高密度电法的三维数据场可视化

高密度电法是重要物探方法之一,由于它具有施工快捷、分辨率高、可靠性好、图像直观等优点,已被广泛应用于寻找金属非金属矿、地下水及各类工程地质勘察等众多领域.目前,该方法在数据资料处理方面还局限在二维图像.本文结合在山西阳泉复杂采空区利用高密度电法和高精度GPS测量联合勘察的工程实例,基于WinDisp软件平台,实现了高密度电法的三维数据场可视化,构建了视电阻率参数下的三维地质体结构模型,并且可以任意移动、旋转、切片、分层显示、实时显示真实地理坐标等.该模型客观、真实、形象地反映了电性异常的三维地质结构,为高分辨率预测复杂采空区的空间分布特征提供了直观、可靠的资料.     

用可视化技术分析虚拟现实环境下三维地震数据场的研究

目的 用可视化方法分析三维地震数据，直接观察数据中隐藏的地质现象。方法：将第每个反射子波用一个粒子模型表示，来自同一反射面的子波粒子相互叠合成一个同相面。为加快显示速度，将一个三维地震数据体转换为三维二值图像，用有序扩展算法追踪同相面所在的三维连通域，细化后得到反射面的坐标数据。再在虚拟现实系统下的对反射面进行立体显示，直观地分析地下地层的结构。结果 实际数据试验得到了反射面的三维形态及断层的分布规律，立体显示更深刻地揭示了复杂地质现象及其规律。结论 只有在虚拟现实系统中进行三维地震数据的可视化，才能直观地看到地下地层的真实场景，真正实现三维数据的全三维解释，所提出的方法是有效。     

基于多源地球物理数据的机器学习方法在地质体分类中的应用——以黑龙江多宝山矿集区为例

为适应多源地球物理大数据地质解释的需要,同时也为了在地质体物性存在交叠情况下快速有效地实现多源地球物理数据的地质解释,本文提出应用机器学习的支持向量机方法对多源地球物理数据进行地质解释的新思路,并给出了利用物性三体（密度、磁化率、电阻率）进行地质体圈定与分类方法.阐明了参数归一化、参数寻优对模型训练与学习及分类结果的影响与作用.本文将黑龙江多宝山矿集区物性三体与矿集区的区域地质、矿床地质及钻井资料相结合,利用所提出的方法对地下地质体进行了圈定与分类,对分类结果经过交叉检验,正确率达81.6%,表明了训练模型具有较高的可信度.经对预测模型填充已知物性参数正演的重磁异常与实测重磁异常对比,证明两者在整体和细节上均有高度的相似性,间接说明对地质体圈定与分类结果的可靠性,进一步表明利用多源地球物理数据,采用支持向量机方法圈定地质体及对地质体进行岩性识别方面的合理性与有效性.多源地球物理数据机器学习的支持向量机方法在多宝山矿集区地质体圈定与分类所取得较好的应用效果,为多源综合地球物理的地质解释提供了可借鉴的成功经验,也提供了多源地球物理资料地质解释的一种新型的技术手段,开辟了应用人工智能方法进行多源地球物理资料地质解释的新途径.

     

基于多源数据的机器学习在地震预测中的研究进展

近年来,机器学习的快速发展在计算机视觉、自然语言处理和数据挖掘等领域取得前所未有的成绩。地震研究学科众多,包括地震学、大地测量学、地球化学、地球电磁学和地质学等,研究产生的多源、复杂、海量数据高度符合机器学习对于训练数据的要求,因此许多学者将机器学习方法引入到地震预测中。本文基于机器学习背景、地震预测应用流程和评价方法等方面,回顾了近年来基于机器学习方法,利用不同学科数据进行地震预测的应用概况和主要进展,并对机器学习在地震预测中的应用进行总结和讨论。     

基于多源数据的建筑物空间分布格网化方法研究

利用多源数据将建筑物空间分布格网化,得到格网的单元数据,为区域地震灾害损失预评估和地震灾后快速评估提供较为详尽的建筑物格网数据支撑.以宁夏回族自治区平罗县为例,在数字城市建筑物数据、地理国情监测建筑物数据等基础上,结合高分辨率遥感影像进行目视解译,判读和更新建筑物图斑,再通过外业调绘、无人机航拍等手段对建筑物进行验证调...     

