Layer-Constrained Triangulated Irregular Network Algorithm Based on Ground Penetrating Radar Data and Its Application

In this paper,a layer-constrained triangulated irregular network (LC-TIN) algorithm is proposed for three-dimensional (3D) modelling,and applied to construct a 3D model for geological disease information based on ground penetrating radar (GPR) data.Compared with the traditional TIN algorithm,the LC-TIN algorithm introduced a layer constraint to the discrete data points during the 3D modelling process,and it can dynamically construct networks from layer to layer and implement 3D modelling for arbitrary shapes with high precision.The experimental results validated this method,the proposed algorithm not only can maintain the rationality of triangulation network,but also can obtain a good generation speed.In addition,the algorithm is also introduced to our self-developed 3D visualization platform,which utilized GPR data to model geological diseases.Therefore the feasibility of the algorithm is verified in the practical application.     

An automatic unified modeling method of geological object and engineering object based on tri-prism(TP)

For the interaction relation between geological object and engineering object in some fields related to water conservancy and hydropower, a unified modeling idea was proposed. On the basis of summarizing both advantages and disadvantages of existing modeling methods, an automatic unified modeling method of both engineering and geological objects based on tri-prism(TP) model was presented. Through the lossless correction algorithm of deviated drill holes contained in this method, the real deviated drill holes could be corrected into the equivalent virtual vertical ones. And the correction accuracy fully meets the requirements of unified modeling. With the virtual vertical drilling data, TIN construction of both cover layer and other stratums would be built in order to obtain the 3D geological model. Then, the engineering design data would be introduced into the 3D geological model for achieving unified modeling. For this process, the volume subdividing and restructuring principles were introduced to deal with the spatial relationships between engineering object and geological object. In order to improve the efficiency of unified modeling, the reconstruction of TIN based on constraint information was also applied in this method. At last, the feasibility and validation of the unified modeling method as well as its relevant key algorithms were verified by specific experiments and analysis of results.     

探地雷达数值模拟的吸收边界条件研究

运用时域有限差分法实现探地雷达数值模拟时,边界条件的吸收特性对计算结果起着关键性作用。目前应用于探地雷达数值模拟的吸收边界有：Mur二阶吸收边界、超吸收边界和完全匹配层,本文引入一种新的吸收边界：单轴各向异性理想匹配层（UPML）,实现对有损耗介质中雷达波传播的数值模拟;并在激励源子波中心频率分别为100MHz、500MHz和1000MHz的情况下,以二维空间中的电偶极子辐射作为算例对Mur二阶、广义完全匹配层（GPML）和UPML吸收边界的全局误差进行比较,结果显示在不同频率下,UPML的计算精度都较Mur二阶吸收边界和GPML高;最后,应用该方法对两种常见的探地雷达模型进行正演剖面合成,取得了较好的结果。     

改进Elman网络的逼近性质研究

提出了能够用于非线性系统建模的一种新型回归网络,该网络是Elman网络的改进,由输入层、隐层和输出层构成.输入层由外部输入和内部状态层组成,隐层到状态层的连接是任意的,因此在逼近系统时,改进的Elman网络比Elman网络有更多记忆空间.同时证明了改进的Elman网络能够逼近一定时间内的非线性系统的输出轨线,提出了利用动态反向传播算法训练神经网络的前向和反向权值,仿真结果验证了该方案的有效性.     

支持QoS的高效覆盖网络组播协议

提出了一种支持服务质量（QoS）的高效覆盖网络组播协议——QOM．该协议基于mesh的拓扑结构,通过有效的簇形成算法和簇核心选择算法,将所有组播组成员划分为成员层和核心层,以形成一个两层的层次化结构．在构造层次化结构的过程中,通过引入节点的QoS等级,使得该协议支持QoS性能．针对结构中的组播路由,给出了一种度约束的洪泛算法．模拟实验结果表明,QOM协议是一种支持QoS的、可扩展的高效覆盖网络组播协议．     

水利水电工程3维地质建模系统一体化设计

针对水利水电三维地质建模软件在地质信息数据库与建模系统分离的弱点,提出结合三维地质数据库与三维建模软件交互设计的方法,并在CATIA软件上开发了适用于水利水电工程的三维地质建模平台。利用Microsoft SQL 8.0软件建立了三维地质建模数据库,能实现数据录入、查询、删除、EXCEL模版导入导出等功能,利用Visual Basic.net软件搭建了三维地质建模平台,包括三维地质建模中所需的覆盖层、地质层、水文层、模型分析等基本模块,并将三维地质建模数据库嵌入到三维地质建模平台中,实现钻孔数据导入、虚拟钻孔、以及三维地质模型的任意剖切出图等功能。实现了三维地质建模数据库与三维建模平台一体化的设计理念。     

