GIS在地下水流模拟系统中应用研究

本文在研究孔隙地下水流可视化模拟系统框架的基础上,较详细地阐明了基于GIS的孔隙地下水流模拟概念模型的构建、模型的时间与空间离散、计算参数的自动赋值、模型的可视化拟合、模拟结果的可视化表达等的技术路线与实现的具体方法,基本实现了GIS与孔隙地下水流模拟模型的紧密集成以及孔隙地下水流模拟过程的可视化,为其它类型的地下水流可视化模拟系统的研究与开发提供了一些探索性的思路。     

地下开挖可视化决策的关键技术研究

地下工程开挖导致地层沉陷,这种地质环境效应对该范围内的建（构）筑物、管线、道路、桥梁、水体、农用设施等都可能构成不同程度的损害。为了确保地下工程开挖对地面环境损害最小,提出了利用GIS技术进行地下工程开挖决策设计的思路,并探讨了其可行性与必要性,研究了实现地下工程开挖可视化决策系统的数据处理以及实现可视化的关键技术,建立了数据库E-R模型。     

考虑空间效应的地下洞室爆破开挖松动区参数场位移反分析

将地下洞室爆破开挖松动区视为一个随开挖过程演变的非均匀、非稳定三维扰动场,松动区内岩体力学参数则是一个具有时空演化特性的参数场。考虑爆破开挖扰动空间效应和岩体真实变形响应,提出了真实工作状态下开挖松动区岩体参数场辨识的位移反分析方法。基于局部监测变形空间插补得到的空间位移场,通过分析洞室爆破开挖围岩变形扰动机制,建立了开挖松动区岩体变形模量参数场数值演化模型,并进行了模型适用性和参数敏感性分析。在此基础上,以变形模量参数为例,结合围岩实测位移信息,提出了开挖松动区参数场位移反分析的动态实现过程。将该方法应用于溪洛渡地下洞室群施工期参数场反演和围岩稳定动态反馈评价及预测,结果表明,该方法合理有效,在大型地下洞群施工开挖与快速监测反馈方面具有显著的工程适用性及实用性。     

低地应力区地下洞室开挖围岩剪应力静态数值模拟研究

本文以西北某市大型水利地下洞室工程为例,采用弹塑性二维有限元法对低地应力区洞室开挖后围岩剪应力分布与围岩变形破坏进行了数值模拟,总结出了低地应力区地下洞室开挖后围岩剪应力大小、分布规律与围岩变形破坏的关系.该项研究它将有利于进一步研究低地应力区地下洞室开挖后围岩稳定性,同时对保障地下洞室工程的圆满进行具有重要的理论价值和现实意义.     

龙滩水电站地下厂房洞室围岩弹塑性数值分析

根据龙滩水电站地下厂房的工程地质条件与开挖设计，采用二维弹塑性有限元法对地下洞室群围岩进行了数值模拟计算，研究了开挖过程中及完成后围岩的变形与应力、各洞室之间的相互影响，提出了设计与施工建议。     

软土地区深基坑连续墙最大变形简易计算方法

采用有限单元法研究了影响软土地区地下连续墙最大侧向变形的主要参数。针对基坑开挖深度H、基坑开挖宽度B、单位宽度地下连续墙系统刚度S、支撑结构的轴向刚度 及黏土归一化的不排水抗剪强度 为不排水抗剪强度, 为有效垂直应力）5个参数进行分析研究,通过回归分析研究结果,给出地下连续墙最大侧向变形的简易计算方法。利用简易计算方法,计算实际工程中基坑案例的地下连续墙最大侧向变形,并与现场监测结果进行对比,验证了计算方法的准确性,可为以后预估地下连续墙最大侧向变形及检查设计提供参考。     

边坡工程监测信息可视化分析系统研发及应用

边坡工程监测信息种类繁多、数据庞大,传统的数据库管理系统很难有效地对监测数据进行分析和预测。基于面向对象的程序设计语言Visual Basic、面向对象的数据库管理系统开发平台SQL、运用工程可视化技术与地理信息系统GIS技术思想,将数据库管理、分析预测和图形可视化三者无缝集成,开发了监测信息可视化查询、分析及预测系统,满足了监测数据的信息化、可视化预测预报的需要。该系统具有方便、快捷、及时、准确、直观的特点。     

密集建筑群中的深基坑施工技术

以沈阳市某深基坑支护及降水工程在密集建筑群中施工为例，介绍了该支护工程的设计与施工，阐述了该工程变形监测方法并对其结果进行了分析，总结了在沈阳地区密集建筑群中进行基坑开挖的设计与施工经验。     

大型地下储油洞粘弹性稳定性分析

在大型地下岩洞中储油是世界各国石油战略储备的重要方式之一。随着我国石油进口量的不断增加,建造大型地下储油洞库无疑是一种综合经济效益良好的方案。针对大型地下水封储油岩洞库的工程特点,利用数值模拟方法对储库洞群中各洞室的开挖施工顺序进行了仿真模拟计算。通过对3种可能的施工方案所引起的地表变形、洞周关键位置的变形以及应力场和位移场的分布规律对比分析,比选出了洞群中各洞室较优的开挖先后顺序。对筛选出的较优方案进行了施工过程与粘弹性稳定性分析模拟,给出了考虑岩体流变特性时油库的变形规律特点,并对大型地下油库的强度及长期稳定性进行了分析评价,所得结论对地下储油库的开挖施工有一定的参考价值。     

