苏锡常地区地面沉降地质结构三维可视化模型虚拟现实系统研究

从苏锡常地区地面沉降研究实际需要出发,介绍了利用虚拟现实技术构建地面沉降地质结构三维可视化模型虚拟现实系统的设计思路、开发模式、实现方法和功能特点。该系统真实表达了研究区三维地层结构特征,逼真再现了地面沉降模型所预测的地下水流场、地面沉降发展变化过程,并虚拟表现出地面沉降可能造成的后果,为苏锡常地区地面沉降机理及预测研究提供了一个全新的三维可视化平台。     

大同市地面沉降预测预报系统的设计

地面沉降预测预报系统是根据大同市地面沉降及相关因素建立的一个应用程序，以数据库、方法库、模型库等技术，通过计算机处理，预测该市地下水水位、地面沉降和对灾害进行预报。     

基于弱光栅技术的地面沉降自动化监测系统

光纤监测技术具有分布式、精度高等特点,在地面沉降监测中具有独特优势。但受限于监测成本较高与监测环境复杂,目前地面沉降光纤监测多通过人工采集数据,限制了在特殊环境变化情况下地面沉降的实时信息获取。文章在地面沉降钻孔全断面光纤监测技术的基础上,设计并建立了基于弱光栅技术的地面沉降自动化监测系统。该监测系统利用弱反射光栅、时分复用、物联网和数据库等技术,通过4G无线通信手段实现了地面沉降在线自动化监测和远程数据实时采集,并通过客户端系统软件实现数据的存储、查询和分析。将其应用到衡水地区地面沉降监测中,结果表明:钻孔内土层压缩变形主要发生在以黏性土为主的隔水层（Ad2、Ad3、Ad4）;受季节性地下水开采的影响,钻孔100～400 m深度范围内砂土含水层存在波动变化,在监测期内,冬季略回弹,随后春季地下水开采量增大,地下水位下降,土层呈现压缩趋势。监测结果验证了该系统的可行性与准确性,使得整个地面沉降监测流程趋于自动化、规范化和低成本化,具有广泛的应用前景。     

中国陨石数据库系统的建设及初步应用

科学数据库在国外地学界已被普遍利用，而我国地学数据库工作还处于起步阶段，大量的地学数据和资料存放在纸上，大大制约了数据的存储、归纳、再利用和共享，中国陨石数据库在这样的环境下应运而生的。本文介绍了中国陨石数据库系统设计的方法、原理以及网络型陨石数据库的建立及初步应用，包括浏览和查询等。文中给出了相关程序的代码。为科学数据库的建立进行了一些有益的探索，同时说明了该数据库在科学研究及社会、经济方面的初步应用。     

虚拟现实技术在水文地质研究中的应用

虚拟现实技术是利用计算机生成的虚拟环境逼真地模拟人在自然环境中的视觉、听觉、运动等行为的人机界面的新技术。利用虚拟现实技术沉浸感、与计算机的交互功能和实时表现功能,建立相关的地质、水文地质模型和专业模型,进而实现对含水层结构、地下水流、地下水质和环境地质问题（例如地面沉降、海水入侵、土壤沙漠化、盐渍化、沼泽化及区域降落漏斗扩展趋势）的虚拟表达。具体实现步骤包括建立虚拟现实数据库、三维地质模型、地下水水流模型、专业模型和实时预测模型。     

江苏常州地面沉降监测与发展趋势分析

地面沉降是常州市区主要地质灾害之一,也是制约常州城市经济发展的重要环境地质问题。为了厘清常州市区地面沉降态势,提升灾害防治能力,文章优化形成了集一等水准测量、GPS-InSAR监测、基岩标和分层标、光纤监测孔等多种监测技术方法,点-线-面相结合的常州市地面沉降立体监测网络,有效提升了常州市区地面沉降监测的精度及可靠性。基于常州城市地质调查成果,系统归纳了近几十年常州市区地面沉降发展历程。利用建成的多方法地面沉降监测网络获取的沉降变形数据,得出常州市区地面沉降总体现状及发展趋势、重点沉降区分布、主要沉降层位及成因机理等,最终提出常州市区地面沉降防治建议,为以后城市地质调查工作中地面沉降监测与防控工作提供参考。     

