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基于HRNet的高分辨率遥感影像道路提取方法

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系统工程与电子技术 2024年第4期46卷 1167-1173页

作者：陈雪梅刘志恒周绥平余航刘彦明西安电子科技大学空间科学与技术学院陕西西安710126 自然资源部矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室陕西西安710054

高分辨率遥感影像中,传统的道路提取方法存在着精度低、鲁棒性低的问题,提出基于高分辨率网络(high-resolution net, HRNet)实现高分辨率遥感影像道路分割。对HRNet进行改进,将相同分辨率的HRNet子网的输出与输出层结果进行拼接并输入... 详细信息

高分辨率遥感影像中,传统的道路提取方法存在着精度低、鲁棒性低的问题,提出基于高分辨率网络(high-resolution net, HRNet)实现高分辨率遥感影像道路分割。对HRNet进行改进,将相同分辨率的HRNet子网的输出与输出层结果进行拼接并输入非局部块,两个损失函数Cross-entropy Loss和Dice Loss用来解决道路数据集样本不平衡问题。实验结果表明,改进的HRNet在公开的CHN6-CUG道路数据集上的分割性能与其他方法相比对道路的提取效果更好,在召回率、均交并比和F1分数3个方面分别达到了97.65%、84.91%和97.25%。

关键词：高分辨率网络非局部块遥感影像深度学习

秦岭北麓沣河流域矿区生境质量的时空演变及驱动因素分析

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农业工程学报 2024年第8期40卷 223-231,F0003页

作者：霍艾迪刘琪李心悦赵志欣赵悬涛满杰长安大学水利与环境学院西安710054 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室(长安大学) 西安710054 自然资源部矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室西安710054 西安市鄠邑区水务局西安710300

秦岭是中国的“中央水塔”,研究秦岭北麓矿山生境质量的时空演变特征对区域生态保护和可持续发展意义重大。为了评估小流域背景下人类活动对矿山生态环境的影响,该研究针对沣河流域内的重点工程祥峪铁矿区,基于遥感影像提取其1985、2002... 详细信息

秦岭是中国的“中央水塔”,研究秦岭北麓矿山生境质量的时空演变特征对区域生态保护和可持续发展意义重大。为了评估小流域背景下人类活动对矿山生态环境的影响,该研究针对沣河流域内的重点工程祥峪铁矿区,基于遥感影像提取其1985、2002、2010年和2022年土地利用变化,结合InVEST(integrated valuation of ecosystem services and tradeoffs)模型和地理探测器定量分析该矿区生境质量变化与驱动因素。结果表明:祥峪铁矿区的土地利用变化主要由旱地逐步转变为林地和工业用地,疏林地转入面积达到18245505.71 m^(2),退耕还林还草工程取得显著成效;祥峪铁矿区生境质量指数由0.50下降为0.49,标准差由0.06增加为0.09,说明生境质量有所下降,空间差异不断扩大,区域整体平均生境退化度降低,但工业用地迅速扩张对周边林地产生持续影响;生境质量变化是自然因素和人文因素共同作用的结果,其中,土地利用变化是造成生态环境脆弱的主要原因,对生境质量变化的解释力达到0.82。该研究可为分析其他类似矿区生态环境演变,推动景观格局的优化和生态文明建设提供科学参考。

关键词：生境质量生境退化 InVEST模型地理探测器祥峪铁矿区

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深埋煤层开采对河流安全性的影响评价

煤矿安全 2024年第5期55卷 195-203页

作者：孙学阳邵宪赟郑懿敬张天宇赵振宇谢桐西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室陕西西安710054

以文家坡煤矿4105工作面深埋覆水煤层开采为例,采用相似材料模拟和数值模拟方法,研究覆岩破坏和裂隙带发育规律,探究深埋煤层开采对红岩河安全的影响。研究表明:当工作面不断推进,采空区面积随之增加,覆岩在重力作用下发生弯曲变形,形... 详细信息

