基于张量投票和目标追踪的墙体裂缝检测算法研究

针对墙体裂缝对比度低、受噪声干扰严重等特点,提出了一种基于张量投票和目标追踪的墙体裂缝检测算法。在对原始影像进行二值化的基础上,利用张量投票的聚类思想,突出线性区域目标的强度,然后在突出的线性目标上选取特征点,对特征点进行追踪得到裂缝的大致位置,再反投到原始影像上。实验结果表明,该算法能够正确检测出墙体裂缝信息,且检测率较高,具有一定的通用性。     

混凝土裂缝压电主动传感识别仿真方法研究

采用有限元软件ABAQUS建立含不同裂缝工况的压电-混凝土梁机电耦合模型,通过安装在混凝土梁设定位置的压电激励器输入激励信号并实时采集反馈信号,计算应力波信号值与小波包能量值,分析信号值和能量与损伤工况间的内在关系。结果表明,在混凝土梁跨中垂直裂缝和支座处斜裂缝工况下,压电应力波的信号值随裂缝深度的增加而减小;裂缝宽度增至2~3 mm时信号值会有所减小,随后裂缝宽度增加对其影响不再明显。当在裂缝演化方向上的深度达到梁体纵向中心轴高度时,应力波接收信号衰减明显。将信号相对能量值作为损伤程度因子,有利于分析应力波在病损混凝土内部的传播与衰减机理,能有效检测混凝土裂缝损伤程度。     

裂缝-孔隙模型中气水两相分形渗流实验和数学模型建立

大量的理论和实验研究证明,油气藏渗流力学中渗透率的分布、孔隙度的分布、裂缝性油气藏中裂缝网络的分布等许多
现象都具有标度不变性。对气水两相在裂缝-孔隙模型和平面径向流模型中进行了微观渗流实验,对实验结果进行了黑白二值
化处理,得到了其分形维数。在分形理论的基础上,建立了裂缝-孔隙介质中气水两相分形渗流的数学模型及差分模型。      

变异函数模型参数的加权总体最小二乘回归法

顾及距离值的随机误差,提出用加权总体最小二乘回归法估计变异函数模型参数。通过协方差传播律发现,分组后的变异函数值和距离值是不等精度的。给出距离值的定权方法,结合熵权法和点对数法迭代解算模型参数。以幂函数模型为例,模拟数据和实测数据的结果表明,加权总体最小二乘回归法更加合理,参数的估计精度也更高。     

二维矢量线符号在三维地形表面的贴合渲染方法

二维矢量符号是二维地图的重要组成部分。如何将二维矢量符号准确地贴合渲染在三维地形模型表面是地理信息科学的研究热点之一。针对线状矢量要素（简单线和周期线）中现有方法存在的周期线周期分布不均、渲染精度低、性能受地形模型复杂度影响大、矢量要素与地表贴合不紧密等问题,本文提出了一种基于屏幕像素进行投影反算的渲染方法,以及基于地表延伸长度的周期判断方法。该方法通过预处理计算线要素贴合在地表的真实长度,并将线要素按其实际宽度进行面域化处理;实时计算每个屏幕像素在二维矢量平面内的覆盖范围,通过该范围与矢量面域的位置关系筛选位于其内部的像素;进一步通过线的实际长度进行周期判断以确定像素色彩值。整个过程通过CPU-GPU并行异构计算模型实现,提高了场景交互性能。实验表明,本方法具有周期分布均匀、渲染精度高、贴合结果真实准确和性能不受地形模型影响等优点。     

加权总体最小二乘方法在ITRF转换中的应用

针对ITRF转换中,两套坐标系下的点坐标值均存在误差,且各点之间精度不等、甚至相关的情况,提出利用加权总体最小二乘方法对转换参数进行解算。通过模拟数据和真实数据的解算证明了加权总体最小二乘方法在ITRF转换中的适用性,与其他方法相比,利用加权总体最小二乘方法能够得到准确的、更为合理的转换参数。     

最小二乘定权方法对流动重力计算结果的影响

在处理流动重力观测数据时,采用最小二乘方法解算由权系数和观测值组成的超定方程组,得到最优权值,并利用最优权计算重力值。结果表明,等权方法计算得到的结果点值精度不高,但包含了较全的重力异常地震分析预报信息;不等权方法计算得到的结果点值精度较高,但削弱了有用的重力异常地震分析预报信息;最小二乘方法计算得到的结果不但有较高的点值精度,对M_S4.0及以上地震的分析预报效果也最优。     

利用成像测井评价储层孔隙空间的二维非均质性

针对当前储层非均质性评价中表征方法单一、评价仅限于一维的研究现状,提出利用FMI成像测井评价储层井周二维孔隙空间非均质性的方法。通过比较目标储层的孔隙度频数分布曲线,从宏观上判断储层井周二维非均质性。选取合适的孔隙度二值化阈值,明确原、次生孔隙的所在位置。利用成像孔隙度谱将储层进行分类,判断目标储层的储集特性。利用储层非均质程度系数T定量评价储层井周二维非均质性。相比于利用常规测井识别裂缝、孔洞,通过FMI成像测井判断储层非均质性具有评价形式多样化、连续性、方位性、直观性和分辨率较高的优势,从而提高对储层非均质性的认知程度。     

