磁异常相关的四种物理信号性质分析

建立了一种特殊坐标系,从理论上推导了磁异常强度、全梯度模信号、张量梯度模信号和拉普拉斯信号等物理信号的表达式,并分析了它们具有的物理性质。 采用仿真计算表明:拉普拉斯信号在空间的等值面非常接近于球面,其在平面上的等值线极大值对应磁性目标中心位置,而其他三种信号在平面上等值线极大值与磁性目标中心位置则存在一定的偏差。 而且四种物理信号随测点至磁性目标中心间距离的衰减速度也存在差异,其中, 拉普拉斯信号与距离呈 5 次方衰减,磁异常强度与距离呈 3 次方衰减,而全梯度模信号和张量梯度模信号与距离都成 4 次方误差。     

基于自适应滤波的磁梯度数据三维相关成像

为了提升磁梯度数据相关成像法对不同深度的多磁性目标的成像效果,提出了一种自适应滤波方法。首先将待成像空间划分为三维规则网格,通过解析法计算位于不同网格的磁性体在观测平面的理论磁梯度,然后依据各磁性体的磁梯度数据频谱特征来决定观测数据的滤波阈值,最后将滤波后的观测数据用于相关成像。仿真模型实验表明：对于位置较浅磁性体,根据成像结果估计的磁性体中心位置与实际基本相符, 滤波处理最多减小了约 76%的误差,对于平均 1.7 m 深的多个磁性体,估计的中心位置最大误差 0.3 m,相比于无滤波处理的结果误差减小了 46%左右,信噪比不足时,对近似球体的模型仍然有较好的定位效果。说明自适应滤波在一定程度上能改善三维相关成像的分辨率,提升水下磁性目标定位的准确度。     

超低空无人机航磁在海缆探测中的应用实验

为解决近岸海底电缆“最后一公里”高精度探测和定位的技术难题,在构建近岸海底电缆磁异常正演模型,分析正演曲线特性的基础上,引入超低空无人机航磁技术,对阳江风电场密集分布的近岸海底电缆进行探测,验证不同飞行高度对电缆探测效果的影响;计算平面磁异常总梯度模能够减弱局部异常之间的叠加和干扰作用,推断海底电缆走向。实验结果证明：采用观测高度为10 m的超低空旋翼无人机航磁探测,在近岸区域获得了预期探测效果;实验采用平面磁异常总梯度模的计算方法,有效提高了海底电缆的平面解析能力。     

基于磁异常信号解析的目标速度特性研究

水下磁性目标产生的磁场成为重要的水下目标非声探测信号源,因此对水下磁性目标的静磁场建模原理开展了研究。实现了均匀磁化的旋转椭球体模型和磁偶极子模型,并对 2 种模型在目标磁异常信号仿真上的适应性进行了分析。研究表明：相比于磁偶极子模型,旋转椭球体模型在传感器与目标距离较近时也能表现很好的适应性。由此,利用旋转椭球体模型,首先通过仿真计算构建了目标在不同运动速度状态下的近距离磁异常信号数据集,然后开展基于深度学习方法的水下磁性目标运动速度识别方法研究,最后识别效果在验证集和测试集上分别取得了 0.17 m/s 和 0.74 m/s 良好的误差精度,为后续目标的航向等状态识别奠定重要基础。     

基于关键要素分布特征的长江口及其邻近海域分区研究

利用主成分分析法(PCAM)和梯度法,对1999-2006年长江口及邻近海域的常规水质监测数据进行了研究,确定了影响该海域环境的关键要素,分析了关键要素在表层海域的分布特征,比较了基于不同关键要素得到的过渡区的差异性.结果表明:(1)影响长江口及邻近海域环境的关键要素为硝酸盐氮(NO3-N)、盐度(S)和悬浮物(Z).(2)NO3-N和S要素的分布特征均为舌状平行等值线由长江口内、杭州湾内向外海延伸,在延伸过程中,NO3-N质量浓度不断降低,而S不断升高;Z要素的分布特征为舌状平行等值线由杭州湾向东北海域延伸,在延伸过程中,其质量浓度不断降低.(3)基于NO3-N和S要素确定的过渡区差异较小,过渡区位置和分布特征表明该区受长江河口径流、潮流的动力作用及其物质输运作用的影响显著;基于Z要素确定的过渡区较NO3-N(或S)要素差异较大,其过渡区的位置和分布特征表明该区可能受大型海洋工程的影响.由3种关键要素确定的过渡区的差异性表明,在根据不同的监测目标和管理需求进行海洋环境监测时,需要结合海区特征对监测方案设计进行优化.     