虚拟现实技术在露天矿生态重建仿真中的应用

介绍了用虚拟现实技术开发露开矿生态重建视景仿真系统的几项关键技术。采用层次型与面向对象相结合的三维数据结构，构造露天矿生态5重建仿真模型；采用LOD技术为露天矿虚拟环境中的地形和建筑物构造多层次、多分辨率的细节模型，提出了基于视点的连续LOD算法，对三维地质模型按数据块进行简化，以适应不同硬件平台和视觉特性的分辨率需求；分析了在实时仿真系统中显示露天矿三维动态全景图、根据视点需求实时驱动虚拟场景动态变化及漫游的几种方法，用Vega软件实现了露天矿三维动态全景图的显示与实时驱动；采用实物标图技术在虚拟场景中进行生态重建规划方案的设计；提出一种用鼠标获取三维虚拟场景中实体模型信息的算法，实现三维动态查询和与外部数据库的链接。     

基于GPR试验数据和CATIA的三维地质建模

地质雷达(GPR)在水利水电工程地质勘探中得到了越来越广泛的使用,并且目前地质雷达勘探产生的地质解释图多被处理为二维图片.以湖南某工程坝址处5个剖面的地质雷达二维地质解释图为基础资料,使用Visual Basic语言以及三维建模软件CATIA的逆向工程模块,建立了研究区的三维地质模型,并实现了地质模型的数字钻孔与切片.首先用Visual Basic语言编程提取CAD地质解释图中的有用信息,然后将信息输入CATIA,使用CATIA中Part Design、GSD、DSE、QSR等工作台,建立研究区的三维地质模型,最后在GSD工作台中实现三维地质模型的数字钻孔与切片.数字切片与原地质解释图的对比显示,基于CATIA的三维地质建模与实际情况较为相符,CATIA在水利水电工程的三维可视化以及全过程的协同设计方面将有广阔的应用前景.     

结合NAT穿透的应用层组播方案的设计

针对流媒体直播系统的数据传输,设计了一个应用层组播方案,结合NAT穿透技术构建和维护支持不同种类局域网通信的组播树。该方案的核心内容是提出了一个改进的目的驱动最短路径算法,使用网络传输延迟作为度量值构建低代价最短路径树,可以使从源节点到目的节点的传输延迟最小,并且尽可能减少带宽消耗。组播树维护策略能有效的重构组播拓扑结构,增强组播树的健壮性。     

基于遗传模拟退火算法的滑坡位移预测方法

滑坡是一种常见的地质灾害,通常在复杂的地质条件下演化和发生,给社会和人类的生命财产安全造成了极大的危害.了解滑坡的发展规律,对灾害防治具有重要意义.在现有滑坡累积位移时间序列的基础上,提出了一种基于遗传模拟退火算法的滑坡位移预测方法.采用遗传模拟退火算法-BP神经网络对白水河滑坡预警区Z118观测点进行分析,利用前3个...     

基于TIN不连续地质体的三维构模及动态显示

讨论了 MGIS中与煤矿地质信息相适应的三维地层数据库管理系统 ;给出了用于煤矿中不连续地质体三维构模的 TIN的生成及其动态修改算法 ;介绍了三维地质仿真系统的组成及其功能     

基于频谱能量分析的地质雷达探测图像判读

通过人工肉眼对地质雷达探测图像进行判读的方法易受判读人员主观性、经验性影响。为了规避这一不足,提出一种基于Counterlet等高变换和K-Means++均值聚类分析的频谱能量判读方法。以实际公路隧道为依托,经现场探测获取不良地质体的原始探测数据;采用IDSP探测数据分析软件生成原始图像及实施背景去除、滤波等时域、频域预处理以提高信噪比;基于子带分布系数采用Counterlet对预处理后的图像进行分解和重构,并采用K-Means++算法将重构后图像中的频率信息转化为颜色特征;利用MATLAB对颜色特征进行提取并据此建立不良地质体颜色特征样本库,将原始探测图像与样本库进行匹配对比以实现自动判读。结果表明：采用Counterlet等高变换对多方向、多分辨率、多尺度的地质雷达图像进行分解与重构是可行的,曲线边缘逼近效果良好,重构后的图像无信息丢失;K-Means++算法能实现地质雷达灰度图像中能量~频率~色彩的转化,转化后的图像色彩突出、直观;频谱能量的匹配对比能较准确、快速地实现自动判读及较好地规避个体主观性。     

结构件构形与图象编程智能化研究

本文对结构件构形与图象编程智能化作了一些研究。在构形方面提出以平面约束法作为结构件特征造型的实现手段,在数控编程方面提出以加工单元实现为总目标,并将总目标的实现归结为寻求八个子目标的解。在这个智能化系统中,知识模型用概念空间来表示,在概念空间中,推理是概念之间的一种联想,根据概念的抽象度不同,联想可分为纵向、横向、回溯三种方式。文中侧重讨论了自动产生加工单元模式这个子目标。     

