无人机在路桥病害检测中的设计与实现

设计和开发了一种基于无人机的路桥病害检测系统,分别对无人机软硬件系统进行了相应开发,形成了具有自主知识产权的无人机自动避障系统、病害识别系统和路桥巡检管理系统等,实现了对路桥病害等目标信息的高精度提取和变化检测。与传统路桥病害检测相比,具有经济性、高效性、全面性和安全性等特点,实现了路桥病害检测的智能化、信息数据化和可视化,为公路桥梁养护提供了有力支撑。     

轴对称地层中高分辨率阵列侧向测井信赖域反演法

本文研究轴对称地层中高分辨率阵列侧向测井(HRLA)的多参数信赖域反演方法.首先对前期HRLA的有限元正演方法进行改进,提出基于叠加原理和并行直接稀疏求解器PARDISO的快速正演方案,更适合于反演计算.将HRLA反演问题转化为非线性最小二乘问题,利用信赖域算法求解.为提高反演速度,推导了目标函数对优化参数偏导数的具体计算公式.对典型地层模型,与已有文献中Jacobi预条件共轭梯度法(JCG)计算结果比较,发现PARDIDO比JCG快10倍以上,验证了本文正演程序的正确性与高效性.利用信赖域算法求解了电阻率四参数反演和传统的三参数反演.研究结果表明:并行直接稀疏求解器PARDISO能有效求解此类HRLA正演问题,对6次不同探测深度的测井模拟,所形成的有限元刚度矩阵完全相同,只须进行一次矩阵分解,大大加快了正反演的速度.信赖域算法收敛速度快,且具有全局收敛性.HRLA的信赖域反演结果几乎不依赖于初值的选取,从较差初值出发仍能得到满意的反演结果.另外信赖域算法抗噪能力比较强,即使对测井数据添加信噪比为10dB(甚至5dB)的高斯白噪声,仍能通过反演得到较为准确的地层参数.     

宁化—大田—惠安地壳构造与速度结构特征

福建地处欧亚大陆东南缘,新构造活动强烈,区内北东向断裂带异常发育,是华南震区中、强地震活动的频发区.为深入认识我国东南沿海地壳上地幔速度结构特征及其深部构造背景,福建省地震局联合中国地震局地球物理勘探中心于2010年至2012年在福建陆域实施由18次人工爆破、四条北西向原生纵测线和四条北东向集成纵测线构成的三维人工地震测深实验.本文对该实验中以北西-南东走向近似垂直穿过政和—海丰断裂的宁化—大田—惠安深地震测深测线数据进行处理解释,采用地震射线走时正演构建了该剖面二维地壳速度模型.结果显示,沿剖面地壳厚度由西向东逐渐减薄,其西北侧地壳厚约31.8km,东南侧地壳厚达28.4km.剖面上地壳P波速度从5.90km·s~(-1)逐渐增加至6.20km·s~(-1),上地壳厚度横向变化不大,厚度在16~17km左右,但是下地壳厚度由西向东减薄较为明显.地壳以政和—海丰断裂为界,东西两段具有明显不同的速度结构,呈西段速度偏低、东段速度较高的特性,且西段在上下地壳分界面下方存在一个低速层.研究表明,剖面不同区段呈现出的速度结构差异与该区大地构造单元的划分基本吻合,剖面解释结果和以往远震接收函数研究结果均印证了作为闽西南坳陷带和闽东火山断陷带分界线的政和—海丰断裂是一条切割至下地壳底部的深大断裂.     

