基于成分关联区域相似度的面实体模糊匹配算法

空间目标匹配是空间数据库增量更新的第一步,也是关键一步.研究了基于空间目标匹配的变化信息的获取算法.通过研究空间数据中存在的不确定性问题,提出将模糊理论引入到空间目标匹配算法中.重点研究如何用模糊的方法解决空间目标匹配问题,并以面实体为例说明了具体匹配过程,提出了基于成分关联区域相似度的面实体模糊匹配算法.该算法利用成分关联区域的度量因子,确定模糊拓扑关系隶属度矩阵,进而量化隶属度矩阵,最终确定模糊拓扑关系分类.算法综合利用了图幅索引、成分关联因子等进行优化,简化计算复杂度,提高了算法效率.      

空间实体的拓扑构建

空间实体的拓扑关系是地理信息系统进行空间分析、决策支持的基础.拓扑关系的关键点在于拓扑结构的构建.首先介绍了点集拓扑理论, 归纳了有实际应用价值的各种拓扑关系, 分析了拓扑模型中的最基本拓扑元素和空间实体的关系; 然后提出了一种要素类的拓扑构建方法, 其算法以MAPGIS7.0空间实体的结构为依据, 主要体现要素分裂的思想.实践证明, 这些方法能够有效的构建空间实体的拓扑关系.      

基于方位角的多边形构建法在储量计算中的应用

在用容积法计算地质储量的过程中,含油面积的确定实际上是计算多边形的面积.在用坐标解析法计算多边形面积时,为保证多边形各顶点是有序排列的,提出了基于方位角的多边形构建算法.该算法原理是以主井为起点,向各副井作射线,求所有射线的坐标方位角,并把各个副井按照所对应的坐标方位角由小到大排序,从而得到有序的副井序列,将有序的副井依次连线,就构成了一个多边形.目前该方法已在生产中进行了推广应用.     

一种岩性提取新方法--光谱排序编码法

光谱排序编码法(SSE:Spectra Sort Encoding Algorithm)是在对目标光谱与地物光谱按光谱强度大小进行排序的基础上,计算两条光谱曲线的相似度,然后,根据相似度与识别误差进行编码,从而达到识别目标的目的.文章详细介绍了算法提出的背景、原理,并对算法在岩性提取中的精度进行对比验证,结果表明在识别误差从0到0.3变化的过程中,算法最高精度的平均值为1,平均精度的平均值为0.825.高精度是其进行岩性提取的基础,岩性端元提取对比试验的结果也证明它是一种有效的岩性提取算法.     

不连续岩体扩展有限元法的前处理

扩展有限元法是针对不连续问题提出的一种改进的有限元法,由于其计算网格独立于结构内不连续面,该方法十分适用于处理不连续问题,因此,该方法需能将不连续面和计算网格的几何信息转化为计算分析所需的单元拓扑信息的前处理。针对扩展有限元法在不连续岩体问题中的应用,系统地研究了二维扩展有限元解决不连续问题时单元拓扑信息生成等前处理问题,给出了单元拓扑信息自动生成算法,将不连续面和计算网格几何信息转化为计算所需要的单元拓扑信息,并在此基础上开发了不连续岩体二维扩展有限元法前处理程序。结果表明该算法和程序的适用性和正确性,同时还表明扩展有限元法在不连续岩体问题求解中有较好的应用前景     

基于有限结构面的三维复杂块体切割研究

岩体的块体结构和结构面网络模型生成,是进行各种力学分析和场分析的基础。详细研究了有限结构面进行复杂块体切割的过程,提出了相应的算法,并采用C++语言编写了相应的程序。为描述块体切割后的复连通特性,在块体数据结构中添加了有向壳的概念。结构面可以为简单的凸多边形,也可采用形态更加复杂的凹多边形。通过面-面求交线、交线环路搜索形成有向环、有向环包含关系分析形成有向面、有向面拓扑搜索形成有向壳和有向壳包含关系分析形成块体等过程,将有限结构面分别与各块体进行切割运算,形成进行块体切割的一般方法。在切割过程中将得到的有向环,有向面、有向壳和块体分别进行拓扑有效性校核,满足要求后得到最终的块体和结构面网络模型。选取4个算例来验证该方法的可行性。计算结果表明,该方法可以对复杂块体进行有效地切割,结构面可以选择包括凹形面在内的复杂多边形,方法具有普遍意义。     

