基于无人机载激光雷达数据的建筑物自动提取算法

针对机载LiDAR散乱点云数据量大、目标分类困难的问题,提出一种实现LiDAR点云数据中地面点云、植被点云和建筑物点云的全自动分类算法,并根据提取的建筑物点云数据自动提取建筑物轮廓和中心点坐标。具体理论算法为:首先基于渐进三角网的点云数据滤波算法分离出地面点云数据,然后根据植被点云法向量的各向异性采用模糊C均值聚类(FCM)方法分离植被点云和建筑物点云。对于分类后的建筑物点云,利用拓扑聚类的方法,对每个建筑物进行识别并提取轮廓和中心点。将该算法应用于栾川协心小流域的山洪灾害调查评价居民户建筑物位置和高程自动提取。应用案例表明:该方法提取速度快,提取精度较高,且适用于山丘区机载雷达数据建筑物提取和植被分类。     

桁架结构拓扑和布局优化发展综述

从优化模型的建立和求解算法的研究两个方面对桁架结构的拓扑、布局优化的发展历程和研究现状进行综合评述。按照发展的先后,将以基结构法为基础的优化模型根据设计变量的不同分为3类,同时描述了非基结构法的拓扑布局优化;将求解算法分为传统的数学求解和智能化的全局寻优求解两部分。对桁架结构的拓扑布局优化在实际工程中的应用进行了总结,指出了结构拓扑、布局优化在理论研究、工程应用和软件开发等方面的研究方向。     

基于图像处理的泥沙轮廓提取对比分析

利用数字图像处理技术对拍摄的泥沙颗粒图像进行处理,提取泥沙颗粒轮廓及位置坐标,为实时测量推移质输沙率提供了基础。本文基于数字图像处理技术,阐述了图像轮廓提取的一些基础知识,介绍了三种常用的图像轮廓提取方法,展示了这三种方法轮廓提取的效果,并进行了对比分析,结果表明当所处理的图像包含不同粒径的泥沙颗粒时,边缘检测算法提取的泥沙颗粒数量效果最好。     

塔带机工作平台多载荷拓扑优化设计

以塔带机工作平台多载荷作用下的整体柔度最小为优化目标,基于实体各向同性材料惩罚函数插值方法,构建多载荷拓扑优化数学模型,利用HyperWorks/Optistruct求解优化模型,得到工作平台的拓扑形式。根据拓扑形式重构几何模型,并对原结构模型和重构模型进行静力分析比较,结果表明,工作平台结构经拓扑优化后,在减轻结构质量的同时,提高了结构刚度,减小了应力分布,比优化前更加安全、可靠。     

拓扑优化方法的研究进展及在水工结构设计中的应用

拓扑优化是目前结构优化领域研究的热点,也是结构优化学科发展的方向,但目前国内对拓扑优化方法在水利工程中的应用研究很少,为此,介绍了拓扑优化方法产生的背景及发展过程,通过对水工建筑物中最常见的混凝土重力坝剖面进行拓扑优化设计,并利用有限元分析软件ANSYS得出拓扑优化结果,表明了用拓扑优化方法进行剖面设计是可行的。     

AutoCAD技术在水利水电工程中的应用技巧

本文运用AutoCAD辅助几何设计功能及相关软件的功能,对水利水电工程设计中一些常见问题的处理方法和技巧进行了探讨,如:快速绘制形状复杂的水工建筑物轮廓曲线;提取水工布置图中控制点的坐标以及工程量的计算等,尤其是三维设计功能在水利水电工程中的应用,希望能起到抛砖引玉的作用。     

利用VB开发基于Auto CAD环境的空间大地坐标标注系统

采用面向对象技术,以Auto CAD对象模型为核心,运用Visual Basic语言和空间地理信息等理论研发的空间大地坐标标注系统,实现了图纸内任意点空间大地坐标自动标注,标注的坐标数据可导出到Microsoft Excel文件,填补了Auto CAD的空白。经过在水土保持行业规划设计中的应用,不但该系统具有良好的人机界面、使用简单、操作方便、易学易用等特点,而且简化了工作流程,提高了工作效率,避免了人为差错,规范了标注形式。在其他行业地理类图件的空间大地坐标标注工作中也具有很好的推广价值。     

