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基于分数阶理论的软泥岩一维次固结蠕变模型

吉林大学学报（地球科学版） 2024年第1期54卷 242-252页

作者：任思远倪万魁陈军廷拓文鑫杨珍珍长安大学地质工程与测绘学院西安710054

工程中因岩石蠕变而诱发的灾害屡见不鲜,其中的软岩蠕变在实际工程中也较为常见。为探讨软岩蠕变特性,并准确预测软岩蠕变变形,本研究首先对宁夏固原市隆德县的软泥岩进行了一维次固结蠕变试验,分析了一维次固结蠕变试验下软泥岩的蠕变... 详细信息

工程中因岩石蠕变而诱发的灾害屡见不鲜,其中的软岩蠕变在实际工程中也较为常见。为探讨软岩蠕变特性,并准确预测软岩蠕变变形,本研究首先对宁夏固原市隆德县的软泥岩进行了一维次固结蠕变试验,分析了一维次固结蠕变试验下软泥岩的蠕变特性;然后引入了分数阶理论的概念,推演能够描述非线性蠕变特征的分数阶Burgers模型本构方程;最后利用Matlab中lsqcurvefit算法对软泥岩一维次固结蠕变试验数据进行数值求解,分析了分数阶阶数对软泥岩一维次固结蠕变曲线的影响。蠕变试验表明:软泥岩蠕变机制符合固结蠕变中瞬时变形、固结变形、稳定变形三阶段,并呈明显的非线性特征,且原状、重塑试样在固结过程中均产生了较大程度的次固结蠕变,最大变形量可占总变形量的59%。数值模拟结果表明:分数阶Burgers模型能够更好地描述次固结蠕变的非线性特征;模型分数阶阶数γ有较强的敏感性,能够反映拟合曲线的弹性阶段及之后的非线性黏弹性阶段,而分数阶阶数β敏感性较差,仅能对黏弹性阶段的蠕变趋势做出细微反应。

关键词：软泥岩分数阶理论岩石蠕变 Burgers模型宁夏固原市

一种附加钟速约束的GNSS TDCP测速改进方法

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测绘地理信息 2024年第1期49卷 56-61页

作者：陈爽刘万科王颖喆陶贤露武汉大学测绘学院湖北武汉430079

GNSS(global navigation satellite system)载波相位历元间差分(time-differenced carrier phase,TDCP)测速方法因其高精度、无收敛等优势而被广泛应用于动态导航定位中,但受限于观测环境引起的多维粗差与数据异常,TDCP的实际测速精度... 详细信息

GNSS(global navigation satellite system)载波相位历元间差分(time-differenced carrier phase,TDCP)测速方法因其高精度、无收敛等优势而被广泛应用于动态导航定位中,但受限于观测环境引起的多维粗差与数据异常,TDCP的实际测速精度和稳定性通常难以保证。本文提出了一种附加钟速约束的TDCP测速改进方法,利用GNSS接收机钟速低频变化的特性,通过多项式拟合进行接收机钟速参数的短期预测,当钟速估计值偏离预测时,将拟合值作为约束条件回代到观测模型中重新进行速度估计,从而克服粗差的影响,提升TDCP测速的精度与稳定性。通过Ublox-F9P接收机和Huawei Mate40手机在城市复杂环境下的车载实测数据进行了算法验证,结果表明:附加钟速约束后,Ublox-F9P和Huawei Mate40的E、N、U方向测速精度RMS分别为0.11 m/s、0.10 m/s、0.14 m/s和0.20 m/s、0.19 m/s、0.18m/s,水平测速精度分别提升了84%和45%,高程测速精度分别提升了33%和10%。

关键词： GNSS测速载波相位历元间差分钟速约束多项式拟合粗差

黄土标贯击数与物理力学参数相关性及微观机制分析

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科学技术与工程 2024年第3期24卷 1192-1199页

作者：荣誉倪万魁聂永鹏任思远陈家乐拓文鑫长安大学地质工程与测绘学院西安710061

为了补充西安市黄土塬区利用标贯击数预测土的物理力学参数的方法,以西安市长安区黄土塬地基土为例,通过现场标贯试验和室内土工试验,对地基土的标贯击数值与物理力学参数进行了一元和多元相关性分析,给出了拟合关系式及其相关系数;并... 详细信息

