基于隐函数曲面的三维断层网络建模与不确定性分析

针对地质环境中不同断层构造出现交叉、削截等现象而构成的复杂断层网络,本文基于隐函数曲面重建提出了一种三维断层网络隐式建模方法。该方法首先以径向基隐函数曲面重建理论为基础,基于地质剖面图中断层轮廓线数据以及断层产状信息隐式构建三维断层面模型;然后使用二叉树结构描述不同断层间的空间拓扑关系构建断层网络模型;最后,考虑断层建模中产状信息估计的不确定性,定义了断层面法向量概率分布模型,采用信息熵指标定量评价断层模型质量。以贵州水银洞金矿床为实例矿床,选定包含多条断层的区域作为试验区,采用该方法构建了实例三维断层网络模型,结果表明,基于隐函数曲面的三维断层网络建模方法能快速构建区域内多条断层的三维断层网络模型和拓扑结构,有助于复杂断层网络快速建模和三维形态分析,为断层构造定量研究提供基础。     

三维拓扑数据的生成算法与交互修改方法研究

在分析现有三维矢量拓扑关系的基础上,提出了三维矢量数据结构的要素拓扑模型（Feature Topological Mod—el,FTM）。FTM三维拓扑模型比传统三维模型的优势有3点：（1）直接引入三角形对象,更加有利于表示任意形状的三维体数据。（2）简化基本拓扑关系的定义,使用相对简单的三角形和边的拓扑关系,表达相对复杂的实体和曲线的拓扑关系;使用带拓扑关系的边的集合表示三维曲线,既表达了曲线对象,又不影响基本拓扑关系的维护。（3）使用实体之间的包含模型,解决环（洞）的拓扑关系。同时,使用FTM对三维离散三角形数据进行拓扑化处理,对其中存在的拓扑错误提出具体的解决方案。该拓扑模型成功应用于自主研发的三维勘查软件“探矿者”中。     

三维地质模型构建方法的研究及应用

地质体三维建模是地学信息系统的核心问题之一.对三维GIS及地学领域的空间构模方法的现状进行分析,结合地质体工程特点,提出一种三维地学空间构模方法--似三棱柱(STP)法.该方法以似三棱柱体作为三维地质体建模的基本体元,并采用5类基本元素和6组拓扑关系对似三棱柱体的数据结构进行描述.它能有效地表达各种三维地质现象,也可以更好地与传统的多层TIN模型结合,维护好空间实体的拓扑关系.基于本文的建模方法开发了一个适合地质领域的三维GIS初步原型,并用实际钻孔数据进行了验证.     

基于自适应可变滤镜的地类变化预测模型

随着土地开发建设规模不断扩大,土地利用情况也在逐年发生变化,准确预测未来土地利用的发展趋势,可以为本地区的土地利用规划提供依据,提升本地区的土地利用效率。传统方法一般采用CA_Markov、ANN以及CA_ANN模型进行预测,存在训练时间长、预测精度不足和缺乏说服力等问题。本文针对上述问题,结合元胞自动机以及人工神经网络模型,建立一种自适应可变滤镜网络模型,针对特定大小区域内的土地类别数目,创建多类数据集来训练不同参数的多个神经网络,可以成功预测未来土地变化的情况,这样就避免了训练单一网络时数据对网络权值的抵消。相比于传统模型中效果最好的CA_ANN模型,本文建立的自适应可变滤镜网络模型不仅总体精度提高了1%~3%,各种地类转化精度提高了12.82%~33.33%,模型预测时间也缩减了49.47%。     

透壁式通风管-块石复合气冷路基室内模型试验研究

为了研究透壁式通风管-块石复合气冷路基的降温效果,针对年均气温约-3.5℃,平均风速2.5 m·s^-1,主导风向为西北方向的高原环境条件开展室内模型试验,分析了单一块石气冷路基和透壁式通风管-块石复合气冷路基的孔隙空气对流速度、特征点地温变化过程以及模型整体温度场变化过程.结果表明：在透壁式通风管的疏导作用下,透壁式通风管与块石层的复合结构能够起到强化路基体对流的效果,复合路基块石孔隙中的空气流速比单一块石路基提高约20%,由此导致复合路基模型底部的降温幅度是单一块石路基模型的2.2倍.模型整体温度场表明,复合路基能够起到储存冷量、降低下伏多年冻土地温的作用.     

