面向数字孪生城市的智能化全息测绘

以大数据、物联网、人工智能、虚拟现实、云计算、智能驾驶等新技术为代表的信息化浪潮席卷全球,数字世界与物理世界正形成两大平行发展、相互作用的体系,数字孪生技术应运而生。随着物联网技术（IOT）的发展,数字孪生的理念被引入到智慧城市建设中来,深刻影响着城市规划、建设与治理。笔者所在单位面向数字孪生城市和自然资源统一监管对测绘地理信息的新需求,在全国开创性地开展了面向数字孪生城市的智能化全息测绘试点工作。本文结合上海市智能化全息测绘试点工作,从数字孪生城市、数字孪生城市对地理信息的新需求、智能化全息测绘关键技术及测绘成果等方面展开了论述,重点介绍了智能化全息测绘的技术体系和产品体系,以及在社会各领域的应用成果。     

降雨下边坡开挖支护离心模型试验

为研究降雨下高速公路高边坡在开挖及运营过程中的变形规律及稳定性,以柳南公路改扩建工程某处典型高边坡为原型,利用大型土工离心机及自主研发降雨装置,开展12组不同开挖-支护时序边坡模型试验,通过对边坡从变形至破坏全过程监测,分析不同支护时序条件对边坡稳定性的影响。结果表明:实时支护能有效抑制边坡在水平和竖向的变形,在边坡开挖至第1级和第6级后,坡顶水平变形分别降低33.9%和30.4%,竖向变形降低54%和11.6%;实时支护对维持降雨下边坡稳定状态非常有利,边坡开挖至第2、4、6级后遭遇降雨,其稳定系数降低了10.1%、5.4%、6.5%;相同降雨量下,无实时支护边坡的稳定系数要比实时支护至少降低50%,说明了实时支护对降雨下边坡稳定性的意义巨大。      

Analysis and simulation of magma mixing processes in 3D

Magma mixing structures from the lava flow of Lesbos (Greece) are analyzed in three dimensions using a technique that, starting from the serial sections of rock cubes, allows the reconstruction of the spatial distribution of magmas inside rocks. Two main kinds of coexisting structures are observed: (i) “active regions” (AR) in which magmas mix intimately generating wide contact surfaces and (ii) “coherent regions” (CR) of more mafic magma that have a globular shape and do not show large deformations. The intensity of mingling is quantified by calculating both the interfacial area (IA) between interacting magmas and the fractal dimension of the reconstructed structures. Results show that the fractal dimension is linearly correlated with the logarithm of interfacial area allowing discrimination among different intensities of mingling.

The process of mingling of magmas is simulated using a three-dimensional chaotic dynamical system consisting of stretching and folding processes. The intensity of mingling is measured by calculating the interfacial area between interacting magmas and the fractal dimension, as for natural magma mixing structures. Results suggest that, as in the natural case, the fractal dimension is linearly correlated with the logarithm of the interfacial area allowing to conclude that magma mixing can be regarded as a chaotic process.

Since chemical exchange and physical dispersion of one magma inside another by stretching and folding are closely related, we performed coupled numerical simulations of chaotic advection and chemical diffusion in three dimensions. Our analysis reveals the occurrence in the same system of “active mixing regions” and “coherent regions” analogous to those observed in nature. We will show that the dynamic processes are able to generate magmas with wide spatial heterogeneity related to the occurrence of magmatic enclaves inside host rocks in both plutonic and volcanic environments.     

中国海相碳酸盐岩评价中有关有机质丰度下限的几点讨论

综述了中国海相碳酸盐岩有机质下限研究的若干进展,认为针对不同需求,应提出碳酸盐岩烃源岩最低下限、有效烃源岩下限、战略选区下限3个不同的下限标准。高成熟碳酸盐岩原始有机质丰度恢复一直存在争议,根据生烃动力学,结合热史,可实现原始有机质总量的恢复。碳酸盐岩中泥质与有机质丰度、排烃能力是否相关仍存在争论,认为碳酸盐岩中泥质的作用仍有待进一步研究。     

古大气CO2浓度重建方法技术研究现状

温室气候引起的全球气候变暖越来越引起人们的关注,大气中不断上升的CO2浓度被认为是导致气候变暖的主要因素.地史时期大气CO2浓度变化与温室气候可能存在类似的关系,可提供参考,因而古大气CO2浓度重建是首要任务.总结近年来古大气CO2浓度重建的进展,重点介绍GEOCARB模型模拟、植物叶片气孔参数和同位素指针的方法和技术.GEOCARB模型是反映全球古大气CO2浓度长期变化的碳相关模型;气孔参数方法是使用气孔比例来估计古大气CO2浓度;同位素指针包括成壤碳酸盐、浮游植物有机质生物标记物、钙质浮游有孔虫、古苔藓植物等,其中成壤碳酸盐碳同位素方法使用最为广泛.国内只是在叶片参数研究方面有一些进展,古大气CO2浓度重建工作任重而道远.     

