基于布尔运算的复杂块体几何形态分析一般方法

提出采用布尔运算进行三维复杂块体形态分析的一般方法,并采用C++语言编写了相应的程序。块体布尔运算是将参与运算的主块体和客块体进行交、并或差运算,得到形态更加复杂的块体。为描述块体内部非贯通结构面,在块体数据结构中引入退化有向壳,允许块体中混合维度模型的存在。将主块体各面分别与客块体各面进行面-面求交线运算,通过环路分析得到各块体分割后的面。根据具体采用的布尔运算方法,确定有效面和无效面,并将有效面进行搜索得到新的壳和块体。选取3个算例和1个典型工程实例来验证该方法的可行性和应用性。计算结果表明,该方法可以生成形态更加复杂的块体,可以很方便地处理块体中的结构面,具有普遍性和适应性,并具有广泛的实际应用价值。

基于凹形区分类的块体几何形态分析方法

块体几何形态分析是块体理论工程应用的重要环节,而国内外有关的研究在公开的文献中较为少见。通过对凹形块体的凹形区进行分类,建立了不同类型凹形区的交点存在性判断准则,并通过交点连接关系及存储顺序分析、面积、体积计算等过程,实现了对复杂凹形体的几何形态分析。复杂块体形态分析方法可以应用于块体理论的工程分析中,如定位块体的形体分析与显示,也可为类似研究借鉴。

基于块体加与块体减算法的岩石块体几何形态分析

本文提出以块体加与块体减算法进行复杂岩体的形态分析。块体加是在一个凹形或凸形块体的基础上,加上一个或多个体,使之成为更复杂的形体;块体减的含义则相反。采用提出的块体加与块体减的基本运算规则,面面相减与面面相加的算法,将运算后的面与顶点统一编号,并通过块体体积与各面面积的计算,实现了块体加与块体减算法。算例分析表明,该方法可以构造出复杂的块体形态,并可在实际工程分析中得到应用。

一种基于标志点的叶片几何形态分析方法

以川滇高山栎叶片为例,介绍基于叶片标志点的Morpho J软件对叶片形态进行分析的方法.通过采集叶片标志点及普氏叠印法处理,将叶片形态特征量化,并创建叶形"形态空间",通过"形态模型"检验叶片形态之间的差异性.该方法将叶形量化,使得叶形与其它特征之间的耦合研究成为可能.

阳澄湖原产及“洗澡”中华绒螯蟹背甲的几何形态分析

为有效确认非阳澄湖产"洗澡蟹"与阳澄湖原产中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)背甲形态的差异,研究运用几何形态分析法,比较研究了前者在阳澄湖中人为"洗澡"式养殖1个月始末时,其与阳澄湖原产蟹的背甲形态特征。背甲的形态分析基于所建立的35个地标点系统来进行,即背甲经图像处理后提取地标点坐标,开展相对扭曲主成分以及判别分析,再利用薄板样条分析和网格变形将形态变异矢量可视化。相对扭曲得分的逐步判别分析结果显示:"洗澡"式养殖前后阳澄湖原产蟹与非阳澄湖产蟹背甲形态差异均极其显著,判别准确率均为100%。网格变形结果进一步发现,与非阳澄湖蟹情况不同,"洗澡"式养殖前后的阳澄湖产蟹背甲形态变化不显著。研究首次定量证实,非阳澄湖产中华绒螯蟹即使在阳澄湖"洗澡"式养殖1个月,背甲形态仍无法与原产蟹趋同。这种差异性具有区别阳澄湖原产和"洗澡"蟹的应用潜力。

水工复杂曲面尾水管的几何建模与形态分析

尾水管是水工建筑物中比较复杂的空间曲面之一,采用计算机辅助设计软件AutoCAD及造型软件3DS MAX对尾水管进行拟实建模及形态分析,加深了人们对其复杂结构、曲面类型、工作原理的理解,提升了尾水管制图的精度,降低了设计难度。研究中所积累的技术与方法能够促进计算机拟实技术的发展,为更多水工曲面的研究提供借鉴,也可为其他领域的设计工作提供帮助。

