全球数据库数据研究的初步进展

人类已进入大数据和人工智能时代,其成果已惠及千家万户。然而,大数据和人工智能技术在科学研究领域的应用却相形见绌,还未真正得到重视。大数据和人工智能是一种方法,一种思路,它不同于传统的科学研究方法和思路。在科学研究中,什么是大数据研究呢?符合大数据3个技术取向的是大数据研究,采用全数据模式的是大数据研究,从数据出发的是大数据研究。文中介绍了我们利用全球数据库数据厘定的玄武岩、安山岩、大陆边缘弧玄武岩(CAB)构造环境判别图,其中安山岩判别图填补了学术界的空白。玄武岩(MORB、OIB、IAB)判别图也不同于学术界早先熟知的判别图,是根据元素之间的相关关系厘定的。文中还讨论了大数据研究带来的一些可能很有意义的科学问题。如:1.在判别图研究中发现了许多效果较好的图解,主要依赖的是主元素、过渡元素和金属元素之间的关系,上述关系有什么意义,为什么会起到判别的作用?2.数据挖掘发现,全球大洋中脊中酸性岩极度匮乏,是否说明上地幔严重缺水?3.研究发现,中新世是全球岩浆活动最发育的时期,这一时期全球还出现了许多重大地质事件,二者之间是否存在关联?4.中新世全球埃达克岩最发育,按照埃达克岩的出露,发现从青藏高原到喀尔巴阡可能存在一个巨型的欧亚高原;5.根据对新生代苦橄岩全球时空分布研究,提出了一个如何认识全球热点问题等。文中还提出了下一步研究的建议并强调指出,科学已经进入大数据和人工智能时代,在大数据和人工智能时代,科学划分的标准发生了变化:凡是能够用数据化表述的学科才称之为科学,而不能用数据化表述的学科就不是科学,看来,能否被数据化是科学与非科学的分水岭。在大数据和人工智能时代,地质学和矿床学遭遇了空前的危机。按照我们的预测,在可以预见的未来,地球物理学将远超地质学,空间科学将异军突起,而在地质学领域内地球化学一花独放的局面还将维系很长一段时间。文中最后还探讨了今后找矿靠什么的问题,认为物化探和钻探测试技术的进步非常重要,同时,发展人工智能技术也已迫在眉睫。     

西南某大型水电站中缓倾角裂隙发育模式及成因机制分析

中缓倾角裂隙的存在是重要坝肩地质缺陷之一,中缓倾角裂隙发育规律、成因机制分析是研究边坡稳定性的重要基础。通过对我国西南某大型水电站中缓倾角裂隙空间分布规律的深入分析,结合地质分析、微观电镜扫描和数值模拟,阐释了中缓倾角裂隙的成因机制。结果表明:（1）河谷间歇性快速下切是中缓倾角裂隙密集带相间分布的主要形成原因;（2）中缓倾角裂隙的断裂形式以拉裂和拉剪并存为主,少部分试样表现为剪切破裂,力学机制与河谷下切地质演化相对应;（3）如果岸坡内存在断层、岩脉等软弱带,若软弱带宽度较大,则沿软弱带的整体松弛效应明显,而弱化中缓倾角剪应变增量带的分布;（4）若软弱带的宽度较小且距坡表距离较小时,一方面除沿软弱带倾角方向的应变较为集中,另一方面,会使剪应变增量带自坡表至软弱带的中缓顷裂隙的集中程度和数量均有所增加,另外,岩脉间中缓倾角裂隙的密度亦增加。     

月表构造与深部构造的关系

地球和月球很可能是通过大撞击形成的。在行星地质学中,研究月球的地质-构造现象,对了解月球、地球乃至太阳系的形成与演化历史都有很大帮助。月球的构造分为深部构造与月表构造,寻找它们在分布或成因上的关系,可以为月球甚至地月系的起源和演化历史提供重要参考。利用LROC的宽视角影像数据以及LOLA数据提取解译月表构造,结合深大断裂进行观察分析,并对月球的撞击盆地进行统计,最后以静海地区为例分析构造分布特征,发现月球的质量瘤盆地中具有环状分布的月岭,外侧具有近环状分布的深大断裂,自前酒海纪至酒海纪,具备上述特征的质量瘤盆地占总撞击盆地的比例突然有一个很大的提升,且静海地区西部具有该构造分布特征。推测该特征与撞击、月海沉降等有关,且在酒海纪与雨海纪期间月球有较多的月海玄武岩分布,由此判断静海西部存在质量瘤,发生过撞击与月海沉降。     

大数据量机载LiDAR点云的快速区域分割处理

针对大数据量机载LiDAR点云数据整体处理时效率低下、分块处理时容易破坏地物空间结构特征的问题,提出了一种顾及点云覆盖区域地形地貌特征的快速区域分割方法。首先构建离散点云的虚拟格网,利用格网邻域内的高程突变实现区域边界上的各类障碍物自动检测;其次为提高分割处理效率,在点云覆盖区域矩形初始分割的基础上,利用流水模型及坐标轴向的方向约束对矩形分割边界线进行自动更新;最终实现了大数据量点云的快速区域分割处理。实验证明,该算法能够合理避开各类典型地形及地物障碍,实现区域分割边界线的自动化生成,算法的适应性与处理效率较高,能够较好地应用于大数据量点云数据的快速处理与应用。     

