摘要：The structure of global lithosphere is very important to the scientific researches of tectonic movement, geodynamic process, mantle convection, resource exploration, and disaster prevention and reduction. Three-dimensional (3D) spatial modelling and visualization is an effective tool for lithosphere researches. However, both the isoline/profile methods and the Euclidean-based 3D modelling methods cannot meet the requirement of real 3D modeling of global lithosphere, whereas the recently developed global 3D grid methods have some defects on grid design, such as grid shrinkage, overlapping, non-orthogonality, and nonlatitude-longitude consistency. In this paper, Spheroid Degenerated-Octree Grid (SDOG), a non-overlapping, non-shrinking, orthogonal, latitude-longitude consistent grid in the spheroidal manifold space, was chosen as the basic grid for global lithosphere 3D modeling and visualization. The SDOG-based methods of spatial representation and modelling of lithosphere were proposed. A multi-scale model of lithosphere was designed, and the multi-scale modeling and multi-mode visualization were realized at the full advantages of SDOG in multi-hierarchical and multi-resolution and the properties of lithosphere in multi-semantic. It shows that (1) the SDOG-based method has not only overcome the defects of the current global 3D grid, but also reflected the spherical features of lithosphere more realistically and naturally than the traditional methods, providing a novel solution for global modeling, numeric simulating, and data sharing of lithosphere; and (2) more detailed plates division, more precise geo-layer structure, plates boarder and surface concave-convex, and more rich lithosphere properties are revealed as the scale-model moves on.

摘要：基于球体退化八叉树格网的地球系统空间格网（SDOG—ESSG）是地球系统科学与空间信息领域的重要的研究工具和手段。sDOG-ESSG格网码与现有空间参考相互转换的关键问题即球体坐标系与sDOGEs—SG格网码的正向转换与逆向转换的算法。通过引进6种列一行一层坐标系并导出有关计算公式，借鉴Morton码行列二进制位交错的特性，分别设计了正向转换与逆向转换算法过程，在此基础上，理论分析并实验验证了两算法的时间效率。结果表明，两转换算法非常高效，其时间消耗基本与SDOG-ESSG的主剖次和副剖次呈线性关系，时间复杂度为O（n）；在PC环境下，每秒能实现106^-102^次的转换运算，1次转换相当于101^～102^次的除法运算。

摘要：在总结已有方法优缺点的基础上,根据平洞勘察的特点和要求提出一种新的勘察手段:平洞摄影成像测量系统。系统采用摄像头等光学测量仪器和编码器、罗盘等定位设备达到坐标测量的目的。首先介绍该系统所依据的基本原理,在此基础上分析系统各部件的运行过程及结构设计依据,根据原始数据的特点给出错误数据过滤和误差校正的方法;然后通过系统的光路分析得出数字化平洞的数学模型,最后展示并分析现场试验的结果,根据存在的问题提出下一步工作的方向以及需要解决的关键难题。

摘要：煤炭在相当长时间内依然是我国最重要的能源资源,为预测未来我国能源消费结构,尤其是煤炭消费需求,以更好的指导煤炭工业发展,系统分析了中国近20a经济发展、各分能源消费、能源弹性系数等变化特点,根据变化情况对经济发展、能源消费和弹性系数等进行了阶段划分。采用弹性系数法预测了2025年中国能源消费总需求;提出了煤炭等各分能源增量对能源消费弹性系数贡献值的概念和计算公式,并采用分能源增量贡献值法测算了2025年我国煤炭、石油、天然气和非化石能源消费需求。研究表明:2000—2025年,我国经济发展可划分为规模速度型、中高速增长型和质量效率型增长3个阶段;能源消费总量可划分为更多依靠高耗能重工业的粗放发展、粗放发展向高质量发展过渡和新常态高质量发展3个阶段;能源消费弹性系数以及分能源增量贡献值也明显呈现出3个阶段特征。研究认为2025年中国能源消费需求为55亿~56亿t标准煤。其中,煤炭、石油、天然气、非化石能源消费需求分别为28亿~29亿t标准煤、11亿t标准煤、6亿t标准煤、10亿t标准煤,分别占能源消费总量的50%~52%,20%,11%,18%。中国能源消费结构将进一步优化,煤炭占比由2007年最高72.5%降至2018年59%,2025年进一步降到50%~52%;非化石能源占比由2018年的14.3%增加至2025年的18%。