应用OB-HMAD算法与光谱特性的遥感图像动态变化检测

在对图像动态变化情况进行检测的过程中,对原始图像的分割精度较低,导致检测结果存在较大误差。为此,应用OB-HMAD算法与光谱特性,进行自然资源遥感图像动态变化检测。在计算了影像各波段的光谱异质性和形状异质性特征值参量后,结合各波段对应的权重系数,考虑自然资源遥感图像的光谱异质性和形状紧凑度、形状平滑度,利用OB-HMAD算法对自然资源遥感图像进行多尺度分割处理。在图像动态变化检测阶段,根据自然资源遥感图像变化与光谱特征参数之间的关系,计算了各分割图像的曲率参数,通过计算曲率参数之差完成对目标图像参数动态变化的计算。实验结果表明,该方法应用下,图像NDVI、RVI和SAVI变化量的检测结果与实际值的误差分别仅为0.000 9,0.005 7和0.004 8。以上数据证明该方法完成了遥感图像动态变化检测,且检测效果较佳。     

贵州施秉县耕地质量等级与保护利用建议

针对车间的混合流水线调度问题（HFSP）存在智能算法寻优过程中节能目标即适应值评估代价高的问题,首先,通过分析车间节能模型建模的编码方式,提出一种基于矩阵编码机制的特征向量提取方法,引入核函数有利于极限学习机（ELM）求解节能目标。其次,对需要构建代理模型的改进多目标多元宇宙优化算法（IMOMVO）进行计算复杂度分析,建立了基于ELM的代理模型,设计数据驱动优化的车间节能目标算法框架。最后,基于均匀分布变量的拉丁超立方抽样,形成初始化样本,与BP算法进行预测性能验证和计算时间对比两个实验。实验结果显示,ELM算法的拟合优度为0.97381,预测性能指标均优于BP算法。单个适应值平均计算时间为5.4×10-4 s,仅为真实求解的18.5%。说明ELM在车间节能目标预测问题具有良好的效果。     

基于改进残差法的定向钻孔雷达三维成像算法

钻孔雷达是探地雷达的一种。传统的钻孔雷达可以确定目标地质体的深度,却无法判定目标地质体的精确方位;定向钻孔雷达不仅可以确定目标地质体的深度,还可以精确地确定目标地质体的方位。本文研究的定向钻孔雷达包括1个发射天线和4个接收天线。本研究通过增加移动窗口,进行窗口内的方位识别计算来实现残差法的改进。传统的残差法只能对一个目标进行方位识别;改进后的残差法可对井眼周围任意多个目标进行方位识别,并且利用4个接收天线所接收到波形的不同来确定目标地质体的精确方位,并开发了三维成像算法。最终利用模型得到合成数据,求得方位角,结合方位角进行三维成像,三维成像结果中井眼的正东方向和正南方向都有一个明显的异常,与原模型吻合良好。     

基于足球联赛竞争算法-投影寻踪-云模型的水资源短缺风险评价

为客观衡量水资源短缺风险评价过程中的随机性与模糊性,将正态云模型引入水资源短缺风险评价,建立足球联赛竞争算法-投影寻踪-正态云评价模型,以云南省各州市水资源短缺风险评价为例进行实例研究。从水资源等系统遴选20个指标构建水资源短缺风险评价指标体系和分级标准,采用云模型正向发生器计算水资源短缺风险分级评价指标的隶属度;在分级标准阈值间随机内插样本构造投影寻踪优化目标函数,利用足球联赛竞争算法、粒子群算法、布谷鸟搜索算法和差分进化算法优化投影寻踪目标函数并进行比较,并通过足球联赛竞争算法-投影寻踪法给出各指标权重;根据隶属度矩阵和权重矩阵计算水资源短缺风险评价的分级确定度并进行评价,评价结果与投影寻踪法、模糊综合评价法比较。结果表明:足球联赛竞争算法寻优精度高于粒子群算法等3种算法。昆明市、怒江州和迪庆州水资源风险评价为低风险;玉溪市、保山市、文山州和德宏州评价为较低风险;曲靖市、昭通市、普洱市、临沧市和红河州评价为中等风险;其余州市评价为较高风险,评价结果与投影寻踪法、模糊评价法基本一致。足球联赛竞争算法-投影寻踪-正态云评价模型兼具模糊性和随机性,既能反映水资源短缺风险评价分级的定性概念,又可反映隶属程度的不确定性,具有较好的应用价值。     

基于无向图的二维地质建模设计与应用研究

为了正确、高效地建立二维地质模型,提出一种基于无向图与树结构的建模流程与环搜索方法。该方法的具体实现流程主要包括三个步骤:1在二维平面人机交互式勾画出曲线,将多个曲线中的线段求交,根据交点分裂为多个子曲线,并建立无向图中点、边、点与曲线、曲线与点的映射;2将曲线构成的无向图转化为曲线图,利用曲线与点、点与曲线的索引和树结构特点搜索曲线图中的环;3计算全部目标环的面积,按面积从小到大对环进行排序,构建任意复杂多边形区域。经算法分析和实验结果表明,设计的二维地质建模流程流畅、正确,提出的曲线树搜索环算法比传统算法时间复杂度小,且能弥补传统算法遗漏环搜索的不足。     

