面向应用的航天遥感科学论证研究

为适应中国民用航天遥感从科学试验向业务服务模式转变,更好地探索、了解与解决应用需求与航天遥感系统对接等方面遇到的技术问题,促进航天遥感统筹协调可持续发展,中国适时于2004年成立了国家航天局航天遥感论证中心。10余年来,论证中心以航天遥感系统为研究对象,系统开展了面向应用的航天遥感科学论证概念、理论方法、技术工程与应用研究。本文是论证中心团队长期从事航天遥感科学论证研究与实践的系统总结,介绍了遥感论证初步认知、遥感论证关注问题、遥感论证理论体系与模型方法集、遥感论证能力建设及遥感论证实践等方面内容,给出了遥感论证定义并详细分析了研究范围和内容,提出了由知识维、进程维和逻辑维所组成的遥感论证作用域3维空间结构,指出社会发展加快和信息化水平提高,带动整个航天遥感数据信息链向更大规模、更短响应时间周期、更综合数据集成、更高数据质量、更加智能化方向发展,航天遥感系统将进入新的"智慧遥感"发展阶段。得益于十余年来中国民用航天快速发展,我们经历了风云三号新型载荷校飞、多角度多光谱偏振遥感器论证、环境星应用工程论证等实践,取得了多方面理论方法的突破,并应用到2030民用航天发展规划、高分辨率对地观测系统、国家自然灾害空间信息基础设施、国家民用空间基础设施中长期发展、2030中国综合地球观测系统规划等论证当中。经过不断实践,快速迭代,形成了遥感论证理论体系及相应的十大模型方法,包括遥感信息流模型、遥感信息特征模型、遥感信息应用模型、遥感信息量分析模型、遥感数据工程模型、航天遥感系统结构模型、航天遥感系统状态描述模型、航天遥感系统质量模型、航天遥感系统发展动力模型及能力体系模型。这些模型方法全面反映了航天遥感系统特征、结构、状态、发展动力、条件等,可广泛用于对航天遥感系统进行顶层设计、规划、考察、分析、评价、预测,并开展实践探索。     

川中地区茅口组两期流体叠合控制下的白云石化模式

岩相学特征、地化分析揭示:川中地区下二叠统茅口组白云岩存在三种白云石:①平直晶面细晶白云石(δ13C_PDB=3.06‰,δ18O_PDB=-6.81‰;Fe:1×10-6,Mn:未检出,Sr:150×10-6);②非平直晶面粗晶鞍状白云石(δ13C_PDB=3.22‰,δ18O_PDB=-7.82‰;Fe:149×10-6,Mn:185×10-6,Sr:85×10-6);③非平直晶面细晶白云石(δ13C_PDB=3.49‰,δ18O_PDB=-9.45‰;Th=123℃,S=133~139‰NaCl;Fe:58×10-6,Mn:59×10-6,Sr:76×10-6)。研究结果表明存在两期白云石化流体:①早期压实作用形成的埋藏白云石化流体(T=37.4℃;S=29.8‰NaCl);②晚期受构造控制的热液白云石化流体(Th=114.8℃;S=153~226‰NaCl)。明确了三种白云石的成因:平直晶面细晶白云石是由早期埋藏流体交代泥晶基质形成的;非平直晶面细晶白云石是平直晶面细晶白云石在受到热液流体改造后所形成的;而非平直晶面粗晶鞍状白云石则是由热液流体直接沉淀出的。基于研究结果建立了相应的白云化模式。     

郯庐断裂带晚中生代演化历史及其对华北克拉通破坏过程的指示

郯庐断裂带晚中生代的演化历史是华北克拉通破坏过程的重要记录。中侏罗世末(燕山运动A幕),郯庐断裂带局部发生左行平移活动,而华北克拉通上出现了一系列北北东走向的缩短构造,指示了西太平洋伊泽奈崎板块俯冲的开始。晚侏罗世期间,郯庐断裂带没有发生活动,而华北克拉通出现局部伸展与岩浆活动及区域性隆升,应为弧后弱拉张背景。早白垩世初(燕山运动B幕),郯庐断裂带再次发生强烈的左行平移活动,华北克拉通北部与东部出现了一系列近南北向挤压产生的构造,应是鄂霍茨克洋最终关闭与伊泽奈崎板块高速俯冲双重作用的结果。随后的早白垩世期间,华北克拉通在弧后拉张背景下发生峰期破坏,郯庐断裂带呈现为强烈的伸展活动。早白垩世末的区域性挤压作用,结束了华北克拉通的峰期破坏,并使郯庐断裂带再次发生了一期左行平移活动。这期挤压作用出现在太平洋板块接替伊泽奈崎板块这一重大板块调整的背景之中。     