绿松石废弃料的压制再造工艺研究

选用Al（H2PO4）3溶液为胶粘剂,对小颗粒的绿松石废弃料进行了压制再造实验。实验结果表明,胶粘剂的添加质量、绿松石的粉体粒度、加压压力与时间、保温温度与时间对绿松石废弃料的压制再造效果均有不同程度的影响。实验效果最佳的工艺条件为：胶粘剂的质量与绿松石粉料的质量比例为1：4,绿松石粉体粒度不小于250目,加压压力为1．5×10^4～3．0×10^4MPa／m^2,在室温下自硬化1～2d后按照一定的恒温曲线进行加热固化。压制再造实验后绿松石坯体的颜色均匀、色调单一,多为浅蓝绿色;其表面维氏显微硬度为105～198N／mm^2,透明度、光泽、韧性和耐久性较好;其宝石学特征如光泽、折射率、紫外荧光等与天然绿松石的相近;加工工艺性能优良,可加工成首饰用绿松石珠链和戒面。     

利用树轮密度重建新疆北部5-8月温度变化

利用新疆北部5个采样点的树轮密度年表主序列和新疆北部33个气象站观测气温平均值进行相关分析,结果显示其与新疆北部5-8月平均温度存在很强一致相关性,相关系数为0.667（p<0.001, n=49）。温度重建方程能够解释校准期（1960-2008年）内44.5%的温度变化方差。空间相关分析揭示该温度重建序列能够表征新疆北部过去353 a （1656-2008年）5-8月温度总体变化特征。重建序列揭示新疆北部5-8月平均温度大致经历了6个偏暖阶段,即1656-1664年、1667-1692年、1711-1734年、1804-1832年、1855-1956年、2000-2008年,中间为偏冷阶段,这些阶段中间多个小幅度变化。温度重建结果发现新疆北部温度变化与太阳活动、火山喷发有着紧密联系。温度重建序列与全球海温场的相关分析显示当西风带海区及热带大西洋地区的海温偏高时,研究区气温偏高。与海温、火山喷发和云量变化的相关分析都指示在西风环流的作用下,上述因子对于该地区温度变化有着重要影响。该温度重建序列在低频变化上与北半球气温具有显著正相关,说明中亚地区温度变化与北半球整体温度变化具有较好的一致性。     

对中国大陆构造格架的讨论

大陆动力学的理论与研究开启了人们一个新的思路:在确认中国大陆构造格架、划分构造单元时,除了前寒武纪基底、南华-印支期生物地层格架以外,不能不考虑中-新生代以来重大的陆内变形事件所产生的陆内变形(大型走滑断裂、推覆构造、挤出构造)对印支与前印支期所形成大陆构造格架大幅度的改造,因此对前印支期构造单元的性质需要通过构造复位来重新认识.通过构造复位认为:阿拉善、中祁连-柴达木、北羌塘等微陆块和塔里木板块是一个整体的克拉通--西域板块,不存在整体的昆(仑)-祁(连)-秦(岭)海洋板块,早古生代满加尔-北祁连坳拉槽-小洋盆和晚古生代东昆仑-阿尼玛卿-金沙江裂陷洋盆可能是由古特提斯洋脊楔入所引起的,类似于现今的红海-亚丁湾.本文拟从阿拉善、北羌塘地块的构造归属、西域板块的确认:中国境内北亚构造域的构造划分和晚侏罗-早白垩世陆内变形、中亚挤出构造;中朝与扬子-华南板块划分和南北黄海、朝鲜半岛的构造归属等方面,来讨论有关中国及邻区大陆构造格架的一些争议问题.     

大兴安岭绿林林场一带兴华渡口岩群原岩恢复及大地构造环境探讨

兴华渡口岩群作为额尔古纳地块的基底,其变质年龄、原岩类型及大地构造背景一直是地质学家关注的热点。以大兴安岭北段绿林林场一带兴华渡口岩群作为研究对象,利用锆石U-Pb同位素测年限定了原岩的变质时代,结合岩相学与地球化学综合分析方法开展原岩恢复,并进一步讨论了其形成的大地构造背景。研究认为兴华渡口岩群主要由斜长角闪岩类、浅粒岩类、变粒岩类和石英岩类组成;斜长角闪岩类原岩为基性火山岩,浅粒岩类原岩为英安质凝灰岩,石英岩和变粒岩原岩为泥质粉砂岩;斜长角闪岩类亏损非活动性微量元素Ta、Nd、P,大地构造环境属岛弧环境;浅粒岩类主要亏损Ta、Nd、P、Sr、Ti等元素,形成于大陆边缘造山带环境。绿林林场一带兴华渡口岩群的变质年龄下限为774.1±3.8 Ma。      

煤岩体孔隙结构应力特征的数值模拟研究

为了探究不同加载方式下煤岩体孔隙周围的应力分布规律,通过CT三维重建技术构建含有不同孔隙形状的煤岩体骨架模型,并利用ABAQUS软件进行单轴、三轴压缩实验模拟。结果表明,球状孔隙结构在单轴压缩条件下,上下区域表现为拉应力集中,左右区域表现为压应力集中。不同倾角的椭球状孔隙结构其长短轴区域的应力集中类型不同。单轴压缩过程中,轴向加载速度影响球状孔隙周围的Mises应力峰值和σ₁应力的变化;三轴压缩过程中,孔隙结构依然经历了压密、弹性、塑性和破坏4个阶段,较低的围压条件使得弹性阶段“应力-应变”曲线与“应力-时间”曲线高度重合。从微观角度为煤岩体力学研究提供了一种新的方法和思路。