福建中部和东南沿海地壳内部密度变化分布特征的研究

利用福建中部和东南沿海地区的重力布格异常资料,通过地震与重力３维联合反演所分离的不同层面间的重力异常信息,采用基于单层位理论和球近似条件下的简便公式,解算并分析研究不同壳层间的密度变化分布图像及其特征,结果表明：不同圈层的密度分布特征与地表地质构造密切相关。     

基于改进FCM聚类算法的三维重力反演

在重力反演中,传统的反演方法通常会生成平滑的反演结果,即不同的地质单元之间没有明显的边界。为了提高反演结果的空间分辨率和反演精度,采用模糊C均值聚类算法(fuzzy C-means,简称FCM)解决上述问题。但当异常体体积远小于围岩体积以及目标函数FCM聚类项权重系数选择不当时,该算法容易造成异常体反演结果均匀收缩,导致反演精度降低,甚至反演失败。反演失败的主要原因通常是因为异常体体积比围岩体积小很多。为此在反演的目标函数FCM聚类项中引入了缩放因子,用以平衡模型参数对每个聚类的隶属度,减小异常体体积远小于围岩体积的影响。通过建立缩放指数e_k与归一化的聚类中心与实际聚类中心间距离S_normal的简单正相关关系,使得缩放因子ρ_k随反演过程不断更新,从而显著降低了目标函数FCM聚类项权重系数的选择难度,避免了异常体反演结果均匀收缩的问题,增强了反演的稳定性。理论重力异常数据反演数值试验和实际数据反演表明,相比于此前的FCM方法,改进算法有更高的反演稳定性和反演精度。     

论多种数据联合反演的模式及算法

针对日益丰富的数据资料，综述了大地测量反演的发展进程，论述了多种数据联合反演的意义和必要性，给出了兼顾权比确定的大地测量、地震和地质三类数据的联合反演模式及采用水准测量、GPS和重力三种数据联合反演断层参数的具体公式，特别介绍了求解优化问题所有全局最优解的区间算法，并给出了基本算例，结果体现了区间算法无可比拟的优越性及其在大地测量反演领域中的应用前景。     

利用改进模拟退火算法反演甘肃兰州地区地幔转换带导电模型

地磁测深一维反演可以获得地磁台站下方地球深部电导率结构.将改进模拟退火算法应用于地磁测深数据的反演,并将基于反演过程中的所有优质解进行统计分析得到的期望值作为模型最优解.地磁测深合成数据的一维反演测试结果表明:对于无噪声的理论数据,传统模拟退火算法可以恢复出真实的电导率剖面;存在噪声时,相较传统模拟退火算法,改进模拟退...     

基于卷积神经网络预测南海海底地形

针对南海区域,使用3种重力信号(垂线偏差、重力异常、垂直重力梯度异常)训练卷积神经网络模型,并将预测结果与船测数据和国外模型结果进行对比分析。将3种重力信号分成4组数据：重力异常,重力异常与垂直重力梯度异常,重力异常与垂线偏差,以及重力异常、垂线偏差和垂直重力梯度异常。4种组合方式的反演结果与船测水深之间的标准差分别为104.780 m、102.778 m、93.788 m、88.289 m,表明随着不同类型重力数据的加入,水深预测精度明显提高,并且在深度大于2 000 m时,反演结果精度提升效果更为显著。将训练集占总数据集的比例分别设置为80%、70%、60%和50%,反演结果与船测水深之间的标准差分别为88.289 m、91.256 m、92.833 m、96.022 m,表明数据量的增多可以有效提高模型学习结果的精度。     

重力数据约束的二维地震层析成像在台湾海峡南部的应用

地震-重力联合反演可以降低多解性,针对大勘探范围内岩石波速-密度关系存在较大散布的问题,引入交叉梯度结构约束构建统一的目标函数是一种有效的解决方案。利用台湾海峡南部HX-13测线进行验证:由于火成岩侵入体的存在,部分区域难以拾取可靠的地震初至,常规的走时反演无法准确恢复基底面的形态。搜集研究区的船测重力资料,根据地震地质条件和数据特点设置合适的反演参数,实现基于物性和结构双重约束的重力-地震联合反演。由对反演结果的分析和解释可以看出,该方法可在很大程度上弥补地震数据不完备的缺陷,使反演过程稳定,并提高模型的可靠性。     