一类具有梯度项的超定边值问题中解的对称性

利用经典的平行平面移动法研究一类具有梯度项的拉普拉斯方程超定问题中解的对称性,得到此类超定边值问题解和区域对称的充分条件.结果发现,解和区域的对称性依赖于非齐次项关于空间变量的连续性、对称性及关于梯度变量偏导数的连续性.     

海底管道磁法探测技术研究

磁法探测是海底管道检测的重要手段,为了根据磁测数据准确地判断管道的位置,从海底管道的磁场模型出发,研究了海底管道的磁异常特征,并提出了一种根据磁测数据准确识别管道的方法:对于对称状的磁异常曲线,其极值即为管道的位置;对于非对称状的磁异常曲线,对其求一阶梯度,位于极大值和极小值之间的梯度极值点即为管道的位置。海底管道实际磁法测量应用实践表明,所提方法是有效可行的。     

基于小波奇异性检测技术的海底沉积物声速测量结果分析

海底沉积物声速是海洋物理学和水声学研究的一个重要物理量。声速测量的准确性取决于如何准确计量超声波在沉积物介质中的传播时间。针对传统的观察波形突变法存在不足,文中基于小波变换独特的时-频局部化特征,阐明了小波变换信号奇异性检测原理,分析讨论如何利用该原理来检测海底沉积物声速测量中的超声回波信号起跳点。用Matlab数值计算软件,把记录的波形数据文件导入工作空间,选用Db3小波进行5层小波分解,观测其模极大值点的位置;用Gauss小波进行连续小波变换,观测其模极大值线的位置。并用两个实例验证了小波变换检测超声回波起跳点可行性及优越性,可提高海底沉积物声速测量的准确性,为海底智能化检测仪器的研发提供技术基础。     

九龙江口-厦门港河口盐度锋面的特征

本文着重研究九龙江口－厦门港冬季小潮实测的各潮时盐度锋面,发现其具有锋面宽度窄、盐度梯度很大,平面上等盐线大致成西北－东南走向、横断面上则较多呈向南向下倾斜的特征,其锋面盐度在１５～２７之间,锋面宽度约在２．６～４．３ｋｍ之间,盐度梯度在２．１～２．６ｋｍ＾－１之间;但盐度锋面区的位置、宽度和盐度梯度随潮位、水深的变化而变化。落急时各盐度锋面都在象鼻嘴与屿仔尾连线以西,并随水深的增加不断向西推移,     

三门湾近期水动力特性观测研究

利用2013年夏季包括大、中、小潮的三门湾大范围、同步水文观测资料,系统分析了三门湾近期潮动力的时空变化特征.结果表明,三门湾属于强潮海湾,湾顶处的各项潮汐特征值均大于湾口处.潮汐属于正规半日潮性质,潮波在向湾顶传播过程中浅水分潮增强明显.涨、落潮流历时相当,涨、落潮平均流速大小也比较接近,整体上优势流保持在45%~58%之间,涨落潮动力相对平衡.涨、落潮流矢表现出明显的往复流运动形式,整体涨落潮流向顺应三门湾的平面形态,主流向与湾内等深线基本平行.底摩擦对潮流的垂向结构作用明显,流速在垂向方向存在着明显的差异,大致成对数型结构分布,即表层或次表层流速最大,越靠下层流速越小,底层流速最小.各个测站之间,底层流速相对集中,越靠上层各测站之间流速大小差异越大,表层和次表层各站点之间流速大小差异最大.流速梯度极大值出现在急流附近,流速梯度的极小值出现在憩流附近.海床底部的粗糙度对流速梯度有着较大的影响.