基于VR技术的多尺度地质数据3D沉浸式可视化与交互方法

随着科技的飞速发展,地质大数据正在呈爆炸式增长,地质大数据可视化与交互方法成为研究的新方向。如何通过可视化方法将巨大的、复杂的、潜逻辑的地质数据展现与交互是需要进一步探索的。本文提出基于VR技术的多尺度地质数据3D沉浸式可视化与交互方法,该方法既符合计算思维又符合地质专业理论。首先,从理论上提出多尺度地质数据可视化理论模型;其次,基于VR技术实现多尺度、多分辨率地质数据的可视化;最后,构建了3D沉浸式虚拟现实平台,采用实际数据验证方法的有效性。该方法适用于地质数据的可视化与交互,为科学的定量评价、分析和教学提供新思路,是未来的必然发展趋势。     

丰源煤矿矿井涌水规律及控制因素分析

丰源煤矿位于新疆呼图壁县白杨沟内,井田开采历史较长,存在大量老窑水富集区,且紧邻白杨沟河,故煤矿主井长期面临涌水问题,对主井进行了近两年的排水,涌水量仍未见明显降低,推测主井与白杨沟河、老窑水之间存在较复杂的导水通道。对丰源煤矿及其邻区开展了构造地质调查、水文地球化学分析、地球物理勘探等工作,对矿井突水通道位置和范围变化等情况进行了空间动态连通性分析,基本查明了影响矿井涌水量的主要因素,即:(1)NE向的断层F_4、F_5有一定阻水性;(2)NW向、近EW向节理、断层密集带构成了区域的优势导水结构面;(3)塌陷坑及河道衬砌严重破坏段为拉张塌陷区,构成了地表水和浅层潜水的主要渗漏补给区。     

海上复杂断块油田储层流动单元研究与应用——以北部湾A油田A1/A5断块为例

开展海上复杂断块油田储层流动单元研究对刻画储层连通程度、剩余油的分布情况有着十分重要的实际意义。以北部湾A油田A1/A5断块为例,首先对复合砂体内单砂体的识别来建立流动单元研究的精细地质格架,然后结合断层封闭性、隔夹层分布、砂体接触关系所形成的渗流屏障进行流动单元划分。利用主成分分析和相关性分析的方法进行参数优选,确定孔隙度、泥质含量、渗流系数作为研究区流动单元分类的主要参数,并通过神经网络聚类分析将流动单元分为3类。在单井、剖面、平面流动单元展布研究的基础上,运用截断高斯模拟方法建立流动单元三维地质模型。结果表明:Ⅰ类流动单元具有最好的储渗能力,所钻油井累计产量比较高,但分布范围局限,成土豆状分布于水下分流河道中心部分;Ⅱ类分布范围最广,储渗能力较好,分布在水下分流河道微相中,剩余油分布较多,通过调整挖潜可以开发其生产潜力;Ⅲ类大多成条带状分布,主要位于水下溢岸砂沉积部位,储渗能力最差,产量很低,其开发潜力也比较差。     

专家更需做调查——从经验适用性和调查全面性看评判结果和工程决策

依据笔者等负责和参与的中国不同地区多个重大地质工程咨询和技术服务项目,对前期工程地质勘察工作中出现地质条件误判、漏判等问题,进行了案例剖析。在此基础上对专家经验的适用性进行探讨,对工程地质条件观察全面性和科学推断的合理性关系进行了讨论,提出了深入全面认识地质模型的重要性。希望能籍这些工程勘察过程中暴露出来的对规划、选址决策有重大影响的地质问题,引起对专家经验慎重性应用的重视。     

A 70-year groundwater recharge record from sandy loess in northwestern China and its climatic implications

The processes and rates of groundwater recharge in arid and semiarid environments are highly related to local climate parameters, particularly precipitation. The chloride profile of an unsaturated zone in an arid and semiarid region can be used to infer the recharge history and past changes in climate, by extension. In this study, a 17-m chloride profile was collected from the sandy loess in the northwestern Chinese Loess Plateau, which also lies in the transition zone between desert and loess. A 71-year groundwater recharge history was reconstructed using the chloride mass balance method with an annual Cl^? input of 0.84 g/m²/year. The reconstructed history revealed a long-term decline in recharge with multiple shorter-term oscillations. Five recharge stages between 1938–1946, 1947–1955, 1956–1975, 1976–2000, and 2001–2008 AD were identified, where the lowest average recharge value was 25.1 mm/a in 1976–2000 AD and the highest was 71.7 mm/a in 1947–1955 AD. Climate conditions during these five periods were also inferred based on the reconstructed recharge rates with the knowledge that high recharge corresponds to more humid climates. The climate over the past 71 years generally became drier in the study area, despite some fluctuations. The reconstructed recharge rates, calculated from 1/Cl^? in the profile, exhibited the same variability as annual precipitation measured in the region, both in long- and short-term oscillations over the period from 1955 to 2008. The chloride concentration variations in the profile, indicating changes in recharge flux, also well correlated with annual precipitation anomalies in the region to the east of 100°E in China for the whole study period. These comparisons verified that it is feasible to study not only groundwater recharge, but also past climate change using a chloride profile from the sandy loess area. The results suggested that unsaturated zones of sandy loess may be valuable archives for reconstructing recharge history and regional paleoclimate changes in the region.     

