地质系统的复杂性--地质科学的基本问题(Ⅱ)

笔者根据其所提出的“地质作用与时空结构是一切地质现象的本质与核心”的自然哲学理念将地质科学的学科体系划分为地球物质的成分与结构、地质作用、地质学场与地质系统的演化等四大基本领域,它与9个重大基础地质问题以及与其相关的基础理论问题相对应（表2）,笔者将其已发表的地质科学的复杂性理论“地质作用的临界过程动力学－地质系统在混沌边缘分形生长”应用于研究9个重大基础地质问题,着重对于其中所包含的主要基础理论问题的实质及其理论与研究方法作较深入而简要的剖析。目的是通过将地质系统的复杂性作为地质科学的基本问题的新视角对古老而常新的地质科学进行再认识,将重大基础地质问题的研究提高到非线性科学和复杂性理论的层次,并实现地质科学向精确科学的跨越,取得突破性进展。     

带断层的细胞自动机模型及算法复杂性

用带断层的细胞自动机模型模拟地震活动, 得到一些具有普适性的结果。证实地震活动具有某些有序性, 说明断层的存在及相互位置都对地震活动总体特征有明显的影响, 并用自组织临界状态理论解释了模型各演化阶段的特征, 最后用算法复杂性分析了模型所产生的序列, 初步表明算法复杂性AC可以用作地震活动图象及其演化的研究。     

南极测绘中小像幅航片的区域网平差

本文介绍了用日产 Bronika SQ- A1 2 0型非量测相机对东南极拉斯曼丘陵 1 :40 0 0 0摄影比例尺小像幅航片进行加密的情况。通过用武汉测绘科技大学研制的联合平差程序 Wu CAPS软件的带附加参数的光束法区域网平差获得了实地上平面± 2 .82 9m,高程± 4.973 m的加密精度。文中还分析了若干精度问题 ,所得结论对今后的进一步研究将有所裨益     

1980—2020年重庆市土地利用时空格局演变

人类与自然相互作用具体表现在土地利用时空格局变化上。本文研究重庆市土地利用时空变化情况,了解土地利用类型间相互转换情况以及三大类型用地的时空格局变化特征,可为重庆市可持续高质量发展和生态环境保护提供一定参考。本文基于8期土地利用基础数据,采用土地利用类型转移矩阵、土地利用动态度、空间自相关等方法探究了重庆市1980—2020年土地利用时空格局演变特征。结果表明：(1)重庆市生态保育用地占比最高,生态保育用地占比52.54%,主要分布在重庆市北部以及东南部;耕地面积占比46.35%,较集中分布在重庆市西南部;人类活动强度较大的城乡建设用地占比仅1.11%,零散分布在各县域,在西南部中心主城区域出现集中连片分布,与耕地的分布有一定的空间协同。(2)重庆市生态保育用地和耕地面积都存在不同程度的减少;城乡建设用地扩张主要来源于对耕地的侵占。(3)三大类型用地均表现出明显的空间自相关性,均表现出明显的空间聚集性;在空间分布上同时表现出明显的空间异质性,即重庆市东西两端的地类较单一、聚集性高,中部地区地类较为复杂、聚集性较低。     

高烈度地震区岩土体边坡崩塌动力学特性研究

"5·12"汶川特大地震引发的次生山地灾害中以山体崩塌数量最多.本文在对国道213线都江堰至映秀段以及水磨支线公路边坡地震崩塌调查研究的基础上,分析总结了岩土体边坡的崩塌成灾模式、崩塌作用机理以及崩塌自组织临界(SOC)动力学特性.调查范围包括Ⅸ～Ⅺ度地震区,工点105个.对崩塌体方量、崩塌深度进行统计分析后发现,在Ⅸ度区崩塌体方量和崩塌深度都符合负幂律分布,呈现出明显的自组织临界动力学特性;而Ⅹ、Ⅺ度地震区不呈现该崩塌特性,其崩塌动力学性质受地震的强扰作用控制.     

