动态非线性滤波模型非线性强度的曲率度量及其应用

基于微分几何的两种曲率——参数影响曲率和固有曲率,给出了定量描述非线性滤波问题的非线性强度的方法,分别采用扩展Kalman滤波方法和Unscented Kalman滤波方法进行了模拟实验。结果验证了这些曲率确实能够度量非线性滤波问题的非线性强度,且能够评估非线性滤波算法的状态估计性能。     

泥石流启动临界土体含水量及其预警应用

传统的泥石流预警方法多基于前期和实时降雨量等间接指标,但实际上直接影响泥石流启动的关键物理参数是土体含水量,通过分析土体含水量的变化来判断泥石流启动更为直接可靠。首先定义了泥石流启动的临界土体含水量的概念,然后基于国内外泥石流启动的观测试验数据,采用逐步回归分析方法,建立了临界土体含水量与土体渗透系数、孔隙度和颗粒曲率系数的经验关系,进而提出一种基于临界土体含水量和实时降雨的泥石流预警方法。最后,以云南东川蒋家沟1999年7月16日发生的一场泥石流为实例进行演算和验证。结果表明:该方法在可靠性和准确性上优于传统利用临界线和暴发线判别泥石流的预测模型。     

New Damage-locating Method for Bridges Subjected to a Moving Load

A new damage-locating method for bridges subjected to a moving load is presented, and a new ‘moving load damage-locating indicator＇ （MLDI） is introduced. A vehicle is modeled as a moving load, the bridge is simplified as an Euler-Bernoulli beam, and the damage is simulated by a reduction of stiffness properties of the elements. The curvature and MLDI values at each node of the baseline model （undamaged） and the damage model are computed respectively. Then the damage or damages can be located from a sudden change of the MLDI value. The feasibility and effectiveness of the proposed method are validated by numerical simulation. The results indicate that the method is effective, being able to not only locate a single damage accurately, but also locate multiple damages in simply-supported bridges, including multiple damages in continuous bridges. The results also indicate that the MLDI can accurately locate damages under 5% measurement noise.     

基于振型曲率演化法的RC框架结构地震损伤识别

为快速识别地震导致的框架结构损伤,采用一种新的损伤识别方法,即振型曲率演化法。该方法采用S变换对结构顶部的加速度进行分析,进而得出地震前与地震期间的两个重要时刻,然后通过计算这两个时刻的振型曲率差识别结构薄弱层位置。为验证该方法的合理性和有效性,以6层3跨RC框架结构为例,在不同地震波和不同调幅工况下,分别对比振型曲率演化法与单参数层间位移角、双参数损伤指数两种损伤指标识别的结构薄弱层位置。在此基础上进一步研究了振型曲率差与两种损伤指标之间的相关性,并建立了线性关联模型来识别薄弱层损伤程度。结果表明：振型曲率演化法与两种损伤指标在不同地震工况作用下识别的薄弱层有很好的一致性,说明该方法能够准确识别结构薄弱层位置。振型曲率差与两种损伤指标之间的拟合公式的相关系数均在0.8以上,相关性都很高,通过分析这种相关性,可以利用振型曲率差获得结构薄弱层的损伤程度。     

一种基于极大曲率的机载LiDAR数据 地形特征提取方法

对于庞大的点云数据来说,从中直接提取多种数据特征是相当困难的。考虑到基于数字化等高线数据和数字地面模型提取地形特征受内插误差影响,提出一种基于极大曲率的地形特征提取方法。对初始地面点云进行极大曲率估计;结合欧氏聚类方法进行地形特征点粗提取;对粗提取特征点进行粗糙度分析,得到精确特征点。顾及离散曲率的特征,即曲率越大越接近特征线,得到可靠的地形特征分割结果。该方法不需要人工干预,直接基于机载LiDAR点云数据进行处理。试验表明采用基于极大曲率分割的方法能从点云中自动提取比较完整并且准确的地形特征点。     

