空间索引技术及其GIS应用综述

空间索引技术可提供高效的空间数据组织与管理方式,以支撑海量空间数据的挖掘与分析。针对当前空间索引存在的知识体系不明晰、选择难等问题,该文通过文献调查法和CiteSpace工具,依据空间划分及映射方法将空间索引划分为基于树结构、格网、空间填充曲线和地址编码的空间索引四大类,并综述其原理、空间结构、适用范围及在GIS领域的应用,最后对空间索引在数据组织、高效计算、可视化、可靠性等方面的研究进行展望。结论如下:基于树结构的空间索引最具普适性且可以处理多维度及多层次的数据,查询性能依赖于树结构的平衡性及数据的分布;基于格网的空间索引可以均匀划分空间以便于高效范围查询,却不适用于非结构化或动态数据集;基于空间填充曲线的空间索引可以在实现维度压缩的同时保持局部邻近性,但插入或删除数据可能导致整个曲线的重构难以频繁更新;基于地址编码的空间索引将语义地址信息转化为编码信息,便于高效检索,然而语义地址匹配仍存在较大误差和不确定性。研究结果可为空间数据组织和结构设计提供参考。

球体退化八叉树网格编码与解码研究

球面离散网格只进行地球表面剖分,而球体退化八叉树网格(SDOG)可对整个球体空间进行多层次连续的三维递归剖分,且网格大小均匀、变形稳定,适合作为全球三维空间基础框架。该文研究SDOG的编码与解码问题,剖析了SDOG网格编码的原理,提出两种网格编码方法,即单层次退化Z曲线填充编码(SDZ)和多层次退化Z曲线填充编码(MDZ),设计了相应的编码与解码算法。通过实验比较了SDZ、MDZ和QuaPA主码在编码效率、解码效率及编码长度方面的差异,结果表明MDZ是一种优异的多分辨率动态网格编码方法,可服务于基于SDOG的全球三维空间基础框架。

空间曲面纤维网格制作及加固水下混凝土柱试验研究

平面纤维(FRP)网格以其卓越的性能在特定结构加固方面具有较好的应用优势,但其对小尺寸曲面、异形混凝土结构构件的约束加固并不适用。提出了空间曲面纤维网格制作工艺,制作了曲面纤维网格制品,测试了纤维网格拉伸的力学性能;提出了空间曲面纤维网格加固水下混凝土柱的施工工艺,并进行了轴压试验研究,试验结果表明:空间曲面纤维网格加固水下混凝土试件的轴压性能明显优于未加固混凝土圆柱试件,随着纤维网格纤维用量的增加,加固试件的承载能力和变形能力能有效提高,并取得和陆上试件相近的加固效果,根据纤维网格约束量的不同,水下加固试件的应力-应变曲线表现为软化、强化与临界行为,采用现有FRP约束混凝土模型能够较好地预测空间曲面纤维网格加固水下混凝土的极限应力与极限应变。

基于空间填充曲线网格划分的最近邻查询算法

在建树过程中,R树存在最小边界矩形之间重叠的现象。当数据量较大时,重叠现象尤为严重,基于R树最近邻查询算法的性能急剧恶化。针对该问题,利用空间填充曲线的降低维度特性和数据聚类特性,提出一种基于网格划分最近邻查询算法。该算法将整个数据空间划分成大小相等、互不重叠的网格,对网格中的点进行线性排序之后,只需要访问查询点所在网格中的点及其周边邻近网格中的点,就能够获得最近邻。在Hilbert曲线、Z曲线和Gray曲线上实现3种最近邻查询算法,在映射算法和数据聚类特性上实验比较3种曲线之间的性能差异。实验结果表明,算法的查询性能明显优于顺序扫描算法和基于R树的最近邻查询算法。

月球圈层空间立体网格技术研究

选定月固坐标系为月球圈层空间网格的坐标基础,根据月球结构及其人造月球卫星轨道分布情况划分月球基准圈层面,采用剖分曲线l和b对月球圈层面进行层次细分,实现对圈层面层次细分。然后,结合圈层径等距细分对月球圈层体进行层次细分,实现对圈层体层次细分,建立月球圈层空间立体网格模型。采用Hilbert曲线填充算法,实现对月球圈层网格统一编码,编码效率较高,为网格数据组织奠定基础。

球面栅格空间中的Jordan曲线性质及其拓扑矛盾分析

定义了球面栅格空间的拓扑元素,给出球面栅格空间中邻近、连通和空间目标的内部、边界和外部等空间目标的拓扑定义及形式化描述,讨论了Jordan曲线在球面栅格空间中的性质及由此引起的拓扑矛盾。

参数自适应的网格密度聚类算法

针对网格密度聚类算法存在的网格宽度和密度阈值难以确定以及聚类精度不高的缺陷,提出了一种参数自适应的网格密度聚类算法。定义了数据集标准化离散度的概念,运用数据集的自然分布信息自适应地计算出每一维较优的分割宽度,对不同的密度阈值统计其噪声样本对象的数量,绘制了噪声曲线,从噪声曲线中获得最佳的密度阈值,而且增加了类簇边缘处理技术,进一步提高了聚类的质量。仿真实验表明,改进后的算法可获得更好的聚类效果。

南昌机场航站楼曲面网架的设计与施工

介绍了南昌机场航站楼屋面大型曲面网架的设计特点与施工方法.该钢网架平面尺寸为132m×50.35m,高3.1m,波浪形外形,108m×12m悬挑雨篷网架与主体网架联成一体,体型复杂.采用累积滑移法施工,技术经济效益良好.

