数据断面中突变点的快速剔除方法

针对在高密度电阻率法测量过程中,数据断面易出现突变点,而造成电阻率拟断面图虚假异常,难以准确解释的情况提出了一种快速、高效的剔除突变点的方法。该方法以曲线的曲率公式为理论基础,用相邻点间的半二阶差分对突变点进行自动识别,并将其剔除。充分利用断面数据资料,然后用一元三点插值法或趋势面拟合加残差叠加算法对缺失点进行内插,以补齐数据断面中损失的数据点,使其便于进行定性或半定量解释。最后用该方法对含有突变点的剖面模型数据和野外实测数据断面进行处理,处理结果表明,突变点被完全剔除,但不损失有用信息,易于对其进行推断解释。通过实际应用,该方法具有一定的应用价值,值得推广使用。     

航放数据处理中出现负值的原因及解决方法

笔者通过对内蒙古阿拉善左旗测区的航放数据处理,总结了出现负值的过程及原因,主要有以下几点:(1)放射性蜕变具有统计涨落的性质,这一性质对数据修正中产生负值起着重要作用,尤其是在放射性核素含量偏低地区;(2)铀计数率经过本底和宇宙射线修正后会出现少量的负值,经过大气氡修正后负值数量进一步增加,并在测线两端容易出现高值假异常及连续的负值异常,经过康普顿散射剥离修正后,负值数量大量增加,而高度修正及含量换算则不再产生新的负值,仅改变负值大小。笔者在研究中发现,通过对修正过程产生的负值进行置零处理,能消除由大气氡修正而产生的高值假异常,但却出现连续的零值数据,不符合客观规律,因此提出用归一化法来消除负值,该方法可快速、合理地将负值消除,并能将改动后的值控制在一个较小值的范围内,弥补了目前对负值处理方法的缺失与不足。     

考虑激发极化效应的瞬变电磁一维Occam反演

大地的感应激发极化效应有时会在瞬变电磁晚期响应上产生负值变号现象。常规实电阻率瞬变电磁反演由于没有考虑激发极化效应,对于观测数据负值部分的解释一直存在问题,这影响了反演解释的真实性和可信度。对此,本文首先将Cole-Cole复电阻率模型加入正演计算,并验证了计算的准确性。然后在阻尼最小二乘法的基础上加入Occam平滑约束来构建反演方程,能够同时反演出零频电阻率、充电率、时间常数以及频率相关系数,实现了一维瞬变电磁复电阻率反演算法。最后,建立具有不同程度激发极化效应的典型层状理论模型进行反演试算与结果分析,结果表明,在激发极化效果明显的低阻高极化地层中,复电阻率反演效果更好。与实电阻率反演结果的对比说明,瞬变电磁复电阻率反演既可以达到实电阻率的常规反演效果,也能解决实电阻率无法实现的负值拟合问题。     

基于时域激电数据的2.5D频谱参数反演

Cole-Cole模型频谱参数能够定量评价异常体电性特征和寻找深部矿(化)体。但目前时间域激电法只利用了视电阻率和某一时窗的视充电率进行解释,其他数据则被忽略,使得激电异常往往难以准确解释,已经严重影响和制约了该方法的应用和发展。为此,提出一种基于时间域激电数据的2D频谱参数反演方法,首先由各时窗的2.5D视充电率转换为视等效电阻率,然后采用最小二乘法反演得到各时窗的等效电阻率,并转换成充电率,最后由各时窗充电率计算得到频谱参数。算例表明,该方法可以有效地从2.5D时域激电数据中提取出频谱参数信息,实现频谱参数成像。     

相山地区地面高精度磁测数据

本文针对相山火山岩盆地的弱磁异常受地表磁性不均的强烈干扰形成磁场突变点多、幅值高的特点，提出了一种数据预处理方法──剖面三点插值切割法，能有效地剔除单个突变点，使磁异常曲线圆滑，并能保持异常特征，在实际应用中具有一定效果。     

二维视频谱参数正演计算

时域激电是应用最为广泛的地球物理方法之一,当今主流的时域激电仪可以采集到蕴涵频谱信息的多时窗视充电率,然而,其资料解释仍然沿用传统的方法,只利用了视电阻率和某一时窗的视充电率,其他数据则遭到弃用,造成了资源浪费。本文从点源二维直流电场的边值问题和视充电率的采集方式出发,采用等效电阻率方法,推导出Cole-Cole地质模型的多时窗2D视充电率的正演计算方法,利用最小二乘法实现2D视频谱参数的正演。算例表明,由时域激电数据中提取出频谱参数信息是可行的,频谱参数的运用可以提高时域激电的可靠性和准确性。     