水轮机转轮三维边界层计计算及性能预估

本文采用动量积分方程法计算了水轮机叶片三维度转边界层．给出了叶面正交曲线坐标曲率及相关几何参量的简捷计算公式．在此基础上，提出了一套水轮机转轮性能预估的计算模型，得到了合理的计算结果．     

水轮机转轮三维边界层计算及性能预估

本文采用动量积分方程法计算了水轮机叶片三维旋转边界层，给出了叶面正交曲线坐标曲率及相关几何参数的简捷计算公式，在此基础上，提出了一套水轮机转轮性能预估的计算模型，得到了合理的计算结果。     

CAD三维立体建模在导流洞贯通测量中的应用

利用CAD三维立体建模再剖切断面的方式,在导流洞开挖放线过程中,根据掌子面推进情况,在已建模的CAD图形中提取放样点坐标,然后对导流洞下一循环掌子面设计开挖断面放线,减少测量外业的计算步骤,简化计算,提高效率,杜绝测量工作中不必要的人为错误,提高施测精度。利用三维立体建模的整体性可以很好地编制工程的施工测量方案,并且根据施测过程中的数据和三维实体结合,及时整改和优化施测方法,发现施测过程中的错误,减小导流洞贯通测量误差。洞身开挖过程中根据外业采集数据与三维实体结合可以直观看出导流洞的超、欠挖情况,精确快速计算不规则断面的超欠挖工程量,加快测量放样速度。     

Comparative Evaluation of Genetic Programming and Neural Network as Potential Surrogate Models for Coastal Aquifer Management

Determining the optimal rates of groundwater extraction for the sustainable use of coastal aquifers is a complex water resources management problem. It necessitates the application of a 3D simulation model for coupled flow and transport simulation together with an optimization algorithm in a linked simulation-optimization framework. The use of numerical models for aquifer simulation within optimization models is constrained by the huge computational burden involved. Approximation surrogates are widely used to replace the numerical simulation model, the widely used surrogate model being Artificial Neural Networks (ANN). This study evaluates genetic programming (GP) as a potential surrogate modeling tool and compares the advantages and disadvantages with the neural network based surrogate modeling approach. Two linked simulation optimization models based on ANN and GP surrogate models are developed to determine the optimal groundwater extraction rates for an illustrative coastal aquifer. The surrogate models are linked to a genetic algorithm for optimization. The optimal solutions obtained using the two approaches are compared and the advantages of GP over the ANN surrogates evaluated.     

基于DEM的数字河网提取方法及应用研究

基于数字高程模型（DEM）提取水文和地形参数是水文模型与GIS应用集成的基础。运用生成河网所使用的洼地填平方法、高程增加法、D8算法,结合流域高程模型自动提取河网水系集水面积的方法,选取多个阈值进行分析比较,完成了岷江、沱江流域的数字河网提取应用研究。研究结果表明,该套方法提取的河网与实际河流接近,自动化提取程度较高,在分析流域的河网水系结构特征时具有一定的应用价值,提取结果也可以作为三维GIS应用中数字河网建模参考。     

基于精确几何的曲梁分析新方法

在前期研究的直梁的独立覆盖分析方法基础上,提出曲梁的独立覆盖分析方法。采用实体分析模式,只需使多项式覆盖函数中的某些项不参与计算,就能模拟梁的基本假设,从而避免了推导曲梁控制方程及相应数值计算公式的复杂性。借助随中面参数方程变化的局部坐标系,并计算该坐标系的局部坐标和方向余弦关于整体坐标的导数,就能实现精确几何描述下的曲梁分析。采用常曲率的一段圆形曲梁和变曲率的一段椭圆形曲梁的算例,验证了方法的可行性。研究方法为曲梁和下一步的曲壳分析提供了全新的途径,也是除了等几何分析方法之外的实现几何保形性的新方式。     

银川平原潜水水位监测网设计

近年来由于对黄河水的引用逐年减少,引黄灌区部分地区由于过度开采地下水,已形成地下水降落漏斗,湖泊面积进一步缩小。采用编制地下水动态分区图的方法对银川平原地下潜水水位监测井进行了优化设计,将整个银川平原分为249个动态类型区,运用Kriging方法能定量评价依据监测网观测值绘制的地下水位等值线的精度,因而可以用来评价监测网的优化结果。对比分析优化前和优化后插值误差等值线,并最终确定在银川平原需布设250口监测井。对监测井进行优化后,使得监测井能够更有效和准确的监测到地下水位在区域上的时、空分布,为区域地下水资源评价,环境保护,农业规划等服务。     

