基于扩展关系模型的整体空间数据管理

空间数据模型和数据管理是地理信息系统 (GIS)最重要的研究领域之一。该文介绍一体化的数据模型———扩展关系模型和以此为基础的 ,由作者设计的GIS软件原型系统———GEODBMS。GEODBMS使用统一的数据库管理系统 (DBMS)同时管理图形和属性数据 ;使用改进的四叉树———交叠四叉树索引空间目标 ;使用扩展的SQL语言进行空间查询 ;使用数据恢复和并发控制方法来加强分布式环境下数据的安全性和一致性维护     

不同初始扰动对电离层扩展F影响的数值模拟

重力波、中性风场、电场是激发电离层扩展F的主要影响因子,本文基于中低纬电离层扩展F发展的物理模型,通过电场强度、背景风场对扩展F影响作用的分析和经验对比,首先验证了模型的有效性,后借助该模型数值模拟了给定背景环境下三种尺度初始电子密度扰动条件下扩展F的发展情况,同时研究了利用化学物质释放实现一定尺度扰动,进而激发扩展F的过程.结果表明,较强的背景电场、东向风场有利于扩展F的形成和抬升,与经验结论相吻合;电离层从被作用初始扰动到激发扩展F的过程中存在拐点效应,拐点之后扩展F被激发形成并且抬升迅速,同时短波长扰动相对于长波长扰动更有利于扩展F的激发和发展;化学物质H_2O释放通过耗散电子密度,形成了一定尺度扰动并诱发了扩展F的形成,该方法可作为一种人工激发扩展F的探索手段.     

不变RTS平滑算法及其在5G/SINS组合导航中的应用研究

为了解决导航系统的位置误差随时间累积的问题,提出一种状态空间为矩阵李群的不变RTS(invariant RauchTung-Striebel, InRTS）平滑算法来提高导航状态的精度,其核心在于导航状态及观测都利用矩阵李群进行表示及推导。首先,将系统状态及其误差状态微分方程用矩阵李群来表征,相比于传统扩展卡尔曼滤波算法（extended Kalman filter,EKF）,将系统状态构建在矩阵李群上,其动力学方程可以更自然更本质地描述物体在空间中的运动特性,而通过群运算定义的误差状态耦合了姿态误差而不是直接的向量相减;接着,通过李群和李代数之间的对数映射将不变误差状态变量映射到李代数空间,得到一个解析的线性微分方程,该方程与当前状态估计值无关,从而可以获得在任何线性化点处状态无关的雅克比矩阵;然后,根据5G定位中量测模型的左不变特性推导包含杆臂误差的左不变误差状态量测方程,从而得到一个左不变EKF;最后,以左不变EKF为前向滤波,提出不变RTS平滑算法,并将其应用于5G/SINS(strapdown inertial navigation system）组合导航系统,在仿真实验中与...     

广安市城市扩展变化的遥感监测动态分析

我国正处于工业化、城镇化快速发展时期,建设用地供需矛盾十分突出。采用3S集成技术,分析广安区在本世纪前7年的城市扩展的变化特征。结果表明,广安区在这7年中发展非常迅速,自然环境与交通在其扩展过程中起到了重要的作用。     

基于CA的南京市城市空间结构演变模拟

元胞自动机(Cellular Automata,CA)是一种"自下而上"的动态模拟建模框架,具有模拟复杂系统时空演化过程的能力。本文将对标准CA进行扩展,以南京市为研究区域,对其城市扩展进行模拟。     

煤体静载破坏微震、电磁辐射及裂纹扩展特征研究

为研究型煤在单轴压缩破裂过程中产生的微震、电磁辐射信号与裂纹演化特征的对应关系,利用自主设计的低噪声静态加载试验系统,对0～0.25、0.25～0.5、0.5～1.0、1～2 mm共4种不同粒度的型煤进行了单轴压缩破坏试验,同步采集了煤样破坏过程中的微震、电磁辐射信号及破坏视频图像,提出了一种煤体裂纹快速提取方法并计算了型煤裂纹面积的变化规律。研究结果表明：型煤在单轴压缩过程中产生的微震、电磁辐射信号及裂纹面积在时域上具有良好的同步性。型煤破坏过程中裂纹面积随时间变化曲线可分为4个阶段。第1阶段为压实阶段,煤样所受应力值较小,其表面的裂纹面积以极为缓慢的速率增加。第2阶段为初始破裂阶段,随着应力的增加和内部弹性势能的积聚,型煤表面裂纹面积的增加速率较压实阶段有明显提高,伴随产生许多细小裂纹。第3阶段为加速破裂阶段,随着应力继续增加以及材料内部积聚弹性能的释放,试样变形过程加速,导致裂纹面积增速进一步增大。第4阶段为卸压阶段,试样的裂纹面积达到最大值,承载能力急剧降低,发生失稳破坏。     

