基于概率统计的可拓学分析方法在边坡岩体质量分级中的应用

在可拓学理论基础上添加了统计学思想,形成了一种基于概率统计的可拓学分析方法。以延边州和龙市红旗河引水工程项目为例,通过Matlab软件,采用蒙特卡洛模拟,将每个对象对应的因素值进行模拟,产生出服从一定分布的随机待评物元;再利用岩体边坡稳定性等级和影响因子,构造出经典域和节域物元,借助物元和可拓中的关联函数,建立起分析对象隶属于不同类别的概率值。利用此概率值,确定边坡岩体质量分级,并提出对工程设计和建设中的支护建议。对象2的最大概率值所属的类别为Ⅱ类,但对象2属于Ⅲ类的概率值为27%,由于工程采样存在的随机性,将对象2划分为Ⅲ类可以确保其安全性。     

南京和长三角地区CO_2与CH_4人为排放清单估算的不确定性分析

目前温室气体清单的编制主要基于IPCC方法,该方法用于特定城市或区域清单编制时可能会引起较大的不确定性,而目前对城市/区域尺度清单的不确定性的分析还存在很大的欠缺。本文通过南京市和长三角温室气体排放因子甄选,应用IPCC方法计算了2009年南京市和长三角的人为温室气体排放量,并以其为个例利用蒙特卡洛方法开展城市和区域尺度的温室气体人为排放清单不确定性的初步探究。研究结果表明:南京市CH4和CO2排放量的95%的概率分布范围分别为(1.08~1.86)×105t和(6.50~7.41)×107t,不确定性分别为-21.74%~34.78%和-7.01%~5.87%;长三角CH4和CO2排放量的95%的概率分布范围分别为(4.07~5.89)×106t和(1.62~1.82)×109t,不确定性分别为-15.60%~22.24%和-6.04%~5.34%。     

标记点过程用于点云建筑物提取

提出了利用标记点过程从机载激光扫描数据中直接提取建筑物的方法。该方法首先根据建筑物在点云中的几何特征建立Gibbs能量模型,通过目标的一致性建立模型的数据项,通过目标的拓扑性质等空间特性建立模型的先验项;然后,利用可逆跳转马尔科夫蒙特卡洛算法(RJMCMC)和模拟退火算法优化求解;最后,利用精细处理移除错误提取的地面点、噪声点和树木点,合并相邻的目标,实现建筑物目标的精确提取。利用3组ISPRS机载激光扫描点云进行实验,结果表明,该方法能够准确、有效地提取建筑物,具有较强的稳健性。     

GNSS失锁下融合描述子与粒子滤波的LiDAR定位方法研究

在GNSS失锁情况下,如何基于三维激光雷达进行定位,是值得关注的问题。通过点云匹配或蒙特卡洛定位(MCL)的方法进行定位,存在初值敏感、计算时间长和搜索空间大的问题。本文提出了一种定位方法,首先利用描述子初始化,确定粗略的位姿,缩小搜索空间,然后使用MCL进行精定位。通过给定描述子初值,预先计算三维网格概率,达到了缩小搜索空间、减少计算时间的效果。初步的试验结果表明,该方法在GNSS失锁情况下定位精度保持较好。     

太阳能腔式吸热器光热转换特性及其在油田上的应用

以油田规模化利用太阳能为背景,建立基于蒙特卡洛射线踪迹法的腔式吸热器光热转换物理模型和数学模型,通过数值模拟计算腔式吸热器的热流密度分布特性,设计一种新型太阳能腔式吸热器,结合油田应用对太阳能腔式吸热器出口水温进行计算.结果表明,新型太阳能腔式吸热器的热流密度分布基本呈正态分布,在太阳辐射强度为1100W/m2,最大辐射热流为0.22MW/m2时,系统实际聚光比为200,吸热器出口水温为50.2e,能够满足油田应用需求.     

