趋势面拟合法在煤矿瓦斯地质变量预测中的应用研究

从瓦斯地质学的观点出发,将反映煤层瓦斯基本参数的空间变化规律看做是与其赋存地质条件密切相关的连续函数。结合趋势面拟合及其模型优化的原理和方法分析得出了淮北矿业集团公司芦岭煤矿井田范围内瓦斯含量的变化及分布与其位置坐标的对应数值关系,依据该数值关系可对矿井深部采场和未开采区域实施比较准确、可靠的定量瓦斯预测。该方法也适用于其他具有相似特征的瓦斯地质变量分析。

趋势面拟合法在煤矿瓦斯预测中的应用

本文从瓦斯地质学的观点出发，将反映煤层瓦斯的基本参数的空间变化规律，看作是与其赋存地质条件密切相关的连续函数，并结合趋势面拟合及其模型优化的原理和方法，分析得出了淮北矿业集团公司芦岭煤矿井田范围内，瓦斯含量的变化及分布与其位置坐标的对应数值关系，依此数值关系可以对矿井深部采场和未开采区域实施比较准确、可靠的定量瓦斯预测。同时，该方法也适用于其它具有相似特征的瓦斯地质变量分析。

抗差趋势面与正交多面函数结合拟合DEM数据

空间数据内插是DEM建模中不可缺少的环节。本文提出将趋势面与多面函数结合拟合DEM数据。在趋势面拟合过程中,提出将局部有显著起伏的采样点视为异常观测值,采用抗差估计法,控制显著异常点对曲面拟合的不利影响;针对多面函数拟合中,难以合理地选择节点这一问题,提出基于正交最小二乘法的基本思想,计算各节点核函数对曲面拟合贡献的大小,并依此为依据自适应地选择节点。最后利用新提出的方法,对野外实测的地形数据进行拟合,结果表明进行趋势面拟合后,再进行多面函数拟合,整体上优于直接利用多面函数拟合,而基于正交最小二乘法的多面函数拟合法的精度明显优于常规的多面函数拟合法。

三维动态趋势面模型在地面沉降分析中的应用

在趋势面拟合模型的基础上考虑时间项,建立三维动态趋势面模型,并通过模拟数据验证模型的适用性,最后对南沙地区GPS沉降监测网数据进行分析。结果表明,三维动态趋势面模型可以反映区域沉降的整体时空变化趋势,并具有良好的时空插值效果。

机载LiDAR测深点云SVB联合滤波算法

机载LiDAR测深(airborne LiDAR bathymetry, ALB)数据质量受海面破碎波浪、水体浮藻、鱼群及海底二次回波等多种因素影响。为剔除这些干扰产生的噪点,本文提出一种顾及水面、水体和水底(surface, volume, bottom, SVB)的联合滤波算法。针对水面噪点,通过构建双层布料模拟滤波模型分离水面点云;针对水体噪点,采用SOR(statistical outlier removal)滤波器剔除水体离群点;针对靠近地形主体的小尺度水底噪点,通过构建移动趋势面模型进行去噪平滑。为验证本文所提ALB滤波算法的性能,采用青岛胶州湾海域RIEGL VQ-840-G无人机载LiDAR测深数据进行验证,试验结果表明:SVB联合滤波算法对水面、水体、水底噪点一体化处理总体滤波精度和Kappa系数分别能够达到97.45%和0.947,在保证准确率的同时具有较高的效率。本文所提滤波算法可以较好地解决ALB点云滤波问题,能够为ALB测深数据点云滤波提供有效的解决方案。

隧道彩色路面和侧墙设计对驾驶行为的影响分析

为探究不同隧道环境设计下驾驶绩效以及驾驶员的生、心理变化特性,采用3D Max软件搭建仿真试验场景,选取15名驾驶员开展不同隧道环境设计场景下的驾驶模拟试验,采集驾驶员的生、心理及车辆运行状态数据;选取具有代表性的车辆运行指标和驾驶员状态指标,构建驾驶行为趋势面模型,分析指标之间的相对敏感程度。研究结果表明:路面铺设彩色路面可提示驾驶员适当减速,其中,黄色系渐变彩色路面和纵向减速标线彩色路面的综合效果更佳,更利于安全行车;隧道内设置装饰侧墙可缓解隧道内驾驶员视觉信息单调的现象,考虑到隧道内行车安全和通行效率,建议采用蓝-白装饰侧墙。

基于EGM2008和多面函数的太原市似大地水准面精化

采用EGM2008重力场模型和趋势面拟合与基于正交最小二乘思想筛选节点的多面函数法,运用移去恢复原理建立了太原市区的似大地水准面模型,拟合得到的模型内符合与外符合中误差均小于2 cm,完全可以满足太原市区内常规测量的要求。