三星堆城墙干缩裂缝开裂与扩展机理

针对土遗址干缩裂缝病害,以三星堆月亮湾城墙剖面为依托,探讨干缩裂缝的开裂条件、扩展特征以及失稳扩展条件。研究结果有助于揭示土遗址开裂规律,对遗址保护的工程实践具有指导意义。针对月亮湾城墙土体进行室内干燥试验,通过电子天平记录试样失水过程,采用图像分析技术得到裂缝的开裂与扩展过程,利用数字图像相关技术得到开裂过程的位移场与应变场。结果表明:试样表面缺陷降低了开裂所需的拉应力,缺陷与边界的距离越小,引发开裂的缺陷临界尺寸就越小,因此裂缝更易在试样边界附近缺陷处产生;根据断裂力学理论,考虑含水率对土体性质的影响,裂缝失稳扩展需满足应力强度因子对含水率的增加率大于断裂韧性;理论推导出裂缝失稳扩展临界长度的计算方法,该方法初步得到了实测数据验证;随着含水率从45.6%降低到29.1%,失稳扩展临界长度与试样宽度比值从0.109减小到0.024,含水率越低裂缝越易进入失稳扩展阶段,开裂处一个微小的缺陷就可能引发裂缝的快速扩展;对土遗址表面进行保护时,应着重修补分布在土层边界区域的大尺寸缺陷;定期监测土遗址临空面,一旦发现开裂,应及时对裂缝及其附近缺陷进行修复,以防止裂缝失稳扩展。     

煤岩水力压裂裂缝扩展形态试验研究

通过室内水力压裂物理模拟试验系统,对大尺寸原煤进行了水力压裂模拟试验,根据水力裂缝的空间展布形态分析了煤岩储层水力裂缝的延伸规律,揭示了网状裂缝的形成机制。结果表明：水力裂缝易在弱层理处分叉和转向,发育的层理和裂缝系统等结构面为压裂形成裂缝网络提供了前提条件。泵压曲线呈现出的频繁波动是煤岩内产生网状裂缝的一个显著特征。水力裂缝的起裂与延伸有4种基本模式,裂缝网络的形成多为这4种基本模式的组合。地应力差异系数和泵注排量对煤层水力裂缝形态有较大影响。较小的地应力差异系数更利于网状裂缝的形成;较高的压裂液排量易形成相对简单的裂缝形态,导致压裂改造效果较差。该试验方法和试验结果可为现场水力压裂参数设计和优化提供参考和依据。     

近30a黄河流域中心城市空间扩展特征及启示

探究城市空间扩展特征,认识城镇用地开发效率,有助于科学践行城市开发边界和高质量发展政策。基于城市空间、人口和经济数据,采用扩展强度指数、差异指数和耦合协调度模型,分析1992—2020年黄河流域8个中心城市空间扩展数量和质量的时空特征及启示。结果表明：(1)中心城市平均扩展面积315 km²,下游城市扩展规模大于中上游,济南市、郑州市、西安市和银川市扩展强度较高。(2)各市空间扩展与人口、经济耦合关系呈下游向中上游、中游向上下游递减的分布特征,平均值分别由1992年0.42、0.19提升至2020年0.89、0.81,扩展质量整体向好。(3)城市空间扩展分异是自然区位、经济发展、政策条件等多方面综合驱动的结果。(4)严格落实流域高质量发展政策,科学践行城市开发边界,协调优化城市用地扩展与人口、经济之间相互关系,合理规划城市发展,是黄河流域中心城市实现高质量发展的重要路径。     

利用复合光谱纹理特征进行城市边缘区不透水层提取

城市边缘区是城市化活跃的地区,在遥感影像上呈现出错综复杂、异质强的特征,对该地区不透水层的遥感提取带来一定的困难。本文引用扩展支撑向量机（extended support vector machines,ESVM）的软硬分类方法,结合光谱和纹理特征变化,对正在发生快速土地覆盖变化的城市边缘区的不透水层进行了提取。本文提出的方法将纹理变化作为有效信息表示城市边缘区的变异,并结合软硬分类方法的特征进行了不透水层纯净、混合像元的识别。研究区城市边缘区的试验结果表明,将纹理特征作为描述不透水层的空间特征指数能够将纯净、混合像元的识别效率提高10%,整体分类精度提高1%~5%,优于传统的软分类、硬分类方法。