相位空间内的解缠绕相位反演

全波形反演方法是一种数据域高精度反演方法,该方法通过匹配观测数据与模拟数据的地震波形,利用梯度法准确反演地下介质参数的分布情况.由于观测数据普遍缺少低频信息,该方法易受周期跳跃现象影响.特别是当地下存在大尺度强反射界面的构造时,地下介质的反演转化为强非线性问题求解.该情形下,即使观测数据包含充足的低频信息,全波形反演也难以给出准确的反演结果.一般可以通过减弱反演对初始模型参数的依赖性来克服上述问题,具体表现为使用新变量(例如瞬时相位、包络等)代替目标函数中的采样后波场,以增强新目标函数的凸性.但是,对该新目标函数进行反演时,伴随状态方程中存在关于新变量和波场的一个链式微分项,该项保留了反演问题的非线性,导致新的反演方法难以处理包含大尺度构造的强非线性反演问题.此外,基于新变量的反演问题依然在波场空间中计算模型梯度,难以充分利用新变量与模型参数之间的弱非线性关系.因此,本文提出用频率域波动方程的相位形式代替传统的波动方程来消除伴随状态方程中的链式微分项,用解缠绕的相位代替目标函数中采样前波场并在相位空间进行反演.该方法可以最大程度地利用地下介质参数和解缠绕相位之间的弱非线性关系,从而削弱反演的非线性性.由于基于频率域波场计算得到相位有严重的缠绕问题,本文采用基于振幅排序的多聚类算法来对相位进行解缠绕.虽然将介质参数到波场的映射替换为介质参数与解缠绕相位的映射,会导致反演结果的分辨率有所下降,但该方法可以在相位空间恢复介质参数的大尺度低波数分量.Marmousi模型测试证明了该方法的有效性和准确性,针对部分BP模型的测试也证明了该方法处理强非线性问题的能力.     

基于新的惩罚因子算法的波场重构反演

全波形反演是一种高精度的反演方法,其目标函数是一个强非线性函数,易受局部极值影响,而且反演过程计算量较大.波场重构反演是近几年提出的一种改进的全波形反演理论.该反演方法通过将波动方程作为惩罚项引入到目标函数中,通过拓宽解的寻找空间减弱了局部极小值的影响,而且反演过程不需要计算伴随波场,提高了计算效率.但该反演方法一直缺少准确的惩罚因子算法,直接影响到该方法的准确度.本文将波场重构反演拓展到时间域并利用梯度法进行波场重构.频率域的惩罚因子用来加强波动方程的约束,而时间域惩罚因子表现为调节模拟波场和实际波场的权重因子.为此,我们根据约束优化理论,在波动方程准确以及重构波场与反演参数解耦的假设下,提出以波动方程为目标函数的新的惩罚因子算法.根据波形反演在应用时普遍存在的噪音干扰、子波错误和低频信息缺失的情况下,应用部分Sigsbee2A模型合成数据对本文提出的算法进行实验.数值实验结果表明：基于新的惩罚因子算法,在其他信息不准确的情况下,波场重构反演可以给出高精度的反演结果.     

实验性急性肺栓塞双源CT双能量肺灌注成像与CTPA的对照研究

目的:探讨CT双能量肺灌注成像(DEPI)与CT肺动脉成像(CTPA)在诊断急性肺栓塞敏感性和特异性上的差异以及CTPA联合DEPI诊断急性肺栓塞的价值。方法:在22只新西兰兔中,实验组20只经耳缘静脉入路注射明胶海绵制成急性肺栓塞模型;对照组2只经耳缘静脉注入生理盐水。栓塞后2小时行CTPA检查及双源CT双能量肺灌注扫描。扫描完毕,处死新西兰兔,行大体解剖及镜下切片观察。以病理为金标准,观察CTPA联合DEPI诊断急性肺栓塞的准确性。结果:对照组CTPA显示肺动脉血管通畅,未见充盈缺损,DEPI图像表现为大致均匀的黄红色伪彩;实验组栓塞后CTPA可见新西兰兔部分段、亚段肺动脉对应肺组织呈磨玻璃、肺纹理稀疏及马赛克改变,栓塞区域灌注图像显示为蓝色或黑色的灌注缺损或者不均匀灌注。病理检查发现亚段以下细小肺动脉栓子,CTPA未发现血管充盈缺损,而DEPI表现为与周围正常灌注区域颜色稍不均匀,呈伪彩图像表现。CTPA及DEPI诊断肺栓塞的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为97.22%,98.65%,97.22%,98.65%;97.37%,95.83%,92.50%,98.57%。结论:DEPI对于急性肺栓塞的检出率具有较高敏感度;CTPA联合DEPI可提高急性肺栓塞的诊断率。      

基于射线追踪的成像域走时层析反演及其应用

层析成像是现今地震勘探开发处理中的常用手段,针对传统走时层析反演中角度覆盖问题,利用正则化约束加以解决,利用角道集的拾取拟合来判断实验模型的准确性,同时,不再利用原始炮记录拾取剩余时差,利用深度残差与走时残差的线性关系提高走时残差的拾取精度。以三层洼陷模型和实际资料进行试算,结果表明:本方法可以较好地反演更新偏移速度场,得到更精确的偏移成像结果,对于小尺度地质构造可以精细刻画。      