基于数据空间和稀疏约束的三维重力和重力梯度数据联合反演

随着重力和重力梯度测量技术的日趋成熟,基于重力和重力梯度数据的反演技术得到了广泛关注.针对反演多解性严重、计算效率低和内存消耗大等难点问题,本文开展了三维重力和重力梯度数据的联合反演研究,该方法结合重力和重力梯度两种数据,将L0范数正则化项加入到目标函数中,并在数据空间下采用改进的共轭梯度算法求解反演最优化问题.同时,本文摒弃了依赖先验信息的深度加权函数,引入了自适应模型积分灵敏度矩阵,用来克服因重力和重力梯度数据核函数随深度增加而衰减引起的趋肤效应问题.为了提高反演计算效率,本文又推导出基于规则网格化的重力和重力梯度快速正演计算方法.模拟试算表明,改进的共轭梯度法可以降低反演的迭代次数,提高反演的收敛速度;自适应模型积分灵敏度矩阵,可以有效解决趋肤效应,提高反演纵向分辨能力;数据空间和改进的共轭梯度算法结合,可以更好地降低反演求解方程的维度,避免存储灵敏度矩阵,有效地降低反演计算时间和内存消耗量.野外实例表明,该算法可以在普通计算机下快速地获得地下密度分布模型,表现出较强的稳定性和适用性.

     

基于多源数据的震害快速评估方法探讨

对目前基于GIS、遥感技术的地震灾害快速评估方法分别进行了分析,并通过汶川地震实例归纳总结了现有防震减灾软件系统建设取得的成绩和存在的问题,提出了一种利用GIS、遥感、地震现场数据等多源数据的综合地震灾害快速评估方法,并给出了其实现流程。     

多频可控源电磁法三维有理函数Krylov子空间模型降阶正演算法研究

本文采用有理函数Krylov子空间模型降阶算法实现了同时求解多频可控源电磁法三维正演响应的快速计算.首先采用基于Yee氏交错网格的拟态有限体积法实现控制方程的空间离散,将任意频率的电场响应表示为关于频率参数的传递函数.采用有理函数Krylov子空间算法求解该传递函数.针对构建m维有理函数Krylov子空间需要求解m次（几十到上百）关于有理函数极点和离散控制方程系数矩阵的线性方程组的问题,本文提出采用单个重复极点的有理函数Krylov子空间模型降阶算法,结合直接法求解器PARDISO,采用Gram-Schmidt方法,只需要1次系数矩阵分解和m次矩阵回代即可实现有理函数Krylov子空间的构建,极大地减少了计算量.针对最优化有理函数极点选取问题,本文根据传递函数的有理函数Krylov子空间投影算法的误差分析理论,引入关于单个重复极点的收敛率函数,通过求解有理函数的最大收敛率直接给出最优化的单个重复极点公式.最终实现了不同发射频率的可控源电磁法三维正演响应的快速计算.分别计算了典型层状模型多发射频率的CSAMT和海洋CSEM的正演响应,通过与解析解的对比验证了本文算法在多发射频率正演的计算精度和计算效率;并通过一个三维海洋CSEM勘探设计最优化发射频率和接收区域选取的例子进一步说明本文算法的优点.

     

基于多源数据的云南人口空间分布模拟研究

人口数据精度是提高地震灾情速判准确度的关键之一。本文基于多源数据融合思路,以云南第6次人口普查数据为基础,把居民地作为人口分布指示因子,利用GIS软件工具,分析了人口分布与地貌形态、坡度、地形起伏度以及土地利用之间的关系,构建了人口影响因子的权重系数,并采用城乡人口-面积统一模型对人口统计数据进行了网格化空间模拟及精度检验。以2013年3月3日云南洱源5.5级地震为例,通过多种估算方法对灾区人口进行了计算及对比分析,结果表明,多源数据融合法生成的千米网格人口与实际人口的相关性均在0.89以上,人口数据精度符合实际,可为灾情速判提供可靠的数据基础。     

