综合集成高精度智能微震监测技术及其在深部岩石工程中的应用

通过微震技术获取更多的岩石工程灾害演化过程微震信息,自动识别岩石破裂微震信息,自动精准定位岩石破裂的位置,为灾害分析、预警与防控提供理论与技术支撑,一直是科学家和工程师研究的热点与难点。针对这些难点,研发了传感-采集-传输一体化集成技术、32位A/D与元器件联合降噪采集技术、微震信号递归STA/LTA-BP神经网络综合识别方法以及基于PTP高精度时间同步策略的速度模型数据库速配微震源定位算法,并对这些技术进行了综合集成,提出了综合集成高精度智能微震监测技术。目前该技术已在国内外多个深部岩石工程进行了应用。应用结果表明,该技术既可应用于岩爆、冲击地压等动力型灾害监测,又可应用于岩石工程开挖(开采)围岩稳定性监测,还可推广应用于矿产资源防盗采监测,一定程度上提升了岩石工程灾害演化过程微震信号的捕获能力、岩石破裂微震信号的识别能力和微破裂源的定位精度,推动微震监测技术朝着岩石工程灾害自动监测、分析与智能预警方向快速发展。     

综合集成高精度智能微震监测技术及其在深部岩石工程中的应用

通过微震技术获取更多的岩石工程灾害演化过程微震信息,自动识别岩石破裂微震信息,自动精准定位岩石破裂的位置,为灾害分析、预警与防控提供理论与技术支撑,一直是科学家和工程师研究的热点与难点。针对这些难点,研发了1）传感-采集-传输一体化集成技术;2）32位A/D与元器件联合降噪采集技术;3）微震信号递归STA/LTA-BP神经网络综合识别方法;4）基于PTP高精度时间同步策略的速度模型数据库速配微震源定位算法,并对这些技术进行了综合集成,提出了综合集成高精度智能微震监测技术。目前该技术已在国内外多个深部岩石工程进行了应用,应用结果表明该技术既可应用于岩爆、冲击地压等动力型灾害监测,又可应用于岩石工程开挖（开采）围岩稳定性监测,还可推广应用于矿产资源防盗采监测,一定程度上提升了岩石工程灾害演化过程微震信号的捕获能力、岩石破裂微震信号的识别能力和微破裂源的定位精度,正推动微震监测技术朝着岩石工程灾害自动监测、分析与智能预警方向快速发展。     

综合集成高精度智能微震监测技术及其在深部岩石工程中的应用

通过微震技术获取更多的岩石工程灾害演化过程微震信息,自动识别岩石破裂微震信息,自动精准定位岩石破裂的位置,为灾害分析、预警与防控提供理论与技术支撑,一直是科学家和工程师研究的热点与难点。针对这些难点,研发了1）传感-采集-传输一体化集成技术;2）32位A/D与元器件联合降噪采集技术;3）微震信号递归STA/LTA-BP神经网络综合识别方法;4）基于PTP高精度时间同步策略的速度模型数据库速配微震源定位算法,并对这些技术进行了综合集成,提出了综合集成高精度智能微震监测技术。目前该技术已在国内外多个深部岩石工程进行了应用,应用结果表明该技术既可应用于岩爆、冲击地压等动力型灾害监测,又可应用于岩石工程开挖（开采）围岩稳定性监测,还可推广应用于矿产资源防盗采监测,一定程度上提升了岩石工程灾害演化过程微震信号的捕获能力、岩石破裂微震信号的识别能力和微破裂源的定位精度,正推动微震监测技术朝着岩石工程灾害自动监测、分析与智能预警方向快速发展。     

