智能化测绘的基本问题与发展方向

测绘生产与服务面临着数据获取实时化、信息处理自动化、服务应用知识化等诸多新难题。以算法、模型为核心的数字化测绘,往往无法用简洁的算法、模型,实现对纷繁多样、多维动态现实世界进行完整描述与表达,难以满足高维、非线性的空间问题求解要求。为破解这一难题,应模仿和利用人类的测绘自然智能,研发以知识为引导、算法为基础的智能化测绘技术。本文首先讨论了智能化测绘的基本概念与思路;继而分析指出了智能化测绘的三个基本问题,包括测绘自然智能的解析与建模、混合型智能计算范式的构建与实现、赋能生产的机制与路径;然后提出了今后一段时间的主要努力方向,包括构建智能化测绘的知识体系、研究技术方法、研发应用系统和仪器装备。为了切实地推动这方面的科技研发与工程应用,应该加强顶层设计,推动跨学科协同创新,促进产学研合作,营造良好发展环境。

基于对象-事件-过程的时空数据模型及其应用

根据地理本体思想,提出和构建了基于对象-事件-过程的面向对象的时空数据模型。该模型基于3个基本地理实体类型:地理对象、地理事件和地理过程,三者基于地理本体的特性,本体化地表达和概括了地理现象和事物。该模型能有效地描述和表达复杂的地理动态现象和事物,能增强性的探讨和表征地理现象发生和发展的内在关联。甚者,鉴于描述和表达三者的侧重点不同,该模型可灵动性地整合或拆分成其它时空数据模型,不失为一种通用的时空数据模型。最后,以动态变化的海冰为例,验证了模型的可行性和有效性。

时空数据模型综述

虽然相对传统的GIS数据模型而言,人们对时空数据模型的研究起步较晚,但是大量的时空数据模型已经被提出了。在综述已有时空数据模型时,就如何区别时空数据模型的异同,众多研究人员和学者更多地是比较模型优缺点或罗列和陈述各模型针对某一案例的实践和应用,而没有阐述模型间的本质区别,没有过多地解释模型扩展及其关联性,也就无法跟踪已有模型的扩展、变异和发展趋势,最终导致在选择模型的应用、实践和整合其他非-时空数据模型时,不能做出最优抉择。与众多相关时空数据模型的综述文献不同,本文进一步提升和归纳已有模型,主要集中叙述众多相关时空数据模型的扩展和关联性,阐述模型间的本质区别,呈现模型的演变过程,从而为人们在应用和实践时空数据模型时提供科学的指导,为模型的扩展和新模型的研究提供理论依据和参考。

锚板抗拉破坏机制试验研究

锚板上拔过程是一个复杂的锚土相互作用过程,锚板周围土体在上拔过程中的变形破坏机制对于锚板抗拔力的可靠预测具有重要意义。为了对锚板破坏机制进行量化分析,基于LabVIEW软件开发环境,开发了力、位移和图像同步采集系统,该系统由力传感器、位移传感器、相机和一台计算机组成,可对锚板上拔过程中的力、位移和图像进行自动同步采集,从而保证了力、位移和图像的一一对应关系。基于PIV(particle image velocimetry)无干扰测量技术对砂土中锚板在上拔过程中的图像进行了测量分析,得到了锚板周围土体的位移场、剪切应变场和体积应变场。变形场试验结果表明:锚板上拔过程中,锚板上部土体中间部分位移大、两边小,最终形成一个倒置的梯形;剪切应变场显示锚板上拔过程经历了局部剪切带形成,扩展并最终在锚板两侧形成一个倾斜向上并贯通到地面的对称剪切带,剪切过程中剪切带内伴随着剪涨。在峰后阶段,剪切带形状由峰值点内倾转为外倾,锚板两侧边缘处出现局部土体流动软化。该试验结果可为锚板上拔预测模型建立以及设计提供参考依据。

EPS颗粒轻质混合土蠕变特性试验研究

利用双联高压固结仪,采用分级加载和分别加载方式,对新型填土材料EPS颗粒轻质混合土的蠕变性进行了对比试验研究,并基于试验结果建立了压缩蠕变本构关系式.试验结果表明:EPS颗粒轻质混合土呈现衰减蠕变特性,不出现急剧流动阶段;压力越大,达到蠕变稳定的时间越长.由蠕变本构关系式计算的蠕变变形与试验数据对比表明,这种蠕变本构关系式总体上能够反映这种新型填土材料的蠕变特性,可应用于工程实践.

“多元”关联模式的时空数据挖掘

为了从大量的时空数据集中挖掘类似于"星型"和"序列型"的"多元"关联规则模式,首先,针对要素同类和关系同质,提出"多元"关联模式的概念,即"多类别"和"多要素"下的"多规则"的关联组合;其次,用"图论"的方法构建常见的"星型"和"序列型"等"多元"关联模式;再次,提出"多元"关联模式的挖掘算法,引入"等价类",搭建"多元"关联模式。合成实例(城市规划)说明"多元"关联模式的时空数据挖掘模式及其挖掘算法具有可用性。

基于PIV技术的锚板抗拉破坏模式识别

利用自行开发的力、位移和图像同步数据采集系统对锚板上拔过程中的力、位移和图像进行同步采集,基于PIV(particle image velocity)无干扰测量技术对初始点和峰值点的图像进行分析,根据分析得到的锚板峰值点处的变形场对砂土中锚板的抗拉破坏模式进行了识别.结果表明:在峰值点处,锚板上部土体中间部分位移大、两边位移小,位移场呈倒梯形状分布;剪切应变场沿锚板两侧出现对称的剪切带,剪切带倾斜向上并延伸到地面,剪切带内出现剪胀现象.

