第24卷第2期 岩 土 力 学 Vol.24 No.2 2003年4月 Rock and Soil Mechanics Apr. 2003
收稿日期：2002-01-25
作者简介：易达，男，1977年生，现为上海交通大学博士研究生，主要从事岩土工程方面的研究。
文章编号：1000－7598－(2003) 02―0254―04
地表剥蚀作用对地应力场反演的影响
易 达, 陈胜宏
( 武汉大学 水利水电学院， 湖北 武汉 430072)
摘 要：岩体自重和剥蚀作用都是形成岩体初始应力场的重要因素。在地应力回归分析中，反演所得岩体重度往往大于实测重度。通过算例说明，地表剥蚀作用因素是导致该结果的主要原因，并分析了由此产生的一些工程应用问题。 关 键 词：自重；剥蚀；初始应力场；反分析 中图分类号：TU441.3 文献标识码：A
Effect of the earth’s surface denudation on the initial
stress back analysis of rock masses
YI Da, CHEN Sheng-hong
( School of Water Resources and Hydropower ，Wuhan University ，Wuhan 430072, China )
Abstract: The gravity of rock masses and denudation are important factors in the construction of initial stress field. The unit weight got by the conventional back analysis is usually larger than that obtained by the test in-situ. An example is studied to show that such phenomenon results from the earth's surface denudation. Based on the result ，some engineering practical problems are explored. Key words: gravity;denudation;initial stress field;back analysis
1 前 言
工程实践表明，初始地应力不但是影响岩体力学性质的重要控制因素之一，而且是在岩体所处环境条件发生改变时引起变形和破坏的重要力源之一。因此，初始地应力场的确定历来是岩石力学的一个重要课题[1～11]。
近20年来，随着岩石力学量测技术的发展，人们已能获得较为可靠的实测地应力值。因此，随之出现了许多以实测应力为基础，然后，依据某种数学模式来推求初始应力场的方法。例如：郭怀志、马启超等提出用有限元数学模型回归分析初始应力场的方法[3]，使初始应力场的计算进入了一个新阶段。进一步的发展则是人工智能的引入[4，11]。 在初始地应力的研究中人们发现，虽然岩体初始应力场的形成因素众多，但主要还是由岩体自重、地质构造运动和剥蚀决定。在常规的反演分析中，由于剥蚀作用难以合理考虑，因此，通常只考虑岩体自重和地质构造运动(用计算域的边界力或位移表示)。
以重力因子表示反演重度与实测重度的比值。在初始应力场的反演中发现，重力因子往往大于1，即反演所得岩体重度大于实测重度。这一现象未得到合理解释，常引起研究者和工程师的困惑。本文运用有限元数学模型回归分析法，考虑自重、剥蚀和构造作用，对算例进行了分析，得出地表剥蚀作用是导致重力因子大于1的主要原因。
2 常规有限元数学模型回归分析法[2
～4]
2.1 有限元计算模式
首先，根据地形地质勘测资料确定有限元计算模型和计算域，这一步和有限元正算法完全一致。计算域选取应合理，选取计算域是否正确，将直接影响计算效果。
形成初始应力场的岩体自重、地质构造运动因素是通过施加不同的边界条件来实现。自重的构成以图1(a)表示，计算中采用岩体单位重度。构造运动作用力的构成如图1(b)、1(c)、1(d)所示，通过在边界上施加单位力p 或位移u 来体现，但反映构造运动作用力的最终值决定于p 或u 与相应的回归系
第2期易达等：地表剥蚀作用对地应力场反演的影响255
岩 土 力 学 2003年
的为开挖单元)。取河谷不同位置的若干点作为实际测点，其对应的应力值看作实测值，依据这几个“实测点”的应力值对河谷进行二维初始应力场的回归分析。基本初始应力值为河谷在?′= 2.5 kN/m 3和V ′=1 MPa 分别单独作用下的应力值，均不考虑剥蚀作用。
用于反演分析的初始应力测值和基本初始应力值如表1所示。
无地表剥蚀作用情况下，计算得回归系数?
b ′=1.000 7，V b ′= 2.999 5，回归系数?b ′即为重力因子。有地表剥蚀作用情况下，计算得回归系数?b ′=1.105 8，V b ′= 2.969 6，此时重力因子为1.105 8，大于无剥蚀作用情况下得到的重力因子1.000 7。根据式(2)，可算得各实测点的应力反演值，计算结果如表2所示。
（a ）无剥蚀 （b ）有剥蚀
图3 边界条件及测点布置
Fig.3 Boundary conditions and the layout of surveying
points
表1 用于反演分析的初始应力测值和基本初始应力值 Table1 Initial stresses and basic initial stresses used in the
back analysis
(MPa)
应力值
实测 点号
y σ z σ yz τ 实测值(无剥蚀) -2.959 973 -1.113 686 -0.040 554 实测值(有剥蚀) -2.940 078 -1.214 175 -0.054 067 Δ -0.023 911 -1.060 532 0.009 123 1#
基本初 始应力
V
-0.978 809 -0.017 582 -0.016 449 实测值(无剥蚀) -2.939 158 -1.174 628 -0.030 542 实测值(有剥蚀) -2.911 619 -1.287 029 -0.040 637 Δ -0.028 297 -1.065 275 0.006 281 2#
基本初始应力
V
-0.970 462 -0.036 176 -0.012 191 实测值(无剥蚀) -2.927 690 -1.210 195 -0.016 272 实测值(有剥蚀) -2.895 888 -1.329 857 -0.021 250 Δ -0.030 785 -1.067 350 0.002 434 3#
基本初 始应力
V
-0.965 842 -0.047 258 -0.006 192
表2 初始应力测值与反演应力值的比较 Table2 Comparison between initial stresses and
stresses got in the back analysis
(MPa)
有剥蚀 无剥蚀
实测 点号
实测值 反演值 实测值 反演值 y σ-2.940 078 -2.933 090-2.959 973 -2.959 840z σ -1.214 175 -1.224 910 -1.113 686 -1.114 050 1#
yz τ -0.054 067 -0.038 759 -0.040 554 -0.040 209 y σ
-2.911 619 -2.913 150
-2.939 158 -2.939 190 z σ -1.287 029 -1.285 370 -1.174 628 -1.174 570 2# yz τ -0.040 637 -0.029 257 -0.030 542 -0.030 281 y σ
-2.895 888 -2.902 190
-2.927 690 -2.927 820 z σ -1.329 857 -1.320 570 -1.210 195 -1.209 890 3#
yz τ
-0.021 250
-0.015 696
-0.016 272 -0.016 137
由表2中数据可以发现，反演值与实测值的接
近程度很好。
分析此算例，可得到如下结论: (1) 基本初始应力场不考虑地表剥蚀作用因素，“真实初始应力场”的形成与剥蚀作用无关时，反演所得重力因子近似等于1。
(2) 基本初始应力场不考虑地表剥蚀作用因素，“真实初始应力场”的形成与剥蚀作用有关时，反演所得重力因子大于1。
(3) 可利用不考虑地表剥蚀作用因素的基本初始应力场对形成因素与剥蚀有关的“真实初始应力场”进行成功反演。
4 结 语
本文研究表明，地表剥蚀作用因素是导致常规初始应力反演中重力因子大于1的原因。根据该成果建议：
(1) 假定远古地形，在计算基本初始应力场时进行剥蚀模拟计算，远古地形的参数进入公式(1)、(2)，作为变量在回归分析中加以考虑。按此方法得出的地应力场较为准确，且在全计算域内有效。
(2) 若不能考虑剥蚀作用，也可仅考虑自重和构造作用进行回归分析，但重力因子会大于1，且不宜用所有测点去拟合地应力场，然后用于各部位(边坡，地下洞室)的分析计算，而应当：① 进行边坡和坝肩分析时，宜用近地表测值反演。由于近地表受剥蚀作用影响大，故重力因子会较大，但反演的近地表的地应力是合理的，满足边坡和坝肩分析的要求；② 在进行深埋地下洞室分析时，宜采用深部相关部位的测值进行反演。此时，由于该部位受剥蚀影响不大，重力因子可能接近于1，但反演的深部地应力场是合理的，满足洞室分析的需求。
V
V
1#
?
