面向智慧城市的GIS框架

现有轨迹匹配方法具有一定局限性,其匹配精度无法满足车辆导航定位的需求。针对拓扑匹配方法对于起始匹配位置的依赖性,提出了顾及速度与航向信息的轨迹匹配方法。该方法综合利用速度、距离和航向约束改进起始匹配路段和起始位置的判定,并通过后续时刻车辆的正确匹配位置修正起始位置,避免了传统拓扑匹配方法中起始位置匹配错误导致的误差传递累积,提高匹配路段的准确性。同时以起始位置为基础,速度与时间信息为约束确定匹配点。为验证所提方法的有效性,选取多条复杂程度各异的路线进行实验,并与现有的几何匹配方法和拓扑匹配方法进行比较。实验结果表明,该方法在不同复杂程度的城市路网下具有良好的匹配效果,准确率可达93.53%。在匹配准确率方面优于现有的两种方法,在匹配效率方面能满足定位导航的需求。     

重庆市主体功能区识别的主导因素与空间稳定性约束机理

主体功能区规划已上升为国家制度和战略,对中国长期空间发展格局优化与再组织将发挥积极的引导和约束作用。从地域性角度出发,探寻主体功能区发生性(形成与演化)和反馈性(识别与规划)时空机理与规律是地理学具有时代意义的重要科学问题。以重庆市为例,通过国土空间开发条件综合评价,识别了主体功能区划分的适宜性空间格局。基于对西南山区发展约束条件的基本认识,提出了地域主体功能空间分异的主导性约束假设,设定地形和区位为原生性主导因素,验证了其与区划指标系统的定量关联性,以此为基础解析了主导因素约束机理并提出了地域主体功能区的空间稳定性机制。研究发现:①开发与保护适宜性识别结果的格局指向清晰。城市化适宜的区域主要集中于都市区和部分周边区县,区域副中心(万州和黔江)适宜性也相对较高。生态保护适宜的区域集中于渝东北秦巴山区及部分三峡库区区县,同时包括渝东南武陵山区所在区县。②地形和区位因子在本区域对主体功能区的识别与形成具有主导约束作用。回归分析显示,主体功能区划指标与地形因子相关性水平达到显著的超过70%,区位因子超过40%;两者综合后与区划标志变量(A、B指数)的相线性相关拟合度R2均超过0.8;地理探测器发现,地形和区位因子对区划指标的约束性分别有9个和7个达到0.05显著性水平,对A、B指数的解释度分别约为70%和60%,两者叠加后,约束水平全部达到显著,对A、B指数的解释度在90%左右。③空间稳定性机制表现为两个方面,其一是基于主导因素约束的稳定性传递机制,称为客观稳定性;其二是基于指标体系的局域相对性和算法的内部抵消机制,称为主观稳定性。两种机制的协同性验证了区划技术系统的地域适应性和科学性。     

三角网格模型剖分方法的研究与应用

数值波场正演在地震学和勘探地球物理学领域正得到越来越广泛的应用,用一个好的方法来建立一个复杂的地质模型则显得尤为关键。三角网格模型相对于层状模型和矩形网格模型在反映地质界面形态、三角网格剖分个数调节及射线追踪速度等方面具有明显优势。利用三角网格剖分的建模方法,在VC2008编程环境下实现了复杂地质模型的描述。通过对复杂模型的建模测试,表明采用三角网格剖分方法,可解决以下模型难题：①对复杂模型界面的描述;②对复杂逆断层的描述;③对封闭块体的描述;④对模型弹性参数进行描述。     

环境约束下中国城市土地利用效率演变特征分析

在经济高质量发展和区域协调发展的背景下,考虑非期望性产出(环境污染),本文利用SBM-undesirable模型测算了中国275个地级市2003–2016年的城市土地利用效率,并通过核密度估计、空间自相关分析探索了城市土地利用效率的时空演变规律。结果表明:(1)2003–2016年间,中国城市土地利用效率整体呈波动上升趋势,但仍处于较低水平,城市土地利用效率均值呈现东、西、中逐渐降低的分布格局;(2)在全国和东中西三大区域,区域差异均不断增大,全国尺度上和东部地区效率值出现了极化趋势;(3)城市土地利用效率呈现较弱的空间正相关,但空间集聚程度不断增强。高-高集聚型区域多分布在东南沿海地区,且不断向中部地区延伸;高-低极化型区域多为中西部地区的省会城市,低-高凹陷型区域零星分布于高值聚集区周边,部分在研究期内转为高值聚集区域;低-低均质型区域主要分布在中西部及东北地区。研究结果认为应加强对城市存量土地的内涵挖潜,强化区域合作机制,因地制宜制定提升土地利用效率的政策是促进城市土地集约节约利用和区域协调发展的有效路径。     

基于非结构化有限元的三维井地电阻率法约束反演

电磁探测反演是典型的不适定问题,易造成反演结果的多解性,不适定性是反演自身固有的特征,没有求解的附加信息这一本质困难是很难克服的,解决该问题的有效方法是研究约束反演。本文采用目前较为主流的高斯牛顿—共轭梯度法(GN-CG),在反演目标函数中直接施加约束条件,将介质电阻率的取值范围作为先验信息和约束条件以外点罚函数法的方式引入到反演目标函数中,与常规三维电阻率反演目标函数相比,增加了不等式约束项的目标函数,理论上可以压制反演的多解性。通过多种理论模型的测试结果表明,本文基于不等式约束的三维井地电阻率反演算法有效地改善了反演结果的精度,以惩罚函数法施加不等式约束条件的方式是现实可行及有效的。     