缓和曲线对交通安全的影响分析

对比分析文献表明，不合理的缓和曲线长度会影响驾驶行为和交通安全。调查分析了上三高速公路的39个弯道和2001年—2004年事故资料、沪杭高速公路浙江段的5个弯道和1999年—2004年事故资料、杭宁高速公路浙江段的6个弯道和2001年—2004年事故资料，其中缓和曲线交通事故并没有出现异常现象，表明其缓和曲线长度设计是合理的、可行的，没有对交通安全造成明显影响。在所调查的半径范围[400m，3819．516m]，缓和曲线参数A与圆曲线半径R之比（A／R）随半径增大而呈现较好的负次幂递减规律，而且其变化范围基本上在1／3—1／2．这与传统认识及最近文献调查相一致。这一基本规律可为设计提供更明确的量化参考依据。

非饱和透明土优先流迁移规律分析

为实现土的非饱和优先流迁移可视化,设计立柱装置进行非饱和渗流试验,采用透明土与数字图像处理技术,建立归一化像素强度与透明土饱和度的关系,在此基础上,通过室内模型试验,研究优先流路径连通性与相邻优先流路径旋转角对非饱和土优先流迁移的影响。试验结果表明:基于图像灰度像素强度表征非饱和透明土饱和度方法是可行的;全连通优先流(O-O型)与上连通优先流(O-C型)剖面呈现T型,中心轴剖面饱和度与边缘差异明显,下连通优先流路径(C-O型)中土体油压与基质势不足以使流体进入优先流路径形成优先流,入渗趋势与均匀流一致,O-C型优先流的稳定入渗率和湿润锋推移速度分别为C-O型的1.5倍和1.4倍;相邻O-C型优先流之间区域形成新的优先流,土体达到较高饱和度,增长速率随旋转角的增加而减小,优先流转角为90°、60°、30°时稳定入渗速率分别为均匀流的1.5、1.3、1.2倍;流体受重力影响,转角小的优先流仅沿路径一侧水平渗透,但湿润锋推移速度分别为均匀流的1.3、1.4、1.5倍,相邻优先流相互作用减弱,难以形成新的优先流。

时空数据模型的相关概念及分类

随着时空数据的日益增多和时空GIS重要性的不断增加,新的时空数据模型或模型扩展会被不断开发和提出。介绍了时空数据模型的相关概念及其关系,同时在对当前时空数据模型和已有的分类方法进行归纳和分析的基础上,提出了一种改善的分类方法,此方法能更好解释众多模型间的本质区别。

基于时空本体的数据库模型

构建时空本体的出发点是它能显式地表达地理时空数据所蕴含的学科感知知识,能有效实现不同学科间的信息共享。该文从本体论的角度,对动态变化的地理现象和事物概化,并归纳为时空对象本体、时空事件本体和时空过程本体;从数据库的实现角度,对三类本体进行增强型语义描述、概念化模型图论、元组表达和语义增强型查询。该模型注重描述和表达地理现象和事物的动态变化,也注重描述变化成因。最后,应用该模型研究海冰变化,以验证模型的实用性。

平竖重合路段的弯道错觉及其对交通事故的影响

根据驾驶员视觉特性和弯道感知调查结果,阐述了透视曲率半径的估计和计算方法,并验证了透视图分析方法,阐明了错觉产生机理,最后对上三高速公路交通事故进行了调查分析。结果表明:驾驶员是根据弯道内侧边线的开敞程度来判断和估计弯道曲率的;平凹组合路段和平凸组合路段的事故伤亡程度分别显著高于和低于全路段;平凹组合路段的死亡率、受伤率和伤亡率是平凸组合路段的2倍左右;超速行驶是平凹组合路段事故多发的主要原因之一;全路段及2种线形组合路段的事故形态没有明显差异;平竖重合路段的弯道错觉及交通事故的异常性应引起高度重视。

信号交叉口通行能力随机影响因素建模（英文）

为了确定通行能力随机影响因素,以准确计算信号交叉口通行能力值,将随机因素分为特定地区和特定交叉口。基于平均饱和车头时距,提出了信号交叉口通行能力随机影响因素的判别方法;提出从影响程度和发生概率两方面考虑随机因素的选取,采用可拓理论选取信号交叉口通行能力随机影响因素。根据影响程度和发生概率,将随机影响因素对通行能力的影响分为低、中、高3级。采用中国北部和南部地区2个城市的25个交叉口实测数据,验证所提判别方法。研究结果表明:随机影响因素可以反映城市或者交叉口的典型特征;反映区域主导特性和特定交叉口特性的随机影响因素会显著影响信号交叉口通行能力;随机影响因素在一定时间内相对稳定,其对交叉口的影响水平达到中、高级时,建议考虑将该随机影响因素纳入通行能力计算模型中。