基于Blender的地震波传播三维模型构建及其仿真研究

地震作为破坏性极大的突发性自然灾害之一,是由地壳运动快速释放能量所引发,针对该类灾害的防灾减灾教育显得尤为重要。为了直观形象地展示地震波的产生与传播过程,基于开源软件Blender进行了地震波传播路线三维模型的快速构建、地震波传播过程仿真等研究。具体内容包括:首先基于Blender软件和Python编程语言耦合开发,形成了以Blender软件为核心的建模平台;其次利用Blender提供的波浪修改器和Python模型自动生成模块,通过手动操作与脚本语言运行两种方式对模块快速处理,实现了地震波传播三维动态可视化模型的快速构建;最后利用上述方法对地震波实体波P、S波的波动效果进行了动态仿真和分析。通过对Blender软件开发的地震场景构建、地震灾害仿真等典型案例进行了介绍,验证了该研究方法的实用性及有效性。结果表明,上述方法可以快速实现灾害场景与过程的快速构建与仿真,为未来可进一步研究开发交互式地震灾害仿真模拟平台提供思路。该方法自动化程度高、效果良好,且具有开发要求低、可扩展性强等特点,对地震等灾害预测预报具有一定意义。     

改进平行坐标系框架下的多维电磁态势展现

针对传统三维空间显示框架难以对电磁态势中多个维度信息进行有效可视化展现的问题,提出了一种基于改进型平行坐标系框架的多维电磁态势展现方法.对传统的平行坐标系方法进行了改进,提出了数据项拟合、定量映射、自适应时间滑窗、空间精确划分4个部分的算法理论模型.其中基于贝塞尔曲线的数据拟合用以解决各维度间数据项连接时的数据遮蔽混淆以及电磁态势各个维度之间信息关联不清晰的问题.为了将电磁态势的多个维度的信息定量映射到平行坐标系中,提出并设计了电磁态势基本维度的量化策略方法模型;提出了自适应步长的时间滑窗机制,能够有效调整电磁态势展现时间间隔,使其能够充分适应电磁环境的动态变化;设计了针对空间区域划分精度的目标函数,基于此定量分析了空间离散化的准确度和时间开销之间的关系.实验结果表明改进后的平行坐标系方法能够快速、有效地展现复杂的多维电磁态势信息,提出的贝塞尔曲线绘制能够优化显示总体电磁态势中的重要维度的信息,以更清晰、更精确、更便于理解的方式展现复杂电磁态势数据的分布特征和关联关系.     

基于3D打印技术的岩体复杂结构与应力场的可视化方法

准确表征与直观显示岩体复杂的内部结构与应力场是解决诸多地下工程问题的基础和关键.本文运用CT成像、三维重构和3D打印技术制备了包含复杂裂隙的天然煤岩模型,借助三维应力冻结和光弹技术,直观定量地显示了单轴压缩载荷作用下复杂裂隙煤岩内部的应力场分布特征.研究表明:通过3D打印技术制备的煤岩模型具有与天然煤岩一致的裂隙结构特征;3D模型的单轴抗压强度、弹性模量和泊松比等力学性能指标接近于天然裂隙煤岩;在不连续裂隙周边的高应力分布区域以及应力级差等方面,3D模型的实验结果与数值模拟结果具有较好的一致性;该方法能够直观定量地显示不连续不规则裂隙对煤岩的强度、变形以及应力集中区的影响.3D模型打印与应力冻结技术相结合为实现地下岩体内部复杂结构与三维应力场分布的定量表征与可视化,以及印证数值模拟结果提供了新途径.     

基于ArcEngine和钻孔数据的三维地表层建模与可视化

钻孔是获取地层信息最直观、准确和详细的手段,地层的内部构造可以通过钻孔信息应用三维建模方法表达出来.为了保证隧道施工安全,实现盾构隧道顶部地表层的可视化,提出了一种基于钻孔数据构建三维地层模型的方法:首先应用ArcEngine对钻孔数据进行预处理,得到钻孔的空间信息;基于三维约束Delaunay四面体化算法和预处理后的离散钻孔信息构建TEN(四面体格网)模型;在ArcEngine的平台调用数据库中的钻孔数据、地表层属性等信息,实现地表与钻孔信息的三维显示、信息查询和地层分析等功能.     

