基于EMD的GNSS/加速度计振动监测模型研究

采用GNSS与加速度计相结合的方式对结构进行振动监测,以获取结构动态响应,同时提出一种基于经验模态分解(EMD)与切比雪夫滤波相结合的混合型滤波器对GNSS采集得到的数据进行滤波处理,识别结构高频与低频动态位移,与加速度数据积分得到的高频动态位移结合重构整体动态位移。模拟实验验证了重构位移算法的可行性。     

LiDAR标签和栅格占有图结合的LiDAR/IMU空间标定方法

LiDAR和惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)在智能汽车获得了广泛的应用,比如高精度地图构建、车辆实时定位等。两种传感器进行组合测量时,需要知道两者之间的空间关系,包括空间旋转和平移参数。本文提出了一种基于LiDAR标签的自动化LiDAR/IMU空间标定方法。首先分析了LiDAR/IMU标定参数对LiDAR点云拼接的影响,证明了当车辆近似直线运动时,使用概略标定参数即可利用IMU的姿态信息将LiDAR点云转换到轴向近乎一致的坐标系。基于该结论,提出了一种基于IMU姿态约束的LiDAR栅格占有图构建方法,构建高相对精度的点云地图与LiDAR标签的点云进行地图匹配,获得LiDAR标签在图中的位置,相对于单点云帧互匹配方法,提高标签点云匹配的精度和可靠性。然后基于LiDAR标签的已知高精度位置,采用非线性优化方法解算栅格占有图与LiDAR标签的空间转换关系,进而求解LiDAR/IMU的空间标定参数。试验结果表明,利用本文方法获得的标定参数构建的点云地图,可实现厘米级的绝对位置精度,验证了本文方法的正确性和可行性。     

青海省火成岩同位素地质年代学与构造岩浆热事件对比研究

以项目组近年来在青海取得的年龄研究成果为基础,通过对搜集到的1 346个火成岩同位素年龄数据分布特征与地质演化过程对比研究,得到以下结论:①青白口纪热事件峰值特征暗示,青藏高原东北部地区在中元古代末有可能已经拉开了原特提斯洋演化的序幕。②在古特提斯演化过程中,岩浆活动相对于构造运动表现出一定的滞后性,这种滞后性在整个青藏高原东北部具有普遍性。③华力西—印支期构造演化旋回并不连续,中间可能有间断,并且间断可能发生于晚二叠世—早三叠世之间。④种种迹象表明,东昆仑地区泥盆纪处于持续强烈的伸展阶段,伴有大量具有伸展特性的基性岩以及A型花岗岩产出,该阶段从406Ma开始,结束时间不早于380Ma。     

汉石桥湿地春季浮游植物群落结构及水质评价

2019年3-5月对汉石桥湿地南部核心区浮游植物群落结构及水体理化指标进行调查。结果表明:调查期间共发现浮游植物7门44属71种,水体属于绿藻-硅藻型水体,针晶蓝纤维藻是春季持续存在的优势种。浮游植物密度为1.14×10^6~23.33×10^6个/L,平均为8.99×10^6个/L;浮游植物生物量为0.64~22.80 mg/L,平均为5.64 mg/L,密度与生物量峰值均出现在4月。Shannon-Wiener多样性指数变化范围为1.34~3.85,平均为3.09,Pielou均匀度指数变化范围为0.42~0.91,平均值为0.78,Margalef丰富度指数3.15~5.58,平均为3.60,综合说明浮游植物多样性较好。多种浮游植物生物学指标评价水体处于贫-中营养状态,受到轻度污染。典范对应分析表明,溶解氧、电导率、水温、总氮、总磷、COD是影响春季浮游植物群落结构的主要环境因子。     