三河-平谷8.0级地震区浅层三维密度结构反演研究

为研究三河-平谷地震区浅层构造背景、地震孕育机理及地震与构造的关系,利用高精度重力异常数据,采用基于块体生长模式的重力三维反演算法对地震区浅层三维密度结构进行反演,并通过模拟试算验证基于块体生长模式反演方法的有效性和稳定性。高精度布格重力异常显示,三河-平谷8.0级地震位于大兴重力局部高、三河-马坊重力局部高与大厂重力低之间的交汇过渡低值区域。研究区浅层三维密度结构反演结果表明,1679年三河-平谷M8.0地震明显受NE向夏垫断裂控制,断裂两侧密度差异明显且向下延伸约10 km,推测发震部位深约10 km。     

多层界面快速反演在高精度石油重力勘探中的应用

重力勘探作为一种快速普查方法，在深部地质构造研究、区域地质构造划分及找矿勘探中均已取得显著的地质效果。自８０年代后期，由于在重力测地工作中使用红外测距仪及高精度ＧＰＳ定位技术，确保了重力测点位置及高程有较高的精度；在重力观测中普遍采用目前世界上精度最高的Ｌａｃｏｓｔｅ型重力仪进行基点联测，采用对恒温系统改进后的Ｗｏｒｄｅｎ重力仪进行重力测点观测，使得重力测量的质量及精度都有了很大提高，为扩大重力法的应用提供了条件。本文给出的一例是；在我国某含油沉积盆地上，根据对实测１：２５０００高精度重力资料（布格重力异常总观测均方误差：６０×１０￣－８ｍ／ｓ￣２）的处理及约束信息下多层界面反演结果，确定有利油气聚集的圈闭范围，推断含油层的大致规模。     

位错模式反演的算法研究

综述了大地测量反演算法的发展状况，详细介绍了模拟退火，随机耗费和区间算法等3种优化方法，并基于位错模式，采用模拟的重力测量观测数据，比较了3种算法的反演效果，结果表明：模拟退火法优于随机耗费法，而区间算法的可靠性又优于模拟退火法，区间算法是最可靠的反演方法。     

重力-地震联合反演的改进及在遂宁-阿坝剖面的应用

针对传统顺序联合反演的缺陷,通过改变地下空间的网格剖分方式和约束条件的约束方式来进行相应的改进,并将拟BP神经网络算法和小波多尺度分析应用到反演中,以提高反演结果的分辨率和收敛速度。龙门山地区遂宁-阿坝剖面的反演结果表明,本文方法具有更好的反演效果。     

Research and application on CSAMT constraint inversion

In this paper, according to the method of electrical constraint inversion, we can improve the accuracy of inversion interpretation using the constraint of electrical logging data in the inversion process, which is conducive to obtain more abundant geoelectric information. On the basis of the conventional OCCAM inversion algorithm, the model roughness in the objective function is improved, and the formula of the electrical constraint inversion iterative algorithm is derived in detail based on the modified objective function. Taking the geothermal exploration in Changbai Mountain area as an example, the measured CSAMT data are used as the resistivity model for inversion, and the electrical property is constrained by the actual data from wells drilled in the section. It can be found that the method of electrical constraint inversion can improve the accuracy of inversion interpretation and guide the development of constrained inversion methods in different ways.     

3 D inversion of borehole gravity data using cokriging

Borehole gravity has been used in mineral exPloration recently with the advent of slim-hole gravime-ters. It is logical to Perform inversion to utilize the information in the newly acquired data. The i...     

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基于MODIS和AMSR-E反演京津冀地区大气水汽含量及比较

为了长时间、大范围获取水汽数值,利用2005~2008年光学遥感的MODIS近红外、红外水汽产品,以及微波遥感AMSR-E数据,2种方法反演水汽。微波AMSR-E亮温数据采用Merritt N.Deeter(2007)亮温极化差方法,选取18.7GHz和23.8GHz 2个波段,得到AMSR-E升轨、降轨大气水汽数值。以京津冀地区为研究区域,通过地统计相关性分析、时间序列分析、年际间变化分析,可知2种方法4种资料反演的大气水汽数值的R2都达到0.95,时间分布符合中国雨带移动规律,空间分布不均。MODIS数据反演值比AMSR-E值要低,得到2种方法反演水汽的各自优缺点。     