轻量版青藏铁路数字路基仿真平台设计与开发

建立青藏铁路地理信息系统和数字路基的目标是对青藏铁路工程实验数据、观测数据以及各种专题数据和DEM数据进行管理和维护,形成以基础地理数据为依托,能够进行多时相、多维空间表达的虚拟铁路.介绍了该系统的设计理念、系统集成、系统功能和数据项目.该平台利用GIS组件技术和C#.Net开发工具,结合地理信息系统、遥感、全球定位系统技术、虚拟现实技术和数据库技术等开发而成.为青藏铁路工程建设使用到的数据提供了有效的管理和维护平台.     

一种天然气生产管理信息系统的开发方法

传统的C／S结构是基于Power Builder、VB等的开发工具，需要对每一张表设计数据库录入、查询代码，其代码量大．系统测试和升级量大。本文对气田开发数据库八大类163张数据表进行了分级，设计了数据字典，引用美国CodeJock公司的导航菜单代码，用代码重用和继承的面向对象技术设计了通用数据录入模块、通用数据查询模块。系统所设计的代码量小，测试升级方便。还介绍了针对网络时通时断的可靠数据传输方法，并在实际中得到了应用。     

天津市地面沉降数值模拟研究

地面沉降是天津市的主要环境地质问题。造成天津市地面沉降的原因很多,但主要原因是大量开采地下水。本文重点研究开采地下水条件下的地面沉降数学模型及模拟,为控制地面沉降提供科学依据。通过对第四系的水文地质条件分析,建立第四系的水文地质概念模型和地层压缩概念模型,并建立相应的准三维水流数学模型和一维地层压缩数学模型,两者通过含水层水头和弱透水层粘性土中孔隙水头的内在联系耦合在一起。利用以往系列水位数据和沉降数据对模型进行标定,模型基本上反映了天津市地面沉降的实际情况。     

地铁施工引发地面沉降的BP神经网络预测分析

针对沈阳地铁一号线重工街站至启工街站区间隧道开挖引发地面沉降变形的问题,利用现场实测的地表沉降变形数据建立BP神经网络模型,并进行网络训练与预测。预测结果表明,时间序列神经网络模型能够很好地表达地面沉降监测数据序列间的非线性关系。利用BP神经网络建立的预测模型,所得预测值与实测值拟合很好,是预测地铁施工引发地面沉降变形的一种有效方法,能为沈阳地铁隧道的设计及施工提供科学合理的依据。     

Prediction of ground subsidence in Samcheok City,Korea using artificial neural networks and GIS

This study shows the construction of a hazard map for presumptive ground subsidence around abandoned underground coal mines (AUCMs) at Samcheok City in Korea using an artificial neural network, with a geographic information system (GIS). To evaluate the factors governing ground subsidence, an image database was constructed from a topographical map, geological map, mining tunnel map, global positioning system (GPS) data, land use map, digital elevation model (DEM) data, and borehole data. An attribute database was also constructed by employing field investigations and reinforcement working reports for the existing ground subsidence areas at the study site. Seven major factors controlling ground subsidence were determined from the probability analysis of the existing ground subsidence area. Depth of drift from the mining tunnel map, DEM and slope gradient obtained from the topographical map, groundwater level and permeability from borehole data, geology and land use. These factors were employed by with artificial neural networks to analyze ground subsidence hazard. Each factor’s weight was determined by the back-propagation training method. Then the ground subsidence hazard indices were calculated using the trained back-propagation weights, and the ground subsidence hazard map was created by GIS. Ground subsidence locations were used to verify results of the ground subsidence hazard map and the verification results showed 96.06% accuracy. The verification results exhibited sufficient agreement between the presumptive hazard map and the existing data on ground subsidence area. An erratum to this article can be found at     

