起伏地形下基于非结构网格模型降维的重力三维密度反演

复杂起伏地形以及剖分方式对重力反演解释具有重要影响.目前重力密度反演研究主要基于直立长方体模型,这显著降低了对起伏地形和复杂地质体的拟合程度,对重力反演解释易产生较大影响.四面体非结构网格能够更加精细地模拟起伏地形及复杂地质体,为此本文研究了起伏地形条件下基于四面体非结构网格剖分的重力三维密度反演.首先基于Delaunay方法将地下区域剖分为四面体非结构网格,引入垂向导数和相关系数两种方法进行模型降维技术从而减小解的空间,通过添加最小长度约束,深度加权约束,物性范围约束构建目标函数,并采用预条件共轭梯度法求解.为了提高反演效率在计算过程引入OpenMP并行算法.并研究了各项约束以及两种模型降维方法在四面体非结构网格正则化反演中的效果.通过不同深度直立长方体模型以及起伏地形下组合模型试验,基于四面体非结构网格的重力密度反演可以清晰地反映异常体位置.将本文提出的方法应用于美国密苏里州东南部的氧化铁矿床,反演结果与已知岩体具有较好的一致性,进一步证明该方法的正确性和有效性.

基于规则网格的复杂断层网络处理与建模

断层建模是三维地质结构建模中的主要过程之一。断层面建模过程中需要根据断层间的空间接触或者切割关系进行几何曲面的裁剪,目前方法利用三角网求交算法进行曲面裁剪,但是该算法处理复杂断层面切割关系时往往不稳定。笔者等提出了基于规则网格的复杂断层网络处理与自动化建模的方法和流程,详细讨论了基于网格化的断层网络模型形式化理论表达、建模流程中的断层网络空间关系构建以及相交裁剪处理算法等核心步骤。利用测试数据和煤矿三维地震构造解释数据进行了验证,表明该方法可以有效处理多条互相切割、主辅关系复杂的断层网络,具有较好的算法稳定性;与SKUA—GOCAD断层建模方法对比,能够减少交互过程,提高断层建模的自动化程度。

虚拟试验场RGR路面模型重构研究

路面模型是虚拟试验场车辆舒适性分析,道路载荷谱分析等必不可少的输入。为了将国内西部某汽车试验场的真实道路转换为路面模型,首先采用PPS激光扫描仪,IMU惯导模块,GNSS基站等设备集成的移动路面扫描系统进行扫描,获得了物理道路的3维扫描点云。然后采用样条曲线拟合道路中心线,并沿中心线构建2维平面栅格点。接着以自然相邻点插值法计算平面栅格点的高程值。最后将3维栅格点云转换为可在多体动力学仿真软件ADAMS中使用的RGR(regular grid road)路面模型。以重构的路面模型为基础,结合FTire轮胎模型,整车多体动力学模型搭建起完整的虚拟试验场仿真系统。为了检验仿真精度,采用带有轮心六分力仪,加速度传感器的路谱采集车进行道路谱载荷采集试验。在大特征破坏路面坑洼路和平稳随机型路面鹅卵石路下,轮心垂向力和轮心垂向加速度等仿真结果与实测数据均吻合良好,表明重构的路面模型及其虚拟试验场具有较好的精度。

基于组件GIS的造林小班地形分析的研究——以造林小班坡向为例

该文针对造林规划设计过程中需要用到的地形因子,基于组件式GIS二次开发的原理,运用ESRI公司的嵌入式组件开发工具MapObjects,讨论了规则数字网格高程模型与规则数字网点高程模型的建立过程,在此基础上对造林决策支持系统中立地类型划分、林种规划等所依赖的地形信息进行自动提取,并以小班坡向为例进行分析,提出了造林小班地形特征信息提取的最佳方法———基于统计分布理论的最大特征值法,从而有效地实现了地形信息的自动提取,为造林规划设计服务.

