分段均匀重分布和对数校正的水下图像增强

为了更有效地恢复水下图像的真实颜色、更好地改善图像的对比度和清晰度,提出了分段均匀重分布和对数校正的水下图像增强方法。用适中的图像强度分别对三通道图像进行强度补偿,对三通道分别进行分段均匀的灰度级重分布,以改善水下图像的颜色和提升图像的对比度;在Lab颜色空间中对亮度分量L进行自适应的对数斜率变换,以进一步改善水下图像的对比度和清晰度。实验结果显示,该方法在颜色恢复、对比度和清晰度的改善上优于部分现有方法,对水下图像增强后,获得更高的信息熵、UIQM和UCIQE值,因此,该方法具有更好的图像增强效果,对水下视觉具有更高的应用价值。

Simulation study of the void space gas effect on slope instability triggered by an earthquake

This study aims at exploring the void space gas effect of earthquake-triggered slope instability and providing a new method for studying the formation mechanism of earthquake-triggered landslides. We analysed the basic characteristics, kinematic characteristics, initiation mechanisms and physical mechanical parameters of the Daguangbao landslide, generalized a landslide prototype, and established a geological model and performed simulation tests. Based on the seismic wave propagation theory of rock-soil mass, rock fracture mechanics and the effective stress principle, we found that the void space gas effect is due to the occurrence of excess void space gas pressure when the dynamic response of seismic loads impacts the void space gas in weak intercalated layers of the slope. The excess void space gas pressure generated by the vibration(earthquake) damages the rock mass around the void space with a certain regularity. The model test results show that the effective shear strength of the rock mass can be reduced by 4.4% to 21.6% due to the void space gas effect.

考虑土拱效应的微型桩组合结构合理桩间距研究

目前,微型抗滑桩及微型桩组合抗滑结构的桩间距一般由工程经验确定,极大地影响了其抗滑性能。针对这一问题,将桩间土拱拱轴线视为抛物线,分别以拱顶或拱脚处土体达到极限状态为控制条件给出最大桩间距计算公式,并与模型试验结果对比分析,验证了其合理性。在此基础上,考虑桩间土拱与桩群间土拱的相互作用,建立了微型桩组合抗滑结构合理桩间距简化计算模型,将简化工程实例计算结果与数值模拟结果对比分析,验证了该计算模型的合理性。本文建立的桩间距计算模型可以为微型桩群桩位的布置提供理论依据。

HSV空间的明度对数斜率变换的低照图像增强

为了在保持图像颜色自然的同时,适宜地提升图像的亮度和对比度,丰富图像的细节信息,提出了HSV空间的明度对数斜率变换的低照图像增强方法。将低照图像转到HSV颜色空间,将明度分量V进行多尺度Retinex分解,得到多尺度的细节层图像和光照图像;对多尺度的细节层图像进行自适应分数拉普拉斯增强,而用自适应的对数斜率变换对光照图像进行增强;将增强后的明度分量V与色调H和饱和度S分量组合,得到亮度适宜、高对比度和高清晰度的图像。与部分现有方法进行比较,实验数据显示所提方法的增强图像的视觉效果更佳、信息熵和平均梯度更高,因此具有更优的图像增强性能。

基于多时相土壤线一致性修正的土壤含水率反演

传统上依赖改进型垂直干旱指数(modified perpendicular dryness index,MPDI)进行土壤水分反演时每个时期的影像反演都需要依赖于地面实测数据进行校准。为降低土壤含水率反演对实测数据的依赖,该研究利用2020—2021年间的哨兵2号卫星数据,分析了近红外与红光波段特征空间中土壤线斜率的变化及其影响因素。并推导了土壤线斜率变化对土壤含水率反演的影响,揭示了MPDI反演土壤含水率时每期都依赖实测数据校准的根本原因,最终提出了一种土壤线一致性修正方法。基于这种修正,该研究构建了一个能够多时相比较的再修正干旱指数(re-modified perpendicular drought index,RPDI)。结果表明,经过统一率定的RPDI与土壤含水率的回归方程在不同时相的影像上均适用,反演结果显示了良好的精度,率定集决定系数R^(2)为0.49,无偏均方根误差为2.88%,验证集决定系数R^(2)为0.54,无偏均方根误差为3.05%,与MPDI每期单独构建回归方程反演相比,RPDI基于统一方程反演与其保持了相近的精度水平,极大减少了在遥感土壤含水率估算中对地面实测数据的依赖,有效提升了遥感技术在土壤水分监测中的应用价值。研究可为光学遥感数据在大范围连续土壤水分反演领域的应用研究提供参考。