基于耳石几何形态测量学的长江安徽江段刀鲚群体识别研究

为了解长江安徽江段刀鲚耳石的形态特征和尝试识别不同群体,研究选用基于地标点的几何形态测量学手段,对不同年份采于长江安徽安庆、铜陵江段长颌鲚和短颌鲚2种生态表型的5个群体刀鲚矢耳石形态差异性进行了比较研究。基于12个地标点,将其坐标进行相对扭曲主成分分析及判别分析,经薄板样条分析和网格变形,使其耳石形态变异矢量可视化。结果显示,在相对扭曲主成分分析中,提取的地标点中多为Ⅱ类地标点,其贡献率为69.48%,说明Ⅱ类地标点是耳石形态差异的主要来源。5个群体刀鲚判别分析的综合判别准确率为95.6%,表明这些刀鲚群体耳石形态的差异总体显著。这种差异显著性尤其存在于长颌鲚与短颌鲚生态表型间及长颌鲚和短颌鲚不同群体间,显示出刀鲚不同生态表型分化及其群体间差异性已可体现在耳石的形态特征上。上述发现可为长江十年禁渔前后安徽江段刀鲚群体组成和群体差异性的客观评价提供理论支撑。

基于几何形态分析的栎属白栎组叶片形态特征

以壳斗科栎属白栎组的5个种作为研究对象进行叶片几何形态学分析(GMMs)。选取了20个天然种群,共采集182个个体,887张叶片,对每张叶片采用几何形态学的标点法,数字化叶形态特征,使5个种的叶形态差异可视化。结果表明:广义普氏分析可以有效地排除叶片位置和大小对叶片形状的影响。基于个体水平的主成分分析表明,槲树分别与槲栎和枹栎2个种的叶片形态差异明显,基于个体水平的典型变量分析表明,叶片的对称组分可以将槲栎与其他4个种准确区分。叶片非对称组分的多变量分析表明,5个种彼此间区别不明显。基于叶片水平的分析表明:区分度较高的两组是槲栎vs.槲树(99.5%vs.100%)和槲树vs.枹栎(99.0%vs.100%),可以通过叶形准确区分;区分度略低的两组是白栎vs.枹栎(90.5%vs.86.8%)和槲树vs.蒙古栎(85.1%vs.82.9%)。本研究为存在频繁杂交渐渗的物种间叶型鉴定提供了新思路。

鄂西晚泥盆世种子状结构武汉仙籽(Sphinxiocarpon wuhanium)的形态学研究

基于采自湖北长阳晚泥盆世黄家磴组(弗拉斯期)的新材料,对种子状结构武汉仙籽Sphinxiocarpon wuhanium(Li,Hilton and Hemsley)Wang,Xue and Prestianni进行比较形态学研究和几何形态统计分析。与模式产地(武汉米粮山珞珈群)的标本相比,长阳的标本显示出离体保存的单个种子状结构个体较大,具柄,囊状包被结构顶端收缩愈合,表面具纵向条纹,从柄延伸至顶端,而个体较小的种子状结构则聚成孢子叶球状。因此,仙籽属Sphinxiocarpon的个体发育早期阶段是一种孢子叶球状生殖形态,而发育后期通常脱落保存为单个的种子状结构,其母体植物可能是一种石松植物,但它与泥盆-石炭纪已知的异孢型石松类植物和前裸子植物都有较大差异,是一个很独特的分支。这些结果表明,在泥盆纪的前裸子植物-裸子植物谱系之外,同期其他植物类群(如石松植物)也演化出了与种子相似、具单一功能大孢子和包被结构的生殖器官,显示植物的生殖器官在不同类群中的趋同演化现象,它们可能以相似的方式(如减少大孢子数目、形成包被大孢子囊的结构等)来响应当时的环境胁迫。