基于变分自动编码器的探地雷达噪声压制及双曲线识别

受仪器设备和环境的影响,使用探地雷达(GPR)进行数据采集的过程中会引入各种不同的噪声,从而干扰目标体反射信号,对数据处理及解释造成困难.由此,本文提出了一种能够同时实现GPR剖面数据噪声压制及双曲线异常识别的变分自动编码器(VAE)神经网络结构.首先,详细阐述了模型结构、数据集建立及网络参数选择;然后,通过合成数据实验验证该算法的有效性及模型的泛化能力,相比于深度卷积自动编码器(CDAE),本文算法在噪声压制能力和双曲线识别能力上均表现更优;最后,通过对隧道衬砌和管线的实测数据进行处理,验证了本文算法的实用性.     

不同尺度裂缝对弹性波速度和各向异性影响的实验研究

裂缝广泛分布于地球介质中并且具有多尺度的特点,裂缝尺度对于油气勘探和开发有着重要的意义.本文制作了一组含不同长度裂缝的人工岩样,其中三块含裂缝岩样中的裂缝直径分别为2 mm、3 mm和4 mm,裂缝的厚度都约为0.06 mm,裂缝密度大致相同(分别为4.8%、4.86%和4.86%).在岩样含水的条件下测试不同方向上的纵横波速度,实验结果表明,虽然三块裂缝岩样中的裂缝密度大致相同,但是含不同直径裂缝岩样的纵横波速度存在差异.在各个方向上,含数量众多的小尺度裂缝的岩样中纵横波速度都明显低于含少量的大尺度裂缝的岩样中纵横波速度.尤其是对纵波速度和SV波速度,在不同尺度裂缝岩样中的差异更明显.在含数量多的小尺度裂缝的岩样中纵波各向异性和横波各向异性最高,而含少量的大尺度的裂缝的岩样中的纵波各向异性和横波各向异性较低.实验测量结果与Hudson理论模型预测结果进行了对比分析,结果发现Hudson理论考虑到了裂缝尺度对纵波速度和纵波各向异性的影响,但是忽略了其对横波速度和横波各向异性的影响.     

基于对流尺度集合预报特性的局地增长模培育算法

结合对流尺度集合预报的强局地性特征,提出了一种局地增长模培育法,并根据理想试验结果从扰动形态、离散度和预报均方根误差三个方面对局地增长模培育法进行了初步评估.局地增长模培育法在增长模培育法的基础上,引入影响半径.在培育过程中,通过计算每个格点的局地预报均方根误差与初始时刻全场预报均方根误差之比,对扰动进行缩放调整.试验结果表明,经过局地增长模培育法调整后的扰动,具有更多的局地化特征.对于扰动物理量与一些近地面气象要素而言,局地增长模培育法能够提高集合的离散度并降低预报均方根误差,提高集合预报系统性能.局地增长模培育法是一种不同于现有基于全局正交思路的初始扰动方法,充分考虑了对流尺度天气系统的局地性,有助于提高对流尺度集合预报的预报效果.     

多尺度裂缝储层地震预测方法研究

常用的叠前裂缝预测方法并不能明确区分不同尺度的裂缝,本文研究并提出基于裂缝密度的大、中尺度裂缝定量预测方法。该方法通过基于Curvelet变换的多方向相干分析技术进行大尺度裂缝(大于1/4波长)预测,通过地震方位各向异性方法和叠前衰减地震属性(如频率衰减梯度)进行中尺度裂缝(1/4～1/100波长)预测,然后将得到的两种不同尺度裂缝的发育强度以裂缝密度为基准进行融合,综合地评价不同尺度裂缝。将该方法运用到裂缝储层地震物理模型中,结果表明,该方法不但克服了叠前衰减属性的方位各向异性预测中尺度裂缝的同时,预测出断层和大尺度裂缝的密度分布不连续的问题,还能对裂缝的尺度进行区分,较准确的定量预测裂缝发育带。     

VTK在三维地层可视化中的应用研究

本文以钻孔资料为源数据,利用VTK强大的数据处理与图形显示功能,使用规则格网三棱柱模型法构造地层三维模型,实现了地层的平移、旋转、缩放、透明等多种控制操作。并实现了任意点地层分布查询、任意剖面切割、属性查询等分析功能,从而尽可能模拟现实世界,增强三维地层的真实感。最后,将其应用于实际工程中,验证了其合理性和实用性。     

单裂缝不同传播方向Krauklis波振幅变化的实验研究

裂缝广泛分布于地壳岩石中并具有多尺度的特点,研究地震波在裂缝介质中的传播规律具有重要的科学意义和应用价值.含流体的裂缝中传播的Krauklis波(也曾被称为慢流体波、裂缝波、斯通利导波等)近年来逐渐成为地球物理学界的研究热点之一.本研究利用地震物理模型技术研究横波在单裂缝样品中传播时随传播方向变化的响应特征,在实验室用环氧树脂为基质构建模型样品,一个为不含裂缝的参考样品,一个为含直径30 mm、厚度0.2 mm的薄币状单裂缝的模型,利用0.5 MHz换能器测试了横波在模型中传播时透射信号的特征.实验结果显示在单裂缝样品中透射横波发生了波形的畸变和振幅降低,振幅谱显示透射信号的主频明显降低,在初至横波之后为具有一定能量的尾波.对尾波进行时频分析,发现在方位角较小时尾波能量较弱而方位角较大时尾波能量较强,尾波中信号的主频在0.1 MHz左右,与前人理论和实验研究结果一致.     

