An efficient and adaptive approach for modeling gravity effects in spherical coordinates

The need to obtain more reliable Earth structures has been the impetus for conducting joint inversions of disparate geophysical datasets. For seismic arrival time tomography, joint inversion of arrival time and gravity data has become an important way to investigate velocity structure of the crust and upper mantle. However, the absence of an efficient approach for modeling gravity effects in spherical coordinates limits the joint tomographic analysis to only local scales. In order to extend the joint tomographic inversion into spherical coordinates, and enable it to be feasible for regional studies, we develop an efficient and adaptive approach for modeling gravity effects in spherical coordinates based on the longitudinal/latitudinal grid spacing. The complete gravity effects of spherical prisms, including gravitational potential, gravity vector and tensor gradients, are calculated by numerical integration of the Gauss–Legendre quadrature (GLQ). To ensure the efficiency of the gravity modeling, spherical prisms are recursively subdivided into smaller units according to their distances to the observation point. This approach is compatible with the parameterization of regional arrival time tomography for large areas, in which both the near- and far-field effects of the Earth's curvature cannot be ignored. Therefore, this approach can be implemented into the joint tomographic inversion of arrival time and gravity data conveniently. As practical applications, the complete gravity effects of a single anomalous density body have been calculated, and the gravity anomalies of two tomographic models in the Taiwan region have also been obtained using empirical relationships between P-wave velocity and density.     

全国云端地质大标本园建设工作思考——以自然资源实物地质资料中心为例

全国云端地质大标本园平台建设将全国百余座典型矿床的大型矿石标本“搬”到了云上,可为社会公众提供一站式云上虚拟漫游体验,全方位、多渠道了解我国矿产资源、能源知识。文章通过分析全国地质资料馆藏机构、博物馆、科研院所等地质大标本园建设现状,提出了全国云端地质大标本园建设原则及思路,以实物资料中心地质大标本园为建设案例,展示了建设内容与架构,分析总结了全国云端地质大标本园建设前景及社会效益。     

基于A- CGAN的深反射地震数据随机噪声压制方法研究

基于深度学习的地震数据噪声压制方法是当前地震数据去噪处理的重要方向。深度学习方法突破了传统滤波处理的局限,在对常规地震数据的噪声压制中表现出效率高、信噪分离效果好的特点。但针对深部弱有效反射数据,当前的深度学习方法特征提取能力有限,难以取得较好的去噪效果。笔者等结合深反射地震数据特点,针对当前深度学习噪声压制方法在特征提取及对数据集依赖上的局限,提出了基于注意力循环生成对抗网络(Attention Cycle- Consistent Generative Adversarial Networks,A- CGAN)的深反射地震数据随机噪声压制方法。借助循环一致生成对抗网络(Cycle- Consistent Generative Adversarial Networks,Cycle- GAN)的域映射思想,降低对数据集的要求。为了构建适用于深反射地震数据的去噪网络,从3个方面对Cycle- GAN进行改进：在Cycle- GAN的生成器（去噪器）中加入残差结构和注意力机制,用于加深网络深度和提高其特征提取能力;在Cycle- GAN的鉴别器中使用块判决,提高鉴别精度和准确度;在损失函数部分加入感知一致性损失函数,提升网络模型恢复纹理细节信息的能力。通过合成地震数据和实际深反射地震数据测试,验证了优化算法的有效性,体现了良好的应用价值。     

全国云端地质大标本园建设工作思考——以自然资源实物地质资料中心为例

全国云端地质大标本园平台建设将全国百余座典型矿床的大型矿石标本“搬”到了云上,可为社会公众提供一站式云上虚拟漫游体验,全方位、多渠道了解我国矿产资源、能源知识。文章通过分析全国地质资料馆藏机构、博物馆、科研院所等地质大标本园建设现状,提出了全国云端地质大标本园建设原则及思路,以实物资料中心地质大标本园为建设案例,展示了建设内容与架构,分析总结了全国云端地质大标本园建设前景及社会效益。     

