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组合荷载下海上半埋入多叶螺旋桩水平动力响应分析

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振动工程学报 2024年

作者：季洪玄吴文兵高堂哲张云鹏中国地质大学(武汉)工程学院勘察与基础工程系

基于B iot饱和多孔介质模型和E uler-Bernoulli梁方程，采用等效刚度对海上多叶螺旋桩的螺旋叶进行模拟，通过积分变换、分离变量和刚度矩阵传递法推导了多叶片螺旋桩的频域响应解析解，并通过与简化桩基水平振动响应解和螺旋桩水平自... 详细信息

基于B iot饱和多孔介质模型和E uler-Bernoulli梁方程，采用等效刚度对海上多叶螺旋桩的螺旋叶进行模拟，通过积分变换、分离变量和刚度矩阵传递法推导了多叶片螺旋桩的频域响应解析解，并通过与简化桩基水平振动响应解和螺旋桩水平自振实验进行对比；验证了本文方法的正确性；通过参数分析探究了成层饱和土中半埋入多叶螺旋桩的水平动力响应特性及其影响因素。得到的主要结论为：螺旋叶片外伸比的增大会提高螺旋桩的桩顶复阻抗及共振频率；螺旋叶片距宽比的增大会提高桩顶复阻抗，但对于共振频率的影响不明显；桩顶所受的竖向荷载增加，桩顶复阻抗和共振频率会显著降低；叶片螺旋倾角的取值在对桩顶复阻抗的作用效果方面，存在一个最佳的范围。

关键词：螺旋桩等效刚度成层饱和土 Euler梁模型水平动力响应

基于BP神经网络的第四系覆盖物厚度预测及三维地质建模

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地球科学 2024年第2期49卷 550-559页

作者：张瀚桂蕾王腾飞杨赛中国地质大学工程学院湖北武汉430074 中国地质大学地质调查研究院湖北武汉430074

地质灾害风险精细化调查和评估是目前地质灾害减灾防控的重要内容.斜坡三维地质建模技术的发展为滑坡灾害风险精细化调查评估提供了新的思路,可大幅提高区域范围内滑坡灾害调查的效率和评估精度.基于Skua-Gocad平台,针对第四系覆盖物和... 详细信息

地质灾害风险精细化调查和评估是目前地质灾害减灾防控的重要内容.斜坡三维地质建模技术的发展为滑坡灾害风险精细化调查评估提供了新的思路,可大幅提高区域范围内滑坡灾害调查的效率和评估精度.基于Skua-Gocad平台,针对第四系覆盖物和下伏基岩两大模块开展区域斜坡三维地质建模技术研究,以重庆市万州区大周镇为例,采用BP神经网络模型,通过构建研究区第四系覆盖物厚度与地质环境指标的多维非线性网络实现了第四系覆盖物厚度预测.结合现场调查数据进行方法验证,基于BP神经网络的第四系覆盖物厚度预测精度达91.49%,在此基础上构建了三维地质模型,具有良好的可视化效果,并确保了数据的可靠性.克服了传统基于克里金插值方法无法反应地质环境因素的缺点,解决了区域范围第四系覆盖物厚度预测的难题.

关键词：第四系覆盖物预测 BP神经网络三维地质建模工程地质

锡林郭勒盟大型露天煤矿区地质环境时空演化评价

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地学前缘 2024年第3期31卷 443-457页

作者：何辉穆文平张晓宋煜冰吕远洋武雄叶宝莹白中科中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京100083 中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 中国地质大学(北京)土地科学与技术学院北京100083

内蒙古锡林郭勒盟大型露天煤矿区经过20多年的开发,产生了一系列矿山地质环境问题,矿区地质环境在一定程度上遭到破坏,因此,开展大型露天煤矿区地质环境时空演化评价可为矿区生态地质环境修复提供参考。本文对锡林郭勒盟3个大型矿区进... 详细信息

