顾及空间上下文关系的JointBoost点云分类及特征降维

随着激光雷达技术的发展及广泛应用,点云数据的分类及理解成为了目前一个研究热点。本文研究了较复杂的电力线路走廊场景的点云自动分类方法,目标类别为地面、植被、建筑物、电力塔、电力线等。本文首先归纳、定义了点云分类所需的关键特征,并利用JointBoost实现地物分类;同时,考虑到点云数据量大,其分类速度较慢,本文结合地物空间上的相互关联关系,提出了一种序列化的点云分类及特征降维方法。该方法在保证分类精度的前提下,使分类所需特征维数降低,缩短了分类所需时间。实际的电力线路走廊的激光扫描点云数据分类实验证明本文研究的分类方法的有效性。     

利用双重索引快速构建道路网络连通拓扑

路网拓扑关系的生成是进行最优路径规划的基础。本文针对ISO GDF4.0模型对道路连通拓扑的定义,结合最优路径规划对道路网络连通拓扑的要求,提出一种使用R-tree空间索引和B-tree索引双重索引方式快速生成道路连通拓扑的算法。连通拓扑快速构建算法包括新道路生成和网络拓扑提取两部分,新道路生成过程中,首先,自上而下地打断道路形成直线段集并求交点,然后,自下而上地重构直线段集以生成新道路。在打断道路求交点过程中,对道路建立R-tree空间索引,显著提高了几何要素的查找速度。在网络拓扑提取过程中对序列化数据建立B-tree索引,使得其查找速度大大加快。通过对双重索引算法的时间复杂度分析与验证表明,本文提出的拓扑生成算法具有较高的执行效率。     

水准测量网监测在德州市地面沉降中的应用

山东地面沉降灾害以鲁北平原最为严重,在德州地区的地面沉降已对当地人民的正常生产和生活构成了威胁,并制约了当地经济的可持续发展。通过建立水准测量网络及监测运行,查明了德州市地面沉降的规模和范围,研究成果表明工作区均存在地面沉降现象,截至2010年,德城区由于地下水开采强度大,地面沉降幅度最大,目前地面累计沉降量为-1186.9～-636.9mm,多年平均沉降速率为59.35mm/a,形成了以市区西北部为中心的地面沉降盆地。超量开采深层地下水是造成大规模地面沉降的重要因素。     

靖海湾表层沉积物粒度特征及沉积动力环境分区

随着人类开发活动的加剧,靖海湾沉积动力环境受到显著影响。靖海湾57个站位的表层沉积物调查资料的分析结果表明,靖海湾表层沉积物以砂质粉砂和粉砂为主,含有少量泥,沉积物粒径偏小;随着水动力条件的增强,表层沉积物平均粒径增大,分选系数呈增大趋势,正偏更显著;以此为依据,利用Pejrup三角图式把靖海湾划分出4个沉积动力环境单元,结合粒度概率图,认为靖海湾沉积物搬运方式以悬浮为主,跃移次之,并有少量以推移方式搬运,随着水动力条件的增强,悬浮组分减少,跃移组分和推移组分增加。     

集成激光雷达数据和遥感影像的立交桥自动检测方法

针对城市复杂立交桥的空间特性,提出集成激光雷达数据和遥感影像实施立交桥的快速自动检测的技术流程和关键技术。首先提出利用区域增长方法改进的渐进加密三角网,有效剔除地面点云,避免对立交检测的干扰;然后采用模型驱动的分割算法,检测立交桥点云;采用基于自适应扫描带算法检测立交桥中心线,克服点云采样密度变化,确保提取过程和结果稳健;之后利用遥感影像边缘精化立交桥轮廓;最后利用模型平均曲率检测修复断裂立交桥单体。利用实际数据验证了整个流程和关键技术的可行性和有效性。     

干旱区土壤水分遥感反演与同化模拟系统研究

利用遥感反演和同化模拟方法估算大范围陆表土壤水分,建立了适用于干旱区的土壤水分反演模型。在.NET平台下运用C#、IDL与ArcEngine控件,对反演模型与同化模拟模型进行了软件实现,并集成为土壤水分遥感反演与同化模拟系统,为环保部门获取大范围土壤水分信息提供了支撑软件工具。     

