道路网多尺度数据建模的初步研究

本文以路网要素的多尺度表达为例,探讨了路网要素多尺度表达在几何层次、实体层次等方面的多尺度现象,研究了多尺度数据建模的基本特性,提出了构建多尺度空间数据模型的关键策略,详细剖析了路网多尺度建模中不同尺度下的实体、实体间的联系,以及多尺度表达间要素类和要素表达层次上的关系,实现了对路网要素多尺度抽象表达的模型构筑。     

山东省日照市蓝色经济区城市三维地质结构调查及三维建模

针对日照市城市可持续发展中面临的地质环境和地质资源问题,开展蓝色经济区城市三维地质结构调查。运用先进的勘察技术、地理信息系统技术、三维地质建模技术,开展城市三维地质结构填图,建立了日照市钻孔三维实体、第四系结构、基岩结构三维模型。通过数字曲面拟合和计算机图形学的方法,把空间分布不均匀、不连续、散乱的地质信息变成可视的、连续的、形象直观的三维地质模型,以三维图象的形式形象地表达了各种地质结构的真实形态、特征,圈定影响深基础开挖和地下空间利用的不良地质体范围,为日照市地下空间资源开发利用提供地质依据。     

近场动力学理论在区域地面沉降建模中的应用研究

地面沉降是由自然和人类活动共同作用导致的缓变性地质灾害,是区域可持续发展的重要影响因素。以往地面沉降在建模时需要地裂缝等不连续结构的位置、走向、深度等信息,在构建微分方程模拟时需假设模型连续,这对开展地面沉降-地裂缝-地面塌陷一体化模拟带来一定的局限性。于2000年出现的近场动力学理论提出以积分形式描述材料受力过程,方法具有无需先验知识与连续性假设的优点,在材料的疲劳、损伤、断裂等模拟研究中展现出良好的应用前景。本文综述了其在岩石水力压裂、滑坡、饱水岩土材料等领域的研究进展;提出了应用近场动力学进行区域地面沉降建模求解的一般方法;结合InSAR技术获取的沉降信息、三维地震频谱谐振勘探技术获取的地下结构与密度信息等,提出了模型的反演调参与优化方法。以北京东部梨园-台湖镇-张家湾镇区域为实验区,建立了其4 km×6 km范围、0.2 km深度的近场动力学地面沉降模型,以实验区地下水位月均下降速率为边界条件,对2007—2010年地面沉降过程进行模拟。模拟结果与实测值的平均绝对误差为18 mm,表明近场动力学在地面沉降建模中有较好的适用性。     

从地理信息系统到虚拟地理环境的认知转变

自20世纪60年代初以来,地理信息系统引领了地理信息的分析与服务。然而,由于地理学家对于地理过程开展多维模拟的需求,同时许多大型工程需要对于不同方案的后果事先开展模拟评估,为此中国学者们在世纪相交之际开始了对于虚拟地理环境的探索。本文从地理信息系统到虚拟地理环境的认识上的转变着手,分析了虚拟地理环境的演进过程、当前的阶段定位与挑战,着重探讨了虚拟地理环境研究的新态势：基于虚拟地理环境的地理空间认知研究、虚拟地理环境与实验地理学新方向、大数据背景下的虚拟地理认知实验方法和虚拟地理环境与地理知识工程,并给出最新研究思路。     

基于无人机倾斜摄影的黄土滑坡信息多维提取与应用分析

本文针对黄土地区地质灾害调查与评估需求,探索了一种基于无人机倾斜摄影影像和飞控数据的滑坡单体信息多维提取的方法.通过影像处理获得的DEM、DOM和实景三维模型等多维数据,对贾家村滑坡坡形、坡度、相对高差、植被覆盖率、纵坡比降、表面积与物源体积进行定量提取,结合区域气象数据分析了贾家村滑坡年均降雨量时空分布规律,利用相关...     

模拟地震波传播的三维逐元并行谱元法

高效地震波场正演模拟对于复杂模型中地震波传播与成像研究至关重要.本文在谱元法原理框架内,对已有逐元谱元法改进,提出一种新的逐元并行谱元法求解三维地震波运动方程,并得到地震波场.逐元并行谱元法的核心思想在于在单元上进行质量矩阵与解向量的乘积运算,并将此运算平均分配至每一个CPU计算核心,此处理有利提升谱元法的并行计算效率...     

北京平原区土壤地球化学特征及影响因素分析

基于北京平原区土壤地球化学调查数据,运用数理统计、因子分析、相关性分析、回归分析等方法研究了土壤元素的横向和纵向分布特征,并探讨其影响因素.结果 表明:北京平原区土壤CaO、MgO、Na20、Hg、Cd、Sr、Ba、Sn等含量偏高,Sb、As、Th、W、Br、U、I、Mo、有机质等含量偏低.R型因子分析结果显示,F1因...     