基于规则引擎与空间聚类分析的多源地震灾情数据清洗策略研究

通过研究不同来源地震灾情数据汇集处理过程中的数据清洗技术,利用数据挖掘中基于规则引擎与空间聚类分析相结合的方法检测多源灾情数据存在的错误、不完整和重复等问题并进行修正,提高灾情数据质量。以清洗后的灾情数据为基础,运用Arc GIS空间插值对离散灾情点进行总体分析和模拟,从而快速反映并确定地震灾情的总体分布情况,为地震应急救灾工作提供更可靠、形象的灾情分布信息。文中以四川省地震灾情快速上报接收处理系统在四川省芦山"4·20"7.0级强烈地震中,通过多种灾情获取手段获取到的包括主观震感、客观震感、房屋破坏、交通系统破坏等共1330条灾情信息为例进行处理和分析,共检测出不合理灾情数据717条,其中剔除696条,修正21条,清洗后的灾情数据空间分布和模拟结果与实际考察形成的烈度圈吻合度良好。     

Methods of data compression in geophysical research

The urgent geophysical research problem of seismic data storage is considered. To reduce the volume of the stored data, it is suggested to compress data, i.e., to eliminate the information redundancy using algorithms of reversible compression (compression without data loss, nondistorting compression). A review of modern compression algorithms is given. Recommendations on using compression algorithms for accumulation as well as storage of seismic data are offered.     

日龙沟锡—多金属成矿区综合物探找矿方法应用研究

通过对日龙沟锡—多金属矿区物探工作的研究分析,结合地质物探工作,提出了在日龙沟寻找磁黄铁矿化热液改造型锡—多金属矿床的找矿标志和工作方法.利用该方法对矿区外围进行验证,认为矿区外围成矿条件优越,已有多个钻孔见矿.因此,可以总结出该区域寻找此类型矿体的地球物理预测模型,为该区今后的找矿工作提供经验.     

综合物探方法在堤防质量检测中的应用

在堤防质量检测中,地球物理方法能够实现快速、无损的探测,但采用单一物探方法对堤防隐患的判别易形成多解,也很难对堤防质量做出准确分类.本文中应用探地雷达、高密度电法、地震勘探等综合物探方法对大源渡堤防质量进行检测,并以龙荫港以例,通过综合三种物探方法互相参照、相互验证,互为补充,查明了堤防隐患的分布位置与埋深,为堤防质量检测提供一种新的工作方法.     

海试引发深水油气综合地球物理采集的几点思考

深水地球物理采集技术随着国际海洋油气勘探的不断升温,技术水平不断提高.本文结合我国的地球物理海试实践,提出深水油气综合地球物理采集的几点思考,地震采集参数的选择,重磁震采集过程的实时监控,总结海试过程深水地球物理采集的两方面进展,一是精确定位的长缆二维地震采集技术,二是高精度的重磁震联合质量监控的综合地球物理测量技术,为深水油气勘探提供采集技术保障.     

基于空间加权法的地磁数据重构精度与D_(st)指数的关系

为了研究磁场活动水平对地磁重构数据的影响,以云南省内11个地磁台站地磁记录分数据为研究对象,利用空间加权法进行数据重构,并分析Dst指数与重构数据精度之间的关系。结果表明,Dst指数绝对值与地磁数据重构精度呈明显负相关,即Dst指数绝对值越大,数据重构精度越低。当D_(st)-30时,D分量重构数据与原始数据的绝对残差值小于0.05′的比例为97.1%, H、Z分量重构数据与原始数据的绝对残差值小于0.5 nT的比例分别为97.1%、97.9%,重构精度较高。当弱磁暴、中等磁暴发生时,D、H、Z三分量重构数据与原始数据的绝对残差值随Dst指数绝对值的增大而增大,重构精度减小。本研究成果可为因观测异常或记录缺失的地磁数据重构提供参考。     

基于SVD分解的二维空间数据融合方法

建立地球全空间数据库需要研究空间数据融合的方法和智能技术.本文以布格重力异常数据的融合为例,介绍一种基于奇异值分解的二维空间数据融合方法.此方法在原理上可以实现融合后的数据集误差模不大于融合前的子数据集的最小误差模,相较于传统的融合处理方法原理更加先进.在算法中应用了权重矩阵,可使融合之后数据区域与原始数据的边界上梯度变化较小;运用有限差分法计算重力水平梯度,检验数据融合边界的效果.理论模型和实际数据试验表明,此方法可以保证数据隐含的重要属性完整保存,具有计算过程简单、适用范围广、融合效果好等特点,可以应用于位场等地球物理数据融合,也可以用于遥感和其他地理信息的数据融合.     

