基于遥感反演的山东半岛东北部海域悬浮体时空变化规律探讨

基于2003—2018年中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)卫星遥感影像资料,结合2018年春季、夏季和冬季大面站悬浮体取样分析结果,构建了表层悬浮体浓度遥感反演模型;在此基础上,分析了山东半岛东北部海域年际和月份表层悬浮体浓度时空分布规律,探讨了表层悬浮体浓度变化的主控因素和水体结构季节变化及其对悬浮体分布输运的影响。结果表明:山东半岛东北部海域表层悬浮体总体呈近岸高远岸低的分布特征,东部成山头区域悬浮体浓度较高且向海扩散较远,西部威海湾及外侧海域悬浮体浓度较低且扩散范围小于东部。研究区悬浮体浓度季节性变化显著但对应季节年度变化较小,冬季悬浮体浓度达到最大,春秋季次之,夏季最低。研究区春季、秋季和冬季表层悬浮体浓度主要受控于北向风浪和潮流,而夏季悬浮体浓度主要受潮流控制。夏季,温跃层阻碍了悬浮体垂向扩散,导致表层悬浮体浓度极低;冬季,研究区东部成山头附近水平分布的弱温跃层虽然会在一定程度上抑制悬浮体的再悬浮,但再悬浮扩散仍是造成研究区高悬浮体浓度的主要因素。山东半岛东北部存在类似"夏储冬输"的特征...     

多年冻土区活动层冻融状况及土壤水分运移特征

利用位于典型多年冻土区的唐古拉综合观测场2007年9月1日—2008年9月1日实测活动层剖面土壤温度和水分数据,对多年冻土区活动层的冻结融化规律进行研究;同时,对冻融过程中的活动层土壤液态水含量的变化特征进行分析,探讨了活动层内部土壤水分分布特征及其运移特点对活动层冻结融化过程的影响. 结果表明：活动层融化过程从表层开始向下层土壤发展,冻结过程则会出现双向冻结现象. 一个完整的年冻融循环中活动层冻结过程耗时要远远小于融化过程. 活动层土壤经过一个冻融循环,土壤水分整体呈现下移的趋势,土壤水分逐步运移至多年冻土上限附近积累. 同时,土壤水分含量和运移特征会对活动层冻融过程产生显著的影响.     

兰州黄河阶地卵砾石层渗透系数测试研究

采用多孔抽水、钻孔注水和单环注水试验测得兰州黄河Ⅰ级阶地卵砾石层渗透系数分别为34.19m/d、32.68m/d和26.50m/d。颗粒分析成果表明,研究区卵砾石层孔隙体系形式为卵砾类骨架形成架空大孔隙,含量较少的中细砂小颗粒难以完全充填架空大孔隙,仅起到减少大孔隙通道的作用,其渗透系数大于中细砂但小于一般意义上不含或仅含极少量中细砂的卵砾石层。对比分析可知,基于特征粒径、不均匀系数的半经验渗透系数预测值具有很大的离散性和变异性,与实测值有较大差异,作为工程建设设计参数时应通过多种方法验证其准确性。依据水文地质测试成果,结合相关资料工程经验值及地区经验,推荐研究区降水方案设计含水层渗透系数取34.19m/d。     

根据GPS和InSAR数据反演2001年昆仑山口西地震同震破裂分布

利用干涉合成孔径雷达（interferometric synthetic aperture radar, InSAR）技术可以获取空间连续的地表形变监测结果,但仅能得到真实三维形变在雷达视线方向上的一维投影,降低了地表形变解译的可靠性。全球导航卫星系统（global navigation satellite system, GNSS）可提供高精度的三维形变结果,但其空间分辨率较低。因此可通过融合InSAR和GNSS来实现高精度高空间分辨率的三维地表形变监测。提出利用方差分量估计(variance component estimation, VCE)方法对经典的联合大地和卫星同步形变测量值的应变张量估计(simultaneous and integrated strain tensor estimation from geodetic and satellite deformation measurements, SISTEM)方法进行改进,发挥SISTEM方法可以考虑相邻点地表形变的空间相关性的优势,优化了函数模型中InSAR和GNSS观测的构成比例,引入VCE方法精确估计了各类观测值的后验方差,进而实现了高精度的三维地表形变测量。首先通过设计模拟实验对所提方法进行了验证,然后将该方法应用于2007年夏威夷基拉韦厄火山喷发案例中。相较于SISTEM方法,该方法在东西、南北、垂直向解算的形变精度均有大幅提升。     

大范围复杂三维场景并行绘制实时帧同步技术

针对复杂三维模型在实时绘制过程中的帧同步策略,该文提出改进。基于Windows集群开发了一种sort-first数据分布式体系结构的并行图形绘制系统;基于缓存交换技术提出一种多路并行的帧同步算法来提高集群的通信效率。在Windows集群系统上进行了验证实验,结果表明:(1)该算法较大程度地提高了集群的帧同步性能并缩短了同步重建时间;(2)集群并行系统有效地完成了大范围复杂三维GIS场景的流畅绘制显示。     

低地应力区地下洞室开挖围岩剪应力静态数值模拟研究

本文以西北某市大型水利地下洞室工程为例,采用弹塑性二维有限元法对低地应力区洞室开挖后围岩剪应力分布与围岩变形破坏进行了数值模拟,总结出了低地应力区地下洞室开挖后围岩剪应力大小、分布规律与围岩变形破坏的关系.该项研究它将有利于进一步研究低地应力区地下洞室开挖后围岩稳定性,同时对保障地下洞室工程的圆满进行具有重要的理论价值和现实意义.     

