基于BIM+GIS的铁路三维信息实景化技术研究

BIM+GIS技术可用于铁路环境的模拟分析,目前在BIM模型信息的语义场景转化方面的扩展尚显不足,造成部分BIM模型转化后信息冗余或缺失的现象。针对此问题,提出一种坐标转换方法,将铁路BIM模型相对坐标转化为GIS地理坐标,并设计了一种考虑铁路场景复杂度的三维模型与GIS地形匹配方法,以实现铁路BIM模型在不同三维场景下的精确匹配,基于构建的对象重要性评价模型,实现了符号化三维铁路场景多尺度表达,该方法有效解决模型漂浮或模型淹没等问题,满足大比例尺下探析三维场景要素和目视精确定位的场景需求,同时兼顾铁路BIM模型轻量化按需加载的应用要求。研究成果解决了铁路BIM模型与三维GIS地理场景精确匹配与表达的技术难题,具有较高的理论意义和工程实践价值。

滇东北地区煤层气富集特征及勘探目标优选

滇东北地区镇雄—威信煤田上二叠统赋存丰富的煤炭及煤层气资源,具有良好的煤层气勘探开发前景。为了加快对该区煤层气资源的勘探开发步伐,通过调研前期煤田勘查及煤层气地质勘探资料,从含气性、煤层分布、煤岩煤质、含煤岩系岩性组合等方面研究了煤层含气量、甲烷浓度与煤层厚度、埋藏深度、煤岩煤质及顶底板岩性等参数之间的关系,分析影响煤层气富集成藏的主要因素,在此基础上建立了基于多层次模糊数学的煤层气选区评价模型,并对该区进行了煤层气有利区评价。结果表明:(1)煤层气富集主控因素为煤层厚度、煤层埋深和顶底板保存条件;(2)优选出资源潜力、储层性能、保存条件和开发条件等4个方面共计11项三级评价参数作为煤层气勘探目标评价的指标;(3)煤层气选区评价模型的评价结果显示,新庄矿区的煤层气勘探开发潜力为最好,洛旺、牛场—以古、马河次之。结论认为,该研究成果可为滇东北地区下一步的煤层气勘探开发工作提供地质依据。

厚煤层成因机制——天文周期控制的多期次泥炭沼泽叠加模式

蕴含丰富地质信息的厚煤层是重要的地质碳库及地质信息库,我国是煤炭资源大国,华北、西北、东北、华南等聚煤区都发育有厚煤层。传统煤田地质学认为,厚煤层是泥炭沼泽潜水面上升速度与植物遗体聚集速度长期处于均衡补偿状态下的连续聚集产物。但现今发育的泥炭沼泽单层最大厚度仅为20 m,考虑泥炭到烟煤成煤过程受到高达约6∶1的压实比例,均衡补偿成因解释厚煤层的形成可能存在一定的不合理性。基于煤岩学、层序地层学、旋回地层学的理论和研究方法,对不同盆地厚煤层中反映气候变化的天文周期信息开展研究。结果表明,厚煤层中煤岩显微组分以及灰分在垂向上的周期性变化和沉积间断面的存在,是多期次泥炭沼泽叠加形成厚煤层的重要依据。泥炭沼泽多期次叠加及厚煤层中煤岩显微组分的周期性变化均受当时的气候环境演化影响,而气候环境的演化又受控于天文周期。综合已有的厚煤层成因观点和实例研究,提出受天文周期控制的多期次泥炭沼泽叠加成煤理论和模型,用于解释厚煤层的成因机制。

基于定量古地理的BQART模型深时古地势重建方法——以晚二叠世峨眉山大火成岩省内带为例

源—汇系统分析下的古地势重建是当前沉积学领域的一个热点方向。古地势重建对于理解区域构造演化、气候变化、地表风化、物源供给及其相互关系具有重要作用。BQART沉积通量模型提供了入海流域中沉积通量与地质背景B、水流量Q、流域面积A、最大地势高度R、年均温度T之间的经验关系,逐渐发展为深时尺度下古流域地势重建的重要工具。本文在综合层序—古地理、旋回地层学、古水文比例关系和古地貌比例关系等方法的基础上,提出基于定量古地理的BQART模型深时古地势重建方法,结合沉积体积回填法可进一步获得构造抬升幅度与速率。通过该方法获得峨眉山大火成岩省内带古地势在晚二叠世期间持续缓慢上升,至晚二叠世末达200余米,累计构造抬升幅度约500~750 m。该深时古地势方法适用于气候温暖湿润、构造相对稳定条件下的中大型外流盆地,对能源盆地的勘探开发具有重要意义。