人工阶梯-深潭破坏案例与稳定性分析

通过2006—2010年4个修建人工阶梯-深潭系统的治理山区河流案例,总结其治理效果和最终破坏原因.以单个阶梯为分析对象,给出其受力表达式,建立单个阶梯-深潭的简化稳定性模型,进而分析来流量和冲刷角变化对其稳定性的影响.单个阶梯的稳定性取决于关键石块粒径、河道坡降、流量和冲刷角.洪水期的洪峰流量和阶梯下游冲刷是阶梯破坏的主要原因,上游来流量增加和冲刷角越大,阶梯越易发生破坏.人工阶梯-深潭系统在洪水期的稳定性是其发挥长期治理效果的关键.     

顾及时空特性的SBAS高质量点选取算法

SBAS技术中常用的相干系数选点方法受旁瓣效应的影响,容易造成部分高质量点的漏选以及低质量点的误选。针对这一问题,本文提出了顾及时空特性的SBAS高质量点选取算法,根据干涉相位各个成分的空间特性,分离出噪声相位判别点的质量。试验表明考虑同质点的Non-Local滤波能够更加可靠地提取干涉相位中的空间相关相位,从而提高噪声相位估计的准确性。利用覆盖上海地区1992—1998年的24景JERS-1影像作为试验数据,分别用相干系数法以及本文的方法进行选点。结果表明本文算法能够有效地选出相干系数法在农田与村落交错地区漏选的高质量点,同时排除了相干系数法由于旁瓣效应影响的误选点。     

附加系统参数的多时相InSAR时空建模和形变估计

轨道误差和长波大气延迟组成的系统误差是影响InSAR形变监测精度的重要因素之一.传统方法在空间域对干涉图的系统误差建模,容易导致长波形变和系统误差相混淆.本文在时空域利用附加系统参数对系统误差建模,同时根据观测值质量对差分相位观测值定权,采用附加系统参数的加权最小二乘法估计形变参数和系统误差,实现了长波形变和系统误差的分离.模拟实验结果表明,在形变与系统误差的空间变化特性完全一致的极端情况下,本文方法能实现两者的有效分离,估计的形变速率均方根误差比传统方法降低了98.8%.ASAR数据实验显示当形变尺度较小且分散分布时,本文方法和传统方法得到的结果相似;当形变在研究区内表现为长波变化时,本文方法比传统方法估计的形变结果更为稳健.     

考虑高程信息的MERIS水汽插值及其在ASAR干涉图大气改正中的应用

提出了一种考虑高程信息的MERIS水汽插值方法。应用实例验证了该方法可以明显地削弱大气对干涉图的影响,并成功地探测出了美国洛杉矶地区的地表形变信号。研究结果表明,考虑高程信息的MERIS水汽插值法的改正精度优于常规的MERIS水汽插值改正法,改善程度平均达4.25%,有利于改正地形起伏大的地区的大气影响。     

基于地闪数据的雷电流幅值累积频率公式探讨

利用2007年和2008年浙江省气象部门闪电定位系统的地闪监测数据,应用Matlab数学软件中的曲线拟合工具箱,以最小二乘法原理对IEEE推荐公式和我国规程推荐公式进行最优化拟合,得出前者拟合效果优于后者的结论。通过分析IEEE推荐公式计算结果与实际值之间的相对误差,发现正闪雷电流幅值累积频率在(1kA,270kA)范围内相对误差绝对值较小,最大不超过10%;而负闪雷电流幅值累积频率在(-1kA,-300kA)范围内相对误差绝对值较大,最大值约为38%。针对上述情况,利用数学软件拟合出负闪(-1kA,-300kA)相对误差曲线的近似函数,修正了原累积频率公式,大幅度减小了其相对误差。其适用范围也从原来的(2kA,200kA)放宽至正闪(1kA,270kA)、负闪(-1kA,-300kA)。