采空区地表建筑物基础稳定性的Fuzzy测度分析

根据工程实际,采用Fuzzy数学中的Fuzzy测度理论,视采空区地表所出现的地表下沉（地表垂直移动）这一客观现象为一模糊事件,建立了采空区地表移动变形预测分析的Fuzzy测度理论模型,并将理论分析结果与实测资料进行了对比,二者吻合。因而,利用该模型可对在采空区建设大型建筑物或构筑物的可行性及其基础稳定性进行分析评价是可行的。     

工程环境效应引起上海地面沉降预测

地面沉降是目前常见的地质灾害之一,其长期的积累给城市带来巨大的经济损失,成为制约城市发展的主要因素。进入20世纪90年代以来,工程环境效应诱发的沉降已经成为上海地面沉降的新趋势,对于外荷载引起的地面沉降过程而言,影响因素较多,既无法用明确的数学关系式表达,又非黑箱那样内部结构、参数和特征一无所知,因此可将灰色预测理论应用于地面沉降的预测。针对监测和观测时间的非等时性,本文应用非等时距灰色理论模型对上海陆家嘴地区某高层建筑的沉降进行预测,并和实际监测沉降量进行了比较;对室内模型试验进行沉降预测,并和实验观测数据以及自适应神经网络系统(ANFIS)预测结果进行了比较。研究发现,对于工程环境效应引起的地面沉降,应用非等时距灰色理论模型进行沉降预测是可行、精确的。     

Sensitivity analysis for the GIS-based mapping of the ground subsidence hazard near abandoned underground coal mines

Ground subsidence around abandoned underground coal mines can cause much loss of life and property. We analyze factors that can affect ground subsidence around abandoned mines in Jeongahm in Kangwon-do by sensitivity analysis in geographic information system (GIS). Spatial data for the subsidence area, topography and geology and various ground engineering data were collected and used to make a factor raster database for a ground subsidence hazard map. To determine the importance of extracted subsidence-related factors, frequency ratio model and sensitivity analysis were employed. Sensitivity analysis is a method for comparing the combined effects of all factors except one. Sensitivity analysis and its verification showed that using all factors provided 91.61% accuracy. The best accuracy was achieved by not considering the groundwater depth (92.77%) and the worst by not considering the lineament (85.42%). The results show that the distance from the lineament and the distance from the drift highly affected the occurrence of ground subsidence, and the groundwater depth, land use and rock mass rating had the least effects. Thus, we determined causes of ground subsidence in the study area and this information could help in the prediction of ground subsidence in other areas.     

锡西—澄南典型地面沉降区地面沉降风险评价

选择长三角苏锡常地面沉降最为典型地段—无锡西部至江阴南部地区,系统分析了地面沉降现状及成因机理,建立了地面沉降风险评价指标体系。结合该区实际对体系中的评价指标进行了优选,依据地面沉降分层标监测数据、各评价指标要素对地面沉降灾害的贡献率分别对地面沉降易发性和易损性指标权重进行了修正。在地面沉降易发性、易损性评价基础上,利用GIS进行了地面沉降风险评价,根据评价结果提出了地面沉降风险控制规划建议。     

GIS地表塌陷计算的有限棱柱法及三维数据模型

具有强大信息管理和可视化功能的GIS已在地下硐室开挖、矿山采掘、边坡等许多工程领域中得到了广泛应用。笔者给出了一种用于地下开挖变形描述和应力分析的方法——有限棱柱法，并就该方法与GIS集成中的数据模型和数据组织方法进行了探讨，建立了基于GIS的虚拟地质体地下开挖变形描述与评价计算的三维可视化系统，并对多语言集成模式和数据可视化方法进行了探讨。同时还给出了该方法的工程应用实例，对该方法的可靠性和有效性进行了验证。     

