基于多模态特征融合的三维点云分类方法

针对点云数据本身信息量不足导致现有三维点云分类方法分类精度较低的问题,结合多模态特征融合,设计一种三维点云分类模型。通过引入投影图对点云数据信息进行扩充,将点云数据与图像数据同时作为输入,对PointCNN模型提取的点云特征与CNN模型提取的投影图特征进行加权融合,从而得到最终分类结果。在ModelNet40数据集上的分类结果表明,该模型的分类精度达到96.4%,相比PointCNN模型提升4.7个百分点。     

直流电阻率法在煤层底板水害监测中的应用研究

目前针对直流电阻率法在煤层底板水害监测中应用的研究成果主要集中于底板变形与破坏的电阻率响应特征上,对导水通道动态发育过程的电阻率变化规律研究较少。针对华北型煤田面临的底板承压水害问题,采用直流电阻率法对采动影响下的底板含、导水异常构造进行监测。首先,介绍了采煤工作面直流电阻率监测系统工作原理和基于电阻率三维反演的监测数据自动处理解释方法;然后,构建了底板突水过程监测地质模型,对底板含、导水构造发育过程进行数值模拟研究;最后,在煤矿井下开展了底板直流电阻率监测试验。数值模拟结果表明:根据电阻率三维反演结果可识别含、导水异常构造在测线走向上的展布范围;根据电阻率随时间的变化趋势可推断异常构造的发育情况,随着含、导水异常构造向上发育,低阻异常响应逐渐增强,低阻异常在垂向的展布范围逐渐增大。井下试验结果表明:利用直流电阻率监测成功捕捉了采煤工作面底板出水过程,电阻率出现异常变化的时间早于工作面实际出水时间;工作面涌水量增加之前,低阻响应表现出逐渐增强的变化趋势,与数值模拟结果基本一致;工作面出水后,低阻异常逐渐减弱。研究结果表明可利用直流电阻率法进行工作面水害预警,但要准确判断异常构造的发育高度还需结合其他监测手段进行综合解释。     

沂蒙抽水蓄能电站折线型混凝土面板坝数值模拟分析与应用

结合山东沂蒙项目折线型混凝土面板坝工程两套设计方案,开展三维静力有限元应力变形分析,模拟大坝施工期、蓄水期性状,探讨不同阶段设计方案下坝体与防渗体应力变形特征,分析面板与连接板布置形式对折线型面板坝应力变形的影响。数值分析表明,折线型面板的转角部位应力变形复杂,面板与周边缝受拉趋势与程度增加;调整转折段面板形态、合理设置连接板可有效改善面板折线处的变形与受力状态,减少应力突变现象。建议加强面板、连接板和止水结构抗拉性能的研究。     

水库异重流的三维数值模拟及影响因素分析

不同水沙条件下异重流的潜入位置以及潜入后流速和含沙量的垂向分布规律是研究异重流运动规律的关键要素,对优化水库异重流的排沙调度、提高水库运用效益等至关重要。本文利用SCHISM三维水沙数学模型对水库异重流水槽试验进行了数值模拟,结果表明模型能够得到符合实际情况的垂线流速和含沙量分布,且异重流潜入后的平均厚度、平均流速和平均含沙量均与实测值吻合较好。对异重流模拟结果的分析发现,入口流量和含沙量的增加造成异重流运动速度越快,而入口含沙量的减小和流量的增加会造成异重流厚度增加。异重流垂向流速和含沙量的无量纲化分布受到入口水沙条件的影响,表现在其与断面Froude数的相关性,Froude数越大,则最大流速点与河床的距离越小,最大流速越大;含沙量致密层的厚度越小,对应的含沙量也越大。此外,潜入点位置也受入口水沙条件的影响,表现在潜入水深与入口水深之比随入口Froude数增加而增加的定量关系,由此可以利用入口水沙条件预报异重流潜入的位置。研究结果不仅验证了SCHISM模型用于模拟水库异重流运动的优势,而且丰富和完善了关于异重流潜入点位置及流速和含沙量垂向分布受入口水沙条件影响的变化规律。     

Fast method for SAR echo simulation of a three-dimensional ground scene

Due to huge calculation of SAR echo simulation of a three-dimensional (3D) ground scene, a fast simulation method is proposed. First, the data of a 3D ground scene are fractionally interpolated based on the Fractional Brownian Motion (FBM) model. Second, the data interpolated are divided into lots of small facets whose precision meets the simulation requirement, the backscattering coefficients of the small facets are calculated. Third, the shaded area is judged by the comparison method of overlook angles. Three parallel levels are analyzed and the kernel function is designed. Finally, the computing method of reduction adding and external thread are also utilized under the framework of GPU in order to get high efficiency. With the methods mentioned above, the imaging result of experimental DEM data verifies the validity and superiority of the proposed method.     

