三维目标位姿跟踪与模型修正

本文是机器视觉参量下的三维数字摄影测量智能构像基础工作之一：成像系统位置姿态自动跟踪与精密修正,属于摄影测量与机器视觉、数字图像处理等学科交叉的摄像测量领域。针对基于目标3D模型的位姿跟踪问题开展研究,对相关研究的现状进行梳理,并提出系列位姿跟踪与模型修正方法。在完全已知目标3D精确模型的情况下,对于包含丰富直线特征的特殊目标,提出基于直线模型的目标位姿跟踪方法,实现了目标位姿参数的精确跟踪;为处理更为一般目标,利用目标的3D边缘模型,提出法向距离迭代加权最小二乘位姿估计方法及距离图迭代最小二乘位姿跟踪方法。当目标3D直线模型参数不准确时,结合光束法平差思想,提出一种针对序列图像的基于3D直线模型同时位姿跟踪与模型修正方法,联合优化求解目标位姿参数及3D直线模型参数,在模拟空间卫星目标位姿测量的仿真试验中,模型直线朝向、位置误差及目标位姿平均角度、平均位置误差分别为0.3°、3.5 mm及0.12°、20.1 mm。针对包含丰富直线特征的目标,在其3D直线模型完全未知的情况下,提出基于序列图像直线对应的目标结构重建与位姿跟踪方法,利用序列图像信息,在SFM框架下同时优化求解目标直线模型参数及位姿参数,仿真试验条件下,重建模型直线朝向、位置误差及位姿参数平均角度、平均位置误差分别约为0.4°、7.5 mm及0.16°、23.5 mm。     

鄂尔多斯盆地中东部中深层波组特征及地质意义

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系盐下油气勘探近年来取得重要突破,明确中深层中元古界—奥陶系的地震反射波组特征,具有重要油气勘探意义。运用最新的钻井和地震资料,在不同岩性速度分析基础上,井—震联合精细标定,明确波组横向变化特征及其地质意义。研究结果表明：1）中深层地震反射可划分为连续性较好的奥陶系与连续性较差的前奥陶系两大波系,细分为中-弱振幅、低-中频、连续性较差（Ⅰ）,中-强振幅、低频、连续性较好（Ⅱ）,中-弱振幅、连续性较好（Ⅲ）,中-强振幅、中-高频、连续性好（Ⅳ）4类波组;2）不同岩性组合方式及厚度变化使同一地层在不同地区波组特征不同,Ⅰ类波组分布在前奥陶系,Ⅱ类波组分布在米脂区马一段,Ⅲ类波组分布于中东部马二段与马四段以及华池区马三段,Ⅳ类波组分布在米脂区马三段以及中东部马五段;3）波组横向突变及纵向接触关系揭示该区发育两大类盐滑脱褶皱及低角度削截与超覆不整合。波组特征分析为中东部中元古界—奥陶系构造演化、沉积相带展布提供参考。     

造山带背景铜镍矿床蚀变过程与水的来源——东天山黄山南矿床氢氧同位素的指示

造山带背景铜镍矿床以富水为主要特征,但水(流体)在成矿中的作用以及其对岩石的改造过程仍不明确。本文以黄山南铜镍矿床为例,通过辉橄岩和橄辉岩等超镁铁岩的蚀变矿物组合和H-O同位素变化规律,限定蚀变过程与流体性质及来源。黄山南超镁铁岩原生矿物主要有尖晶石、橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和少量填隙状角闪石、云母,蚀变矿物有角闪石(浅闪石、阳起石、透闪石、普通角闪石以及镁闪石)、滑石、绿泥石和蛇纹石等。根据岩石结构与蚀变矿物比例,将超镁铁岩分为弱蚀变、中等蚀变和强蚀变3类。蚀变矿物组合与角闪石成分指示超镁铁岩经历了高温蚀变阶段(>700℃),形成了镁质闪石+滑石+绿泥石;中温蚀变阶段(700～550℃)和低温蚀变阶段(<550℃),分别形成了钙质闪石+滑石+绿泥石+蛇纹石与滑石+碳酸盐+蛇纹石的矿物组合。蚀变岩石普遍以中低温蚀变为主,可能与中低温阶段的叠加-改造作用相关。岩石随蚀变程度增加,Si、Na、K、Mn等主量元素和Rb、Ba等微量元素呈现明显降低趋势,表明大多数元素在流体改造过程中从岩石中迁出,说明蚀变过程为开放体系。中-强蚀变岩石中,硫化物矿物边部的形态呈锯齿状,但主体仍为磁...     