基于分布式地质图空间数据库的数据交换策略

为了解决分布式地质图空间数据库之间的数据共享和一致性维护问题,在MAPGIS7 .0面向地理实体的空间数据模型的基础上,根据地质图空间数据组织和分布的特点设计了一种“横向网格、纵向多级”的分布式多级服务器组网方案,结合该方案提出了一种以地质空间要素类为单位,面向服务的数据交换策略.该策略在国家地质调查空间数据库管理系统中的应用表明:以要素类为基本数据交换单位可以有效地维护分布式地质数据的空间、拓扑和语义的一致性;以服务的方式操作使数据交换能够跨平台、跨操作系统以及适合异构数据库.实践证明,这种策略是适合于分布式地质图空间数据库的一体化组织与管理的.     

永安镇油田永3-1复杂断块构造建模和优化方法研究

针对永3-1复杂断块油藏的特点,提出分层系劈分～组合建模方法.由常规建立一套模型改为分开发层系建立多套模型,将边界弯曲控藏大断层分割成三段弯曲度小的断层,在分别建模的过程中保证“跨层系”断层产状的一致性,有效地避免了油藏储量计算过程中的误差.同时将不同开发层系内低序级断层与大断层之间的复杂削截关系转化为简单削截关系,解决了油藏内部被多条断层切割的复杂油藏构造建模研究过程中回避内部断层的缺陷.通过多模型网格控制方法和多模型层间穿层调控方法,实现了多模型优化组合,为油藏数值模拟提供了准确的数据场,实现了多条断层准确断开的网格模型.     

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.      

配电网GIS的一种开发模式探讨

开发配电GIS主要有3种组织: GIS厂商及GIS二次开发商、配电自动化厂商、电力系统单位.分析了他们在开发中的优势与劣势, 提出一种把配电GIS系统分层, 由GIS厂商开发配电GIS平台, 自动化厂商及电力系统单位在该平台上进行2次开发的模式.论述了配电GIS平台的功能范围及海量数据管理、拓扑关系管理、设备库、按设备分层的拓扑关系模型、组件技术等关键技术, 并介绍了这种模式的一个实例.      

渗漏情况下非饱和膨胀土地基变形的探讨

非饱和土是三相复合介质，与饱和土相比，相的增加导致了其物理性质、应力应变关系、变形特性等方面较饱和土复杂得多。渗漏情况下非饱和膨胀土地基的增湿膨胀量，受土层很多因素影响，本文讨论了初始干密度已知的条件下，不同的渗水时间含水量变化、上覆压力的耦合变化，由此探索了满足较高工程精确度要求的变形量的计算方法，并对该计算模式进行了验证。     

湖泊沉积物粒度多组分特征及其成因机制研究

利用高分辨率激光粒度仪MS2000对安固里淖、三台河以及长江等多个地点湖泊和河流沉积物样品细粒部分的粒度多组分分布特征进行了系统、深入研究。总结了其粒度分布特征及组分间差异并讨论了其成因机制。研究认为:1)湖泊沉积物粒度一般由多个组分叠加构成,表现为多组分粒度分布特征,其受控于水动力强度和搬运方式等因素。2)粒度分布最多可有6个组分（中值粒径范围分别为①<1μm,②2～10μm,③10～70μm,④70～>150μm,⑤150～700μm,⑥>700μm）,其中前4个组分属悬浮组分（③组分是流域内风成作用强弱的判别标志）,⑤为跳跃组分,⑥为滚动组分,整体分选性差。3)据粒度分布特征可分为湖滨、过渡和湖心三相,三相间粒度分布特征有明显差异,同时又存在此消彼长的良好过渡关系。湖滨相以④组分为优势组分,该组分含量越高,指示沉积物越靠近湖滨;过渡相④组分含量随距湖心距离靠近而减小,但②组分含量却在逐渐增加;湖心相以②组分占主导优势,该组分含量越高,指示沉积物越靠近湖心。4)湖相沉积物受湖滨拍岸浪和湖心波浪的影响而产生了明显的粒度分异规律。     

