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盾构隧道掘进全过程三维模拟方法及重叠段近接分区研究

合理地模拟盾构隧道掘进的全过程及盾构隧道重叠段近接分区是一个难点。依托深圳地铁3号线红岭中路－老街－晒布段区间重叠隧道工程进行研究,建立了能全面反映盾构隧道掘进全过程的三维模拟方法,并采用摩尔-库仑屈服准则对盾构隧道重叠段进行了横向近接分区,同时采用位移变化速率准则对盾构隧道重叠段进行了纵向近接分区。研究结果表明,盾构隧道重叠段横向近接分区为：F≤F? 时为无影响区,F?＜F＜0时为弱影响区,当F≥0时为强影响区;纵向近接分区为：小于0.3 mm/d为无影响区,0.3～1.5 mm/d为弱影响区,大于1.5 mm/d为强影响区。研究成果应用于红岭中路－老街－晒布段区间重叠隧道取得了良好的效果,并为盾构隧道掘进全过程的数值模拟以及盾构隧道重叠段区间隧道的设计与施工提供了理论支撑,同时亦可为相似工程提供参考。     

大范围网络RTK基准站间整周模糊度实时快速解算

网络RTK是目前实现高精度实时动态定位的重要手段之一,而网络RTK高精度定位的关键问题是基准站间整周模糊度的实时快速准确固定。对于大范围网络RTK,由于基准站间距离的增加,电离层延迟误差、对流层延迟误差和卫星轨道误差相关性降低,导致基准站间整周模糊度不能快速准确地固定,因此本文提出了一种大范围网络RTK基准站间整周模糊度固定算法。该算法首先利用L1、L2载波相位观测值和P1、P2伪距观测值解算基准站间的双差宽巷模糊度;然后采用Saastamoinen模型和Chao映射函数模型相结合解算双差对流层延迟误差,并将双差宽巷模糊度作为L1、L2双差载波相位整周模糊度的约束关系来确定L1、L2双差载波相位整周模糊度;最后采用CORS站的实测数据进行试验,并将本文的试验结果同GAMIT软件的解算结果进行比对,结果表明该算法可以快速准确地实现单历元双差载波相位整周模糊度的固定。     

基于空间填充曲线排列码划分的并行缓冲区算法

缓冲区计算是地理信息系统空间分析的基本功能之一。在矢量缓冲区研究方面,以往大多聚焦缓冲区生成算法,这些优化方法在单机计算环境中针对大规模空间数量数据的计算效率提升是有限的,因而需要并行环境下的改进方法来进一步破解计算瓶颈。本文基于Map Reduce计算模型和分布式内存计算框架,提出了一种基于空间填充曲线排列码划分的并行缓冲区分析算法(SPBM),基于空间填充曲线编码进行数据排序和范围划分,对跨越网格的数据采用近似切分方法,在考虑负载均衡的前提下对任务并行分解,之后按照给定深度的"树状"方式进行结果合并。本文在单机和集群两种环境下利用实际道路网等数据进行了实验。同等环境下,相较于目前流行的GIS软件——QGIS和Post GIS计算性能提升明显,相较于现有其他并行优化方法效率提升超过50%。这样的优化分析方法对于GIS中其他矢量分析算法的并行算法也具有一定的借鉴意义。     

High-performance three-horizon composition algorithm for large-scale terrains

This work presents a high-performance algorithm to compute the horizon in very large high-resolution DEMs. We used Stewart's algorithm as the core of our implementation and considered that the horizon has three components: the ground, near, and far horizons. To eliminate the edge-effect, we introduced a multi-resolution halo method. Moreover, we used a new data partition approach, to substantially increase the parallelism in the algorithm. In addition, several optimizations have been applied to considerably reduce the number of arithmetical operations in the core of the algorithm. The experimental results have demonstrated that by applying the above-described contributions, the proposed algorithm is more than twice faster than Stewart's algorithm while maintaining the same accuracy.     

Spatial interpolation using nonlinear mathematical programming models for estimation of missing precipitation records

Abstract

New mathematical programming models are proposed, developed and evaluated in this study for estimating missing precipitation data. These models use nonlinear and mixed integer nonlinear mathematical programming (MINLP) formulations with binary variables. They overcome the limitations associated with spatial interpolation methods relevant to the arbitrary selection of weighting parameters, the number of control points within a neighbourhood, and the size of the neighbourhood itself. The formulations are solved using genetic algorithms. Daily precipitation data obtained from 15 rain gauging stations in a temperate climatic region are used to test and derive conclusions about the efficacy of these methods. The developed methods are compared with some naïve approaches, multiple linear regression, nonlinear least-square optimization, kriging, and global and local trend surface and thin-plate spline models. The results suggest that the proposed new mathematical programming formulations are superior to those obtained from all the other spatial interpolation methods tested in this study.

Editor D. Koutsoyiannis; Associate editor S. Grimaldi

Citation Teegavarapu, R.S.V., 2012. Spatial interpolation using nonlinear mathematical programming models for estimation of missing precipitation records. Hydrological Sciences Journal, 57 (3), 383–406.     

GPS姿态测量中模糊度搜索方法的确定与比较

GPS载波相位观测值作为高精度观测量在姿态测量中得到广泛应用。姿态测量系统中,基线长度可以通过提前量测精确求得。作为约束条件,可以用于模糊度搜索,提高模糊度搜索效率和准确度。本文介绍了传统的LAMBDA方法,且在此基础上提出了附有基线长度约束的LAMBDA搜索方法,并比较了两者的搜索效率。     

一种改进的GPS短基线直接解算方法

本文通过推导基线偏差与波长之间的数学关系,在DC算法的基础之上,考虑双频相位双差数学模型本身存在的相等关系,并结合宽巷模糊度组合,提出一种求解整周模糊度的改进直接计算法。在求取模糊度之后,分别采用单历元最小二乘和序贯平差两种解算方案求解基线,以基线长约6.3km、9.1km的两组数据为实例进行求解,并与TGO软件求取的基线向量作比较,试验结果表明了本文方法的正确性和可靠性。     

深部土煤系风化岩接触带类型划分及其意义

深部土岩接触带是指厚表土底部一定厚度的土层及其下一定厚度的煤系风化岩组成的土岩组合体。由于它由高压态土体、高压水和软弱破碎风化岩体组成,故具有整体不良的工程地质性质,在接近该带下采煤时易发生采场顶板矿压突变剧增、突泥溃砂、突水等重大安全问题。在煤田地质勘探资料的基础上,根据深部土层土性和岩层岩性将深部土岩接触带划分为4种类型：砂土-砂岩接触类型、砂土-泥岩接触类型、粘土-砂岩接触类型、粘土-泥岩接触类型,分析了每一种土岩接触带类型对应的工程地质意义,并对丁集矿井西南区13-1煤层的土岩接触带类型进行了划分,认为13-1煤层土岩接触带类型以砂土-泥岩、砂土-砂岩为主,近松散层工作面受到底含水的威胁比较严重,工作面溃泥、溃砂、压架出水的可能性比较大,开采设计时要充分考虑。     

病态模型参数估计在整周模糊度解算中的应用

介绍了病态模型参数估计方法,并将其应用于GPS快速动态定位整周模糊度的解算,实现了模糊度初值的快速准确求解。