基于小波变换和GALSSVM的边坡位移预测

边坡变形是一个受多种因素综合作用的复杂非线性动力学演化过程,用现有的物理模型来解决边坡变形的预测问题有很大难度。大量的研究工作表明,用实测的边坡位移时间序列来预测边坡未来变形更为准确,而将多种方法组合起来进行预测成为研究的主要趋势。在此基础上,建立了一种基于小波变换和进化最小二乘支持向量机(GALSSVM)的边坡位移预测模型。首先利用小波变换将边坡时间序列分解为低频分量和高频分量,然后利用互信息法和伪近邻法得到各分量的时间延迟和嵌入维数并进行相空间重构,再根据各个相空间的特点建立相应的GALSSVM预测模型,最后把各分量的预测结果进行小波重构,重构后的结果即为最终的边坡位移预测结果。对丹巴滑坡预测研究表明,这种新的预测模型具有较高的预测精度,可以应用于实际工程     

Automated landslide mapping using spectral analysis and high-resolution topographic data: Puget Sound lowlands, Washington, and Portland Hills, Oregon

Landslide inventory maps are necessary for assessing landslide hazards and addressing the role slope stability plays in landscape evolution over geologic timescales. However, landslide inventory maps produced with traditional methods — aerial photograph interpretation, topographic map analysis, and field inspection — are often subjective and incomplete. The increasing availability of high-resolution topographic data acquired via airborne Light Detection and Ranging (LiDAR) over broad swaths of terrain invites new, automated landslide mapping procedures. We present two methods of spectral analysis that utilize LiDAR-derived digital elevation models of the Puget Sound lowlands, Washington, and the Tualatin Mountains, Oregon, to quantify and automatically map the topographic signatures of deep-seated landslides. Power spectra produced using the two-dimensional discrete Fourier transform and the two-dimensional continuous wavelet transform identify the characteristic spatial frequencies of deep-seated landslide morphologic features such as hummocky topography, scarps, and displaced blocks of material. Spatial patterns in the amount of spectral power concentrated in these characteristic frequency bands highlight past slope instabilities and allow the delineation of landslide terrain. When calibrated by comparison with detailed, independently compiled landslide inventory maps, our algorithms correctly classify an average of 82% of the terrain in our five study areas. Spectral analysis also allows the creation of dominant wavelength maps, which prove useful in analyzing meter-scale topographic expressions of landslide mechanics, past landslide activity, and landslide-modifying geomorphic processes. These results suggest that our automated landslide mapping methods can create accurate landslide maps and serve as effective, objective, and efficient tools for digital terrain analysis.     

基于Moran统计量的空间自相关理论发展和方法改进

本文旨在发展基于Moran指数的空间自相关分析理论和方法。首先,利用线性代数知识对基于Moran统计量的空间自相关过程的数学表示进行规范化整理;其次,基于变换中的不变性思想给出Moran指数的理论解释;第三,对空间权重矩阵的数理性质、建设方法和应用范围提出新的见解。总结并发展了Moran指数的三种计算方法——三步求值法、矩阵标度法和回归分析法,将空间权重矩阵划分为四种基本类型——局域关联型、准局域关联型、准长程关联型和长程关联型。以河南省鹤壁市乡镇体系为实证对象,以本文改进的理论和方法为依据,提供了一个空间自相关分析的简明案例。     

边坡位移演化的多尺度分析

通过相邻两个时间区间位移观测结果均值差分的积分描述和Harr小波基函数的小波变换方程的对比分析,得到了一个将不同时间尺度下边坡位移均值变化表示为相应尺度下小波变换系数的基本关系。根据这一关系,提出了可以采用小波变换方法确定两个相邻时间区间位移均值在不同时间尺度下变化规律的边坡位移演化的多尺度分析方法。针对卧龙寺新滑坡、三峡永久船闸边坡开挖和隔河岩水电站进水口边坡变形的观测结果,讨论了它们的位移演化多尺度特征。当边坡位移呈现较规则的变化趋势时,在一个尺度上就可以提取它们的时间演化特征。开挖剧烈扰动的影响可以通过给定时间尺度支撑区端点与位移突变点之间递增连的线进行近似。     

地震和爆破时频域能量分布特征的对比分析

运用小波分析方法计算和分析了CDSN乌鲁木齐台记录的天然地震和人工爆破在时频域的能量分布特征,分析结果表明,在震中距大致相同的范围内,同一台站记录的不同当量的人工爆破具有相似的时频变化规律,而天然地震能量分布却存在较大差别。天然地震与人工爆破的时频域能量分布谱图存在比较明显的差异。     

横观各向同性饱和土体振动分析

基于饱和地基多孔介质理论,考虑了水土的惯性及耦合作用,研究了横观各向同性饱和地基的稳态振动问题。利用Hankel变换,得到饱和土的位移、应力、孔压的积分形式的解,由此利用数值Hankel逆变换给出了数值算例,最后讨论了横观各向同性饱和地基各向异性对地表竖向振幅的影响。     

圆弧形沉积谷地在平面SV波入射下地震响应的有限元分析

详细介绍了求解复杂地形在地震波作用下无量纲频率动力响应的有限元方法,并通过与解析解的比较,验证了本文方法的可行性.同时采用本文的方法,计算了圆弧形沉积谷地在平面SV波入射下的地震响应,分析了沉积谷地厚度、地震波入射角度和频率等因素的影响,结果表明:(1)沉积谷地上方的放大系数明显比两侧的大,两侧的放大系数受沉积谷地的影...     

黄土高原西部土壤水分时空变化模拟研究——以安家坡流域为例

土壤水作为陆地水循环和水量平衡的一个重要组成部分,在土壤-植被-大气连续体物质与能量转化中起着重要的作用,成为陆面过程研究中的重要参量.选择黄土高原西部的安家坡流域,采用多点长序列观测方法,对该区域土壤水分的时空变化规律进行研究.结果表明:坡向和土地利用类型是小流域土壤水分变异的重要影响因素,得出了不同立地条件下土壤水分的剖面变化与时间的动态规律.在此基础上,利用土壤湿度指数结合主要影响因素预测土壤水分的时空变化,旨在为黄土高原大中尺度的土壤水分模拟提供思路.     

1957～2004年盘锦芦苇湿地的气候变化特征分析

利用1957～2004年盘锦湿地常规气象资料,分析了盘锦湿地的日照、温度、降水和风速的变化特征。结果表明:日照时数的月变化呈双峰曲线,5月和9月表现为日照高峰,7月为日照低谷;近48 a盘锦湿地的年平均气温呈显著的上升趋势,冬季增温最明显,其次为春季,夏季增温最弱,年平均极端最低温度呈显著的上升趋势;近48 a的年平均风速呈显著的下降趋势,月平均风速变化趋势呈双峰曲线。     

A time-domain viscous damping model based on frequency-dependent damping ratios

This paper introduces the mathematics and procedures used in developing a time-dependent damping model for integration analyses of structural response. To establish the time-dependent viscous damping model, frequency-dependent damping ratios of the structure under a series of steady-state unit impulses corresponding to actual loads are first calculated. For simplicity, the ratios can be incorporated with the static stiffness of the structure to model approximately the impulse induced damping spectrum. According to the nature of the problem, these ratios can be calculated from the theoretical impedance functions and experimental observations. With the computed damping spectrum, the damping coefficient in the time domain can be obtained with the Fourier transform technique. Adopting the impulse–response method, the damping can be modeled rationally through integration with changing loads. Numerical examples are presented to show the feasibility of this model while the transform criterion is satisfied.