Fusion of multi‐resolution surface (terrestrial laser scanning) and subsurface geodata (ERT,SRT) for karst landform investigation and geomorphometric quantification

A multi‐method research design based on terrestrial laser scanning, GIS, geophysical prospecting (electrical resistivity tomography, refraction seismics) and sedimentology is applied for the first time to investigate enclosed karst depressions in an integrated way. Fusing multi‐resolution surface and subsurface geodata provides profound insights into the formation, geometry and geomorphologic processes of dolines. The studied landforms, which are located in the Dikti Mountains of East Crete, are shown to be filled by loose sediments of thicknesses of up to 30 m that mainly consist of fine‐grained material overlying solid bedrock at depths below 35 to 45 m. By combining subsurface observations with geomorphometric calculations, local doline genesis can be traced back to initial collapse of fractured bedrock followed by subsequent infilling with colluvials. In order to define crucial methodological requirements and guidelines for data fusion, both the impact of different elevation models and the influence of data resolution are assessed. Surface volumes of depressions derived by the digital surface model are 7–21% higher than the results obtained from the terrain model due to vegetation. Similarly, estimates of infill volume calculated on the basis of geophysical outcomes and elevation data differ by up to 13%. Calculations of the landforms' current volumes (i.e. total surface and subsurface volume), however, are fairly insensitive to raster resolution. Hence, the distinct geomorphologic properties of landforms (e.g. shape, terrain roughness, slope inclination) substantially determine the geomorphometric analysis of both surface and subsurface data. As shown by the findings, data fusion to integrate digital terrain, geophysical and sedimentological datasets of varied resolutions benefits geomorphologic studies and helps provide a comprehensive image of landforms. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

页岩气勘探中的地球物理方法综述及展望

地球物理方法是页岩气勘探中最有效、最准确的预测方法之一.在调研国内外利用地球物理方法勘探页岩气研究成果的基础上,分析总结了页岩气勘探中最有效的地震和测井法对页岩气的响应特征,讨论了常规油气勘探中已获得成功的电磁法、重磁勘探以及综合地球物理方法在页岩气勘探中的应用;对我国页岩气勘探技术的发展进行了展望,为我国页岩气勘探与开发提供参考.     

基于多源卫星数据的小型水体蓝藻水华联合监测——以天津于桥水库为例

近年来水体富营养化呈扩张趋势,蓝藻水华不仅在太湖等大型湖泊频发,水面面积较小的天津于桥水库等也形势严峻,亟需加强卫星遥感监测.但是,以往在太湖等业务化使用非常成功的MODIS等卫星数据(约500 m),由于空间分辨率较低,难以满足小型水体的监测要求;而Landsat-8等空间分辨率较高的卫星数据(30 m),通常重返周期较长,无法满足水华高频监测需求.本文以天津市于桥水库(面积约80 km2)为研究区,针对常用的卫星数据,从空间、时间、光谱范围和数据可获取性共4个方面,评价不同卫星数据蓝藻水华监测能力和算法,同时对不同卫星监测结果一致性进行评估.结果表明:(1)筛选出国产HJ-1A\B CCD、GF-1 WFV和美国Landsat-8 OLI这3种卫星波段合适,空间分辨率较高,适用于桥水库蓝藻水华监测,但考虑到其重返周期较长,建议多星联合观测;(2)各个卫星监测结果与卫星影像目视解译结果基本一致,均方根误差和相对误差均分别控制在0.78 km2和4.9%以内;(3)不同卫星监测结果一致性良好,一致性精度达到99.5%;(4)根据历史影像结果,发现于桥水库2016年水质开始呈富营养化,藻华现象在夏、秋两季最为严重.研究表明,针对小型水面水体蓝藻水华监测,利用较高分辨率数据联合监测,是一种有效的替代策略,今后可在更多小型水域推广.     

远震相对走时数据快速计算方法及应用

远震层析成像技术已成为研究地球深部速度结构最为主要的方法,而其所用数据通常为初至震相的相对走时残差值.本文针对信噪比差的远震波形资料提出一种计算远震相对走时残差数据的快速方法,整个计算过程全部由计算机自动完成.该方法主要有两大特点:(1)利用互相关方法计算波形间的偏移时间时引入波形相位信息,有效压制噪声,增强有用震相的识别;(2)改进常规方法中计算相对走时残差的理论公式,避免求解超定方程组,提高计算精度.为验证新方法的可行性和实用性,以长江中下游地区远震波形资料为例,采用常规方法和新方法分别计算相对走时残差数据,对比结果显示:新方法比常规方法的工作效率和数据精度都高.