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中国井工煤矿区采动岩土体协同形变研究进展

煤炭学报 2024年

作者：陈超胡振琪高远王一鸣陈庆丰张家超王果康育鹏刘闯杨福芹李晶晶赵玉如河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南工程学院土木工程学院中国矿业大学环境与测绘学院河南工程学院资源与安全工程学院

随着我国煤炭开采逐步转向深部以及煤炭开发战略西移，煤矿区采动岩土体形变问题更加突出，可对矿区生态及建（构）筑物安全造成严重影响，威胁矿区生态保护与高质量发展。为深入认识采动岩土体协同形变特征与机理，提升采动损害防控与... 详细信息

随着我国煤炭开采逐步转向深部以及煤炭开发战略西移，煤矿区采动岩土体形变问题更加突出，可对矿区生态及建（构）筑物安全造成严重影响，威胁矿区生态保护与高质量发展。为深入认识采动岩土体协同形变特征与机理，提升采动损害防控与土地生态损伤修复的有效性与针对性，根据不同覆土类型对采动岩土体协同形变研究进行分类，明确了层状结构为煤系地层结构的主要特征，阐明了采动岩土体协同形变效应与协同形变过程。系统梳理了黏质松散层、黄土、风积沙等三类覆土条件下采动岩土体协同形变研究进展，分析了采动岩土体协同形变的影响因素，指出岩层与土层厚度组合关系为采动岩土体协同形变的重要影响因素，岩土体界面为岩土体协同形变过程的关键界面。对现场实测、数值模拟、物理模拟、理论分析等技术手段进行评述，从研究方法、协同形变机理、岩土体交界面力学行为、岩土体形变空间形态、岩土体形变预测模型、新开采工艺与多煤层耦合条件下采动岩土体协同形变等方面讨论了现有研究存在的不足与关键科学问题，提出了科学研究路径，强调了应遵循的科学研究原则。分析认为，采动岩层—土层不同厚度组合以及不同土层类型组合的力学行为与机理、岩层—土层交界面的界面应力应变传递与扩展机制、构建可靠且适用性强的顾及采动岩土体协同形变效应的开采沉陷预测模型、采动岩土体协同形变空间形态演变特征、多技术方法力学原理的一致性与兼容性、西部生态脆弱矿区高强度开采与深部开采以及开采新技术引起的采动岩土体协同形变特征与机理、土层载荷传递效应定量研究等是未来研究的重点与发展方向。

关键词：采煤沉陷岩层破断土体形变协同效应地裂缝沉陷盆地

观测信息不足条件下TanDEM-X InSAR的大范围林下地形反演

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测绘学报 2024年第5期53卷 959-966页

作者：朱珺彭葳付海强欧蔓雷缮诚张石平长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 湘江实验室湖南长沙410205 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083

TerraSAR/TanDEM-X InSAR双站卫星系统是目前最主要的全球测图卫星系统之一,但该系统主要获取单基线、单极化InSAR数据。受观测信息不足的限制,无法直接分离植被体散射与地表散射信息,难以获取高精度的森林高度和林下地形。鉴于此,本文... 详细信息

TerraSAR/TanDEM-X InSAR双站卫星系统是目前最主要的全球测图卫星系统之一,但该系统主要获取单基线、单极化InSAR数据。受观测信息不足的限制,无法直接分离植被体散射与地表散射信息,难以获取高精度的森林高度和林下地形。鉴于此,本文提出了联合单/双基线的大范围林下地形反演方法,其核心思想为:在InSAR干涉对重叠区,每个干涉对有不同的基线,两个干涉对重叠相当于双基线观测,可以采用RVoG模型估计森林高度。然后,利用简化的RVoG模型(C-SINC模型),以重叠区反演的树高结果为已知值,通过假定不同树高的散射过程具有相似性,对C-SINC模型进行求解进而获取林下地形。最后,以西班牙Teruel试验区对本文方法进行验证,与LiDAR DEM进行精度对比,InSAR DEM的RMSE为7.43 m,本文方法获取的林下地形RMSE为5.98 m,精度提高了20%。本文方法为利用TanDEM-X实现大范围林下地形测绘提供了参考。