基于点云空间扩展的盾构隧道整体去噪方法

盾构隧道点云数据的去噪工作是后续隧道结构分析的前提。本文结合点云空间扩展理论与盾构隧道呈圆柱形的特点,提出了一种盾构隧道的整体去噪方法。首先将盾构隧道空间扩展后得到新的拓扑结构,使盾构隧道的去噪工作能够使用现有成熟的地面滤波算法。经过直通滤波、坡度滤波后的隧道点云保留完整的衬砌结构,隧道的附属设施被滤除。使用直线段与曲线段隧道进行试验,试验结果表明,该方法能够实现隧道的整体去噪,去噪效果显著。

边坡全维度监测技术与模型试验研究

中国是世界上地质灾害最严重的国家之一,其中滑坡常年位于各类地质灾害首位,因此对滑坡灾害进行深层次的研究至关重要。边坡工程常常会受到人类工程活动与自然地质作用叠加效应的影响,从而增加了对边坡变形失稳机理的科学认知难度。为精准掌握边坡状态信息与变形失稳过程,可通过建立全维度的监测体系以实现边坡状态信息的动态解译与表征,据此获得更加精准、可靠、直观的边坡稳定性评价依据。文章围绕边坡破坏模式及典型边坡监测技术,在厘清边坡变形演化过程的基础上,对边坡“天—空—地—体”一体化监测技术体系进行了全面分析;概述性总结了基于DFOS的边坡监测技术,重点阐述了基于DFOS的边坡多源多场监测研究思路与实施路径;系统性梳理了基于典型监测技术与DFOS技术的边坡物理模型试验研究过程与结果,以期为开展边坡加固方案设计与防灾减灾控灾提供重要的参考依据。

基于BIM仿真的复杂空间岸坡施工技术应用

为解决内河框架式码头筑岛法施工后期岸坡施工的难题,依托宜春港樟树港区河西作业区综合码头工程,运用BIM技术开展筑岛、填土开挖与岸坡抛石的施工仿真,提出“开挖填土分区作业、水陆协同、护岸抛石自卸与网兜相结合”的技术方案。工程实践表明,与钢平台法相比,筑岛法施工节省总工期约40 d,节约施工成本约700余万元,其中,复杂空间岸坡施工新工艺缩短工期10 d。研究成果可为类似工程提供参考。

天山北坡城市群国土空间格局识别与时空变化分析

气候变化和人类活动大环境下,探索国土空间格局演化特征及其规律对进一步缓和绿洲地区人地矛盾有着重要的意义。以天山北坡城市群为例,选取2000、2010年和2020年3期土地利用数据及DEM数据,基于“三生”空间理论对天山北坡城市群国土空间结构数量与空间分布进行分析。结果表明:(1)20 a间天山北坡城市群“三生”空间类型面积呈不同程度的增减,其中水域和林地生态空间的转出量最多,牧草和其他生态空间两者间相互的转换数量最大;(2)研究区除阜康市、木垒哈萨克自治县、奇台县、石河子市及乌鲁木齐市的国土空间利用程度综合指数呈小幅度增加和递减外,其他县域呈逐年提高趋势;(3)生产空间的核密度高值区呈东南-西北条带状,连片分布于研究区的中部,而生态空间的核密度高值区则分布于研究区外围;生活空间的核密度高值区以乌鲁木齐市为中心呈点状分布,周围衍生出许多零碎的中值点,总体分布较为破碎,空间连接性较低。

台地式景观的空间融合与转换——以南安职专校园核心景观空间设计为例

现代景观工程设计中,需要应对各类型的场地空间,根据不同的项目需求,进行合理规划设计。尤其在遇到高差较大的工程场地时,需要针对现状的高程情况,综合运用不同的设计手法,从交通方面、功能方面、视觉方面等多维度对设计加以呈现,以此达到景观空间竖向上的融汇贯通与转换融合。本文以福建省南安职专校园核心景观空间设计为例,简要论述台地式景观空间规划设计在高竖向坡地中的运用。

天山北坡绿洲乡村聚落空间基因解析及影响机制研究

空间基因蕴含着聚落与环境互动形成的空间信息,在空间特色传承上有着重要作用。由于新疆天山北坡地区聚落在独特的自然环境中形成了互动演化的聚落空间形态,因此以其为研究对象,通过卫星影像图和三维数据采集其中的12个典型聚落样本,在从自然环境、空间片段形态、聚落形态、路网形态和拓扑连接五方面提取空间基因的基础上,构建聚落空间基因图谱,运用因子分析与聚类分析方法,对聚落进行分类,阐释其背后蕴含的环境-空间互动影响模式,并提出保护与改造建议,以期为不同地区乡村聚落空间基因研究提供借鉴,为聚落类型划分、乡村特色保护与发展提供研究思路。