摘要：近年来,仿照交流FACTS的思想,提出了直流FACTS的概念,并系统地研究了直流电压补偿器、直流潮流控制器、直流故障限流器等直流FACTS装备及其在电网中的应用特性。为进一步提升直流FACTS装备的性价比,借鉴交流FACTS多功能复用的研究成果,提出了一种串并联接入直流线路的新型多功能复合控制器拓扑结构,使其同时具备电压补偿、潮流控制和故障限流阻断等多种功能。对多功能复合控制器的运行机理和主电路参数设计进行研究,同时仿真和实验验证了该拓扑在直流线路应用的可实现性。

摘要：元胞自动机结构简单且具备模拟复杂系统的能力,已被广泛应用于大气、流体力学、地球物理等领域。然而,现有元胞自动机以欧氏空间为约束进行地球系统过程模拟,忽略了地球重力等天然约束,导致计算过程中元胞状态的传递方向与真实运动的趋势方向不相符,一定程度上扭曲了最终的模拟结果。本文提出了地球系统元胞自动机这一概念,并从元胞表达及构建、邻居模型等方面设计了基于SDOG-ESSG格网的地球系统元胞自动机框架。由于演化规则取决于不同的应用,因此本文进一步以地壳的热传递为例,通过对热力学方程离散化设计了相应的演化规则。最后,借助公开的数据源开展了地壳热传递元胞自动机模拟的初步试验,并与一定区域下的数值模拟结果展开了比对。试验表明,与数值模拟方法相比,本文方法的模拟结果相对误差控制在27%以内,具备一定程度的可行性,可作为地球系统过程模拟的一种新思路。

摘要：为了给双车道公路附加车道设计与施工提供参考依据,开展了双车道公路附加车道设置长度、宽度及纵坡度研究。基于交通仿真数据,构建了双车道公路附加车道等宽段长度与交通量、行驶车速的关系模型,结合不同设计速度与地形条件下双车道公路设计通行能力分析,计算给出了对应不同设计速度与地形条件的双车道公路附加车道等宽段长度建议值。基于车辆行驶安全性分析,提出了双车道公路附加车道宽度的计算公式,根据驾驶人侧向车间距选择问卷调查统计结果,计算给出了对应不同设计速度的双车道公路附加车道宽度建议值。基于汽车上坡行驶时的受力分析,给出了坡长与纵坡度的简化关系式,并计算给出了对应不同设计速度与海拔高度的双车道公路附加车道最大纵坡度建议值。

摘要：针对钢筋混凝土T形桥墩盖梁开裂问题,以某城市大型立交桥中钢筋混凝土T形桥墩的检测试验结果为基础,采用三维仿真数值模型,分析了钢筋混凝土T形桥墩盖梁的开裂机理。研究结果表明:钢筋混凝土T形桥墩的盖梁开裂问题,一般是由于其自身内部拉应力超出混凝土材料的抗拉强度允许值造成的,属于结构性裂缝,设计中应予以重视。这类桥墩盖梁的内部应力情况复杂,采用通常的空间杆系模型难以掌握其内部应力状态,设计中应采用三维仿真数值模型分析。此外,从盖梁开裂机理的角度,探讨了相应的设计对策。

摘要：介绍了基于地理信息系统的金矿安全生产指挥系统的基本功能和总体结构,开发了基于地理信息系统和大屏幕为主要平台的金矿综合指挥系统、关键技术及实现方法。应用实践表明,系统保证了矿山安全信息收集筛选、分析处理,实现了矿山安全信息网络化管理,为矿山安全信息长效管理机制的建立和决策提供了有力的支持。

摘要：针对新时期下我国煤炭资源安全稳定供给难题,系统分析了煤炭资源存在的开发供给不均衡、需求变化不确定等矛盾,剖析了提升煤炭高质量稳定供给能力存在的主要问题,提出了煤炭智能柔性开发供给技术体系与建设思路。系统分析了煤炭智能柔性开发供给体系的技术内涵与特征,提出了综合考虑煤矿生产能力柔性系数与煤炭运销能力柔性系数的煤炭开发供给柔性度的概念,采用运筹学等方法建立了煤炭智能柔性开发供给响应模型,基于物联网、区块链等技术建设全国煤炭供需监测预警平台(中心),采用分布式技术对煤炭全产业链数据进行监测分析,预测煤炭开发供给柔性度,确定由煤矿、运销中心和消费区组成的供应链最优供给方案。分析了构建煤炭智能柔性开发供给体系的核心要素,研究了基于全国煤炭供需监测预警平台(中心)的煤炭智能柔性开发供给支撑技术体系,主要包括生产端支撑技术、运输端支撑技术、消费端支撑技术与基础平台支撑技术,提出了煤炭智能柔性开发供给运行模式。