内蒙古锡林郭勒盟大型露天煤矿区经过20多年的开发,产生了一系列矿山地质环境问题,矿区地质环境在一定程度上遭到破坏,因此,开展大型露天煤矿区地质环境时空演化评价可为矿区生态地质环境修复提供参考。本文对锡林郭勒盟3个大型矿区进行地质环境时空演化评价。首先通过现场调查,明确了研究区主要的矿山地质环境问题,包括植被覆盖度下降、土地压占(排土场和工业场地)、地形地貌景观破坏(露天采坑)和含水层破坏等4类;其次利用遥感影像定量获取了2000—2020年之间的矿山地质环境问题信息,并建立了矿山地质环境评价指标体系;然后应用层次分析法确定了矿山地质环境评价指标的权重,并通过基于GIS的影响指数模型对矿山地质环境影响进行了评价和区划,探讨了矿山地质环境时空演化规律。研究结果表明:(1)3个大型矿区植被覆盖度下降区域的面积、排土场压占土地面积和露天采坑破坏地形地貌景观面积随时间不断增加;(2)大型矿区采矿对地质环境的影响划分为无影响区、轻微影响区、一般影响区、较强影响区和强烈影响区5个等级分区;(3)3个大型矿区地质环境时空演化规律基本相同,不同影响区的空间分布特征和面积随时间变化的规律不同。

关键词：露天煤矿区地质环境植被覆盖度层次分析法影响指数模型时空演化评价

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基于渐进多粒度训练深度学习的矿物图像识别

地学前缘 2024年第4期31卷 112-118页

作者：万成舟季晓慧杨眉何明跃张招崇曾姗王玉柱中国地质大学(北京)信息工程学院北京100083 中国地质大学(北京)国家岩矿化石标本资源库北京100083 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

近年来,随着深度学习在地学领域中的应用,矿物图像识别变得越来越重要。虽然已经有研究将深度学习应用于矿物图像识别,并取得了一定的成果,但在大规模矿物数据集上的识别准确率仍然有待进一步提高。不同矿物之间可能存在细微的形态、纹... 详细信息

近年来,随着深度学习在地学领域中的应用,矿物图像识别变得越来越重要。虽然已经有研究将深度学习应用于矿物图像识别,并取得了一定的成果,但在大规模矿物数据集上的识别准确率仍然有待进一步提高。不同矿物之间可能存在细微的形态、纹理和颜色差异,符合细粒度识别算法特征,但以往的研究中很少有人采用细粒度方法进行矿物识别。所以本文提出了一种基于Next-ViT模型的细粒度矿物识别方法,通过引入渐进式多粒度训练拼图技术,实现对矿物图像的精确分类。首先采用Next-ViT模型作为特征提取器,该模型结合了Transformer结构和卷积神经网络的优势,能够提取到丰富的图像特征;接下来利用随机拼图生成器创建不同粒度级别的矿物拼图,这些拼图包含从细节到整体的多种信息。训练过程中采用渐进式多粒度训练策略,在训练的早期阶段,模型主要关注细粒度的特征,通过学习拼图中的细节信息来区分不同的矿物,随着训练的深入,模型逐渐将注意力转移到更大粒度级别的特征上,学习更加抽象和全局的信息。通过这种方式,模型能够充分利用不同粒度级别的信息,提高矿物识别的准确性。实验结果表明,该模型在常见的36种矿物数据集上取得了86.5%的准确率,有效地提高了矿物识别的准确率。这表明,细粒度识别方法对于矿物识别是有效的。

关键词：矿物识别深度学习 Next-ViT 细粒度识别渐进式多粒度训练

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基于数据增强和集成学习的矿物图像识别

地学前缘 2024年第4期31卷 87-94页

作者：王琳季晓慧杨眉何明跃张招崇曾姗王玉柱中国地质大学(北京)信息工程学院北京100083 中国地质大学(北京)国家岩矿化石标本资源库北京100083 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

矿物识别是地质学研究的一个重要部分,对于资源勘探、岩石分类和地质环境监测都有着重要的意义。然而,传统方法通常依赖人的经验进行主观判断,并且效率低下。近年来,已有许多研究将深度学习的图像分类技术应用于矿物识别,以客观快速地... 详细信息

矿物识别是地质学研究的一个重要部分,对于资源勘探、岩石分类和地质环境监测都有着重要的意义。然而,传统方法通常依赖人的经验进行主观判断,并且效率低下。近年来,已有许多研究将深度学习的图像分类技术应用于矿物识别,以客观快速地识别矿物,这些研究都取得了一定的成果,但可识别矿物种类有限且精度需要进一步提升。为此本文首先解决了矿物数据集图像数据样本分布不平衡问题,对数据集中矿物图像较少的11个矿物类别采用DCGAN生成矿物图像进行数据增强,对比选择效果更好的方案对数据集进行扩充。其次,为了得到更可靠、精确度更高的识别模型,将ImageNet上表现较好的ResNet、RegNet、EfficientNet和Vision Transformer模型迁移到本文使用的矿物数据集上。针对训练好的基模型排列组合得到11个子模型,分别使用平均软投票法和加权软投票法两种方法进行集成,得到22个集成模型并对其训练得到识别结果,对比22个集成模型的结果选择出精度最高的集成模型。实验结果表明:使用DCGAN进行数据增强,在不同的模型上平均提升了3.12%的准确率,充分证明了DCGAN数据增强的有效性;在所有集成模型中,使用加权软投票法的模型表现较好,其中精度最高的是利用4个基分类模型进行加权软投票得到的集成模型,在扩充后的36种常见矿物数据集上达到了87.47%的准确率。

