基于ArcGIS的遥感与地球物理考古探测数据综合管理系统研究

遥感与地球物理考古探测数据类型多样,然而各种探测数据因缺少综合管理和分析平台,使综合分析更加困难,从而限制了考古探测技术应用效果。在了解遥感与地球物理考古探测技术的基础上,本文对当前遥感地球物理考古探测数据管理系统进行逻辑和业务需求分析,构建基于ArcGIS Engine开发引擎和Visual Studio 2017平台的遥感与地球物理考古探测数据综合管理系统。系统通过分层次设计功能模块,实现考古探测数据的编辑、解释、分析以及数据之间的交互和管理。实际应用表明,对于遥感地球物理考古探测技术与地理信息技术相结合的思路和研究,能够提升遥感与地球物理考古探测数据的综合分析能力,促进考古探测技术的有效应用。      

基于OpenGIS的地球探测信息综合解释平台

地球探测出现了大量的新技术和新方法,其应用也日益广泛,由于其技术和方法的多样性,致使地球探测数据的记录文件格式、处理方法、图形显示也是多种多样,庞杂无序,不便于保存、使用和管理.本文提出一种基于OpenGIS的地球探测信息综合解释平台,对多源、多尺度、多方法、海量多维地球探测数据进行整合,结合OpenGIS中的GDAS、GLS和WMS、WFS等规范,通过GIS平台进行数据融合,为专家进行综合解释、评价提供一个便捷、有效的工具.目前系统已经被实验室应用于一些项目中,实现了各种探测数据的集中管理和数据融合,提高了综合解释和评价效果.     

深部探测数据共享平台的设计与研究

深部探测是地球科学研究的重要手段,2008年我国启动了深部探测技术与实验研究(SinoProbe)专项,标着着我国深部探测计划的开始.在专项实施过程中,我们获得了中国大部分地区的深部地球物理探测、地球化学、地质等多种不同精度和方法的数据资料,由于探测方法不同导致了数据的异构性,数据获取始终是困扰研究人员的重要问题.在开展"Sinoprobe"研究专项的过程中,必须要解决数据的共享和交互问题.本课题通过对国内外著名的探测项目和地球科学数据平台的研究,探索数据共享和交互的解决方案,提出了基于SOA的深部探测数据共享框架,该框架的解决方案包括三部分:一是建立基于OGC标准统一的数据模型,将各类异构数据转换在一个地球框架中,实现互操作;二是利用Web Service技术构建分布式服务平台,实现从简单的客户端/服务器模型到复杂系统的扩展;三是利用Eclipse RCP的插件式开发技术,建立综合插件应用平台.最终解决了深部探测数据共享过程中存在的数据异构、系统异构及应用异构的问题.     

采空区地震与电法探测数据的联合反演研究及应用

综合地球物理技术在采空区的探测中发挥了重要作用.目前通常采用单方法反演、仅对不同方法反演结果进行对比解释的综合勘探方式,单方法反演的多解性严重降低了其探测精度.如何提高采空区的探测精度,对采空区进行有效探测一直被认为是地球物理技术面临的首要难题.为了提高地震与电法技术的探测精度,基于交叉梯度联合反演理论,设计了地震初至折射走时数据和高密度电法数据的联合反演算法流程,对采空区理论模型和野外实际数据进行了联合反演处理.结果发现通过两者的联合反演,不仅可以提高采空区电阻率反演模型的成像效果,而且能够获得地震单方法反演难以成像的采空区低速异常体,从而提高了地震与电法技术对采空区的探测精度.表明地震与电法探测数据联合反演是一种提高采空区探测精度的有效方法.     

晋阳古城遗址考古地球物理特征

晋阳古城遗址历史悠久、面积开阔、文化层叠压错综复杂,地下蕴含丰富,埋藏形式特殊,是一处重要的古文化埋藏区,其考古调查是一项巨大的、长期的系统工程,需要采用传统的考古调查手段与其他先进的科学技术相结合的方法,才能尽快掌握古城遗址分布特点,使古城遗址面貌逐渐清晰起来.由于晋阳古城目标层和目标体尺度范围较宽,从十几厘米到十几米,分辨率也有不同的要求,本文借助先进的地球物理方法,采用高密度电阻率法与探地雷达结合的手段对晋阳古城多处古文化层、古遗迹靶区进行地球物理试验性探测,取得了非常丰富的地球物理特征认识,为传统方法考古提供了大量的有效信息,同时也为今后在晋阳古城遗址应用地球物理探测技术考古研究打下了坚实的基础.     