静止卫星闪电探测中云影响研究

相对已经在轨运行的极轨卫星,搭载在静止卫星上的闪电成像仪能够提供全天候、无间断的闪电探测,是目前全球卫星闪电探测的方向.本文分析云不同特性对云顶闪电信号的影响,以及云高对静止卫星闪电定位的订正分析,将对静止卫星闪电成像仪的研发及其业务化运行提供技术支撑.研究中,通过建立云中闪电传输模型,模拟云中闪电传输.由于云粒子散射,云的体积、光学厚度和形状,以及闪电在云中发生的深度,都影响云中或云间闪电信号传输到云顶的能量衰减和持续时间,其持续时间可能超过已知静止卫星闪电成像仪假设的2 ms成像积分时间间隔,这样不能保证所有的闪电信号在一帧图像内探测到.但是,云粒子散射对云顶闪电的水平位置影响不大,闪电成像仪定位的云顶闪电可代表云中或云间的闪电位置.同时,在传统静止卫星图像定位模型的基础上,建立了闪电定位的云高订正模型.根据该模型,当云顶高度为10 km,云高所引起的闪电定位最大误差达到经向0.5379°、纬向0.2273°,超过已知静止卫星闪电成像仪假设的地面探测单元大小,有必要进行订正.     

Guidance on the Choice of Threshold for Binary Forecast Modeling

This paper proposes useful guidance on the choice of threshold for binary forecasts. In weather forecast systems, the probabilistic forecast cannot be used directly when estimated too smoothly. In this case, the binary forecast, whether a meteorological event will occur or not, is preferable to the probabilistic forecast. A threshold is needed to generate a binary forecast, and the guidance in this paper encompasses the use of skill scores for the choice of threshold according to the forecast pattern. The forecast pattern consists of distribution modes of estimated probabilities, occurrence rates of observations, and variation modes. This study is performed via Monte-Carlo simulation, with 48 forecast patterns considered. Estimated probabilities are generated by random variate sampling from five distributions separately. Varying the threshold from 0 to 1, binary forecasts are generated by threshold. For the assessment of binary forecast models, a 2×2 contingency table is used and four skill scores （Heidke skill score, hit rate, true skill statistic, and threat score） are compared for each forecast pattern. As a result, guidance on the choice of skill score to find the optimal threshold is proposed.     

两种优化算法在反演断层滑动速率中的对比研究

介绍了蒙特卡洛法和为求解复杂组合优化问题提出的蚁群算法,针对断层参数的特点,结合位错理论模型模拟的地面位移场数据对断层的三维滑动速率采用两种优化方法进行了反演计算,比较了两种优化算法的反演效果。结果表明:蚁群算法的可靠性和稳定性优于蒙特卡洛法。     

基于FELA的随机场方法在考虑降雨入渗的边坡开挖稳定性分析中的应用

黑山共和国南北高速公路项目部分路段处于复理石地区,降雨集中、空间变异性显著且分层分布的岩土体给道路边坡施工带来了挑战。条分法、常规有限元法等确定性分析方法不能考虑岩土材料的不确定性,给出的具有唯一性、确定性的结果不能反映边坡稳定的不确定性。以该工程某边坡为例,采用有限元极限分析方法（FELA）,考虑岩土材料强度的空间变异性,利用上下限解法得出安全系数的分布区间。由勘察资料得到材料均值、标准差和空间相关长度并重建描述抗剪强度指标的二维随机场,同时考虑开挖岩层的节理分布,分析边坡在分级开挖过程中,各施工步骤的稳定性和破坏模式。与有限元分析结果相比,随机场条件下,部分情况开挖阶段安全系数低于限值,并出现局部破坏和整体破坏两种形式。结合不饱和土理论,模拟暴雨情况下雨水的入渗深度并在饱和区采用降低后的强度参数重新计算。通过蒙特卡洛模拟,得到各工况下安全系数、滑动体体积、挡墙弯矩和锚杆内力的概率密度分布函数。挡墙结构约束土体的变形,使得破坏模式趋向于整体破坏,安全系数分布区间变小。锚杆能带动更多土体进入工作状态,同样约束安全系数分布区间。旱季施工与雨季施工边坡破坏区域不同,同等支护条件下,雨季边坡安全系数分布区间更大,且均值明显降低。      

用蒙特卡洛模拟法计算正交最小二乘法拟合参数的标准偏差

介绍了一种计算正交最小二乘法拟合参数标准偏差的新方法－蒙特卡洛模拟法，并以电子探针微区分析技术分析环境样品的数据为例，对用于计算经典最小二乘法回归系数标准偏差的公式法和蒙特卡洛模拟法进行了比较。计算结果表明，两者完全相符，蒙特卡洛模拟法的计算结果正确、可靠。考察了模拟次数对计算结果的影响。模拟次数大于500时，计算结果趋于稳定，计算所需时间在1min以内。拟合方差与回归系数标准偏差存在明显的相关关系。线性模型能解释的方差越大，回归系数标准偏差越小。蒙特卡洛模拟法特别适合于非线性模型拟合参数标准偏差的计算。