GM(1,1)模型的改进及其在变形预测中的应用

为了提高GM(1,1)模型预测精度,采用积分优化、二次拟合优化以及残差改化方法,分步对GM(1,1)模型进行改进,建立灰色多重修正模型.具体改进步骤为:首先,利用积分优化方法对背景值进行纠正,减小模型误差并提高预测精度;接着,对模型参数(发展系数和灰作用量)进行二次拟合优化,使参数更加接近理论真值;然后,根据预测结果进行适当的残差改化,提高模型整体的预测精度;最后,建立根据GM(1,1)模型改进的灰色多重修正模型.以重庆南川地区甄子岩崩塌为例,建立灰色多重修正模型对危岩裂缝累计位移值进行模拟和预测,并与GM(1,1)模型进行对比.精度检验结果表明:灰色多重修正模型后验差比值(0.082 39)明显好于GM(1,1)模型(0.192 67),平均相对残差比(0.073 9)更远好于GM(1,1)模型(0.259 6),表明灰色多重修正模型在预测精度上有较大提高,可靠性更好.     

正则化方法的统一

对最小二乘估计作线性变换,使得新估计是真值的最优拟合,并且包含模型参数的先验误差协方差阵。从滤波因子的角度对正则化方法进行统一,提供了常见的Tikhonov正则化方法、截断奇异值法、广义岭回归方法等的滤波因子与对应的误差协方差阵的特征值。     

Surface morphology of soil cracks in Yuanmou Dry-hot Valley Region, Southwest China

Surface morphology of soil cracks is one of the important factors influencing the water evaporation rate in cracked soil in Yuanmou Dry-hot Valley Region, Southwest China. Quantitative study of the complicated surface morphology of soil cracks is a prerequisite for further studies of soil-cracking mechanisms. The present paper establishes a quantitative indicator system by application of concepts and methods originating from Fractal Geometry and Network Analysis. These indicators can effectively express the complicated features of soilcrack network structure. Furthermore, a series of values related to soil-crack morphology was obtained by image processing on field photos of soil-crack quads, and gradation criteria for the degree of development of soil cracks were determined. Finally, the changes in values of the morphological indicators under different degrees of development were analyzed in detail. Our results indicate that （1） the degree of development of soil cracks can be divided into five grades, i.e., feeble development, slight development, medium development, intensive development and extremely intensive development; （2） the values of the indicators change predictably with increasing degree of development of soil cracks. The area density （Dc） increases, and both the area-weighted mean ratio of crack area to perimeter （AWMARP）, which reflects the intensity of cracking, and the index r, which is related to the connectivity of a soil crack, grow uniformly （albeit with different forms）. AWMRAP increases at a geometric rate while r shows logarithmmic growth, indicating a gradual increase in the connectivity of a soil crack. Nevertheless, the areaweighted mean of soil-crack fractal dimension （AWMFRAC） shows a decreasing trend, indicating a gradual decline in the complexity of cracks as area density increases.     

基于四叉树的LOD地形模型及其数据组织方法研究

针对大规模地形可视化中地形数据的组织方法进行了研究,设计了一种基于线性四叉树结构的静态LOD地形模型,采用重采样、分层分块的方法来组织任意格网大小的海量地形数据。在此基础上,对数据动态调度过程中的相关问题进行了分析,地形块的快速索引、边界裂缝消除等方法的运用,提高了地形漫游的效率与可视化效果。实验结果表明,该研究成果可以满足大规模地形数据的实时可视化操作要求。     

古遗址区形迹特征的影像融合信息识别分析——以陕西省五陵原遗址为例

本研究以陕西省汉五陵原为研究区域,基于高分辨率影像(DOM航片)、多光谱影像(ALOS多光谱影像)和Quickbird融合影像数据,对五陵原遗址区结构性线状特征信息进行了提取。结果表明:融合后使影像隐含的空间纹理得到明显增强。用Gram-Schmidt方法的DOM和ALOS多光谱+NDVI融合影像,清晰地反映了遗址区的结构性线状特征;而Canny算法的边缘检测,能很好地提取遗址区显性和大量隐性的线状特征,对古遗迹的解译具有重要指示意义。     

局部最优形态参数的RBF分块地形插值方法与实验

径向基函数（Radial Basis Function,RBF）是一种不需对数据做任何假设,能准确逼近任意维度数据的空间插值方法。其特别适合于复杂地形的数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）插值重建,但随着已知点数量的增加会导致插值模型求解困难或缓慢。针对这个问题,本文基于二叉树自适应递归分块原理,采用局部最优形态参数的RBF分块插值方法进行DEM插值重建。首先,设定子区域最小点数阈值和相邻子区域的重叠率,自顶向下,对研究区域进行递归分块,构建区域分块二叉树,对二叉树叶子节点区域,采用逐点交叉验证（Leave One Out Cross Validation,LOOCV）方法求解其最优形态参数,建立局部RBF最优插值模型;然后,根据单元分解原理,采用加权平均方法对相应叶子节点区域内的待插值点高程进行加权求和,自底向上递归求解,得到待插值点最终高程值。以云南某地区DEM进行插值实验表明,采用本文方法进行DEM插值重建,稳定性较好,插值精度高。     