基于PCA算法的星载GNSS-R海面目标反演

提出使用主成分分析(principal components analysis,PCA)抑制时延多普勒图(delay Doppler map, DDM)中的海杂波,提高海面目标反演精度。以挪威Snøhvit采气平台作为海面目标,采用2016-11-13的DDM数据进行目标反演。结果显示,未使用PCA抑制海杂波前,反演位置平均误差为17.65 km;抑制海杂波后,反演位置平均误差为11.42 km,位置精度提升35.30%。     

近震波形反演震源机制解方法对比研究

分别利用近震波形反演求解震源机制解的gCAP方法和全波形反演方法反演了鲁甸MS6.5地震的震源机制解,并比较两种方法的优点与特性。结果发现,数据方位角的覆盖范围会影响解的稳定性,在使用gCAP方法时尤其需要注意;两种方法获取的震源机制解结果较为一致,走向为73°~77°,倾角为72°~85°,滑动角为157°~180°。     

一种基于FY3D/MERSI2的AOD遥感反演方法

针对目前国产卫星对气溶胶遥感监测应用较少的情况,本研究综合暗象元和SARA算法优势,基于FY-3D MERSI2数据构建了一套气溶胶光学厚度(Aerial Optical Depth, AOD)快速遥感反演方法。首先,引入了传统暗象元算法中的地表反射率经验关系,然后利用AERONET长时间序列的地基观测数据,构建了红波段和蓝波段气溶胶光学厚度、不对称因子和单次散射率之间的关系,最后利用MOD04和AERONET的AOD产品对研究反演结果进行了验证和评估分析。结果发现：① 本研究反演的AOD不仅保持了与MODIS的气溶胶产品空间分布的一致性,而且合理地呈现了AOD的高值分布,改进了MOD04气溶胶产品在云和亮目标方面反演缺失问题;② 利用AERONET地基观测结果对本研究获取的MERSI2的AOD反演结果进行了对比分析,发现二者具有较高的线性相关性,蓝波段AOD线性相关系数超过0.85;③ 利用MERSI2数据完整地捕捉到了2018年3月9—14日京津冀及周边区域的一次重污染过程中气溶胶时空分布变化情况,这也说明了FY3D卫星具备良好的气溶胶遥感监测能力,为我国灰霾监测和预警提供参考依据。本研究对大力发展国产卫星在大气环境遥感的应用有重要参考意义。     

优化反演方法及数值反演试验初步研究

基于典型力学模型。以研究区域的岩性参数和研究块体的边界力作为反演参数进行数值模拟，研究了单纯形法，模式搜索法，鲍威尔法，变量轮换法，混合罚函数法，复合形法等6种最优化反演方法的反演效果和可靠性。结果显示6种方法都有较好的表现。在恰当的条件下，6种方法反演所得参数都达到或接近参数的理论值，迭代收敛图，位移拟合曲线和残差统计分布图直观地反映出6种方法的效果和可靠性，但对单纯形法和复合形法应给予较高的迭代收敛精度。     

Inversion of 3D density interface with PSO-BP method

BP( Back Propagation) neural network and PSO( Particle Swarm Optimization) are two main heuristic optimization methods,and are usually used as nonlinear inversion methods in geophysics. The authors applied BP neural network and BP neural network optimized with PSO into the inversion of 3D density interface respectively,and a comparison was drawn to demonstrate the inversion results. To start with,a synthetic density interface model was created and we used the proceeding inversion methods to test their effectiveness. And then two methods were applied into the inversion of the depth of Moho interface. According to the results,it is clear to find that the application effect of PSO-BP is better than that of BP network. The BP network structures used in both synthetic and field data are consistent in order to obtain preferable inversion results. The applications in synthetic and field tests demonstrate that PSO-BP is a fast and effective method in the inversion of 3D density interface and the optimization effect is evident compared with BP neural network merely,and thus,this method has practical value.     

Intel MKL在Bernese GNSS数据处理中的应用

为提高Bernese GNSS software数据处理效率，将英特尔数学核心函数库(math kernel library，MKL)应用于Bernese 精密定轨数据处理，对比分析多个MKL矩阵求逆函数与Bernese 原有程序的计算效率。使用2019-03全球200个测站北斗/GNSS数据进行实验分析，结果表明，采用参数预消除策略时，参数预消除步骤消耗时间明显大于矩阵求逆，使用MKL处理数据效率提升不明显；而未采用参数预消除策略时，使用MKL矩阵求逆函数可显著提高矩阵求逆效率，其中dpotri函数矩阵求逆计算效率最高，消耗时间平均值为133 s，相比Bernese 原有程序计算速度可提高13倍。