2# ?3#
?
1#
?
2#
?
3#
?
下转第 261页
256
第2期 王媛等：轴对称岩土体结构在多向荷载下的液固耦合问题
布等值线图，可以看出，应力并不是均匀分布，但基本上对称分布，对于试样两端，由于受固定约束的影响，应力值较大，试样中部的轴向应力值也较大，外侧处的值略小于内部点处的值，而试样中部的剪应力基本为零。
图6所示为试样轴向位移达8 % H 时的应变分布等值线图。可以看出，应变也并不是均匀分布，但仍基本上按对称分布。同时可以看出，试样剪应变和体应变的值较小，试样中部处径向应变、环向应变和轴向应变的数值较大，由于试样的侧向膨胀，使得外侧应变要大于内部应变。
6 结 语
本文对轴对称饱和土体在多向荷载下的液固耦合问题进行了研究，建立了相应的有限元分析方法，还考虑了液相的可压缩性。所研究的耦合问题，主要体现在渗流方程中增加了体变的影响，未直接反映渗透系数随应力的变化，事实上如果需考虑这一点的话，只是式（33）中的[S ]矩阵和}{F ?矩阵是与应力有关的，本文方法仍然是适用的。不仅适用于饱和轴对称土体试样在各种外荷和排水条件下的力学试验过程的模拟，也可应用于桩基工程等轴对称受力状态的研究，以及轴对称等效连续裂隙岩体渗流与应力之耦合作用的结果预测。
参 考 文 献
[1] Biot M A. General theory of three-dimensional
consolidation[J]. J. Appl. Physics, 1941,12: 155－164.
[2] Zienkiwicz O C. The coupled problems of soil-pore
fluid-external fluid interaction[A]: Fifth International Conference on Numerical Methods in Geomechanics[C]. Nagova. 1985. 1 731－1 740.
[3] Gatmiri Behrooz, Delage Pierre. Formulation of fully
coupled thermal-hydraulic-mechanical behavior of saturated porous media-numerical approach[J]. International Journal for Numerical & Analytical Methods in Geomechanics , 1997, 21(3): 199－225.
[4] Ranbir S, Sandhu. Finite element analysis of coupled
deformation and fluid flow in porous media[A]: MARTINS
J. B., Numerical methods in
Geomechanics [C]. Dordrecht, Holland: D. Reidel Publishing Company, 1981. 203－227.
[5] Borja Ronaldo I, Tamagnini Claudio, Alarcon Enrique.
Elastoplastic consolidation at finite strain, Part 2: Finite element implementation and numerical examples[J]. Computer Methods in Applied Mechanics & Engineering , 1998, 159 (1-2): 103－122.
[6] Zienkiewicz O C, Taylor R L. The Finite Element
Method[M]. New York, USA: McGraw-Hill Book Comp-any , 1989. 1－600.
[7] David Muir Wood. Soil behavior and critical state soil
mechanics[M]. Cambridge: Cambridge University Press , 1990. 112－136.
上接第256页
参 考 文 献
[1] 李四光. 地质力学概论[M]. 北京: 科学出版社, 1962. [2] 丰定祥, 谷光荣, 杨家岭, 等. 关于地下工程有限元分
析中初始地应力场的假定[J]. 地下工程, 1982, (2) : 20－27.
[3] 郭怀志, 马启超, 薛玺成, 等. 岩体初始应力场的分析
方法[J]. 岩土工程学报, 1983, 5(3): 64－75.
[4] 易达, 徐明毅, 陈胜宏. 遗传算法在岩体初始应力场反
演中的应用[J]. 岩石力学与工程学报 , 2001, 20 (2) : 1 618－1 622.
[5] 陆述远. 高等水工结构[M]. 北京:中国电力出版社,
1999.
[6] 张有天, 胡惠昌. 地应力场的趋势分析[J]. 水利学报,
1984, (4):31－38.
[7] 朱伯芳. 岩体初始地应力反分析[J]. 水利学报 1994 ,
(10): 31－35.
[8] 杨林德, 冯紫良, 朱合华, 等. 岩土工程问题的反演理
论与工程实践[M]. 北京:科学出版社, 1996.
[9] 孙均, 蒋树屏, 袁勇, 等. 岩石力学反演问题的随机理
论与方法[M]. 汕头:汕头大学出版社, 1996.
[10] 庞作会, 陈文胜, 邓建辉, 等. 复杂初始应力场的反分
析[J]. 岩土工程学报, 1998, 7(4): 44－47.
[11] 冯夏庭. 智能岩石力学导论[M]. 北京: 科学出版社,
2000.
261
地应力及其分布规律 1 、地应力的基本概念 地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。广义上也指地球体内的应力。它包括由地热﹑重力﹑地球自转速度变化及其他因素产生的应力。 地应力是各种岩石开挖工程变形和破坏的根本作用力；是确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析，实现开挖设计和决策科学化的必要前提条件。此外地应力状态对地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油井的稳定性、核废料储存、岩爆、煤和瓦斯突出的研究以及地球动力学的研究等也具有重要意义。 2、地应力的成因 产生地应力的原因是十分复杂的，地应力的形成主要与地球的各种动力运动过程有关，其中包括：板块边界受压、地幔热对流、地球内应力、地心引力、地球旋转、岩浆浸入和地壳非均匀扩容等。另外，温度不均、水压梯度、地表剥蚀或其它物理化学变化等也可引起相应的应力场。其中，构造应力场和自重应力场为现今地应力场的主要组成部分。 当前的地应力状态主要由最近的一次构造运动所控制，但也与历史上的构造运动有关。由于亿万年来，地球经历了无数次大大小小的构造运动，各次构造运动的应力场也经过多次的叠加、牵引和改造，另外，地应力场还受到其他多种因素的影响，造成地应力状态的复杂性和多变性， 地应力成因之一：地幔热对流（图1、图2） 地应力成因之一：板块边界受压（图3）