基于GPS、水准和强震动观测资料联合反演2013年芦山7.0级地震同震滑动分布

为了更好理解2013年四川芦山M_S7.0级地震的发生过程及其与发震构造和地表多种观测资料的动力学关联,本文综合重新定位的余震分布与地质、地球物理信息构建3D发震构造模型,采用水平层状介质模型,并以震区GPS、水准、强震动等同震位移/形变观测资料为约束,联合反演了芦山主震的同震滑动分布.其中,断层解译结果表明震源区包含5条相关断层F1-F5,通过对所有可能的断层组合模型进行反演分析,显示采用F1+F3+F4+F5的组合模型反演效果相对最好,是最可能的发震断层模型.反演得到的芦山主震矩震级为M_W6.5,其中同震滑动主要分布在NW倾的主断层F1的断坡周围,最大值为0.86 m,滑动角92.88°,纯逆冲型;F1上方反倾的次级断层F3上最大滑动量为0.37 m,滑动角119.92°,表现出以逆冲为主兼右滑的斜向反冲作用;而沿另一条反倾的次级断层F4的最大滑动量为0.40 m,滑动角97.98°,几乎为纯逆冲作用.此外,震区还存在一个NW缓倾深度为5~8 km的浅部滑脱面F5,它分隔了浅部沉积盖层与深部变质基底,限制了其下方F1、F3及F4等断层的同震破裂继续向更浅部扩展.主震时深部F1和F3断层夹持的冲起构造发生了上冲运动,除了使浅层和地表产生响应运动及变形外,还引起冲起构造顶面即F5底面的NE段和SW段分别产生了NE和SWW向调节滑动,最大值0.25 m.总之,基于文中构建的F1+F3+F4+F5的发震断层模型,反演结果能很好拟合地表多种观测资料,还能解释地表GPS观测的同震"左旋"运动与地震学观测的震源断层逆冲运动的"不协调性".     

京津冀城市群地区夏季低层大气风速谱特征分析

利用京津冀城市群地区6个观测站风廓线雷达夏季一个月同步观测资料,对其进行了风功率谱和小波分析.越接近地面,测站之间风的周期变化特征差异越明显,离地面越远,差异不显著.各站大于1天周期的频谱特征差异小,而小于1天周期的频谱特征差异大.各站频谱在几百米高度有明显日变化.不同位置的测站其日变化周期信号随高度分布表现为不同程度的地形影响效应.部分测站1km高度以下风功率谱在大于1天高频区近似满足-5/3幂分布规律.降水过程风频谱在低层普遍有小于1天的高频周期,这与降水过程高低空风速起伏和变化密切相关.各站平均风矢量日变化在5∶00—6∶00、20∶00—21∶00有明显风速变化和风向转换,1500m以下风向变化差异显著,偏南风出现时间及影响高度与该地区的山谷风和海陆风相联系.各站之间风速相关系数随高度分布呈现出低层低、上层高的特点.最后还给出了风廓线雷达布网建议.     

水库大容量气枪震源激发条件优化实验研究

Through manual pickup of seismic phases,the number of recording stations,the farthest observation distance of station and received energy are determined,then optimal operating condition processing software is developed to evaluate the excitation effect of operating conditions. The optimal operating conditions in the Mianhuatan Reservoir are determined using this software. They are: optimal water depth 25 m,airgun array sink depth 9m and airgun array size 7m × 7m. At the same time,accumulative stacking results for every 10 times are analyzed for 300 fixed-point excitations. It is concluded that the excitation effect shows a rapidly rising trend at 10 to 90 times stacking,a slowly rising trend at 100 to 150 times stacking,a rapidly rising trend at 160 to 240 times stacking,and a slowly rising trend at 250 to 300 times stacking. As the number of stacking increases,the propagation distance and the number of recording stations also increase gradually.     