关键词：矿物识别深度卷积生成对抗网络数据增强集成学习

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基于案例推理和知识图谱的WRF气象模拟知识推荐研究

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地球信息科学学报 2024年第5期26卷 1257-1269页

作者：张春晓马同彬祁亚州王爱佳郝晓阳中国地质大学(北京)信息工程学院北京100083

地理模拟作为地理环境模拟与认知的重要方法,是挖掘地理知识、揭示地理规律的重要手段。气象模拟,作为重要组成部分参与到地理环境模拟的诸多方面,影响到地理环境的系统模拟和复杂问题求解。而气象模型专业性强、模拟知识复杂,涉及到输... 详细信息

地理模拟作为地理环境模拟与认知的重要方法,是挖掘地理知识、揭示地理规律的重要手段。气象模拟,作为重要组成部分参与到地理环境模拟的诸多方面,影响到地理环境的系统模拟和复杂问题求解。而气象模型专业性强、模拟知识复杂,涉及到输入数据、模拟方案设置等诸多方面,所以如何高效管理及共享气象模拟知识成为亟需解决的问题。本文应用案例推理和知识图谱,统一异构的气象模拟知识,研究顾及语义和图结构相似度的气象模拟知识推荐方法,以提高气象模拟知识的共享能力。①本文基于中文气象模拟文献资料抽取了气象模拟知识,以模拟案例为载体,在知识图谱中构建气象模拟知识库;②构建气象模拟案例相似度评估模型,实现顾及语义和图结构相似度的气象模拟知识推荐,该模型一方面利用经过气象模拟语料库训练的Bert(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)语义模型挖掘气象模拟知识案例的语义特征,另一方面提取存储在图谱中模拟案例的结构特征,并通过AHP(Analytic Hierarchy Process)层次分析法进行权重设置,从而准确的衡量气象模拟案例的相似度。③研发了可视化的气象模拟知识共享原型系统,可以根据用户需求推荐气象模拟知识的参数方案,为涉及气象过程的地理系统模拟人员提供知识参考。基于所构建的气象模拟知识库,经推荐准确性和稳定性评估,系统的推荐准确率达到91.3%,研究成果提高了气象模拟知识共享和重用能力。

关键词：知识图谱语义模型知识推荐知识共享案例推理气象模拟图相似度 Bert模型

盱眙、明光、临泽坡缕石的八面体阳离子占位及对其性能的影响

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地质学报 2024年第3期98卷 876-888页

作者：廖立兵张培均刘昊中国地质大学(北京)材料科学与工程学院北京100083 中国地质大学(北京)数理学院北京100083

坡缕石是一种2:1型链层状结构含水富镁铝硅酸盐矿物,具有重要的资源和材料属性。不同成因、产状坡缕石八面体中类质同象替代有很大差别,而八面体类质同象替代对坡缕石性能的影响未见研究报道。本文以中国最具代表性的安徽明光、江苏盱... 详细信息

坡缕石是一种2:1型链层状结构含水富镁铝硅酸盐矿物,具有重要的资源和材料属性。不同成因、产状坡缕石八面体中类质同象替代有很大差别,而八面体类质同象替代对坡缕石性能的影响未见研究报道。本文以中国最具代表性的安徽明光、江苏盱眙、甘肃临泽坡缕石为研究对象,研究了三种坡缕石的Al、Mg、Fe含量及在八面体中的占位,并探讨了八面体的Al、Mg、Fe占位对坡缕石中水的种类和含量、表面电位和酸位以及对Pb^(2+)、Cd^(2+)吸附性能的影响。结果表明:明光坡缕石相对富镁,八面体主要被Mg^(2+)占据,具有三八面体特征;盱眙、临泽坡缕石相对富铝、铁,八面体主要被Al^(3+)占据,表现出更多的二八面体特征。盱眙坡缕石由于M1位置空位较多,结构水含量较低;坡缕石类质同象替代对Zeta电位影响不大;具有二八面体特征的盱眙、临泽坡缕石由于八面体中Al含量较高,酸位较多,催化性能较好。在重金属吸附实验中,明光坡缕石对Cd^(2+)的吸附效果最好,盱眙坡缕石对Pb^(2+)的吸附效果最好,临泽坡缕石吸附性能较差。本文可为坡缕石的改性和应用提供指导和参考。