以文家坡煤矿4105工作面深埋覆水煤层开采为例,采用相似材料模拟和数值模拟方法,研究覆岩破坏和裂隙带发育规律,探究深埋煤层开采对红岩河安全的影响。研究表明:当工作面不断推进,采空区面积随之增加,覆岩在重力作用下发生弯曲变形,形成离层;当重力超过岩石变形极限时,覆岩会破坏变形,部分离层垮落消失,在垮落体上部发育新离层,两侧形成裂隙;4105工作面垮落带高度稳定在164 m;随着工作面的不断推进,导水裂隙带高度逐步上升,最终稳定在244 m;地裂缝自地表向下延伸32 m;导水裂隙带上方存在414 m的岩层做保护层,未导通地表,未与地裂缝沟通,因此红岩河不会发生渗漏,煤层的开采不会对红岩河产生影响。

关键词：覆水采煤相似材料模拟导水裂隙带覆岩破坏水害

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生物质混凝土在岩石表面增肥的研究

混凝土 2024年第4期 128-133页

作者：李成孙平毛迪龙朱刚杨菊香宋立美薛敏自然资源部矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室陕西西安710054 西安文理学院化学工程学院陕西西安710065

提出了人工提高岩面粗糙度,以提高其承载土壤能力,再结合客土喷播技术的岩面复绿方法。首先,在研究泥浆流动性的基础上,建立了岩面承载土壤能力的测量方法。然后分别利用水泥砂浆平铺、水泥砂浆微台阶、桔杆水泥砂浆微台阶法改造了岩面... 详细信息

提出了人工提高岩面粗糙度,以提高其承载土壤能力,再结合客土喷播技术的岩面复绿方法。首先,在研究泥浆流动性的基础上,建立了岩面承载土壤能力的测量方法。然后分别利用水泥砂浆平铺、水泥砂浆微台阶、桔杆水泥砂浆微台阶法改造了岩面,并研究了改造后的岩面的承载土壤能力。结果表明水泥砂浆平辅法由于提高了岩面粗糙度而提高了承载土壤能力,水泥砂浆微台阶法由于岩面外形的改变为承载土壤提供了条件,因而大幅提高了承载土壤能力,桔杆水泥砂浆微台阶法不仅保留了水泥砂浆微台阶的优点,还由于桔杆的加入,形成了尖锐的突出物,能够留存树叶、杂草等从而进一步提高了岩面保持土壤、水分和肥力的能力。最后,提出了标准承载土壤能力的概念,解决了不同浓度泥浆测试结果不同的问题。

关键词：生物质水泥岩面增肥岩面改造承载土壤能力

鄂尔多斯盆地北部直罗组地下水地球化学特征及其指示意义

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煤炭学报 2024年第4期49卷 2004-2020页

作者：孙魁范立民马万超陈建平彭捷张鹏华高帅李成苗彦平王宏科陕西省地质环境监测总站自然资源部矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室陕西西安710054 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 陕煤集团神木红柳林矿业公司陕西榆林719000 陕西陕煤陕北矿业有限公司陕西榆林719000

煤矿水害是陕北侏罗纪煤田的主要灾害,直罗组地下水是主要突水水源之一。为研究鄂尔多斯盆地北部直罗组地下水地球化学特征及其指示意义,借助Durov图、Piper三线图、Gibbs图、Stiff图以及主成分分析等手段,深入研究直罗组地下水地球化... 详细信息

煤矿水害是陕北侏罗纪煤田的主要灾害,直罗组地下水是主要突水水源之一。为研究鄂尔多斯盆地北部直罗组地下水地球化学特征及其指示意义,借助Durov图、Piper三线图、Gibbs图、Stiff图以及主成分分析等手段,深入研究直罗组地下水地球化学特征,阐释其对直罗组与上覆含水层之间水力联系及地下水径流条件的指示意义。结果表明:自西部正常基岩区至东部风化基岩区,直罗组地下水pH以及TDS、K^(+)+Na^(+)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-)质量浓度均呈现出逐渐减小的趋势。直罗组地下水水化学类型存在一定差异,西部直罗组埋藏较深区域,地下水水化学类型以SO_(4)-Na型、SO_(4)·Cl^(-)Na型和HCO_(3)·SO_(4)-Na型为主,向东至直罗组基岩风化区,地下水类型过渡为HCO_(3)-Ca型和HCO_(3)-Ca·Mg型等。直罗组地下水水化学形成受岩石风化作用、交替吸附作用、脱硫酸作用以及溶滤作用的控制。氢氧同位素和水化学特征对含水层之间水力联系具有明显的指示作用,氢氧同位素、典型钻孔地下水水化学离子浓度和区域地下水水化学特征分析表明,研究区西部直罗组正常基岩地下水与洛河组、萨拉乌苏组地下水基本不存在水力联系;东部直罗组风化基岩与萨拉乌苏组地下水水力联系紧密。卤族元素Cl^(-)对直罗组地下水径流条件指示作用明显,研究区西部直罗组正常基岩地下水径流滞缓,地下水以静储量为主;而在基岩风化区,由于直罗组风化基岩孔隙、裂隙发育,储水性和渗透性明显增强,并与第四系地下水发生了强烈的混合作用,地下水径流强度大,地下水以动储量为主。