基于不规则三角网的河网提取算法

本文提出了一种基于不规则三角网(Triangulated Irregular Network,TIN)的河网水系提取算法。讨论了河网水系的结构模式,包括河网水系的组织结构、层次结构和拓扑结构,并给出了河网水系描述的拓扑数据结构。在分析TIN中三角形各边的汇流特性基础上,依据矢量代数理论,讨论了三角形各边和水流方向的关系,并给出了各边汇流特性的判断准则。基于上述理论,设计了TIN的河网水系提取算法,并通过实例进行了分析验证。     

基于数字高程模型的河道分级与节点编码

 数字河网自动提取是流域水系网络结构研究、分布式流域水文模拟中的重要内容。它不仅可以帮助我们迅速计算流域水系结构特征指数,而且作为分布式流域水文模型的输入信息,为分布式河道汇流演算提供了依据。详细研究了一种由brecht和Martz提出的比较系统的数字河道网络提取和结构特征描述方法。采用该方法来从汉江流域上游的旬河流域的数字高程模型中进行数字河网提取、河道分级和河段节点编码。结果表明,所提取的数字河网和实际情况相符,而且河段节点编码非常科学,在此基础上所建立的河道网络拓扑关系结构非常有助于分布式汇流计算。     

点线矛盾检查中出现平三角形的处理方法研究

通常构TIN软件都会在等高线弯曲度较大、山顶、洼地、图幅边缘、鞍部等位置形成平三角形,使得这些区域的点线矛盾检查不能得到有效的结果。针对上述问题,提出根据平三角形区域存在的非平三角形个数来修复平三角形的方法。利用ArcGIS Engine技术验证了等高线弯曲度较大的地方及特殊地形处平三角形区域处理方法的有效性。文中给出的方法对提高数字线划图点线矛盾质量检查的准确性是有利的。     

Multicriteria evaluation tools to support the conceptual design of activated sludge systems.

During the past decade the pressure of the whole spectrum of stakeholders has increased considerably leading the consideration of different types of objectives, i.e. economical, technical, legal and environmental, into the process design efforts. Thus, the traditional design approaches should turn into more complex assessment methods including different types of objectives in order to conduct integrated assessments. The objective of this paper is to present and discuss the usefulness of three evaluation tools, based on multicriteria decision analysis, to support the conceptual design of activated sludge systems These support tools consist of: i) preliminary multiobjective optimization, where the most promising options (those located near to the optimum) are compared based on the results of dynamic simulation, ii) identification of strong and weak points for each option by means of classification trees and the subsequent extraction of knowledge-based rules, and iii) evaluation of the trade-offs between a certain evaluation criteria and the overall process performance through the integrated application of mathematical modelling and qualitative knowledge extracted during the design process.     

基于区域统计的遥感地物半自动提取

由于遥感影像的复杂性,面状地物的提取存在着一定的难度。区域统计活动轮廓法有着较强的稳定性和适应性,且在一定的概率密度分布下存在着快速的算法。针对交互式操作的特点,提出了一种基于多边形区域统计活动轮廓的面状地物半自动提取方法,并使用最小描述长度法简化面状地物的轮廓。实验结果显示了该方法在面状地物提取问题上的有效性和实用性。     

黄河口水下地形等深线的提取及其演变分析

水下地形等深线是水深常用的表达方式,可以反映某一水下区域整体地形情况,传统的水下地形等深线的提取方法都是采用已有的软件进行手工操作,自动化程度较低.本文基于黄河口水下地形监测点数据,采用ArcGIS Engine二次开发组件和C#语言相结合的方法,实现了黄河口口门近海区域典型年份水深线的自动提取,在此基础上,对黄河口新口门附近水下地形的冲淤演变特征进行了研究,结果表明:黄河口清水沟流路自1996年改走清8汊河已10余年,黄河口新口门附近的海域由于入海泥沙的沉积扩散,海域地形发生了非常大的变化,黄河口新口门水下地形呈椭圆形分布,椭圆长轴不超过15km,短轴不超过10km,说明黄河入海泥沙的沉积分布,除了新口门的大量淤积和老口门的剧烈冲刷外,其余大部分区域的冲淤厚度都在1m以内.