城市全空间三维模型数据一体化集成管理关键技术及应用

随着城市三维地质信息系统及其应用的快速发展,对地学数据的可视化表达精度的需求变得越来越高,但地质调查数据常具有多源、多维、海量、多专题、多尺度和多时态等特征,而三维数据存储、组织与管理己成为制约其发展的重要因素。因此如何高效管理并有效利用这些复杂且海量的地质数据去解决各种复杂的地质问题服务社会,成为了城市地质信息科学领域研究的热门方向。基于武汉市多要素城市地质调查全空间一张图的构建过程,从多源三维模型一体化融合管理与分布式存储、轻量级全空间三维模型构建、多源异构海量三维数据快速渲染和浏览器端三维模型分析及专业应用4个方面系统地探索了城市地质调查全空间一张图系统建设过程中的关键技术,并进行了应用实践。研究结果实现了城市级大规模高精度三维地质模型的高效集成,提高了多要素城市地质调查成果可视化的表达效果,为三维地质模型的应用奠定了坚实的基础。     

玛纳斯河流域人工绿洲扩张对社会经济和生态环境的影响分析

 利用2007—2009年的实地调查资料,结合1958—2006年的5期遥感影像解译数据,从干旱区内陆河流域典型绿洲的演变进程出发,分析了新中国成立以来近60 a玛纳斯河流域人工绿洲快速扩张的影响,强调了保持绿洲适宜规模的重要性,并从可持续发展的角度探讨了绿洲今后发展的方向。主要结论为:①近60 a玛纳斯河流域耕地和绿洲分别以107.756 km2·a-1和122.401 km2·a-1的速度迅速增长,二者扩张的方向基本一致;②绿洲的快速扩张对社会经济产生一定推动作用的同时,也带来了一系列的环境问题。如地表水利用率超过90%,地下水过度开采并以0.5~1 m·a-1的速度下降,水质污染增加,防护林大量死亡,森林破坏严重,草地从1958年到2006年减少4 316.39 km2,土地荒漠化威胁严重等;③从可持续发展的角度看,控制绿洲规模,适度开采地下水,转变产业结构,建立生态补偿机制等是今后本区发展的关键。     

新疆玛纳斯河年径流时序特征分析

基于肯斯瓦特水文站54 a的逐月径流实测资料,运用参数、非参数检验和R/S分析探讨了玛纳斯河径流量的趋势、跃变及未来的变化趋势,并利用径流量年内分配特征指数描述了径流量年内分配状况。结果表明,玛纳斯河径流量在1995年发生跳跃式的突变,并达到极显著水平,这也与径流量累积距平显示的结果一致;径流量的赫斯特指数大于0.5,具有持续性,预示其未来变化仍将保持增加走势;计算表明,玛纳斯河肯斯瓦特站径流量高度集中于夏季(6、7、8月),年内分配指数中的集中度比不均匀系数具有更强的分辨能力与灵敏性,集中期所对应的最大径流量出现时间与实际月份相同,并且各特征指数间存在关联性。     

塔里木河下游输水与生态恢复监测初报

根据近三年塔里木河下游生态输水前后地下水位、水质、土壤、植被等项内容的监测资料，分析了塔里木河下游输水对地下水位、水质的影响，揭示了输水与地表生态的响应过程，探讨了地下水位与天然植被生长、恢复的相互关系，阐述了植被退化过程及相关因子，确定了维系塔河下游生态安全的最低生态需水量、最佳生态水位。     

察尔汗盐湖钾盐矿床与晶间卤水分异的关系

通过钾盐矿床与晶间卤水分异特征及成因的分析对比，认为晶间卤水分异的过程也就是钾盐矿床形成的过程。胶结浸染状固体矿形成于晶间卤水分异初期的浓缩阶段，改造于分异后期的淡化阶段；晶间卤水矿和层状固体矿形成于淡化阶段。     

基于非开挖泥浆性能检测系统与弱监督学习的地层岩性识别

针对非开挖工程工勘资料缺乏,掘进地层岩性难以判别的问题,提出一种基于非开挖泥浆性能检测与弱监督机器学习结合的典型非开挖地层岩性识别方法。结合自主设计研发的非开挖泥浆性能检测系统工程现场应用,获取非开挖掘进导向段泥浆流变性能参数和密度等敏感参数的训练样本。利用部分有标签数据与K近邻（K Nearest Neighbors,KNN）算法对所有泥浆参数训练样本进行特征标签,采用核函数映射到高维空间支持向量机（Support Vector Machines,SVM）进行分类处理,建立了以上海地区典型非开挖地层分类为目标的分类模型。将该地层识别模型应用于上海地区非开挖工程,验证其有效性。结果表明,该方法能在非开挖实时钻进条件下快速识别钻进地层,识别正确率高达96%。研究成果通过采集导向段泥浆性能参数,识别非开挖掘进段地层岩性,为非开挖扩孔阶段钻具选型、泥浆设计等提供了重要地质信息保障。      

塔里木河下游胡杨径向生长量对生态输水的响应

 以塔里木河下游的胡杨径向生长量为研究对象,借鉴树木年轮水文学的方法,采用单因素方差分析方法,从数理统计学的角度分析了胡杨径向生长量对生态输水的响应过程。结果表明: ①距离河道300 m范围内,生态输水前后及输水期间各年份之间,胡杨的径向生长量在0.001的水平上差异极显著,胡杨对生态输水的响应非常积极; ②距离河道300 m范围外,胡杨的径向生长量在0.05的水平上差异不显著,胡杨对生态输水的响应不积极; ③线性的生态输水只是缓解了河道附近植被的衰退,改善了局部生态环境,却无法从根本上缓解整个塔里木河下游生态环境的恶化,塔里木河下游的生态环境呈现出局部改善、整体恶化的趋势。     

荒漠草地植物多样性对肥料添加的响应

选择古尔班通古特沙漠南缘典型丘间低地荒漠草地,采用完全随机区组设计,通过设置8个肥料添加处理（CK、N、P、K、NP、NK、PK、NPK）,研究了荒漠草地植物多样性对不同肥料添加处理的响应,得出以下结论:（1）研究区植被丰富度指数在P、NP、PK肥添加的作用下显著增加,而其余处理对其影响不显著, NK处理使研究区植被丰富度指数下降;多度指数在不同肥料添加下表现出与丰富度指数相同的特征;（2）不同施肥处理对荒漠草地的生物多样性有不同程度的影响:P肥、NP肥的添加使Simpson指数、Shannon-Weiner指数和Pielou指数与对照（CK）相比显著增加（p＜0.05）,表明P肥添加、NP肥添加是增加新疆荒漠草地生物多样性的有效措施;（3）植被丰富度指数在年际间的变化表现为:2009年开始施肥,2010年丰富度指数下降,2012年丰富度指数上升,即随着施肥时间的推移,同一块样地丰富度指数呈先下降后增加的趋势,均匀度指数随时间呈上升趋势。     

利用现有重力场模型求定CHAMP卫星加速度计修正参数

CHAMP卫星加速度计数据的标定是通过确定其尺度因子和偏差参数来完成的.本文基于能量守恒方程,给出利用现有重力场模型标定CHAMP卫星加速度数据的基本原理和数学模型;提出相邻历元间差分算法,大大简化了观测方程,同时避免积分常量的计算.该算法既能同时解算尺度因子和偏差参数,也可任意求解其中之一.基于实测的CHAMP卫星加速度数据,利用EGM96模型和最新公布的EIGEN-2模型进行计算与比较,验证该方法的有效性.