北斗三号卫星导航系统在非洲地区控制测量的应用研究

我国北斗三号卫星导航系统(简称北斗三号,BDS-3)具备全球服务能力,研究北斗三号的海外应用性能,有助于北斗三号在“一带一路”沿线国家的应用推广。本文首次将北斗三号应用于非洲赤道几内亚某工程测量控制网,该控制网采用点连式E级网观测策略,包含5个观测时段、11个控制点,每个时段的平均基线长度为3.67～6.25 km。使用国产接收机、国产基线解算软件和国产平差软件的数据处理结果表明：(1)在赤道几内亚,可观测到的北斗三号数量为8～10颗;(2)使用北斗三号的基线解算、三维无约束平差、二维平面约束平差,整体精度优于GPS;(3)使用北斗三号得到的控制点二维平面坐标,与GPS的差异不超过1.09 cm。本文验证了北斗三号在非洲地区具备与GPS相当的控制测量应用性能。对于北斗三号控制测量应用走向全球,提供了参考。     

裂缝介质横波分裂时差影响因素定量研究

裂缝介质数值模拟是研究裂缝型油藏各向异性及裂缝检测的关键.横波分裂现象是波在各向异性介质中传播的一个显著特征,横波分裂时差能够反映地下裂隙密度和介质物性等信息.本文给出二维均匀TTI介质在不同极化角度下的横波群速度公式,进而得到偏移距表征的横波分裂时差表达式;同时采用二维三分量交错网格高阶有限差分方法模拟不同极化角度下的三分量炮记录,与理论值对比分析,定量研究分裂时差与极化角、偏移距、各向异性参数的关系,得到如下主要结论:1)在不同各向异性强度下,横波分裂时差与极化角呈现不同的变化规律,而快慢横波振幅比与极化角的关系不受各向异性强度的影响;2)从能量角度,在45°～55°极化角内,横波传播的能量对比最强,是观测横波分裂的最佳角度范围;3)表征各向异性强度的三个参数中γ对横波分裂时差的影响最大,其从0变化到0.3,分裂时差增幅达432.4%.     

黏声介质最小平方逆时偏移

介质的黏滞性是普遍存在的.黏滞性介质中的真振幅成像需要校正由介质的黏滞性引起的振幅衰减与速度频散,然而常规的反Q偏移方法存在不稳定问题.本文在反演的框架下求解黏声介质成像问题,在有效避开不稳定的同时实现真振幅成像.首先将波动方程线性化,并依此建立黏声介质最小平方逆时偏移（LSRTM）的目标函数;然后推导波动方程伴随算子,并在此基础上借助伴随状态法推导迭代求解的具体算法;最后通过引入动态相位编码技术将计算量降至与常规逆时偏移相同的数量级.该方法在真振幅成像过程中考虑了介质黏滞性的影响,更接近实际情况,具有更好的振幅保持性.相对于常规逆时偏移,该方法能够自动压制成像噪声,具有更高的成像分辨率及精度.通过模型试算验证了方法的正确性.     

土钉横向抗剪效应对边坡稳定性的影响

土钉支护是边坡治理、基坑开挖的一种经济、便捷的支护型式,在设计中一般只考虑土钉轴向受力,而忽略土钉的抗剪、抗弯效应。为了探究工程实践中土钉支护黏土质边坡的横向抗剪效应边坡稳定性的贡献,本文根据极限平衡法,推导了考虑土钉横向抗剪效应的边坡稳定性计算公式,并系统研究了该作用对边坡安全系数大小以及潜在滑移面位置所产生的影响规律。研究结果显示,土钉抗剪效应对提高边坡稳定性有着很大的影响。当抗剪效应因子从0增大0.3时,边坡安全系数随着土钉倾角有着先增大后减小的规律,土钉的最优倾角也相应增大。在土钉长度和倾角不变的情况下,考虑土钉抗剪效应使得边坡的安全系数计算值有所提高,同时推测出的边坡滑移面后移。在抗剪效应因子从0增至0.5的过程中,安全系数可以提高两到三成。本研究的结论为在工程中更合理应用土钉支护技术提供了参考依据。     