关键词：直罗组含水层水化学特征水力联系地下水径流条件鄂尔多斯盆地

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黄土高原洛河流域地貌发育特征与形成演化

地球科学与环境学报 2024年第2期46卷 154-168页

作者：张天宇刘凡洪增林邓亚虹陕西省地质调查院陕西西安710068 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 自然资源部矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室陕西西安710054

黄土地貌形态特征、发育机理及演化过程等一直是地学研究的热点和前沿。选取黄土高原洛河流域作为研究对象,从坡面尺度、流域尺度、区域尺度分类选取14项地貌因子,较为全面地构建了流域地貌发育形态定量参数体系;提取646个小流域为分析... 详细信息

黄土地貌形态特征、发育机理及演化过程等一直是地学研究的热点和前沿。选取黄土高原洛河流域作为研究对象,从坡面尺度、流域尺度、区域尺度分类选取14项地貌因子,较为全面地构建了流域地貌发育形态定量参数体系;提取646个小流域为分析单元,利用主成分分析法,获得了描述流域黄土地貌形态特征的4个主因子;这4个主因子分别反映了4种地貌形态空间格局,即南北渐变型、单中心扩散型、东西过渡型、多中心扩散型。结合流域地貌类型和地貌发育程度特征,认为黄土地貌地形起伏和垂直侵蚀特征反映了研究区的总体地貌空间格局,洛河流域黄土地貌主要是在多种因素影响下,随着水系由下游向上游不断地溯源侵蚀、下切扩展,最终形成了现今形态空间分异格局。

关键词：黄土地貌地貌分异地貌演化地貌格局定量分析地貌因子主成分分析洛河流域

基于CMIP6的秦岭北麓未来极端降水洪涝风险分析

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人民黄河 2024年第2期46卷 55-60,66页

作者：杨璐莹霍艾迪赵志欣钟芳倩王星陈建长安大学水利与环境学院陕西西安710054 自然资源部矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室陕西西安710054 长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室陕西西安710054

随着全球变暖,极端降水的风险评估已成为学术界和各国政府广泛关注的焦点。为准确分析秦岭北麓在全球变暖情景下未来洪涝灾害事件风险时空分布,基于CMIP6降水数据、地理数据及社会经济数据,采用博弈论组合赋权法结合熵权法和层次分析法... 详细信息

随着全球变暖,极端降水的风险评估已成为学术界和各国政府广泛关注的焦点。为准确分析秦岭北麓在全球变暖情景下未来洪涝灾害事件风险时空分布,基于CMIP6降水数据、地理数据及社会经济数据,采用博弈论组合赋权法结合熵权法和层次分析法构建洪涝灾害风险评估模型,对未来两种情景(SSP245和SSP585)、两个时段(2040—2060年和2070—2090年)的洪涝灾害风险进行评估。结果表明:1)危险性较高的地区主要分布于蓝田县和山区低洼地区,随着年份及情景的变化,危险性有明显的增高趋势;2)脆弱性较高的地区主要在周至县、鄠邑区和长安区北部及山区公路地区;3)极端降水洪涝致灾风险等级较高的地区主要集中在蓝田县和临潼区,不同情景下洪涝致灾风险随时间呈增加趋势。

关键词：洪涝灾害风险分析极端降水指数 CMIP6 秦岭北麓

基于Curvelet域的注意力机制卷积网络地震数据去噪

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煤田地质与勘探 2024年

作者：包乾宗周梅邱怡长安大学地质工程与测绘学院自然资源部矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室海洋油气勘探国家工程研究中心中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司

【目的】地震资料中的噪声严重影响着对地下地层信息的准确解释。基于地震资料中横向相关性较强的有效信号在Curvelet域分布在特定系数上，而随机噪声在Curvelet域通常会均匀分布于所有系数，可对信号进行更有效的分离。【方法】基于注... 详细信息