基于透明土的不同间、排距抗滑桩边坡滑移特征

为探讨不同间、排距抗滑桩支护下边坡的滑移规律和特征,采用透明土模型试验并结合粒子图像测速技术,进行不同间、排距抗滑桩加固下边坡透明土试验,以探讨坡顶受荷下抗滑桩边坡土体的整体移动规律和滑移破坏特征。通过不同间、排距抗滑桩加固边坡土体的位移矢量图、位移等值线图以及荷载-位移曲线特征分析。结果表明:抗滑桩边坡的滑移过程可分为稳定、匀速和加速变形3个阶段,边坡极限承载力随桩间、排距的减小有所增大;抗滑桩加固边坡的滑动层深度随桩间、排距的扩大而加深,间、排距为3 b时,出现坡面浅层和桩身中部位置的两个深浅不一的滑动面,表现为越顶剪切和桩土体系共同倾覆破坏。基于研究结论,对边坡防护提出以下建议:对于重要边坡防护工程,方形抗滑桩间、排距不宜超过桩截面边长的3倍和4倍,对于承载力要求不高的边坡工程,可适当增加桩间、排距以减小施工成本。

双排桩护岸在高边坡航道“三改二”工程中的应用

双排桩具有施工方便、受力条件好、变形小等优点,广泛应用在各类临时工程和永久工程中。本文以某高边坡航道“三改二”工程为例,基于施工过程对双排桩护岸进行有限元分析,探求合理的桩长和桩距,并以此分析航道开挖过程中双排桩位移和弯矩的变化情况。计算结果表明:1)桩长的增加会明显降低双排桩的最大水平位移,但对双排桩最大正、负弯矩影响较小。2)桩距的增加将略微增大双排桩的最大水平位移,但显著增大双排桩最大正、负弯矩。3)综合考虑结构位移、结构内力和工程造价等因素,该工程前、后排桩的桩长均为22.0 m,前、后排桩的桩距分别为1.0和3.0 m。4)随着开挖深度的增大,前、后排桩的最大水平位移和最大正、负弯矩均显著增加。

坡地植物篱生态系统服务研究进展

坡地植物篱因其成本低、生态功能显著,已成为一项重要的坡地改良生物工程技术。梳理坡地植物篱技术相关研究成果,从生态系统服务新视角,阐述其概念与分类、品种选择与空间结构的技术要点,探讨坡地植物篱所具有的支持服务、调节服务、供给服务等,分析当前相关研究存在的问题,提出未来应加强坡地植物篱生态系统服务的理论基础与评估方法体系研究,探究坡地植物篱提供生态系统服务的微观机理,完善其选种、空间配置和管理等综合技术体系,逐步加大试种范围和推广力度。

复合荷载作用下坡顶面双排桩设计要素数值模拟

【目的】研究坡顶面承重、阻滑双排桩的受力变形特性,分析桩间距、连梁高度、桩身嵌固深度等因素对桩身受力变形特性的一般影响规律,尤其是反映竖向荷载及桩身自由段长度对桩身水平位移及最大弯矩的影响。【方法】借助ABAQUS有限元软件,通过单变量的变化,模拟双排桩在不同影响因素下的受力变形特性。【结果】滑动面的存在使桩身水平位移及弯矩在桩间距为1d~2d(d为桩径)时发生突变,故在确定桩间距时应注意滑动面产生的影响;连梁高度对桩身受力变形特性的影响微乎其微,按标准取值即可;在滑动面位置桩身嵌固深度对桩身水平位移及弯矩有较大影响,但继续增大桩身嵌固深度后,影响变小,在工程设计中桩身嵌固深度适当超过滑动面即可;当增大桩身自由段长度时,P-Δ效应也更加显著,对于不同的自由段长度,前后排桩桩身的最大弯矩近乎相等。【结论】位于坡顶面的双排桩须承受轴、横向复合荷载,可起到承重、阻滑的双重作用,其承载机理及受力形式较护坡桩更为复杂。本文研究成果可为相关工程设计要素的取值提供一定参考。

公路边坡防护生态轻型桩最优间距分析

为了解决公路边坡水土流失,实现边坡生态防护的目的,依托某实际工程,以Mohr-Coulomb弹塑性理论为基础,采用MIDAS GTS NX软件构建公路边坡模型,结合强度折减法分析生态轻型桩剪应力与距离、剪应力差与距离的变化规律,构建不同方向剪应力差与固土距离的关系模型,得出生态轻型桩在边坡纵向、横向上部、横向下部、斜向上部、斜向下部的固土距离分别为0.45、0.40、0.72、0.44、0.64 m.根据生态轻型桩固土模型,依靠固土强度最大的原则,确定生态轻型桩最优固土距离为0.4 m,最优桩间距为0.8 m,为公路边坡生态轻型桩间距的合理设计提出一种新的思路.