土壤速效钾养分含量空间插值方法比较研究

土壤养分连续空间分布数据是土壤信息系统工作的基础,土壤养分空间插值的研究因此变得尤为重要。对陕西省周至县北部猕猴桃适生区土壤进行采样,以对猕猴桃生长作用较为密切的土壤速效钾含量为研究对象,用普通克里格(OK)、样条函数(Sp line)、趋势面拟合(TSA)、距离权重反比法(IDW)等常用插值方法对采样点进行插值获取土壤速效钾空间分布图,进行交叉验证,结果表明能够反映出结构性影响的克里格插值方法明显优于其它方法,其中又以球形模型为最佳,样条函数、距离权重反比法在采样点密集区也能内插出较好的效果,但其受采样点密度影响较大,在采样点稀疏的地区内插结果较差。

重力数据网格化方法比较

使用Shepard曲面拟合法、加权移动趋势面拟合法及普通Kriging算法对重力异常数据进行空间内插实现数据网格化,从计算速度、网格化后数据图形的连续性、结果精度及适合应用范围等方面对3种方法进行比较,结果证明:1)同一地区的离散数据越均匀、起算数据越多,得到的网格化结果越好;2)普通Kriging方法插值精度最好,但是计算速度慢,适合应用于数据变化大的区域;其他两种方法计算速度快,只适合应用于数据变化小的区域。

离散重力数据等值线生成算法

网格化是等值线图生成算法中的主要步骤,使用Shepard曲面拟合法、加权趋势面拟合法及普通克里金算法对重力异常数据网格化,从计算速度、网格化后数据连续性、网格化结果精度、网格化运算时间等方面对三种方法比较分析,普通克里金法拥有较好计算精度和图形连续性,但是计算时间最长,Shepard法计算精度不错、时间短,只是生成图形连续性差,趋势面法计算时间长、结果精度低,不是一种很适用的方法。

融合地学知识的农业气候资源曲面建模

探讨地学知识获取与融合方法,将领域知识转换为定量的模型约束条件或初始值,采用趋势面拟合及空间插值等方法进行农业气候资源空间分布曲面建模.基于所构建模型,利用1951～2002年间全国735个地面台站的气温纪录数据,考虑了气温与海拔高程、经度、纬度、地表复杂度等地形要素的综合影响构建了曲面模型,模拟1 km×1 km分辨率的国家尺度的年平均气温空间分布,获得了较高的估算精度,模拟结果高低温中心相吻合,既突出空间分布的总体趋势,也反映局地细节变化,模拟值与实际分布情况接近.

三维激光扫描地形数据获取处理

利用三维激光扫描测量技术测得的点云数据获取数字地面模型的关键之处在于将地面点与非地面点进行分离。提出了一种基于高程直方图进行多阈值分割的方法。首先对点云进行离散化,然后进行多阈值分割分层,再对各层中的地面点进行连通,最后利用趋势面拟合法再次对各层地面点进行滤波,最终即可获取纯净的地面点。经试验验证,该方法有效可行。

郑万高铁不良地质三维建模与修正分析

为解决郑万高铁不良地质和特殊岩土工程地质三维模型的不充分性、地下地质现象的不可见性和地质过程的复杂性等问题,对地形测量、地质数据、测绘数据、地勘数据分析修正,建立地表地质界线、水系、交通网、覆盖层、透镜体小地质单元、岩溶系统的三维模型,通过地质与数学插值结合曲面三维模型模拟进行分析,对TIN、Grid、趋势面拟合和NURBS曲面插值和修正分析,得出描述地质不良体的几何信息、拓扑信息和属性信息。这些方法对于三维建模与修正分析过程中解析各种复杂地质体的空间信息(几何信息与拓扑关系)和各地质单元的特性信息具有一定的指导意义,符合复杂地质体表达与分析的需要,可为三维建模在工程地质边界表示与数据选取方面提供参考。

联合机载LiDAR数据和潮汐数据自动提取潮位线

首先,联合机载激光雷达(LiDAR)数据提取的海岸带数字表面模型(DSM)与验潮站数据提取的高、低潮面进行相交运算,生成"水陆二值图像",然后对其以提取边缘的方式提取高、低潮线;针对LiDAR光束无法穿透水体导致低潮线附近DSM为无效值的缺陷,采取移动趋势面拟合法外推概略低潮线附近DSM,在此基础上重新提取更精确的低潮线。实验表明,该方法能在较少人工干预的情况下有效提取高、低潮线。