震害评估系统中的宏观经济指标的网格化技术及实现

国内当前的地震灾害应急评估系统基础数据库以具有空间面属性的乡镇级行政区为最小统计单元,乡镇人口及各类房屋建筑面积在评估时一般按照行政区面积进行了平均化处理,而未考虑实际人口分布的差异。本文采用前人在人口密度与城乡空间分布及城乡GDP分布之间的统计模型,以及基于宏观经济指标的地震灾害快速评估思路,深入探讨了以乡镇行政区为统计单元转化为以规则网格作为统计单元的震害预测方法。通过与GoogleEarth影像对比,并将本文编写的基于宏观经济指标进行震害快速评估的程序所计算的结果,与当前地震灾害应急评估系统的计算结果进行对比,结果表明,网格化后的数据不仅能有效地体现天津地区的人口、经济分布特征,而且灾害评估结果也比较稳定可靠,同时在计算速度上还快了1个量级以上。

服装二维裁片虚拟模拟技术

在三维服装虚拟缝合及试衣过程中,服装二维裁片虚拟模拟是关键技术之一。应用服装CAD软件绘制服装纸样并存储成DXF格式,通过DXF文件接口程序将纸样载入系统。采用正则栅格法对裁片进行四边形剖分,连接四边形对角线完成对二维裁片的三角网格化。以三角形顶点为质点,三角形边为弹簧,构建裁片质点-弹簧模型,通过模型受力分析、数值求解,完成对二维裁片的虚拟模拟。以男士背心为例,通过裁片网格剖分实验验证正则栅格法的有效性;同时完成对背心裁片自然下落于桌面和背心虚拟缝合效果模拟。

电动汽车充电规律对配电网影响的分析与建模

结合美国电网实际运行数据和道路交通情报,基于电动汽车类型、配电网裕量、季节时段等多元因素拟合电动汽车充电时间的规律性曲线,并构建电动汽车充电规律对配电网的影响模型.算例表明该模型能够较好地反映电动汽车在不同时段、不同比例的接入对配电网造成的影响,有利于对配电网的投资建设、安全预警和电动汽车的优化调度进行决策.

基于规则网格剖分与变权理论的潘家窑矿煤层底板突水评价研究

以潘家窑矿8#煤层为例,充分考虑了评价区域的水文地质条件存在较大差异性的特点,在煤层底板突水脆弱性评价的基础上对评价区域进行规则网格剖分,通过将评价区域剖分为有限个规则的单元网格,并根据选取主控指标值的属性特点赋予每个单元格不同的属性值,构建了潘家窑矿煤层底板突水评价体系。将变权理论引入煤层底板突水脆弱性预测评价中,应用变权理论确定各评价单元主控指标的权重,最终构建潘家窑矿底板突水危险性评价的分区变权模型,并对研究区域进行评价分区。将分区变权模型下煤层底板脆弱性评价结果与常权模型下的评价结果对比分析,结果表明:变权模型下的评价预测效果更好,评价结果更为合理。

基于金字塔模型的规则格网数据可视化交互编辑

分析了规则格网数据分块的原则和方法,提出了规则格网数据金字塔模型的构建方法;系统论述了基于金字塔模型的规则格网数据可视化编辑原理、方法和实现过程,特别对格网数据编辑结果向金字塔模型中其他数据层的传播进行了全面研究,编程实践了单点和区域两种方式对基于金字塔模型的规则格网数据的可视化交互编辑。

基于高程熵的大规模地形建模方法

针对现在图形数据量越来越大,现有的硬件水平对大规模图形数据处理的限制,提出了一种基于高程熵的大规模地形建模方法,使得大规模地形数据的处理效率得到显著的提高。首先介绍了传统的地形建模方法,然后从“建模速度”和“建模精度”两个方面入手,论述了大规模地形的建模方法和思路。最后通过几个实际的例子对本文的建模方法进行了验证,证明了本文建模方法的正确性和有效性。

规则DEM地形数据转换为TIN模型的迭代搜索算法

在实际应用中由于规则网格DEM的数据量大而不便存储,而且某些分析计算也经常需要使用TIN模型的DEM,需要将网格DEM转成TIN模型的DEM。采用迭代搜索算法将网格转化为DTIN。在DTIN的生成算法中,对点的定位算法和空外接圆判断算法进行了改进和优化,从而提高了算法的整体执行效率。

基于ROAM算法的数字地面模型研究与实现

针对规则网格的数据量过大问题,采用了基于分块的ROAM算法进行多分辨率渲染,根据地形粗糙程度和视点位置,对地形进行有选择的细化,将庞大的三角形二叉树分为多个小二叉树,提高了地形构建效率,在此基础上建立地物要素模型,完成了数字地面模型的构建与多分辨率渲染。