综合勘察与分析法在某特大桥中的应用研究

研究目的:某特大桥位于构造缝合带,断裂发育、地震烈度高、地质条件极为复杂,岸坡稳定性、危岩、崩塌、落石等重大地质问题突出。“地”类勘察方法具有直观性强、精度高的特点,但受场区气候恶劣、海拔高、高差大、地势陡峭等因素影响,在某特大桥艰险地段实施难度大、安全风险高;两岸临江侧地形陡峭,无法开展地面勘察。针对桥址区环境特点及地质条件,需要引进新技术与地面手段相结合形成新型综合勘察与分析技术,以查明桥址区工程地质及水文地质条件,尤其是岸坡稳定性分析所需的岩体结构面、边坡卸荷带特征。研究结论:(1)采用“天空地”一体化的综合勘察方法解决了某特大桥现场众多勘察难题;(2)“天”类、“空”类、“地”类勘察成果吻合性好;(3)综合勘察与分析方法可以提高复杂地形、地质条件下的勘察精度和准确度;(4)综合勘察与分析方法在某特大桥中得到了应用与验证,可以在类似桥梁工程中推广应用。

空间缆索悬索桥倾斜母线鞍座设计位置计算的改进方法

在以缆索空间斜率作为缆索系统方程基本参数的基础上,讨论了空间缆索悬索桥倾斜母线鞍座设计位置的计算方法。从空间缆索悬索桥主缆与索鞍几何、力学关系出发,推导出以索鞍左、右切点空间斜率作为未知参数的二元非线形方程组,用二分法求解方程组即可得到倾斜母线鞍座设计位置,简化了传统方法因过多变量导致得复杂计算过程,且无需初值。通过算例表明:改进后的方法精度良好。

基于比例边界有限元法的成层半空间中斜坡场地地震响应计算模型

由于左右侧不对称且不规则的边界条件延伸到远场,斜坡地形场地的地震波动场求解存在一定困难。为得到成层半空间中斜坡地形场地的地震动力响应,基于波场理论提出一种以相似拼接线为缩放中心的比例边界有限元法计算模型:首先将待求波动场分解为具有规则边界条件的已知波场和由已知波场在真实不规则边界处引起的散射波场,然后通过在斜坡场地的不规则边界处施加等效地震荷载将散射波场的求解由外源输入问题转化为内源辐射问题,最后推导了适用于水平及倾斜成层、左右岸不对称等复杂地基的比例边界有限元法,可沿径向解析地求解斜坡场地的内源辐射问题。通过与文献中均质和成层弹性半空间中凹陷地形场地在SH波入射条件下地表动力响应进行对比,表明了计算模型的准确性,并通过分析成层半空间中斜坡地形场地的波动响应验证了模型的有效性。提出的计算模型,为复杂地基-结构相互作用分析的输入波动场计算提供了新的技术手段。

基于因素空间的露天采坑边坡稳定性评价

影响露天采坑边坡稳定性因素具有复杂性和模糊性,采用数学及力学的分析方法较难有效评价其稳定性。根据露天采坑的实际工程特点,在现场勘查和研究的基础上,确定了包括地形地貌、地质构造、岩体性质、赋存环境4个一级评价指标,17个二级评价指标,建立了基于因素空间的露天采坑边坡稳定性评价模型。首先利用层次分析法和熵权法计算主客观权重,赋予露天采坑边坡稳定性影响因素的组合权重。进而利用未确知测度理论构造测度函数,计算评价边坡稳定性的单因素测度矩阵,通过因素合成完成因素空间的降维,生成合因素测度向量。最后采用置信度识别准则实现对露天采坑边坡的稳定性评价,并以辽宁齐大山露天铁矿东帮典型边坡剖面为例,将因素空间评价结果与极限平衡法和有限差分法计算结果进行对比分析,对所建边坡评价模型的可靠性进行验证。结果表明:因素空间模型评价结果与现场情况基本吻合,且与极限平衡法、有限差分法计算结果相一致,验证了所建因素空间评价模型的准确性与科学性;综合分析了因素空间评价结果和其他方法计算结果,给出了4个边坡剖面的防护及治理建议。因素评价模型简化了边坡稳定性评价过程,提高了模型评价结果的精度,可为同类型地质条件露天采坑边坡稳定性评价工作提供一定借鉴。