反演地表质量变化的附有方差约束的径向点质量方法

针对目前径向点质量方法在反演GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment)时变地球重力场信号时条带噪声和泄漏误差较大的问题,本文提出了一种附有方差约束的径向点质量方法(Variance Constrained Radial Point-Mass Method,VCPM).该方法利用质量块的先验方差信息设计正则化矩阵对质量变化反演进行空间约束,同时为了解决单一的正则化参数不能适应全球质量变化大小不均匀的问题,构建了迭代的正则化处理策略.为了检验VCPM方法的可靠性,本文反演了2003-01-2014-11全球地表质量变化,并与GRACE球谐位系数法、GLDAS2.1水文模型、CSR (University of Texas Center for Space Research,德克萨斯大学空间研究中心)与JPL (Jet Propulsion Laboratory,喷气推进实验室) RL06 Mascon数据在全球的均方根误差、长期趋势、周年振幅以及局部的冰冻圈、陆地流域质量变化进行了对比分析.结果显示VCPM与CSR Mascon在全球、陆地和海洋区域的RMSE按面积加权平均值分别为2.12 cm、4.16 cm和1.25 cm,在全球和陆地区域均低于CSR Mascon与JPL Mascon的相应RMSE (2.22 cm和4.62 cm),在海洋区域仅略大于CSR Mascon与JPL Mascon的RMSE (1.18 cm);在8个陆地流域和内陆海域的时间序列对比中,VCPM与两种Mascon数据在扣除季节项和趋势项后的相关系数在绝大多数区域仍能达到0.86以上;另外相对于传统点质量方法和球谐位系数法,VCPM能有效抑制南极和格陵兰岛等区域的泄漏误差.这表明本文所提出的VCPM方法可以有效去除条带误差、抑制海陆信号泄漏且大幅提高反演结果的精度和空间分辨率,从而为计算高精度高分辨率地表质量变化提供了一种可供选择的有效途径.

     

考虑裂尖塑性区影响的水力压裂缝高计算模型

储层可压性的准确评价是储层压裂设计和压后产能评估的重要前提。目前,采用岩石力学参数进行页岩可压裂性评价取得了较好的现场应用效果。因此,如何准确获取岩石力学参数成为至关重要的问题。通过建立一种基于物理信息约束的神经网络模型,该模型采用物理和数据双驱动,仅使用少量数据就能够实现岩石力学参数的准确预测。为验证模型性能的优异性,采用人工神经网络、随机森林和XGBoost模型与之进行对比。结果表明,物理信息约束的神经网络在少量数据下预测岩石力学参数的平均准确率高于95%,性能远优于其他模型。采用物理信息约束的神经网络预测得到弹性模量、泊松比、抗拉强度和断裂韧性4种岩石力学参数,基于岩石力学参数对储层可压性的影响,建立了基于脆性指数和力学参数的可压性评价方法。最后,以渤海湾盆地沧东凹陷K2段不同储层可压性为例进行验证。结果表明：研究区整体可压性较好,其中,纹层状混合质页岩可压裂指数高于0.7,可压性良好;纹层状长英质页岩、厚层状灰云质页岩和薄层灰云质页岩可压裂指数均处在0.4~0.7,可压性中等。评价结果与实际施工现场各储层日采油量进行对比,证实了可压性智能评价方法的可靠性,该方法可以推广至页岩储层可压性评价工作中。

     

匀变速扩展的圆盘形断层的远场辐射理论（二）

本文第一部分已讨论在以下两条假设下的匀变速扩展的圆盘形断层的远场辐射理论: 1.破裂是从中心开始的;2.均匀位错分布（n=0）。 本部分将讨论更一般的情形,第一部分中的结果可以从本部分的普遍公式中作为特殊情形过渡得到。     

基于环境因素约束的农户土地利用效率及影响因素分析 ——以河南省粮食生产核心区为例

在农户土地利用引起的环境问题日益严重的背景下,如果农户土地利用效率的测度只考虑“好”产出,而忽略“非意欲”的环境产出,可能造成测度结果不准确。因此,将“非意欲”产出引入农户土地利用效率评价模型,利用河南省粮食生产核心区农户抽样调查数据测度环境因素约束下的农户土地利用效率,并探讨其效率状况及影响因素。主要的结论如下：① 调查区域环境因素约束下的农户土地利用效率平均值仅为0.612,效率值总体不高,有较大的提升空间。不同规模农户的土地利用效率差异较大,二者呈现“U型”变化趋势。② 环境因素约束下的农户土地利用效率的影响因素来自多个方面。其中,农户生计方式兼业化在一定程度上降低了环境约束下的农户土地利用效率;种植结构调整虽然能够增加农户农业收入,但不利于环境因素约束下的农户土地利用效率的提升;农地经营规模扩大对环境约束下的农户土地利用效率产生正面影响,但现实中普遍存在的小规模化经营和土地细碎化消减了正面影响。土地产权的稳定性能够提升环境约束下的农户土地利用效率,但无论是集体土地产权还是承包经营权以及农户间非正式的土地流转产权关系稳定性较差,不利于环境约束下的农户土地利用效率的提高。