地应力成因之一：岩浆浸入（图4） 3、地应力的影响因素 地壳深层岩体地应力分布复杂多变，造成这种现象的根本原因在于地应力的多来源性和多因素影响，但主要还是由岩体自重、地质构造运动和剥蚀决定。1)岩体自重的影响 岩体应力的大小等于其上覆岩体自重，研究表明：在地球深部的岩体的地应力分布基本一致。但在初始地应力的研究中人们发现，岩体初始应力场的形成因素众多，剥蚀作用难以合理考虑，在常规的反演分析中，通常只考虑岩体自重和地质构造运动 2)地形地貌和剥蚀作用对地应力的影响 地形地貌对地应力的影响是复杂的，剥蚀作用对地应力也有显著的影响，剥蚀前，岩体内存在一定数量的垂直应力和水平应力，剥蚀后，垂直应力降低较多，但有一部分来不及释放，仍保留一部分应力数量，而水平应力却释放很少，基本上保留为原来的应力数量，这就导致了岩体内部存在着比现有地层厚度所引起的自重应力还要大很多的应力数值。 3)构造运动对地应力的影响 在地壳深层岩体，其地应力分布要复杂很多，此时由于构造运动引起的地应力对地应力的大小起决定性的控制作用。研究表明：岩体的应力状态，一般其铅垂应力分量是由其上覆岩体自重产生的，而水平应力分量则主要由构造应力所控制，其大小比铅垂应力要大得多。 4)岩体的物理力学性质的影响 从能量的角度看，地应力其实是一个能量的积聚和释放的过程。因为岩石中地应力的大小必然受到岩石强度的限制，可以说，在相同的地质构造中。地应力的大小是岩性因素的函数，弹性强度较大的岩体有利于地应力的积累，所以地震和岩爆容易发生在这些部位,而塑性岩体因容易变形而不利于应力的积累。 5)水、温度对地应力的影响 地下水对岩体地应力的大小具有显著的影响，岩体中包含有节理、裂隙等不连通层面，这些裂隙面里又往往含有水，地下水的存在使岩石孔隙中产生孔隙水压力，这些孔隙水压力与岩石骨架的应力共同组成岩体的地应力。温度对地应力的影响主要体现在地温梯度和岩体局部受温度的影响两个方面。由于地温梯度而产生的地温应力，岩体的温度应力场为静压力场，可以与自重应力场进行代数迭加，如果岩体局部寒热不均，就会产生收缩和膨胀，导致岩体内部产生应力。4、地应力的分布规律
《内力作用和外力作用》教案 淮南第28中学万其兵 一.教材分析 （一）课程标准要求： 1．结合实例，说明内力作用的能量来源及其表现形式，理解地壳运动是 塑造地表形态的主要作用方式。 2．说明外力作用的四种形式及其相互关系，尝试识别外力作用形成的不 同地貌。 3．建立内力和外力辩证统一，共同塑造地表形态的观点。 （二）．教材分析： 1．地位和作用 通过前三章内容的学习，学生掌握了地球的运动规律和圈层结构，知道了地球上最富动力的两大因子——大气和水。在这一节内容里将使学生进一步懂得大气和水是塑造地表形态的主要外力，本节通过具体的案例来说明内力与外力作用对地表形态塑造所起的不同作用。 2.内容分析 教材中这部分就从地质作用的能量来源的角度，讲述了内力作用和外力作用及其表现形式；又以地质作用不同的表现形式，来说明了激烈迅速的地质作用和极其缓慢的地质作用，从而使学生理解地表形态的变化及这种变化的时间尺度。 二.教学重点及难点 1 重点：地表形态的变化及其原因分析 2 难点（1）.外力作用各表现形式所形成的不同的地表形态。 （2）．内力、外力作用的关系。 三教学目标 (一).知识与技能 1．了解内力作用的能量来源和表现形式，理解内力作用对地表形态的影响。 2．使学生了解外力作用的表现形式，理解风化作用、侵蚀作用、搬运作用和沉积作用的概念和种类，以及它们所形成的各种地形； 3．了解外力作用的能量来源和表现形式，理解外力作用对地表形态的影响以及内、外力作用的相互关系，理解它们是如何推动地表形态的演化的。 (二)、过程与方法 1．能够阅读各种地貌示意图，判断地貌类型，并分析其成因。 ２．学会利用多幅景观图和示意图来比较说明不同陆地环境的地域差异及形成原因；(三)、情感、态度与价值观 1．通过分析各种地貌的成因，激发探究地理问题的兴趣和动机，养成求真、求实的科学态度。 2．树立事物之间是普遍联系的辩证唯物主义观点。 四教学方法 1.读图分析 2.多媒体课件 3.学生绘图训练 五教学过程设计 课前准备： 课前让学生先预习本节书内容，并要找出喜马拉雅山、夏威夷群岛、千沟万壑的黄土高原、
遥感原理与及应用 地表温度反演实验报告 专业：地理信息系统 班级： XXXXXXXX 姓名： XXX 学号： XXXXXX 成绩： 指导教师： XXX 2014年12月17日 一. 实验目的 1. 根据实际需要，学会在网上（如中国科学院遥
感与数字地球研究所数据共享网）下载研究区内的遥感数据； 2. 掌握在ENVI中实现简单的地表温度反演的原理与步骤。 二. 实验任务 1. 在中国科学院遥感与数字地球研究所数据共享网上订购并下载覆盖郫县的TM影像； 2. 在ENVI中实现简单的地表温度反演算法。 三. 实验数据 在中国科学院遥感与数字地球研究所数据共享网上下载的覆盖郫县地区的TM影像。
四. 实验原理 图1 TM 影像地表温度反演流程 1. 地表温度(Land Surface Temperature)反演公 式为: 2 1(1)K LST K In R ε=+， 其中，R m DN d =?+，2111607.76K W m sr m μ---=???，21260.56K K =。 2. 根据TM 辐射定标原理，热红外波段表观辐亮 度可以进一步写作: max min 6min 255L L R DN L -=?+， 其中LmaxBand6=15.303 , LminBand6=1.238。 3. 地表比辐射率ε为同温度下地表辐射能与黑体 辐射能的比率，其可以表示为: 1.0090.047(In )(0)NDVI NDVI ε=+>，
其中，4343 TM TM NDVI TM TM -=+，当0NDVI <=时(如水体)地表比辐射率取常数1。 五. 实验步骤 1. TM 数据下载 数 据查询和下载网址https://www.doczj.com/doc/0216280901.html,/query.html ，界面如图2 所示。 图2 中国科学院遥感与数字地球研究所数据共享 网址界面
第二节地球表面形态 第1课时力作用与地表形态 目标1了解、外力作用的能量来源、表现形式 目标2了解板块构造学说,理解板块运动与宏观地形的关系 目标3知道褶皱、断层的概念,了解火山的形成、结构和规模 目标4理解背斜、向斜、断层的判断方法及实践意义,理解山地对交通运输的影响 重点难点学法指导 重难点1:运用板块构造理论解释宏观地 图解法、案例分析法形的形成 重难点2:从、外力综合作用的角度分析 图解法 “背斜谷”“向斜山”的形成 一、不断变化的地表形态 1.力作用 (1)能量来源:地球部的①。 (2)表现形式:②、岩浆活动、地震。 (3)影响:使地表隆起或凹陷,形成高山、盆地等。 2.外力作用 (1)能量来源:地球外部的③。 (2)表现形式:④、侵蚀、⑤、沉积、⑥作用。 (3)影响:削低高山,填平盆地,使地表趋向平坦。 3.地形:是力与外力长期共同作用的结果。 二、力作用与地表形态 1.板块运动与宏观地形 (1)全球⑦分成六大板块,板块处于相对的运动状态。 (2)板块部比较稳定,板块交界处比较活跃,或者挤压碰撞,或者彼此分离。
(3)板块裂地区常形成⑧、海洋、海岭。 (4)挤压碰撞地区形成山脉、⑨、岛弧。 (5)地球陆的分布,大规模的山系、高原、平原的地貌格局,是运动的结果。 2.地质构造与地表形态 (1)概念:地壳运动留下的“”。 (2)褶皱 (3)断层 3.火山、地震活动和地表形态 (1)火山:火山锥、火山口。 (2)地震:地壳断裂和错动。 【答案】①热能②地壳运动③太阳能④风化⑤搬运⑥固结成岩⑦岩石圈⑧裂谷⑨海沟⑩板块 痕迹背斜成山向斜成谷 【重难点探究】 主题1板块运动与宏观地形 ?基础探究读世界六大板块分布图,回答下列问题。 (1)用彩色笔画出生长边界和消亡边界。 (2)结合教材图2-11,印度洋板块向什么方向运动?欧亚板块向什么方向运动?对地形产生了什么影响? (3)非洲板块是怎样运动的? (4)红海的面积变化说明了什么? 【答案】(1)图略。 (2)印度洋板块向东北方向运动,欧亚板块向东南方向运动。印度洋板块与欧亚板块互相挤压碰撞形成了世界上最高的喜马拉雅山脉和“世界屋脊”——青藏高原。 (3)非洲板块朝正北方运动,阿尔卑斯山脉的形成就是一个例证。 (4)红海面积在扩大说明了板块正在裂。红海位于非洲板块与印度洋板块之间,属于板块生长边界。伴随着板块之间的裂,红海面积不断扩大。
内力作用与地表形态教学设计 【学习目标】 知识与能力目标： 1、了解地质作用的含义； 2、了解内力作用的主要表现形式及对地表形态的影响； 过程与方法目标： 1、通过读图，能够正确判别地质构造的类型，并能利用地质构造的规律去指导生产实践，如储水、储油、开凿隧道等； 2、能够自己学会读图分析内、外力作用对地表形态的影响； 核心素养 1、培养学生探究自然界奥秘的科学精神，树立科学的人地观。【学习重点】造成地表形态变化的内力作用的表现形式及其对地貌的影响 【学习难点】地壳运动形成的地质构造 【学习方法】合作探究法、读图分析法、自主讨论法 【课型】新授课 【教学过程】 （课堂导入）刚才，我们通过图片看到了千姿百态的地质地貌景观，这些壮美的景观，有一个共同的特点，那就是他们都是在内力的主导作用下形成的。这也是我们这节课将要学习的内容，内力作用对地表形态的影响。 （教师活动）首先，我们来看一下本节课的教学目标，请一组的一位