冰盖下矩形河道的综合糙率

综合糙率是采用曼宁公式确定河道水位和流量关系的关键参数。在河道冰封期,冰盖的出现增加了流动的阻力,明流条件下确定的综合糙率不再适用,需要重新估算。基于Einstein阻力划分过流断面的原理,冰盖下矩形河道的过水断面可划分为冰盖区、河床区和边壁区。根据总流的连续性方程,在确定各分区糙率系数、水力半径和断面面积的基础上,提出了冰盖下矩形河道综合糙率的计算公式。采用已有的试验水槽测量数据和天然河道实测资料对公式进行了验证,结果表明:公式计算的综合糙率与实测值吻合较好,与Einstein公式和Sabaneev公式相比,计算精度更高;对于冰封水流,宽浅河道采用分区水深代替水力半径进行简化计算的条件有别于明渠水流,在宽深比大于20时,计算结果才满足精度要求。     

新疆伊宁县塔吾尔别克金矿床流体包裹体特征研究及矿床成因

塔吾尔别克金矿床是西天山吐拉苏断陷盆地中一个重要的金矿床。矿体主要赋存于早石炭世二长斑岩及大哈拉军组第五岩性段安山岩、蚀变凝灰岩中,受断裂构造控制,矿床围岩蚀变作用普遍而强烈。矿石金属矿物主要为黄铁矿、自然金、赤铁矿和黄铜矿等,非金属矿物主要为石英、斜长石、方解石等。成矿过程大致划分为3个成矿阶段:1石英-黄铁矿阶段;2石英-硫化物脉阶段;3石英-碳酸盐阶段。石英及方解石中流体包裹体类型简单,主要为气液两相水包裹体和纯液相水包裹体。包裹体测试均一温度为100~196℃,流体盐度为0.0%~7.3%(质量分数,NaCl_(eq)),流体密度为0.9~1.0 g/cm~3,计算出成矿压力为5.2~81.9 MPa,对应成矿深度为0.5~7.4 km。塔吾尔别克金矿床成矿流体包裹体显示低温度、低盐度和较低密度的流体特征,表明成矿压力小和深度较浅。结合矿床地质特征、流体包裹体特征及前人研究成果,初步认为该矿床为浅成低温热液型金矿床。     

南沙群岛海域长腹剑水蚤(Oithona spp.)的种类组成、数量分布及其与环境因子的关系

中小型桡足类是海洋食物网中重要的中间环节,在碳循环里细菌碳和藻类碳向高营养级转化的过程中扮演重要角色。本文通过分析2013年3—4月、6—7月、9—10月和11—12月南沙群岛海域(111°30′E—112°30′E,4°30′N—11°30′N)的生态环境调查数据,对长腹剑水蚤属(Oithona)的种类组成、数量分布及其与环境因子的关系进行了研究。结果表明:(1)南沙群岛海域共出现长腹剑水蚤15种(包括1个未定种),其中线长腹水蚤(Oithona linearis)、粗长腹剑水蚤(O.robusta)和长刺长腹剑水蚤(O.longispina)为南沙群岛海域首次记录,长腹剑水蚤属种类组成沿水深变化的现象较为明显,该属虽然在南沙群岛海域广泛分布,但单种的出现频率较低,其种类出现的季节性较强;(2)南沙群岛海域的长腹剑水蚤可以划分为常见广布组群Ⅰ和低频组群Ⅱ;(3)长腹剑水蚤年均栖息密度为30ind./m3,季节变化呈单峰型,秋季最高、冬季最低,高数量区主要出现在受南沙西部沿岸流和东部沿岸流影响的近岸海域;(4)在0—750m水深范围内,长腹剑水蚤数量沿水深梯度的垂直变化明显,呈现由浅至深数量明显减少的趋势,长腹剑水蚤主要集中分布在0—75m的水层中,75—500m数量急剧降低至最低后,在500—750m基本维持不变;(5)GAM分析表明,纬度、海水温度、盐度和叶绿素a浓度对长腹剑水蚤数量均有影响,以纬度的影响最为显著,其中长腹剑水蚤属最适温度为28.6—29.2℃,最适盐度为32.6—33.2,最适叶绿素a浓度为5—10μg/L;(6)长腹剑水蚤属更适栖息于低温和低盐,且受沿岸流影响的环境中。因此,其数量分布的季节变化与季风驱动的沿岸流势力强弱密切相关。     