自升式钻井平台拔桩机理探析

海上自升式钻井平台完成预定工作后,将收起桩靴迁航到下一个目的地,桩靴的拔出是由支撑状态向漂浮状态过渡的重要过程,是自升式钻井平台正常作业不可缺少的重要组成部分。在这个过程中,拔桩阻力的预测对于桩靴上拔安全至关重要。笔者通过对平台拔桩阻力进行分析,并结合中油海平台近几年的拔桩作业经验,提出了施工中的注意事项,具有一定的指导意义。     

中国能源消费碳排放强度及其影响因素的空间计量

碳排放所引起的全球气候变化对人类经济社会发展带来了严峻的挑战。中国政府承诺到2020 年GDP碳排放强度较2005 年降低40%~45%,这一目标的实现有赖于全国层面社会经济和产业结构的实质性转型,更有赖于省区层面节能减排的具体行动。基于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC) 提供的方法,本文估算了全国30 个省区1997-2010 年碳排放强度,采用空间自相关分析方法和空间面板计量模型,探讨了中国省级尺度碳排放强度的时空格局特征及其主要影响因素,旨在为政府制定差异化节能减排的政策和发展低碳经济提供科学依据。研究结果表明:① 1997-2010 年,中国能能源消费CO₂排放总量从4.16 Gt 增加到11.29Gt,年均增长率为7.15%,而同期GDP年均增长率达11.72%,碳排放强度总体上呈逐年下降的态势;② 1997-2010 年,碳排放强度的Moran's I 指数呈波动型增长,说明中国能源消费碳排放强度在省区尺度上具有明显的空间集聚特征,且集聚程度有不断增强的态势,同时,碳排放强度高值集聚区和低值集聚区表现出一定程度的路径依赖或空间锁定;③ 空间面板计量模型分析结果表明,能源强度、能源结构、产业结构和城市化率对中国能源消费碳排放强度时空格局演变具有重要影响;④ 提高能源利用效率,优化能源结构和产业结构,走低碳城市化道路,以及实行节能减排省区联动策略是推动中国实现节能减排目标的重要途径。     

不同空间权重定义下中国人口分布空间自相关特征分析

人口分布的研究对实现人口、环境、资源可持续管理具有深刻意义。相对于洛伦斯曲线、基尼系数等传统度量指标,运用空间自相关分析可以较好地表达人口分布的集聚现象,揭示人口格局的空间结构和空间相互作用。空间自相关测度的关键因素之一为空间权重矩阵。当前人口空间自相关特征测度多采用单一邻近关系定义空间权重矩阵,忽视了不同空间邻近关系对自相关特征分析结果的影响。本文根据距离阈值和邻接关系定义了八种空间权重,包括新定义的高铁两小时可达性空间权重。基于2010年《中国人口年鉴》统计资料,结合GeoDa软件测度了中国人口空间分布自相关特征并分析空间权重定义对自相关特征分析结果的影响。发现:(1)在不同空间邻近关系下,中国省域人口密度分布在全局自相关上均呈现空间正自相关,但其显著性水平有差异;(2)局部自相关分析结果Moran's I表现出明显的区域差异。     

结合自注意力机制的多特征融合点云语义分割网络

由于三维激光点云的无序性、稀疏性、非结构性以及光谱纹理信息缺乏,使得点云的语义信息提取十分困难,而可以直接对原始非结构化点云进行语义分割的PointNet++网络无法考虑点云的空间相关性。针对这个问题,本文提出了一种结合自注意力机制的多特征融合点云语义分割网络,使用PointNet++和非局部信息统计注意力模块分别提取点云的多尺度特征和空间相关性特征,并融合两种特征以进行最终的点云分割。通过在ISPRS 3D语义分割数据集上进行对比实验,证明本文通过自注意力机制提取的空间相关性特征优于人工设计的特征,可以明显提高点云语义分割的精度,本文方法较PointNet++总体精度提升了4.5%。     

一种基于分形的地表覆盖产品质量评估空间抽样方法

针对地表覆盖产品质量抽样评估中易受空间自相关影响导致的样本代表性不足的问题,该文提出一种基于分形的地表覆盖产品质量评估空间抽样方法,通过引入辅助变量分形维数作为分层变量,代替研究变量(质量评估值),基于地表覆盖产品中每个图斑分形维数的空间自相关性进行第一阶段分层,在顾及空间自相关性影响前提下,构建空间敏感区和钝感区内的分层指标进行第二阶段分层,并在二阶段各层内随机抽样。选择全球地理信息资源建设项目2021年哈萨克斯坦中部区域的10 m地表覆盖产品作为实验验证数据,分别与基于面积空间自相关、基于景观指数空间自相关的分层抽样方法进行对比实验,结果表明该文方法相对“真值”的均方根差较上述两种方法最大可分别减少51.14%、56.9%,能够提供更精确和更稳定的质量评估结果。