三维频率域可控源电磁反演研究

对于三维可控源电磁,反演计算效率、张量测量、旁侧效应以及阴影效应是目前研究的热点.本文正演采用基于库仑规范条件的耦合势有限体积算法,反演采用有限内存BFGS(L-BFGS)算法.合成数据反演结果表明:(1)有限内存BFGS法比非线性共轭梯度法,在反演计算效率上具有一定的优势,更适合求解大规模三维可控源电磁反演问题.(2)张量可控源电磁法相对于标量可控源电磁法,前者在模型分辨率上优于后者.(3)在某个区域无法布置测网的情况下,我们可利用旁侧效应在异常体周围布置测网进行三维反演,从而获得真实异常体的信息.同时,为避免阴影效应,我们应在测网外增加可控源电磁控制点,使得三维反演的数据更加完备.     

高分辨电磁法在B隧道勘查中的应用

本文介绍了在B隧道勘查中应用高分辨电磁成像技术探测隐伏构造的一个成功实例。数据采集采用高频电磁成像系统（STRATAGEM EH4，频率范围从1Hz到90kHz）。野外采集正交的电磁场分量，从地磁成像剖面中提取目标体有关电磁学信息。为获取高质量的采集数据，野外采用包含天然场源和全张量可控源的混合场源。B隧道坐落在位于中国中部的湖北省的西部，隧道埋深不到200m，但区域地质作用导致它的地质机构十分复杂。第一次勘查过程中，勘探人员误把一个脱落体的露头当成基岩面，施工过程中出现了冒顶。第二次勘探时采用高分辨电磁法和折射地震法，这次勘探找到了隐伏的基岩面和一个隐伏断裂。勘探结果与后来隧道挖掘揭示的构造吻合。     

多目标雷达探测识别和定位

线性调频连续波雷达通过周期性的发射扫频信号来探测地下的异常体.但是,由于经典FFT方法固有的局限性,限制了其分辨率的进一步提高.文中介绍了MUSIC方法,通过计算机模拟表明,该方法相比FFT有更好的分辨率和较精确的结果.     

超宽带天线矩形口径辐射特性研究

本文利用惠更斯等效原理，从时域和频域两方面研究了超宽带天线矩形口径的瞬态辐射特性，以及能量传播特性的解析解.最后利用二维模拟论证了激励脉冲在自由空间的传播特性与天线口径几何尺寸、形状和主辐射面、辐射波形之间的关系，得出轴线上的辐射波形与口径形状无关，与口径面积大小成正比的模拟结论，为设计超宽带天线口径和为进一步设计超宽带电磁辐射提供了理论依据.     

龙门山大地电磁深部结构及汶川地震(MS 8.0)

2008年5月12日汶川发生的MS 8.0地震使四川、甘肃和陕西等省遭受重大人员伤亡及财产损失,本文通过震前完成的穿过龙门山构造带中段的松潘中江大地电磁测深剖面的反演解释,揭示了龙门山构造带及其两侧松潘甘孜褶皱带、川西前陆盆地地壳内部30 km深处电性结构。龙门山构造带东侧四川盆地为上部较厚低阻沉积盖层之下存在连续稳定高阻的扬子基底特征,而以西的松潘甘孜褶皱带分上部和下部两部分,上部为高阻古生界夹低阻中新生界,下部（中下地壳）呈连续低阻层,推测可能存在一个连续稳定的壳内高导层。而龙门山恰好是青藏高原与扬子地台联合作用的结果,形成了上部高阻及下部基底高阻,中间夹西倾低阻带,低阻带最厚10 km,其深度从地表10 km连续向西延伸至20 km深处,与松潘甘孜褶皱带15～20 km的低阻层相连。这个异常低阻带可能是松潘甘孜地块向东向上移动的传输带,北川映秀断层逆冲分量显然大于右行走滑分量,因此汶川地震属于右行平移-逆冲断裂型地震。     