原状及重塑黄土双轴试验微观力学特征离散元模拟

黄土作为一种特殊的颗粒材料,微观上颗粒组成的结构决定了其力学特性。原状及重塑黄土因结构的差异而具有不同的力学特性。针对黄土结构性如何影响其力学特征这一基本问题,开展基于电镜扫描获取细观颗粒信息,同时考虑颗粒形状、颗粒破碎可能性进行建模的离散单元法进行原状黄土和饱和重塑土在恒定应变速率双轴试验下的宏观力学和细观力学性能研究。研究结果显示:试样微观结构的差异对变形破坏过程产生显著影响。当轴向应力较低时原状黄土及重塑黄土力链多分布于大型骨架颗粒附近,随着轴向应力增加,原状黄土力链形成网状图案但仍具备主要传导区域,重塑黄土无明显主要传导区,呈现均匀网状。原状土及重塑土骨架颗粒簇周围多形成张拉裂隙,剪切裂隙多数形成于骨架颗粒簇内部,又以颗粒簇相互挤压接触时最为明显。使用该建模方法,可以有效反映原状及重塑黄土由于内部结构组成差异导致相同应力条件下产生的不同内部应力状态。基于以上研究结论,给出了黄土结构性对宏观强度影响的微观解释。研究成果可为黄土地区地质灾害防治提供一定依据。使用该建模方法,可以有效反映原状及重塑黄土由于内部结构组成差异导致相同应力条件下产生的不同内部应力状态。基于以上研究结论,给出了黄土结构性对宏观强度影响的微观解释。      

可控源音频大地电磁法在平阴县地质灾害调查中的应用效果

可控源音频大地电磁新方法在济南市平阴县安城乡东凤凰村地裂缝调查中发挥了重要作用,物探成果异常明显,推测了与地裂缝形成有关的隐伏断层产状,分析了地裂缝成因,据野外实地调查和访问,物探推测成果符合事实。该法在地质灾害调查等工程物探领域值得推广应用。     

Effect of drying environment on engineering properties of an expansive soil and its microstructure

This paper investigates the effect of drying environment, i.e. temperature and relative humidity, on the engineering properties and microscopic pore size distribution of an expansive soil. The shrinkage tests under different drying temperatures and relative humidity are carried out in a constant climate chamber. Then, the undisturbed samples, prepared in different drying environment, are used for the triaxial tests and mercury intrusion tests. It is found that the drying environment has noticeable influence on the engineering properties of expansive soils and it can be characterized by the drying rate. The linear shrinkage and strength increase with the decrease of the drying rate. The non-uniform deformation tends to happen in the high drying rate, which subsequently furthers the development of cracks. In addition, during the drying process, the variation of pores mainly focuses on the inter-aggregate pores and inter-particle pores. The lower drying rate leads to larger variation of pore size distribution.     

基于Gabor滤波方法的居民地识别分析

图像纹理对于高分辨率遥感图像的信息提取与目标识别具有重要意义。针对"北京一号"小卫星全色遥感图像非城市区域居民地块往往呈现出比较明显的方向性纹理的特点,扩充改进Gabor滤波方法进行提取。方法主要利用Gabor滤波器的多尺度、多方向滤波的性质,提取多尺度纹理特征集,并进行特征;而后利用多特征聚类实现图像的初步分割。由于分割是对特征进行聚类完成的,其结果可能存在一个居民地块由若干个相互间存在间隔的子区域组成、存在无用小斑块、居民地内部存在大量小孔洞等缺陷。针对上述不足,利用形态学尺度空间融合方法,对居民地块通过结构元素不断增大的闭运算进行迭代融合,并选择一个具备"最长生存期限"的类别个数作为最佳类数,选择首次出现该类别数的分割结果作为最后的识别结果。对延庆地区的小卫星影像进行了居民地提取,并与共生矩阵纹理分析方法进行了实验对比。结果表明方法是有效的,并在提取精度上具有优势。     

西安地裂缝活动成灾评估

西安地裂缝活动给市政建设带来了重大损失,严重地影响着人们的生活。本文在前人研究的基础上,采用静力位错理论对小寨地裂缝、边家村地裂缝和辛家庙地裂缝活动所产生的垂直位移进行了分析。同时,通过地裂缝活动使地基或基础的不均匀沉降超过极限时,建筑物就会出现裂缝,发生变形,危及建筑物的安全。根据不同工程地质性质的场地和不同结构的建筑物对最大差异沉降的要求,对地裂缝带进行了严重区、较严重区、轻微区的安全性分区。并依每区的标准对这三条地裂缝进行了成灾评估,从而明确了不同地裂缝的成灾程度。