Pedagogy of stereographic projection

Three sorts of problem are encountered by students learning stereographic projection. Lack of familiarity with compass directions and with the specification of planar and linear orientations is the most fundamental problem. The second problem is one of poor visualisation which prohibits the correct understanding of the principles and practice of projection, although students can sometimes perform remarkably well on certain exercises without this understanding. A third problem is a lack of interest or appreciation of the usefulness of the technique. A solution to the first problem is to provide a thorough grounding in compass directions, and concepts of strike, dip, dip direction, plunge and plunge bearing immediately before teaching stereographic projection. Visual aids, such as a transparent hemisphere to represent half of the projection sphere, and a large stereonet, are helpful for visualisation. Estimation and sketching exercises help to develop an understanding of the geometry of projection. Computer-aided teaching and plotting is recommended after an introduction to manual techniques. Interest can be stimulated through the use of exercises based on real geological maps.     

基于MapObjects野外地质数据采集系统设计与实现

野外地质数据采集系统是计算机辅助区域地质调查系统的一个重要组成部分,由于没有合适的数据采集的地质模型和数学模型,使常规十分简单的地质现象用计算机辅助进行数据采集、存贮、处理显得十分困难.文章通过以点为核心的数据采集模型,利用数据库前端与后端分离技术、动态模型技术、元数据、数据字典技术、数据分块存储、共享技术,在Visual Basic 6.0与MapObjects相结合的环境下,研发了地质数据采集系统,有效的把老三件(地质锤、罗盘、放大镜)与新三件(笔记本、GPS、数码相机)有机的结合起来,实现了地质数据的方便采集、存贮、处理及输出.     

用三维激光成像技术调查高陡边坡岩体结构

论文针对“罗盘 皮尺”传统模式调查高陡边坡岩体结构中的缺点,提出了三维激光成像技术调查高陡边坡岩体结构的新方法。利用三维激光成像技术可获得完全实景的数字模型,并在该数字模型上可直接量取点、线、面和三维实体空间坐标,从而进行结构面产状、迹长与连通率、间距等岩体结构特征参数计算和地质剖面切图。最后,以营盘山陡崖边坡为例,详细阐述了三维激光成像技术调查高陡边坡岩体结构特征参数方法及过程。结果表明,利用三维激光成像技术所得的结构面产状、间距等岩体结构特征参数要优于传统的“罗盘 皮尺”量测结果。因此,三维激光成像技术的引入,必将引发岩体结构特征参数测试技术革新性的发展。     

科其喀尔冰川表碛区冰崖形态调查

采用随机抽样的方法对科其喀尔冰川表碛区冰崖的规模及形态进行了调查.在冰崖比较集中的表碛区东侧任意选取了20个冰崖,利用测绳、皮尺并结合GPS测量的方法对冰崖的长度和高度进行了调查,同时用地质罗盘对冰崖的坡向和坡度进行了测量,从而了解冰崖的长度、高度、坡面面积、坡向和坡度等形态特征及其关系.对冰崖形态的分析表明,消融区内冰崖的规模相差很大,且随着海拔高度的增加,冰崖规模有减小的趋势;这可能主要与地形起伏随海拔高度的差异性变化有关,消融区下部冰崖表面消融过程较为活跃也是一个重要的因素.通过对冰崖的坡向和规模之间的分析可以看到,坡向为NW和NNE方向的冰崖最多,其规模也较大,而太阳直接辐射是影响冰崖发育坡向和发育规模的重要因素.     