地表风化作用对楼兰地区雅丹地貌发育的影响

风蚀是雅丹地貌发育的主要控制因素,但在特定环境中,其他环境因素也可能起重要作用。通过对楼兰地区雅丹地貌野外调查、测试及室内实验分析,探讨风化作用对雅丹发育的影响。结果发现：新疆罗布泊地区广泛发育雅丹地貌,其中楼兰地区雅丹相对较为矮小,主要发育于全新世沉积岩上,地表没有植被或松散沉积物等覆盖,地层裸露。楼兰雅丹体为黏土质粉砂岩,干燥条件下较为坚硬（硬度>20 kg·cm^-2）,抗风蚀能力较强,但是雅丹体表层岩性发生明显软化（硬度<10 kg·cm^-2）。这主要是由于罗布泊地区少量且集中的降水、显著的昼夜温差以及强烈太阳辐射等相互作用造成的。从这些广泛存在的松软层表明,雅丹体表层风化作用速度快于风蚀作用,而表层首先进行的风化作用,对雅丹风蚀作用起很大的促进作用,明显加速了楼兰地区雅丹地貌的发育。因此,受少量降水、昼夜温差和强烈的太阳辐射等影响的风化作用对楼兰地区雅丹地貌发育具有重要的影响。     

中国干旱内陆河出山径流对流域气象要素与全球气象指数的响应特征研究

干旱内陆河出山径流及其影响因素分析对于流域水资源评价、流域经济生态安全保障具有重要意义。基于1960-2012年塔里木河流域"三源流"与黑河流域的出山径流、降水、气温资料及4个全球气象指数监测数据,采用小波分析方法研究了各水文气象要素的周期特征,以及流域出山径流对气象要素与气象指数的响应特征。结果表明：（1）各水文气象因子多具有1~2个显著周期,周期多在2~7 a尺度范围内。（2）叶尔羌河、黑河出山径流与流域降水分别在6~17 a、2~16 a周期上关系显著。各出山径流与流域降水、气温的多尺度共振周期性差异,反映了各径流来源构成及其与气象要素年际动态方面的差异。（3）各流域出山径流对气象指数的响应特征不同,这在显著时频域以及径流响应时滞等方面均有表现。此研究可为气候变化条件下干旱内陆河流域生态-水文过程响应及水资源管理提供依据。     

华南地区含硫化物金属矿山生态环境中的重金属元素地球化学迁移模型——重点对粤北大宝山铁铜多金属矿山的观察

粤北大宝山是华南金属成矿带的大型铁铜、铅、锌、钼等多金属综合性矿床,富含硫化物,位于北江支流横石河的上游分水岭,流域封闭性很好。矿山开发引起横石河下游的上坝村成为远近闻名的"癌症"村,部分村民出现"痛痛病"疑似症状。由于其特殊的地理位置和对下游引发的严重污染,该矿山成为研究湿热地区含硫化物金属矿山重金属元素生态-环境地球化学迁移的理想场所。以Zn为例,该矿山重金属元素从矿体中向生物体迁移过程经过尾砂/水反应界面、水/沉积物反应界面、土壤/间隙水溶液界面和土壤/植物界面4个重要的反应界面。其中,尾砂/水反应界面控制重金属从源头尾砂中的释放;水/沉积物反应界面控制重金属在水体中与河流沉积物的沉淀与释放的平衡;土壤/间隙水溶液界面控制土壤生物有效性;土壤/植物界面控制生物对重金属的吸收与利用。4个界面的介质间相互作用较好地刻画大宝山矿山因为开采,重金属元素从内生环境中曝露出来,然后在表生环境中释放、迁移、转化、归宿的迁移模式。上述认识对矿山重金属污染治理具有重要的指导意义。通过改变重金属迁移反应界面的条件,可以阻断矿山元素的迁移,达到污染治理的目的。     