临夏市极端气温变化特征及趋势分析

依据折桥站最高、最低气温资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendal突变检验等方法,对临夏市极端气温变化特征及趋势进行分析,得出如下结论:临夏市极端最高气温主要出现在6—8月,其中7月出现次数最多,极端最低气温主要出现在1月、12月,其中1月出现次数最多;极端最高气温年际变化总体呈上升的趋势变化,上升倾向率为0.07℃∕a,且上升的趋势明显。极端最低气温年际变化总体呈上升的趋势变化,上升倾向率为0.03℃∕a,上升的趋势较缓;极端最高气温有明显的增暖突变特征,其突变点在1997年前后,而极端最低气温没有明显的突变特性;在20世纪90年代极端气温均有明显的由冷向暖的突变过程。     

1951-2010年内蒙古霍林河流域气候变化特征

以季风边缘区的霍林河流域为研究对象, 利用研究区周缘9个气象站台1951-2010年的逐月气象数据, 通过对气温和降水量进行趋势分析、Mann-Kendall检验以及相关分析, 探讨流域气候变化过程、特征及周期. 结果表明: 在1951-2010年年均气温上升2.3 ℃, 其倾向率为0.38 ℃·(10a)^-1, 总体呈上升的趋势. 其中, 春季气温升幅最为明显, 倾向率为0.50 ℃·(10a)^-1. 同时, 年均气温以1986年为跃点, 发生突变, 突变后的1987-2010年平均气温比突变前1951-1986年气温高1.3 ℃, 并存在6~8 a和15 a的周期律. 年降水量近60 a来减少了83.9 mm, 其倾向率为-13.98 mm·(10a)^-1, 呈下降的趋势. 其中, 夏季降水量的下降最为明显, 倾向率为-11.41 mm·(10a)^-1. 年降水量以1998年为跃点发生突变, 突变后的1999-2010年降水量比突变前1951-1998年下降76 mm. 并存在4 a和8~9 a的振荡周期. 流域气温变化与北极涛动呈正相关, 而降水量与夏季风指数呈负相关.     

用于航空电磁数据调平处理的导数突变点统计法

航空电磁数据中经常存在条带状误差,为消除这种误差,通常采用窗口滤波。但是,窗口参数及滤波参数要求极为严格,且不能区分调平误差和其类似大小的地质异常,需要操作者多次尝试以寻求合适的处理参数。这里提出了导数突变点统计法,该方法首先在沿伪切割线方向（垂直飞行方向）,对网格化的航空电磁数据求取伪切割线的导数,采用高通滤波方法滤掉幅值比较小的导数突变点;然后统计每条航线上的突变点个数,根据预设的阈值,确定出存在条带误差的航线;再针对这条航线上的数据,采用均值滤波得到调平结果。导数突变点统计法能自动找出存在误差的航线,并只针对误差线进行滤波,能有效消除条带状误差,极大地保留真实地质异常。导数突变点统计方法算法简单,输入参数少,数据处理速度快,为航空电磁数据调平提供了一种新思路。     

新疆香山铜镍矿区大功率充电法的应用研究

大功率充电法在野外工作中，使用了前苏联最新研制的ЗИН－２０４，ГЗР－２０３大功率充电法设备。在解释工作中，模拟许多空间分布的带电点群（电源）使其所产生的总电场类似于实测电场。这些点的分布可以指明等效电位体的存在。通过大功率充电法工作，确定了香山铜镍矿体的空间形态，判别了香山岩体走向近ＥＷ和Ｓ倾的特点；发现了距充电点３～５ｋｍ范围内的矿体、构造和盐湖地段的各类信息。     

The three faces of geological computer contouring

Three aspects of successful contouring with the computer are geologic interpretation, data, and the program or algorithm. All of these are important and must be considered jointly to combine good procedures with appropriate software, but interpretation is a critical requirement for mapping geologic variables. Several acceptable, though different, maps could be drawn with a given program and set of observations, so the map that best honors geologic concepts and interpretation is most desirable. Many computer-mapping projects are flawed because one of these three aspects is ignored.This paper points out how data handling and choice of an algorithm should be affected by geologic knowledge and interpretation, including: (a) data consisting of mixtures of populations should be handled with special methods, (b) the algorithm should allow calculation of values beyond the range of observed values, (c) mapping thickness of a unit that pinches out requires projection to negative values and special handling of zero-thickness data, and (d) mapping structure on two related horizons requires that the surfaces be dealt with jointly.     

