GGR Biennial Critical Review: Analytical Developments Since 2014

This GGR biennial critical review covers developments and innovations in key analytical methods published since January 2014, relevant to the chemical, isotopic and crystallographic characterisation of geological and environmental materials. In nine selected analytical fields, publications considered to be of wide significance are summarised, background information is provided and their importance evaluated. In addition to instrumental technologies, this review also presents a summary of new developments in the preparation and characterisation of rock, microanalytical and isotopic reference materials, including a précis of recent changes and revisions to ISO guidelines for reference material characterisation and reporting. Selected reports are provided of isotope ratio determinations by both solution nebulisation MC‐ICP‐MS and laser ablation‐ICP‐MS, as well as of radioactive isotope geochronology by LA‐ICP‐MS. Most of the analytical techniques elaborated continue to provide new applications for geochemical analysis; however, it is noted that instrumental neutron activation analysis has become less popular in recent years, mostly due to the reduced availability of nuclear reactors to act as a neutron source. Many of the newer applications reported here provide analysis at increasingly finer resolution. Examples include atom probe tomography, a very sensitive method providing atomic scale information, nanoscale SIMS, for isotopic imaging of geological and biological samples, and micro‐XRF, which has a spatial resolution many orders of magnitude smaller than conventional XRF.     

利用测井曲线绘制煤岩层真厚对比图

采用三次样条函数拟合测井数据，并使用新的采样间隔对其进行采样，将采样数据映射到真厚的钻孔柱状图上，从而绘制出真厚对比图。实际编程中，为保证其拟合精度及计算效率，实际采用的计算步长一般为本层厚度加上下扩展10m。选择采样间隔时，可对测井曲线进行抽稀，以减小数据占用的空间。该方法的使用解决了长期以来地质与测井对比图工作分离、结论出现差异的问题。     

基于DEM的数字流域特征提取研究进展

数字高程模型(DEM)是地表形态高程属性的数字化表达,利用流域DEM数据构建数字水系模型并提取流域水文特征,是分布式水文过程模拟的重要基础。DEM中闭合洼地和平坦区域的处理、流向的确定以及DEM分辨率的大小都直接影响着流域水系特征提取的质量与效率。针对当前基于DEM提取河网与流域特征的诸多问题,阐述了DEM数据提取流域水系特征的原理,回顾了数字水系模型与流域特征提取方法,评述了洼地和平地的处理方法及水流方向的确定方法的研究进展,介绍了当前基于不同DEM数据类型的提取方法研究,探讨了DEM尺度和分辨率对提取流域特征的影响,总结了平缓区域数字水系和河网提取的研究进展。     

自研透射式能见度测量系统性能分析

从系统测量原理、组成结构、计算过程及测量效果等方面介绍了一种自行研制的透射式能见度测量系统。该系统使用白色LED光源,实现发散角为1mrad的平行光路;利用积分球进行分光监控以补偿光能量变化;使用非球面镜实现全光斑接收。系统与积分浊度计在2～10km量程内能见度测试误差小于10%。从透射式能见度测量原理与计算过程,分析了影响系统测量性能的因素。结果显示定标准确性、测量线性度与系统稳定性是影响系统测量性能的主要因素,同时给出了该系统的定标准确性、测量线性度与系统稳定性的评估方法及评估数据,验证了该系统的测量性能。     

一种抗数据压缩的矢量地图数据数字水印算法

基于矢量地图数据特点,提出了一种抗数据压缩的矢量地图数据数字水印算法,即在嵌入水印信息之前对数据进行道格拉斯-普克法压缩,然后在特征点中嵌入水印信息.实验分析表明,提出的水印算法在抗数据压缩方面具有较好的效果.     

