金星探测研究进展与未来展望

金星探测是解答太阳系类地行星形成演化,地球宜居性的形成和未来发展,以及外太阳系宜居星球搜索策略的关键.由于金星恶劣的环境条件、对探测技术的多重挑战和相对高昂的探测成本,金星探测和研究程度远不及月球和火星.自20 世纪90 年代后期,金星探测任务相对匮乏.本文梳理了国际上金星探测研究进展、关键科学问题及技术需求,提出了未来金星的探测目标和探测方式建议.目前,对金星大气和气候研究程度最高,包括大气结构和大气化学,能量平衡和热结构,云层和霾层,大气环流和动力学以及气候演化等.高层大气的物理化学和太阳风与金星的相互作用方面也有重要进展.金星地表和内部的研究则相对滞后,研究涵盖金星表面形貌特征,撞击和重塑历史,火山和构造活动,地表物质组成,地表和大气相互作用等,但受限于数据的空间覆盖率和较低的分辨率和精度,诸多重大问题尚未解答,迫切需要新的探测数据.除探测任务外,金星研究还依赖于地基观测、实验室模拟和数值模拟研究.地面模拟设施对支持金星探测任务研发和金星基础科学研究尤为重要.未来十年是中国开展金星探测的契机和研发相关技术的关键时期.本文可为对金星探测、行星科学、太阳系探测感兴趣的科学家和工程人员提供参考.     

干旱地区地下埋藏物的地质雷达探测方法

地质雷达应用于探测地下工程,常通过探测地下开挖区域间接地寻找目标。对因回填或坍塌空洞不明显的开挖区域,须通过研究开挖区边界以及地层缺失的雷达影像扰动特征,判定开挖区范围。现场探测实验表明,这种探测方法较准确,误差在允许范围内,达到了预期。同时,对干旱地区地质雷达探测地下埋藏物开挖区域的方法和影像特征进行分析和总结。     

定量反演降水及其在青藏高原东北边缘地区面雨量估算中的应用

雷达-雨量计联合校准降水结合了雷达区域覆盖和雨量计单点精度高的优势, 利用雷达进行区域降水量估计是提高雷达应用能力的重要方向之一. 通过利用在青藏高原东北边坡地区的雷达回波-降水反演关系式, 对2012年5月10日的这一地区的一次区域性强降水过程进行反演比较, 并利用平均校准法、 最优插值法和用卡尔曼滤波确定变分系数的变分-卡尔曼滤波进行空间校准. 结果表明:利用最优化法得到的本地降水反演关系式效果要明显优于其他波段或地域的固有关系式, 可以有效改变过低估计的状况; 变分-卡尔曼滤波由于考虑了雷达区域扫描的优势, 校准效果最好, 可以细致反映空间降水分布, 对降水预报、 地质灾害预警等都有重要意义.通过建立多仰角多变量的降水关系式, 并进一步对反演结果采用有效的数学校正法可能会对空间面雨量估测取得更好的效果.     

歙砚石金星金晕纹饰特点及其成因分析

在归纳总结歙砚石金星金晕纹饰类别的基础上,分析了金星金晕纹饰的形态特点;通过对金星金晕的纹饰矿物组成,化学成分检测,探讨了金星金晕纹饰的成因机理,同时研究了金星金晕纹饰命名分类规则,为歙砚金星金晕纹饰及其它纹饰的研究方法提供了科学的参考。     

探地雷达在古墓遗址探测中的应用——以北京市通州区古墓群探测为例

探地雷达是一种无损探测技术,数据采集速度快,图像直观,在地下考古探测中的作用越来越大。本文以北京市通州区古墓群为目标,利用探地雷达首先在已发现但未开挖的古墓上进行探测,分析探地雷达图像中古墓的的典型异常特征;在未知区域进行探测,找出图像中有古墓反射特征的异常区域,并用洛阳铲进行验证。通过验证,探地雷达探测结果与实际开挖验证的结果比较一致。实践表明,探地雷达技术对探测古墓遗址具有很好的效果。     

钻孔雷达探测地下裂缝

钻孔雷达是地质雷达的一种特殊模式,与通常的地质雷达比起来,有几个显著的特点。比如,利用钻孔接近地下的某个区域,天线可以相对接近所要测量的地质异常体或目标,从而导致在较深的范围对目标的精确测量。实验场地位于北京西部的一个石灰岩的小山上。该处有一组钻孔,并被大量的裂缝所切割。在这些钻孔中,进行了单孔反射测量和跨孔测量。测量的数据经过处理和解释表明,在该场地雷达的径向探测范围可达30 m,地下裂缝的分布可以形成清晰的图像。可以看到很多裂缝,它们距钻孔的距离及倾角都可以确定下来。在有些情况下,确定裂缝分布的方位是可能的。     