陆地水循环过程的综合集成与模拟

在气候变化与人类活动的影响下,陆地水循环过程发生了明显改变,并导致了一系列资源环境问题。深入认识陆地水循环过程的变化机理,发展陆地水循环过程综合集成模拟技术,预估未来陆地水循环的变化趋势,是当前水循环研究面临的重要任务。主要关注人类活动影响下的大尺度(大河流域或大陆尺度)陆地表层系统水循环模拟,梳理了近年来陆地水循环过程综合集成与模拟相关的研究进展,指出当前大尺度陆地表层系统水循环模拟模型的主要问题是对自然过程与人类活动过程间相互作用描述不足,以及人类活动参数化方案的不完善。因此,完善人类活动参数化方案,构建陆地水循环过程的综合集成模型,是模拟研究的重要发展方向之一。同时,考虑多要素过程的综合集成模型有助于解释气候变化与人类用水活动影响水循环变化的关键机制,为探索变化环境下陆地水循环变化成因及其效应提供理论与实践基础,其结果将为区域水资源配置及应对全球变化的战略决策提供科学依据。     

矿井水情监测与水害风险预警平台设计与实现

任何矿井水害事故均会显现不同的预兆,为夯实水害智能预警基础,明晰了感知、辨识、评估、预测及相互逻辑关系的系统建设内涵,针对不同水害类型,根据其突水机理不同,设计三大类多模式水害典型场景,建立相应突水判据,提出了确定性理论精确预测与包括大数据及深度学习在内的非确定性趋势推测两类预测方法,为智能预警系统的预测预报、预警准则及阈值设置奠定理论基础。以陕西省彬长矿区亭南矿为例,建立了动态信息、静态信息及关联信息的指标体系,将地面水文动态监测单元、井下水情环境监测单元以及采掘工作面采动动态监测单元集成,构建原位采集和突水要素预兆感知系统,实施基于关键层电性参数动态监测、关键部位单点或多点多参数监测联合布置的突水前兆信息精准获取方案,采用确定性模拟模型和非确定性智能模型,实现水害预测预警功能,基于多源数据融合和空间联动分析技术,预警系统实现了井上下全空间水害风险预警“一张图”的可视化展示。实践表明,监测预警平台理论基础扎实,预测预警效果显著。      

地下水水质评价方法综述

地下水水质评价是地下水资源评价的重要内容,目前有关地下水水质评价的方法与观点众多,总体上可归纳为模糊综合评价法、灰色系统法、模型法和理论法4类9种评价方法,它们各具特色,也有各自的适用范围和局限性.为使地下水水质评价更加准确和实用,在模型构建上应尽量避免人为因素,充分运用3S技术对地下水实行动态监测,采用集成方法进行计算和评价.     

基于分批估计算法的大坝监测数据融合

针对大坝监测系统的多传感器特征,为了综合评估大坝的工作性态,需要对多源信息进行互补集成,文中引入分批估计算法研究大坝监测信息的多传感器数据融合问题,通过算例分析表明,该方法简单可行,可用于工程实际中。     

基于Virtual Globe的地质灾害监测数据集成及可视化

应用Virtual Globe技术和面向服务的软件构架SOA模型.通过综合分析地质灾害的空间数据和业务数据的特点,确定了不同数据类型之间的联系与服务方式.构建了一个地质灾害监测预警三维可视化数据集成框架,实现地质灾害空间数据和业务数据的集成和地质灾害相关信息的三维可视化显示.开发了基于B/S模式的华蓥山地质灾害监测预警...     

自然资源要素综合观测一体化平台建设探索与实践

自然资源要素综合观测一体化平台是集站网运维管理和观测数据采集、传输、保存、挖掘、共享及成果产品于一体的平台,是观测站网的核心。从总体框架、管理系统、特点及优势3方面介绍了自然资源要素综合观测一体化平台的建设情况;结合开展项目,通过数据集成、多源数据融合和模型加载应用阐述了自然资源要素综合观测一体化平台的建设实践;最后,对一体化平台今后工作的重点、方向和技术应用进行了展望。     

工程地质学的大成综合理论

工程地质学工作大多涉及系统工程问题,综合集成应是必需的技术路线.多元知识,即多学科的综合集成道路已得到普遍共识.作者提出,工程地质学需要发展大成综合理论,即多源知识的综合集成.钱学森在研究复杂巨系统中考虑到推理、经验和实测信息的集成,并称之为大成综合(Meta-Synthesis).本文从工程地质实践出发,指出大成综合...     