同学来给大家朗读一遍。 （学生活动）朗读教学目标内容。 （教师活动）请大家阅读材料，回答问题。（请二组的一位同学来回答） （学生活动）内力作用地壳运动 （教师活动）除了地壳运动这种表现形式外，内力作用还有哪些表现形式呢？内力作用的能量又来源于哪里？对地表形态还有哪些影响呢？[出示表格]（请三组的一位同学来回答） （学生活动）学生回答表格内容。 【承转】（教师活动）在内力作用下，地壳处于不断运动之中，那么必然会在地壳的岩层中留下一些痕迹。我们把地壳运动引起的岩层永久性变形、变位，称为地质构造。常见的地质构造有：褶皱和断层。下面，请四组的一位同学来描述一下褶皱的形成过程。 （学生活动）在地壳运动产生的强大挤压力作用下，岩层发生弯曲变形，形成褶皱。我们一般把岩层向上拱起的部分称为背斜，在地貌上常常形成山岭；把岩层向下弯曲的部分称为向斜，在地貌上常常成为谷地或盆地。但是，有些背斜顶部因受张力作用，裂隙比较发育，容易遭受侵蚀而成为谷地，而向斜槽部因受挤压，岩层变得紧实，不易
单窗算法反演地表温度教程 1.1 算法原理 1.1.1 单窗算法 单窗算法(M Ｗ算法)是覃志豪于2001年提出的针对ＴM 数据只有一个热红外波段的地面温度反演算法。经过众多学者验证,单窗算法具有很高的反演精度，且同样适用于ＥTM ＋和land ｓat 8数据。公式如下: 式中,LS Ｔ为地表温度（Ｋ),T ｓｅns ｏr 是传感器上的亮度温度（K)，T a 是大气平均温度(K ）;a 、b 为参考系数，当地表温度为0-７0℃时,a = -６７.3５５351，ｂ = ０.４５860６；C 、D 为中间变量,计算公式为： 式中，为地表比辐射率,为地面到传感器的大气总透射率。 因此单窗算法反演地表温度的关键是计算得到亮度温度T senso 、地表比辐射率、大气透射率和大气平均作用温度Ｔa 。 1.1.2 参数计算 1.1. 2.1 辐射亮温计算 利用Pla ｎck 公式将图像像元对应传感器辐射强度值转换为对应的亮度温度值。公式如下 6666666666/)))1(()1((C T D T D C D C b D C a T a sensor s -++--+-- =
式中，T senso 为亮度温度值;λL 影像预处理后得到的光谱辐射值,单 位为 )/(2m sr m w μ??，K １ 、Ｋ2为常量,可由数据头文件获取。 计算图像辐射亮温之前，需采用辐射定标参数将像元灰度值DN 转换为热辐射强度值,公式如下： 式中,ＭL 为增益参数,A Ｌ为偏移参数，该参数可直接在影像通文件数据中获取，且ＥＮV Ｉ软件中已经集成,不需要自己在查找。 1.1. 2.2 地表比辐射率计算 根据覃志豪针对TM 影像提出的混合像元分解法来确定区域地表福辐射率。对于城市区域，我们简单的将其分为水体、自然表面和建筑表面三种,因此针对混合像元尺度上的地表比辐射率通过下式来估算： 式中,为混合像元的地表比辐射率；P V 为植被覆盖率；R Ｖ为植被的温度比率;R M 为建筑表面的温度比率; V 表示植被法地表比辐射率,ｍ表示建筑表面的地表比辐射率;d 表示辐射校正项。 根据覃志豪经验公式， V ＝０.986;m =0.97２。
考点8 内力作用与地貌、岩石圈物质循环 对应学生用书P017 (共30题，每题2分，共60分) [夯基础—确保大本营] [2018·阜阳模拟]下图为某区域地表400米以下的局部岩层剖面图。读图回答1～2题。 1．[考向地质构造]从上图看，该区域最有可能是( ) A．背斜 B．向斜 C．地垒 D．地堑 答案 B 解析由图可知，该区域在水平方向上的岩层呈现出中间新、两翼老的排列规律，应该为向斜。 2．[考向岩石的判断]图中甲岩石最有可能是( ) A．玄武岩 B．页岩 C．板岩 D．大理岩 答案 D 解析据图可知，甲岩石位于岩浆岩和沉积岩之间，并且该岩层不连续分布，故该岩石最有可能是石灰岩变质而形成的大理岩。 [2017·长沙联考]下图为我国某区域地质剖面图。读图完成3～4题。 3．[考向岩石]该区域曾发生多次岩浆活动，其中形成最晚的岩浆岩是( )
A．玄武玢岩 B．花岗岩 C．斑状花岗岩 D．变质火山岩 答案 A 解析从图中西北部看，花岗岩切穿了斑状花岗岩，说明花岗岩的形成晚于斑状花岗岩；从图示东南部看，玄武玢岩岩脉切穿了上下三个剥蚀面，而花岗岩则被中间那个剥蚀面所侵蚀，说明玄武玢岩的形成晚于花岗岩。综上可知，岩浆岩中玄武玢岩形成最晚。变质火山岩属于变质岩，不属于岩浆岩。 4．[考向地壳运动]据剥蚀面信息可知，该区域在地质历史上( ) A．一直处于缓慢的上升运动中 B．一直处于缓慢的下降运动中 C．西北部受水平挤压作用明显 D．东南部发生了多次升降运动 答案 D 解析剥蚀面由外力剥蚀而成。读图可知，该区域东南部有三个剥蚀面，说明东南部至少发生了3次升降运动。 [2018·天津红桥区模拟]读某峡谷形成的地质过程示意图，完成5～6题。 5．[考向岩石]峡谷岩壁从谷底到顶部出露的含有化石的成层岩层属于( ) A．沉积岩层 B．花岗岩层 C．玄武岩层 D．变质岩层 答案 A 解析具有层理构造和常含有化石是沉积岩的典型特征，故A项正确。 6．[考向岩石圈物质循环]在岩石圈物质循环示意图中，能反映该岩层形成过程的地质作用是( )
收稿日期:2004207225;修订日期:2004208228 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(“973”项目)(G 2000077908)资助。 作者简介:王介民(1937-),男,研究员,博士生导师,主要从事大气科学与遥感应用研究。 关于地表反照率遥感反演的几个问题 王介民1,高 峰1,2 (11中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州 730000;21中国科学院资源环境科学信息中心,甘肃兰州 730000)) 摘要:分析了地表反照率对陆面辐射能收支以及区域和全球气候的影响,强调了地表反照率是遥感反演陆面参数时的第一重要参数,地表反照率或多波段遥感中不同谱段的地表反射率的准确反演常常是准确估算其它陆面参数如植被和土地利用 土地覆盖等状况的先决条件。在对当前关于反照率的概念及容易混淆的术语进行阐述和说明的基础上,简述了遥感反演地表反照率的步骤和主要难点的解决方法,进而对常用陆面过程模式计算地表反照率的过程作了分析,并将其结果与M OD IS 有关产品进行了比较,强调了遥感与陆面过程模式和气候模式的结合。关 键 词:地表反照率;二向反射分布函数;地面能量收支;陆面过程模式;遥感中图分类号:T P 79 文献标识码:A 文章编号:100420323(2004)0520295206 1 引 言 反照率似乎是一个教科书上早已讲述过的基本概念,然而在卫星遥感日新月异地发展和广泛应用的今天,却时时出现许多混淆和困惑。地表反照率的遥感反演,经过多年的实验研究已经有了一些成熟的算法,但其精确估算依然存在诸多困难。 概念上,反照率(albedo )是对某表面而言的总的反射辐射通量与入射辐射通量之比。一般应用中,指的是一个宽带,如太阳光谱段(～013-410Λm )。对多波段遥感的某个谱段而言,称为谱反照率(sp ectral albedo )。这都是指向整个半球的反射。对某波段向一定方向的反射,则称为反射率(reflectance )。 以下是关于地表反照率(反射率)的几个问题的讨论。 2 为什么把地表反照率称为遥感反演 中的第一重要参数? 狭义上说,地表反照率或多波段遥感中不同谱段的地表反射率的准确反演,常常是准确估算其它陆面参数如植被和土地利用 土地覆盖等状况的先决条件。以下关于地表反照率反演方法的介绍中对 此还会有进一步说明。 其实,地表反照率的重要性远不止此。从影响局地乃至全球气候的陆面过程分析,地表反照率是对陆面辐射能收支影响最大的一个参数。地面吸收的净辐射能(R n )可以表示为: R n =R S ↓(1-Α)+(R L ↓-ΕΡT 4 s ) (1) 其中:R S ↓为太阳总辐射,与当地的经纬度、时间以及天空云状况等有关。Α为地表反射率,是太阳谱段的地表反射率的积分。R L ↓为大气向下的长波辐射,是大气温湿廓线和云状况的函数。ΡT 4s 为地面向上的长波辐射,其中Ε为地表比辐射率,Ρ为斯忒藩-波尔兹曼常数,T s 为地表温度。 (1)式右边第一项是短波净辐射(R nS ),第二项是长波净辐射(R nL )。为了解各有关量的大小,图1给出一个有代表性的实例。这是高原地区短草地上夏季一个晴天(下午略有云)的日变化观测。由图1可见,由于大气和地表的温度差异相对较小,大气向 下的长波辐射和地面向上的长波辐射(R L ↓=ΕΡT 4 s )量值接近。长波净辐射总的来说是一个小量(绝对值不大于短波净辐射的1 5)。地面所吸收的净辐射主 要由短波净辐射R S ↓?(1-Α )提供。很明显,地表反照率的影响是第一重要的。对这 块草地,白天的绝大多数时段,Α≈0115,即净辐射大 第19卷 第5期2004年10月 遥 感 技 术 与 应 用 REMO TE SEN SI N G TECHNOLO GY AND A PPL ICA T I O N V ol .19 N o .5O ct .2004