微压印中抗蚀剂填充行为研究

为了提高微压印的质量,改进工艺参数优化模具结构,对微压印抗蚀剂的填充行为进行了数值计算和可视化实验研究。实验在三维离焦数字粒子图像测速系统中进行,由此提取了抗蚀剂中的荧光示踪粒子的坐标,通过时间解析算法获得了示踪粒子的三维粒子场,利用粒子跟踪测试技术获得了示踪粒子的速度场。数值模拟中采用了计算流体动力学软件,同时考虑了表面张力和接触角等因素,并根据模具特征划分了不同的压印区域,以分析、预测压印模型中的抗蚀剂填充行为。研究结果显示:数值模拟与实验结果吻合较好,抗蚀剂速度最大值在模具尖角与支撑基板之间,抗蚀剂速度水平方向上的实验最大误差为6.6%,竖直方向上的最大误差为9.6%;模具侧壁下方粒子运动轨迹的演化方向决定着抗蚀剂的体积转移方向和最终的填充形貌。该结果可为深入研究微压印中抗蚀剂流动提供参考。     

Visualization of Biomolecular Networks’ Comparison on Cytoscape

Similarities and dissimilarities between biomolecular networks cannot be intuitively recognized even after the development of several comparison algorithms because of the lack of visualization tools. In this paper, an integrated tool kit named Biomolecular Network Match（BNMatch） is designed and developed based on Cytoscape—a popular and open-source tool for analyzing and visualizing networks. BNMatch integrates the comparison of the outputs of algorithms used for processing biomolecular networks and expresses the matching data between them by defining similar vertices and links with similar attributes. Moreover, in order to maintain consistency, their counterparts in other networks change when the nodes and edges in one of the compared networks are changed. It becomes easy for users to analyze similar networks by invoking comparison algorithms and visualizing the matching data between the networks using BNMatch.     

国内竞争情报研究的结构特征与热点透视 ——基于CNKI的文献计量及可视化分析

以1999-2019年CNKI收录的竞争情报文献为来源,运用CiteSpace软件对竞争情报领域研究的热点问题及重点内容进行挖掘分析,通过绘制载文期刊、发文作者以及高频关键词等知识图谱,揭示竞争情报研究主题的演化规律并探讨未来研究方向.研究表明,学者、研究机构呈现出"大分散,小集中"的结构特征;大部分学者、研究机构之间形成了合作关系网络,但是仍存在部分学者和研究机构单独研究的现象;由竞争情报衍生出产业竞争情报、技术竞争情报等,而大数据和人工智能成为近年来竞争情报研究的热点.     

基于MAPGIS组件集成开发应用软件的研究

针对传统的GIS软件开发在系统集成上存在着整合性差、自带二次开发语言难以开发复杂的应用模型等缺陷，阐述了基于OLE／ActiveX的GIS组件技术，探讨了将可视化软件开发工具VB和MapGIS地理信息系统提供的二次开发组件集成一体，开发应用软件的方法，并给出示例。     

基于PC系统的快速体绘制实现

由于体绘制算法需要强大的计算能力，通常在PC系统上难以实现满足交互式应用的绘制速度，因而阻碍了其应用普及。该文使用Shear-Warp体绘制算法，结合Intel公司的SSE2扩展指令对整个绘制过程进行加速，实现了基于中高档PC系统对256*256*256体数据的实时快速体绘制技术。     

基于CMS的隐患空区三维特征信息获取

在三维激光扫描原理基础上,针对井下不同作业环境提出了相适应的隐患空区激光探测系统(CMS)现场探测方法,即空区底部探测、封闭空区探测和通过空区上部通道探测.针对探测原始数据格式及其特点,研究了CMS空区探测点云数据过滤与探测数据拼接的原理,提出了多点扫描数据的拼接方法,实现了空区探测原始点云数据格式的转换,为建立空区三维实体模型提供了数据基础.结合Delaunay三角网剖分法,提出采用矿业软件Surpac构建可视化程度更高、可编辑性更强和实用性更好的空区三维模型方法,并将该技术成功应用于广西高峰矿复杂隐患空区三维特征信息获取及其可视化中.研究表明,采用该方法获取的空区三维特征信息为矿山实施空区评价与治理、开采质量控制、资源有效回收方案制定提供了技术支持.