黄河源区水文预报的关键科学问题

黄河源区水文预报对龙羊峡、刘家峡等黄河上游梯级水库群的洪水资源化调度乃至整个黄河流域的水旱灾害防御都起着举足轻重的作用。然而,由于降水的地面观测严重匮乏、且缺少适用于高寒山区的专用水文模型,源区水文预报成为长期困扰黄河洪水/径流业务预报的难题。在回顾国内外相关研究的基础上,从高海拔缺资料地区的降水观测与降水预报、寒区水文模型构建与气象水文耦合系统集成、高原降水发生的气象成因与形成机制3个方面,评价了黄河源区水文预报的当前现状与技术水平,提出了黄河源区水文预报面临的关键科学问题;指出新一代多源降水信息融合与同化、高寒区特殊产汇流模型构建、无缝隙气象水文集合预报、强降水与连阴雨的多影响天气系统解析等,是当前黄河源区水文预报的研究重点与发展方向。     

考虑荷载方向效应的软硬相间层状岩体综合变形模量取值研究

基于整体受力特征,提出用综合变形模量来表征多层层状岩体的整体变形效应。通过工程实例,建立体现各项异性特性的软硬相间层状岩体综合变形模量理论模型。采用弹性力学分别推求受力方向平行、垂直以及与层面呈任意角度情况下多层层状岩体综合变形模量理论解,并检验理论解一致性。推导受力方向平行层面的综合泊松比理论解和受垂直层面剪应力作用的综合剪切模量理论解。室内分别建立层面倾角为0o、30o、60o、90o的软硬相间层状岩体地质模型,试验获得其综合变形模量。对比分析试验值和理论计算值,两者差别在4.20%～8.77%之间,验证理论解的正确性。从理论分析和试验角度,研究工程荷载方向效应对层状岩体变形特性的影响,丰富完善现有层状岩体力学参数研究理论和技术方法。     

土壤水分与干旱遥感研究的进展与趋势

对土壤水分和干旱遥感监测的国内外发展情况进行了回顾,依据土壤水分和干旱遥感监测的原理,围绕着可见光与近红外、热红外、微波光谱波段的使用,分别以土壤和植被为观测对象,对国内外土壤水分与干旱遥感现状与发展趋势进行讨论。重点对微波遥感土壤湿度的算法发展和研究趋势进行了较详细的论述。在总结国内外土壤水分遥感监测研究实验中所用过的方法与原理的基础上,对目前遥感监测土壤水分研究领域的重点、难点和未来的发展方向进行了评述。土壤水分遥感监测是一个复杂的间接过程,波段及变量选择、传感器的性能等因素对土壤水分监测是至关重要的,土壤的各种理化性状、地形的分异作用以及气候变化和人为的土壤管理措施对土壤水分均有不同的影响,地表特征与土壤水分也存在着一定的相关性。改进的热惯量法和作物缺水指数法是当前土壤水分遥感监测中较为成熟的方法。GIS技术的广泛应用、土壤水分遥感监测模型的优化。微波遥感的应用将是该领域的重点研究方向。     

新疆索拉克地区成矿信息要素遥感解译研究及应用

本文采用多源遥感数据,在新疆阿尔金成矿带的索拉克地区开展成矿信息要素遥感解译.通过综合研究成矿信息的遥感地质特征、遥感影像特征、遥感蚀变矿物信息特征,进一步构建遥感解译找矿模型.利用该找矿模型,在索拉克周边区域圈定多金属找矿预测区.通过野外查证,新发现铜、金等多金属矿化线索,取得较好的找矿效果.     