【目的】地震资料中的噪声严重影响着对地下地层信息的准确解释。基于地震资料中横向相关性较强的有效信号在Curvelet域分布在特定系数上，而随机噪声在Curvelet域通常会均匀分布于所有系数，可对信号进行更有效的分离。【方法】基于注意力机制卷积神经网络能够聚焦图像的重要特征，自适应提取关键信息的特点，提出一种基于Curvelet变换和注意力机制卷积神经网络(Curvelet-AU-Net)的地震数据噪声衰减方法。首先，将含噪声的地震数据通过Curvelet变换得到Curvelet变换系数，分析有效信号和噪声在Curvelet域的分布情况。其次，使用加入CBAM注意力机制的U-Net网络，以含噪地震数据的Curvelet变换系数制作训练集作为输入数据，用无噪地震数据的Curvelet变换系数作为标签，通过比较实际输出与标签的损失函数值，并逐层反向传播梯度来更新网络参数，当损失函数值达到最小时，网络训练完成。最后，将测试数据输入训练好的网络模型中，再对网络输出数据进行Curvelet反变换即可得到地震数据去噪结果。【结果和结论】模拟数据与实际数据处理结果表明，与传统方法和普通卷积网络相比，该方法在不同噪声水平和尺度条件下对常见噪声(如随机噪声等)的衰减效果更优，获得的地震信号信噪比和保真度更高。由于该方法融合了Curvelet变换的稀疏表示优势和深度学习模型的自适应性，将为地震数据噪声衰减提供一种新的解决途径。

关键词：地震数据去噪深度学习 U-net网络 Curvelet变换注意力机制

鄂尔多斯盆地北部直罗组古河道砂体分布区矿井涌水模式

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煤炭学报 2024年第2期49卷 917-928页

作者：范立民孙魁马万超胡俭马雄德王建文吴立群苗彦平荣辉中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 陕西省地质环境监测总站自然资源部矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室陕西西安710054 陕煤集团神木张家峁矿业公司陕西神木719300 长安大学水利与环境学院陕西西安710054 陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司陕西神木719300 中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430074 陕煤集团神木红柳林矿业公司陕西神木719300

近十几年来,鄂尔多斯盆地北部煤矿开采频频受到了直罗组地下水的威胁,甚至出现了突水事故。区内以直罗组地下水为充水水源的大水矿井连片分布,且与直罗组古河道砂体关系密切。为阐释神府南区直罗组古河道砂体分布区矿井涌水模式,在直罗... 详细信息

近十几年来,鄂尔多斯盆地北部煤矿开采频频受到了直罗组地下水的威胁,甚至出现了突水事故。区内以直罗组地下水为充水水源的大水矿井连片分布,且与直罗组古河道砂体关系密切。为阐释神府南区直罗组古河道砂体分布区矿井涌水模式,在直罗组古河道砂体空间分布及其对地下水赋存控制作用研究的基础上,从研究区尺度、井田尺度和工作面尺度,分析了直罗组古河道砂体与矿井涌水的关系,提出了直罗组古河道砂体下矿井涌水模式。结果表明:神府南区直罗组古河道冲刷带沿红碱淖—尔林兔—锦界一线发育,冲刷带内延安组第5段几乎被冲刷剥蚀殆尽,在局部地区延安组第4段也遭受了冲刷。根据砂分散体系分析和隔水岩组发育特征,将冲刷带内充填沉积的古河道砂体分为3级。直罗组古河道砂体富水性的强弱主要受控于砂体规模、物性特征和风化作用,一级砂体(主河道)区域富水性强于二级砂体(分支河道)及三级砂体(三角洲间湾、分流间湾)区域,当砂体遭受风化后,其富水性将进一步增强。基于不同尺度下砂体分级、风化砂体厚度与矿井涌水关系的分析,提出了研究区东部现阶段古河道砂体下生产矿井的3种涌水模式。强涌水模式,主要位于一级砂体分布区,风化砂体厚度一般≥30 m。中等涌水模式,主要位于一级砂体的边缘或二级砂体区域,风化砂体厚度一般10~30 m。弱涌水模式,主要位于三级砂体区域,风化砂体厚度一般<10 m。

关键词：直罗组含水层古河道砂体矿井涌水模式水资源保护(保水采煤) 鄂尔多斯盆地北部