矿区资源环境安全评价与空间决策支持系统

讨论了矿区资源环境安全评价与空间决策支持系统构建的意义、特点、内涵、目标、技术路线及总体框架,以及资源环境安全的评价指标体系及评价方法。提出以 GIS、RS、GPS 为信息数据采集手段,GIS 为平台、模型库与决策支持系统为核心构成整个评价与空间决策支持系统。据此对矿区资源环境安全进行动态的评价、模拟和预测,并做出调控决策。     

应用赤池信息量准则优选多项式高程拟合模型

文章以多项式高程拟合模型为研究对象,采用赤池信息量准则(Akaike information criterion,AIC)优选多项式模型。模拟产生一组高程异常数据,将其分为估计组和检核组,对于任一备选阶数,采用最小二乘法求解模型参数,并计算相应的AIC,备选模型中AIC最小者即为所选的高程转换模型。对检核组数据进行交叉检验试验,结果显示AIC最小所对应模型预测的高程异常与检核组的数据符合最好,表明了文中所采用方法的有效性。     

基于激光雷达观测的大气边界层自动识别局部最优点算法

大气边界层高度是影响近地面大气物理运动的主要因素,同时也是影响地面污染物浓度的一个重要因素。地基激光雷达可以对大气气溶胶的垂直分布进行连续稳定的监测,应用激光雷达技术对大气边界层进行连续观测可以为环境监测与预报提供指导性的动态信息。针对存在残留层以及外来污染物输入情况时边界层高度变化检测的可靠性及计算效率问题,结合梯度法的物理意义与激光雷达时序图的图形图像学特征,提出了一种基于时空邻近度的边界层局部最优点识别算法。以江苏省无锡市新区偏振米散射激光雷达太湖观测站点的气溶胶垂直观测数据为例,通过对2012年底两次污染事件进行观测分析,分别使用梯度法和局部最优点法进行大气边界层高度的自动识别。实验结果表明,在静稳状态和污染混入后的情况下,梯度法与局部最优点识别法的结果较为接近,但梯度法在处理污染混入状态以及存在残留层的情况下误判率较高。基于时空邻近度的局部最优点算法通过对垂直特征值以及水平相关性的控制,有效地消除了在弱信号、噪声信号、低云以及存在残留层和外来污染等情况下导致的计算机误判现象,在减小算法时间复杂度的同时在计算机自动识别结果具有更高的稳定性,弥补了梯度法在自动化运行中的识别精度与计算效率的不足。     

基于ArcSDE的矿山地测信息系统的研究

基于ESRI公司的ArcSDE,针对矿山地测管理信息系统的构成和信息特点,将GIS空间数据融入关系数据模型,进行了地测空间信息的分析和地测空间数据库的设计,提出了矿山地测信息系统的总体目标和实现方法.     

煤与瓦斯突出强度预测的IGABP方法

针对传统松散式(Genetic Algorithm Based Back Propagation Neural Network,GABP)模型应用于复杂煤与瓦斯突出预测时,存在GA自身性能及模型间相对孤立等不足,提出二者优势互补的IGABP一体化模型。IGABP首先在自适应交叉、变异率等方面进行改进,以提高GA自身的性能。其次,将BP导向性训练以算子的形式引入到标准GA进化过程,实现了GA寻优搜索的随机性向自主导向性转变。BP对GA搜索到的近似最优值进行微调,GA算法的收敛速度得到提升,确定精确解的位置能力加强,同时,又避免了单一BP网络本论文易陷入局部极小值的缺点,实现了两者一体化结合。仿真实验表明,构造出的进化神经网络更能反映煤与瓦斯突出强度样本的复杂非线性关系,有效克服了传统模型的不足,其运行效率、预测精度、可靠性等方面均优于传统模型,为瓦斯智能预测提供了新的解决方案。     