基于OFA-PP模型的区域最严格水资源管理类型识别与评价

为科学识别云南省16个州市最严格水资源管理区域类型,提出最优觅食算法(OFA)-投影寻踪(PP)识别模型。从最严格水资源管理用水总量控制红线、用水效率控制红线、纳污控制红线3个方面分别构建指标体系和分级标准,利用2015年云南省各州市指标数据及分级标准阈值分别构建基于"三条红线"的投影指标函数,采用OFA分别搜索最优投影向量,并计算各州市综合投影值和各分级标准阈值投影值,利用分级标准阈值投影值对各区域最严格水资源管理类型进行识别。结果表明,OFA-PP识别模型具有较好的识别效果,识别结果可为云南省实行最严格水资源管理制度提供参考。     

基于范例推理的黄土路堑高边坡稳定性预测研究

充分利用大量公路黄土路堑高边坡实例,构建了基于范例推理的边坡稳定性预测模型。该模型是将已建黄土路堑高边坡实例作为源范例,而将待分析边坡作为目标范例,通过源范例和边坡范例之间的相似度计算,得到目标范例与源范例之间的相似性序列,找出与目标边坡范例最相似的源范例,从而实现了黄土路堑高边坡的稳定性预测。实例分析表明,该法不仅原理简单、使用方便,而且效果良好。     

基于探地雷达的工作面异常体精准探测技术

在井下采煤工作面回采进程中,及时掌握工作面煤层前方的异常情况,是煤矿安全、高效生产的保障。探地雷达是一种高效、无损伤探测方法,被广泛应用在矿井。针对探地雷达探测异常体响应的图像解译精度与成像精度取得了显著的成果,而如何用探地雷达去圈定地质异常体位置与空间分布范围是研究的热点问题。提出一种多剖面与线性插值融合的采煤工作面内部异常体精准探测新方法。主要研究思路：首先,通过时域有限差分算法（finite-difference time-domain, 简称 FDTD）对构建煤层空洞、断层的三维模型进行正演模拟,通过克希霍夫偏移处理大致圈定异常体的响应范围;其次,获取存在异常体响应的单道波数据的多剖面图,通过线性插值确定异常体的精确位置坐标与具体尺寸,引入面积评价标准来验证探测结果的相似度;最后使用 LTD-2600 型的探地雷达与 900 MHz的屏蔽天线对构建的空洞物理模型进行现场试验,将获得空洞计算剖面与实际空洞尺寸进行对比验证;并在斜沟煤矿 18201工作面开展应用,验证方法的有效性。实践证明,应用此方法对雷达剖面图进行分析,分析结果表明实测空间位置与实际空间位置的误差均在10%以下,可相对准确圈定工作面异常体的具体尺寸与空间分布范围。     

红透山铜矿区F8断层构造应力场的有限元数值模拟

针对断层对周围岩石地层影响的问题,本文提出了一种有限元算法计算模拟该断层对周围地层产生的应力场和位移场。首先,根据最大主应力、中间主应力和最小主应力来研究正断层、逆断层以及走滑断层的应力状态;其次,基于弹性力学相关理论研究应力—应变关系,采用线性四面体单元有限元分析方法进行算法实现;最后,在考虑到断层两侧岩体的物理性质(弹性模量和泊松比)、断层几何形态以及边界条件等情况下,应用有限元法模拟正断层、逆断层以及走滑断层在层状岩体中产生的应力场和位移场。以红透山铜矿区F₈断层为例,通过地质勘探获得的资料判别该断层性质及其周围地层属性,使用本文构建的有限元算法模拟了该断层对周围地层产生的应力场和位移场。     