扰动方式对水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体大小的影响

风浪扰动是影响湖泊生态系统的重要环境因素之一.为了解扰动方式对微囊藻群体大小的影响,在实验室可控条件下,模拟不同扰动方式（持续扰动和间歇扰动）对太湖水华微囊藻（Microcystis flos-aquae）群体大小的影响.结果显示,间歇扰动组水华微囊藻群体从35.09 μm迅速增大至43.73 μm,实验第17天时为59.00 μm;而持续扰动组水华微囊藻群体大小先从35.07 μm增大到43.51 μm,实验第17天时减小至13.95 μm;不扰动组整个实验期间群体大小相对稳定,实验初为35.38 μm,实验第17天时为33.67 μm.方差分析显示,间歇扰动组群体大小显著大于持续扰动组和不扰动组,持续扰动组显著小于不扰动组.实验第17天时间歇扰动组藻细胞密度（1.675×10⁶ cells/ml）显著高于持续扰动组（0.344×10⁶ cells/ml）和不扰动组（1.461×10⁶ cells/ml）.研究结果表明,适当强度下的间歇扰动能促使水华微囊藻群体显著增大和生长,而长时间的持续扰动则会抑制水华微囊藻群体的聚集和生长,该结果有助于人们对太湖微囊藻水华暴发机理的认识.     

水位埋深对菖蒲萌发和幼苗生长的影响

在直径35.5cm、深100cm的试验桶内装填厚度80cm的江沙,选择形态和节数一致的菖蒲根状茎栽种到桶内江沙中,调节并控制试验桶水位埋深,模拟研究湿地水位埋深变化对菖蒲萌发和幼苗生长的影响.为湿地生态系统保育和受损区域植被恢复提供理论依据.试验结果表明:(1)水位埋深对菖蒲萌发和幼苗生长有不同程度的影响,水位埋深为-60cm至-20cm条件下菖蒲皆能萌发,且随着水位埋深减小,萌发率降低.试验70d,-20cm试验组菖蒲萌发率达到90%,分别为-50cm和-60cm试验组的2.25和3倍.而0cm水位埋深条件下,菖蒲不萌发;(2)菖蒲幼苗叶长、叶宽和叶面积随水位埋深减小而减小.各试验组间差异极显著(P<0.01),叶片数量也随水位埋深减小而减小,-20cm和-40cm试验组极显著高于-50cm和-60cm试验组(P<0.01),且-60cm水位埋深严重影响菖蒲幼苗的存活,试验70d后菖蒲幼苗相继死亡;(3)随水位埋深减小,菖蒲幼苗叶片Ch1.a和Ch1.b含量下降,Ch1.a/b升高,类胡萝卜素(Car)含量升高,植物通过形态调节和减少色素含量来减少叶片对光能的捕获;(4)水位埋深过小导致的低土壤水分含量还使菖蒲幼苗叶片细胞膜脂过氧化加剧,细胞质膜透性迅速增大;(5)水位埋深影响菖蒲幼苗叶片快速光响应曲线,水位埋深越小,ETRmax和最小饱和光照强度越低,光响应能力越弱,     

山西地区震源机制一致性参数时空特征分析

利用山西数字地震台网记录到的中小地震波形资料,采用层状介质中点源位错模型的广义透射系数的快速算法和理论地震图拟合直达波最大振幅比来求取小震震源机制解的方法,计算了2001年—2012年山西地区281个中小地震震源机制解,根据优势分布得到山西地区现今平均构造应力场分布,计算震源机制解应力主轴与相应的区域构造应力场主轴之间的震源机制一致性参数,分析一致性参数时空分布与中等地震活动的关系。结果显示,2001年以来山西5次ML≥5.0地震前均有震源机制趋于一致性现象,震中分布在一致性参数低值附近或高低值过渡区域。     

全球气候变化背景下生态系统的脆弱性评价

未来100年气候变暖速度将比上一世纪提高2－10倍,势必对生态系统的格局、过程和服务功能产生巨大影响,威胁生态系统和社会经济的持续发展。因此评价全球气候变化背景下生态系统脆弱性是当前全球变化和生态系统研究的主要内容。由于气候变化以及生态系统对其响应和适应的复杂性,生态系统脆弱性评价进展缓慢。本文在阐明生态系统脆弱性概念的基础上,综述了近年来国内外关于气候变化对生态系统影响及其脆弱性评价研究的现状、方法,归纳和介绍了脆弱性评价研究的三种主要方法——模型模拟研究、指标评价研究以及类比研究,指出气候变化的脆弱性评价研究中存在的问题、不足以及今后的发展方向。