Analysing transition of land surface temperature and derived indices with respect to elevation values in Kohima Saddar

Human activities have affected the urban environment resulting in a drastic change in the surface temperature. The impact of urban heat islands is noticeable in urban areas than in rural areas. The thermal band of Landsat 8 data is used to retrieve the spatial distribution of land surface temperature (LST) over Kohima Sadar for the years 2009, 2015 and 2020 with the Mono-window algorithm. Urban Thermal Field Variance Index (UTFVI) is used to assess the ecological condition in the area impacted by LST. Cartosat-1 Digital Elevation Model (Carto DEM) is used to understand the variations of LST and indices values with reference to the elevation profile located at different random points. The variations in the land cover are categorized as per the values of normalized difference vegetation index (NDVI) and built-up density index (BUI). This work estimates the influence of elevation over LST, vegetation, and the built-up area. Results implies a negative correlation between LST and NDVI whereas a positive correlation between LST and BUI. Likewise, NDVI and BUI show a strong negative correlation. It is observed that LST is independent of elevation profile but the variation of LST depends on the impact of change in topography urbanization, deforestation, and afforestation. There is no significant relationship of elevation with the variations in NDVI and BUI values. It is observed that the impact of emissivity influences the estimation of LST values. For the locations having the highest and lowest LST, NDVI, and BUI values, 50 random points are generated for the entire region, and validation is executed with the google earth historical image.

     

基于SBAS-InSAR技术的中巴公路(公格尔墓士塔格段)地质体缓慢变形识别研究

中巴公路沿线地质灾害多发,通过微小变形对于其沿线地质灾害进行早期识别是一种重要的防灾措施。本文以中巴公路公格尔山至墓士塔格山段为研究区,选用2007年7月12日至2011年1月20日获取的16景PALSAR合成孔径雷达数据,采用小基线集干涉测量技术(SBAS-InSAR,Small Baseline Subset Interferometric Synthetic Aperture Radar)进行了变形干涉计算,识别并分析了沿线地质体的变形情况:(1)冰川运动与冰川泥石流作为沿线最主要的地质灾害,变形相对较大,较易识别,有效PS点主要分布在前缘冰碛物部分,反映为正负大变形相间的高异常值点团,其中公格尔山与墓士塔格山山麓的冰碛物运动最为显著; (2)沿线较软弱顺坡结构岩体发育,且风化严重,稳定性较差,易形成溜石坡灾害,表现为顺坡负异常变形; (3)宽谷区PS点变形以正值和较小的负值为主,该区域主要为底部冰水堆积物,上部洪积物,冰川融水补给充足,土体水分含量较高,可能产生冻胀变形,同时也可能存在斜坡重力梯度方向的变形,二者变形合成在测量结果上表现为视线向的正异常; (4)中巴公路主要在湖盆和洪积扇上展布,推测由于不均匀分布软土的变形,使较为刚性的公路部分路段产生了下沉; (5)SBAS-InSAR的高精度变形观测覆盖范围广,对于线性工程周围地质体稳定性的识别具有很好的应用前景。     

泉州市潜在地质安全隐患点特征与防治研究

以地质灾害实地调查成果为依据,总结了泉州市潜在地质安全隐患点的分布特征,在分析成因和风险基础上,立足地质灾害防治实践,重点针对农村房前屋后高陡边坡,探讨了具体防治对策。泉州地处福建省东南沿海,属亚热带海洋性季风气候,境内大部分地区属中低山丘陵区,地貌类型复杂多样,地处构造一岩浆发育区,区域地质环境比较脆弱,加上人类工程活动强烈,地质灾害发生较为频繁[1]。近年来,随着泉州市城乡经济以较快的速度发展,国土资源开发的强度不断加大,大量的不合理的工程建设活动进一步加剧,形成了数量众多的潜在地质安全隐患点,其中以农村房前屋后高陡边坡为主。     

Prediction of the Rock Mass Diggability Index by Using Fuzzy Clustering-Based,ANN and Multiple Regression Methods