道路网信息层次度量方法

针对目前以信息熵度量道路网信息方法存在的不合理、不准确的问题,该文提出一种基于空间认知的道路网信息层次度量方法。从地图空间信息产生的本质出发,结合空间信息认知的层次性特点,将道路网空间信息划分为3个层次:元素层次道路要素的几何形态信息、邻域层次邻接道路的空间关系信息、整体层次道路分布信息。依据各层次空间特征的多样性,分别建立3个层次空间特征的定量描述指标,计算基于各指标的几何形态信息、空间关系信息、道路分布信息。最后,通过实验分析验证了该方法的合理性。     

Lebedev网格改进差分系数TTI介质正演模拟方法研究

本文采用一种新的交错网格-Lebedev网格（LG）进行TTI介质的正演模拟研究,避免了Virieux标准交错网格（SSG）算法在处理TTI、单斜等各向异性介质时波场插值引入的数值误差,提高了模拟精度.在方法实现过程中,本文针对有限差分正演模拟面临的网格频散与边界反射两个关键性问题分别做了优化,并通过模型试算验证了它们的有效性与可行性：（1）结合最小二乘思想推导出新的频散改进差分系数（DIC）,该系数比Taylor系数更能有效地压制粗网格引起的数值频散,可以节约内存,提高计算效率;（2）将分裂的多轴完全匹配层（M-PML）吸收边界条件引入到LG算法中,解决了传统PML边界条件在某些各向异性介质中的不稳定现象并且具有较好的边界吸收效果.     

非平整曲面隔震结构的多质点计算模型及地震响应研究

针对强地震作用下隔震结构隔震层变形过大的现象提出了曲面隔震结构体系,该结构隔震层为曲面布置,在地震和结构重力作用下,上部结构可绕曲率中心进行曲面运动。建立了非平整曲面隔震结构多质点计算分析模型,通过数值分析进一步研究非平整曲面隔震层的曲率半径对结构地震响应的影响规律。分析结果表明:在罕遇地震作用下,曲面隔震结构对隔震层及上部结构的位移控制效果显著,同时当曲率半径为10~15倍重心高度时具有良好的隔震效果。     

基于不变矩和Hilbert码的矢量居民地零水印算法

提出了一种针对矢量居民地数据的零水印算法。为增强零水印的抗裁剪能力,算法利用Hilbert排列码对数据分块以便构造多个零水印。每块零水印的构造方法为:首先,利用Arnold技术置乱原始水印图像;然后,计算居民地图形的矢量不变矩集并将其映射成一个二值矩阵;最后,将置乱后的水印图像与不变矩集所映射的二值矩阵进行异或运算,完成零水印构造。实验结果表明,该算法能够抵抗常见的平移、缩放、旋转等几何攻击,对裁剪攻击也具有较好的鲁棒性。     

二维三分量TTI 介质Lebedev 网格正演模拟

鉴于三维各向异性介质(TTI、单斜等)正演模拟在计算量与内存上的巨大消耗以及标准交错网格机制波场插值带来的数值频散,本文采用二维三分量Lebedev交错网格有限差分方法对TTI介质进行波场模拟,利用二维介质便可得到3个相互垂直分量的弹性波场,并利用余弦相似度将其与完全三维正演波场进行对比,分析了该方法的模拟精度。对比测试结果表明,本文方法避免了插值误差,能够精确反映地震波在二维观测平面内的运动学特征,并且平面内质点的偏振速度、振幅能量与三维结果具有较高的相似度,而模拟占用的计算机资源却只相当于三维模拟中的一个二维剖面,是一种高效、准确的各向异性介质数值模拟方法。     

裂缝型储层时空双变正演模拟研究

本文将深层裂缝型储层视为各向同性背景下的小尺度非均质体,采用时空双变正演模拟算法模拟其地震响应,并将Lanczos滤波算子推广到该算法中,在保证最优的计算效率及内存的前提下,解决了常规变网格算法长时间采样下的不稳定问题.测试结果验证了本文算法对深层微构造的模拟精度及效率.最后将本算法应用到裂缝储层正演模拟中,定量分析了不同裂缝开度、密度和倾角下的地震振幅响应规律,为裂缝型储层的检测和解释提供了可靠的理论指导.