批量遥感影像湖泊提取后的矢量拼接策略问题

目的 在遥感影像湖泊提取结果进行矢量化之后,需要对多景影像的湖泊提取矢量数据进行拼接并形成湖泊信息专题图,不同的拼接策略直接决定区域湖泊数据拼接的效率。结合湖泊提取结果的矢量数据拼接与专题图制作问题,在分析矢量数据拼接原理与过程的基础上,首先分析了两景矢量数据的拼接方法与最佳策略,重点研究了面向大区域多景矢量数据的拼接策略,提出了两种实用的高效矢量数据拼接方法,即基于任务队列与基于间隔选择的策略,分析了不同策略的特点与适用情况。实际应用中,可以根据实际情况进行选择,较大程度地提高矢量数据拼接的效率。     

青藏高原东部地壳物质流变模型及汶川地震机理探讨

利用GPS、大地电磁、P波层析成像等数据分析了青藏高原东部地壳运动情况和中下地壳物质流的分布及运动情况,提出了青藏高原东部地壳物质流变模型,认为在青藏高原东部存在两条巨大的、具有固定通道和边界的弱物质流,其他区域则有离散的、不均匀的弱物质流分布。巴颜喀拉块体内部的弱物质流在向东流至龙门山断裂带时,大部分弱物质沿断裂带向南北方向分流,小部分弱物质在断裂带附近沉积、上涌,造成通道堵塞,最终引发了汶川地震。     

南海北部中层水盐度时空变化及盐量输送研究

为探讨南海北部中层水盐度的时空分布特征及与外海水的交换,选用1871—2010年共140年的月平均海洋同化数据（SODA2.2.4）,利用EOF、小波等分析方法,分析南海北部中层水盐度的时空分布、变化周期、盐通量等特征。结果表明：① 南海北部中层水的盐度月际变化特征为：1—3月,南海北部中层水受到越南东部沿岸向东北方向延伸出的高盐舌的影响（＞34.45 psu）,盐度偏高,中部盐度较低;4月南海北部中层水的盐度分布均一,盐度范围在34.40～34.45 psu;5—8月,夏季南海北部的中层气旋式环流将北太平洋中层水（North Pacific Intermediate Water,NPIW）携带至南海中部,在南海中部偏北形成一低盐水团（＜34.42 psu）, 并在此时间段内低盐水团逐渐向东北方向移动,直至9—10月,上述低盐水团与NPIW混合;11—12月,NPIW东撤,收缩至吕宋海峡西北侧。② 过去140年,南海北部中层水的盐度值波动上升,其中,1985年中层水盐度值最高,可能与当年夏季风爆发早且强有关。1963—2002年,存在较强的16～21 a的周期性,小波系数的实部正相位的峰值和负相位的谷值所对应的年份,与ENSO冷事件具有较好的对应。③ 对EOF第一模态分析显示,整个研究海域为单极子变化特征,呈一致性变化。第二模态的空间分布呈偶极子形态,一正一负相位中心沿NW-SE走向对称分布。④ 南海北部中层水全年的净盐通量均由南海向东流入太平洋,夏季最少,冬季最多。1871—2010年的140年间,中层水的盐通量一直处于下降的趋势,下降的趋势十分缓慢。     

由GOCE引力梯度张量不变量确定卫星重力模型的半解析法

提出了利用半解析方法解算重力场与稳态海洋环流探测器(gravity field and steady-state ocean circulation explorer,GOCE)引力梯度张量不变量观测值来恢复全球卫星重力模型的方法,该方法比最小二乘方法效率高,同样可给出模型的验后方差。推导了半解析法快速解算引力梯度张量不变量的理论公式,给出了该方法利用卫星重力梯度观测数据快速求解重力场模型的基本步骤。利用89.5°倾角圆形严格重复轨道上的模拟梯度观测值验证了半解析方法用于张量不变量解算的理论严密性,并利用GOCE任务61 d 梯度仪坐标系(gradiometer reference frame,GRF)下无噪声和有噪声的I₂和V_zz模拟观测值进行了模型反演和结果分析。结果表明,利用I₂观测值求解模型的精度略优于仅用V_zz分量解算模型的精度。     