为了补充西安市黄土塬区利用标贯击数预测土的物理力学参数的方法,以西安市长安区黄土塬地基土为例,通过现场标贯试验和室内土工试验,对地基土的标贯击数值与物理力学参数进行了一元和多元相关性分析,给出了拟合关系式及其相关系数;并利用电镜扫描及PCAS图像处理技术,从黄土微观结构角度对研究结果做了进一步分析。结果表明:黄土塬地基土的含水率、干密度、孔隙比、液限、黏聚力、内摩擦角、压缩系数均与标贯击数N有很好的线性相关性,地基土的湿陷系数与标贯击数N的线性相关性良好,可用N值对地基土的物理力学参数进行预测。研究成果可为西安黄土塬区岩土工程勘察提供参考。

关键词：西安黄土塬土的物理力学参数标准贯入相关性微观结构

不同纬度和站间距的电离层单星模型对PPP-RTK增强定位效果分析

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：朱威任晓东张小红武汉大学测绘学院湖北珞珈实验室武汉大学中国南极测绘研究中心

高精度电离层信息是实现全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）精密单点定位（precise point positioning，PPP）快速初始化的关键。然而，电离层斜延迟模型（slant ionospheric model，SIM）精度与建模区域位... 详细信息

高精度电离层信息是实现全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）精密单点定位（precise point positioning，PPP）快速初始化的关键。然而，电离层斜延迟模型（slant ionospheric model，SIM）精度与建模区域位置和参考站站间距密切相关。为探讨以上因素对区域SIM精度及最终PPP-实时动态差分定位（real-time kinematic，RTK）定位的影响，利用欧洲GNSS参考站网和中国大陆构造环境监测网观测数据，进行区域SIM建模及PPP-RTK定位效果分析实验。实验结果表明：SIM精度与区域位置关系密切，在磁静日，欧洲中高纬度地区利用站间距417 km观测网建立的SIM精度可达到0.4 TECu，PPP-RTK水平/高程方向平均收敛时间可减少82%/44%；而在中国南方低纬度地区，需要站间距小于130 km才能使SIM综合精度和PPP-RTK收敛时间改善程度接近欧洲地区。不同站间距方面，只有在磁静日的高纬地区如欧洲，由于电离层总电子含量小且空间上变化缓慢，其模型精度随站间距增大才不显著下降；在发生地磁扰动时期，或地处低纬地区，SIM精度随站间距增大下降更为明显，且当站间距过大时，SIM的引入可能反而增加PPP-RTK定位收敛时间。因此在中高纬地区设立参考站时可适当扩大站间距，但同时也应考虑到在地磁扰动期间SIM性能劣化的影响；而在中国云南等低纬地区，由于电离层赤道异常区的存在，模型精度和PPP-RTK定位性能随站间距增大下降较为明显，建模时站间距不宜大于100 km，否则模型精度将无法满足需求。

关键词：电离层非差非组合精密单点定位站间距

CNES多系统OSB产品质量分析及实时精密单点定位性能评估

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：许国振任晓东张小红武汉大学测绘学院湖北珞珈实验室武汉大学中国南极测绘研究中心

面向原始观测值的绝对信号偏差（observable-specific signal bias， OSB）为多频多模GNSS数据处理提供了一种简单、统一的相位/伪距偏差修正方式，其实时产品质量直接决定了整数解实时精密单点定位（real time precise point positioni... 详细信息