山区公路微动探测方法应用试验研究

复杂山区的公路建设运营对地球物理探测提出了巨大挑战.非侵入式微动探测方法无需主动震源,作为地震类方法的一种,其独特的优势已经体现在地热资源探测、城市地下空间精细探测等领域.针对目前山区公路建设运营中对地球物理探测的重大需求,本文研究微动探测方法的应用效果.首先,根据研究区地形设计了十字形与直线型进行野外微动数据的采集,进而利用空间自相关法从微动信号中提取瑞雷波频散曲线,最后获得视S波速度剖面.通过与高密度电法探测结果对比发现微动探测方法在山区可以有效的识别隐伏构造和不同的岩性层、刻画高速异常地质体等.在灵活改变观测系统的情况下,针对山区公路建设对地质信息的要求,该方法可以提供关键的精细地质结构信息.通过本研究,初步证实了微动探测方法在山区探测的有效性,为后续复杂条件下的地球物理探测提供了新的有效探测手段.     

我国海洋地球物理探测技术发展现状及展望

海洋地球物理场是一个四维的动态复杂变化系统,涉及多物理场、多界面和多尺度问题,受内外因素的共同制约.基于海洋地球物理场特征,海洋地球物理探测是揭示地球内部构造与性质的重要技术手段.通过回顾国内外海洋科学研究历史以及海洋地球物理探测技术的发展历程,对我国海洋地球物理探测技术发展进行了分析,现今的技术发展受科技进步驱动,反映国家与时代发展的需求.探讨了技术发展与需求之间的关系,依据各种地球物理探测手段及其探测平台的特点,提出了以下技术展望:优化传统的海洋地球物理勘探技术;加速并完善多样式探测平台的建设和科学载荷的研究;构建"空-天-海-潜"海洋地球物理立体探测体系;海洋地球物理探测技术与"大数据"和"人工智能"等技术深度融合.     

城市活断层探测信息系统的设计与实现——以福州市活断层信息管理系统为例

以福州市活断层信息管理系统为例,提出了城市活断层探测信息系统建设的目标,分析了以GIS技术为支持的、面向对象的设计方法及系统结构与功能。系统在局域网内采用C/S模式,在广域网中采用B/S模式,具有用户界面、应用程序和基础数据的3层结构。探测成果数据库按照分类、分层存贮,按专题组织查询的方式管理。城市活断层探测信息管理系统以活断层探测成果数据库为基础,空间分析为支撑,集地质、地球物理、地球化学、综合查询及专题分析应用为一体,具备活断层探测及分析研究成果分类与综合查询、展示、分析等功能,这一系统的建立可为活断层研究的定量化提供坚实的数据基础与技术平台,为城市规划、土地利用等防震减灾工作的开展提供科学依据     

高密度电阻率法在葬墓考古的应用

出于对文物保护的需要,野外考古需要使用不损害文物的探测技术,因此不会使地下文物受损的地球物理考古是考古调查的一个必然发展方向.本文以江西某葬墓区为研究对象,运用高密度电阻率法重点探测葬墓区的古遗址和古文物的分布和赋存区域,介绍了高密度电阻率法的方法原理、方法特点、数据采集和数据处理,并对数据进行了解释.通过这次探测研究,得到了一些重要考古成果,查明了墓葬封土的分布区域和墓葬的结构与墓道分布,并且调查出了可能出现的陪葬墓、陪葬坑、墓园建筑、陵寝设施及其位置,为进一步的考古探测和发掘提供了重要依据.     

微动探测方法研究进展与展望

微动探测方法是在背景噪声成像理论的基础上发展起来的一种新型地球物理探测手段,其根据获取野外数据的观测台站方式分为微动阵列方法和微动单台方法.本文综述了前人对微动探测方法的研究进展,并对目前该方法存在的问题及研究的发展趋势进行了展望.微动阵列方法采用频率波数法或空间自相关法从微动信号中提取频散曲线,进而反演获得地下横波速度结构.微动单台方法即H/V谱比法以三分量台站为观测基础,对水平分量信号与垂直分量信号进行傅里叶谱比,以此估算沉积层厚度、获得共振频率以及场地放大因子等.目前微动探测发展还有诸多问题需要进行深入研究,例如瑞雷波与勒夫波浅层探测理论方法、同时考虑基阶和高阶面波的影响进行多阶面波反演方法研究以及H/V谱比曲线与频散曲线联合反演方法研究等,从而提高微动探测方法浅层探测精度以满足城市地下空间精细探测的需求,加深探测深度为透明地壳、地下第三空间的精细探测提供一种新型地球物理手段.     