煤炭开发的资源环境累积效应

 为揭示煤炭开发的资源环境累积效应,选择有代表性矿区,以煤炭开发过程中各种人类活动及其对矿区资源和生态环境影响分析为主线,依据系统科学的基本原理,讨论了煤炭开发的资源环境效应特征、累积影响源、途径及效应类型,结合多位研究人员在潞安、淮南、平顶山、兖州等矿区的研究实践,总结了用于煤炭开发资源环境效应定量评价的地理信息系统方法、对地观测和遥感遥测信息采集方法、图表方法、数学模型方法、计算机模拟及实验室试验方法、综合方法,给出兖州矿区土地塌陷的时空演变、淮南矿区沉降、平顶山矿区时序景观分类、潞安矿区资源-环境-经济系统因果关系部分分析图形,给出基于场论的矿区生态环境累积影响分析技术路线、思路及部分定量评价成果。理论和实践表明,煤炭开发活动具有较强的时间持续性、空间扩展性,开发周期长,对矿区资源环境系统扰动形式多,影响来源广,机制复杂。在可持续发展的要求下,传统煤炭开发环境影响评价暴露了许多自身的缺陷,进行累积效应分析研究具有必要性、迫切性及可行性。     

基于Enter-PLSR的高光谱晋华宫矿南山煤矸石山景区土壤有效氮估测

土壤有效氮是反应土壤肥力的一个重要指标。高光谱技术对土壤有效氮进行监测和评价可以为土地复垦和生态修复提供指导性的动态信息。针对国家矿山公园高光谱有效氮监测研究的空白和偏最小二乘回归(PLSR)计算效率问题,利用ASD FieldSpec 3光谱仪采集了晋华宫矿南山煤矸石山景区(晋华宫矿国家矿山公园组成部分),30个碱化栗钙土土样350～2 500 nm波段的光谱曲线,研究了土壤光谱与土壤有效氮含量之间的关系。对土壤反射率光谱进行一阶微分和倒数的对数变换,然后在提取特征吸收波段的基础上,分别进行PLSR和进入法-偏最小二乘回归(Enter-PLSR)建立估算模型并检验。结果表明Enter-PLSR估算模型在保证与PLSR估算模型相近准确度的情况下,自变量从122个降低到12个,大大提高了计算效率,在填补国家矿山公园高光谱有效氮监测研究空白的同时弥补了PLSR方法计算效率的不足。     

基于ArcSDE的矿山地测信息系统的研究

基于ESRI公司的ArcSDE，针对矿山地测管理信息系统的构成和信息特点，将GIS空间数据融入关系数据模型，进行了地测空间信息的分析和地测空间数据库的设计，提出了矿山地测信息系统的总体目标和实现方法。     

基于Wi-Fi/气压计组合楼层定位

针对目前大多数楼层识别方法由于未考虑楼梯间的活动识别,在楼梯处楼层定位结果来回切换的问题,本文提出了一种基于Wi-Fi/气压计组合的楼层定位方法。在平面楼层离线建立指纹库,并用基于密度聚类（Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise,DBSCAN）算法对指纹库进行聚类,区分不同区域的信号特征,在线接收信号与指纹库进行匹配识别楼层。在楼梯间用气压计进行上下楼活动识别,活动识别融合了步频检测,以应对突然运动状态的改变导致的误判。结果显示,在平面楼层本文的方法较基本楼层识别方法准确率提高;在楼层过渡部分能有效识别上下楼活动,解决了楼梯间楼层来回切换问题,融合步频检测后能有效剔除人运动状态改变导致的误判。实验表明本文的楼层定位方法能有效应对复杂环境的楼层定位需求,且完备性较强。     

平顶山市生态足迹的动态测度与分析

生态足迹是近来测度生态可持续发展的一种定量方法.以平顶山统计年鉴为主要数据来源,运用该方法,对平顶山市2000～2005年的生态足迹进行了时间序列的测度.分析了其组成特征和变化规律,针对平顶山市生态需求与供给之间的矛盾及其变化趋势,给出了改善平顶山生态环境状况的建议.