探地雷达在古城墙病害探测中的应用

古城墙由于长年雨、雪水的侵蚀,容易造成城墙内部砖层、土体疏松等病害区域的发生,然而如何确定这些病害的位置、深度、规模等,是非常棘手的问题。探地雷达作为一种无损探测手段,具有探测效率高、分辨率高、结果直观等特点,对探测目标体不会造成任何损伤。结合工程实例,采用探地雷达技术对古城墙顶面进行探测。根据对探地雷达图谱进行处理分析,并选取5处有代表性的雷达图谱进行轻型动力触探验证。结合轻型动力触探验证资料,综合解释分析,提高了查找病害区域的准确性,同时说明探地雷达在古城墙探测中的适用性。     

基于速度分析的探地雷达阻抗介电常数反演

阻抗反演是利用波阻抗与介电常数关系开展地下介质参数估计的重要技术,在探地雷达以及叠后地震资料解释中具有广泛的应用。常规阻抗反演需要钻孔或测井曲线作为约束项,约束项信息直接影响阻抗反演的估计精度。在缺少钻孔数据的实际应用中,如何开展探地雷达阻抗反演是该方法研究的重要内容之一。基于上述问题,本文提出了基于速度分析的探地雷达阻抗反演方法。其基本思想是基于多偏移距雷达数据开展速度谱分析和Dix反演,以获得不同深度的速度信息作为阻抗反演的约束项;同时,采用K-means方法自动拾取速度谱信息,大大降低了常规人工拾取误差,提高了计算效率。通过典型随机土壤介质模型,验证了本文方法在无钻孔条件下仍然可以获得较好的介电常数估计结果,并测试噪声适应能力强。最后通过美国密歇根州Wurtsmith AFB,in Oscoda区域的探地雷达数据测试了本文提出方法在探地雷达实测数据参数估计中具有较好的应用效果。     

冰雷达探测研究南极冰盖的进展与展望

南极冰盖是地球上最大的陆缘冰体,其物质收支和稳定性对全球气候变化和海平面升高有重要的影响。冰雷达,或称无线电回波探测,是冰川学家调查南极冰盖冰下特征的主要方法。在过去的50年里,冰雷达被广泛用于测量冰盖厚度、内部构造和冰下地貌,这些参数是计算冰盖体积和物质平衡、重建过去冰雪积累和消融率以及冰盖动力和沉积过程的基础。现在,冰雷达测量覆盖了南极绝大部分区域,极大地提升了人们对南极冰盖和全球系统间相互作用的理解。首先,简要介绍了冰雷达及其技术发展,然后着重评述了冰雷达在探测研究南极冰盖厚度和冰下地形、内部反射层、冰下湖和冰下水系、冰床粗糙度以及冰晶组构上的进展。最后,对未来冰雷达探测研究南极冰盖的前景进行了展望,并给出我国的现状。
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探地雷达在堤坝隐患检测中的应用

堤坝疏松是水利工程中常见的一种工程灾害,它对堤坝安全带来了极大的安全隐患。而探地雷达法具有无损、高效、精准的特点,因此越来越多的被应用于堤坝安全检测中。本文在介绍探地雷达的基本原理上,结合实测地质雷达图像,并通过现场静探验证,分析并指出堤坝疏松区域在地质雷达图像中的异常特征,为堤坝防护治理设计提供可靠的依据。     

地质雷达在地下埋藏物检测中的应用研究

运用地质雷达的理论办法,了解某区域范围内已知埋藏物所造成的地质污染情况,以便为下一步布置工程工作和环境保护提供依据。这里还建立了用于区域污染识别的探地雷达探测数据处理模型,对地下污染情况进行了探测和识别,并与实际结果进行了比较。实践证明,该方法既可以提高探地雷达信号解释精度,又提高了工作效率。     

圆明亮琢型立方氧化锆在环形光源下的亮度测量研究

运用钻石光学效果观察仪采集合成立方氧化锆（CZ）样品的光学效果的实测图样,采用中国地质大学（武汉）珠宝学院石斌博士研发的宝石切工仿真分析系统模拟样品的光学效果仿真图样及可视亮度。通过量化程序统计样品实测图样的亮度值,以及仿真图样的亮度值。研究在入射角度为7．12°-12．58°的环形光源下,样品的实测亮度与主要切工参数的关系;对比仿真图样与实测图样的异同;分析样品可视亮度与仿真图样的统计亮度值的变化趋势,发现样品仿真图样的统计亮度值与模拟的可视亮度变化趋势基本一致;对称性较好样品的仿真图样与实测图样较一致;亭角38．5°-41．5°,冠角27°-39°之间一些特定组合的样品具有较高的亮度。结果表明,通过采集、分析图样测量圆明亮琢型宝石实际亮度的方法是准确可行的;对称性或某些参数的细微变化都可能引起样品亮度很大的变化;亮度较高样品的亭角、冠角满足加和规律,即亭角减小必须与需锫增加相静会．才鲐呈拥掂高的毒序     

PALSAR及RADARSAT2全极化雷达数据在地质构造应用中的研究

由于雷达数据不受天气影响,且具有一定的穿透能力,近年来已被广泛的运用在地质构造信息提取研究中。ALOS PALSAR与RADARSAT2是近年发展的最先进的雷达传感器,其全极化模式同时又具有较高的空间分辨率,这为植被区地质构造研究提供了良好的数据源。本文选取非洲埃塞俄比亚西部为研究区,通过对研究区域两种全极化雷达数据进...     