关键词：林下地形单/双基线InSAR 大范围地形反演干涉对

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多卫星的星地混合协作网物理层安全性能分析

河南理工大学学报（自然科学版） 2024年第3期43卷 81-90页

作者：王小旗侯争张捍卫施闯河南理工大学物理与电子信息学院河南焦作454000 河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454000 河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

卫星通信因传输质量好、覆盖范围广、作用距离远等优点,在侦察、广播、预警、资源勘探、地形测绘等领域具有广阔的应用前景,目的针对其安全性问题,方法将多输入多输出(multiple-input-multiple-output,MIMO)技术应用于卫星中继系统中,... 详细信息

卫星通信因传输质量好、覆盖范围广、作用距离远等优点,在侦察、广播、预警、资源勘探、地形测绘等领域具有广阔的应用前景,目的针对其安全性问题,方法将多输入多输出(multiple-input-multiple-output,MIMO)技术应用于卫星中继系统中,构建多卫星的星地混合协作网(hybrid satellite-terrestrial relay network,HSTRN),并对其物理层安全性能进行研究。中继采用放大转发(amplify-and-forward,AF)协议或译码转发(decode-and-forward,DF)协议,卫星链路服从阴影莱斯(shadowed-Rician)分布,地面链路和窃听链路服从瑞利(Rayleigh)分布,推导基于AF和DF中继的系统安全中断概率的理论表达式,以及高信噪比条件下安全中断概率的近似表达和系统吞吐量,并用计算机仿真实验验证理论分析的正确性。结果结果表明:增加卫星个数、减轻信道衰落有助于增强系统的安全性能;低信噪比情况下,基于DF中继的系统安全性能优于AF中继系统的,随着信噪比增加,两者逐渐趋于一致;信道衰落的改善和高信噪比将产生较大的系统吞吐量。结论卫星个数、安全速率阈值、信道衰落程度等参数对AF和DF中继HSTRN的安全性能具有重要影响,可为卫星通信物理层安全性能的后续研究提供参考。

关键词：星地混合协作网多卫星物理层安全阴影莱斯衰落安全中断概率

一种复杂环境下低成本GNSS接收机PPP自适应随机模型

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大地测量与地球动力学 2024年

作者：闫健文蔡昌盛敖敏思陈春花中南大学地球科学与信息物理学院地理信息工程国家重点实验室湖南省测绘科技研究所

提出一种适用于复杂环境下低成本接收机精密单点定位（PPP）的自适应随机模型，该模型通过对单个历元所有GNSS卫星的伪距观测值和载波相位观测值的权重比进行自适应调节，以提升PPP性能。采用和芯星通UM982型号低成本GNSS接收机，在树... 详细信息

提出一种适用于复杂环境下低成本接收机精密单点定位（PPP）的自适应随机模型，该模型通过对单个历元所有GNSS卫星的伪距观测值和载波相位观测值的权重比进行自适应调节，以提升PPP性能。采用和芯星通UM982型号低成本GNSS接收机，在树荫、高楼和玻璃墙3种复杂环境下进行PPP实验，静态PPP实验结果表明，相比传统的经验定权随机模型，自适应随机模型定位精度在3种复杂环境下分别提升24%、45%和50%，收敛时间分别缩短了49%、27%和24%。动态PPP实验结果表明，自适应随机模型定位精度在复杂环境下提升了35%。

关键词：低成本接收机精密单点定位自适应随机模型复杂环境

基于自适应密度聚类的单车出行源汇时空区域探测方法

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：汪晓龙石岩王达汤仲安刘宝举陈炳蓉邓敏中南大学地球科学与信息物理学院湖南省地理空间信息工程技术研究中心湖南省第三测绘院

无桩共享单车凭借灵活性强、成本低、全天供应等优势，已成为当前我国共享单车服务主要形式。然而，过于灵活的无桩共享单车经常出现特定时空域内稀缺借不到或堆积还不进的供需失衡现象。准确、精细地探测共享单车出行OD分布失衡时空范... 详细信息