多参量联合分析的地震空间探测异常研究进展

卫星对地观测技术是全球范围内实时监测孕震区地震活动和震后应急救援的有力工具。过去的几十年里,不同种类的卫星观测数据被应用于地震遥感异常探测领域中,并逐渐开展了从单个震例分析,到普遍规律探索,再到内部机理研究的多方面探讨。但由于地球系统的复杂性和孕震过程的不确定性,地震遥感异常研究仍充满困难和挑战。本文利用文献计量分析方法,探究了现今国内外地震遥感异常研究的关注热点和趋势方向,认为目前对于地震遥感异常的研究已由单一参量发展为多参量联合分析阶段;通过3个前沿研究案例分析了常用的综合分析参量与异常分析方法,以及多参量之间的时空同步性关系,表明多参量遥感异常的结合研究和交叉验证是地震遥感异常研究中的重要手段,可以在未来地震前兆研究中发挥重要作用。      

多聚焦(MF)成像技术综述

MF(多聚焦)技术是一组以巨模型——独立成像为特征的地震成像方法,在该方法中,大的地震道的叠合道集进行叠加,而每一个叠合道集都横越许多共中心点道集,它用聚焦参数的最优化过程代替了传统偏移方法中的速度模型修正,极大避免了“速度难题”,MF技术可以广泛应用于地震数据处理和反演的各个方面(处理复杂的近地表难题、多次波的等),在解决复杂地质问题时更是有着独到的效果。因此,MF成像技术在地震勘探中将有广阔的应用前景。     

地球自由振荡的保结构模拟

大地震等诸多激励均能激发全球自由振荡现象,通常表现为驻波形式的全球整体振荡.现有的地震波数值模拟方法多为非保结构方法,无法压制长时程计算中的积累误差.本文采用优化的三阶辛格式谱元法,对地球自由振荡及全球尺度的地震波传播进行了长时程模拟.通过与传统的基于Newmark算法的谱元方法结果对比分析,明确验证了本文所得优化的三阶辛格式谱元法在模拟地球自由振荡等大规模长时程问题上的优越性和准确性.上述进展在方法论层面为今后探测、刻画全球尺度地球非均匀结构的驻波数值方法奠定了部分基础,并为相关研究领域提供了新的选择.     

浊积岩分序级描述技术及其在东营凹陷油气勘探中的应用

浊积岩分序级描述技术是在前人研究与勘探实践基础上,以层序地层学理论为指导,结合较为前沿的地震沉积学理论,分析层序内部结构,明确了浊积岩发育序级的划分原则、对比和划分方法;以地震资料为基础,充分发挥了井震结合的优势,形成了浊积岩的地震识别模式的建立方法.本次研究建立了东营凹陷沙三段和沙四上不同类型浊积岩的地震响应模式,形成了浊积岩分序级描述技术;该技术可以用来预测新的浊积岩发育区.东营凹陷油气勘探实践证明,在浊积岩分序级描述的基础上进行勘探优化部署,可以有效的提高浊积岩油藏的勘探成功率.     

储层裂缝识别与评价方法新进展

裂缝发育程度决定着低渗储层的渗流和产出能力,但由于裂缝发育机制的复杂性,故裂缝性油气藏一直是勘探的重点和难点.目前裂缝评价方法多以常规测井资料为主,结合其它分辨率较高的诸如FMI测井、地层倾角测井等.本文列举的计算机层析成像技术、ANN技术、灰色系统评判法是在裂缝研究领域相对有效的识别和评价方法,在油田的现场应用中取得了良好效果.     