硬岩PDC定向钻头优化设计及其表面增材技术研究

定向长钻孔是煤矿瓦斯、水害治理的主要技术手段,PDC定向钻头性能是影响坚硬地层钻进效率的重要因素。针对煤层顶底板岩层定向长钻孔施工中出现因PDC钻头体断翼、PDC崩齿等问题导致的频繁起下钻、施工效率低等现象,采用等切削布齿原则对刀翼布齿进行优化,有效降低切削齿冲击破坏;通过流体力学仿真分析,优化钻头水力参数,保证岩屑及时排出孔底,防止切削齿因重复破碎岩石导致过早损坏;通过仿真分析,优选大直径PDC异型齿,提高切削齿耐磨和抗冲击性能;引入表面增材制造技术,通过优化等离子(PTA)增材制造工艺参数,实现了兼具胎体耐磨耐冲蚀和钢体强韧性的WC基复合钻头体加工工艺。新研制的PDC定向钻头,在淮南顾桥煤矿北区底板探放水钻孔中进行了现场试验。结果表明:钻进致密、坚硬灰岩地层时,2只钻头寿命分别达到827、810 m,相对于以前的?120 mm胎体式定向钻头平均寿命300 m有较大幅度的提高,并降低了上下钻等辅助作业时间,提高了施工效率,达到了硬岩定向长钻孔提速增效的目标,为硬岩定向长钻孔用PDC钻头设计和制造工艺开发提供了新的解决方案。      

西藏冈底斯厅宫铜矿侵入岩成因:LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学及Sr—Nd—Pb同位素证据

西藏厅宫斑岩铜钼矿床是冈底斯成矿带上最早开发的斑岩铜矿之一,矿区大面积分布的黑云母花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩均为容矿岩体,因此详细开展这几套岩体的评价工作,对于今后的找矿勘探工作具有重要的指导意义。本文通过分析上述三类岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,全岩主微量、稀土元素,Rb-Sr、Sm-Nd、Pb同位素,结果显示三类岩体锆石结晶年龄分别为50.32 Ma、48.34 Ma、49.41 Ma,早于成矿事件,与成矿事件无关。三类岩体均属高钾钙碱性,弱过铝质I型花岗岩,稀土元素呈轻稀土富集的右倾V型模式图,重稀土分馏不明显,明显负δEu,δEu随Si O2含量的升高而降低,推测与岩浆结晶分异的程度有关,微量元素均明显亏损高场强元素Ba、Nb、Sr、Ti,富大离子亲石元素Th、U、K、Cs、Rb。Pb同位素结果表明初始n(206Pb)/n(204Pb)、n(207Pb)/n(204Pb)、n(208Pb)/n(204Pb)计算值较为分散,分别为18.414~18.5137、15.616~15.7039、38.6394~39.0029,放射成因Pb含量较高。初始n(87Sr)/n(86Sr)同位素较为均一,主要介于0.70320~0.70477之间。初始n(143Nd)/n(144Nd)同位素介于0.51260~0.51265之间,计算得出的εNd(t)为0.51~1.44,均大于0。上述分析结果表明,厅宫矿区大面积分布的容矿始新世岩体并非为成矿岩体,上述岩体具有同源复式侵入特征,岩浆起源与特提斯洋发生的板片前端的拖拽作用造成板片的回旋、断离有关,岩浆起源于新生下地壳/地幔,并在岩浆侵位过程中经历过AFC过程。     