虚拟野外地质实习系统(VFGTS)——野外地质实践教学平台

虚拟野外地质实习系统是根据野外地质教学实践性特点,采用计算机图形、图像和多媒体技术模拟野外地质教学过程的软件系统,具有三维野外地质场景显示、多媒体、虚拟记录本、直观地质过程模拟、飞行漫游、GPS、罗盘和学习效果测验等功能,是重要的野外地质教学平台,对辅助野外地质教学,提高野外地质教学效率和质量,改变传统教学观念具有重要作用。     

三维激光扫描技术在施工地质编录中的应用

三维激光扫描技术在地质编录中的应用,改变了传统的“皮尺＋罗盘”的地质编录模式,使地质编录同时具有高效率、高精度和高效益的独特优势。论文对三维激光扫描技术做了简要的介绍,应用该技术与工程实践相结合,论述了三维激光扫描技术在地质编录过程中对扫描信息的解译过程与方法,对编录区域做出了岩体质量评价,证明了三维激光扫描技术的在地质编录中的实用性和有效性,充分展示了该项技术在地质应用中的光明前景。     

煤层气地质工程一体化平台的建设构想

基于国内煤层气井产量普遍较低,煤层气行业地质研究与工程脱节较严重的实际情况,迫切需要引入地质工程一体化思路,有助于形成科学的工程决策。提出煤层气地质工程一体化平台的理论构想,规划设计平台的业务架构与功能架构,集成Petrel地质建模、Compass钻完井设计、MFrac压裂设计、CBM-SIM储层数值模拟等各类专业软件工具,建立地质工程一体化共享数据库、产气贡献监测平台和智能排采远程控制平台,固化标准的地质工程一体化技术工作流程,并建立相应的专业知识库。通过平台的建设打通煤层气勘探开发上下游的专业壁垒,实现全流程数据与成果共享,打造集煤层气开发的地质评价、工程设计优化、数据共享于一体的服务平台。以煤储层三维地质模型为基础,开展地质及煤储层综合评价研究,对钻井、固井、压裂、排采等工程作业方案进行设计及动态优化,集成气井产气贡献监测和智能排采远程控制系统,实现煤层气地质工程一体化和项目全生命周期管理,同时可以减少重复工作量,提高煤层气勘探开发工程效率和气井产量,实现降本增效。      

Golden Surfer软件绘制地质图件的技巧

Surfer软件可在Windows操作环境下绘制图形,利用该软件自带的数据编辑、处理的功能及二、三维图形绘制模块,不仅可以绘制等值线图、3D立体图、阴影地貌图、矢量图等,还可以根据地质图件的要求填加指北针、添加图签、隐藏区块、处理断层、计算标高等,另外Surfer软件提供的强大绘图和数据处理功能,可以集成到其它软件开发的应用程序中,提高软件的开发效率。     

数字地质填图系统的几点改进意见及实用技巧

本文简要介绍了数字地质填图系统的功能及其优点,该系统功能齐全,实用性强。在实际应用过程中,笔者也发现了该系统存在的一些不足:在实测地层剖面过程中,由于方位角、坡度角和坡长的测量存在误差,随着剖面的增长,误差逐渐积累,最终导致剖面终点有时偏离实际终点比较远;在有放射性矿产远景区测量剖面时,需要进行能谱测量,而在数字剖面系统中无法将能谱数据直接融入系统中;在数字剖面系统中,地层厚度计算未考虑特殊剖面的岩层厚度计算问题,例如剖面由于地形、建筑物等影响,出现部分回测现象时,在数字剖面系统中回测部分地层厚度会重复累加;在数字地质罗盘中测量的产状需在平板机中进行数据转换,不能直接显示所测的产状,这样就大大限制了数字地质罗盘的推广使用。文中对上述问题的解决办法进行了详细阐述,并结合野外和室内工作体会,对数字地质填图系统的应用给出了一些简单实用的小技巧。     

地质剖面测制新方法的尝试——点坐标法

在区域地质调查中,地质剖面测制是一项必要的工作,而传统的导线法限制因素较多,质量和效率有待提高。在导线法的基础上,基于野外实践经验,提出了一种地质剖面测制新方法,即点坐标法。该方法的要点有:利用GPS获得地形控制点,以及分层、采样、产状、照相等位置的三维点坐标;构建一套函数公式,根据各点的三维空间坐标值,可计算获得点间平距、高差、方位角、坡度角等参数,从而投影绘制地质剖面图。该方法的主要优点有:不再需要测绳,可从人工测量记录转变为自动测量记录,实现了测量数据的数字化;避免了导线终点与实际终点不重合的情况;每一个分层点都有GPS坐标,便于野外复查。结合点坐标法测制地质剖面的实例证明,点坐标法较之导线法有多快好省的优点,值得在实际应用中广泛使用。     

Using urban geology: a field guide to Morpeth Railway Station,northern England

A railway station might not seem an obvious subject as a geological locality. Yet with ease of access (just catch a train), the geology of the building stones of a railway station offers certain advantages in the age of inaccessible quarries, and tiresome health and safety paperwork. Hammers can be left at home, and eyes, hand lenses, cameras and compass‐clinometers may all be applied for non‐destructive investigation.     