煤矿智能化关键技术研究与实践

针对煤矿非全断面巷道条件下掘进机器人移机难度大、效率低下等问题,分析了煤矿井下非结构化环境特征及掘进机器人运动特性,提出了基于深度强化学习的掘进机器人机身路径规划方法。利用深度相机将巷道环境实时重建,在虚拟环境中建立掘进机器人与巷道环境的碰撞检测模型,并使用层次包围盒法进行虚拟环境碰撞检测,形成巷道边界受限下的避障策略。考虑到掘进机器人形体大小且路径规划过程目标单一,在传统SAC算法的基础上引入后见经验回放技术,提出HER-SAC算法,该算法通过环境初始目标得到的轨迹扩展目标子集,以增加训练样本、提高训练速度。在此基础上,基于奖惩机制建立智能体,根据掘进机器人运动特性定义其状态空间与动作空间,在同一场景下分别使用3种算法对智能体进行训练,综合平均奖励值、最高奖励值、达到最高奖励值的步数以及鲁棒性4项性能指标进行对比分析。为进一步验证所提方法的可靠性,采用虚实结合的方式,通过调整目标位置设置2种实验场景进行掘进机器人的路径规划,并将传统SAC算法和HER-SAC算法的路径结果进行对比。结果表明：相较于PPO算法和SAC算法,HER-SAC算法收敛速度更快、综合性能达到最优;在2种实验场景下,HER-SAC算法相比传统SAC算法规划出的路径更加平滑、路径长度更短、路径终点与目标位置的误差在3.53 cm以内,能够有效地完成移机路径规划任务。该方法为煤矿掘进机器人的自主移机控制奠定了理论基础,为煤矿掘进设备自动化提供了新方法。

     

多度量水文时间序列相似性分析

多度量组合可以提高相似性分析的准确性,基于该思想,提出多度量水文时间序列相似性分析方法,首先,使用多个单一相似度量分别计算相似时间子序列,然后,采用改进BORDA投票法对各度量分析得到的相似子序列进行组合和排序,得到最终的相似时间子序列。为了证明提出方法的可行性和有效性,以淮河流域王家坝水闸洪水过程相似性分析为例进行了验证。分析结果表明,基于改进BORDA投票法的多度量水文时间序列相似性度量方法可以提高相似查询的准确性。     

地球化学基因的构建与检验

地球化学基因是近年来提出的新技术。在分析地球化学基因构建方法的基础上提出了一种新的岩性地球化学基因LG01,并将早先提出的岩性地球化学基因命名为LG02,同时提出了两种稀土元素地球化学基因REEG01和REEG02。选择分别发育在广东连阳花岗岩体、广东佛冈花岗岩体、海南海口玄武岩、北京房山花岗闪长岩体上的4条风化剖面对岩性地球化学基因和稀土元素地球化学基因进行检验,结果发现岩石风化产物中的岩性基因和稀土元素基因均具有一定的稳定性,表现为稳定的遗传性和继承性;LG01岩性基因相对于LG02岩性基因具有更好的稳定性,REEG01稀土元素基因较REEG02稀土元素基因更稳定。建议将样品相对于中国酸性岩(由中国酸性岩元素丰度值代表的虚拟样品)的基因相似度称为酸性相似度,依据样品在LG01岩性基因方面的酸性相似度可将铝硅酸盐地质样品划分为类酸性成分、类基性成分和类中性成分3类(或类中酸性成分和类中基性成分两类)。从4个风化剖面样品及其表层土壤样品验证了LG01岩性基因的酸性相似度在物源示踪方面具有潜在应用价值。基于全国区域地球化学调查数据库和目标样品在不同地球化学基因中的相似度空间分析有可能实现...     

基于子面模板库的第四纪三维地质模型快速构建

为了实现第四纪地质三维地质模型的快速半自动构建,利用地表地形图、第四系分区图、钻孔、剖面等第四系相关数据源,按照第四系具有的严格自上而下的标准层序,依次计算每一地层的地层分区.将所有地层分区图在一张平面图上进行叠加分析,得到平面分区求交后的碎小多边形集合即地层二维子面模板库.从二维子面模板库中提取各个地层所包含的子面,并利用钻孔、剖面上相应地层的高程样本数据插值得到地层的三维顶面和底面模型,进行拓扑处理建立三维地质模型.该方法完全参照第四系三维地质填图工作的基本流程,引入二维子面模板库的概念,通过将三维地层面构建分解为地层平面分布各子区域构建和地层子面高程计算两个部分,将三维建模过程中大量计算工作转化到二维平面中完成,在保证三维地质模型精度的前提下,大大提高了建模的效率.      

不同物理和几何参数条件下滑坡要素的地质雷达探测响应研究

利用改进的时域有限差分算法,对不同物理和几何参数条件下各种滑坡要素组成的综合模型进行数值模拟,研究滑带厚度、滑带充填介质、滑体岩土类型、滑坡裂缝等的地质雷达探测响应效果。研究结果表明,具有各自物理和几何参数的滑坡要素与地质雷达响应特征之间存在一一对应的数学关联,通过这种关联可以从野外实测数据中有效提取和判读滑坡要素的类型及物理几何特性,为滑坡稳定性评价提供地球物理依据。为了展示该研究成果的适用性,以三峡库区将军滩滑坡的地质雷达野外实测数据为例进行解释推断,成功识别出滑坡体的滑带埋深及分布、滑体的裂缝发育程度等情况,为评价滑坡稳定性,合理优化滑坡治理方案提供了科学参考。