基于均值变点法提取地形起伏度的影响因素分析——以黄河流域(山西段)为例

地形起伏度因子在宏观尺度生态评估中具有重要作用。均值变点法是确定地形起伏度最佳分析窗口的常用方法,但其影响因素尚缺乏研究。本文以黄河流域(山西段)为例,基于DEM数据和均值变点法提取了研究区地形起伏度,并探讨了分析窗口样本数量、DEM分辨率和地貌类型3种因素的影响。结果表明：(1)分析窗口样本数量对最佳分析窗口取值有明显影响。随着样本数量的增加,变点所在的最佳分析窗口面积也不断增加。(2)DEM分辨率对最佳分析窗口取值有一定影响。分析窗口面积取值范围一致时,基于30 m ASTER GDEM计算得到的最佳分析窗口面积小于基于90 m SRTM DEM的最佳分析窗口面积。(3)地貌类型对最佳分析窗口取值的影响不大。当分析窗口样本数量一致时,不同地貌类型区及整个研究区最佳分析窗口相同或接近。总体而言,分析窗口样本数量是最关键的影响因素。     

便携式消费级无人机相机标定有效性评估

本文针对近年来在各行业中广泛使用的便携式消费级无人机开展了相机标定有效性研究,分别通过室内标定场和后处理软件对相机进行标定和自标定,在对比无相机标定、飞前相机标定、飞后相机标定和自标定迭代校正等方法所得成图精度后,对不同相机标定方案的有效性进行了评估。结果表明：各种方案成图总体精度差别不大;飞前、飞后相机标定与无相机标定的成图精度相当;自标定迭代校正的成图精度略高于其他方案。可见采用航拍照片自标定参数迭代校正的方法更适合于飞行控制精度和成像系统稳定性都不高的便携式消费级无人机相机标定。     

一种改进的单目视觉桥梁挠度非接触测量方法

本文在现有单目视觉测量方法基础上,提出了一种相机真实俯仰角计算算法,结合图像快速相关匹配与定位算法,可完成桥梁挠度的快速精确测量。通过精度验证试验和挠度对比测试试验,得到了相应的结果,结果表明：①不考虑目标点真实俯仰角变化的测量方法在距离视场中心较远的位置测量结果中误差较大;②单目视觉方法测量结果与角钢作竖直向下的刚体位移保持一致;③单目视觉方法与GPS测量的挠度曲线变化趋势和测量数值基本一致。试验验证了本文方法的可行性及准确性,可为今后基于数字图像相关方法的土木工程变形测量技术研究提供参考。     

面向数字孪生城市的智能化全息测绘

以大数据、物联网、人工智能、虚拟现实、云计算、智能驾驶等新技术为代表的信息化浪潮席卷全球,数字世界与物理世界正形成两大平行发展、相互作用的体系,数字孪生技术应运而生。随着物联网技术（IOT）的发展,数字孪生的理念被引入到智慧城市建设中来,深刻影响着城市规划、建设与治理。笔者所在单位面向数字孪生城市和自然资源统一监管对测绘地理信息的新需求,在全国开创性地开展了面向数字孪生城市的智能化全息测绘试点工作。本文结合上海市智能化全息测绘试点工作,从数字孪生城市、数字孪生城市对地理信息的新需求、智能化全息测绘关键技术及测绘成果等方面展开了论述,重点介绍了智能化全息测绘的技术体系和产品体系,以及在社会各领域的应用成果。     

机载LiDAR技术支持下的荒漠地区1:10 000地形图测绘与研究——以内蒙古阿拉善地区为例

尝试应用机载LiDAR技术测绘1：10 000比例尺地形图3D（DLG、DEM、DOM）产品,给出了机载LiDAR测绘3D产品的技术流程,并选择荒漠地区作为试验区,验证了此种技术方法在荒漠地区测绘3D产品的可行性,分析了成果精度。试验证明,该方法可以满足荒漠区域的1：10 000比例尺3D基础数据生产要求,且具有外业工作量小、自动化程度高、成图快、高程精度高、受外界环境影响小等优点,同时也总结了该方法中有待完善之处。该方法为荒漠地区3D基础测绘数据获取提供了有益借鉴。