俯冲带库仑楔形体力学

楔形体理论研究楔形体在底部摩擦力、重力和边界外力共同作用下内部的应力状态,有助于我们定量分析断层强度和岩石性质与楔形体稳定状态之间的关系.本文首先简要介绍基于不同楔形体材料而得出的应力解析解.然后介绍基于理想弹塑性材料的俯冲带库仑楔应力解析解.最后介绍基于该解析解而提出的动态库仑楔形体理论.俯冲带地震反射剖面数据表明,弧前靠近海沟部分地表坡度比较陡,其内部经历复杂永久塑性变形（称为外部楔形体,outer wedge）.而靠近内陆部分地表坡度比较平缓,反射剖面显示沉积层呈水平规则分布,常伴随沉积盆地（称为内部楔形体,inner wedge）.动态库仑楔形体理论认为弧前这种地表形态和内部构造特征的不同,可能反映了断层面摩擦性质的差异性.内部楔形体对应于断层面上的生震带,在地震周期可能主要经历弹性变形.而外部楔形体对应于断层面上的无震蠕滑部分,在地震发生时可能产生塑性破坏、永久变形.

     

利用高频天波返回散射反演电离层水平不均匀结构

高频天波返回散射探测作为重要的电离层探测手段,能够实现遥远区域电离层空间上的连续监测,探测获取的返回散射扫频电离图显示了探测频率-群路径-回波能量三者之间的关系.由于电离图包含了探测路径上的电离层状态信息,通过对其反演可以实时获取大面积范围的电离层参数.本文提出了一种基于解空间约束的返回散射前沿反演算法,能够重构电离层水平不均匀结构.针对反演非线性问题,采用Newton-Kontorovich方法进行求解,同时又引入了求解不适定问题的Tikhonov正则化方法,有益于解的稳定性和唯一性.利用模拟数据和实测数据分别对本文建立的算法进行了验证,并与Fridman和Fridman于1994年提出的反演方法进行了对比.结果表明,本文算法反演结果稳定,对返回散射前沿判读误差不敏感,与Fridman和Fridman 1994年方法相比,本文方法对电离层局部精细结构反演更加准确,具有较高的反演精度.本文提出的算法不但能够反演白天和夜间这种电离层较平稳时期的电离层状态,而且对于日出/日落时段等电子浓度分布变化较快情形下的电离层,也有很好的反演效果,表明了该算法在处理复杂多变的实际探测的返回散射电离图中的应用价值.     

小波变换压制噪声在单道地震资料处理中的应用

海洋区域地质调查中,单道地震勘探以其高分辨率、方便快捷等优点成为揭示浅地层地质构造的重要手段之一.结合前人研究成果并出于保护信号的完整性,对低频部分的噪声采用带通滤波进行滤除,而对高频信号中的随机噪声采用小波阈值去噪方法进行压制处理.在小波阈值去噪过程中,通过比较选用最佳小波基函数sym5对地震剖面进行三层小波分解.结果表明:两种阈值去噪方法在带通滤波的基础上进一步提升了剖面的质量,使得反射层面变得连续可追踪.软阈值去噪滤掉了剖面上的较多信息,去噪效果较为彻底,硬阈值去噪则保留了较多的细节信息.     

腾格里沙漠东南缘不同年代固沙区根系分布

2010年8月,选择腾格里沙漠东南缘1964年、1981年和1990年建立的人工固沙区为对象,以流动沙丘和邻近的天然植被区为对照,利用根钻取样法研究了不同年代固沙植被区根系的3.0 m剖面的分布特征。结果表明：单位土地面积上<1 mm的活根、全部活根、<1 mm的死根和全部死根的重量密度和长度密度在不同样地间存在着显著差异(p<0.05);流沙、1990年、1981年、1964年固沙区和天然植被区全部活根重量密度分别为2.9±2.2、164.7±46.5、461.3±83.6、440.4±81.8 g·m-2和350.0±132.5 g·m-2,5个样地全部死根重量密度分别为4.9±2.8、58.7±16.8、390.9±57.9、492.5±252.2 g·m-2和214.4±29.9 g·m-2;根长密度也表现为相似的变化趋势。单位土壤体积的根系重量密度和长度密度随着土层加深而递减,植被区0~1.0 m土壤层活根的累积重量密度和长度密度在全部活根中的比例均超过70.0%,其中以天然植被区最大,流沙区则不超过25%;死根也表现为相似的趋势,只是比例有所降低。根鞘占全部根系生物量的比例非常不稳定,流沙区的最大,为94.3%,而1981年植被区的只有0.5%,1964年、1990年固沙区和天然植被区分别为29.9%,70.3%和58.9%。