地质雷达探测技术在地基空洞探测中的应用

在房山区大董村拟建工程基坑开挖和CFG桩施工过程中,发现地层中存在空洞。为确保天然地基的安全,首先选定重点区域采用地质雷达探测异常区,然后采用钻探开挖手段进行确认。根据工地的地质情况,在选定的重点区域采用井字形与往返方式布设雷达测线34条。为准确了解雷达波对地下空洞的相应特征,按照与实际尺寸1∶20建立地下空洞模型,并运用Gprmax软件进行正演模拟,通过与现场实测剖面对比分析发现,空洞可造成雷达反射波同相轴不连续,且其波形呈现典型的双曲线形态。利用地下空洞在雷达剖面上响应特征,确定了工区内选定区域的空洞位置、大小及埋深,经开挖验证,解译结果可靠。根据解译结果绘制的场地内空洞异常分布图,为基础开挖、塔吊和桩基安全施工提供了依据。     

煤火区浅部松散煤体及采空区的探地雷达响应特征

探地雷达对浅层勘探具有较高分辨率,为煤田火区浅部松散煤体或采空区等典型火源地质结构探测提供了重要手段。然而如何识别各种火源地质结构体,确定火区重点范围还存在一定的理论不足。基于电磁波理论,采用时域有限差分法正演模拟了火区典型地质体地电模型雷达响应,其特征表现为：松散跨塌煤体对应雷达响应绕射波严重,其内部波形紊乱;空洞区顶界面回波能量强,较为连续,其内部无绕射。正演模拟和现场测试研究表明：探地雷达对识别浅埋火区煤层松散跨落程度,圈定火烧重点区域,减少灭火成本和火区开采安全事故具有重要的现实意义。     

探地雷达信号特征分析和分辨率提高方法研究

探地雷达信号的奇异点或突变点作为雷达信号的重要特征通常反映介质重要信息,如电性变化界面或异常体等。分析了探地雷达信号在Hilbert变换下,利用小波变换确定探地雷达信号奇异点位置的方法。解决了传统傅立叶变换只能从整体检测探地雷达信号奇异性的局限性。并且由于小波变换良好的时频局部化特性,进一步讨论了其在提高探地雷达信号分辨率的研究中的应用。     

研究发现北极海岸线每年后退数米

由于气候变化的影响,北极海岸线以每年2 m或更长的距离减退,部分地区的海岸线以每年30 m的速率消失。一项由来自10个国家30多位科学家发表的新报告指出,快速的海岸线退化给区域群落和生态系统带     

金星Beta Regio地区构造与成因分析研究进展

金星的火山作用曾十分活跃,形成了占总面积70%的平原。由于缺少有意义的侵蚀和沉积作用,金星表面5亿年来形成的地形地貌和构造特征保存得十分完好。Beta Regio地区位于金星中北纬地带,是金星分区中的V17区,在地貌上是一个面积2 000 km×2 500 km的、伴随抬升和火山作用的隆起地形。主要地形有高地、冠状构造、沟谷、锥状隆起、线状带、平原、脊状带和放射状系统8种;共分为瓦片状地形、密集断裂平原、断裂和脊状平原、盾状平原、皱脊平原、平坦平原、叶状平原和陨击坑8种物质构造单元。最新研究表明金幔柱是造成Beta Regio地区的抬升、断裂形成和火山作用的唯一因素。     

伊通河断裂及其稳定性评价

伊通河断裂的分布规律和危险性评价对长春市的发展和规划具有重要意义。在区域地质调查、区域地球物理数据处理基础上,利用地面电法、探地雷达和浅层地震探测,确定伊通河断裂呈近南北向分布,总体向西倾,倾角较大。根据探地雷达探测结果推断伊通河断裂切断白垩系地层,是一条早第四纪活动断层。分析伊通河断裂是强扭性断裂,处于伊通河断裂冲蚀谷地中。第四纪以来,特别是晚更新世以来,断裂活动趋于稳定,反生中强地震的概率很小。     

探地雷达在岩溶地区勘察中的应用

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。我国贵州岩溶分布十分广泛,地下岩溶洞穴严重威胁着工程建设和人民的生命安全。以贵州六盘水盘东北循环型煤焦化项目厂址岩溶探测为例,论述了雷达探测方法的技术及其工作原理,并结合岩溶探测实例,分析了岩溶区域雷达波场空间展布特征,划定了该测区溶洞、溶蚀裂缝等岩溶地质异常的空间展布范围,验证结果表明:探地雷达技术在浅层岩溶探测中的有效性。