无桩共享单车凭借灵活性强、成本低、全天供应等优势，已成为当前我国共享单车服务主要形式。然而，过于灵活的无桩共享单车经常出现特定时空域内稀缺借不到或堆积还不进的供需失衡现象。准确、精细地探测共享单车出行OD分布失衡时空范围与失衡程度是可靠认知单车供需关系、科学调度单车资源和发展绿色可持续公共交通的关键问题。当前研究大多利用预定义网格等方式划分空间单元，进而构建指标度量出行OD失衡程度并设置失衡阈值提取源汇范围。基于人工先验硬性划分时空单元和设置失衡阈值的方式极易低估源汇时空范围与失衡程度。同时，当前缺乏出行源汇区域及时序演化的耦合分析。为此，本文提出一种基于时空密度的二元聚类方法自适应地提取出行源汇。首先，基于密度显著性统计判别视角适应性地提取OD核点；进而，构建二元变量分布失衡统计判别提取源汇邻域；最后，利用时空邻接约束扩展提取出行源汇的精细时空范围。利用厦门岛无桩共享单车轨迹数据进行实验发现，本文在早高峰内共识别出11351个源区域和9453个汇区域，每小时源汇数量最高可达近2000个，其中源区域失衡指数集中于[0.5，1]，汇区域失衡指数集中于[-1，-0.5]，证明本方法能够精细、可靠地提取表征车辆借还分布失衡的出行源汇空间区域、持续时间及其失衡程度。

关键词：出行源汇分布失衡密度聚类二元聚类时空分析共享单车

适应不同轨迹数据场景的道路线形组合优化提取方法

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测绘学报 2024年第2期53卷 379-390页

作者：姚志鹏彭程唐建波刘国平杨学习刘慧敏邓敏中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 湖南省地理空间信息工程技术研究中心湖南长沙410007 北京滴滴出行科技有限公司北京100089

车辆轨迹数据是当前城市导航路网地图动态更新的一种重要数据源,从杂乱无序的轨迹点或轨迹线中提取并拟合道路几何形态,进而生成结构化的道路矢量地图是基于轨迹数据进行道路网地图构建与更新的关键步骤。现有的道路中心线提取方法主要... 详细信息

车辆轨迹数据是当前城市导航路网地图动态更新的一种重要数据源,从杂乱无序的轨迹点或轨迹线中提取并拟合道路几何形态,进而生成结构化的道路矢量地图是基于轨迹数据进行道路网地图构建与更新的关键步骤。现有的道路中心线提取方法主要采用单一的线形拟合算法进行轨迹数据拟合,然而真实道路的几何形态复杂多样和车辆轨迹数据质量参差不齐,导致单一的道路线形拟合算法只能在某些特定的数据场景下适用,无法针对不同的数据场景自适应的拟合出理想的道路中心线。此外,相比于专业测量方式采集的高频轨迹数据,出租车等采集的低频轨迹数据存在轨迹点稀疏、噪声多、定位误差大等问题,这使得从低频轨迹数据中提取理想的道路中心线仍具有挑战,尤其是针对复杂的交叉口区域。为此,本文基于分治策略的思想,提出了一种适应不同轨迹数据场景的道路线形组合优化提取方法。该方法在轨迹数据预处理的基础上,根据轨迹数据的分布特点对数据进行场景分类;进而,针对不同的数据场景匹配最优的线形拟合算法,通过组合优化策略生成理想的道路中心线。本文方法融合不同拟合算法的互补优势,可以有效解决数据分布稀疏、道路结构复杂(如自相交立交桥)等不同数据场景下的道路线形拟合问题。采用北京市出租车轨迹数据进行试验与对比分析,本文方法生成道路的平均位置精度为1.24 m,显著优于现有代表性方法。

关键词：轨迹数据道路中心线线形拟合自适应路网提取

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水域多源遥感提取成果的空间一致性分析

测绘科学 2024年第2期49卷 98-107页

作者：许珊邹滨翟亮桑会勇周希雅长沙理工大学水利与环境工程学院长沙410114 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 中国测绘科学研究院北京100036

针对同一区域多源遥感数据水域提取成果可能存在的空间差异,该文提出了一种空间一致性度量指标。以东洞庭湖为例,基于Landsat、哨兵卫星影像与随机森林模型开展水域遥感提取成果精度对比与空间一致性度量,并借助相关性与重要性分析手段... 详细信息