球谐函数变换快速计算扰动引力

在球谐函数变换基础上,利用新极下轨道的特殊性,在新坐标下引入Clenshaw求和计算轨道扰动引力。从理论上对比分析了传统方法、球谐函数变换方法和改进方法的计算速度和存储模型需要的物理空间。模拟试验分别采用3种方法计算了一段轨道的扰动引力,试验结果表明,改进的球谐函数变换方法比传统球谐函数变换方法计算速度可提高100倍,数据存储量仅占传统方法的3%。     

基于Laplace方程的垂线偏差法反演全球海域重力异常

海洋重力场模型反演的质量主要依赖于采用测高数据的精度、空间分辨率和数据分布密集程度。本文联合Geosat GM/ERM、ERS-1 GM/ERM、TOPEX/Poseidon、Envisat、Cryosat-2、Jason-1 ERM/GM和SARAL/AltiKa等多种测高观测数据集,深入比较了多种波形重跟踪算法的效果,回波数据重跟踪处理后的沿轨海面高标准差。统计表明,Sandwell算法优于MLE-4算法、Davis阈值法、改进阈值法和β参数拟合法;基于不同测高数据波形重采样的结果给出了沿轨海面梯度计算中低通滤波的参数选择方法,并采用Sandwell提出的垂线偏差法,反演了全球海域1′×1′的重力场模型。检核表明,反演结果与DTU13和SIO V23.1模型检核的差值均方根分别为3.4、1.8 mGal,与NGDC船测数据的检核精度为4～8 mGal,且本文模型在部分典型海区内精度更优。     

马尼希基海底高原重力均衡及其构造意义研究

采用三维导纳分析技术,联合海底地形和重力异常数据,对马尼希基海底高原重力均衡状况进行了分析研究,并结合地震学等研究成果,分析其构造意义。马尼希基海底高原海底地形与重力异常相干性在长波部分(大于100 km)相对较小,说明高原地壳底部存在低密度异常,并且,根据Airy均衡分析,这种低密度异常并非完全由洋壳对海底地形的均衡调整引起,推测高原地壳底部存在由岩装“板垫作用”(crustal under-plating)形成的低密度异常体,即“底部载荷”。马尼希基海底高原短波海底地形符合Airy均衡,据此分析获得高原地区洋壳厚度为22. 7 km,与地震研究结果一致。岩石圈挠曲均衡分析表明,马尼希基海底高原岩石圈有效弹性厚度为2.5-5.5 km,较优拟合值为3.5km,可能意味着高原形成时岩石圈年龄较小。根据顾及底部载荷的挠曲均衡模型进行分析,定量计算了底部载荷规模,约为地形载荷的30%,其体积约为9.3 X 105km3,平均深度为18 km,是整个高原洋壳的重要组成部分,表明洋壳底部板垫作用在马尼希基海底高原形成和演化过程中产生过重要影响。     

地质构造复杂程度定量化评价——以涡北煤矿为例

针对涡北煤矿地质构造严重影响煤矿生产问题,通过分析矿井断层发育特征和展布规律,综合断层发育特征、沉积介质和经济技术3方面的因素,建立了矿井构造评价指标模型;采用灰色关联分析方法和等性块段综合指数评价方法,对矿井构造复杂程度作出了定量化综合评价和分类。结果表明,所得评价结果可靠,与矿井揭露基本符合,可为矿井生产提供指导性参考依据。     

利用新方法确定的30′×30′全球大地水准面模型及其精度评估

利用不同于Stokes、Molodensky等经典理论的新方法确定了30′×30′全球大地水准面。该方法充分利用了高精度地球重力场模型EGM2008、数字高程模型DTM2006.0以及全球地壳密度模型CRUST2.0。计算的30′×30′全球大地水准面与同分辨率的EGM2008大地水准面及美国、澳大利亚GPS水准数据进行了比较,结果表明,计算大地水准面与截断至360阶的30′×30′EGM2008大地水准面的精度相当,在全球范围,两者差值的标准差为2.9cm;在美国、澳大利亚区域,计算大地水准面的精度分别为28cm和14cm。     

单历元PPP分析日本Mw9.0地震引起的我国东部沿海同震地表形变

通过对高频GPS观测数据的单历元PPP进行解算,并对定位结果进行恒星日滤波,详细分析了日本Mw9.0地震引起的我国东部沿海的同震地表形变过程。结果显示,震时我国东部沿海基准站发生了显著的水平方向和垂直方向的瞬时形变,幅度约为10cm,震后没有产生大于1cm的永久性位移,与国内外相关研究结果基本一致,验证了PPP技术用于同震地表形变分析的有效性。