基于地理国情普查的海绵城市下沉式绿地的分析研究——以武汉市江汉区为例

海绵城市是城市建设的新理念,全国正在推进海绵城市建设,为解决城市内涝,缓解城市建设对城市水文、环境的负面影响,在技术层面为海绵城市提供服务。文章采用现势性最强的地理国情普查数据,采用空间数据分析方法,通过定量计算分析了海绵城市建设中的下沉式绿地的现状与分布,为海绵城市建设的研究提供了技术支撑,同时也为地理国情普查更好地服务社会提供了可靠、准确、权威的地理信息服务。     

黄河三角洲南部冲洪积扇区地下淡水调蓄条件研究

黄河三角洲南部冲洪积扇区浅层地下水由于长期大量开发利用,早已形成了区域性漏斗群。通过对漏斗区地下水赋存条件和调蓄条件的分析,提出了由新建的引黄主干渠引黄河水,采用河渠、坑塘内施工回灌引渗,以及丰水期大气降水地表径流拦蓄引渗和引黄河水引渗回灌联合调度的方案,并从调蓄资源增量、调蓄可行性和调蓄效益等方面进行了论证。     

中国大陆地震空区统计特征分析

对中国大陆具备相对完整资料的367次5级以上地震,分5个工作片区进行统一定性要求的地震空区图像扫描,得到194次震前的空区图像.其中震前有空区地震与研究地震的比例分别为:华北片区14∶36;华东南片区21∶24;川滇片区68∶124;青藏高原北部片区36∶82;新疆片区55∶101.震前出现空区图像比例最低的为华北地区,最高的为华东南地区,新疆与川滇地区基本相当.在此基础上着重讨论了空区形成后发生的主震与空区形成持续时间、空区空间分布尺度及围空地震震级等的统计关系.结果表明,空区的持续时间、空间尺度与主震震级间存在一定的相关关系,但其误差较大.而围空的起始震级在5级主震前为ML2.5左右,6级主震前为ML3.5左右,7级以上主震前为ML4.0左右.主震通常发生在空区的边缘及附近的外部地区.5级、6级和7级地震前出现空区图像的比例分别为45.8%、72.6%和100%,一定程度上表明了震前空区图像是强震前的重要异常判据.     

辽宁中部大气可吸入颗粒物浓度与气象要素的相关性

利用辽宁中部地区2012年6月1日至2013年5月31日观测数据,研究了城市大气可吸入颗粒物质量浓度和气象要素的之间的相关性。结果表明:对辽宁中部地区整体来说,秋、冬季的可吸入颗粒物排放在全年贡献比例较大;对区域各城市来说,沈阳和鞍山的颗粒物污染贡献较大。区域颗粒物浓度在午后达到最低,清晨升至最高,而能见度则在这两个时段分别达到最高和最低。颗粒物浓度与相对湿度的变化趋势基本一致,与能见度、气温和风速的变化趋势相反。颗粒物(尤其是大气细粒子)浓度与能见度的相关关系最为显著,这种相关性在夏、秋、冬季更加明显,而在鞍山、本溪两地尤为突出。     

基于CT图像直方图技术的冻结岩石未冻水含量及损伤特性分析

未冻水含量是影响岩石低温冻结过程中热力学性质的重要因素, 是冻土科学研究中的重要问题. 采用CT无损识别技术进行不同温度梯度下岩石CT扫描实验, 获得了20℃、-2℃、-5℃、-10℃、-20℃、-30℃下岩石的CT扫描图像. 以数字图像处理理论为依据, 运用CT图像直方图技术进行不同温度梯度下冻结岩石CT图像解析, 完成了冻结岩石未冻水含量及损伤信息的定量分析. 研究结果表明: -2~-5℃是岩石内未冻水含量急剧减小的温度区间; 当温度降到-10℃时, 岩石内未冻水全部冻结成冰. 根据CT数直方图峰形形状可判别低温环境下冻结岩石的损伤大小及分布均匀性. 论文所提出的冻结岩石CT图像直方图技术为定量分析不同温度梯度下冻结岩石未冻水含量、损伤扩展随温度的变化规律提供了新的方法和思路.