关键词：坡缕石类质同象替代八面体占位吸附性能

融合遥感时间序列时空谱信息的森林扰动检测与归因研究进展

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遥感学报 2024年第3期28卷 558-575页

作者：吴伶刘湘南刘美玲张廷伟杨宝文徐宇岐中国地质大学(北京)信息工程学院北京100083

遥感时间序列蕴含自然因素和人类活动等不同驱动因子导致的森林组成、结构、功能变化及其差异信息,能有效提升对森林演替过程、发展态势及其驱动和响应机制的理解能力。本文系统评述了融合遥感时间序列时空谱信息的森林扰动检测与归因... 详细信息

遥感时间序列蕴含自然因素和人类活动等不同驱动因子导致的森林组成、结构、功能变化及其差异信息,能有效提升对森林演替过程、发展态势及其驱动和响应机制的理解能力。本文系统评述了融合遥感时间序列时空谱信息的森林扰动检测与归因研究进展。从数据、特征、算法等多个角度阐述了当前森林扰动检测进展:(1)数据角度。介绍了面向稠密和稀疏时间序列等不同观测频次的变化检测方法;(2)特征角度。归纳了森林扰动光谱响应特征和多光谱特征集成变化检测策略,总结了面向森林扰动检测的时序与空间特征融合方式;(3)算法角度。介绍了并行和串行两种多算法集成策略,描述了面向森林低强度扰动的变化检测算法研究进展。此外,森林扰动归因的本质是面向森林多类型扰动分类问题,本文在分别按照时间顺序和特征维度归纳作为森林扰动归因输入的归因特征的基础上,总结了基于遥感时间序列时空谱和地形特征融合的森林多类型扰动归因方法。最后,本文分析了森林扰动遥感监测目前存在的问题,并对未来研究方向进行了展望,以期为融合遥感时间序列时空谱信息的变化检测和归因研究提供借鉴。

关键词：森林扰动遥感时间序列时空谱信息特征融合扰动检测扰动归因

基于知识图谱多跳推理的中文矿物知识问答方法与系统

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地学前缘 2024年第4期31卷 37-46页

作者：季晓慧董雨航杨中基杨眉何明跃王玉柱中国地质大学(北京)信息工程学院北京100083 中国地质大学(北京)国家岩矿化石标本资源库北京100083

已有相关矿物数据库用于存储和查询相关矿物知识,常用的搜索引擎也可以对矿物知识进行查询,但无法回答用自然语言进行提问的矿物问题,查询返回的答案需要进一步筛选。亦有基于知识图谱进行矿物知识问答的相关研究,但只能回答涉及知识图... 详细信息

已有相关矿物数据库用于存储和查询相关矿物知识,常用的搜索引擎也可以对矿物知识进行查询,但无法回答用自然语言进行提问的矿物问题,查询返回的答案需要进一步筛选。亦有基于知识图谱进行矿物知识问答的相关研究,但只能回答涉及知识图谱中一个三元组的简单问题,无法回答涉及多个三元组的多跳复杂问题。为此,本文提出基于知识图谱多跳推理的矿物复杂知识问答方法,采用ComplEx模型将矿物实体、关系和问句表示为复数向量,以更好地获取相互之间的语义及推理关系。输入矿物问句后,通过Bert-LSTM-CRF获取其中心词,采用基于编辑距离及分词的方法获得中心词的候选实体集合,然后采用全连接网络确定最相关的实体作为推理起点,与矿物问句拼接后通过全连接网络获得当前跳的最相关关系。根据当前跳的起始实体及最相关关系,在矿物知识图谱中获得另一实体作为下一跳的推理起点,并将下一跳的问句更新为原问句,与当前跳最相关关系拼接,以将当前跳的推理信息带入到下一跳推理中,直到获得的最相关推理关系为预定义的结束标识符,推理结束,返回最后一跳的实体为答案,并给出推理路径。采用Python语言,在Tensorflow框架下实现了本文提出的矿物复杂知识问答并与相关模型进行对比,证明了本文方法的有效性。采用前后端分离架构,使用RESTful API、React、Ajax、echarts和Flask等框架和技术,开发了基于知识图谱多跳推理的矿物复杂知识问答系统,为矿物知识获取及相关地质研究提供了平台和工具。

关键词：矿物问答系统知识图谱多跳推理

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