基于BIM技术的地铁基坑工程施工仿真模拟方法

如何在地铁基坑施工过程中充分利用复杂地质和工程结构的多源异构信息,实现施工数字化建造是地铁工程建设中的一个难题。通过提出建筑信息模型（BIM）定制化思路,有效集成工程结构体和岩土体模型,建立岩土体开挖与结构体施作同步进行的基坑施工仿真模拟方法,来解决这一难题。采用工业基础类（IFC）标准,分别针对地质体和工程结构进行扩展和定义,构建基于IFC标准的基坑工程基础数据体系。在Autodesk软件平台上,研发基坑结构构件库和参数化构件建模技术,创建自定义的基坑结构建模插件。构建基于钻孔数据的三维地质建模方法,建立面向施工过程的地质模型动态剖切方法,将地质模型离散划分不同开挖阶段的三维地质块体,形成基坑分阶段施工三维地质模型。在此基础上,研究地质体与结构体融合的拓扑重构算法,构建基坑多阶段开挖一体化集成BIM模型,动态加载施工进度信息,形成基于BIM技术的地铁基坑工程施工仿真模型和模拟方法。最后,通过工程实例展示所提出的仿真模拟方法的可行性与有效性。     

基于GML的国土规划多源异构数据集成模型

国土规划所需的数据来自于土地、水、矿产等多主题数据,数据生产、存储、调用的方式具有多样性,给数据集成应用带来了极大的困扰。为了解决这个问题,在分析地理标记语言(GML)格式特征的基础上,提出了一种基于GML的国土规划多源异构数据集成模型,分析了基于该模型的多源异构数据集成技术流程,实现了Map GIS数据、Arc GIS数据向GML数据的转换和集成分析。实践验证,该方法在一定程度上可满足国土规划应用的需求。     

龙江流域下游南岸段遥感干旱监测研究

针对龙江流域下游南岸段干旱缺水的自然灾害现象,文章建立了新的基于温度植被干旱指数（TVDI）的遥感监测信息模型,并建立了干旱分级标准．经过反复试验结果表明,该干旱遥感监测模型对于区域性的干旱监测具有较好的实用性,可广泛用于干旱的监测、评估及预报工作.     

基于WebGIS的地面沉降监测预警信息系统构建的研究

首都地质资源环境承载能力监测预警平台,将建成为地质勘查管理与服务的"智慧型"大数据平台,其中地面沉降监测预警信息系统是平台的重要组成部分,与当前平台已实现了初步的集成、整合。而WebGIS技术是传统GIS在网络上的延伸和发展,也是监测预警平台搭建的关键技术之一。本文重点研究了以Arc GIS Server构建的地面沉降监测预警信息,采用分布式体系结构,技术手段上使用B/S模式,以ArcGIS API For Java Script搭建框架,实现空间数据的展示、交互、分析等功能,为加快推进首都地质资源环境承载能力监测预警平台建设,提供技术支撑和前期探索。     

城市区域三维地质结构模型建设与集成方法

大区域高精度城市三维地质模型可以实现多源数据有效集成,提升城市地质工作成果的可视化表达能力。本文剖析了交叉折剖面、多源交互式复杂地质体建模等适用于城市地质三维建模的技术方法,并对每种方法的适用性及优劣势进行了详细的描述。以GeoBGS平台为基础,利用不同数据模型的特点,通过标准化钻孔数据库、基准钻孔库、基准剖面库及地层模型的建设实现了通州区范围的土壤环境、地下水环境、地面沉降等多专题信息地质模型。将多专题地质模型进行集成显示和分析,构建了通州区域三维地质集成模型展示系统。为满足空间一体化表达的应用需求,通过空间配准、坐标系统转换及地下模型的拓扑修复,确保了地上地下一体化模型在同一坐标系下的无缝集成。     

多源异构地质数据集成方法应用研究

大数据技术的高速发展为地质数据挖掘与分析带来了新的机遇。借鉴大数据技术的思想,提出了一种多源异构的地质数据集成方法,为数据挖掘、地质数据信息化服务提供了技术基础。针对北京周口店研究区,建立了其野外地质三维综合信息平台,将各类地表、地质体、地质信息等结构、半结构、非结构数据集成到统一的平台系统中,实现了研究区域相关地质数据的集成管理、可视化浏览、查询与分析,为大数据方法在地质领域的应用提供了新的思路。