2014年鲁甸6.5级地震强震动频率非平稳特性相关分析

以2014年云南鲁甸6.5级地震的加速度记录为研究样本,分别对强震动三分量的加速度时程进行持续时间与穿零率分析,通过对三分量记录间频率特性差异的研究,总结了鲁甸6.5级地震中强震动记录三个分量的相对峰值持时离散特点,以及穿零率随震中距的走势特征,侧重分析了强震动频率的非平稳变化。     

2011年日本MW9.0地震相关研究综述

2011年3月11日, 日本海沟发生的9级地震造成重大人员伤亡, 受到社会普遍关注, 本文基于此次日本9级地震相关研究结果, 尝试从不同侧面分析此次地震的观测、 现象和认识, 主要包括如下几点: ① 此次地震发生在太平洋板块西北边界上日本海沟俯冲带上, 同震破裂可能存在深浅两个位错集中区, 较深的位错集中区位错量相对较小, 但历史上7级地震多发; 而较浅的位错集中区位错较大, 但历史上强震活动相对较弱; ② 基于GPS观测资料为约束的相关断层运动研究结果表明, 日本海沟断层运动背景以大范围稳定闭锁为主(闭锁区空间尺度与同震破裂尺度相当), 自2003年日本北海道8级地震后日本海沟地区断层运动开始出现扰动, 2008年以后有几次7级左右地震震后余滑分布明显比主震位错量要大, 之后分别于2008年和2011年观测到显著慢滑移事件, 最后分别于2011年3月9日和3月11日发生7级前震和9级主震, 震前日本海沟俯冲带断层运动变化过程比较清楚; ③ 可能是由于监测的原因, 传统上的前兆观测并未出现显著异常, 其震前异常主要为: 部分地震活动参数表明强震震源区震前应力状态相对较高、 区域地表运动速率的短期异常等; ④ 对于震源区物理性质的分析引起了更多的科学问题, 例如, 震源区介质物性是否与周边存在显著差异、 断层摩擦性质是否决定了发震能力和破裂过程、 震前断层运动是否存在预滑、 震前深部流体是否影响到震源区断层运动等。 他山之石可以攻玉, 希望本文对地震预测预报基础研究工作能起到抛砖引玉的作用。     

基于库仑应力变化分析2015年尼泊尔MS8.1地震对中国大陆的影响

本文采用分层黏弹性介质模型, 模拟了2015年4月25日尼泊尔M_S8.1地震产生的同震和震后地表位移场, 计算了尼泊尔大地震引起的青藏高原及其周缘主要断裂上的同震和震后库仑应力变化。 地表位移场结果显示, 此次尼泊尔8.1级地震对中国大陆的影响区域主要是拉萨地块和羌塘地块, 对拉萨块体的影响主要表现为水平向南朝喜马拉雅构造带的汇聚作用, 垂直同震位移以下降为主, 震后以上升为主。 静态库仑破裂应力变化的计算结果显示, 尼泊尔大地震对青藏块体中南部的拉张性断层影响最为显著, 其中, 使尼泊尔地震北部的拉张断层的库仑应力显著增加, 个别断层库仑应力增加量超过0.01MPa, 而使其两侧的拉张断层库仑应力明显降低; 对青藏块体中部的走滑断裂则以正影响为主; 另外, 对南北地震带主要以负影响为主, 但量值微小。     

卫星重力资料在柬埔寨磅逊盆地中的应用研究

柬埔寨磅逊盆地位于泰国湾东部,构造上处于古特提斯缝合带东侧,属于中-古生代盆地,早期(石炭-二叠系)为板内克拉通盆地,晚期(晚三叠纪)由于北部抬升逐渐转换为板块边缘,受构造运动的多期改造变成陆内裂谷盆地.长期以来,磅逊盆地石油地质勘探研究程度很低.没有进行过任何油气勘探工作,缺乏地震、钻井资料.为了深入分析评价该区油气勘探潜力,此次研究综合应用新采集的2D地震资料和高精度卫星重力数据(样点分布密度:0.02°×0.02°),根据重力场理论,利用全球重力场模型(EGM96)计算了布格重力异常、重力垂向二阶导数和重力水平总梯度异常.利用地震资料对卫星重力资料进行约束反演、综合解释,预测了盆地基底埋深,分析了构造特征,划分了构造单元,为下一步勘探研究指明了方向.