内力作用与地表形态的练习题及答案 [学习目标] 1、了解内、外力作用的区别；板块构造学说的主要内容；火山、地震活动对地表形态的影响。 2、结合实例，分析板块运动对地表形态的影响。 3、识别地质构造及其形成的地貌。 一、不断变化的地表形态 1、导致地表形态变化的力量：一是①________作用，二是 ②________作用。 2、内力作用 (1)能量主要来自③____________。 (2)表现形式：④____________、⑤____________和 ⑥________等。 3、外力作用 (1)能量主要来自于地球外部的⑦__________。 (2)表现形式：表现为对地表物质的破坏、⑧________和 ⑨________等作用。 二、内力作用与地表形态 1、板块运动与宏观地形 (1)板块构造学说：地球表层的 ⑩____________并不是完整的一块，而是被?________带分割成?____大板块。这些板块处于相对的?________状态。板块运动是?____力作用的重要表现之一。
(2)六大板块名称：?____________板块、?__________板块、?____________板块、?__________板块、?________板块、?____________板块，除○21__________板块几乎全部是海洋外，其余板块既有陆地，又有海洋。 (3)板块运动结果：○22______板块互相挤压碰撞的地带，常形成高峻的○23________和巨大的○24________，如喜马拉雅山脉、青藏高原；○25________板块与○26________板块挤压碰撞的地带，常形成深邃的○27________，以及与之相伴的 ○28________或○29________，如美洲西岸的山脉和亚洲东部的岛孤，在陆地板块内部○30________地带，往往形成巨大的 ○31________，如东非裂谷带就是由非洲板块内部张裂而形成的。 2、地质构造与地表形态 (1)概念：由○32____________留下的“痕迹”称为地质构造，形成的地貌，称为构造地貌。 (2)形式及其对地表形态的影响 a、褶皱：强烈○33________和○34____________，可以使○35__________发生弯曲，形成褶皱，它有○36________和○37________两种基本形态。b 、断层：岩层受力达到一定的强度，发生○38________，两侧的岩层沿断裂面产生显著的○39________，称为断层。在断层中两侧陷落、中间突起的部分叫○40________，常发育成○41________，如华山西峰；中间部分相对下沉的断层，形成 ○42____________，常有典型的○43________或谷地。
[转载]ENVI下利用ETM+数据反演地表温度 (2012-05-15 08:31:18) 转载▼ 标签： 转载 原文地址：ENVI下利用ETM+数据反演地表温度作者：ENVIIDL 地表温度作为地球环境分析的重要指标，而遥感技术作为现代重要的对地观测手段，使得基于遥感图像的地表温度反演的研究越来越多。主要的地表温度反演方法有：大气校正法，单窗算法，单通道法等等。本文介绍用辐射传输方程法对地表温度进行反演。 技术流程： 例子数据为2002年9月2日的襄樊市Landsat ETM+数据。根据数据的特点以及地表温度反演研究的技术要求，采用的技术路线为：先对Landsat ETM+数据进行预处理：数据读取、辐射定标、大气校正、襄樊区域裁剪，利用大气校正，即：辐射传输方程法对其影像热红外波段数据进行操作反演，实现襄樊市地区的地表真实温度的反演研究。具体的处理流程如下：
具体的实现步骤如下： 第一步：准备数据 热红外数据使用的是Landsat的第六波段，已经做了传感器定标、几何校正、工程区裁剪，详细流程参考上面的流程图。文件为TM6-rad-subset-jz-xiangfan.img。
由TM影像（已经过大气校正）生成的NDVI数据，已经利用主菜单->Basic Tools- >Resize Data（SFatial/SFectral）重采样为60米分辨率，与TMi6数据保持一致，文件名为：TM-NDVI-60m.img。 第二步：地表比辐射率计算 物体的比辐射率是物体向外辐射电磁波的能力表征。它不仅依赖于地表物体的组成， 而且与物体的表面状态(表面粗糙度等)及物理性质(介电常数、含水量等)有关，并随着所测 定的波长和观测角度等因素有关。在大尺度上对比辐射率精确测量的难度很大，目前只是 基于某些假设获得比辐射率的相对值，本文主要根据可见光和近红外光谱信息来估计比辐 射率。 (一)植被覆盖度计算 计算植被覆盖度Fv采用的是混合像元分解法，将整景影像的地类大致分为水体、植被和建筑，具体的计算公式如下： F V = (NDVI- NDVI S)／(NDVI V - NDVI S) （2） 其中，NDVI为归一化差异植被指数，取NDVI V = 0.70和NDVI S = 0.00，且有，当某 个像元的NDVI大于0.70时，F V取值为1；当NDVI小于0.00，F V取值为0。 利用ENVI主菜单->Basic Tools->Band Math，在公式输入栏中输入： （b1 gt 0.7）*1+（b1 lt 0.）*0+（b1 ge 0 and b1 le 0.7）*（(b1-0.0)/(0.7-0.0)）b1:选择NDVI图像 得到植被盖度图像。 (二)地表比辐射率计算
分层地应力分析评价技术用于油气田开发 分层地应力分析评价技术可有效地指导压裂设计、注水方案设计等工作,有重要的研究意义。目前,人们已提出了多种地应力模式,本文在理论分析和资料调研的基础上,提出了一新的地应力模式。利用理论研究成果,开发了分层地应力分析评价软件,介绍了软件的主要功能模块,软件的计算精度满足了工程设计的需要,与测试结果吻合程度较高,对方案设计具有一定的指导意义。 地应力的研究与分析 分析地应力的成因和确定的方法,确保重大土木工程前期和施工的安全进行。 地质力学模型试验技术的进展 根据长江科学院 2 0多年来地质力学模型试验的经验和国内外的发展现状,分别从相似原理、模型材料选择、关键模拟技术和在不同工程地质问题中的应用等方面介绍了地质力学模型试验技术的特点及发展趋势。认为地质力学模型试验技术应向深度(即模拟和量测技术)和广度方向发展,在发现新的力学机理和验证数学模型等方面有广泛的应用前景。 地质力学模型试验技术的进展 根据长江科学院 2 0多年来地质力学模型试验的经验和国内外的发展现状,分别从相似原理、模型材料选择、关键模拟技术和在不同工程地质问题中的应用等方面介绍了地质力学模型试验技术的特点及发展趋势。认为地质力学模型试验技术应向深度(即模拟和量测技术)和广度方向发展,在发现新的力学机理和验证数学模型等方面有广泛的应用前景。 地应力测量方法研究综述 对于深埋岩石工程,岩体的地应力状态直接关系到工程和区域的稳定性.通过收集大量的国内外有关地应力的研究资料,回顾了地应力测量的发展历程,总结了各种地应力测量方法的适用范围,基于今后岩石工程所呈现的新特点和新问题,探讨了地应力测量的发展趋势. 