不确定海洋环境中基于贝叶斯理论的多声源定位算法

环境参数失配导致定位性能大幅度下降是匹配场定位所面临的难题之一。应用贝叶斯理论对环境聚焦,是当前解决该难题的研究热点。环境聚焦方法的实质是将未知环境参数和声源位置联合优化估计,当出现多个目标时,估计的参数会随着声源个数成倍增加,因此不得不利用有限的观测信息来实现众多参数的估计。本文采用最大似然比方法,获得信号源谱和误差项的最大似然估计,实现这些敏感性较弱参数的间接反演,有效降低了反演参数维数和定位算法复杂度。针对遗传算法的早熟和稳定性差的问题,改进了似然函数的经验表达式。将多维后验概率密度在参数起伏变化范围内积分,得到反演参数的一维边缘概率分布,求解最优值的同时进行反演结果的不确定性分析。本文仿真了位于相同距离、不同深度的两个声源,使用仿真实验验证了提出算法的有效性。     

小口径涡轮钻具减速器非对称齿轮弯曲强度分析

小口径涡轮钻具减速器是小井眼深井钻探钻具的重要部件,具有体积小、承载大的特点。采用非对称齿轮代替传统齿轮是提高减速器承载能力的有效手段。非对称齿轮两侧的齿根圆角半径和压力角是区别于对称齿轮的关键参数,通过改变齿轮的齿形结构进而影响了齿轮的齿根弯曲强度。为了进一步研究齿根圆角半径和工作侧压力角对齿根弯曲应力的影响规律,以φ127 mm涡轮钻具减速器中太阳轮为研究对象,建立非对称齿轮的受力模型,基于平截面法得到非对称齿轮齿根弯曲应力的理论计算公式,并通过有限元法对对称齿轮和非对称齿轮进行对比分析,仿真结果表明：增大齿根圆角半径能增大齿轮齿根过渡曲线的曲率半径,从而改善齿根处的应力集中;工作侧压力角的增大能有效降低齿根弯曲应力,但压力角超过一定值时,齿根弯曲应力逐渐趋于稳定。理论分析和仿真结果基本吻合,研究结果可以为优化减速器非对称齿轮的主要参数提供依据和参考。     

全金属螺杆钻具研究现状与关键技术

螺杆钻具作为一种容积式动力钻具,具有良好的输出硬特性,是当前应用最广泛的井下动力钻具之一。螺杆钻具的耐温性是其研究的热点所在,可扩大其应用范围和延长工作寿命,在深部高温钻探领域,具有良好的发展前景。本文在阐明螺杆钻具的基本原理和特性基础上,调研分析了常规螺杆钻具的发展现状,重点调研分析了美国全金属螺杆钻具的研发现状与国内全金属螺杆钻具的发展,提出了全金属螺杆钻具的关键技术,为国内开展这项前沿钻具技术的研发提供参考。     

GPS工程控制网基线解算优化的探讨

对GPS基线解算的原理、影响因素和精度指标进行了分析,并结合Trimble Geomatic Office软件的基线解算实例阐述了具体的基线解算优化方法。     

火车站地区建设用地功能组合及空间结构——以广州站和广州东站为例

选取广州火车站和广州东站地区为研究案例,利用相似性指数和均质度概念,分析了广州站和广州东站地区建设用地功能组合及空间结构特征。结果显示,广州站地区用地功能组合呈现以两类用地为主的混合化及两类以上用地组合的复杂化状态,广州东站地区以两类混合化用地为主;广州站与广州东站地区用地类型多数与居住功能相组合,使得在车站本身交通流量的基础上叠加了居住区交通流量;广州站地区各类建设用地在空间上呈片状的组团结构分布,根据网格斑块的破碎程度可以划分为两个部分,西北部的网格斑块较为破碎,东南部斑块相对完整;广州东站地区中部网格斑块相对完整,周边地区相对破碎;广州东站地区的对外交通用地分布较为紧凑;广州站和广州东站地区各种用地类型在均质程度上表现出较大不同,绿地和居住用地空间分布相对较为紧凑,而其他用地类型空间分布则比较破碎,广州东站地区各用地类型组团均质度均值一般都大于广州站地区。火车站地区极易产生土地利用低效和空间结构混乱状况,广州站地区建设用地功能组合的复杂化程度高于广州东站地区,广州东站地区建设用地空间结构在一定程度上更为合理。     

顾及空间自相关特征的机器学习水深反演方法研究

基于多光谱影像的水深反演方法是获取近岸水深信息的高效手段,然而反演精度低一直是制约其广泛应用的瓶颈。本文聚焦于实测水深与多光谱数据自身的空间自相关特性,提出在机器学习框架下将学习样本的空间自相关特征与统计互相关特征相结合,以提高水深反演精度。西沙北岛海域的实验结果表明：在实测数据量较小的情况下,相比传统机器学习,顾及自相关特征的新方法可获得18%的精度提升;而当实测数据量充足时,精度提升可达到27%。结果表明,将数据源的空间自相关特征融入机器学习算法中,可显著提升多光谱水深反演结果的精确性,进而为浅海海洋研究提供有效数据支撑。