Geochemical modeling,fate distribution,and risk exposure of potentially toxic metals in the surface sediment of the Shyok suture zone,northern Pakistan

The objective of the current study was to assess the contamination of potentially toxic metals (PTMs) in weathered surface sediment, along stream tributaries, and surrounding area of the river Chitral, Shyok suture zone district Chitral, Pakistan. To understand the geochemical features of 113 sediment, samples were collected from the Mirkhani and Drosh area. Then, different statistical tools including the geo-accumulation index (Igeo), cluster analysis (CA), principal component analysis (PCA), and ecological risk assessment (ERA) were used to unravel the origin, intensity, and exposure level of PTMs to control risk and restore the ecosystem within the study area. The results for the PTMs namely nickle (Ni), chromium (Cr), copper (Cu), cadmium (Cd), lead (Pb), zinc (Zn), and cobalt (Co) in Mirkhani and Drosh were in the following ranges: 10–150, 15–210, 15–250, 0.08–1.00, 10–70, 76–240 and 14–51; and 13–240, 17–210, 15–150, 0.08–0.60, 7–140, 47–150 and 13–36 mg/kg, respectively. In consequence, the potential ecological risk caused by Pb, Ni, Cu, Co, Cr, and Zn is reflected by the percentages of samples with an ecological risk index (ERI) greater than one which were 100%, 91%, 100%, 100%, 92%, and 100%, respectively. However, the overall mean decreasing order of ecological risk of PTMs in the district Chitral was Pb > Ni > Cu > Co > Cr > Zn > Cd. Moreover, the PCA yielded 78% variability which indicated that mineral prospects play an important role in the contamination of sediment. Furthermore, the mineral phases of Pb and Zn suggested supersaturation, while that for Cd revealed unsaturation. The results of Igeo, ERI, and CA indicated contamination of PTMs in the study area. The ERI value of Pb, Ni, Cu, Co, Cr, and Zn was higher than 1 suggesting an ecological risk in the study area. Moreover, the current study showed the dominance of geogenic contamination with major contributions from ultramafic rock and known mineral prospects. Therefore, contaminated sediment of the Shyok suture zone is extremely detrimental to the aquatic ecosystem of the study area.     

顾及地理-语义动态的城市热点预测框架

城市热点时空预测是城市管理和智慧城市建设的一项长期而富有挑战性的任务。准确地进行城市热点时空预测可以提高城市规划、调度和安全保障能力并降低资源消耗。现有的区域级深度时空预测方法主要利用基于地理网格的图像、给定的网络结构或额外的数据来获取时空动态。通过从原始数据中挖掘出潜在的自语义信息,并将其与基于地理空间的网格图像融合,也可以提高时空预测的性能,基于此,本文提出了一种新的深度学习方法地理语义集成神经网络(GSEN),将地理预测神经网络和语义预测神经网络相叠加。GSEN模型综合了预测递归神经网络(PredRNN)、图卷积预测递归神经网络(GCPredRNN)和集成层的结构,从不同的角度捕捉时空动态。并且该模型还可以与现实世界中一些潜在的高层动态进行关联,而不需要任何额外的数据。最终在3个不同领域的实际数据集上对本文提出的模型进行了评估,均取得了很好的预测效果,实验结果表明GSEN模型在不同城市热点时空预测任务中的推广性和有效性,利用该模型可以更好地进行城市热点时空预测,解决一系列如犯罪、火灾、网约车预订等等现代城市发展中亟需解决的相关问题。     

面向大规模空间Agent建模的分布式地理模拟框架

基于Agent建模的地理模拟是认识和理解动态地理现象的有效方法,但随着地理模拟的规模和复杂性不断增加,模型的计算问题开始凸显。分布式并行仿真是解决大规模Agent复杂模拟计算的途径,然而已有研究基于Agent建模/仿真软件构建并行仿真系统的方式并不适用于具有高移动与行为交互的空间Agent建模及其模拟过程的实时可视化。为解决这个问题,本文提出了一个分布式地理模拟框架DGSimF,用于大规模动态空间Agent模拟,支持模拟过程的实时表示与分析。设计了一个简单但高效的时空数据模型建模空间Agent,支持直接基于Agent行为建模集成地学模型,采用了时间微分方法协同各计算节点行为的执行,实现以“任务并行”的方式进行分布式计算以提高仿真性能,构建了基于三维地球渲染引擎的虚拟地理环境,提供模拟过程的实时可视化。最后,以“红蓝对抗”案例进行了实验验证,对不同模拟计算量和不同客户端数量下的仿真性能进行了分析,结果表明DGSimF可以为具有时空特征变化与行为交互的大规模空间Agent模拟提供一个有效的平台。通过扩展计算节点,DGSimF可以有效地缓解复杂模拟计算的压力问题,并且仿真性能较高,在实验中并...