东昆仑卡而却卡铜钼铁多金属矿床成矿年代学:辉钼矿Re-Os和金云母Ar-Ar同位素定年约束

卡而却卡矿床位于东昆仑祁漫塔格地区,达大型规模,属矽卡岩型矿床,伴有斑岩型和热液型矿化。区内铜钼铁多金属成矿与似斑状二长花岗岩、花岗闪长岩密切相关。B区矽卡岩铜钼矿石由钙铁榴石、符山石、透辉石、方柱石、透闪石、辉钼矿、黄铜矿等组成,辉钼矿Re-Os加权平均年龄为246.1±1.2 Ma(MSWD=0.92),等时线年龄为245.5±1.6 Ma(MSWD=1.2);B区深部矽卡岩型铁矿石中磁铁矿与透闪石、金云母等共生,金云母Ar-Ar坪年龄为233.9±1.4 Ma(MSWD=1.68),反等时线年龄为234.3±1.5 Ma(MSWD=1.58),成矿时代为中-晚三叠世。卡而却卡矿床辉钼矿的Re含量为(1.342±0.014)×10~(-6)~(23.86±0.29)×10~(-6),表明成矿物质为壳幔混合来源。综合区域地质资料,卡而却卡矿床形成于中-晚三叠世碰撞-后碰撞转换阶段,与中-晚三叠世壳幔岩浆混合作用密切相关,壳幔相互作用可能为区域大规模金属成矿提供成矿物质。     

基于CMIP5模式的黑河流域潜在蒸散量预估

蒸散发是干旱内陆河流域水资源的主要耗散途径。预估黑河流域未来潜在蒸散量（ET₀）可为气候变化条件下流域水资源的优化管理提供基础数据支撑。使用1960—2014年黑河流域气象数据,采用FAO-56Penman-Monteith公式计算流域潜在蒸散量;基于同期NCEP（美国环境预报中心）再分析资料及2006—2100年CMIP5中CNRM-CM5模式的RCP4.5、RCP8.5路径预测数据,经统计降尺度模拟与偏差校正,预估了流域未来潜在蒸散量;通过旋转经验正交函数将流域各划分为3个子区,进行子区及全流域Mann-Kendall未来趋势分析。结果显示：（1）NCEP再分析资料与流域潜在蒸散量建立的逐步回归降尺度模型模拟效果好,经CNRM-CM5模式模拟及偏差校正,适宜于预估黑河流域未来潜在蒸散量。（2）预估RCP4.5路径流域2021—2050年、2071—2100年年均潜在蒸散量较1971—2000年分别增加3.49%、6.11%,RCP8.5路径分别增加4.64%、10.07%,RCP8.5路径增幅高于RCP4.5路径。（3）利用旋转经验正交函数可将两种路径流域未来蒸散量划分为3个子区,RCP4.5、RCP8.5路径黑河流域Ⅰ区潜在蒸散量各为不显著、显著的下降趋势,两种路径下Ⅱ区、Ⅲ区及全流域均为显著上升趋势。     

抽水试验中不同位置自动水位计响应数据应用分析

抽水试验中,动水位数据采集记录及处理分析对水文地质参数计算具有重要意义。近年来自动水位计被广泛用于抽水试验,通过传感器压强水头变化值获取水位降深。因井管内水流动会产生水头损失,自动水位计安放位置不同会导致获取的井水位降深不同,不同于传统方法测得的井水面降深,对水文地质参数计算将产生一定影响,因此如何合理放置自动水位计以及在参数计算中如何应用其获取的水位降深都亟待开展试验研究。在黑河流域第四系大厚度含水层地区,选择典型单层试验孔和利用分层封隔技术实现的一孔同径多层抽水孔开展试验研究,在动水位以下抽水试验层段上部、中部、下部以及潜水泵上部和下部分别放置自动水位计进行了系统的数据采集分析。结果表明:抽水试验中因井管内水流沿程水头损失及速度水头差异导致不同位置自动水位计获得压强水头变化值不同,本次试验实测到井筒内不同部位井损值;井损值在潜水泵进水口处最大,随距潜水泵距离的增大而减小,为避开井筒内较大水头损失对参数计算的影响,自动水位计宜优选安放在潜水泵上部接近动水位位置;在单孔抽水试验中利用稳定流公式计算水文地质参数时,自动水位计获取水位降深含井损不可忽略,需通过多落程抽水试验数据分析扣除后使用。同时,抽水试验中自动水位计不同位置获取数据的处理分析方法为更好地理解井中水头损失提供了依据。