常和裂缝综合分析

笔者旨在依靠重磁、遥感、GIS信息综合分析等技术手段,从宏观裂缝描述、成因分析、发育规律等方面开展多尺度碳酸盐岩裂缝发育区线性异常的综合研究,寻找不同尺度断裂、裂缝间的空间关系,作出对储层裂缝方位及发育带的预测。提出了运用重磁与遥感多元信息复合技术进行裂缝解释的思路和方法,以哈萨克斯坦阿克纠宾地区扎纳若尔和俄罗斯尤罗伯钦—托霍姆碳酸盐岩油田为例,阐明了地球物理线性异常反映的断裂和宏观裂缝的表征意义,剖析了线性异常数量化分析方法,研究了地球物理场和线性异常的分布特征,建立了研究区宏观裂缝发育模式。     

月表澄海—静海区遥感地质分析

月海盆地作为月球表面重要的地貌单元,分析其玄武岩喷发历史和构造作用,对于了解月球演化有着重要的意义。文中以澄海和静海两个相连通盆地为研究区,通过对LRO的DEM数据进行处理,获得两个月海的地形特征。基于Clementine多光谱数据处理,提取TiO2、FeO含量和成熟度分布图。经过对嫦娥一号CCD影像数据并结合LRO和LO全色波段影像的解译,提取了研究区126条月岭和114条月溪,并对比Cle-mentine提取的重力分布图,对其展布形式进行研究。综合分析结果表明,两个盆地虽然相邻连通,但岩性和构造分布有着明显的差别,玄武岩喷发不同期次界限明显,且澄海玄武岩年龄普遍晚于静海,相通处玄武岩与静海北部玄武岩同源。澄海中的线状构造展布形式与静海中的明显不同,呈现出一定规律,与质量瘤的有无及重力展布形式有关。     

深基坑复合支护结构监测分析

某商业广场深基坑支护采用人工挖孔、排桩加锚杆及钢支撑联合支护结构形式。文章较详细地介绍了本次监测项目、运用的监测装备及其监测进程，并对支护桩水平位移、桩身内力、桩侧土压力及孔隙水压力的监测数据进行了科学分析。     

月表线性构造定量提取与演化分析:以静海月岭、月溪为例

线性构造是月球表面除环形构造外另一种重要的构造样式,呈线状延伸。月表线性构造种类繁多,其成因也具有多样性。它能反映全月球或者区域性的构造特征与应力状态,在某种程度上反应月球内部的地质信息,对研究月球的构造演化有重要的意义。文中以静海地区为例,经过对“嫦娥二号”CCD的影像数据及从中提取的DEM数据进行解译,提取出了284条月岭和71条月溪,并对月岭月溪进行分类和统计分析,然后结合静海地区线性构造的分布特征及坡度图、等值线图,分析其演化过程。结果表明,静海地区的月溪月岭大部分分部在西部高程较低的区域;静海盆地月溪的形成时间与盆地形成及玄武岩的填充时间大致相同,月岭的形成时间大致与撞击坑的形成时间相同;静海盆地中一端延伸至撞击坑的月岭形成模型属于火山成因模型中的堤坝模型。     

软基上沉入式大圆筒结构的水平承载力分析

大圆筒结构是一种适宜于软土地基上的新型港口水工建筑物,但目前对于软基上大圆筒结构的水平极限承载力尚缺乏合理的计算模式和分析方法.结合长江口深水航道治理二期工程,针对大圆筒结构设计方案提出了一种简便而实用的上限极限分析方法,采用有限元数值分析解验证了所提出计算方法的合理性,进而,据此进行了一系列变动参数比较计算,以此对大量的计算结果进行了系统的分析,所得到的数值计算结果与分析结论为工程设计提供参考依据.     