东疆二叠纪镁铁-超镁铁岩体中辉石的成分特征及其对成岩和Ni-Cu成矿的指示

新疆东部早二叠世镁铁-超镁铁岩体主要分布在天山东段觉罗塔格构造带、中天山地块和北山地区,与这类岩体相关的Ni-Cu矿床主要产出在觉罗塔格带和中天山地区,北山目前并未发现典型Ni-Cu矿床。这些岩体中的斜方辉石主要为古铜辉石,少量为紫苏辉石;单斜辉石属透辉石、次透辉石或普通辉石。矿物成分系统变化显示橄榄石Fo值北山最高、觉罗塔格带到中天山逐次降低的特点,橄榄石Fo值在78~86和Ni含量低于1800×10-6范围内更有利于Cu-Ni成矿;斜方辉石En端元和单斜辉石Wo端元极差值也显示北山最高、觉罗塔格带和中天山较低的规律,且相对小的极差值更有利于成矿。单斜辉石AlⅣ/AlⅥ比值结果显示北山岩体在矿物结晶过程中压力较低,硫溶解度较大,可能是其矿化程度弱于觉罗塔格带和中天山的一个重要因素。觉罗塔格带、中天山和北山镁铁-超镁铁质岩体的母岩浆为非碱性系列、大陆拉斑玄武质岩浆。根据北山和觉罗塔格带岩体单斜辉石微量元素成分估算的母岩浆具有LREE富集以及Nb、Ta、Zr、Hf负异常的特征,指示出两者源区为受俯冲板片交代的地幔,且坡北源区俯冲交代程度更低。觉罗塔格带和中天山单斜辉石Alz vs.Ti显示裂谷堆晶趋势向弧堆晶趋势演化,而北山单斜辉石Alz vs.Ti则显示明显的裂谷堆晶趋势,这说明俯冲交代作用在觉罗塔格带和中天山地区表现的更为强烈。北山镁铁-超镁铁岩体中发现单斜辉石Ti的高异常及矿物温压计算结果显示,表明北山地区具有比觉罗塔格带和中天山更高的岩浆温度,这可能与塔里木二叠纪地幔柱的活动有关。     

视剖面图温压计研究进展评述

视剖面图温压计是目前定量估算变质温度和压力的主要方法之一。其理论基础为热力学平衡原理与质量守恒定律。利用内恰的热力学数据库和相应的成分-活度模型对特定成分体系进行视剖面图计算,可以正演模拟给定温度和压力条件下的矿物组合、矿物丰度及其成分,与实测岩石对比,可以准确获取岩石的形成温度和压力。在应用视剖面图温压计时,应选择受全岩成分影响小、且受退变质作用影响微弱的矿物成分;对于有成分变化的体系,应结合多种方法恢复有效全岩成分。文中通过视剖面图对KFMASH(K2O-Fe O-Mg O-Al2O3-Si O2-H2O)体系下不同矿物组合内多硅白云母硅含量及其等值线斜率的研究,认为多硅白云母硅含量及其等值线斜率主要由不同矿物组合内多硅白云母参与的契尔马克替换及纯转换端元反应中的主导反应决定,进一步深化了对变质过程中控制矿物成分变化的内部缓冲反应机制的理解,从而也可为选择和应用矿物温压计提供指导。因此,视剖面图方法是目前研究变质岩石形成条件及变质作用精细过程的最佳方法之一。     

ANALYSIS OF DRIFT BOTTLE AND DRIFT CARD EXPERIMENTS IN BOHAI SEA AND HUANGHAI SEA (1975-80)

The results of drift bottle and drift card experiments in the Bohai Sea and Huanghai Sea obtained by researchers of the Institute of Oceanology, Academia Sinica from 1975-1980 are reported in this article. Of over 50,000 bottles and cards released, around 10,000 were recovered.The results gave some convincing evidences for the existence of the Huanghai Sea Coastal Current, theHuanghai Sea Warm Current, the cyclonic movement around the northern Huanghai Sea Cold Water Mass,the anticyclonic eddy in the area near the Shidao-Qingdao coast and the flow of some of the Huanghai Seawater to the Japan Sea and to the North Pacific off Tokyo. The results show that the drift bottles and cardsare still useful for getting the flow pattern of enclosed and semi-enclosed seas.     

鄱阳湖周边地区土壤垂向剖面 地球化学特征及第Ⅰ环境深度

通过对鄱阳湖周边厚覆盖区土壤垂深剖面的构成特点、土壤酸碱度、元素分布分配规律的分析研究,探讨了区内元素的相关组合特点及元素在深度方向上"含量稳定性拐折点"的位置,揭示了区域内土壤垂深剖面的地球化学特征与环境意义。根据数理统计原理,结合区域内土壤垂深剖面的地球化学特征和大规模生产的条件,指出区域内土壤第Ⅰ环境的合理采样深度为-150～-180 cm。