面向原始观测值的绝对信号偏差（observable-specific signal bias， OSB）为多频多模GNSS数据处理提供了一种简单、统一的相位/伪距偏差修正方式，其实时产品质量直接决定了整数解实时精密单点定位（real time precise point positioning with ambiguity resolution，RT PPP-AR）效果。法国国家空间研究中心（centre national d’etudes spatiales， CNES）作为目前唯一公开提供实时OSB产品的研究机构，推动了多频多系统RT PPP-AR的实际应用。本文详细分析并评估了CNES实时OSB产品的质量及其RT PPP-AR定位性能，以便为更多实时精密定位用户应用提供参考。实验结果表明：在CNES实时OSB产品质量方面，其产品可用率、稳定性以及精度均具有较好表现。其中，GPS/Galileo/BDS三系统的相位/伪距OSB产品可用率达90%以上，但部分卫星（如G28、E02、E07、E21）可用率仅在40%～80%；GPS/Galileo相位OSB产品稳定性均优于0.15周，BDS稳定性略差于前两者，其GPS/Galileo/BDS日平均标准差（standard deviation， STD）分别为0.085、0.117、0.228周；通过OSB修正以后，GPS/Galileo/BDS卫星宽巷（wide lane， WL）与窄巷（narrow lane， NL）模糊度残差较小，其在±0.25周以内的百分比分别为92.4%、95.9%、86.6%和88.4%、91.5%、87.4%，可满足PPP模糊度固定的需求。利用MGEX实测数据验证其RT PPP-AR定位效果，结果表明：基于CNES实时OSB产品可实现动态厘米级RT PPP-AR的定位精度，GPS+Galileo+BDS三系统RT PPP-AR定位误差在东、北、天方向分别为1.16 cm、0.95 cm和2.78 cm，相比未做OSB修正的浮点解PPP结果，RT PPP-AR的收敛时间可缩短40%以上；基于CNES实时OSB产品可实现BDS单系统模糊度固定，定位精度相比浮点解有显著提升，模糊度固定成功率约为94%。

关键词：实时精密单点定位模糊度固定绝对信号偏差多频多系统

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围压对花岗岩强度特性与脆性的影响及其表征

地下空间与工程学报 2024年第5期20卷 1528-1540页

作者：李艳杨宇冰梁文彪翟越魏盛宇长安大学地质工程与测绘学院西安710061 长安大学理学院西安710061

围压是影响岩石力学属性的主要因素之一。为了研究围压效应对花岗岩强度特性和脆性特征的影响效应及机理,以色季拉山花岗岩为研究对象,开展不同围压工况的室内三轴压缩试验,得到破坏形态、峰值应力等强度参数的变化规律,并在统一强度理... 详细信息

围压是影响岩石力学属性的主要因素之一。为了研究围压效应对花岗岩强度特性和脆性特征的影响效应及机理,以色季拉山花岗岩为研究对象,开展不同围压工况的室内三轴压缩试验,得到破坏形态、峰值应力等强度参数的变化规律,并在统一强度理论框架内构建考虑围压效应的三轴本构模型。基于全应力应变曲线建立采用断裂能表征的岩石脆性评价指标,确定围压与岩石脆性的定量关系。在此基础上,采用RPFA软件模拟花岗岩在不同围压下的破坏全过程及声发射演化特性,揭示花岗岩的损伤演化机制。结果表明:围压可有效限制花岗岩内部细观裂纹的产生和扩展,进而显著提高花岗岩的宏观强度及变形性能;本文建立的三轴本构模型和脆性评价指标可有效反映围压效应对岩石强度特性和脆性的影响规律。

关键词：花岗岩围压效应强度特性岩石脆性损伤演化机制

三大沿海城市群绿地景观格局与碳排放时空相关性

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环境科学 2024年

作者：范时臣刘红勇王晓平何维涛西南石油大学土木工程与测绘学院中国华西企业有限公司

为了更加深入讨论城市绿地景观对碳排放的影响，以三大沿海城市群的夜间灯光数据以及第二产业产值等数据作为基础数据，运用长短神经网络和注意力机制（LSTM+Attention）构建碳排放模型分析碳排放的变化特征，再通过时空地理加权回归（G... 详细信息

为了更加深入讨论城市绿地景观对碳排放的影响，以三大沿海城市群的夜间灯光数据以及第二产业产值等数据作为基础数据，运用长短神经网络和注意力机制（LSTM+Attention）构建碳排放模型分析碳排放的变化特征，再通过时空地理加权回归（GTWR）模型研究城市绿地景观指数变化对碳排放的影响以及时空异质性。结果表明：①三大研究区域碳排放呈现出缓慢增长趋势，其中环渤海增长速率相对较快；碳排放在所选的研究区域存在着空间聚集性，处于“高高集聚”和“低低集聚”的城市数目占绝大多数。三大研究区的地均碳排放都是以经济强市为核心向四周发散，总体碳排放水平从中心向四周发散。②城市绿地的数量、密度、形状复杂度和分割指数与碳排放显著相关。形状的复杂性和分割指数与碳排放呈正相关，而与斑块密度和数量呈负相关。③城市绿地对碳排放的影响在不同地点和时间有很大差异，这表明政策制定者不能依靠一刀切的方法来进行城市绿地规划。在环渤海地区，平衡城市绿地与其他土地用途的分布以保持稳定更为重要，长三角地区应当减少高度碎片化和过度复杂的绿地斑块规划，而在珠三角地区应当优先考虑增加城市绿地的数量和分布密度。研究结论为城市绿地景观规划提供了精准数据支持。

