反演地表质量变化的附有方差约束的径向点质量方法

针对目前径向点质量方法在反演GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment)时变地球重力场信号时条带噪声和泄漏误差较大的问题,本文提出了一种附有方差约束的径向点质量方法(Variance Constrained Radial Point-Mass Method,VCPM).该方法利用质量块的先验方差信息设计正则化矩阵对质量变化反演进行空间约束,同时为了解决单一的正则化参数不能适应全球质量变化大小不均匀的问题,构建了迭代的正则化处理策略.为了检验VCPM方法的可靠性,本文反演了2003-01-2014-11全球地表质量变化,并与GRACE球谐位系数法、GLDAS2.1水文模型、CSR (University of Texas Center for Space Research,德克萨斯大学空间研究中心)与JPL (Jet Propulsion Laboratory,喷气推进实验室) RL06 Mascon数据在全球的均方根误差、长期趋势、周年振幅以及局部的冰冻圈、陆地流域质量变化进行了对比分析.结果显示VCPM与CSR Mascon在全球、陆地和海洋区域的RMSE按面积加权平均值分别为2.12 cm、4.16 cm和1.25 cm,在全球和陆地区域均低于CSR Mascon与JPL Mascon的相应RMSE (2.22 cm和4.62 cm),在海洋区域仅略大于CSR Mascon与JPL Mascon的RMSE (1.18 cm);在8个陆地流域和内陆海域的时间序列对比中,VCPM与两种Mascon数据在扣除季节项和趋势项后的相关系数在绝大多数区域仍能达到0.86以上;另外相对于传统点质量方法和球谐位系数法,VCPM能有效抑制南极和格陵兰岛等区域的泄漏误差.这表明本文所提出的VCPM方法可以有效去除条带误差、抑制海陆信号泄漏且大幅提高反演结果的精度和空间分辨率,从而为计算高精度高分辨率地表质量变化提供了一种可供选择的有效途径.

     

应用于SAR图像配准的自适应SIFT特征均匀分布算法

SAR图像配准要求提取出稳定且分布均匀的同名点,但是传统的SIFT算法没有考虑特征点的空间分布情况,提取的特征呈块状分布。针对SAR图像数据的特点,提出了一种自适应控制SIFT特征均匀分布算法,利用局部纹理特征,并结合最优化筛选策略,在保证特征点稳定性和准确性的同时,自适应控制特征在不同空间的分布情况,实现SIFT特征点在图像空间和尺度空间的合理分布。最后从提取效率、匹配正确率和分布质量等方面进行对比试验,验证了算法应用于SAR图像配准的能力。     

利用直达波导频信号的高频外辐射源雷达接收阵列校正方法

基于数字调幅广播(DRM)的特点,提出了一种利用直达波频率导频信号的高频外辐射源接收阵列幅相一致性校正新方法。首先介绍了DRM广播的信号结构,分析了其导频信号作为校正源的可行性;考虑到高频段电磁环境和传播环境的时变非平稳特性,提出了一种基于平移不变阵元偶在时间上优选直达波校正数据的方法;最后结合地波模式和天波传播模式高频外辐射源雷达实测多通道数据,比较了该方法与其他辅助定标源方法用于接收阵列校正的效果,分析结果证实了该方法的有效性。     

冷泉活动区气泡羽状流数值模型研究

羽状流对天然气水合物的识别起到了间接指示作用,为研究冷泉活动区气泡羽状流产生的地震响应,需建立符合实际羽状流特征的模型。为此,参考实际羽状流赋存状态,结合含气泡水体特征,在已建立模型基础上,从羽状流气泡的垂直运移规律、分布特点及羽状流外观特征上对模型进行了改进,先后获得3个羽状流模型,最后的模型Ⅲ更接近实际羽状流赋存特征。通过与实际羽状流的对比,讨论分析了模型Ⅲ的合理性,并得出结论：所建模型体现了实际羽状流气泡的本质特征,并包含了更为复杂的气泡含量变化,可用于进一步深入研究羽状流地震响应特征,也为气泡羽状流的地震识别及天然气水合物的相关研究提供了较好的数值模型。     

汶川震区狭陡型泥石流典型特征与防治

汶川MS 8.0强震发生6年来,震区暴发了数量众多、类型多样的泥石流灾害,其中一类可总结为"狭陡型泥石流",其特征指标及防治对策与震前常规泥石流存在显著差异,给灾后重建和灾害防治技术提出了新的命题。在对(极)重灾区泥石流活跃的五大片区(汶川、都江堰、绵竹、北川、安县)进行大量现场调查和资料分析的基础上,提出了强震区狭陡型泥石流的概念并给出定义,提炼了其在形成、活动及危害等方面的典型特征;通过工程实践,分析了其独特的治理难点及相应的防治对策,介绍了几项极具适应性和有效性的防治新技术,可为强震扰动区泥石流治理研究和工程设计提供一类新的思路和借鉴。     