现代空间钢结构高空滑移法施工技术

现代空间钢结构随计算机技术的发展而被广泛应用,但大跨度大空间钢结构安装施工技术,仍然是建筑技术界的重要课题之一。本文介绍了现代空间钢结构施工的主要方法和特点,并通过实例着重介绍了现代高空滑移技术及其具体的施工方法和成效。实践证明高空滑移技术提高了施工进度和工程质量,保证了结构及施工的安全,取得了显著的技术经济效果,作为大跨度大空间钢结构先进的施工技术,具有良好的应用价值和前景。

机器人栅格地图编码与索引方法

机器人的感知、行动及空间推理决策等与所处环境息息相关,需要各种类型的环境模型来帮助机器人认知环境。当前机器人领域主要聚焦于实时感知、环境建模与路径规划的研究,少有环境模型管理的相关研究成果。文中以机器人环境模型管理作为研究切入点,着重研究机器人栅格地图的形式化描述及栅格编码与索引方法,规范栅格地图的表达形式并实现栅格地图的高效编码索引与联动更新,最后通过实例验证文中方法的可行性。

钢管-焊接空心球节点常幅疲劳性能试验和理论研究

以钢管-焊接空心球节点为研究对象,基于数值模拟、静力和常幅疲劳试验等,针对9个大尺寸节点试件进行试验和理论研究。结果表明:静力试验和数值模拟所得节点应力分布规律基本一致,试件热点应力位于钢管-焊接空心球节点焊缝焊趾管面处,并建立其相应的热点应力集中系数计算公式。对节点热点应力集中系数的不同影响因素进行探讨并排序,按大小排序的结果为:管外径>管壁厚度>球径>球壁厚。节点试件常幅疲劳破坏均位于钢管-焊接空心球/板连接焊缝焊趾管面处,其疲劳破坏断口面与试件加荷方向垂直。根据常幅疲劳试验结果,建立基于高应力幅作用下节点试件常幅疲劳S-N曲线和方程,以得到不同应力幅下该类节点的疲劳寿命。

复杂铸钢节点的极限承载能力及滞回性能研究

利用ABAQUS软件,在考虑几何与材料双重非线性的基础上,采用有限元模拟方法对山西某博物院馆的单层折面钢管网壳的典型铸钢节点进行了设计荷载下承载力验算、极限荷载评定、地震下的耗能能力分析。分析表明:该铸钢节点具有足够的安全储备;节点在设计荷载下为弹性工作状态,其应力峰值出现在管件交汇倒角处。在承载力极限状态该节点支管靠近相贯面处发生局部屈曲破坏,极限荷载为设计荷载的5.7倍,表明节点进入塑性后还有很大的承载潜力;该铸钢节点在竖向地震作用的耗能能力较好,在水平地震作用下较差,增加加劲肋后,节点在水平方向下的耗能能力得到了明显改善。

华夏文化展示中心空间网架与桁架组合结构施工关键技术探究

华夏文化展示中心主体结构为空间网架+桁架组合结构,形式复杂多变,对网架安装、测量定位、变形控制等施工技术具有较高要求,本文针对组合结构的特点,提出了搭设局部承重满堂脚手架操作平台,进行高空散装的施工方案,并对双曲面空间网架的测量定位以及焊接球、螺栓球、空间桁架组合结构的安装技术进行分析并提出了科学的解决方案,保证了网架安装的精度和施工质量。

双向曲线网架施工卸载及安全控制施工技术

为保证大跨度复杂造型钢结构施工质量、工期和施工安全,依托佛山某项目对空间双向曲线网架的卸载过程及安全控制进行了研究,通过对不同的卸载方式进行数值仿真模拟,分析其各自特点,制定了空间双向曲线网架卸载安全技术。并在工程空间双向曲线网架卸载时,进行了实测以验证模拟效果。最终结合实测数据,制定了复杂空间钢结构安全施工技术。能够解决卸载施工过程中存在的卸载过程不可控,网架内力不明确,盲目施工导致安全事故的情况,同时通过该技术能够在保障施工安全的情况下,提高复杂造型网架卸载施工的质量。

L curve for spherical triangle region quadtrees

The sequence of facets and nodes has a direct influence on the efficiency of access to spherical triangle region quadtree. Based on the labeling schema by Lee, spatial curves both for facets and nodes are proposed and the main algorithms for coordinate translation, node Lsequence generation and visiting nodes are presented. In particular,constant time algorithms for generating node Lsequence are advanced by using bit manipulation operations,which can be easily implemented with hardware. In L curve the distance between three nodes of a facet is mostly limited in a range of small value, thus making fast access possible. Though codes of sibling facets are continuous, the difference between codes of some cousins may occasionally be very large and makes the distance of a few facets also very large, thus greatly increasing the mean node distance and the total traversing distance. Therefore an m cluster of nodes is proposed as a basic storage unit fo n cluster, which should store eery shared node in each,and the distance between three nodes of a facet is limited to a controllagle scope.

某大跨度单层空间曲面钢网壳的安装技术

结合某工程大跨度单层空间曲面钢网壳结构屋面,介绍大跨度单层空间曲面钢网壳结构屋面安装技术,提出带支撑柱网壳结构高空散拼安装施工工艺,并阐述其安装定位、安装工艺、落架施工等关键技术。通过施工实践表明,该安装技术取得了良好的效益,保证了施工质量和安全,缩短了工期。