DDE框架下的煤炭资源潜力评价及煤田地质学知识创新

“深时数字地球”(DDE)大科学计划旨在大数据和人工智能技术驱动下重建地球生命、地理、物质和气候的演化历史,全面认识矿产资源分布规律。煤炭资源的DDE知识体系及数据平台建设,可为大数据及人工智能时代下煤炭资源的科学评价、绿色勘查、煤系矿产资源综合评价及煤田地质学的发展起到强有力的促进作用。基于我国历次煤炭资源评价工作,结合DDE平台知识体系建设思想,提出DDE框架下的煤炭资源综合评价知识体系,对DDE框架下煤田地质学研究中的科学问题进行总结。煤炭资源DDE知识体系及数据库建设,有助于煤炭资源多参数评价方法体系的建立,以及煤炭资源的时空分布规律的全面认识。此外,DDE提供的煤炭资源数据平台,为我们更深入地挖掘含煤盆地地质演化信息和以及深时古气候信息,提供了便捷有效的途径。

乐平统含煤岩系旋回地层的天文周期驱动:以黔西北毕节地区为例

为了系统地研究黔西北毕节地区乐平统含煤岩系中存在的沉积旋回及其天文周期驱动,本文采用时间序列分析法和相关系数法对该地区4个钻孔剖面的自然伽马(GR)测井数据进行旋回地层学分析与天文检验。旋回分析结果显示,研究区乐平统含煤岩系记录了405 kyr长偏心率、125 kyr和95 kyr短偏心率、40.6 kyr和33 kyr地轴斜率周期信息,并且可识别出17个由405 kyr长偏心率周期驱动形成的旋回;天文检验结果显示,乐平统含煤岩系受到天文周期驱动的可能性大于99%。根据识别出的沉积旋回并结合前人在西南地区的层序划分结果,在研究区乐平统建立了高分辨率层序地层格架,划分出3个三级层序和17个四级层序,同时在经过调谐后得到的时间标尺上加以精确的年龄约束,建立了乐平统的天文年代标尺。对层序地层格架和年代标尺的综合分析表明,乐平统的沉积时限在6.47~7.16 Myr之间,并且底部存在0.69 Myr的穿时现象,3个三级层序的沉积时限分别是2.34 Myr、1.98 Myr、2.84 Myr。最后分析和总结了各三级层序的沉积速率变化规律,乐平统平均沉积速率在2.91~4.11 cm/kyr之间,CSⅠ的沉积速率整体呈现出“慢—快”或“快—慢—快”的变化趋势,CSⅡ沉积速率变化规律不明显,CSⅢ整体呈现出“快—慢—快—慢—快”的变化趋势。本研究所建立的层序地层格架可为毕节地区乐平统煤系高精度的地层对比提供参考,同时所建立的天文年代标尺可为研究乐平世古气候、古环境和重大历史事件的演化提供高分辨率的年代地层框架。

一种太赫兹波段宽带反射型极化变换器

提出了一种由表层矩形金属周期图案、聚酰亚胺薄膜基底和金属反射面组成的新型反射型极化变换器。为了降低极化变换器对基底厚度的敏感度,增大工作带宽,该设计采用将传统反射型极化变换器表层金属线栅开口截断和增大金属线栅宽度的方法,引进了表层金属图案对两正交极化方向电磁场的等效电容电感效应,进行相位调制。仿真结果表明中心频率为500 GHz时,工作带宽可达到140 GHz,插入损耗小于0.5 dB,并且在一定基底厚度条件下误差在一定范围内,整体性能几乎无变化。仿真表明该极化变换器有效增大了工作带宽,并降低了对基底厚度敏感度。提出了薄膜光刻工艺来对设计的极化变换器进行加工制作。

Identification of Milankovitch Cycles and Calculation of Net Primary Productivity of Paleo-peatlands using Geophysical Logs of Coal Seams

Individual coal seams formed in paleo-peatlands represent sustained periods of terrestrial carbon accumulation and a key environmental indicator attributed to this record is the rate of carbon accumulation.Determining the rate of carbon accumulation requires a measure of time contained within the coal.This study aimed to determine this rate via the identification of Milankovitch orbital cycles in the coals.The geophysical log is an ideal paleoclimate proxy and has been widely used in the study of sedimentary records using spectral analysis.Spectral analyses of geophysical log from thick coal seams can be used to identify the Milankovitch cycles and to calculate the period of the coal deposition.By considering the carbon loss during coalification,the long-term average carbon accumulation rate and net primary productivity(NPP)of paleo-peatlands in coal seams can be obtained.This review paper presents the procedures of analysis,assessment of results and interpretation of geophysical logs in determining the NPP of paleo-peatlands.