岩体地应力及其测量方法综述 岩体中的地应力场是一个具有三维空间的复杂应力场,它的大小和分布规律受岩体自重、地质构造运动、地形地貌及剥蚀作用等多种因素的影响,选择合理有效的地应力测量方法对地应力场的测量至关重要。作者对地应力的分布规律、影响因素、地应力测量前后应考虑的问题进行分析,对几种常用的地应力测量方法进行对比,对地应力测量研究中的主要问题进行分析。在关键地域建立地应力监测系统,进行长期的地应力实时监测,同时重点研究开展深部地应力测量和构造应力场研究。 初始地应力场分析方法的研究 岩体初始地应力场是地震预测和岩体工程设计的重要依据之一,根据实测地应力资料,采取一定的数值分析方法,反演出整个计算区的初始地应力场。本文综述了国内外地应力场的研究现状,介绍并分类归纳了几种典型的地应力场研究方法,并对每个方法的适用范围进行了评价,对以后地应力研究的发展方向提出了建议。 不同地质成因岩石地应力分布规律的统计分析 通过收集我国大陆地区大量的实测地应力资料,筛选出了受局部影响小的实测数据,建立了岩浆岩、沉积岩和变质岩地应力随埋深分布的散点图,并根据各自的分布规律进行了相应的回归分析。结果发现,三大类岩石的地应力分布规律存在差异,其主要与岩石地质成因相关。三大类岩石的垂直应力总体上随埋深呈线性增大,量值接近各自上覆岩层自重;最大水平主应力随埋深均呈线性增大,相同埋深条件下,火成岩量值最大,变
基于辐射传输方程的Landsat数据地表温度反演教 程 一、数据准备 Landsa 8遥感影像数据一景，本教程以重庆市2015年7月26日的=行列号为（128，049）影像（LC81280402016208LGN00）为例。 同时需提前查询影像的基本信息（详见下表） 标识日期采集时 间 中心经度中心纬度 LC81280402016208LGN002016/7/263:26:56106.1128830.30647…………………………注：基本信息在影像头文件中均可查询到，采集时间为格林尼治时间。 二、地表温度反演的总体流程
三、具体步骤 1、辐射定标 地表温度反演主要包括两部分，一是对热红外数据，二是多光谱数据进行辐射定标。 （1）热红外数据辐射定标 选择Radiometric Correction/Radiometric Calibration。在File Selection对话框中，选择数据LC81230322013132LGN02_MTL_Thermal，单击Spectral Subset选择Thermal Infrared1（10.9），打开Radiometric Calibration面板。
Scale factor 不能改变，否则后续计算会报错。保持默认1即可。 Scale factor 不能改变，否则后续计算会报错。保持默认1即可。 （2）多光谱数据辐射定标 选择要校正的多光谱数 据“LC81230322013132LGN02_MTL_MultiSpectral” 进行辐射定标。 因为后续需要对多光谱数据进行大气校正，可直接单击Apply Flaash Settings，如下图。
- 矿山地应力测试工作方案 省XXXXXX勘察院 2015年4月
目录 1 前言 (2) 2 地应力的基本原理 (2) 2.1 地应力的基本概念 (2) 2.2 地应力的组成部分和影响因素 (3) 2.3 地应力场的变化规律 (5) 2.4 我国地应力场的区域划分 (8) 3 水压致裂法试验介绍 (9) 3.1 水压致裂法基本原理 (9) 3.2 水压致裂法地应力测量的主要设备 (14) 3.3 水压致裂法测试步骤 (15) 4 测试结果 (17) 4.1 参数确定 (17) 4.2 现场实测 (18) 5 测试成果综合分析 (21) 5.1 试验结果的可靠性分析 (21) 5.2 最大水平主应力的量级 (21) 5.3 最大水平主应力的方向 (21) 5.4 侧压系数及应力构成分析 (21) 5.5 分析最大、最小水平主应力与岩层深度的关系 (22) 6 地应力场反演分析 (23) 6.1 有限元数学模型多元回归分析法基本原理 (24) 6.2回归结果分析 (25)
1 前 言 地应力是引起采矿和其他各种地下或露天岩土开挖工程变形和破坏的根本作用力，是确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析，实现岩土工程开挖设计和决策科学化的必要前提。 地应力是所有地下工程，包括地下采场、巷道地压显现的根本来源。地应力是存在于地层中的天然应力，也称原岩应力。在没有开挖工程扰动的情况下，岩体处于原始平衡状态。地下巷道或采场的开挖，打破了原始平衡状态，导致地应力的释放，从而引起岩体的变形和向自由面的位移，引起围岩应力的重新分布。围岩的过量位移和应力集中将导致围岩局部的或整体的失稳和破坏，这就是地压形成的过程和机理。因此，从本质上来定义，地压就是岩体因受开挖扰动而产生的力学效应。它与岩体的受力状态、岩体结构和重量、岩体物理力学性质、工程地质条件以及时间等因素有关。 2 地应力的基本原理 2.1 地应力的基本概念 蓄存在岩体部未受扰动的应力，称之为地应力(Insitu stress 或Geostress)，它是岩体中存在的一种固有力学状态，是岩体区别于其它固体如土体的最基本特征。 地应力的概念最早是由瑞士地质学家海姆(Heim ，1905-1912)提出。他认为，岩体中有应力存在，并处于近似静水压力状态。应力的大小等于上覆岩体的自重，即岩体中各个方向的应力均等于H γ(γ为岩体的重度，H 为研究点的深度)。此后，金尼克(1926)又根据弹性理论分析，假定岩体是均匀、连续的弹性介质，提出岩体的铅垂应力为H γ，而水平应力应等于H γμμ -1的假说(μ为岩石的泊松比，μ μ-1为侧压系数)。按照金尼克的理论，海姆假说只是金尼克假说在5.0=μ时的一个特例。 然而，随着地应力现场实测资料的积累，表明在浅层的地应力并不
6-1 内力作用与外力作用 知识系统
考点精讲 一、内力作用与地表形态的塑造 （一）褶皱构造的判读 1.剖面图解读： 背斜：向上拱起；向斜：向下弯曲。 2.岩层新老关系判读： 背斜：中间老，两翼新；向斜：中间新，两翼老。 【误区】不能通过地貌（山地、谷地）形态判断褶皱构造类型。 背斜向上拱起成山地，向斜向下弯曲成谷地。（内力作用）
但由于背斜顶部受张力，常被侵蚀成谷地；向斜槽部岩性坚硬不易被侵蚀，常形成山岭，容易发生地形导致，形成背斜成谷，向斜成山的地貌类型。（外力作用） （二）地质构造的实践意义 课后巩固 (安徽省毛坦厂中学2019—2020学年高三11月月考)大约在800万年前，冰川融水带着泥土通过贝拉库勒河注入太平洋，在出海口遇到太平洋地热温泉，冰川泥被温泉扰动像沸水那样翻滚在百丈冰层之下。百万年后，在海底形成了约40英亩（1英亩约等于4046平方米）细如雾、柔似棉的冰川泥，这是加拿大独有的美容护肤品原料。但是加拿大至今只允许2家企业开采冰川泥，并限制采挖的数量。读加拿大冰川泥分布区示意图。读图完成1—2题。
1．贝拉库勒河出海口多温泉的原因是地处 A．太平洋板块和亚欧板块的生长边界 B．太平洋板块和美洲板块的消亡边界 C．亚欧板块和美洲板块的消亡边界 D．太平洋板块和美洲板块的生长边界 2．贝拉库勒河河口天然淤泥泥质细腻的主要原因是 A．沿岸暖流顶托作用 B．冰川搬运作用强 C．河口流速较慢 D．河口沼泽沉降强 【答案】1．B 2．C 【解析】1．根据图示经纬度可知，该地位于北美洲的西部，太平洋板块和美洲板块的交界处，环太平洋和地中海—喜马拉雅地震带均属于消亡边界，该地地壳运动活跃，多温泉，B正确。 2．根据材料，河口天然泥泥质细腻主要原因有河流将泥沙不断向河口搬运，颗粒大的先沉积，由于该河流流程较长，在入海口处沉积的物质较细，天然泥与温泉作用，形成颗粒更细的冰川泥。故C正确，结合图示地势，河口海拔低，无冰川作用，主要是河流搬运，B错误。沿岸暖流顶托作用、河口沼泽沉降强对流水沉积有影响，但对颗粒物粗细影响小，故A、D错误。 （四川省棠湖中学2019-2020学年高三一诊模拟考试）河流阶地主要是在气候变化和构造抬升共同作用下形成。通常情况下，气候变化控制着河流堆积下切，构造则为河流下切提供了驱动力和空间。下图、下表分别为渭河上游陇西段阶地的分布图和参数表。据此完成3—5题。