珠穆朗玛峰国家级自然保护区湿地分布研究

利用2000～2009年覆盖珠穆朗玛峰国家级自然保护区的MOD09A1和MOD13Q1数据集的相关数据,该保护区1：5万DEM,并结合2008年9月采集的野外湿地数据,进行了基于增强型植被指数（EVI）、改进型调整植被指数（MSAVI）、地表水分指数（LSWI）、海拔和坡度5个参数的保护区湿地分布特征研究。结果表明,珠穆朗玛峰国家级自然保护区的湿地类型主要为河流、湖泊、沼泽和沼泽化草甸;湿地主要分布在海拔4100～4700m且坡度≤4°的佩枯错、浪强错、多布扎等湖泊密集的高原湖盆地区、佩枯错与浪强错之间的平原地带和保护区中部及北部坡度较缓的河谷地区,大部分湿地分布在保护区的实验区内;2000～2008年保护区湿地以季相变化为主,6～9月（湿季）湿地面积约占保护区总面积的11．2％;6～9月湿地面积年际变化幅度小于保护区总面积的0．1％;坡度和海拔是影响保护区湿地空间分布的关键因素和提取该地区湿地空间分布范围的有效参数。     

基于GeoMedia的考古探测综合解释系统

无损探测是考古研究的一种先进方法和手段,它是一种通过地球物理方法不用挖掘而直接探测地下遗迹、遗物的考古技术.目前地球探测技术拥有众多的方法和手段,不同方法和手段获得大量的不同尺度、不同格式的地球探测数据,为了更好管理和应用这些不同类型的庞杂的探测数据,并将探测结果与考古信息和历史记裁进行相互印证判断,我们利用Intergraph的GeoMedia GIS技术,以考古探测数据为基础建立了一套基于地球探测考古的数据存储、管理、分析以及多种方法综合解释的多功能地理信息系统.本文详述了其系统结构、实现流程,该系统被应用于国家科技攻关项目中,并且可推广应用.     

地质雷达探测岩溶洞穴物理模拟研究

岩溶分布十分广泛,地下岩溶洞穴严重威胁着工程建设和人民的生命安全.了解岩溶地区的地质构造和岩溶发育规律,准确勘查地下岩溶洞穴,为各部门的工程设计与施工处理提供可靠的依据显得十分重要.地质雷达是采用高频电磁波、宽频带短脉冲和高速采样技术的一种新型的物探方法.由于该方法具有工作效率高、分辨率高和异常图象直观等突出优点,因此,该方法广泛应用于工程勘察中.多年来,在中国的铁路、公路、电站和机场等工程建设中,我们应用地质雷达方法作了大量的试验研究和生产工作,采集到了一些具有代表性的地下溶洞、溶缝和岩溶破碎的雷达图象,也积累了地质雷达探测地下岩溶洞穴的一些重要经验.本文从地质雷达探测地下岩溶洞穴的基本原理出发,从理论上对溶洞、溶缝和破碎带等的雷达图象进行模拟计算,提出了常见的地下岩溶异常的基本雷达图象特征,再结合典型的地质雷达图象实例,阐述了地下溶洞的埋深、规模、空间分布形态等判识方法.     

2.5D-FDTD数值算法的建立和模拟

本文提出并建立了2.5D-FDTD数值分析方法;通过与解析解及常规FDTD算法的比较,验证了该算法的正确性,显示了该算法的优越性;通过加入三维矩形口径面超宽带天线,实现了对地下埋藏目标体的识别,进一步说明了该方法的可行性和实用性.     

龙门山断裂带多参数深部结构成像与地震成因研究

通过反演大量的纵、横波地震数据,获得了沿龙门山断裂带及周边区域的深部三维精细结构,结合前人二维大地电磁探测研究成果,提出龙门山断裂带地壳形变与深部速度结构和导电率不均匀性有关,探讨了2008年汶川和2013年芦山地震的诱发和产生与流体侵入及地壳形变的密切关系.本研究发现,2008年汶川地震发生在高速度、高泊松比和低电导率的区域,2013年芦山地震则位于高速度、低泊松比和低电导率的发震层.在上地壳中,四川前陆盆地的低速、低泊松比和低阻异常与松潘一甘孜地块的高速、高泊松比和高阻异常形成了鲜明的对比.在龙门山断裂带下方的两个低速和低阻块体,将龙门山断裂带分成南、中和北三段.我们的研究认为,这两个异常体与来自松潘甘孜地块的下地壳和(或)上地幔的局部熔融或流体侵入到龙门山断裂带的脆弱区有关.基于对汶川和芦山地震的余震分布特征及震源区的地震波速度、泊松比及电阻率参数分析,揭示了龙门山断裂带深部剧烈的地壳形变与流体应力积累对2008年汶川和2013年芦山地震的触发及其地震破裂过程具有重要的控制作用.