Ensemble of ground subsidence hazard maps using fuzzy logic

Hazard maps of ground subsidence around abandoned underground coal mines (AUCMs) in Samcheok, Korea, were constructed using fuzzy ensemble techniques and a geographical information system (GIS). To evaluate the factors related to ground subsidence, a spatial database was constructed from topographic, geologic, mine tunnel, land use, groundwater, and ground subsidence maps. Spatial data, topography, geology, and various ground-engineering data for the subsidence area were collected and compiled in a database for mapping ground-subsidence hazard (GSH). The subsidence area was randomly split 70/30 for training and validation of the models. The relationships between the detected ground-subsidence area and the factors were identified and quantified by frequency ratio (FR), logistic regression (LR) and artificial neural network (ANN) models. The relationships were used as factor ratings in the overlay analysis to create ground-subsidence hazard indexes and maps. The three GSH maps were then used as new input factors and integrated using fuzzy-ensemble methods to make better hazard maps. All of the hazard maps were validated by comparison with known subsidence areas that were not used directly in the analysis. As the result, the ensemble model was found to be more effective in terms of prediction accuracy than the individual model.     

急倾斜煤层开采地表沉陷的渐近灰色预测

煤层开采所引起的地表沉陷是一种严重的矿区地质灾害。煤层的倾角、厚度等物理条件是地表沉陷的主要影响因素。在水平煤层或缓倾斜煤的开采过程中，由于地层倾角小，地表沉陷具有较完整的规律性，其预测效果也比较理想。但是，在急倾斜煤层的开采中，由于地层倾角较大，赋存条件和地质体物理力学性质的差异，增强了地表下沉的非线性特征，使地表沉陷具有不确定的表现规律。文章对重庆市南桐矿区东林矿的地表沉陷非线性特征进行了探讨，得到了东林煤矿地表下沉曲线的分形维数是1．07。在岩层移动这个系统当中，既含有已知的又含有未知的或非确定的信息，可以作为一个灰色系统来研究。岩层控制系统的状态、结构和边界条件难以精确描述，属本征性灰色系统。文章针对东林煤矿地表下沉曲线非线性较弱的性质，提出用一种基于GM(1，1)的渐近预测模型对东林煤矿42个月的地表下沉量时间序列进行探讨。结果表明，这种模型对急倾斜层开采地表沉陷的预测是一种行之有效的方法。通过对其他工程实例的应用分析，进一步证明这种渐近的灰色预测方法具有相对较高的精度，是一种比较实用的地表沉陷预测方法，具有广泛的工程实用空间。     

天津滨海新区地面沉降预测方法研究

利用1985～2008年天津地面沉降监测资料,以水准监测点为基本研究对象,在分析其时间沉降的变化动态基础上,采用分段权函数线性模型提取沉降信息并进行外推预测,展示了天津滨海新区地面沉降现状,编绘了2008年天津滨海新区地面沉降年度沉降分布图和2008～2013年间地面沉降总量的预测分布图研究成果可供政府及有关部门制定和实施控沉管理决策参考,同时对存在类似问题的区域也有一定的参考价值。     

GPS测量技术在锡山市地面沉降研究中的应用

通常研究认为, 苏锡常地区超量开采地下水是产生地面沉降最主要的因素之一。锡山市地下水开采十分强烈, 其地面沉降灾害也最为严重。为了有效地分析研究地面沉降的发生发展过程, 必须获取一定时间间隔内的地面沉降实测值, 全球定位系统 (GPS)就是一种既经济又高效的测量手段。本文在简要介绍了锡山市地质、水文地质及地下水开发利用情况的基础上, 重点阐述了运用GPS测量技术对锡山市地面沉降进行首次实测的情况, 并对其测量结果进行了系统分析, 最后对锡山市地面沉降的发展历史和现状进行了初步讨论。