针对同一区域多源遥感数据水域提取成果可能存在的空间差异,该文提出了一种空间一致性度量指标。以东洞庭湖为例,基于Landsat、哨兵卫星影像与随机森林模型开展水域遥感提取成果精度对比与空间一致性度量,并借助相关性与重要性分析手段探索地理特征因子对指标的指征规律。结果表明,不同遥感数据源水域提取成果精度不同,空间一致性存在差异,且差异随时间变化。地表反射率、地表温度和植被覆盖度能在一定程度上表征多源遥感水域提取成果的空间一致性(相关系数:-0.772~0.428;重要性:0.101~0.697)及差异,但存在时间效应。因此,在水域时空变化监测过程中基于多源遥感数据进行融合或填补时,应当顾及此种空间一致性差异及其时间情景特征,考虑应用特征地理因子提升效果。

关键词：水域空间差异随机森林关联特征地理因子

顾及多级空间索引结构的矢量地图局部加密方法

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测绘学报 2024年第3期53卷 569-581页

作者：丁晨彭程唐建波邓敏杨学习刘慧敏中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 湖南省地理空间信息工程技术研究中心湖南长沙410018 江西师范大学地理与环境学院江西南昌330022

随着地理信息产业的蓬勃发展,地图与各类生活服务深度融合,地图从专业化应用逐步走向大众化应用。大数据时代的到来,为地图数据的分发、共享、获取与动态更新等提供了极大便利,但伴随而来的是地图数据传输过程中面临的信息泄露、窃取等... 详细信息

随着地理信息产业的蓬勃发展,地图与各类生活服务深度融合,地图从专业化应用逐步走向大众化应用。大数据时代的到来,为地图数据的分发、共享、获取与动态更新等提供了极大便利,但伴随而来的是地图数据传输过程中面临的信息泄露、窃取等安全隐患问题也日益严峻。现有的矢量地图加密方法大多是在经典密码学算法基础上扩展而来,虽然已有加密方法考虑到矢量地图的特征,但是现有方法大多仍以整个地图或图层为加密单元,在用户需要访问某个局部的感兴趣区域时需要对整个地图文件或图层进行解密,对于矢量地图的按需局部加密仍未提出有效方案,还难以满足大数据时代地图按需用图、众包地图数据采集与云端更新等应用场景对矢量地图局部加密的应用需求。为此,本文从矢量地图的数据结构特点出发,提出了一种顾及多级空间索引的矢量地图局部加密方法。通过点、线、面不同矢量地图数据的加密试验分析,结果表明:①本文方法可以有效实现矢量地图的局部加解密;②相比于现有加密方法,本文方法采用局部加密策略,且支持多级分块并行加密,具有更高的加密效率;③本文针对不同加密单元采用不同加密参数,显著提高了加密算法的抗攻击能力。

关键词：矢量地图加密空间索引混沌系统局部加密众包数据

基于生物多样性的土地复垦区农田景观生态格局优化和生态重建

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中南农业科技 2024年第5期45卷 116-121,133页

作者：李保莲焦俊党马守臣李华超张合兵朱帅蒙河南省国土空间调查规划院郑州450011 河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454000

以河南省辉县市聚宏农业生态园为例,根据景观生态学理论,进行了园区不同尺度上景观格局优化和生态重建规划研究。实践表明,园区尺度重点进行了景观格局优化,建设/优化生态廊道和生态防护工程,增加景观连接度和农田景观异质性;功能区尺... 详细信息

以河南省辉县市聚宏农业生态园为例,根据景观生态学理论,进行了园区不同尺度上景观格局优化和生态重建规划研究。实践表明,园区尺度重点进行了景观格局优化,建设/优化生态廊道和生态防护工程,增加景观连接度和农田景观异质性;功能区尺度重点进行了景观美化和生境优化,提高各区生境质量和生物多样性;景观结构上,优化后景观异质性增强、景观类型更加多样,布局更加均匀,绿地廊道生态连通作用增强。将土地复垦和景观生态重建有机结合,提高土地整治中农田生态服务功能,对保障园区农业生态系统的抗干扰性、稳定性和可持续性有重要实践价值。

关键词：土地复垦生物多样性农田景观生态生态格局优化生态重建