二维梯形沉积盆地放大效应的数值模拟研究

盆地效应作为场地效应的一种特殊类型,其对地震动的影响仍在持续研究当中。建立二维梯形沉积盆地模型,模型边界采用透射人工边界,利用显式有限元法作为求解方法。根据Buckingham提出的π定理定义了多个影响盆地效应的无量纲参数,包括盆地深宽比、介质波速比、盆地深度与入射波长之比、盆地开口宽度与入射波长之比。以Ricker子波作为输入波,研究SH波垂直入射盆地模型时,以上无量纲参数对盆地放大效应的影响。研究发现盆地深宽比越大盆地诱发的聚焦效应越明显,盆地深宽比越小盆地边缘效应越明显。在盆地的深宽比和入射波确定时,随着盆地开口宽度与入射波长之比不断增大盆地的最值放大系数逐渐从盆地中心移向盆地边缘,表现出越来越明显的边缘放大效应。其中波速比差异对放大系数的影响最大,波速比差异越大介质的波阻抗比越大,放大效应越显著。通过将影响盆地放大效应的参数无量纲化,使梯形盆地对地震动放大效应的研究的结论更具有普遍意义。     

贝塞尔曲线在虚拟森林景观单树几何模型构建中的应用

虚拟景观模型的生成,需要对实际景观进行抽象和简化。树几何模型和数字高程模型(DEM)是构成虚拟森林景观的两大要素。而树几何模型的构建又是林业GIS三维可视化的基础。在树几何建模中,树干及树枝形状的可视化表达具有突出意义。由于实际树种的复杂性,在计算机中建树模型,通常采用基于过程建模的方式,而这将面临用户如何对模型进行交互式控制的问题：参数太少,不足以描述树形态特征,而参数太多,则模型难以生成和理解。为了解决这个问题,我们引进贝塞尔(Bezier)曲线这种基于控制点的自由曲线来描述树木中的树干以及树枝形状,利用对曲线控制点的变动来控制曲线的形状,进而生成形态各异的树形状,对此,我们基于ActiveX技术生成Bezier曲线控件。结果表明,该方法能够表示多种形状的树干与树枝,具有操作简捷、计算速度快,可视化效果良好的优点。     

水平定向钻进虚拟仿真培训系统研究

虚拟仿真技术是目前计算机科学研究热点,将虚拟仿真技术应用到非开挖领域是非开挖教学及研究的发展趋势。针对水平定向钻进（Horizontal Directional Drilling,HDD）这一非开挖的主要施工工法,采用SolidWorks、3ds MAX、Photoshop等软件对三维场景、钻机以及钻头等施工设备进行三维建模,通过研究场景漫游技术、多摄像机跟随技术、物理效应仿真技术和轨迹记录及跟随等技术在Unity3D平台上开发培训系统,并将系统发布至桌面系统。该系统具有场景漫游、多视角显示、控制钻进、显示参数功能。测试结果表明培训系统运行流畅,场景切换迅速,具有良好的三维展示和教学功能。     

Fully coupled hydraulic fracture simulation using the improved element partition method

The improved element partition method (IEPM) is a newly developed fracture simulation approach. IEPM allows a fracture to run across an element without introducing extra degrees of freedom. It can also simulate any number of fractures in a prescribed mesh without remeshing. In this study, the IEPM is extended to hydraulic fracture simulation. First, the seepage and volumetric storage matrix of a cracked element are derived using virtual nodes (the intersection points of a crack with element edges). Subsequently, the fully coupled hydromechanical equation is derived for this cracked element. To eliminate the extra degrees of freedom (virtual nodal quantities), the water pressure and displacement of the virtual nodes are associated with their adjacent nodes through least squares interpolation. Finally, the fully coupled equation in terms of nodal quantities is obtained. The verification cases validate the method. By using this method, the field-scale hydraulic fracturing process is well simulated. The proposed approach is simple and efficient for field-scale hydraulic fracture simulation.     

