空间智能:地理信息科学的新进展

在总结多年来研究GIS智能计算的理论与实践基础上,提出地理信息科学发展的新方向:空间智能.空间智能强调发现与应用空间模式,以增强GIS处理复杂数据和解决复杂问题的能力.空间智能主要的技术体系由空间分析、空间优化和空间模拟三大模块构成,其技术基础包括空间统计与索引、智能代理、高级启发式,以及数学规划等系列智能技术.由于空间智能融合了机器学习、统计分析和人工智能等多个学科理论,面向解决实际工程需求中大量存在的复杂时空问题,因此理论上具有广阔的发展空间,实践上也有重大的应用需求.随着空间智能体系的完善和技术的进一步成熟,它将在实际应用中具有巨大的价值.     

非恒定水流计算的最优控制问题及其变分求解

为综合利用各类可用的信息源(如水流运动规律,观测资料和统计信息),在反问题的框架下构建了非恒定水流计算的变分模型.针对模型预测的可能误差来源,给出了初始条件、边界条件、物理参数三类独立参量及综合控制问题的定义.在此基础上,阐述了变分法求解这类偏微分方程最优化控制问题的基本原理及模型求解步骤.同时,为便于应用参考,选取初始条件、边界条件和物理参数作为控制向量,以实际常用的水流运动微分方程为基础,导出了一、二维非恒定水流计算的通用伴随方程.并以珠江黄浦至大虎段二维潮流计算为例,展示了变分模型的应用.     

基于泥沙中碳含量的变化表征黄河调水调沙入海泥沙的扩散范围

主要通过黄河口悬浮物中有机碳和无机碳的含量,表征黄河调水调沙入海的泥沙在黄河口外近海的扩散范围。结果表明:黄河口入海前泥沙中的颗粒无机碳(PIC),颗粒有机碳(POC)具有稳定性,分别为(1.75×0.28)%和(0.51×0.08)%;在悬浮物含量约为30 mg/L时,黄河口临近海区悬浮物中的PIC、POC含量分别出现突跃性降低和升高趋势,叶绿素分析表明,POC含量的升高是由于浮游植物对颗粒有机碳贡献的结果,同时正构烷烃轻重比值ΣC₂₀-/ΣC₂₀+和碳优势指数(CPI)值也分别增加和降低;X衍射发现悬浮物浓度低于30 mg/L时,黄河泥沙在悬浮物中所占比例迅速下降,从而造成悬浮物中PIC突跃性下降;因此,黄河口近海悬浮物含量30 mg/L可以被认为是陆源和海源颗粒物对黄河口近海区悬浮物贡献的有效分界线。调水调沙入海的泥沙在黄河口外近海表层主要扩散到河口以南海域,而底层扩散范围主要集中在河口以北和河口以南海域,这些泥沙最终可能停留在莱州湾中部。     

长江流域河水和悬浮物的锂同位素地球化学研究

深入理解流域侵蚀过程中的锂同位素分馏对于运用锂同位素来示踪化学循环和气候变化是十分必要的。研究集中在长江干流和主要支流的水体和悬浮物的锂及锂同位素组成。长江流域水体的锂及锂同位素组成（δ⁷Li）分别为150~4 570 nmol/L和+7.6‰~+28.1‰,两者沿上游至下游的变化趋势相反。悬浮物锂同位素组成（δ⁷Li）变化比较稳定,分别为41~92 μg/g和-4.7‰~+0.7‰,而且总是低于相应水体的锂同位素组成。悬浮物和流体之间的锂同位素分馏系数在0.977和0.992之间,与悬浮物的量及组成存在明显相关性,反映了粘土矿物的吸附和化学风化的程度。锂含量与锂同位素组成之间良好的负相关性表明流域水体的锂来自2个端元混合：其一可能是蒸发盐岩,并伴有深部热泉水;其二可能是硅酸岩。     

GPS海面反射信号特性仿真分析

利用GPS反射信号遥感陆地和海面的GPS—R技术已经得到日益关注。对海面反射信号的极化特性进行分析,分析结果表明：GPS信号经海面反射后,反射信号同时包含右旋和左旋信号,且两者强度与卫星仰角有直接关系;反射的左旋和右旋信号的功率相差可高达30dB。为海面遥感以及专门的GPS接收机的研制提供了必要的参数支撑。     

随机Dirichlet问题解的调和展开

针对重力学随机Dirichlet问题,通过适当地对边界检验函数的分解,并在随机边界样本空间中提取确定性部分的对偶基,本文将随机Dirichlet问题的一般解展开为一随机系数的调和级数形式。     

GIS支持下的煤层气目标区模糊综合评价模型

地理信息系统(GIS)以空间数据库技术为核心,将空间要素与统计数据有机地结合在一起,具有直观灵活、分析功能强大、制表制图方便等优点。根据中国煤层气(CBM)目标区的特点,建立了4种原则下用于不同情形的煤层气目标区评价模型:第1种模型为全面考虑各个因素原则,第2种模型为只考虑重点因素原则,第3种模型为着重考虑重点因素原则,第4种模型为既全面考虑又兼顾重点因素原则。根据这4种模型,在常用GIS软件MapGIS基础上进行了二次开发并实现模型,以华北聚气区煤层气为例进行综合评价,目标区评价结果与实际情况基本相符。     

Chronology and cooling history of the Tianmenshan pluton in South Jiangxi Province and their geological significance

Geochronological studies on the crust-derived Tianmenshan pluton were undertaken by SHRIMP zircon U-Pb dating and Ar-Ar dating of biotite, muscovite and K-feldspar, giving a petrogenetic age of 167 Ma. Owing to the closure systems in different minerals, the cooling history of the pluton can be determined with an age-temperature diagram. The late hydrothermal event has been recognized, which is related probably with mineralization. In terms of the comparative geochronological and petrologic records, it is concluded that there are some constrains on tectonic evolution and that the formation of the Tianmenshan pluton proceeded in a transition period from Indosinian post-orogeny extension to strong compressive tectonics. And the timing of the hydrothermal event matches the compressive climax of the Yanshanian orogeny. The temporal gap between granite emplacement and wolframite mineralization could last 10-20 Ma owing to the low cooling rate of the pluton.     

Helium-argon isotopic tracing for the Pb-Zn-Ag polymetallic ore deposits in the central-south segment of the Da Hinggan Ling Range

In recent years big strides have been made in the exploration of ores in the central-south segment of the Da Hinggan Ling Range, though some debates still exist on the metallogenesis and sources of ore-forming materials. Pyrite and other sulfides in direct relation to the Pb-Zn-Ag ore deposits were chosen for the He and Ar isotopic analysis of ore-forming fluids, and the first He and Ar isotope data have been obtained from the study region. ^3He/^4He ratios in 14 samples collected from 7 mining districts are 2.17×10^-6-12.52×10^-6, averaging 6.86×10^-6 and their R/Ra ratios are 1.56-9.01 Ra, averaging 4.37 Ra. By projecting the data points onto the ^3He-^4He concentrations diagram, all the points fall near the mantle helium area. The calculated mantle-source helium ratios are within the range of 19.58%-76.96%, with an average of 49.52%. Argon isotopic characteristics are close to those of mantle source, indicating that the ore-forming material was transport upwards via the multi-stage evolution of mantle plume and concentrated as ores in the favorable loci of mantle branch structures.