基于误差理论的产状测量精度评定

以边坡为研究对象,针对基于罗盘、免棱镜全站仪、激光测距仪、三维激光扫描仪和数字摄影测量工作站的5种产状测量方法,采用误差理论进行产状测量精度评定。研究表明,罗盘产状测量的倾向、倾角中误差分别为±4°和±3°,其精度评定既可以提高对罗盘产状测量精度的认识,也可为其他4种非接触类产状测量方法的精度评定提供验算数据。利用罗盘只能进行高陡边坡下部结构面的产状测量,测量范围有限且高耗低效;非接触类产状测量方法则可以解决人员难以到达的高陡边坡上部结构面的产状测量问题。其中,三维激光扫描和数字近景摄影测量方法可以获取边坡岩体大量随机结构面上的产状信息,为基于随机动力学的边坡稳定性评价提供重要的基础数据。     

Simple procedure for quantification of the gravitational stress field in fractured hard rock massifs

In this paper, a quantitative procedure for evaluating the gravitational stress field in a hard rock massif is presented, using only a geological hammer and compass. Using the orientation of the fracture planes and their statistical distribution, a method for calculating of the tendency of the fractures to reactivate under gravitational load is proposed, based on Coulomb failure criterion. The method is applicable for assessing the most stable layout of the underground excavations and for evaluating the geometry of the stress field at a point during the initial stage of rock failure.     

Some Distinctions Between Self-Similar and Self-Affine Estimates of Fractal Dimension with Case History

Compass, power-spectral, and roughness-length estimates of fractal dimension are widely used to evaluate the fractal characteristics of geological and geophysical variables. These techniques reveal self-similar or self-affine fractal characteristics and are uniquely suited for certain analysis. Compass measurements establish the self-similarity of profile and can be used to classify profiles based on variations of profile length with scale. Power spectral and roughness-length methods provide scale-invariant self-affine measures of relief variation and are useful in the classification of profiles based on relative variation of profile relief with scale. Profile magnification can be employed to reduce differences between the compass and power-spectral dimensions; however, the process of magnification invalidates estimates of profile length or shortening made from the results. The power-spectral estimate of fractal dimension is invariant to magnification, but is generally subject to significant error from edge effects and nonstationarity. The roughness-length estimate is also invariant to magnification and in addition is less sensitive to edge effects and nonstationarity. Analysis of structural cross sections using these methods highlight differences between self-similar and self-affine evaluations. Shortening estimates can be made from the compass walk analysis that includes shortening contributions from predicted small-scale structure. Roughness-length analysis reveals systematic structural changes that, however, cannot be easily related to strain. Power-spectral analysis failed to extract useful structural information from the sections.     

地质灾害野外调查数据采集系统数据模型研究

文章从需求分析着手,利用3S技术、结合现代化的掌上电脑,从系统构成、野外数据采集模型、实体模型等方面对系统的构建进行了探讨研究。最后结合设计,利用国产的嵌入式GIS软件MAPGIS,实现了集野外数据的组织、采集背景文件的发布、采集数据收集一体化工作流程的地质灾害野外数据数字采集系统。     

14C测年与示踪用于研究四万年来的全球变化

¹⁴C测年方法由于其假设前提经受过严格的检验,测年精确度极高,在全新世范围可达±50年。因此,在建立晚更新世以来的气候年表、各种地层年表、史前考古年表以及研究晚更新世以来的地壳运动、地貌及植被变化等方面起了重要作用。作为示踪剂¹⁴C与树木年轮相配合,揭示了近万年来地球磁场,太阳活动与全球气候变化的变化规律,以及它们间的相关关系。     