地下水资源评价模型与GIS的集成及其应用研究

地下水资源评价模型能够模拟地下水系统的时空变化特征,GIS具有强大的空间数据处理及数据可视化能力,将地下水资源评价模型与GIS集成,可以提高地下水资源评价模型的可用性。分析了地下水资源评价模型与GIS集成模型发展的历程,并针对传统集成方法存在的问题,设计了基于C/S结构的地下水资源评价模型与GIS集成框架,并详细介绍了在该集成框架内地下水资源评价的具体步骤,将该系统结构应用于哈尔滨市水资源管理,极大地提高了地下水资源评价的效率。     

基于GIS的城市地面沉降信息管理与预测系统研究

在分析3D GIS（地理处理系统）技术研究状况的基础上,详细讨论了基于GIS的城市地面沉降信息管理与预测系统的设计思路和功能、体系结构。提出了基于地下水抽汲的地面沉降计算模型的选择原则、基于混合数据模型的地面沉降信息三维建模、数据可视化流程及系统Web发布功能的3层体系结构等解决系统建设中难题的方案。     

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。     

基于GIS的工程地质信息管理与三维可视化

将GIS技术和三维可视化技术有效结合,使二者功能互补用于工程地质信息的管理。具体探讨了基于GIS的整体、宏观的管理以及辅助管理的用于局部浏览和空间分析的三维可视化建模。该方法可以较好地用于实际工程管理     

三维地质建模及可视化系统的设计与开发

三维地学模拟是三维地质信息GIS可视化的核心内容。基于基础GIS软件平台MAPGIS,利用功能强大的三维可视化开发平台MAPGIS-TDE,设计、开发具有自主版权的三维地质建模及可视化系统。MAPGIS-TDE包括MAPGIS内核模块、MAPGIS-TDE基础平台、MAPGIS-TDE构建平台和基于MAPGIS-TDE的应用系统等4个层次。基于MAPGIS-TDE的三维地质建模及可视化系统分为地质数据管理、二维地质分析、地质断面处理、地质结构建模和地质属性建模等5大功能模块。系统实现时,将空间数据库划分为基础地理图形库、区域地质数据库、工程地质数据库、水文地质数据库、地球物理数据库、地球化学数据库等6类。该系统不仅提供了强大的地质数据管理、三维地质建模以及模型的可视化功能,还为专业技术人员提供了一个可视化的分析、设计平台。     

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。     

基于GIS的矿山地表移动信息管理与分析系统

以金川矿区为例,介绍了应用GIS进行二次开发来构建矿山地表移动信息管理与分析系统的方法、过程以及该系统的主要功能。该系统包括地表移动信息管理、地表移动分析与评价、地表移动预测3个模块,充分利用了GIS强大的空间数据管理与分析能力,实现了GIS与Surfer结合进行矿山地表移动分析与评价,GIS与Matlab结合进行监测数据的非线性神经网络时序预测。该系统不但有助于提高金川矿山地表移动信息的检索和分析效率,对其他矿山地表移动信息系统的建立也具有借鉴意义。     

多维GIS矿产评价数据管理系统设计和实现

矿产资源评价需通过各种物探、化探、航空磁法、遥感、地质和实地调查资料综合分析以确定钻井孔位.针对多源、多时相、多尺度矿产资源勘探资料一体化管理和可视化分析,提出了一种基于分布式多维GIS模型的矿产资源评价数据管理方法.首先,分析了矿产资源预测评价数据资料特征,提出基于多维GIS模型的矿产资源评价数据管理模型;其次,提出了多源矿产资源评价数据处理策略,设计了一种全球瓦片金字塔模型的栅格和地形数据处理方法;再次,设计了分布式多维GIS矿产资源评价数据管理系统体系结构和功能模块,提出了双缓存性能优化方案;最后,开发实现了一个典型的矿产资源评价数据管理系统,实现了多达40种二维、三维数据、文档、多媒体等矿产资源评价数据一体化管理和可视化分析,可用于分布式矿产资源勘探评价的全球协同办公.     

空间三维滑坡敏感性分区工具及其应用

对于滑坡敏感性分区目前有三种方法:定性法、统计法和基于岩土定量模型的确定性方法。定性法基于对滑坡敏感性或灾害评估的人为判断;统计法用一个来源于结合了权重因子的预测函数或指标;而确定性法,或者说是物理定量模型法以质量、能量和动量守恒定律为基础。二维确定性模型广泛用于土木工程设计,而无限边坡模型(一维)也用于滑坡灾害分区的确定性模型。文中提出了一个新的基于GIS(地理信息系统)的滑坡敏感性分区系统,这个系统可用于从复杂地形中确认可能的危险三维(3-D)滑坡体。所有与滑坡相关的空间数据(矢量或栅格数据)都被集成到这个系统中。通过把研究区域划分为边坡单元并假定初始滑动面是椭球的下半部分,并使用Monte Carlo随机搜索法,三维滑坡稳定性分析中的三维最危险滑面是三维安全系数最小的地方。使用近似方法假定有效凝聚力、有效摩擦角和三维安全系数服从正态分布,可以计算出滑坡失稳概率。3DSlopeGIS是一个计算机程序,它内嵌了GIS Developer kit(ArcObjects of ESRI)来实现GIS空间分析功能和有效的数据管理。应用此工具可以解决所有的三维边坡空间数据解问题。通过使用空间分析、数据管理和GIS的可视化功能来处理复杂的边坡数据,三维边坡稳定性问题很容易用一个友好的可视化图形界面来解决。将3DSlopeGIS系统应用到3个滑坡敏感性分区的实例中:第一个是一个城市规划项目,第二个是预测以往滑坡灾害对临近区域可能的影响,第三个则是沿着国家主干道的滑坡分区。基于足够次数的Monte Carlo模拟法,可以确认可能的最危险滑坡体。这在以往的传统边坡稳定性分析中是不可能的。     

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.     

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