复杂山区煤田三维地震数据采集技术研究

在复杂的山区煤田三维地震勘探中,受地形和地表、地质条件的限制,使野外地震数据采集技术成为关健。文中结合在新安煤田三维地震勘探过程中遇到的复杂条件(地形极其复杂,相对高差大、潜水面变化不定、地表岩性横向变化大等),通过野外的试验对比,选择良好的地震激发和接收条件,应用非线性观测系统理论等多项技术措施,以保证野外地震记录的质量,从而更好地为下一步的地震数据处理与解释服务。研究结果表明:本勘探区内三维地震数据采集中,所采用的技术方法得当,效果明显,而且对具有相似地表、地质条件的地区具有借鉴作用     

Technology diffusion and population migration reflected in blade technologies in northern China in the Late Pleistocene

In recent years, the origin and evolution of modern human behaviors have become a common topic of research in Paleolithic archaeology. One important part of modern human behavior, blade technology, was once thought to be unique to modern humans. Recent studies have suggested that variations in blade technology do not fully correspond to modern populations. However, the standardization, diversity, discontinuity in terms of time distribution, and differences in spatial distribution of blade technology give it an important role in discussions of modes of adaptation, diffusion of technology, and population migration of hominins. By categorizing the major blade assemblages in China, we show that there were two blade reduction methods in northern China: the Levallois method and the prismatic method. Dating back 40000–30000 years, the Levallois and prismatic blade method combined to form the characteristics of the early stage of the Upper Paleolithic. Artifacts bearing such characteristics are located in Northwest China, Northeast China, and the Qinghai-Tibet Plateau. The unearthed blades are similar in technological organization and are connected geographically with those discovered in Siberia and Mongolia, which also indicates a distinct border from those discovered in northern China. This fact is suggestive of population immigration. About 29000–25000 years ago, a combination of prismatic blades and microblades was developed in the hinterland of China; however whether it can be regarded as the representative of population migration or only a technological adaption remains undetermined. We suggest that the system of production of different blades should be distinguished in the study of blade assemblages and that different blade methods should not be integrated into a single technical system to discuss technology diffusion and population dispersal.     

Improving Seismic Resolution Through Array Processing Techniques

Seismic arrays, first introduced in the late 1950s to detect underground nuclear explosions, have helped to improve our knowledge about the structure of the Earth for the last 40 years. During these years, numerous array processing methods have been developed that use the high signal coherence and accurate timing of array data to generate high-resolution images of Earth structure. Here, we present an overview of resolution issues related to seismic array studies of Earth structure by first introducing basic array processing techniques and then discussing more advanced techniques applied to array data recently. The increase of seismic stations deployed in experiments or permanently in many regions of the globe allows a much denser sampling of the seismic wavefield. This dense sampling enables the adaptation of controlled source analysis techniques for the study of Earth structure using earthquakes with higher resolution than previously possible. Here we will discuss different migration methods of teleseismic data that use the incidence angle information of scattered arrivals to obtain images of Earth structure. Finally, we show data examples how these methods can be used to increase our knowledge of the structure of the Earth’s deep interior.     

Google Earth在地震应急中的应用

Google Earth是当前非常流行的三维虚拟地球仪软件, 以在全球范围内提供丰富的遥感影像资源而著称, 得到了许多行业的普遍应用。 我国目前地震应急指挥工作的GIS数据还是以二维展示为主, 引入新技术具有重要的意义。 Google Earth在我国的地震应急指挥工作中可以采取如下应用方案: 制作并加载行政区划图, 发布公众地震信息; 与GPS结合, 进行救援路线导航与跟踪; 根据现场资料建立三维模型, 展现地震灾区现场立体场景变化。 该应用方案对我国的地震应急指挥改革具有借鉴意义。     

Three-dimensional geological modeling and its application in Digital Mine

The 3D geological modeling is the prerequisite and core foundation for Digital Mine. Although this new technology brings new opportunities and motivation for the mineral exploration industry, it still has many difficulties to be solved in this area. Based on the characteristics of mine data and the aim of Digital Mine construction, this paper introduces a theory including multi-source data coupling, multi-modeling methods integration, multi-resolution visualization and detection, and multidimensional data analysis and application. By analyzing problems such as the uncertainty in each step of the modeling process, we designed a novel modeling method that can be applied to the complex geological body modeling, mineral resource/reserve estimation, and the mining exploration engineering. Along with the process of mine exploration, development, and reclamation, 3D modeling undergoes the process of “construction-simulation-revision” during which the 3D model is able to be dynamically updated and gradually improved. Based on the result of practical utilization, it is proven that the methodology introduced by this paper can be used to build an effective 3D model by fully using the mining data under the control of spatial information quality evaluation. Our experiments show that such a 3D model can be used to evaluate the mine resource and provide the scientific evidence to improve mining efficiency during the various stages of evolvement process in mine.