基于无人机倾斜摄影的矿山边坡岩体结构编录方法与工程应用

岩体结构特征控制着岩体力学性质并影响岩体工程稳定性,因此岩体结构地质编录一直是岩体工程地质中的重要内容。针对露天矿山边坡,传统的岩体结构编录方法具有危险性大、效率低等缺点,需要引入新技术实现地质编录的安全、高效。随着近年来无人机的民用化,采用无人机倾斜摄影技术改进传统露天矿坡的地质编录工作将成为未来的发展趋势。本文以浙江某露天采石场矿坡为例,阐述了无人机摄影技术在地质编录中的应用方法和工作流程。基于无人机倾斜摄影技术,采用运动恢复结构法将点云数据转化为岩体三维数字模型,并利用点云的坐标信息实现对岩体结构面产状的解译。通过对比罗盘测量的产状和点云计算的产状验证了该技术应用的可靠性。在此基础上划分了结构面的优势产状,为分析矿山边坡稳定性提供了基础数据支持。     

Planet formation processes revealed by meteorites

The history of the solar system is locked within the planets, asteroids and other objects that orbit the Sun. While remote observations of these celestial bodies are essential for understanding planetary processes, much of the geological and geochemical information regarding solar system heritage comes directly from the study of rocks and other materials originating from them. The diversity of materials available for study from planetary bodies largely comes from meteorites; fragments of rock that fall through Earth's atmosphere after impact‐extraction from their parent planet or asteroid. These extra‐terrestrial objects are fundamental scientific materials, providing information on past conditions within planets, and on their surfaces, and revealing the timing of key events that affected a planet's evolution. Meteorites can be sub‐divided into four main groups: (1) chondrites, which are unmelted and variably metamorphosed ‘cosmic sediments’ composed of particles that made up the early solar nebula; (2) achondrites, which represent predominantly silicate materials from asteroids and planets that have partially to fully melted, from a broadly chondritic initial composition; (3) iron meteorites, which represent Fe‐Ni samples from the cores of asteroids and planetesimals; and (4) stony‐iron meteorites such as pallasites and mesosiderites, which are mixtures of metal and dominantly basaltic materials. Meteorite studies are rapidly expanding our understanding of how the solar system formed and when and how key events such as planetary accretion and differentiation occurred. Together with a burgeoning collection of classified meteorites, these scientific advances herald an unprecedented period of further scientific challenges and discoveries, an exciting prospect for understanding our origins.     

电视测井中的图象处理问题

电视测井采集到的原始视频图象经过几何空间变换,图像象素重采样,最终生成可供地质分析解释的井壁表面图象文件。此外,必须动态识别指北针的图像以确定井下探头的方位,并以识别的北方位为起点守成图象的几何空间变换。基于井场施工效率和井下探头的安全原因,探头井中以４ｃｍ／ｓ左右的速度下落,图像处理过程必须与探的落保持同步,因而还具有一定程度的实时性要求。     

云海撞击盆地的恢复及其地质演化研究

研究月海撞击盆地,尤其是古老的月海撞击盆地,有助于深入认识月球乃至太阳系中两种动力学即内动力和外动力地质作用的演化过程,也是研究月球早期演化和现今状态的重要纽带。云海撞击盆地为古老的撞击盆地之一,形成于前酒海纪,在后期的内外动力地质作用下,盆地有很大程度的改造。为了恢复云海撞击盆地原貌,深入认识该地区的地质演化过程,本文利用了LRO宽角相机影像数据、LOLA地形数据和GRAIL重力数据等多种类型的遥感数据,开展了云海撞击盆地演化的研究。结果显示,云海盆地是由一次撞击事件形成,具中央隆起的三环结构的撞击盆地,三环直径分别约为740km、500km、340km,盆地中心约为16°W,21°S。云海撞击盆地事件破坏了该地区原始月壳结构,随后岩浆喷出或溢流充填在撞击盆地中形成云海,塑造了现今观察到的云海地形特征和重力异常特征。