地表反射率、温度、植被指数、几何精纠正和Landsat影像
Basic Tools|Band Math，在Band Math对话框中输入公式，公式中的ｂ３和ｂ４分别选取第3和第4波段的地表反射率。然后导出结果。 二、地表温度反演 1、计算辐射亮度。加载htm影像，根据头文件中的数据，得到1、2波段的辐射亮度的计算公式0.067086617777667001*b1+(-0.067086617777667001)和0.037204722719868001*b2+(3.1627953249638470)，步骤同上，得出辐射量度的计算结果。 2、辐射反演。利用公式T=k2/ln(k1/Lλ+1)算地物的辐射反演，其中T为开尔温度；查找参数值：k1=666.09; k2=1282.71;Lλ分别利用步骤1中的波段1和波段2的辐射量度。 3、统计反演后的地物的温度值，并比较其差异。打开反演后的温度影像，右击影像选择ROI Tool，统计各种地物值的最大值，最小值，均值，标准差，将其统计到Excel中，比较其差异。 结果与分析 一、DNVI建模 【地表反射率】
第3波段第4波段【DNVI】 【3、4波段表观反射率和地表反射率的线性关系】
【表观反射率和地表反射率的线性关系数学表达式】 波段关系式波段关系式 1波段y=0.8933*x+0.0473 4波段y=0.9401*x+0.0065 2波段y=0.8801*x+0.0242 5波段y=0.9399*x+0.001 3波段y=0.9161*x+0.0143 7波段y=0.9584*x+0.0004 【部分地物的DNVI值】 地物DNVI值min max mean stdev Reservior 0.057713 0.338587 0.145087 0.038598 Snow -0.12395 0.152669 0.025088 0.031572 Bare Land 0.105628 0.374843 0.192701 0.043621 Urban -0.356923 0.038094 -0.273288 0.045284 Plant 0.333387 0.786695 0.656094 0.081619 Desert 0.071897 0.155663 0.100783 0.014291 River 0.043469 0.429917 0.127503 0.08131 【结果与分析】：通过对提取地物的DNVI值的可以发现，绿色的DNVI值比较高，原因是绿色植物叶绿素引起的红光吸收和叶肉组织引起的近红外光反射使得植被在近红外波段和红光波段有很大的差异；水体和
基于辐射传输方程的Landsat数据地表温度反演教程一、数据准备 Landsa 8遥感影像数据一景，本教程以市2015年7月26日的=行列号为（128，049）影像（LC81280402016208LGN00）为例。 同时需提前查询影像的基本信息（详见下表） 注：基本信息在影像头文件中均可查询到，采集时间为格林尼治时间。 二、地表温度反演的总体流程 三、具体步骤 1、辐射定标
地表温度反演主要包括两部分，一是对热红外数据，二是多光谱数据进行辐射 定标。 （1）热红外数据辐射定标 选择Radiometric Correction/Radiometric Calibration。在File Selection对话框 中，选择数据LC81230322013132LGN02_MTL_Thermal，单击Spectral Subset 选择Thermal Infrared1（10.9），打开Radiometric Calibration面板。 （2）多光谱数据辐射定标 选择要校正的多光谱数据“LC81230322013132LGN02_MTL_MultiSpectral” 进行辐射定标。 Scale factor 不能改变，否则后续 计算会报错。保持默认1即可。
因为后续需要对多光谱数据进行大气校正，可直接单击Apply Flaash Settings，如下图。 注意与热红外数据辐射定标是的差 别，设置后Scale factor值为0.1。 2、大气校正 本教程选择Flaash 校正法。FLAASH Atmospheric Correction，双击此工具，打开辐射定标的数据，进行相关的参数设置进行大气校正。 注意：如果在多光谱数据辐射定标时Scale factor值忘记设置，可在本步骤中打开辐射定标数时设置single scale faceor 值为0.1，若已设置，则默认值为1即可。 1)Input Radiance Image：打开辐射定标结果数据； 2)设置输出反射率的路径，由于定标时候；
第４８卷一第４期 ２０１６年４月一 哈一尔一滨一工一业一大一学一学一报 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＡＲＢＩＮＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ一 Ｖｏｌ ４８Ｎｏ ４ Ａｐｒ．２０１６ 一一一一一一 ｄｏｉ：１０．１１９１８／ｊ．ｉｓｓｎ．０３６７?６２３４．２０１６．０４．０２６ 复杂工程地质体地应力场智能反演 杨志强１，２，高一谦１，翟淑花３，杨一啸１ （１．金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室（北京科技大学），１０００８３北京； ２．金川集团股份有限公司，７３７１０４甘肃金昌；３．北京地质研究所，１００１２０北京） 摘一要：地应力是地质构造和自重共同作用在地质体内形成的原始应力，是影响工程稳定性和灾变失稳的重要因素．由于受漫长的地质构造作用和地质演化，地应力场随时间和空间变化，由此使准确反演地应力场造成困难．以金川矿区为工程背景，借助地应力测量结果，开展工程地质体的地应力场反演研究．首先，建立矿区工程地质体三维数值模型，并采用正交数值分析和遗传规划算法，建立地应力与岩体参数和侧压系数的函数关系；然后，根据实测的地应力值与计算的地应力值之差平方和最小为优化目标，建立工程地质体的地应力场反演优化模型．采用遗传算法求解，获得矿区岩体参数和侧压系数；最后，将其代入数值模型进行正分析由此获得初始地应力场．通过４个测点地应力测量值与反演值对比分析可知，反演地应力的最大误差为１６％，最小误差仅为０．６２％．研究结果表明，地应力智能反演方法可用于复杂工程地质体的地应力场反演，且获得的地应力场满足地质工程分析所需要的精度． 关键词：工程地质体；地应力场；智能反演；ＦＬＡＣ３Ｄ；遗传算法 中图分类号：ＴＵ４３１文献标志码：Ａ文章编号：０３６７－６２３４（２０１６）０４－０１５４－０７ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｉｎｖｅｒｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｉｎ?ｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｆｏｒａｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｂｏｄｙ ＹＡＮＧＺｈｉｑｉａｎｇ１，２，ＧＡＯＱｉａｎ１，ＺＨＡＩＳｈｕｈｕａ３，ＹＡＮＧＸｉａｏ１ （１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｉｇｈ?ＥｆｆｉｃｉｅｎｔＭｉｎｉｎｇａｎｄＳａｆｅｔｙｏｆＭｅｔａｌＭｉｎｅｓ（ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ）， ＭｉｎｉｓｔｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，１０００８３Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２．ＪｉｎｃｈｕａｎＧｒｏｕｐＣｏ．ＬＴＤ．７３７１０４Ｊｉｎｃｈａｎｇ，Ｇａｎｓｕ，Ｃｈｉｎａ； ３．ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙ，１００１２０Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｎ?ｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓｉｓｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｓｔｒｅｓｓｉｎｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｂｏｄｙｆｏｒｍｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｇｒａｖｉｔｙ．Ｉｔｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｆａｃｔｏｒｗｈｉｃｈｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｄｕｅｔｏｔｈｅｌｏｎｇｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｔｅｃｔｏｎｉｃｓｅｔｔｉｎｇａｎｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，ｔｈｅｉｎ?ｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｉｓａｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｉｍｅａｎｄｓｐａｃｅ，ｔｈｕｓｉｔｉｓｖｅｒｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｆｏｒｕｓｔｏｍａｋｅａｃｃｕｒａｔｅｉｎｖｅｒｓｉｏｎｔｈｅｉｎ?ｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄ．ＴａｋｉｎｇＪｉｎｃｈｕａｎｍｉｎｅａｓｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂａｃｋｇｒｏｕｎｄａｎｄｗｉｔｈｔｈｅａｉｄｏｆｉｎ?ｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｎＪｉｎｃｈｕａｎｍｉｎｅ，ｔｈｅｉｎ?ｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｗａｓｉｎｖｅｒｔｅｄ．Ｆｉｒｓｔｔｈｅ３ＤｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｏｆｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂｏｄｙｉｎＪｉｎｃｈｕａｎｍｉｎｅｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｉｎ?ｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓａｎｄｒｏｃｋｍａｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｇｅｎｅｔｉｃｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ（ＧＰ）．Ｔｈｅｎｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｈｉｃｈｔａｋｅｓｔｈｅｓｕｍｏｆｓｑｕａｒｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｉｎｉｔｉａｌｓｔｒｅｓｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｎｉｔｉａｌｓｔｒｅｓｓｕｐｔｏｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｖａｌｕｅａｓｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｏｃｋｍａｓｓｅｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｗｏｕｌｄｂｅｅｎｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｓｏｌｖｉｎｇｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｕｓｉｎｇｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｗｈｅｎｔｈｅ３Ｄｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｇａｉｎｂｙｉｎｐｕｔｔｉｎｇｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｒｏｃｋｍａｓｓｅｓａｎｄｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｂａｓｅｄｏｎｃｏｍｐａｒｉｎｇｉｎｖｅｒｔｉｎｇｉｎ?ｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓｗｉｔｈｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｖａｌｕｅｓｆｏｒｔｈｅ４ｇａｕｇｉｎｇｐｏｉｎｔｓ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍａｎｄｍｉｎｉｍｕｍｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓｉｓ１６％ａｎｄ０．６２％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｉｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｉｎ?ｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｆｏｒｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂｏｄｙｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｉｎ?ｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄａｎｄｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｍｅｅｔｓｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｅｍａｎｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｂｏｄｙ；ｉｎ?ｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｉｎｖｅｒｓｉｏｎ；ＦＬＡＣ３Ｄ；ｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ 收稿日期：２０１４－０９－１４． 基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３计划）（２０１０ＣＢ７３１５０１）．作者简介：杨志强（１９５７ ），男，教授级高工，博士生导师； 高一谦（１９５６ ），男，教授，博士生导师． 通信作者：高一谦，ｇａｏｑｉａｎ＠ｃｅｓ．ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ．一一地应力是存在于地层中的天然应力，是导致工程变形破坏和地质灾害的内动力，是地下工程稳定性分析和灾害防控必须考虑的重要因素之一［１－５］．由于地质体在漫长的地质构造运动中经历多次地质作