校正地基摄影获取树枝倾角

针对传统树枝倾角测量方法的复杂性和精度低的问题,该文提出了通过校正地基摄影获取树枝倾角的方法。基于投影变换和小孔成像原理,通过自制树枝模型的方法,分析了直接图上量取树枝倾角与真实值之间误差的成因,提出了基于投影变化的树枝倾角计算公式。结果表明:该研究获取树枝倾角的相对误差2.72%明显优于传统测量的31.33%,同时随拍摄距离变化,树枝倾角估算结果具有稳定性。该研究方法简单、有效,非常适合复杂环境下树枝倾角的大量提取,并提出了一种基于摄影成像原理获取树枝倾角的方法,发展了树枝倾角测量系统软件,提高测量精度并降低了测量难度。     

融合线上线下轨迹的景观热度评价

人们在线上网络空间和线下现实空间活动时, 会产生大量线上线下的痕迹(轨迹), 这种轨迹作为一种讯息会影响其他人的活动。现有研究大多单一地采用问卷调查、网络数据、GPS轨迹等方法, 忽略了移动互联时代线上线下空间活动的关联性以及历史活动足迹对日后活动的影响。基于对搜索量、签到和照片等网络大数据与线下GPS轨迹大数据的融合, 对人们线上线下活动进行时空行为模式分析, 建立基于信息素和回归分析的计算模型, 实现了对景观休憩空间的吸引力评价。以采样接近5 a的181个用户轨迹数据及相应时间段的网络大数据, 对北京28个景观进行实验, 并与单一线上或线下数据的研究方法进行比较, 结果表明所提方法不仅综合体现了景观热度, 且能够对未来的潜在游憩价值进行估计。     

基于指标体系的中国水环境评价研究

从水压力、水管理、水污染、灾害风险及社会经济效应5个要素出发,构建水环境综合评价体系,并用均值法求得水环境综合评价指数,对我国31个省(市、自治区)的水环境状况进行评价。以人口数量为权重将分省(市、自治区)要素指标转化为流域尺度,对我国十大流域片进行水环境评价及5个单要素分析,指出地域间水环境差异及水环境问题。     

倾斜摄影在大比例尺地籍测量中的应用研究

针对倾斜摄影应用在大比例尺地形图、地籍测量中存在的粗差多、误差分布不均匀等问题,本文以生成高精度的二维矢量作为切入点,对倾斜摄影的相关原理深入研究,并以此作为理论基础设计不同的像控布设方案,在测区范围内进行一系列的实验,对空三加密、矢量测图精度及误差进行对比分析,探索研究出满足大比例尺测图精度要求的技术路线。     

大兴安岭南段道伦达坝铜钨锡矿床成矿作用:来自锆石和独居石U-Pb和绢云母40Ar-39Ar年龄的约束

道伦达坝中型铜钨锡矿床位于大兴安岭南段,矿体呈脉状赋存于二叠系板岩及华力西期黑云母花岗岩的断裂破碎带中。道伦达坝矿床发育铜矿体、锡矿体、钨矿体、铜钨矿体、铜锡矿体、钨锡矿体和铜钨锡矿体。矿床的成矿过程可以划分为石英-萤石-白云母-电气石-锡石-黑钨矿阶段(Ⅰ阶段)、石英-萤石-黑钨矿-黄铜矿-毒砂-磁黄铁矿阶段(Ⅱ阶段)、石英-萤石-绢云母-黄铜矿-磁黄铁矿-黄铁矿-银矿物阶段(Ⅲ阶段)和方解石-石英-萤石-黄铁矿阶段(Ⅳ阶段)。道伦达坝矿床外围的张家营子岩体中的细粒花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为136.1±0.4Ma。Ⅱ阶段Cu-W共生矿体中2件独居石的LAICP-MS U-Pb年龄分别为136.0±2.3Ma和135.1±2.2Ma。Ⅲ阶段Cu矿体中1件独居石的LA-ICP-MS U-Pb年龄为134.7±2.8Ma。Ⅲ阶段铜矿体中1件绢云母的⁴⁰Ar-³⁹Ar坪年龄为138.8±0.47Ma,等时线年龄为140.0±1.1Ma。系统的定年结果表明,道伦达坝矿床的铜钨矿体和铜矿体均形成于早白垩世,它们属于同一个成矿系统;成矿与早白垩世高分异花岗岩有密切的成因联系。     

广西大瑶山东南缘侏罗纪埃达克质花岗岩的特征、成因及构造意义

对钦杭结合带西南段大瑶山东南缘的中晚侏罗世埃达克质花岗岩（165~153 Ma）进行了岩石学、地球化学研究,并探讨了埃达克质和TTG岩类的特征属性。岩石SiO₂含量63.76%~72.13%,总体具高Al₂O₃（Al₂O₃≥15%）、低MgO （<3%）,亏损重稀土元素（HREE）、正Eu异常或弱的负Eu异常,低Y （≤18×10^-6）和Yb （≤1.9×10^-6）,高Sr （>300×10^-6）和Sr/Y值（>20）等埃达克岩独特的地球化学特征。结合区域构造演化分析认为,该侏罗纪埃达克质花岗岩形成于陆内伸展构造背景,为大陆板内加厚（隆起区）的下地壳底部岩石部分熔融的产物,属大陆板内环境I型花岗岩。具有类似于低镁安山岩/闪长岩系列（LMA）和镁安山岩/闪长岩系列（MA）两种高压型TTG亚类的属性,为古俯冲增生带下地壳弧型岩石熔融的继承性特征,与中生代古太平洋俯冲板片熔融过程无关,属非俯冲成因的埃达克/TTG岩类。其空间上与大瑶山东南缘早古生代俯冲增生带高度重合,且与早古生代TTG侵入岩组合紧密相邻,提示它们可能源自于早古生代洋壳俯冲带或大陆边缘弧下地壳玄武质岩石的部分熔融,因而具有洋俯冲成因的特征属性。