Solution to the Stokes Boundary-Value Problem on an Ellipsoid of Revolution

We have constructed Green's function to Stokes's boundary-value problem with the gravity data distributed over an ellipsoid of revolution. We show that the problem has a unique solution provided that the first eccentricity e₀ of the ellipsoid of revolution is less than 0·65041. The ellipsoidal Stokes function describing the effect of ellipticity of the boundary is expressed in the E-approximation as a finite sum of elementary functions which describe analytically the behaviour of the ellipsoidal Stokes function at the singular point = 0. We prove that the degree of singularity of the ellipsoidal Stokes function in the vicinity of its singular point is the same as that of the spherical Stokes function.     

Characterizing mixed-use buildings based on multi-source big data

To-date few research has successfully integrated big data from multiple sources to characterize urban mixed-use buildings. In this paper, we introduce a probabilistic model to integrate multi-source and geospatial big data (social network data, taxi trajectories, Points of Interest and remote sensing images) to characterize urban mixed-use buildings. The usefulness of our model is demonstrated with a case study of the Tianhe District in megacity Guangzhou, China. The model predicted building functions at 85% accuracy based on ground truth data from field surveys. We further explored the spatial patterns of the identified building functions. Most mixed-use buildings are located along major streets. Our proposed model can identify mixed-use buildings in a city; information is useful for planning evaluation and urban policymaking.     

山地城镇虚拟地理环境构建及规划设计实践

我国山地城镇约占全国城镇的一半,在当前平原向山区发展的进程中,山地城镇可持续发展需要虚拟地理环境等新理念和集成技术的支撑。面向山地城镇规划设计的特点和需求,基于虚拟地理环境相关理论和技术方法,本文提出了规划设计、测绘地理信息、岩土工程、生态保护等多学科交叉;规划设计师、GIS分析师、政府部门、项目业主、公众等多角色参与;地理表达、地理分析、地理设计、地理模拟、地理评估多环节结合;紧密结合规划设计过程和虚拟地理环境模拟评估的山地城镇规划设计技术框架。结合重庆悦来会展城规划设计实践对框架的特点优势开展进一步探讨,为山地城镇规划设计工作提供了参考。     

信息科学与矿产预测

矿产预测实质上就是对成矿系统演化过程精确性表达的探索,现代信息科学的发展为理解成矿系统的非线性特性以及信息运动过程提供了必要的理论基础。通过信息与成矿信息、虚拟现实技术与成矿预测可视化和信息模型与成矿系统三个方面探讨信息科学的发展与矿产预测之间的紧密联系,预测未来成矿预测将向定量化、精细化的方向发展,对矿的定位预测从以分析为主向分析与综合相结合方向发展。     

地理知识可视化中知识图特征与应用——以小流域淤地坝系规划为例

依据心智表达的双重编码理论、地理的空间图形思维特点以及支持可视化知识探析需求,讨论地理知识可视化中知识图的定义与特点,并把地理知识图分为地理概念命题图与地理相似图解图,地理相似图解图又可分为逻辑拓扑相似图、空间结构相似图、变量关系相似图以及地理过程相似图.以黄土高原的小流域淤地坝系规划为案例,研究了支持坝系空间规划知识图中的概念命题图与相似图解图的形式、种类及其相互关系.     

自适应虚同相轴方法压制地震层间多次波

地震数据中发育的层间多次波是影响速度分析和偏移成像的精度和可靠性的关键.通常情况下,层间多次波的动校正量、叠加速度和频率与一次波并无明显差异,从而对识别、预测和压制多次波带来了极大挑战.传统虚同相轴方法基于物理图像和定性公式,其预测的层间多次波振幅和相位精度难以满足实际需求,造成了其对匹配算法的过度依赖.本文针对传统虚同相轴方法的理论缺陷和计算精度问题,通过理论推导得到了新的自适应虚同相轴方法.相比于传统方法,自适应虚同相轴方法能够显著提高压制多次波能力,同时减少对匹配算法的依赖.本文给出了自适应虚同相轴方法的推导过程,并运用一维和二维模型算例验证了方法相较于传统虚同相轴方法的多次波预测精度优势.通过在PLUTO模型和实际陆地地震数据上的应用实例,证明了本文新研究的自适应虚同相轴方法对去除层间多次波,恢复并突出目标储层同相轴,提高地震成像分辨率的显著作用.