中国北方沿海典型澙湖—山东月湖水深遥感反演

澙湖是中国北方重要的滨海生态系统之一,水深较浅、透明度较低、底质类型复杂、人类干扰频繁等特点导致澙湖水深资料长期缺乏或存在较大误差,极大地制约了澙湖生态系统的研究和保护。本研究在现场实测水深的基础上,使用IKONOS高分辨率卫星影像,将山东荣成月湖水域划分为浅水区、植被区和深水区三类分别进行水深反演。研究表明红光波段(Band3)对水深的敏感性最高,分区建立线性回归模型反演水深的精度高于不分区的精度,多波段组合模型的反演精度最高,植被对水深反演的精度影响较大。反演结果表明,月湖水深最深处达271.23cm,水深反演的平均相对误差为13.16%。     

鄂尔多斯盆地姬源—陇东地区三叠系延长组长7段致密储层成岩作用

鄂尔多斯盆地姬源—陇东地区三叠系延长组长7段致密储层主要为发育在深湖亚相中的浊积岩,部分为三角洲前缘亚相中的水下分流河道砂体。前人对致密储层成岩作用的研究较少,需弄清成岩作用对致密储层孔隙发育的影响。通过铸体薄片与扫描电镜对大量钻井取心样品进行观察与分析,认为影响研究区长7段致密储层孔隙类型与规模的成岩作用主要包括压实压溶作用、胶结作用与溶解作用3种类型,压实作用是储层致密的主要因素,特别是发育在三角洲前缘分流间湾和浊积扇边缘的薄层砂体,在压力作用下更易受到泥岩排出孔隙水的影响,形成方解石胶结。伊利石胶结与方解石胶结进一步使得储层致密。少量的绿泥石薄膜成为残余粒间孔保留与包裹岩屑颗粒后期溶蚀的基础,溶蚀作用是研究区储层孔隙形成的主要作用。成岩作用的研究为储层物性的研究提供了进一步依据。     

Coupled Dynamic Response Analysis of A Multi-Column Tension-Leg-Type Floating Wind Turbine

This paper presents a coupled dynamic response analysis of a multi-column tension-leg-type floating wind turbine (WindStar TLP system) under normal operation and parked conditions. Wind-only load cases, wave-only load cases and combined wind and wave load cases were analyzed separately for the WindStar TLP system to identify the dominant excitation loads. Comparisons between an NREL offshore 5-MW baseline wind turbine installed on land and the WindStar TLP system were performed. Statistics of selected response variables in specified design load cases (DLCs) were obtained and analyzed. It is found that the proposed WindStar TLP system has small dynamic responses to environmental loads and it thus has almost the same mean generator power output under operating conditions as the land-based system. The tension mooring system has a sufficient safety factor, and the minimum tendon tension is always positive in all selected DLCs. The ratio of ultimate load of the tower base fore-aft bending moment for the WindStar TLP system versus the land-based system can be as high as 1.9 in all of the DLCs considered. These results will help elucidate the dynamic characteristics of the proposed WindStar TLP system, identify the difference in load effect between it and land-based systems, and thus make relevant modifications to the initial design for the WindStar TLP system.     

脐带缆在潜器下放过程中的运动建模与仿真

潜器在下放布置过程中需要考虑变长度的脐带缆对其运动的影响,在考虑流的情况下,对脐带缆的有限差分模型进行了改进,并采用最小二乘方法求解由时间和空间上的中心差分格式离散后的非线性方程组。为了验证模型改进的有效性,将潜器在均匀定常流中水平匀速直航时的数值解与该特殊情况下的解析解进行比较,两组解的吻合不仅证实了模型改进的有效性,而且表明上述数值计算方法是可靠且有效的。在潜器下放布置运动给定的情况下,脐带缆的运动仿真结果表明,潜器姿态角的调整会对拖曳点处的缆绳张力大小和变化趋势产生显著的影响,流在改变缆绳空间形状的同时引起了缆绳对潜器作用力和力矩的非线性和时变性,脐带缆总是阻止潜器自身动力对运动速度和姿态角的改变,且对纵荡运动的影响最大。