新疆阿尔泰山系南缘萨尔朔克金铜多金属矿床地球化学特征与矿床成因探讨

新疆阿尔泰山系南缘萨尔朔克金铜多金属矿床产于中泥盆统阿舍勒组上亚组的中酸性火山岩-次火山岩中,围岩为流纹斑岩。地表及浅部以金铜矿化为主,向深部金铜矿化逐渐减弱而铅锌矿化增强。矿化受地层层位控制明显。笔者通过矿区详细的野外地质调查、矿石与不同类型岩石围岩的稀土、微量元素地球化学对比研究,表明铜矿石、铅锌矿石与矿化流纹斑岩以及流纹斑岩的稀土元素、微量元素分布型式相似,均属明显右倾、轻稀土富集、强负Eu异常;且富集Ba、U、Zr、Hf、Ti而相对亏损Th、Sr、Sm等元素;结合矿床地质特征,认为萨尔朔克金铜多金属矿床为海相火山-次火山热液矿床,金铜、铅锌矿化与流纹斑岩密切相关,流纹斑岩为该矿床矿化提供重要成矿物质来源。辉绿岩的稀土及微量元素分布型式均呈平坦式,明显不同于矿石及其他围岩岩石类型,表明辉绿岩可能是成矿后的深部地幔岩浆侵入结晶的产物。     

海底地震仪远震记录接收函数反演——以南海西南次海盆为例

由于海底环境和海底地震仪(OBS)结构的特殊性,用OBS远震记录进行接收函数岩石圈反演研究因为存在一定的困难,所以还很少见.在深入分析问题的基础上,以国产I-4C型宽频带OBS在南海西南次海盆记录的天然地震为实例,我们将傅里叶变换和小波变换相结合以压制海底地震仪记录中的非平稳干扰,获得了信噪比较高、震相清晰的地震记录,进而成功开展了远震记录的岩石圈结构接收函数反演.主要结论是:(1)OBS接收函数的求取是可行的,关键是压制非平稳干扰.(2)西南次海盆的Moho面埋深为海底下10~12 km(地壳厚6~8 km),沉积物厚度为1~2 km,浅部地壳存在低速区,与沉积物和海底扩张停止后的岩浆喷发产生的岩石碎屑和裂隙有关.(3)在扩张脊中央Moho面上方6~12 km存在S波低速区,推测扩张中心可能存在下地壳熔融或岩浆房,在17~30 km区间S波速度呈负梯度,我们认为扩张中心更深的地方存在热物质的供给.     

基于微动方法研究五大连池火山区尾山火山锥浅层剪切波速度结构

为了研究五大连池火山区尾山火山锥浅层三维波速结构特征,在尾山火山锥附近区域布设了无线地震检波器密集台阵,记录连续地震背景噪声波形数据.基于微动方法（拓展空间自相关方法）提取了台站间2~5 Hz频率范围的Rayleigh面波相速度频散曲线.利用面波层析成像方法反演获得2~5 Hz Rayleigh面波二维相速度图像,基于每一个网格节点的频散曲线,进一步反演获得了尾山火山锥附近区域地表至700 m深度的三维剪切波速度结构.成像结果显示：在0~150 m较浅深度,靠近尾山火山锥区域显示为相对高速异常,远离火山锥区域则显示为相对低速异常.而至150~700 m较深深度,波速异常特征与浅部相反,靠近尾山火山锥的区域显示为相对低速异常,远离火山锥的区域显示为相对高速异常.在远离尾山火山锥区域,浅层的相对低速异常可能与松散沉积层有关,深部的高速异常则反映了结晶变质岩的影响.在靠近尾山火山锥区域,浅部的相对高速异常应该反映了出露地表的玄武岩,而深部的相对低速异常则可能反映了火山通道周围广泛发育的破碎裂隙结构及其火山喷发后孔隙流体填充的影响.     

西沙群岛西科1井晚中新世-上新世生物礁沉积的磁性地层学初步结果

本文对西沙群岛西科1井钻孔岩心晚中新世-上新世生物礁沉积进行了详细的岩石磁学、磁性扫描与磁性地层学研究.结果显示,西科1井生物礁相沉积中的载磁矿物主要是磁铁矿.我们推测,这些磁铁矿的微小颗粒主要来自海水中含有的陆源物质,在生物生长过程中通过珊瑚体或其它寄生生物对海水的过滤与吸附作用保存在生物礁沉积中.进一步的磁性地层学研究及其与地磁极性年表的对比发现,在上新统莺歌海组、上中新统黄流组内部可获得多个年龄控制点,并对莺歌海组和黄流组的底界位置给出了初步制约.其中,莺歌海组记录了C2An.3n和C3n.4n,黄流组记录了C3An.2n至C5n.2n.虽然这一对比方案存在一定不确定性,但是在现阶段生物地层年代及其它年代学资料相对匮乏的情况下,我们认为本项研究的磁性地层学结果能为西沙群岛晚中新世以来的生物礁沉积提供更多可靠的年龄控制点,并为今后的区域地层对比提供磁性地层年代学依据.     

基于解析信号重构的同步挤压小波变换的时频谱影响因素分析

受测不准原理的制约,小波变换、S变换等时频分析算法无法同时获得高时间分辨率和高频率分辨率。为了满足更高的要求,出现了一种联合小波变换和时频谱重组的新方法—同步挤压小波变换。本文从同步挤压小波变换和基于解析信号重构的同步挤压小波变换的原理出发,通过模型分析算法中参数设置对时频分析结果的影响,包括小波母函数、小波母函数的参数选择和小波阈值等,分析瞬时频率变化率不为零的信号所存在的时频谱模糊现象,并通过控制小波母函数、小波母函数参数以及小波阈值有效地减轻瞬时频率变化率不为零的信号所存在的时频谱模糊现象,时频谱的质量得到一定程度的提高。研究结果对获取高分辨率地震时频谱具有一定的指导意义。