实时生成三维地形中关于DEM数据插值的探讨

使用DEM来生成地形表面的可视化技术已经应用于军事、测绘、林业和娱乐等多个领域。讨论了将等高线离散采样点数据内插为规则格网数据的方法,采取了实用有效的移动拟合和加权平均结合的内插方法,并且根据规则格网的专有特点,确定了待插范围。在插值的过程中,每个数据块中格网点的高程值通过与其周围邻近的八块地形数据块共同插值而获得,因此优化了相邻数据块之间高程值差异过大而造成的地形过于突兀的问题。

聚合级作战模型中的地形模型分析

分析了聚合级作战模型对地形模型的需求,并根据地形模型的表达方式,将其分为规则格网地形模型、作战区域地形模型和网络地形模型3种类型。结合典型的聚合级作战模拟系统,分析了每种地形模型的表达内容、表达精度以及各自的特征,重点讨论了规则格网地形模型。

数字高程模型及其数据结构

简要介绍了DTM的提出和应用情况,并对数字地面模型(DTM)、数字高程模型(DEM或DHM)、数字地形模型(DGM)等三个概念进行了论述,说明了它们的区别和联系,详细论述了离散点、不规则三角形、等高线、断面线和规则格网等几种数字高程模型的数据结构,并对不同数据结构的数字地面模型的特征进行了比较。

基于抗差最小二乘配置的点云内插DEM算法研究

针对传统的点云内插DEM算法存在模型误差和点云粗差等问题,提出利用抗差最小二乘配置方法进行DEM内插。该方法可将内插模型误差当作最小二乘配置中的随机信号来处理,并采用基于抗差M估计的协方差函数拟合方法,对粗差数据进行剔除或降权处理,削弱其对协方差函数拟合精度的影响,从而提高DEM内插精度。最后采用三种实验方案对比分析,实验结果表明:抗差最小二乘配置插值方法具有更高的插值精度。

基于随机分布共网格模型的重磁电震联合反演技术及应用

针对重力、大地电磁与地震资料联合反演存在的精度和稳定性问题,应用以下技术:1基于统一物性随机分布共网格模型的建模技术;2通过改进地震走时的二维射线追踪计算方法以适用于复杂地质模型;3引入Tikhonov正则化思想至反演中,并加入先验信息进行模型约束,实现重、磁、电、震同步联合反演;4通过模型试验的对比分析对关键参数进行优化;5采用完全非线性的全局寻优模拟退火算法,以提高解决复杂问题的能力。实际应用效果表明,加入有效模型约束的正则化联合反演,可以提高反演的稳定性和计算精度,获得更接近实际的结果。

基于散乱点集的规则格网构建方法

数字高程模型(DEM)是地理信息系统(GIS)重要的空间地理信息,是地理信息系统(GIS)进行地形分析的核心数据。模型构建方法的选择是数字高程模型的核心问题,它直接影响数字高程模型的质量,贯穿于数字高程模型生产制作的全过程。数字高程模型有三种数据结构形式:规则格网数据结构、不规则三角网结构和等高线结构。在通常的使用中,规则格网形式的数字高程模型是使用最为广泛的一种,也是建立最为容易的。为此,本文着重对规则格网的构建方法中的内插方法进行了探讨。

基于规则格网的区域资源环境承载力测度与综合评价模型

基于规则网格构建了承载力定量测度的复合空间模型,引入德尔斐法和反距离权重等空间分析手段,形成了区域资源-环境、自然-社会经济多要素综合承载力监测评价体系,并在重庆市合川区开展示范应用,综合运用空间信息挖掘技术,实现了地理国情普查成果的创新应用。

黄河下游1996年异常洪水水沙数值模拟

以二维非恒定流和不平衡输沙理论为基础，建立了黄河下游高村至孙口河二维水沙运动数值模型，对１９９６年异常洪水的滩槽水流运动、泥沙冲淤进行了分析计算．计算结果充分反映了模型对黄河来水来沙变幅大的适应能力，以及对滩槽水沙交换、滩区生产堤对洪水演进影响的合理模拟．