基于GIS的城市通信管线管理系统的设计

为从根本上改变通信管线网络规划、建设、管理及资料保存的传统模式, 将GIS技术引入通信管线网络的管理和业务中, 以城市地理地图为背景, 建立通信管线管理系统, 实现通信管线网络规划、工程设计、建设及施工管理、运行维护、资产统计分析、市场分析及预测、综合查询、资料的输入和输出、通信综合业务、线路实时监控等的计算机管理一体化.介绍了系统开发的目标、系统设计的主要原则, 系统体系结构、构架、总体结构、接口, 系统的主要功能, 以及系统的应用前景.      

基于EMD组合模型的径流多尺度预测

受全球气候变化与人类活动影响,径流序列愈发呈现出非稳态与非线性特征,为降低由此而引发的预报误差,充分发挥不同模型对提高径流预测精度的优势,针对传统径流预报模型的单一性,以干旱区典型内陆河玛纳斯河为例,采用经验模态分解(EMD)提取径流序列中具有物理含义的信号,得到不同时间尺度的多个固有模态函数(IMF)及1个趋势项,利...     

A framework for economic loss estimation due to seismic transportation network disruption: a spatial computable general equilibrium approach

This paper presents a framework for assessing the economic impact of disruption in transportation that can relate the physical damage to transportation networks to economic losses. A spatial computable general equilibrium (SCGE) model is formulated and then integrated with a transportation model that can estimate the traffic volumes of freight and passengers. Economic equilibrium under a disruption in the transportation network is computed subject to the condition that the adjustment of labor and capital inputs is restricted; the model reflects slow adjustment of these linked to the state of recovery. As a case study, the model reviews the large Niigata-Chuetsu earthquake of 2004. Considering the damage to the transportation infrastructure, the model indicates the extent of the economic losses arising from the earthquake distributed over regions as a consequence of the intra- and interregional trade in a regional economy. The results show that 20% of the indirect losses occur in the Niigata region directly affected by the earthquake, whereas 40% of the total losses are experienced in the Kanto region and non-negligible losses reach rather remote zones of the country such as Okinawa.     

中–高煤级煤岩孔隙发育特征

煤层气的吸附、解吸、扩散、运移与煤储层孔隙发育情况密切相关,煤岩孔隙特征实验研究至关重要。离心法获取煤样毛管压力资料快速简便,无毒无害,通过离心取代常规压汞来表征并划分中-高煤级煤岩孔隙结构类型,将二者实验结果进行对比,同时结合扫描电镜实验探究孔隙发育成因。结果表明:依据煤级高低可将煤岩孔隙结构划分为3类,从类型Ⅰ到类型Ⅲ,孔隙发育情况由大-中孔向微-小孔过渡,气体储运模式由吸附扩散向游离渗流过渡;离心与压汞在表征煤岩孔隙发育特征上具有一致性;不同种类的煤孔隙成因导致煤层气在各类煤储层中的储运方式存在差异。      

Sediment deposition from flocculated suspensions

Suspended sediment in coastal environments with high inorganic content have characteristic broad size distributions and are composed of both single grains and flocculated aggregates. These flocculated suspensions have stable size distributions the modal size of which is dependent on the modal size of the deflocculated single grain distributions. Comparison between theoretical settling speeds of quartz grains and the settling speed of particles in natural suspensions indicates that most grains smaller than the deflocculated single grain mode settle as part of flocs, whereas the particles larger than the mode settle as single grains. As a result the size distribution curves of sediment populations which settle out during consecutive intervals are composed of a modal peak of larger grains and a low flat portion of smaller grains and resemble the asymmetrical non-normal curves common for muddy sediments.     