谱逼近方法对区域气候模式性能的改进：不同权重函数的影响

为减小区域气候模式环流模拟偏差,对RegCM3中的风场采用谱逼近方法,并以2003年江淮梅雨过程为例,检验了谱逼近方法对模拟效果的改进能力.结果表明,采用谱逼近方法后,模拟技巧得到显著提高,能明显改进模式对梅雨过程的模拟能力,校正了模式模拟的梅雨期环流和梅雨锋偏北导致降水偏北的偏差.针对谱逼近方法中权重函数及其强度系数的敏感性数值试验表明,谱逼近方法的改进效果主要决定于强度系数的选择.采用von Storch等2000年提出的权重函数且强度系数取为0.05时改进效果最显著.但谱逼近方法并不能完全解决区域气候模拟面临的问题,该方法能够保证大气环流更接近强迫场,也能较大程度地改进模式对梅雨期降水位置和强度的模拟,但对于与模式物理过程联系更紧密的低层大气温度及高温高湿中心的南北位置等的模拟,则仍有赖于模式物理过程的进一步改进.     

黄浦江表层沉积物重金属生态风险评价

选取2013—2015年黄浦江表层沉积物数据,利用地质积累指数法、内梅罗综合指数法、潜在生态危害指数法对Cu、Pb、Zn、Cd数据进行评价。结果表明,2013—2015年黄浦江沉积物Cu、Pb、Zn和Cd的数据低于黄浦江背景值,表明重金属污染有降低的趋势;就单个重金属元素而言,3种评价方法中,地质积累指数法和内梅罗综合指数法的评价结果均为无污染或轻微污染,而潜在生态危害指数法结果为Cu、Pb、Zn元素属于中度污染,3种评价方法得出4种元素的污染程度也不相同;内梅罗综合指数法和潜在生态危害指数法评价结果表明,黄浦江沉积物重金属综合污染指数或综合生态风险均处于较低风险。     

鲁东晚中生代热隆-伸展构造及其动力学背景

为理清山东省鲁东地区晚中生代构造-岩浆-成矿的关系及其发生的动力学背景,本文综合分析了晚中生代侵入岩的空间分布、组合特征、成因类型、形成时代和序列、地球化学演化及形成的构造环境等。研究表明：该区侵入岩由侏罗纪陆壳重熔型花岗岩、白垩纪壳幔混合型花岗岩、白垩纪深源花岗岩和白垩纪脉岩组成,并且从早期到晚期,侵入岩的岩石化学成分由高钾钙碱性系列向橄榄安粗岩系列演化,微量元素由高Ba、Sr花岗岩向低Ba、Sr花岗岩演化,稀土元素由无或弱正铕异常向显著负铕异常演化,岩浆岩成因由S型向I型、A型演化。强烈的岩浆活动和复杂的岩浆岩类型指示了剧烈的壳幔相互作用过程,认为鲁东地区在早白垩世处于强烈的拉张构造环境,其在140~110 Ma期间大规模岩浆活动的同时发生了强烈的地壳隆升事件。通过对断陷盆地、火山活动、变质核杂岩和断层系统的类型、性质、控制因素等进行综合分析,提出它们是大规模伸展构造的表现形式,伸展构造的活动时间为130~98 Ma。进一步分析表明,鲁东地区的白垩纪构造-岩浆组合构成了热隆-伸展构造,它们是太平洋板块俯冲与燕山运动主变形时期（岩石圈增厚）后续效应的产物,岩石圈拆沉、地壳减薄和克拉通破坏是引起早白垩世热隆-伸展构造的根本原因,热隆-伸展构造为胶东大规模成矿提供了有利条件。     

仿生异型齿钻头在干热岩钻探中的应用

干热岩具有硬度大、研磨性弱、可钻性差和钻进难度大等特点,常规孕镶金刚石钻头钻进时打滑严重、寿命短。针对此技术难题,根据干热岩岩性和设计的井身结构特点,引入仿生高效耐磨技术,以穿山甲爪趾为仿生原型,结合孕镶金刚石钻头的结构和制备工艺方法,研制了与该类地层相对应的仿生异型齿钻头。在青海共和县干热岩现场的钻进试验结果表明：仿生异型齿钻头未出现打滑现象,相比于打滑不严重的常规软胎体孕镶金刚石钻头,仿生异型齿钻头的钻进速度提高97.5%,寿命（仿生钻头寿命为推算寿命）提高1.268倍。进一步证明了仿生异型齿钻头在坚硬打滑的干热岩地层中钻进能够提高效率、缩短钻井周期、节约钻井成本。