Rock mass classification systems are one of the most common ways of determining rock mass excavatability and related equipment assessment. However, the strength and weak points of such rating-based classifications have always been questionable. Such classification systems assign quantifiable values to predefined classified geotechnical parameters of rock mass. This causes particular ambiguities, leading to the misuse of such classifications in practical applications. Recently, intelligence system approaches such as artificial neural networks (ANNs) and neuro-fuzzy methods, along with multiple regression models, have been used successfully to overcome such uncertainties. The purpose of the present study is the construction of several models by using an adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) method with two data clustering approaches, including fuzzy c-means (FCM) clustering and subtractive clustering, an ANN and non-linear multiple regression to estimate the basic rock mass diggability index. A set of data from several case studies was used to obtain the real rock mass diggability index and compared to the predicted values by the constructed models. In conclusion, it was observed that ANFIS based on the FCM model shows higher accuracy and correlation with actual data compared to that of the ANN and multiple regression. As a result, one can use the assimilation of ANNs with fuzzy clustering-based models to construct such rigorous predictor tools.     

北京城区表层土壤多元素分布特征及重金属元素污染评价

采用地统计学和GIS相结合的方法,对北京城区表层土壤样品54项指标的地球化学背景值进行了详细研究,认为微量元素中Ni、Cr和As含量值存在极高值点,具有点源污染特征;Hg、Cd、Zn、Pb和Cu具有面状污染特点。对这5种重金属元素开展研究,统计北京城区五环内每个区域的数据并结合元素含量空间分布特征,指出元素含量平均值由市中心向周边地区逐渐降低。采用内梅罗指数法对表层土壤重金属元素污染进行评价,认为北京市城区表层土壤大部分已经被重金属元素所污染。分析了造成土壤重金属元素污染的可能影响因素,主要包括工业活动、化石燃料燃烧、建筑涂料、机动车尾气等,并提出了污染防控的建议。     

结构面粗糙度系数与采样精度的关系研究

结构面粗糙度系数（JRC）的获取过程中存在采样精度问题,为了获取合理的JRC值,本文开展了JRC剖面线采样点精度研究。选取3种岩石,每种取10个具有一定粗糙程度的结构面为研究对象,运用三维激光扫描技术获取结构面几何形貌特征并进行数字化处理。在此基础上,提取结构面选定剖面线的起伏信息,利用分形理论计算不同采样点间隔条件下剖面线的JRC值,分析JRC取值中存在的采样点间隔效应,并研究其影响因素。结果发现:JRC值受剖面线采样点间隔影响,当采样点间隔小于临界间隔值时,JRC值基本保持不变;当间隔大于临界间隔值时JRC值出现波动。采样点临界间隔值与结构面粗糙程度相关,与JRC值呈负指数函数关系,并且其关系受岩石类型影响,岩石颗粒越小两者拟合度越高。综合3种岩石得到JRC值与采样点临界间隔值关系服从y=1.8314e-0.067x的函数分布,可以此为依据进行采样点临界间隔定量取值,来消除间隔效应对JRC值的影响。该项研究成果可为结构面粗糙信息采集提供科学的方法,通过选取合理的采样点数量,保证结构面信息采集工作效率和JRC值计算精度。     

基于整数小波变换的空间矢量数据压缩方法

针对空间曲线矢量数据相邻坐标点间坐标值大小差别不大的特点,提出一种新的矢量数据压缩方法:首先将空间坐标点间的差值转换为整型的偏移量,使用偏移量表示矢量数据的坐标点;然后利用整数小波变换(IWT)处理偏移量序列,最后对变换后的小波系数进行无损熵编码.使用此方法对中国数字地理地图数据的SHP文件进行压缩,实验结果显示, 压缩比超过11,高于其他类似方法,表明本压缩方法能够实现较高压缩比的空间矢量数据无损压缩.      

页岩容量法等温吸附实验中异常现象分析

在容量法对页岩的等温吸附实验测试中,发现随压力增加吸附量呈现减小趋势,甚至出现负吸附量,测得的吸附常数Langmuir体积和Langmuir压力出现负值,与实际不相符,造成实验结果和吸附常数失去应用价值。从页岩吸附测试方法、吸附测试仪器等方面系统分析了容量法页岩吸附实验出现"倒吸"现象的原因;提出了实验中自由空间体积测试和吸附气含量计算存在的问题;并对页岩吸附实验方法和页岩吸附测试仪器提出相关建议。