Dynamic classification of alluvial gold placers in the northeast of Russia

The comprehensive study of alluvial gold placers, fluvial sediments, and river valleys allowed division of these placers into subtypes, categories, and varieties on the basis of genetic principles. The comparison of observation results with reconstructions of placer-forming fluvial processes demonstrates the distinct dependence of all basic properties of placers on the dynamics of their formation, i.e., on the hydraulic size of gold grains, the dimensions of streams, and the phase of the elementary erosion cycle (PEC). Four PECs are distinguished: erosion, abrasion, equilibrium, and aggradation. A lithodynamic alluvial complex (LDAC) of the same name corresponds to each PEC. Any fractions of free gold can be transported by streams, and the mode of transportation depends on the PEC. Placers of eight dynamic categories, brush, erosion, perluvial, apron, bar, equilibrium, aggradational, and gravitational, are syngenetic to certain lithofacies belonging to different LDACs. The first four categories are combined into the channel-line subtype, which embraces all traditional placers. The nontraditional bar and equilibrium (beach subtype) and aggradational and gravitational categories (representing two subtypes of the same name (?)) are so far poorly studied but may be regarded as highly promising. The size, morphology, thickness, structure, and localization of placers; average and modal values of size and roundness of gold grains; degree of their sorting and concentration; three-dimensional distribution of gold; composition of alluvium; relationships of placers with alluvium and the gutter, river valleys of various sizes, and types of morphostructures; and other features are distinct for placers pertaining to specific categories and make up natural groups individualized for each category. The correlation of placer properties in each category makes these properties predictable at the early stages of geological exploration and enhances the efficiency of forecasting and prospecting. In high-grade gold clusters, closely spaced placers group into composite deposits. The subdivision of these placers into categories makes it possible to apply rational methods and tools of exploration and mining of placers; to estimate the character, volume, and location of previous losses of gold; and to select targets for their remining. The dynamic analysis of recently formed and ancient placers is helpful for implementation of panning and interpretation of the results obtained in the context of prospecting for gold. The proposed classification may be used not only in the study of stream gold but also in the exploration of some other placer deposits.     

水文网络模型在分布式流域水文模拟中的应用

水文网络模型是地理信息系统对流域实际河网水系的一种规范化描述,它采用拓扑关系来确定流域水流的空间聚合与分散。准确地描述水文网络对成功模拟流域水流的空间分布起着至关重要的作用。水文网络数据模型的关键在于如何表达水文网络的构成要素,以及如何建立要素间的拓扑关系。本文重点阐述了水文网络模型在分布式流域水文模拟中的应用。实例研究证明,采用水文网络模型来表达流域河网水系结构有助于准确地模拟流域上水流的空间与时间分布。     

稀土富铁金刚石增强型硬质合金复合齿的研究

采用稀土La掺杂的添加方式，优选富铁硬质合金基体的配方，通过基体的力学性质测试以及金相分析确定了YGl5富铁硬质合金的基体配方，确定出最佳稀土La添加量为0．5％质量比。单齿抗冲击试验表明，这种复合齿具有良好的抗冲击性能。室内钻进试验说明，适当配方的稀土富铁金刚石增强型硬质合金复合齿具有良好的抗冲击性，较强的研磨能力和对岩样的广谱性。同时，通过野外实际钻进进一步说明，这种复合齿钻头具有高时效性。通过调整金刚石的镀覆方式和物质，金刚石浓度以及烧结工艺，来控制复合齿的性能，从而使稀土富铁金刚石增强型硬质合金复合齿钻头具有高时效、长寿命等特点。