三维温度梯度场中本征声线轨迹的求取

为了降低声波在温度梯度场中的折射现象对声学CT法温度场重建精度的影响,研究了温度梯度场中声波的真实传播路径,即本征声线轨迹,提出了一种三维本征声线出射角确定法.利用正三棱锥前向展开法,在单峰、双峰模型温度场中进行了三维本征声线追踪.结果表明,三维温度梯度场中的声线轨迹有明显弯曲,该三维本征声线轨迹求取法可用于复杂三维温度场中实际声线轨迹的确定,并有望应用于三维温度场声学CT重建系统中.     

南通市地下水压缩开采对水质咸化的控制效应

为了准确评价南通市地下水压缩开采对水质咸化的控制效应,根据南通市的水文地质条件,概化出了南通市的水文地质概念模型,建立了南通市地下水渗流与溶质运移三维耦合数值模型,分别预测了现状开采和压缩开采条件下2018-2034年逐年地下水水位和地下水中氯离子质量浓度的变化趋势。预测结果表明:现状开采条件下2034年底南通市第Ⅲ承压含水层中氯离子质量浓度大于250 mg/L和270 mg/L的面积分别达到355.17 km^2和30.67 km^2,2030-2034年咸化速率为9.59 km^2/a;压缩开采条件下2034年底氯离子质量浓度大于250 mg/L和270 mg/L的面积分别为329.21 km^2和1.76 km^2,2030-2034年咸化速率为7.52 km^2/a,压缩开采方案能有效控制第Ⅲ承压水的咸化问题。     

融合高光谱影像三维空谱特征的子空间聚类算法

为提高高光谱遥感影像的聚类精度,将三维空谱特征和子空间聚类算法相结合,提出一种新的稀疏子空间聚类模型,在关注高光谱影像光谱信息的同时也关注了空间上下文信息。首先提取高光谱影像像素点的三种三维空谱特征,然后通过特征对子空间聚类模型的系数矩阵进行加权,使得像素点可被与它最为相似的像素点稀疏表示,从而获得更好的系数矩阵,最后由系数矩阵通过谱聚类获得更好的聚类结果。算法对四个经典高光谱数据集进行实验,并将实验结果与六种聚类算法进行比较,结果表明,所提出的3DF-SSC算法在四个数据集上获得的聚类精度都比其他算法要高,对于同样是利用三维空谱特征的M3DF3△、3DF-SSC算法最高能提高8.62%的精度,而与同样是利用空间上下文信息对子空间聚类算法进行改进的L2-SSC和SS-LRSC算法相比,最高能提高25.18%的精度。     

一种三维线弹性随机数值均化方法

对小变形下具有随机微观结构非均质材料的数值均化问题进行了研究.当考虑材料微观结构形态、各组分性质的随机性及相关性时,基于多尺度有限元方法和蒙特卡罗法,建立了非均质材料的随机均化模型.求出了不同边界条件下的随机有效量及其数字特征值以及有效量之间所具有的相关性.考察了随机微观结构参数对随机有效量以及表征体积单元中应力分布的影响.结果表明,在分析非均质材料的宏观有效力学性质时,考虑材料微观结构中客观存在的随机性和相关性非常重要.     

碳纳米管受介电泳作用三维运动仿真

利用溶于介电液中的碳纳米管在外加交变电场作用下极化产生介电泳力和液体粘滞阻力的共同作用,建立了碳纳米管受力和运动模型;对碳纳米管的运动过程进行了仿真,得到了碳纳米管从特定初始点开始的三维运动轨迹和可以实现组装的碳纳米管初始点分布区域.计算了碳纳米管运动过程中所受介电泳力和速度的变化规律,距离电极间隙越近,碳纳米管受力和速度越大,最大分别能达到10^-9 N和10⁵μm/s的数量级.仿真结果为碳纳米管介电电泳组装提供指导.