Boundary setting method for the seismic dynamic response analysis of engineering rock mass structures using the discontinuous deformation analysis method

Large deformations and discontinuous problems can be calculated using the discontinuous deformation analysis (DDA) method by solving time steps, and this method is suitable for simulating the seismic dynamic response of engineering rock mass structures. However, the boundary setting must be carefully analyzed. In this paper, four boundary settings for the DDA method are investigated. First, the contributions to the DDA equations for nonreflecting boundaries (including the viscous boundary and the viscoelastic boundary) are deduced based on the Newmark method. Second, a free‐field boundary is introduced in the DDA method with boundary grid generation and coupling calculation algorithms to accurately simulate external source wave motion, such as earthquakes. Third, seismic input boundary treatments are intensively examined, and the force input method is introduced based on nonreflecting boundaries. Finally, the static‐dynamic unified boundary is implemented to ensure consistent boundary transformation. The boundary setting method in the DDA method is discussed, and the suggested treatments are used to analyze the seismic dynamic response of underground caverns. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Investigation of highly efficient algorithms for solving linear equations in the discontinuous deformation analysis method

Large‐scale engineering computing using the discontinuous deformation analysis (DDA) method is time‐consuming, which hinders the application of the DDA method. The simulation result of a typical numerical example indicates that the linear equation solver is a key factor that affects the efficiency of the DDA method. In this paper, highly efficient algorithms for solving linear equations are investigated, and two modifications of the DDA programme are presented. The first modification is a linear equation solver with high efficiency. The block Jacobi (BJ) iterative method and the block conjugate gradient with Jacobi pre‐processing (Jacobi‐PCG) iterative method are introduced, and the key operations are detailed, including the matrix‐vector product and the diagonal matrix inversion. Another modification consists of a parallel linear equation solver, which is separately constructed based on the multi‐thread and CPU‐GPU heterogeneous platforms with OpenMP and CUDA, respectively. The simulation results from several numerical examples using the modified DDA programme demonstrate that the Jacobi‐PCG is a better iterative method for large‐scale engineering computing and that adoptive parallel strategies can greatly enhance computational efficiency. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

An oblique factor analysis solution for the analysis of mixtures

The problems involved in the factor analysis of data consisting of measurements of material quantity or proportion are discussed, and the inability of existing factor analysis solutions to properly model such data is pointed out. A new factor analysis solution using the linear programming technique is presented which properly analyzes mixture data. A numerical example is presented in which a body of suspended sediment grain-size distribution data is analyzed using the new factor analysis solution. FORTRAN-IV subroutines for computing this solution are included in an Appendix.     

Highly efficient iterative methods for solving linear equations of three-dimensional sphere discontinuous deformation analysis

The efficiency of solving equations plays an important role in implicit-scheme discontinuous deformation analysis (DDA). A systematic investigation of six iterative methods, namely, symmetric successive over relaxation (SSOR), Jacobi (J), conjugate gradient (CG), and three preconditioned CG methods (ie, J-PCG, block J-PCG [BJ-PCG], and SSOR-PCG), for solving equations in three-dimensional sphere DDA (SDDA) is conducted in this paper. Firstly, simultaneous equations of the SDDA and iterative formats of the six solvers are presented. Secondly, serial and OpenMP-based parallel computing numerical tests are done on a 16-core PC, the result of which shows that (a) for serial computing, the efficiency of the solvers is in this order: SSOR-PCG > BJ-PCG > J-PCG > SSOR>J > CG, while for parallel computing, BJ-PCG is the best solver; and (b) CG is not only the most sensitive to the ill-condition of the equations but also the most time consuming under both serial and parallel computing. Thirdly, to estimate the effects of equation solvers acting on SDDA computations, an application example with 10 000 spheres and 200 000 calculation steps is simulated on this 16-core PC using serial and parallel computing. The result shows that SSOR-PCG is about six times faster than CG for serial computing, while BJ-PCG is about four times faster than CG for parallel computing. On the other hand, the whole computation time using BJ-PCG for parallel computing is 3.37 hours (ie, 0.061 s per step), which is about 36 times faster than CG for serial computing. Finally, some suggestions are given based on this investigation result.