机载LiDAR地形特征信息快速提取

为更有效地获取地形特征信息,提出一种机载LiDAR地形特征信息快速提取算法。首先,通过构建二次曲面拟合模型,建立实测LiDAR地形数据与拟合曲面的几何规则;然后,采用LM算法迭代参数寻优,获得最优化结果下的地形拟合参数,计算拟合时间及拟合精度;最后,以地形拟合模型为基础,进行地形特征信息的快速提取。通过机载LiDAR实测数据验证,当最优搜索半径为2 m时,地形曲面的拟合时间仅为0.02 s,RMSE仅为5.09 cm。该算法保证了地形特征信息提取效率和精度,能够有效满足机载LiDAR科学研究和工程应用的技术需求。     

离散位场数据格网化方法探讨

针对均衡异常数据,比较分析了连续曲率张力样条方法、最小曲率方法和Shepard方法,结果表明张力样条方法解的全局效果较好。     

山坡蓄量动力学理论及其在水文模拟中的应用前景

山坡地貌特征,即山坡地形曲率的敛散、凹凸等性质,是影响土壤含水量、产流面积空间分布的重要地形控制因子.山坡蓄量动力学理论(Hillslope-storage dynamics)是一种融合地貌特征的山坡水文模拟方法.其引入宽度函数和土壤厚度函数的概念,建立基于土壤蓄水能力的一维山坡蓄量动力学方程,这是采用低维方法描述山坡复杂三维结构的水文响应的一种简化方法,大大降低了模型的复杂程度.该理论解决流域水文模拟的尺度和参数化问题的潜力已经得到重视,但仍需开展尺度效应研究,通过野外观测事实和大量理论分析成果为此项研究提供支撑.     

多普勒天气雷达波束水平距离的计算方法

从球坐标系出发,利用三角形余弦定理和大气折射理论,推导了不作任何近似的、包含地球曲率和大气折射影响的多普勒天气雷达波束水平距离D_m的计算公式,并与斜距投影D_r、地表平面近似的计算公式(不考虑地球曲率和大气折射,记为D_d)和地表球面近似的计算公式(不考虑大气折射,记为D_s)进行了对比分析。结果发现,在标准大气状态下,D_m与D_r在高仰角相差2.5 km以上(D_r大),最高距离差达3.5 km(19.5°仰角最大斜距处);与D_d在低仰角相差0.5 km以上(D_d大),与D_r相差在0.5 km以下(Dm大)。并利用2011—2015年南昌站的探空资料,分析了南昌地区各个季节大气折射的变化情况及其与标准大气的区别。结果显示,夏季南昌上空电磁波的传播受大气折射的影响最大,冬季电磁波受大气折射的影响最小。最后,给出了南昌地区各个季节地球曲率K及等效地球半径Rm与标准大气的订正关系。     

中亚地震目录震级转换及其完整性分析

为编制能够应用于地震危险性分析的中亚地区统一震级标度为矩震级的地震目录,从国际地震中心（ISC）下载得到该地区1907-2012年的地震数据,该数据包含众多机构不同震级标度的地震记录.以MW,GCMT为参考机构震级标度,并用最小二乘法拟合了其他机构震级标度与MW,GCMT之间的转换关系.在挑选某次地震事件的唯一震级记录时,以对应转换关系的相关系数大且剩余标准差小为准则进行筛选.对于少量没有震级转换关系或者拟合优度过差的地震记录,使用间接转换关系或者全球转换关系予以补充转换.震级转换后,用时空窗法删除前余震,并考虑构造环境和地震活动水平的空间差异性将研究区划分成5个子区域.采用地震记录时间累积曲线法、最大曲率法（MAXC）和拟合优度检验法（GFT）综合分析各个分区的最小完整震级（MC）,并在此基础上用极大似然法拟合相应的地震活动性参数.结果表明,每种完整性分析方法各具一定的优缺点,但采用综合分析的方法能够得出最佳的MC.地震记录时间累积曲线法能分析出高质量地震目录的起始时间,以作为后两种方法的基础,但容易受到地震活动水平随时间波动的影响.由于研究区目录质量较差,最大曲率法误差过大以至于只能作为其他方法的补充,拟合优度检验法的GFT参数也普遍只能达到80％左右.GFT最大值点可能并不对应MC,但是MC通常都在GFT极大值点取得.5个分区1964-2012年的MC普遍在Mw4.8左右,b值在1.136-1.514之间波动.