关键词：景观格局指数碳排放机器学习时空地理回归加权模型城市绿地

GPS/BDS-3卫星姿态产品评估及对精密数据处理的影响

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：耿涛赵普谢新程凌岳武汉大学卫星导航定位技术研究中心武汉大学测绘学院

卫星姿态对全球卫星导航系统（global navigation satellite system，GNSS）精密数据处理具有重要影响，国际卫星导航服务组织（international GNSS service，IGS）分析中心使用ORBEX（ORBit EXchange）格式以四元数形式发布卫星姿态产... 详细信息

卫星姿态对全球卫星导航系统（global navigation satellite system，GNSS）精密数据处理具有重要影响，国际卫星导航服务组织（international GNSS service，IGS）分析中心使用ORBEX（ORBit EXchange）格式以四元数形式发布卫星姿态产品。评估了2023年全年四家IGS MGEX（multi-GNSS experiment）分析中心的GPS/BDS-3卫星姿态产品，重点分析了偏航机动时期各分析中心的姿态差异，并研究了姿态产品对精密数据处理的影响。评估武汉大学（Wuhan university，WUM）、欧洲定轨中心（center for orbit determination in Europe，COD）、德国地学中心（GeoForschungsZentrum，GFZ）和法国国家空间研究中心（centre national d’etudes spatiales，CNES）姿态产品发现：在卫星偏航机动时期，不同分析中心使用了不同姿态模型，其中GFZ产品与其他分析中心差异较大，偏航角差异可达180°，且存在偏航角跳变等现象；除GPS Block IIF卫星外，WUM与COD产品较为一致。与名义姿态相比，姿态产品可以显著改善GPS/BDS-3卫星钟差的连续性，当四元数姿态与名义姿态偏转方向相反时，钟差二次差序列标准差下降85%。用户需要使用与服务端轨道钟差配套的卫星姿态产品，不一致的姿态会影响卫星天线相位中心和相位缠绕改正；与名义姿态相比，姿态产品使东、北、高方向的动态精密单点定位精度分别提升了31%、20%、28%。

关键词：北斗三号卫星偏航姿态姿态四元数卫星钟差估计精密单点定位

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基于边缘卷积的点云配准网络

金属矿山 2024年第9期 167-174页

作者：鲍国刘思谋许士彪张秋昭段浩然空军勤务学院江苏徐州221000 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

地下巷道结构狭长且支道繁多,在地下巷道中获取的点云需要进行点云配准获得完整数据,传统的点云配准方法对点云初始位置要求高并且计算迭代次数多,在环境复杂且数据量巨大的地下巷道场景点云中配准效果不佳且计算缓慢。因此,基于深度学... 详细信息

地下巷道结构狭长且支道繁多,在地下巷道中获取的点云需要进行点云配准获得完整数据,传统的点云配准方法对点云初始位置要求高并且计算迭代次数多,在环境复杂且数据量巨大的地下巷道场景点云中配准效果不佳且计算缓慢。因此,基于深度学习技术,以PCRNet为基础并结合边缘卷积网络在局部特征提取中的优势,构建了一种基于边缘卷积的点云直接配准网络DGRNet,该网络在特征提取模块利用边缘卷积核对输入的点云进行特征提取,能更好地对三维点云的复杂特征变化和几何结构进行学习,提高了对场景局部特征的理解能力。试验结果表明:DGRNet网络在物体模型中对比其他网络在整体上有着更好的配准精度,并且在点云噪声影响下能够保持配准精度稳定,有着较好的鲁棒性;DGRNet在巷道点云配准场景中的4种误差均最小,并且对比PCRNet误差分别降低了19.0%、20.1%、24.2%、21.0%。由此可见,DGRNet网络能够进行高精度的点云配准,为复杂的地下巷道场景点云配准提供了一种新方法。

关键词：点云配准深度学习三维激光扫描巷道 PCRNet DGRNet