栈式降噪自编码器在波形单元识别中的应用

为提高多功能雷达(Multi-Function Radar,MFR)波形单元的识别准确率和鲁棒性,提出一种栈式降噪自编码器(Stacked Denoising Autoencoders,SDAE)与支持向量机(Support Vector Machine,SVM)相结合的波形单元识别方法.首先摒弃传统依赖脉冲序列分析技术对MFR信号进行处理的方法,通过分析波形单元结构并借助参数间的联合变化特征,提出一种MFR波形单元分段识别模型,将传统对脉冲序列的识别转化为对MFR波形单元的识别;然后在该模型的基础上引入SDAE,对训练样本数据、SDAE隐含层神经元节点进行加噪处理,并利用这些加噪后的样本数据训练优化SDAE网络模型,提取出样本数据的深层稳健特征;最后引入SVM算法,借助SDAE挖掘出的样本深层特征,实现SVM模型的优化,得到最终的波形单元识别模型(SDAE-SVM).仿真实验表明:提出的波形单元识别方法在相同样本数目和测试误差的条件下,与SVM算法相比,能够取得较高的识别准确率,具备更优越的识别效果.证实MFR波形单元识别模型是有效的,且通过SDAE网络的引入,使得SDAE-SVM方法能够自主地挖掘原始信号的深层特征,提高波形单元识别的鲁棒性和准确率.     

面向矿区复杂地质体的四面体生成算法

地质学及矿山研究对象主要特点是结构复杂、非均质、各向异性，四面体网格生成面临的关键技术难题是生成的四面体网格必须保证各个单一地质体边界的一致性．为解决以上问题，本文提出了一种基于面扩展的快速Delaunay四面体网格生成的分治算法，算法首先将地质模型分解为多个简单地质体，利用给定的边界数据样点将这些单一地质体边界进行三角剖分，然后从边界三角形开始递归生成各个简单地质体的四面体网格，最后再将各个简单地质体网格合并为一体．本算法生成的四面体网格可保证多个地质体边界一致，避免四面体单元重叠，且大部分四面体网格符合Delaunay法则．     

基于3D-CBAM注意力机制的人体动作识别

针对已有的动作识别方法的特征提取不足、识别率较低等问题,结合双流网络、3D卷积神经网络和卷积LSTM网络的优势,提出一种融合模型. 该融合模型为了更好地提取人体动作特征,采用SSD目标检测方法将人体目标分割出作为局部特征和原视频的全局特征共同训练,并采用后期融合进行分类; 将3D卷积块注意模块采用shortcut结构的方式融合到3D卷积神经网络中,加强神经网络对视频的通道和空间特征提取; 并且通过将神经网络中部分3D卷积层替换为ConvLSTM层的方法,更好地得到视频的时序关系. 实验在公开的KTH数据集     

基于神经网络的油气预测方法

以濮阳凹陷白庙构造为研究区，以沙二下亚段第1砂层组为目的层，根据神经网络原理，选取能够反映储层参数及油气分布特征的“S”型函数，构造出可以产生任意复杂判断的三层感知器，利用误差反传播算法，使估价函数最小化。提取20余种地震波反射特征参数，将地震道旁的特征参数输入到神经网络中，使其学习、训练和记忆，给定神经网络各个节点间的连接权值和节点内部的阅值，通过神经网络所记忆的知识，用钻井、测井、地质、试油等资料进行约束，对未知区域的储层特征参数和含油气分布进行预测，取得了较好的效果。     

通用多接入网络选择问题的建模和分析

提出了一种基于通用多目标优化模型的多接入网络选择判决方法. 对接入选择相关的参数进行了系统的分析归类,通过建模将网络选择问题转化为典型的多目标优化问题. 借鉴遗传算法的群体排序思想,结合Hooke Jeeves直接搜索方法设计了优化的多目标决策算法. 仿真结果表明,参数的设置合理有效,在多目标优化问题建模基础上的网络接入选择方案可以在异构网络环境中得出准确合理的判决结果.     

基于高斯过程回归与硬件优化的可见光室内定位设计

为了使可见光室内定位操作更加简单,不依赖于视线视图和位置登记,在硬件方面,使用光电二极管作为接收器,通过组装兼容的光电二极管和紧凑型LED完成硬件方面的优化。在软件算法方面,基于指纹技术,使用高斯过程回归（GPR）算法进行定位。首先对GPR环境进行建模,构建一个强度分布模型。然后,使用贝叶斯理论获得定位的表达形式。实验在3m×3m的平台区域上进行,对25个目标进行测试。与类似的室内定位系统相比,所提系统定位精度更高,实现了厘米级定位。且可以长时间精确定位运动目标,鲁棒性较好。     

矿井灾害的地质及巷道集成三维模型研究

针对目前地质和巷道独立建模给矿井灾害救援带来的问题,建立基于面模型的多层三维地质与巷道集成模型,并结合可视化技术为救援决策提供技术支持。研究复杂地质体的三维模型和巷道三维模型的关键技术,综合三维巷道网络的弧-节点模型与地层岩性、节点相互关联的拓扑关系,实现二者的集成建模。在此基础上,采用启发式路径搜索的A*算法,实现应急救援路线的智能快速选择。